(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
研磨面を有する研磨テーブルと、基板を保持するトップリングを具備し、該研磨テーブルの研磨面に該トップリングで保持された被研磨基板を押圧し、該被研磨基板と該研磨面の相対運動により該被研磨基板を研磨する基板研磨方法であって、
前記トップリングで保持した被研磨基板を前記研磨テーブルの研磨面から所定量オーバハングさせて研磨する際に、
前記被研磨基板と前記研磨面の相対運動によって生じる摩擦力を測定し、前記被研磨基板の被研磨面の全面が前記研磨面に接触しているとの前提のもとで、前記摩擦力によって前記トップリングにかかる前記トップリングの支点周りで前記トップリングが傾く方向への回転モーメントを算出し、
前記研磨テーブルと前記被研磨基板との中心間距離を基に、前記被研磨基板の被研磨面の前記研磨面との接触面積を求め、前記回転モーメントをオーバハングした状態での回転モーメントとなるように前記接触面積にて補正し、
前記補正した回転モーメントを打ち消す荷重を前記トップリングに加えることを特徴とする基板研磨方法。
【請求項２】
請求項１に記載の基板研磨方法において、
前記被研磨基板を研磨する工程は、該被研磨基板を押圧する押圧力、及び前記トップリング及び／又は研磨テーブルの回転数が異なる複数の研磨工程を有することを特徴とする基板研磨方法。
【請求項３】
請求項２に記載の基板研磨方法において、
前記被研磨基板は、銅めっき層が堆積された半導体基板であって、
前記複数の研磨工程は、
前記半導体基板の銅めっき膜層の研磨を行う第１研磨工程と、前記半導体基板の銅めっき膜層及び給電シード層の研磨を行う第２研磨工程と、前記半導体基板のバリア層の研磨を行う第３研磨工程と、を有することを特徴とする基板研磨方法。
【請求項４】
研磨面を有する研磨テーブルと、
基板を保持し、該基板を前記研磨テーブルの研磨面に押圧し、該研磨面との相対運動により基板を研磨するトップリングと、該トップリングに押圧力を与えるアクチュエータと、前記研磨面と前記基板の摩擦力を検出する摩擦力センサと、
前記トップリングで保持する被研磨基板を前記研磨テーブルの研磨面から所定量オーバハングさせた状態で該トップリングの姿勢を制御するトップリング姿勢制御機構と、を備え、
前記トップリング姿勢制御機構は、前記被研磨基板の被研磨面の全面が前記研磨面に接触しているとの前提のもとで、前記摩擦力センサが検出した摩擦力によって前記トップリングにかかる前記トップリングの支点周りで前記トップリングが傾く方向への回転モーメントを算出し、前記研磨テーブルと前記基板との中心間距離を基に前記基板の被研磨面の前記研磨面との接触面積を求め、前記回転モーメントをオーバハングした状態での回転モーメントとなるように前記接触面積にて補正し、前記補正した回転モーメントを打ち消すために前記アクチュエータに出力する荷重を算出する演算制御部を備えることを特徴とする基板研磨装置。
【請求項５】
請求項４に記載の基板研磨装置において、
前記摩擦力センサは、前記研磨面にかかる摩擦力のＸ方向成分及びＹ方向成分を検出することを特徴とする基板研磨装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体基板等の被研磨基板を研磨する研磨装置に関し、特に半導体デバイス製造工程で半導体基板面に形成された銅（Ｃｕ）等の金属薄膜を研磨するのに好適な基板研磨方法及び基板研磨装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体デバイスの集積度の向上に伴い、配線回路を形成する材料として、より導電率の高い材料の採用が要求されている。この要求に対して、配線パターンの溝や穴が形成された基板の表面にめっきにより導電率の高い銅又はその合金の薄膜を形成し、ポリッシング装置で配線パターンの溝や穴を充填した銅又はその合金を残し、化学的機械的研磨（ＣＭＰ）により、研磨除去する方法が注目されている。
【０００３】
半導体基板Ｗには図１（ａ）に示すように、半導体素子が形成された半導体基板１０１上に形成された導電層１０１ａの上にＳｉＯ2からなる絶縁膜１０２が堆積され、リソグラフィ・エッチング技術によってコンタクトホール１０３と配線用の溝１０４が形成され、ＴｉＮ等からなるバリア層１０５、更にその上に電解めっきのための給電シード層１０７が形成されている。
【０００４】
そして、図１（ｂ）に示すように、前記半導体基板Ｗの表面に銅めっきを施すことで、半導体基板１０１のコンタクトホール１０３及び溝１０４内にＣｕを充填させると共に、絶縁膜１０２上にＣｕめっき膜層１０６を堆積させる。その後、化学的機械的研磨により、絶縁膜１０２上のＣｕめっき膜層１０６を除去して、コンタクトホール１０３及び配線用の溝１０４に充填させたＣｕめっき膜層１０６の表面と絶縁膜１０２の表面とをほぼ同一平面にする。これにより、図１（ｃ）に示すようなＣｕめっき膜層１０６からなる配線が形成される。
【０００５】
上記絶縁膜１０２上に形成された複数種類の膜であるバリア層１０５、給電シード層１０７及びＣｕめっき膜層１０６を化学的機械的研磨により研磨する場合には、２段及び３段の研磨条件を変えて研磨しなければならない。そして各段の研磨において、研磨テーブルを変えて研磨を行うため、研磨テーブル数が増え、研磨装置が大型化し構成が複雑になると共に、装置が高価なものとなる。また、半導体基板研磨のスループットが向上しないという欠点もある。
【０００６】
また、従来のこの種の研磨装置は、研磨面を有する研磨テーブルと、基板を保持するトップリングを具備し、該研磨テーブルの研磨面に該トップリングで保持された被研磨基板を被研磨面全面を押圧し、被研磨基板と研磨面の相対運動により研磨する構成であるため、例えば被研磨基板の直径が２００ｍｍの場合、直径６００ｍｍ程度の研磨テーブルが必要であり、被研磨基板の径が大きくなればなる程、研磨テーブルの径が大きくなり、ポリッシング装置自体が大型化するという問題がある。また、被研磨基板の被研磨面全面を研磨テーブルの研磨面に押圧しているため、研磨中の膜厚状態をリアルタイムで測定するには特殊な構成のセンサを特殊な配置（例えば、研磨テーブル中に埋め込む等）として用いなければならないという問題があった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、半導体基板の複数種類の膜を研磨する際に複数段の研磨を一つの研磨テーブルで行ない、研磨テーブル数が少なく且つその径が小さくて済み、装置をコンパクトに構成でき、しかも研磨中の膜厚が容易に測定でき、且つ基板研磨のスループットの向上が期待できる基板研磨方法及び基板研磨装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため請求項１に記載の発明は、研磨面を有する研磨テーブルと、基板を保持するトップリングを具備し、該研磨テーブルの研磨面に該トップリングで保持された被研磨基板を押圧し、該被研磨基板と該研磨面の相対運動により該被研磨基板を研磨する基板研磨方法であって、前記トップリングで保持した被研磨基板を前記研磨テーブルの研磨面から所定量オーバハングさせて研磨する際に、前記被研磨基板と前記研磨面の相対運動によって生じる摩擦力を測定し、前記被研磨基板の被研磨面の全面が前記研磨面に接触しているとの前提のもとで、前記摩擦力によって前記トップリングにかかる前記トップリングの支点周りで前記トップリングが傾く方向への回転モーメントを算出し、前記研磨テーブルと前記被研磨基板との中心間距離を基に、前記被研磨基板の被研磨面の前記研磨面との接触面積を求め、前記回転モーメントをオーバハングした状態での回転モーメントとなるように前記接触面積にて補正し、前記補正した回転モーメントを打ち消す荷重を前記トップリングに加えることを特徴とする。
【０００９】
上記の様にトップリングで保持した被研磨基板を研磨テーブルの研磨面から所定量オーバハングさせて研磨する際に、オーバハングした状態でトップリングにかかる該トップリングの支点周りで前記トップリングが傾く方向への回転モーメントを打ち消す荷重をトップリングに加えるから、被研磨基板を研磨テーブルの研磨面からオーバハングさせることでトップリングが傾くことを防止でき、被研磨基板の被研磨面の面圧を均一にすることができる。
【００１０】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の基板研磨方法において、前記被研磨基板を研磨する工程は、該被研磨基板を押圧する押圧力、及び前記トップリング及び／又は研磨テーブルの回転数が異なる複数の研磨工程を有することを特徴とする。
【００１１】
パターンが形成された半導体基板を研磨する目的は、微小な凹凸（例えば巾が０．１μｍ〜２μｍ、高さが５００ｎｍ〜１０００ｎｍの凹凸）を除去して平坦にすることにある。ところが研磨パッドに弾性があるので、ある程度の凹凸にはならってしまい、凹凸が除去できないという問題がある。そのとき軽い荷重（小さい押圧力）、速い回転速度で研磨すると平坦になりやすい。但し、荷重が軽いので研磨速度は遅くなる。そこで上記のように半導体基板を押圧する押圧力、及びトップリング及び／又は研磨テーブル回転数を変えながら同一研磨テーブル上で複数の研磨工程を経て研磨することにより、最初重い荷重、速い回転速度で研磨し、その後、軽い荷重で段差を除去し、被研磨面を平坦にする研磨が可能になる。更に、仕上げ研磨の相対速度を遅くして、表面のスクラッチを除去することが容易となる。
【００１２】
また、請求項２に記載の基板研磨方法において、研磨テーブルの研磨面を複数のドレッシング方法でドレッシングするドレッシング手段を具備し、各研磨工程間に前記複数のドレッシング方法から、所望のドレッシング方法を選択してドレッシングすることを特徴とする。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の基板研磨方法において、前記被研磨基板は、銅めっき層が堆積された半導体基板であって、前記複数の研磨工程は、前記半導体基板の銅めっき膜層の研磨を行う第１研磨工程と、前記半導体基板の銅めっき膜層及び給電シード層の研磨を行う第２研磨工程と、前記半導体基板のバリア層の研磨を行う第３研磨工程と、を有することを特徴とする。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、研磨面を有する研磨テーブルと、基板を保持し、該基板を前記研磨テーブルの研磨面に押圧し、該研磨面との相対運動により基板を研磨するトップリングと、該トップリングに押圧力を与えるアクチュエータと、前記研磨面と前記基板の摩擦力を検出する摩擦力センサと、前記トップリングで保持する被研磨基板を前記研磨テーブルの研磨面から所定量オーバハングさせた状態で該トップリングの姿勢を制御するトップリング姿勢制御機構と、を備え、前記トップリング姿勢制御機構は、前記被研磨基板の被研磨面の全面が前記研磨面に接触しているとの前提のもとで、前記摩擦力センサが検出した摩擦力によって前記トップリングにかかる前記トップリングの支点周りで前記トップリングが傾く方向への回転モーメントを算出し、前記研磨テーブルと前記基板との中心間距離を基に前記基板の被研磨面の前記研磨面との接触面積を求め、前記回転モーメントをオーバハングした状態での回転モーメントとなるように前記接触面積にて補正し、前記補正した回転モーメントを打ち消すために前記アクチュエータに出力する荷重を算出する演算制御部を備えることを特徴とする。
【００１５】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の基板研磨装置において、前記摩擦力センサは、前記研磨面にかかる摩擦力のＸ方向成分及びＹ方向成分を検出することを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態例を図面に基づいて説明する。図２は本発明に係る基板研磨装置を具備する基板処理装置の平面配置構成を示す図である。本基板研磨装置はロードアンロード部１、第１ロボット２、第２洗浄機３、第２洗浄機４、反転機５、反転機６、第２ロボット７、第１洗浄機８、第１洗浄機９、第１ポリッシング装置１０及び第２ポリッシング装置１１が配置されて構成されている。
【００１８】
第１ポリッシング装置１０は研磨テーブル１０−１、トップリング１０−２、トップリングヘッド１０−３、膜厚測定器１０−４、プッシャー１０−５及びドレッサー１０−１０を具備する。また、第２ポリッシング装置１１は研磨テーブル１１−１、トップリング１１−２、トップリングヘッド１１−３、膜厚測定器１１−４、プッシャー１１−５及びドレッサー１１−１０を具備する。
【００１９】
また、第１ロボット２の近傍には研磨後の乾燥状態の膜厚を測定する乾燥状態膜厚測定器１３が配置されている。
【００２０】
上記構成の基板処理装置において、給電シード層１０７及びめっき膜層１０６を形成した半導体基板Ｗ（図１参照）をカセット１−１にセットし、ロードアンロード部１のロードポートに載置する。第１ロボット２で半導体基板Ｗを該カセットから取り出し、反転機５又は反転機６に渡す。このとき半導体基板Ｗのめっき膜層１０６の形成面は上向きであり、反転機５又は反転機６で該めっき膜層１０６の形成面を下向きに反転させる。
【００２１】
第２ロボット７で反転機５又は反転機６で反転された半導体基板Ｗを取り上げ第１ポリッシング装置１０のプッシャー１０−５又は第２ポリッシング装置１１のプッシャー１１−５に半導体基板Ｗを載せる。トップリング１０−２又はトップリング１１−２で半導体基板Ｗを吸着し、研磨テーブル１０−１又は研磨テーブル１１−１の研磨面に該半導体基板Ｗの被研磨面を押圧して研磨を行う。
【００２２】
図３は第１ポリッシング装置１０の概略構成を示す図である。図示するようにポリッシング装置１０はモータＭ１により回転する研磨テーブル１０−１とモータＭ２により回転するトップリング１０−２を具備し、研磨テーブル１０−１及びトップリング１０−２は制御部２０により、その回転数が可変できるようになっている。また、トップリングヘッド１０−３は旋回軸１０−８で旋回し、研磨テーブル１０−１の上部、膜厚測定器１０−４の上部及びプッシャー１０−５の上部に位置することができるようになっている。
【００２３】
研磨テーブル１０−１の研磨面１０−１ａは発泡ポリウレタン若しくは砥粒を固定又は含浸させたもので構成されている。研磨液供給ノズル１０−６から供給される砥液の砥粒には、シリカが用いられ、酸化剤としては、過酸化水素水やアンモニア等Ｃｕを酸化させる材料を用いる。研磨テーブル１０−１やスラリー又は、ドレッシング時の水等は調温され化学反応速度を一定に保つようになっている。特に研磨テーブル１０−１は、熱伝導性の良いアルミナやＳｉＣ等のセラミックが用いられ、内部に調温水を供給できるように調温水配管１０−７が配置されている。
【００２４】
トップリングヘッド１０−３は上下駆動機構１０−９により上下動できるようになっており、制御部２０の制御によりトップリング１０−２に保持された半導体基板Ｗを押圧力を変えて任意の押圧力で押圧できるようになっている。また、トップリング１０−２は研磨テーブル１０−１の上面に所定量オーバーハングして位置し、後に詳述する姿勢制御機構により下面が研磨テーブル１０−１の上面と常に平行になるように制御（半導体基板の被研磨面の面圧が均一に維持するように制御）されている。即ち、トップリング１０−２の下面に保持された半導体基板Ｗが片当りしないようになっている。
【００２５】
ここでオーバハング状態とは、トップリングに保持された半導体基板Ｗの全面が研磨テーブル１０−１の上面と接触せず一部はみ出した状態にあることをいう。しかしながら半導体基板Ｗが過度に傾かないように該半導体基板Ｗの中心は研磨テーブル１０−１の上面に存在し、また研磨量を得るために研磨テーブル１０−１の回転中心には半導体基板Ｗが位置しないようになっている。
【００２６】
また、膜厚の終点（エンドポイント）検知に用いる膜厚測定器１０−４は、トップリング１０−２が研磨テーブル１０−１の上面外周からはみ出ている下方に設置され、研磨中の半導体基板Ｗの膜厚をリアルタイムで測定できるようになっている。膜厚測定器１０−４はＣｕめっき膜層１０６、Ｃｕの給電シード層１０７の膜厚測定、若しくはバリア層１０５の膜表面や絶縁膜１０２の検知を行ない、その検知出力を制御部２０に伝送するようになっている。
【００２７】
なお、膜厚測定器１０−４による測定を適正に行うためには、半導体基板Ｗの研磨テーブル１０−１からのはみ出し（オーバハング）部分に付着したスラリーを洗浄することが好ましい。そこで図示するように、膜厚測定器１０−４の近傍に洗浄液供給ノズル１０−１４を設け、該洗浄液供給ノズル１０−１４によって、研磨面１０−１ａから露出している半導体基板Ｗの被研磨面（被測定部）に洗浄液（純水）を供給し、余分なスラリーを除去し、正確に膜厚を測定することができるようにしている。
【００２８】
膜厚測定器１０−４が渦電流式の場合は、センサコイルに高周波電流を流して、半導体基板Ｗの導電性膜（Ｃｕめっき膜層１０６や給電シード層１０７）中に渦電流を発生させ、この渦電流が膜厚によって変化し、センサ回路との合成インピーダンスを監視することで膜厚を測定するものである。
【００２９】
また、膜厚測定器１０−４が光学式の場合は、投光素子と受光素子を具備し、投光素子から半導体基板Ｗの被研磨面に光を照射し、該被研磨面からの反射光を受光するように構成されている。半導体基板Ｗの導電性膜（Ｃｕ膜）が所定厚の薄膜になってくると、投光素子から被研磨面に照射された光の一部が導電性膜を透過し、導電性膜の下層の酸化膜（ＳｉＯ2）から反射された反射光と、導電性膜の表面から反射された反射光との二種類の反射光が存在することになる。この二種類の反射光を受光素子で受光し処理することにより、膜厚を測定する。
【００３０】
また、研磨面１０−１ａの表面温度は放射温度計１０−１２により検知され、その検知出力は制御部２０に伝送するようになっている。なお、第２ポリッシング装置１１の構成も第１ポリッシング装置１０と同一であるのでその説明は省略する。
【００３１】
図４乃至図６はトップリング１０−２及びトップリングヘッド１０−３の構成例を示す図で、図４は断面図、図５は図４のIII−III断面矢視図、図６は図５のIV−IV断面矢視図である。トップリング１０−２は、図４に示すように、下部の保持板５１ａと上部板５１ｂとからなるトップリング本体５１と、該トップリング本体５１の外周部に固定されたリテーナリング５２とを具備し、下面の基板保持面によって半導体基板Ｗの上面を保持し、リテーナリング５２によって半導体ウエハＷの外周部を保持するようになっている。
【００３２】
トップリング駆動軸５３はトップリングヘッド１０−３に固定されており、該トップリングヘッド１０−３は前述のように上下駆動機構１０−９の上下動により上下動し、トップリング１０−２の下端面に保持された半導体基板Ｗを研磨テーブルの研磨面１０−１ａに押圧するようになっている。
【００３３】
トップリング駆動軸５３はキー（図示せず）を介して回転筒５４に連結されており、この回転筒５４はその外周部にタイミングプーリ５５を有している。そして、タイミングプーリ５５は、タイミングベルト５６を介して、トップリングヘッド１０−３に固定されているモータＭ２に設けられたタイミングプーリ５７に接続されている。したがって、モータＭ２の回転によりタイミングプーリ５７、タイミングベルト５６及びタイミングプーリ５５を介して回転筒５４及びトップリング駆動軸５３が一体に回転し、トップリング１０−２が回転する。
【００３４】
一方、トップリング駆動軸５３からトップリング本体５１へ互いの傾動を許容しつつ押圧力を伝達する自在継手部５８はベアリングボール５９ａと球面状凹部５９ｂ、５９ｂを有する球面軸受機構５９と、トップリング駆動軸５３の回転をトップリング本体５１に伝達する回転伝達機構６０とを有している。回転伝達機構６０は、駆動フランジ６１に固定された駆動ピン（図示せず）と上部板５１ｂに固定された被駆動ピン（図示せず）とから構成され、トップリング本体５１が傾いても、被駆動ピンと駆動ピンは相対的に上下方向に移動可能であるため、互いに接触点をずらして係合し、トップリング駆動軸５３の回転トルクをトップリング本体５１に確実に伝達する。
【００３５】
トップリング１０−２のトップリング本体５１の基板保持面は、トップリング１０−２がオーバハング状態にあっても常に研磨テーブル１０−１の研磨面１０−１ａと平行に保つように姿勢制御機構６２が設けられている。次に、この姿勢制御機構について説明する。図４及び図５に示すように，姿勢制御機構６２は、トップリングヘッド１０−３に固定された電磁石コア６３と、該電磁石コア６３より半径方向の外方に向けて突出する４つの磁極６３ａ〜６３ｄと、これらトップリング本体５１に巻装された４つの電磁コイル６４ａ〜６４ｄと、磁極６３ａ〜６３ｄにギャップを有して対向した円筒状のターゲット６５とから構成されている。該ターゲット６５はトップリング本体５１に固定されている。
【００３６】
図６に示すように、各磁極６３ａ〜６３ｄは、コ字形断面を有し、コ字形部の上部側に電磁コイル６４ａ〜６４ｄが巻装されている。磁極６３ａ〜６３ｄ及びターゲット６５はパーマロイ等の磁性材によって構成されている。電磁コイル６４ａはＸ軸正方向側に配置され、電磁コイル６４ｂはＸ軸負方向に配置されている。また電磁コイル６４ｃはＹ軸正方向側に配置され、電磁コイル６４ｄはＹ軸負方向側に配置されている。また、Ｘ軸及びＹ軸に対して４５°傾いた２つの軸Ｐ、Ｑ上には、上下２個の変位センサが対となって４対の変位センサ６６ａ1、６６ａ2、６６ｂ1，６６ｂ2、６６ｃ1，６６ｃ2、６６ｄ1，６６ｄ2が配置されている。各変位センサはセンサホルダ６７により保持されている。
【００３７】
図７は上記構成の姿勢制御機構を制御する制御部の機能構成を示す図である。図示するように、制御部は、減算器７０及びコントローラ７１を具備し、該減算器７０にはトップリング１０−２の姿勢の目標値（研磨テーブル１０−１の研磨面１０−１ａの傾き）と、変位センサ６６（６６ａ1，６６ａ2、６６ｂ1，６６ｂ2、６６ｃ1，６６ｃ2、６６ｄ1，６６ｄ2）で検出され、座標変換部３５で変換された制御対象（トップリング本体５１）の変位値α、βが入力され、その差が誤差信号ｅα、ｅβとしてコントローラ７１に入力される。ここでα、βはそれぞれ図８に示すように，Ｘ軸回りの傾き、Ｙ軸回りの傾きを示す。Ｘ軸、Ｙ軸は水平面内に位置している。この場合、トップリング１０−２はベアリングボール５９ａを中心としてＸ軸回りの傾動及びＹ軸回りの傾動の複合運動である。
【００３８】
誤差信号ｅα、ｅβはＰＩＤ＋局部位相進み７１−１で傾き制御及び減衰処理を受け、更に振動除去のためノッチフィルタ７１−２を通って電圧指令信号Ｖα、Ｖβに変換される。そして座標変換部７１−３で姿勢制御装置用の制御信号Ｖｘｕ、Ｖｙｕに変換されて駆動部７２に供給される。
【００３９】
駆動部７２は電磁コイル６４ａ、６４ｂ、６４ｃ、６４ｄとこれらを励磁する駆動回路７２−１で構成されている。上記制御信号Ｖｘｕ、Ｖｙｕのそれぞれは各駆動回路７２−１に供給され、各駆動回路７２−１でターゲット７５を図５に示すＸ、Ｙ軸の正負の方向へ変位させるための励磁電流Ｉｘｕ＋、Ｉｘｕ−、Ｉｘｙ＋、Ｉｘｙ−に変換され、電磁コイル６４ａ、６４ｂ、６４ｃ、６４ｄに供給され、制御対象（トップリング本体５１）の姿勢を制御する。
【００４０】
この場合、トップリング１０−２（トップリング本体５１）の回転中心と図５に示すターゲット６５のＸ、Ｙ軸とは所定の高さ離間しているため、ターゲット６５を図５に示すＸ、Ｙ軸の正負の方向に変位させると、トップリング本体５１はベアリングボール５９ａを中心として水平面に対して任意の方向に傾動することができ（即ち、研磨テーブル１０−１の研磨面１０−１ａの傾きに追従させることができる）。言い換えると、研磨テーブル１０−１の研磨面１０−１ａに対してトップリング本体５１の基板保持面（即ち、半導体基板Ｗの被研磨面）が常に平行になるように制御（半導体基板Ｗの被研磨面の面圧が均一になるように制御）することができる。
【００４１】
上記のようにトップリング１０−２を研磨テーブル１０−１からオーバハングさせた状態で研磨できる構成とすることにより、研磨テーブル１０−１に径の小さいものを使用でき、ポリッシング装置１０を小型化することが可能となる。例えば、従来のように半導体基板Ｗの被研磨面の全面を研磨テーブル１０−１の研磨面１０−１ａに接触させて研磨するときは、径２００ｍｍの半導体基板Ｗでは径６００ｍｍの研磨テーブル１０−１が必要であるが、上記のようにトップリング１０−２を研磨テーブル１０−１からオーバハングさせて研磨できるようにすることにより、研磨テーブル１０−１の径を約半分の径３００ｍｍとすることができる。
【００４２】
半導体基板Ｗの研磨は複数の研磨工程を経て行なう。第１研磨工程ではＣｕめっき膜層１０６の研磨を行なう。この第１研磨工程の研磨の主目的はＣｕめっき膜層１０６の段差の除去で段差特性に優れたスラリーを用いることである。例えば、Ｃｕめっき膜層１０６の膜厚が１００μｍ程度の当初の段差７００ｎｍを２０ｎｍ以下にできるものを用いる。このとき制御部２０は第２研磨工程として半導体基板Ｗを研磨テーブル１０−１の研磨面１０−１ａに押圧する荷重を前記第１研磨工程の半分以下にし、段差特性をよくする研磨条件を入れる。この荷重の制御は制御部２０により上下駆動機構１０−９を制御して行う。
【００４３】
第２研磨工程における膜厚の終点検知を行なう膜厚測定器１０−４には、Ｃｕめっき膜層１０６を５００ｎｍ以上残す場合は、渦電流式の膜厚測定器が用いられ、それ以下の場合やバリア層１０５の表面まで削る場合は、光学式膜厚測定器が用いられる。
【００４４】
Ｃｕめっき膜層１０６の研磨が終了した後にバリア層１０５の研磨を行なうが、通常最初に用いたスラリーでは、バリア層１０５が削れない場合、組成を変更する必要がある。よって第２研磨工程が終了した時点で研磨面に残った、上記第１研磨工程及び第２研磨工程でのスラリーを水ポリッシュ、又はウォータジェット、又はドレッサーにより除去洗浄し、次の第３研磨工程に移る。
【００４５】
図９は上記研磨テーブル１０−１の研磨面１０−１ａを洗浄する洗浄機構の構成を示す図である。図示するように、研磨テーブル１０−１の上部には純水を噴射する噴射ノズル１０−１１ａ〜１０−１１ｄが複数個（図では４個）配置されている。各噴射ノズル１０−１１ａ〜１０−１１ｄには純水供給源１５からレギュレータ１７で圧力を調整された純水がエアオペレータバルブ１９を通して供給される。
【００４６】
研磨面１０−１ａとドレッサー１０−１０を摺動させ、両者の相対運動により、研磨面１０−１ａを再生（ドレッシング）するとき、噴射ノズル１０−１１ａ〜１０−１１ｄから純水を研磨面１０−１ａに噴射して洗浄する。本実施例では純水ラインにマニュアル駆動のレギュレータを用いているが外部信号に基づいて設定圧力を変更できるレギュレータをそれぞれ用いてもよい。上記洗浄機構を用いて研磨面１０−１ａを洗浄した結果、５〜２０秒間洗浄を行なうことにより、上記第１研磨工程及び第２研磨工程で研磨面上に残ったスラリーや研磨かすを除去することができた。なお、図示は省略するが、ポリッシング装置１１の研磨面１１−１ａを洗浄するために、図９に示す構成と同一の洗浄機構が設けられている。
【００４７】
上述の例では、純水噴射と機械的ドレッシングの両者を同時に行うことを述べた。しかし、研磨面の洗浄手段である純水噴射、機械的ドレッシング、水ポリッシュ、ウォータジェットは、それら単独若しくは適宜組合せて研磨面の洗浄を行う。ここでいう機械的ドレッシングとは、図９に示される円板状のドレッサー１０−１０の下面周縁部にダイヤモンド粒子が電着された帯状の凸部が設けられた構造のダイヤモンドドレッサーが一般的である。機械的ドレッシングを行う場合は、研磨面の目立てと洗浄の両方ができる。ダイヤモンドドレッサーの他に、ナイロンブラシを植毛した構造のドレッサーもある。
【００４８】
水ポリッシュとは、図３のように研磨面１０−１ａ上に半導体基板Ｗを接触させたまま、研磨液供給ノズル１０−６から供給されるスラリーを純水に替え、純水供給下のもとで研磨することをいう。水ポリッシュの際には、トップリング１０−２の押圧力は、第１研磨工程、第２研磨工程に比べて小さくする。水ポリッシュをすることによって、研磨面上に残留した第１研磨工程及び第２研磨工程で使用した研磨液が純水に置換され、研磨面１０−１ａの洗浄が行われる。
【００４９】
図１０は上記研磨テーブル１０−１の研磨面１０−１ａをウォータジェットを用いて洗浄する洗浄機構の構成例を示す図である。図示するように、ドレッシングユニット１０−１３を具備し、該ドレッシングユニット１０−１３は研磨テーブル１０−１の研磨面１０−１ａ上部に半径方向に沿って等間隔に配置された複数個（図では６個）のウォータジェットノズル１０−１３ｃを備えている。各ウォータジェットノズル１０−１３ｃは内部に流路１０−１３ｂを具備したウォータジェットノズルアーム１０−１３ａに固定されている。
【００５０】
ポンプ２３によって加圧された純水がチューブ２２を通ってウォータジェットノズル１０−１３ｃに供給され、該ウォータジェットノズル１０−１３ｃから研磨面１０−１ａに向かってウォータジェットが噴射される。ウォータジェットノズルアーム１０−１３ａの水圧は、所定の圧力に保たれるようにポンプ２３の制御部（図示せず）で調整されている。また、各ウォータジェットノズル１０−１３ｃは同一のノズルを使用し、各ノズルからのウォータジェットの噴射圧力及び速度は略一定となるようにする。そして、ウォータジェットの圧力はポンプ２３を制御することにより、５〜３０ｋｇ／ｃｍ2の範囲の所定圧力に保つことができる。
【００５１】
図１１は上記第１〜第３研磨工程までの流れと、該研磨工程で用いる砥粒及びスラリーの種類、トップリング押圧力、トップリング回転数の一例を示す図である。図示するように、第１研磨工程においては砥粒及びスラリーとしてシリカ及びＣｕ研磨用スラリーを用い、トップリング押圧力を４００ｇ／ｃｍ2、トップリング回転数を７０ｒｐｍとする。続く第２研磨工程においては砥粒及びスラリーとしてシリカ及びＣｕ研磨用スラリーを用い、トップリング押圧力を２００ｇ／ｃｍ2、トップリング回転数を７０ｒｐｍとする。Ｃｕめっき膜層１０６及び給電シード層１０７が除去されたかをエンドポイント測定で確認する。
【００５２】
エンドポイント測定でＣｕめっき膜層１０６及び給電シード層１０７の研磨除去が確認されたら、研磨面１０−１ａに残った、第１研磨工程及び第２研磨工程でのスラリーを上記水ポリッシュ、又はウォータジェット、又はドレッサーにより除去洗浄し、第３研磨工程に移る。第３研磨工程においては砥粒及びスラリーとしてシリカ及びＴａ研磨用スラリーを用い、トップリング押圧力を２００ｇ／ｃｍ2、トップリング回転数を５０ｒｐｍとする。
【００５３】
第３研磨工程のバリア層１０５の研磨のスラリーに用いられる砥粒は、第１研磨工程及び第２研磨工程のＣｕめっき膜層１０６や給電シード層１０７を研磨するときの研磨の砥粒と同じものが望ましい。また、各研磨工程の研磨液、若しくはスラリーに加える薬液（酸化剤等）のｐＨも各工程で酸性側若しくはアルカリ性側のどちらかに寄っている。この様な研磨液を用いることにより、研磨面１０−１ａを構成するクロス上で第１研磨工程及び第２研磨工程で研磨面１０−１ａ上に残った残留物と第３研磨工程で用いる研磨液とが反応して化合物を作らないことが条件である。
【００５４】
実験では、両方にシリカの粒子を用いており、ケースとして両方ともアルカリのものと酸性のものどちらでも良い結果が得られた。第３研磨工程の膜厚終点検知には、膜厚が薄いので光学式の膜厚測定器が用いられ、バリア層１０５の残りを検知し、その検知信号を制御部２０に伝送する。なお、固定砥（砥粒を結合剤中に分散固定させたもの）を用いた研磨では、研磨液としてスラリーを用いず薬液若しくは純水を供給して研磨する。
【００５５】
この場合、第１、第２研磨工程で用いられる研磨液と第３研磨工程で用いられる研磨液は両者アルカリ若しくは両者酸性が好ましい。ｐＨ７に対して同じ側のｐＨを示す研磨液が望ましい。しかし、中性の研磨液を使う場合は、各工程で中性か若しくは中性とアルカリ、中性と酸性の組合せが考えられる。要は同一研磨テーブル上で酸性とアルカリ性の両方の研磨液を用いなければ良い。
【００５６】
なお、第１研磨工程及び第２研磨工程と、第３研磨工程で用いられる砥粒は、組成が同じであれば、粒径が異なるものでも問題はない。また、ここでは研磨液としてスラリー（砥粒を懸濁させた液体）を用いる例を示したが、スラリーに限定されない。例えば第３研磨工程では砥粒を含まない薬液だけで研磨をすることもあり、その場合は、第１研磨工程及び第２研磨工程と第３研磨工程では研磨液のｐＨだけが問題になる。即ち、一連の工程の研磨で、研磨液が酸性又はアルカリ性に統一されていればよい。
【００５７】
また、図示は省略するが、第１ポリッシング装置１０の研磨テーブル１０−１及び第２ポリッシング装置１１の研磨テーブル１１−１の近傍に配置した膜厚測定器１０−４、１１−４を画像処理装置付き膜厚測定器とし、該膜厚測定器で測定した膜厚を半導体基板Ｗの加工記録として残したり、該研磨した半導体基板Ｗを次の工程に移送できるか否かの判定を行なうようにする。また、研磨終了したにもかかわらず所定の研磨量に達していない場合、再研磨を行なう。また、何らかの異常が発生し所定量を超えて研磨された場合は、不良品を増やさないように次の研磨を行なわないように装置を停止する。
【００５８】
画像処理装置付き膜厚測定器によれば、半導体基板Ｗのパターン認識をすることができる。パターン認識には、半導体基板Ｗ上の特定の座標位置を測定することが必要である。本実施形態例のように、研磨テーブル１０−１の研磨面１０−１ａの外側に半導体基板Ｗをはみださせることにより、半導体基板Ｗのノッチ位置を確認することができるようにしていれば、該ノッチ位置から半導体基板Ｗ上の特定の座標位置を特定することができる。
【００５９】
上記のように、第１研磨工程から第３研磨工程までを、１つの研磨テーブル１０−１又は１１−１で行なうことができるので、研磨テーブルの個数が少なくてすみ、装置を小型化できると共に基板研磨のスループットを向上させることが可能となる。特にここでは研磨時にトップリング１０−２が研磨テーブル１０−１からオーバハングした状態で研磨するので、研磨テーブル１０−１の径を小さくできるから、装置を更に小型化することが可能となる。
【００６０】
研磨終了後、トップリング１０−２又は１１−２で半導体基板Ｗをプッシャー１０−５又は１１−５に戻し、第２ロボット７で該半導体基板Ｗを取り上げ第１洗浄機８又は９に入れ、第１次洗浄を行う。この時プッシャー１０−５又は１１−５にある半導体基板Ｗの表面、裏面に薬液を噴射しパーティクルを除去したり、付着しにくくすることもある。
【００６１】
第１洗浄機８又は９での第１次洗浄では半導体基板Ｗの表面及び裏面をスクラブ洗浄する。図１２は第１洗浄機８の構成を示す図である。第１洗浄機８は図示するように、半導体基板Ｗが複数の基板回転用コロ８−１で挟持されて水平面内で回転するようになっている。該半導体基板Ｗの上下面に回転するＰＶＡスポンジロール８−２、８−２が当接するように配置されている。更に、該半導体基板Ｗの上下部には超音波振動器８−３を有する陽極イオン水ノズル８−４とＤＨＦノズル８−５が配置されている。半導体基板Ｗの表面には、主にパーティクル除去のために純水、界面活性剤、キレート剤、ｐＨ調整剤が供給され、ＰＶＡスポンジロール８−２でスクラブ洗浄される。半導体基板Ｗの裏面には、ＤＨＦ等の強い薬液を噴射して拡散しているＣｕをエッチングしたり、又は拡散の問題がなければ、表面と同じ薬液を用いてＰＶＡスポンジロール等でスクラブ洗浄する。なお、第１洗浄機９も第１洗浄機８と同じ構成である。
【００６２】
上記第１洗浄機８又は９での洗浄後、第２ロボット７で半導体基板Ｗを取り上げ反転機５又は６に渡し、該半導体基板Ｗを反転させる。第１ロボット２で反転機５又は６から半導体基板を取り上げ第２洗浄機３又は４に入れ、第２次洗浄を行う。第２洗浄機３又は４も図示は省略するが、第１洗浄機８及び９と同様な構成となる。また、純水、界面活性剤、キレート剤、またｐＨ調整剤を入れペンシルスポンジで表面を洗浄しても良い。その後スピンドライをかけて乾燥、その後第１ロボット２で半導体基板Ｗを取り上げる。
【００６３】
第１ロボット２は上記研磨テーブル１０−１、１１−１の近傍の膜厚測定器１０−４、１１−４で膜厚を測定している場合は、そのまま半導体基板Ｗをロードアンロード部１のアンロードポートに載置されているカセット１−１に戻す。多層膜測定を行なう場合は、乾燥状態での測定を行なう必要があるので、乾燥状態膜厚測定器１３で膜厚を測定する。そこで半導体基板の加工記録として残したり、次の工程に移すことができるか否かの判定を行なう。
【００６４】
図１３は第２ロボット７の外観構成例を示す図である。図示するように、第２ロボット７には上下に二つのハンド７−１、７−１を有し、該ハンド７−１、７−１はそれぞれアーム７−２、７−２の先端に取り付けられ、旋回移動できるようになっている。そしてハンド７−１、７−１で半導体基板Ｗを掬い上げ（半導体基板Ｗを落とし込む）、所定の場所に移送することができるようになっている。
【００６５】
図１４及び図１５はトップリングの姿勢制御機構の他構成例を示す図で、図１４は全体概略構成を示し、図１５は図１４のＹ−Ｙ断面図である。図示するように、半導体基板Ｗを保持するトップリング本体８１は、研磨テーブル１０−１の研磨面１０−１ａからオーバハングして位置している。トップリング本体８１の外周及び上面には軸受８３及び８４を介在させて押圧板８２が設けられている。
【００６６】
上記押圧板８２はその上面外周部のＸ方向及びＹ方向の４点でシリンダ８６とピストン８５を具備するアクチュエータＡX1、ＡX2、ＡY1、ＡY2により任意の荷重で押圧されるようになっている。なお、ピストン８５は押圧板８２の上面に結合し、押圧板８２は回転しないが、トップリング本体８１は軸受８３、８４を介して押圧板８２に対して回転自在であるから、トップリング本体８１の回転には何等支障がない。
【００６７】
また、押圧板８２のＸ方向及びＹ方向の外周部には半導体基板Ｗに加わる該半導体基板Ｗと研磨テーブル１０−１の研磨面１０−１ａの摩擦力のＸ方向成分ｆｘ及び摩擦力のＹ方向の成分ｆｙを検出する摩擦力センサＦｘ及びＦｙが設けられている。該摩擦力センサＦｘ及びＦｙは静止部に固定されており、水平方向の力だけを測定するためにセンサと押圧板８２の接触部には鋼球等を介してモーメントが該摩擦力センサＦｘ及びＦｙに加わらないようにしている。
【００６８】
摩擦力センサＦｘ及びＦｙの出力ｆｘ及びｆｙは演算制御部９０に入力される。また、演算制御部９０には図１７に示すように、トップリング本体８１の中心（半導体基板Ｗの中心Ｏｗ）と研磨テーブル１０−１の中心Ｏとの距離Ｌから半導体基板Ｗの研磨面１０−１ａの接触面積Ｌａを算出し、該半導体基板接触面積Ｌａも入力している。演算制御部９０は入力ｆｘ及びｆｙを基に各アクチュエータＡX1、ＡX2、ＡY1、ＡY2へ出力する荷重Ｆｘ1、Ｆｘ2、Ｆｙ1、Ｆｙ2を算出し、各アクチュエータＡX1、ＡX2、ＡY1、ＡY2へ出力する。なお、８７は回転軸であり、８８はトップリング本体８１の回転以外の動作を妨げない構造の支持機構（例えば、図４の自在継手部５８のようなユニバーサルジョイント等）である。
【００６９】
上記構成の姿勢制御機構において、研磨テーブル１０−１の研磨面１０−１ａが速度ｖで回転し、トップリング本体８１が押し付け荷重Ｆで押圧されているとすると、半導体基板Ｗの被研磨面に発生する摩擦力ｆによりトップリング本体８１に回転モーメントＭが働き、トップリング本体８１は傾く。ここで摩擦力ｆによる支点Ａの回りのモーメントＭは被摩擦面から支点Ａまでの高さをｈとすると、Ｍ＝ｆｈである。その結果半導体基板Ｗの被研磨面の面圧が不均一となる。そこで演算制御部９０は摩擦力センサＦｘ及びＦｙの出力ｆｘ及びｆｙに基づいて、該回転モーメントＭを打ち消すために各アクチュエータＡX1、ＡX2、ＡY1、ＡY2へ出力する荷重Ｆｘ1、Ｆｘ2、Ｆｙ1、Ｆｙ2が押圧板８２に与える荷重Ｆｘ1、Ｆｘ2、Ｆｙ1、Ｆｙ2を算出する。
【００７０】
図１６は演算制御部９０の機能ブロック構成を示す図であり、図示するように、演算制御部９０の演算部９０−１は摩擦力センサＦｘ及びＦｙの出力（摩擦力）ｆｘ及びｆｙを基に摩擦力の方向θと回転モーメントＭを算出し、更に半導体基板接触面積Ｌａと中心間距離Ｌで該θとＭの補正を行う。続いて演算部９０−２で該補正した摩擦力の方向θと回転モーメントＭを基にθ方向の圧力勾配Δｐ／Ｄ（但し、Δｐは圧力差、Ｄは半導体基板Ｗの直径）を算出する。更に、演算部９０−３は該圧力勾配を基に各アクチュエータＡX1、ＡX2、ＡY1、ＡY2が押圧板８２に与える荷重Ｆｘ1、Ｆｘ2、Ｆｙ1、Ｆｙ2を算出し、各アクチュエータＡX1、ＡX2、ＡY1、ＡY2に出力する。この荷重Ｆｘ1、Ｆｘ2、Ｆｙ1、Ｆｙ2の算出に当り、演算部９０−３は半導体基板接触面積Ｌａで補正を行う。
【００７１】
上記演算部９０−１及び演算部９０−３における半導体基板接触面積Ｌａによる補正は、本来演算部９０−１における摩擦力の方向θと回転モーメントＭの算出、及び演算部９０−３における荷重Ｆｘ1、Ｆｘ2、Ｆｙ1、Ｆｙ2の算出が、半導体基板Ｗの被研磨面の全面が研磨テーブル１０−１の研磨面１０−１ａに接触していることを前提にして算出したものであるのに対して、ここでは半導体基板Ｗの被研磨面が接触している面積は部分的であるため、半導体基板Ｗの接触面積Ｌａで摩擦力の方向と回転モーメント及び荷重を補正する必要がある。
【００７２】
各アクチュエータＡX1、ＡX2、ＡY1、ＡY2は荷重Ｆｘ1、Ｆｘ2、Ｆｙ1、Ｆｙ2をシリンダ８６を介してピストン８５に与える。これにより、半導体基板Ｗの被研磨面に発生する摩擦力ｆによる回転モーメントＭは打ち消され、トップリング本体８１の傾きを防止すると共に、被研磨面の面圧が均一になる。
【００７３】
図４乃至図８、並びに図１４乃至図１７に示した姿勢制御装置は、前述の実施形態例に係る研磨装置における半導体基板Ｗの研磨作用を、当該半導体基板Ｗを研磨テーブル１０−１の研磨面１０−１ａからオーバハングした状態で行うようにしているので、半導体基板Ｗが傾斜しやすいため、これを防止するためである。図１８及び図１９に示す研磨装置は、そのような姿勢制御装置を用いることなしに、半導体基板Ｗの姿勢を研磨面１０−１ａに平行に保ちながら研磨を行うように構成した例を示す。
【００７４】
図１８は第１ポリッシング装置１０とその近傍に設けた膜厚測定器１０−４の他の概略構成例を示す図で、図１８（ａ）は平面図、図１８（ｂ）は側断面図である。ここでは、研磨テーブル１０−１の外周を覆うようにアクリルや石英等からなるリング状の透明プレート１０−１５が設けられ、膜厚測定器１０−４は該透明プレート１０−１５の下方に位置している。透明プレート１０−１５は研磨テーブル１０−１と一体に構成されており、供回りする。即ち、膜厚測定に際して半導体基板Ｗと膜厚測定器１０−４の間に透明プレート１０−１５が介在するようになっている。
【００７５】
上記のように，半導体基板Ｗの研磨テーブル１０−１の研磨面１０−１ａからオーバハングする部分が、透明プレート１０−１５によって支持されるので、このような透明プレート１０−１５がない場合に生じやすい傾斜を防止することができる。従って、前述の如き姿勢制御装置を設ける必要がない。
【００７６】
また、先述の図３に示す例では、正確な膜厚を測定するために、半導体基板Ｗに洗浄液供給ノズル１０−１４から純水を噴射しスラリーを洗い流す必要があったが、図１８に示す構成例では、半導体基板Ｗのオーバハング部分に付着しているスラリーは透明プレート１０−１５との間で極めて薄い状態となるので、そのような洗浄の必要がない。従って、そのような洗浄液による研磨面１０−１ａと半導体基板Ｗとの間のスラリーに影響がないので、研磨性能を一定に維持することができる。
【００７７】
また、上記のように研磨テーブル１０−１の外周部に上面が研磨面１０−１ａと同じ高さ位置の透明プレート１０−１５を設けることにより、膜厚測定器１０−４は研磨テーブル１０−１とは別の場所に固定することができ、半導体基板Ｗの複雑なパターン認識等も可能である。
【００７８】
また、透明プレート１０−１５は、例えば図２に示されるドレッサー１０−１０で、研磨テーブル１０−１の研磨面１０−１ａと一緒にドレッシングすることによって、研磨面と同じ高さ位置を保つことができる。従って、研磨中に半導体基板Ｗを移動させても問題ない。
【００７９】
図１９は第１ポリッシング装置１０とその近傍に設けた膜厚測定器１０−４の他の概略構成例を示す図で、図１９（ａ）は平面図、図１９（ｂ）は側断面図である。ここでは、図１８のリング状の透明プレート１０−１５の代りに、扇形の透明プレート１０−１６が配置されている。該透明プレート１０−１６は研磨テーブル１０−１の外周とは隙間を設けて、支柱１０−１７で支持固定されており、研磨テーブル１０−１とは一体に運動しない。なお、透明プレート１０−１６の研磨テーブル１０−１側は研磨テーブルの外周円弧に沿うような形状（研磨テーブル１０−１と同心円の円弧）になっていることが望ましい。
【００８０】
図１９に示す構成の場合も上記図１８に示す構成と略同一の作用及び効果が得られる。また、透明プレート１０−１６の上面もドレッサー１０−１０で、研磨テーブル１０−１の研磨面と一緒にドレッシングされ、該研磨面と同じ高さに保たれている。なお、図１８、図１９の第１ポリッシング装置１０のその他の機構は図３に示すものと同様である。
【００８１】
なお、上記実施形態例では被研磨基板として、半導体基板Ｗにめっき膜層１０６及び給電シード層１０７等を形成したものを対象としたが、本発明の基板研磨方法及び基板研磨装置で対象とする被研磨基板はこれに限定されるものではない。
【００８２】
また、前述の実施形態例においては、半導体基板Ｗを常に研磨テーブル１０−１の研磨面１０−１ａからオーバハング状態にして研磨する例を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、半導体基板Ｗを、通常は研磨テーブル１０−１の外周縁内側に位置決めし、同基板Ｗの全面を研磨面に接触させて研磨し、膜厚検知が必要な場合のみ、トップリング移動機構により、トップリング１０−２を研磨テーブル１０−１の半径方向に移動して、半導体基板Ｗをオーバハング状態にして測定を行うようにしてもよい。
【００８３】
【発明の効果】
以上、説明した様に各請求項に記載の発明によれば下記のような優れた効果が得られる。
【００８４】
トップリングに保持された被研磨基板を研磨テーブルの研磨面から所定量オーバハングさせ研磨するので、トップリングをオーバハングさせた分、研磨テーブルが小さくて済むので、装置の小型化が可能となる。
【００８５】
また、研磨テーブルの研磨面から所定量オーバハングしているトップリング下面に膜厚測定センサを設け研磨中の被研磨基板の膜厚を測定できるから、簡単な構成で研磨中の膜厚をリアルタイムで測定することができる。
【００８６】
また、膜厚測定器を画像処理装置付き膜厚測定器とすれば、オーバハングした半導体基板から、当該半導体基板に形成された複雑な回路パターンの認識が可能となる。回路パターンの認識には、半導体基板上での基準位置を特定する必要があり、半導体基板には通常その周縁の所定位置に基準ノッチが設けられるので、前述の如く半導体基板Ｗをオーバハング状態にして測定を行うことは、同パターン認識に適している。
【００８７】
基板研磨を同一研磨テーブル上で行うので、研磨テーブルの数が少なくて済むと同時に、基板研磨のスループットも向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（ａ）乃至（ｃ）は半導体基板上に回路配線を形成する説明図である。
【図２】本発明に係る基板研磨装置を具備する基板処理装置の平面構成例を示す図である。
【図３】本発明に係る基板研磨装置のポリッシング装置の構成例を示す図である。
【図４】本発明に係る基板研磨装置のポリッシング装置のトップリング及びトップリングヘッドの構成例を示す断面図である。
【図５】図４のIII−III断面矢視図である。
【図６】図５のIV−IV断面矢視図である。
【図７】本発明に係る基板研磨装置の姿勢制御機構を制御する制御部の機能構成を示す図である。
【図８】トップリングのＸ軸回りの傾きα、Ｙ軸回りの傾きβの関係を説明する図である。
【図９】本発明に係る基板研磨装置の研磨テーブルの研磨面洗浄機構の構成例を示す図である。
【図１０】本発明に係る基板研磨装置の研磨テーブルの研磨面洗浄機構の構成例を示す図である。
【図１１】研磨工程までの流れと用いる砥粒及びスラリーの種類等を示す図である。
【図１２】本発明に係る基板研磨装置の第１洗浄機の構成例を示す図である。
【図１３】本発明に係る基板研磨装置の第２ロボットの外観構成例を示す図である。
【図１４】本発明に係る基板研磨装置のトップリングの姿勢制御機構の平面構成例を示す図である。
【図１５】図１４のＸ−Ｘ断面図である。
【図１６】本発明に係る基板研磨装置のトップリングの姿勢制御機構の演算制御部９０の機能構成を示す図である。
【図１７】本発明に係る基板研磨装置の研磨テーブルと半導体基板の平面状態を示す図である。
【図１８】本発明に係る基板研磨装置のポリッシング装置と膜厚測定器の概略構成例を示す図である。
【図１９】本発明に係る基板研磨装置のポリッシング装置と膜厚測定器の概略構成例を示す図である。
【符号の説明】
１            ロードアンロード部
２            第１ロボット
３            第２洗浄機
４            第２洗浄機
５            反転機
６            反転機
７            第２ロボット
８            第１洗浄機
９            第１洗浄機
１０          第１ポリッシング装置
１１          第２ポリッシング装置
１３          乾燥状態膜厚測定器
１５          純水供給源
１７          レギュレータ
１９          エアオペレータバルブ
２０          制御部
２２          チューブ
２３          ポンプ
【図１】
0003987305.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
0003987305.tif 000006
【図６】
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【図７】
0003987305.tif 000008
【図８】
0003987305.tif 000009
【図９】
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【図１０】
0003987305.tif 000011
【図１１】
0003987305.tif 000012
【図１２】
0003987305.tif 000013
【図１３】
0003987305.tif 000014
【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
0003987305.tif 000017
【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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