(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークの表面を定盤上に貼り付けた研磨布に摺接させて研磨する際に前記ワークを保持するための研磨ヘッドであって、
少なくとも、回転可能でありかつ押圧機構に取り付けられた軸体と、
該軸体に第一のゴムシートを介して連結して保持されたヘッド本体と、
該ヘッド本体の下面に取り付けられた第二のゴムシートと、
該第二のゴムシートの下面に取り付けられ、ガスケットを介して前記第二のゴムシートに保持された円盤状のキャリアと、
該キャリアの外周部に沿って該キャリアのワークを保持する面から下方に突出し、前記ワークのエッジ部を保持するためのガイドリングと、
前記キャリアの下面に取り付けられたバッキングパッドとを有し、
前記軸体、前記第一のゴムシート及び前記ヘッド本体によって密閉された第一のチャンバーが形成されており、前記ヘッド本体及び前記第二のゴムシートによって密閉された第二のチャンバーが形成されており、前記第二のチャンバーの径が前記保持するワークの径より小さく、
前記第一のチャンバーには第一の圧力調整機構が、前記第二のチャンバーには第二の圧力調整機構が設けられており、
前記第一のチャンバーは前記第一の圧力調整機構を調整することによって前記ガスケットを介して前記キャリアの外周部を押圧して前記ワークに押圧力を、前記第二のチャンバーは前記第二の圧力調整機構を調整することによって前記第二のゴムシートを介して前記キャリアの中央部を押圧して前記ワークに押圧力をかけるものであることを特徴とする研磨ヘッド。
【請求項２】
ワークの表面を研磨する際に使用する研磨装置であって、少なくとも、定盤上に貼り付けられた研磨布と、該研磨布上に研磨剤を供給するための研磨剤供給機構と、前記ワークを保持するための研磨ヘッドとして、請求項１に記載の研磨ヘッドを具備することを特徴とする研磨装置。
【請求項３】
ワークの表面を研磨する方法であって、請求項１に記載の研磨ヘッドによって前記ワークを保持し、前記第一の圧力調整機構を調整することによって前記ガスケットを介して前記キャリアの外周部を押圧して、また前記第二の圧力調整機構を調整することによって前記第二のゴムシートを介して前記キャリアの中央部を押圧して、前記キャリアに保持されたワークを定盤上の研磨布に対して回転しながら所定の押圧力で摺接させて研磨することを特徴とするワークの研磨方法。
【請求項４】
前記ガスケットの外径及び／または内径を変えることによって、前記キャリア外周部及びキャリア中央部の押圧力を調整することを特徴とする請求項３に記載のワークの研磨方法。
【請求項５】
前記第一の圧力調整機構及び前記第二の圧力調整機構を調整することによって、前記第一のチャンバーの圧力を前記第二のチャンバーの圧力より低くすることで前記ワークの外周をハネ形状にすることを特徴とする請求項３または請求項４に記載のワークの研磨方法。
【請求項６】
前記第一の圧力調整機構及び前記第二の圧力調整機構を調整することによって、前記第一のチャンバーの圧力を前記第二のチャンバーの圧力より高くすることで前記ワークの外周をダレ形状にすることを特徴とする請求項３または請求項４に記載のワークの研磨方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワークの表面を研磨する際に、ワークを保持するための研磨ヘッド、及びそれを備えた研磨装置並びにこれを用いた研磨方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
シリコンウェーハ等のワークの表面を研磨する装置として、ワークを片面ずつ研磨する片面研磨装置と、両面同時に研磨する両面研磨装置とがある。
一般的な片面研磨装置は、例えば図９に示したように、研磨布４４が貼り付けられた定盤４３と、研磨剤供給機構５６と、研磨ヘッド３０等から構成されている。このような研磨装置５１では、研磨ヘッド３０でワークＷを保持し、研磨剤供給機構５６から研磨布４４上に研磨剤５５を供給するとともに、定盤４３と研磨ヘッド３０をそれぞれ回転させてワークＷの表面を研磨布４４に摺接させることにより研磨を行う。
【０００３】
ワークを保持する方法としては、平坦な円盤状のプレートにワックス等の接着剤を介してワークを貼り付ける方法、軟質のパッド（バッキングパッド）で水貼りする方法、真空吸着する方法などがある。
図９において、この研磨ヘッド３０は、セラミックス等からなる円盤状のキャリア３９の下面にポリウレタン等の弾性パッド（バッキングパッド）３８が貼り付けられており、このパッド３８に水分を吸収させてワークＷを表面張力により保持する。また、研磨中にキャリア３９からワークＷが外れるのを防ぐため、キャリア３９の周りにリング（ガイドリング）３７が設けられている。
【０００４】
また、図１０のような研磨ヘッドが提案されている。この研磨ヘッド４０は、回転可能であり且つ押圧機構（不図示）に取り付けられた軸体４２と、軸体４２に取り付けられたゴムシート３２と、ゴムシート３２を介して連結して保持されたキャリア３６およびガイドリング３７と、キャリア３６の下部にバッキングパッド３８とを有する。また、軸体４２とゴムシート３２によって密閉されたチャンバー３９が形成されている。
このような研磨ヘッド４０を用いる場合、バッキングパッド３８によってワークＷを保持し、チャンバー３９内の圧力を圧力調整機構４１によってコントロールして、キャリア３６を介してワークＷを研磨布４４に押圧して研磨するものである。
また、３つのチャンバーを備え、チャンバーの圧力を調整して、ワークを平坦に保持することができるような研磨ヘッドが提案されている（特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−３５８１０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上述のような研磨ヘッドは、圧力系統は図示したもの以外にも多数備えているものの、ワークを加圧する、つまりキャリアを加圧するための圧力系統は、チャンバーの圧力をコントロールする１ラインのみであった。
このような研磨ヘッドを用いて研磨を行った場合、ワークに掛かる圧力はこの１ラインのみでコントロールされることとなり、ワーク面内で均一に圧力をかけることができないという問題があった。このため、ワークのグローバル形状（ワーク面内の平坦度）は、研磨ヘッドの構造および組み付けの精度で決まってしまい、ワークのグローバル形状を研磨によって自由にコントロールすることができなかった。
【０００７】
本発明は、上述のような問題に鑑み、ワークのグローバル形状を研磨によって自由にコントロールすることのできる研磨ヘッドと、このような研磨ヘッドを備えた研磨装置並びにこれを用いた研磨方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明では、ワークの表面を定盤上に貼り付けた研磨布に摺接させて研磨する際に前記ワークを保持するための研磨ヘッドであって、少なくとも、回転可能でありかつ押圧機構に取り付けられた軸体と、該軸体に第一のゴムシートを介して連結して保持されたヘッド本体と、該ヘッド本体の下面に取り付けられた第二のゴムシートと、該第二のゴムシートの下面に取り付けられ、ガスケットを介して前記第二のゴムシートに保持された円盤状のキャリアと、該キャリアの外周部に沿って該キャリアのワークを保持する面から下方に突出し、前記ワークのエッジ部を保持するためのガイドリングと、前記キャリアの下面に取り付けられたバッキングパッドとを有し、前記軸体、前記第一のゴムシート及び前記ヘッド本体によって密閉された第一のチャンバーが形成されており、前記ヘッド本体及び前記第二のゴムシートによって密閉された第二のチャンバーが形成されており、前記第二のチャンバーの径が前記保持するワークの径より小さく、前記第一のチャンバーには第一の圧力調整機構が、前記第二のチャンバーには第二の圧力調整機構が設けられており、前記第一のチャンバーは前記第一の圧力調整機構を調整することによって前記ガスケットを介して前記キャリアの外周部を押圧して前記ワークに押圧力を、前記第二のチャンバーは前記第二の圧力調整機構を調整することによって前記第二のゴムシートを介して前記キャリアの中央部を押圧して前記ワークに押圧力をかけるものであることを特徴とする研磨ヘッドを提供する（請求項１）。
【０００９】
本発明では、２つのチャンバーを備え、片方のチャンバーの径を研磨するワークの径より小さくし、また研磨ヘッド内のキャリアを加圧する圧力系統（圧力調整機構）を２ライン持たせ、かつ径がワークより小さいチャンバーがキャリアの中央部を、別のチャンバーがキャリアの外周部を押圧するように各々のチャンバー内部の圧力を調整することができる研磨ヘッドとすることを特徴とする。
このような構造の研磨ヘッドにすることで、キャリアの中央部と外周部の押圧力を変えることができ、よってキャリアの面内での形状（凹凸）を自由に変えることが可能となる。研磨したいワークは、バッキングパッドを介してキャリアによって研磨布に加圧されるため、キャリア形状が変化すると、その変化に追従してワークへの押圧力も変化し、研磨後のワークの形状も変化させることができる。これにより、ワーク面内での研磨取代を均一化したり、面内で変えることもでき、研磨ヘッドの構造や組み付け精度のみならず、研磨によってもワークのグローバル形状を自由にコントロールすることができる研磨ヘッドとなっている。
【００１０】
また、本発明では、ワークの表面を研磨する際に使用する研磨装置であって、少なくとも、定盤上に貼り付けられた研磨布と、該研磨布上に研磨剤を供給するための研磨剤供給機構と、前記ワークを保持するための研磨ヘッドとして、本発明に記載の研磨ヘッドを具備することを特徴とする研磨装置を提供する（請求項２）。
このように、本発明の研磨ヘッドを備えた研磨装置によれば、ワークを保持するキャリアの形状をチャンバーの圧力を調整・変更することでコントロールすることができるため、ワークを研磨布に押圧する圧力をワーク面内でコントロールすることができ、よって研磨するワークのグローバル形状を自由にコントロールすることができる。
【００１１】
また、本発明では、ワークの表面を研磨する方法であって、本発明に記載の研磨ヘッドによって前記ワークを保持し、前記第一の圧力調整機構を調整することによって前記ガスケットを介して前記キャリアの外周部を押圧して、また前記第二の圧力調整機構を調整することによって前記第二のゴムシートを介して前記キャリアの中央部を押圧して、前記キャリアに保持されたワークを定盤上の研磨布に対して回転しながら所定の押圧力で摺接させて研磨することを特徴とするワークの研磨方法を提供する（請求項３）。
【００１２】
このように、本発明に記載の研磨ヘッドは、研磨ヘッドのキャリアの形状を第一の圧力調整機構及び第二の圧力調整機構によって第一のチャンバーおよび第二のチャンバーの圧力を調整することでコントロールすることができる。従ってキャリアの形状をコントロールすることができ、よってワークの面内の押圧力を調整することで、ワークのグローバル形状を自由にコントロールすることができる。
【００１３】
このとき、前記ガスケットの外径及び／または内径を変えることによって、前記キャリア外周部及びキャリア中央部の押圧力を調整することができる（請求項４）。
本発明の研磨ヘッドは、第一のチャンバーは第一の圧力調整機構を調整することによってガスケットを介してキャリアの外周部を押圧してワークに押圧力を加える。このとき、ガスケットの外径及び／または内径を変更することによって、キャリアの外周部への押圧力が及ぶ面積を変更することができる。また、ガスケットを介して第二のゴムシートにキャリアは保持されているが、第二のチャンバーは、ヘッド本体とガスケットに接触した第二のゴムシートによって密閉された空間であるため、ガスケットの外径及び／または内径が変わることで第二のチャンバーはその空間体積が変わる。空間体積が変わることで、第二のチャンバーがキャリアを押圧する面積が変わり、よってキャリア中央部への押圧力をガスケットの外径及び／または内径を変更することで変えることができる。このように、キャリア外周部及び中央部の押圧力をガスケットの外径及び／または内径を変更することで調整することができる。
【００１４】
このとき、前記第一の圧力調整機構及び前記第二の圧力調整機構を調整することによって、前記第一のチャンバーの圧力を前記第二のチャンバーの圧力より低くすることで前記ワークの外周をハネ形状にすることができる（請求項５）。また、前記第一の圧力調整機構及び前記第二の圧力調整機構を調整することによって、前記第一のチャンバーの圧力を前記第二のチャンバーの圧力より高くすることで前記ワークの外周をダレ形状にすることができる（請求項６）。
本発明の研磨ヘッドは、第一のチャンバーは第一の圧力調整機構によってキャリアの外周部を押圧し、第二のチャンバーは第二の圧力調整機構によってキャリアの中央部を押圧する。ここで、第一のチャンバーの圧力を第二のチャンバーの圧力より低くすると、キャリアの外周部への押圧力はキャリア中央部への押圧力より小さくなり、キャリアは中央部が盛り上がった形状になる。このような形状のキャリアを用いるとワークは研磨される際に中央部が強く押圧されることとなり、外周がハネ形状となる。また、第一のチャンバーの圧力を第二のチャンバーの圧力より高くすると、キャリア外周部への押圧力はキャリア中央部への押圧力より大きくなり、キャリアは中央部が相対的に見て窪んだ形状になる。このような形状のキャリアを用いるとワークは外周部が強く押圧されて研磨され、外周がダレ形状となる。
【００１５】
また、本発明では、ワークの表面を定盤上に貼り付けた研磨布に摺接させて研磨する際に前記ワークを保持するための研磨ヘッドであって、少なくとも、前記ワークを保持するためのキャリアと、該キャリアの外周部を押圧するための第一の圧力調整機構と、該キャリアの中央部を押圧するための第二の圧力調整機構とを有し、前記第一の圧力調整機構と前記第二の圧力調整機構は各々独立に前記キャリアを押圧することができ、これによって、該キャリアは、前記ワークを前記研磨布に摺接させて研磨する際に、該キャリア面内の内外で前記ワークへの押圧力が異なるようにすることができ、前記ウェーハ面内の内外で異なる押圧力で前記研磨布へ摺接させることができるものであることを特徴とする研磨ヘッドを提供する。
【００１６】
このような構造の研磨ヘッドは、キャリアの中央部と外周部の押圧力を変えることができ、よってキャリアの面内形状・平坦度を自由に変えることができる。キャリア形状が変化すると、その変化に追従してワークへの押圧力も変化させることができるため、研磨後のワークの形状も変化させることができる。よって、研磨取代をワーク面内で均一にすることも、変えることもでき、研磨によってもワークのグローバル形状を自由にコントロールすることができる研磨ヘッドとなっている。
【発明の効果】
【００１７】
以上説明したように、本発明の研磨ヘッドは、各チャンバーの圧力を変更することで、キャリアの中央部と外周部の押圧力を変えることができ、よってキャリアの面内での形状（凹凸）を自由に変えることが可能である。キャリア形状が変化すると、その変化に追従してワークへの押圧力も変化し、ワーク形状も面内で変化させることができる。これにより、ワーク面内での研磨取代を面内で均一化させたり、変えることができ、研磨によってワークのグローバル形状を自由にコントロールすることができる研磨ヘッドとなっている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明についてより具体的に説明する。
前述のように、ワークのグローバル形状を研磨によって自由にコントロールすることのできる研磨ヘッドの開発が待たれていた。
【００１９】
そこで、本発明者らは鋭意検討を重ねたところ、研磨ヘッドに圧力調整機構を２つ備えつけて、且つ片方はワークを保持するためのキャリアの外周部を、もう片方はキャリアの内周部を加圧するように配置して押圧させることで、キャリアの面内形状を自由に変え、これによってワークへの押圧力を面内で変化させてワーク面内での研磨取代を調整することができ、ワークのグローバル形状を平坦にすることのみならず自由にコントロールすることができることを発見し、本発明を完成させた。
【００２０】
以下、本発明について図を参照して詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。図１は、本発明の研磨ヘッドの一例を示した概略断面図である。
本発明の研磨ヘッド１０は、回転可能でありかつ押圧機構２５に取り付けられた軸体１１と、軸体１１に第一のゴムシート１２を介して連結して保持されたヘッド本体１３と、ヘッド本体１３の下面に取り付けられた第二のゴムシート１４と、第二のゴムシート１４の下面に取り付けられ、ガスケット１５を介して第二のゴムシート１４に保持された円盤状のキャリア１６と、キャリア１６のワークＷを保持する面の外周部から下方に突出し、ワークＷのエッジ部を保持するためのガイドリング１７と、キャリア１６の下面に取り付けられたバッキングパッド１８とを有する。
また、軸体１１、第一のゴムシート１２及びヘッド本体１３によって密閉された第一のチャンバー１９が形成されている。そして、ヘッド本体１３及び第二のゴムシート１４によって密閉された第二のチャンバー２０が形成されている。
【００２１】
そして、第二のチャンバー２０の径は保持するワークＷの径より小さく、第一のチャンバー１９には第一の圧力調整機構２１が流路２９を介して、第二のチャンバー２０には第二の圧力調整機構２２が流路３１を介して設けられている。この第一のチャンバー１９は第一の圧力調整機構２１を調整することによってガスケット１５を介してキャリア１６の外周部を押圧してワークＷに押圧力を伝達し、第二のチャンバー２０は第二の圧力調整機構２２を調整することによって第二のゴムシート１４を介してキャリア１６の中央部を押圧してワークＷに押圧力をかけることができる構造となっている。また、第二のチャンバー２０の径は保持するワークＷの径より小さいことで、キャリア１６の中央部およびワークＷの中央部を押圧することができる構造となっている。各圧力調整機構は、加圧流体、例えば空気を各チャンバーに供給するものとすることができる。
【００２２】
このような構造の研磨ヘッド１０では、第一のチャンバー１９がキャリア１６の外周部を押圧する圧力を第一の圧力調整機構２１によって、第二のチャンバー２０がキャリア１６の中央部を押圧する圧力を第二の圧力調整機構２２によって独立して調整することができる。従って、キャリア１６の中央部と外周部の押圧力を変えることができ、よってキャリア１６の面内形状を自由に変えることができる。
ここで、研磨するワークＷは、バッキングパッド１８を介してキャリア１６によって定盤２３上の研磨布２４に摺接されるため、キャリア１６の形状が変化すると、その変化に追従して研磨布２４に対しての押圧力も変化し、研磨後のワークＷの面内形状も変化することとなる。これにより、ワークＷの面内での研磨取代を調整することができる。よって、研磨ヘッドの構造や組み付け精度のみならず、研磨によってもワークＷのグローバル形状をコントロールすることができる研磨ヘッドとなっている。従って、ワークの面内での研磨取代を均一化して、平坦なウェーハを得ることができるし、目的に応じ、周辺がハネたものや、逆に周辺がダレたものを得ることも容易にできる。
【００２３】
ここで、ガスケット１５の外径は、図２（ａ）に示したように、外径を大きくすることによって、第二のゴムシート１４とガイドリング１７がガスケット１５を介するように設けられた構造とすることができる。また図２（ｂ）に示したように、ガスケットの外径を小さくすることによって、第二のゴムシート１４とガイドリング１７はガスケット１５を介さずに一部は直接接するように設けられた構造とすることもできる。図２は本発明の研磨ヘッドの他の一例を示した概略断面図である。
また、ガスケット１５の内径を変えることによって、第二のチャンバー２０の空間体積を変えることができる。
このようにガスケット１５の外径及び／または内径を変更することで、第一の圧力調整機構２１と第二の圧力調整機構２２がキャリア１６に加える押圧力の領域を変えることができ、更に細かく面内の押圧力の分布を調整することができ、よってよりキャリアのワーク保持面の面内形状を自由にコントロールすることができる。
【００２４】
図３は、本発明に係る研磨ヘッドを備えた研磨装置の一例を示す概略断面図である。この研磨装置２６は、研磨布２４が貼り付けられた定盤２３と、研磨剤２８を供給する研磨剤供給機構２７と、例えば図１で示したような本発明の研磨ヘッド１０等から構成されている。
このような、本発明の研磨ヘッドを備えた研磨装置によれば、キャリア形状をチャンバーの圧力を調整することで変更することができる。よって、研磨するワークのグローバル形状も自由にコントロールすることができる。
【００２５】
以上のように、本発明の研磨ヘッドは、ワークを保持するためのキャリアと、キャリアの外周部を押圧するための第一の圧力調整機構と、キャリアの中央部を押圧するための第二の圧力調整機構とを有し、第一の圧力調整機構と第二の圧力調整機構は各々独立にキャリアを押圧する研磨ヘッドとすることができる。
このような構造の研磨ヘッドは、キャリアが、ワークを研磨布に摺接させて研磨する際に、キャリア面内の内外でワークへの押圧力が異なるようにすることができ、ウェーハ面内の内外で異なる押圧力で研磨布へ摺接させることができるものである。
このような構造の研磨ヘッドは、キャリアの面内形状を自由に変えることができ、よって研磨後のワークの形状も平坦にしたり、目的に応じて変化させることができる。よって、研磨取代をワーク面内で均一化することも変えることもできる研磨ヘッドとなっている。
【００２６】
上記のような、本発明の研磨ヘッドを用いた、本発明のワークの研磨方法の一例を以下に示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００２７】
図３のような研磨装置２６を用いてウェーハＷを研磨するには、まず、水を含ませたバッキングパッドにウェーハＷを貼りつけてウェーハＷの裏面をキャリアで保持するとともに、ウェーハＷのエッジ部をガイドリングで保持する。そして、研磨剤供給機構２７から研磨布２４上に研磨剤２８を供給するとともに、研磨ヘッド１０と定盤２３をそれぞれ所定の方向に回転させながらウェーハＷを研磨布２４に摺接させる。
このとき、研磨ヘッド１０の密閉された第一のチャンバー及び第二のチャンバーの圧力を各々第一の圧力調整機構および第二の圧力調整機構で調整することによって、第一のチャンバーおよび第二のチャンバーの圧力を自由にコントロールすることができる。
【００２８】
このように、本発明の研磨ヘッド１０は、キャリアの形状を第一の圧力調整機構及び第二の圧力調整機構を調整して第一のチャンバーおよび第二のチャンバーの圧力を調整することで所望の形状に調整することができる。よってこれら第一のチャンバーおよび第二のチャンバーの圧力を調整・変更することのみで、キャリアの面内形状をコントロールすることができ、その結果ワークＷのグローバル形状を自由にコントロールすることができる。
なお、研磨後のウェーハは、ガイドリングとウェーハＷのエッジ部との間に水を吹き付けることで容易に離脱させることができる。
【００２９】
ここで、ガスケットの径を変更することで、キャリアの外周部及び中央部のワークＷに対する押圧力を調整することができる。
図１、図２（ｂ）のような研磨ヘッド１０では、第一のチャンバー１９はガスケット１５を介してキャリア１６の外周部を押圧してワークＷに押圧力を加える。このとき、ガスケット１５の径を変更すると、キャリア１６の外周部への押圧力が及ぶ面積を変更することができる。また、ガスケット１５を介して第二のゴムシート１４にキャリア１６は保持されているが、第二のチャンバー２０は、ガスケット１５に接触した第二のゴムシート１４とヘッド本体１３とによって密閉された空間である。ここで例えば図２（ａ）のようにガスケット１５の径が変わると、第二のチャンバー２０はその空間体積が変わり、第二のチャンバー２０がキャリア１６を押圧する面積が変わり、よってキャリア１６の中央の押圧力が変化する。このように、キャリア１６の外周部及び中央部の押圧力をガスケット１５の径を変更することで調整することができる。このようにすると、キャリアのグローバル形状をより自由にコントロールすることができ、よってよりワークの面内形状を自由にコントロールすることができる。
【００３０】
また、第一の圧力調整機構２１及び第二の圧力調整機構２２を調整することによって、ワークの平面形状を平坦にするのみならず第一のチャンバー１９の圧力を第二のチャンバー２０の圧力より低くすることでワークＷの外周をハネ形状にすることができる。また、第一の圧力調整機構２１及び第二の圧力調整機構２２を調整することによって、第一のチャンバー１９の圧力を第二のチャンバー２０の圧力より高くすることでワークＷの外周をダレ形状にすることもできる。
【００３１】
本発明の研磨ヘッドは、第一のチャンバー１９は第一の圧力調整機構２１によってキャリア１６の外周部を押圧し、第二のチャンバー２０は第二の圧力調整機構２２によって第二のゴムシート１４を介してキャリア１６の中央部を押圧することができるものである。従って、研磨されるワークＷの周辺がダレている場合は第二のチャンバーの圧力を高くすることによって、相対的に第一のチャンバーの圧力を低くして研磨することで、研磨後に平坦なウェーハを得ることができる。
また、第一のチャンバー１９の圧力を第二のチャンバー２０の圧力より低くすると、キャリア１６の中央部の押圧力は外周部の押圧力に比べて大きくなり、キャリア１６は中央部が盛り上がった形状になる。このような形状のキャリア１６を用いるとワークＷは研磨される際に中央部が強く押圧されることとなり、外周がハネ形状となる。
また、逆に第一のチャンバー１９の圧力を第二のチャンバー２０の圧力より高くすると、キャリア１６の外周部の押圧力は中央部の押圧力より大きくなり、キャリア１６は中央部が相対的に窪んだ形状になる。このような形状のキャリア１６を用いるとワークＷは外周部が強く押圧されて研磨され、外周がダレ形状となる。
このように研磨後のワークＷの形状を、第一の圧力調整機構２１及び第二の圧力調整機構２２を調整することによって所望の形状とすることができる。
【実施例】
【００３２】
以下、実施例及び比較例を示して本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
（実施例１、２）
図１に示した構成の研磨ヘッドを作製した。ここで、図２（ａ）、（ｂ）に示したように外径３３６ｍｍ（実施例１：図２（ａ））のガスケットと外径２９１ｍｍ（実施例２：（図２（ｂ））、内径は両方とも同じ２６９ｍｍのガスケットを用いて研磨ヘッドの作製を行った。このような２種類の研磨ヘッドを研磨装置に設置した後に直径３００ｍｍのシリコンウェーハの研磨を行った。研磨布は、不織布タイプを使用し、研磨剤には、コロイダルシリカを含有するアルカリ溶液を用いた。また、研磨の際は、研磨ヘッドと研磨定盤は、各々３０ｒｐｍで回転させた。ウェーハの研磨圧力は、３００ｇ／ｃｍ２とした。
そして研磨工程の前後において以下のような評価を行った。
【００３３】
第一のチャンバーと第二のチャンバーの圧力差によるキャリアの変形量を確認するため、実施例１の研磨ヘッドを反転（裏返し）させ、第一のチャンバーおよび第二のチャンバーを各々加圧しキャリアの平面度を測定した。測定長さは３１０ｍｍ、測定箇所は４５°おきに４方向測定した。図４にその概要を示す。図４は第二のチャンバーと第一のチャンバーの圧力差によるキャリアの変形量を確認するための評価方法の概略を示した図である。また圧力は、第一のチャンバーの圧力を３８ｋＰａに固定し、第二のチャンバーの圧力を０・２０・４０・６０ｋＰａと変化させて評価を行った。評価には、簡易的な冶具を作成し、キャリア表面をＮＡＮＯＷＡＹ装置（京セラ（株）製）にて測定した。図５に第二のチャンバーと第一のチャンバーの圧力差によるキャリアの変形量の評価結果を示す。図５において（ａ）は第二のチャンバーの圧力を０ｋＰａ、（ｂ）は２０ｋＰａ、（ｃ）は４０ｋＰａ、（ｄ）は６０ｋＰａとした。また、４方向測定したうち２方向の研磨ヘッドの評価結果である。
【００３４】
作製した研磨ヘッドを用いた場合、キャリア形状の変化を、ガスケット外径によって、キャリアの平面度がどの程度異なるかを確認するために以下のような評価を行った。
実施例１の研磨ヘッドを研磨装置に装着し、研磨ヘッドにシリコンウェーハを装着し、また研磨布上に面圧計（ニッタ（株）製）をセットした。その後、実荷重をかけることによって、シリコンウェーハ面内の押圧力分布を評価した。図６に第二のチャンバーの圧力を変化させたときのシリコンウェーハ面内の押圧力を示した分布図を示す。また、図７に実施例１と実施例２の研磨ヘッドで、キャリアの平面度がどの程度異なるかを比較したグラフを示す。ここで、第一のチャンバーの圧力は３５ｋＰａに固定し、第二のチャンバーの圧力を（ａ）０ｋＰａ、（ｂ）１８ｋＰａ、（ｃ）３５ｋＰａ、（ｄ）５０ｋＰａとした。
【００３５】
実際に研磨を行い、第一のチャンバーと第二のチャンバーの圧力比を変化させた場合に、シリコンウェーハの面内における取代の変化を確認するために以下のような評価を行った。
実施例２の研磨ヘッドを備えた研磨装置によってシリコンウェーハを研磨した。そして研磨前後のシリコンウェーハの平坦度を測定して、研磨前後の差分形状を評価した。平坦度の測定には、ＡＦＳ装置（ＡＤＥ社製）を用いた。ここで、各々のチャンバーの圧力は、第一のチャンバーの圧力は３５ｋＰａに固定し、第二のチャンバーの圧力を（ｂ）１８ｋＰａ、（ｃ）３５ｋＰａ、（ｄ）５０ｋＰａとした。その結果を図８に示す。図８は実施例２の研磨ヘッドにおいて、第二のチャンバーの圧力を変化させた場合にシリコンウェーハの面内における取代がどの程度変化したかの差分を示したグラフである。
【００３６】
なお、図５に示したように、（ａ）０ｋＰａのときのキャリアの平面度Ｒ（面内４方向測定の各凹凸の最大値の平均）は−５５．９μｍ、（ｂ）２０ｋＰａのときのＲは−４２．３μｍ、（ｃ）３８ｋＰａのときのＲは−３２．０μｍ、（ｄ）６０ｋＰａのときのＲは−２１．５μｍとなり、第二のチャンバーの圧力を高くするほど、キャリアは平坦になっていき、また外周部と中央部の高さの差が減少することが分かった。
【００３７】
また、図６に示したように、（ａ）の場合は外周部と中央部での押圧力は異なる。しかし第二のチャンバーの圧力を高くするほど外周部と中央部での押圧力は同じ程度になっていくことが分かった。
【００３８】
そして、図７に示したように、ガスケットの径が異なる実施例１と実施例２のキャリア形状は異なることが分かった。このようにガスケットの外径及び／または内径を変えることでキャリア変形量の初期値を決めることができる。また、第二のチャンバー圧力を上昇させると、キャリアは徐々に中央が凸形状に変化していくことが分かった。
これは、キャリア形状を評価した結果と同じ傾向であり、第一のチャンバーおよび第二のチャンバーの圧力を変えることで、実際にキャリア形状を変化させることができることが分かった。ここで、図７のグラフにおいて、横軸は第二のチャンバーの圧力、縦軸はキャリアの凹凸の最大値の差である。なお、縦軸では、上に行くほどキャリアが凸形状に、下に行くほど凹形状となる。
【００３９】
そして、図８に示したように、第二のチャンバーの圧力を変更することで、研磨前後のシリコンウェーハの差分形状が変わることが分かった。例えば、第二のチャンバーの圧力が１８ｋＰａの（ｂ）では、研磨前後でウェーハ外周部の形状はほとんど変わっていないが、５０ｋＰａの（ｄ）ではハネ形状となっていることが分かった。このように、本発明の研磨ヘッドによりウェーハの形状をコントロールすることが確認できた。ここで、図８のグラフにおいて、横軸はシリコンウェーハの中心から半径方向の位置、縦軸は研磨前後のウェーハの高さの差を示している。
【００４０】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の研磨ヘッドの一例を示した概略断面図である。
【図２】本発明の研磨ヘッドの他の一例を示した概略断面図である。
【図３】本発明に掛かる研磨ヘッドを備えた研磨装置の一例を示す概略図である。
【図４】第一のチャンバーと第二のチャンバーの圧力差によるキャリアの変形量の評価方法の概略を示した図である。
【図５】実施例１における第一のチャンバーと第二のチャンバーの圧力差によるキャリアの変形量を評価した結果を示した図である。
【図６】第二のチャンバーの圧力を変化させたときのシリコンウェーハ面内の押圧力を示した分布図を示す。
【図７】実施例１と実施例２の研磨ヘッドで、キャリアの平坦度がどの程度異なるかを評価したグラフを示す。
【図８】実施例２の研磨ヘッドにおいて、第二のチャンバーの圧力を変化させた場合にシリコンウェーハの面内形状がどの程度変化したかを示したグラフである。
【図９】従来の研磨ヘッドを備えた研磨装置の一例を示した概略断面図である。
【図１０】従来の研磨ヘッドの他の一例を示した概略断面図である。
【符号の説明】
【００４２】
１０…研磨ヘッド、  １１…軸体、  １２…第一のゴムシート、  １３…ヘッド本体、  １４…第二のゴムシート、  １５…ガスケット、  １６…キャリア、  １７…ガイドリング、  １８…バッキングパッド、  １９…第一のチャンバー、  ２０…第二のチャンバー、  ２１…第一の圧力調整機構、  ２２…第二の圧力調整機構、  ２３…定盤、  ２４…研磨布、  ２５…押圧機構、  ２６…研磨装置、  ２７…研磨材供給機構、  ２８…研磨剤、  ２９…流路、  ３１…流路、  Ｗ…ワーク。
【図１】
0005238293.tif 000002
【図２】
0005238293.tif 000003
【図３】
0005238293.tif 000004
【図４】
0005238293.tif 000005
【図５】
0005238293.tif 000006
【図６】
0005238293.tif 000007
【図７】
0005238293.tif 000008
【図８】
0005238293.tif 000009
【図９】
0005238293.tif 000010
【図１０】
0005238293.tif 000011