特開 2020-151806 研磨装置及び研磨方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2020-151806(P2020-151806A)

(43)【公開日】2020年9月24日

(54)【発明の名称】研磨装置及び研磨方法

(51)【国際特許分類】

   B24B 37/30 20120101AFI20200828BHJP

   B24B 37/10 20120101ALI20200828BHJP

   H01L 21/304 20060101ALI20200828BHJP

【ＦＩ】

   B24B37/30 E

   B24B37/10

   H01L21/304 622K

   H01L21/304 622R

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2019-52786(P2019-52786)

(22)【出願日】2019年3月20日

(71)【出願人】

【識別番号】000003078

【氏名又は名称】株式会社東芝

(71)【出願人】

【識別番号】317011920

【氏名又は名称】東芝デバイス＆ストレージ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100119035

【弁理士】

【氏名又は名称】池上 徹真

(74)【代理人】

【識別番号】100141036

【弁理士】

【氏名又は名称】須藤 章

(74)【代理人】

【識別番号】100178984

【弁理士】

【氏名又は名称】高下 雅弘

(72)【発明者】

【氏名】稲積 賢

【テーマコード（参考）】

3C158

5F057

【Ｆターム（参考）】

3C158AA07

3C158AA09

3C158AA11

3C158AA13

3C158AB01

3C158CA01

3C158CB01

3C158CB10

3C158DA12

3C158EA13

3C158EB01

3C158ED10

3C158ED11

3C158ED12

5F057AA16

5F057AA31

5F057BA15

5F057CA11

5F057DA03

5F057FA19

5F057GA02

5F057GA27

(57)【要約】

【課題】基板の面内の研磨レートを調整可能な研磨装置及び研磨方法を提供する。
【解決手段】実施形態の研磨装置は、研磨テーブルと、研磨テーブルの上に設けられた研磨パッドと、研磨テーブルを第１の回転軸を中心に回転させる第１の回転機構と、基板を保持し、基板を研磨パッドに押し付ける基板保持部と、基板保持部を第２の回転軸を中心に回転させる第２の回転機構と、第１の回転軸と第２の回転軸と間の角度を可変とする傾斜機構と、を備え、基板の研磨中に、基板の外縁は、常に研磨パッドの外縁の内側に維持される。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

研磨テーブルと、
前記研磨テーブルの上に設けられた研磨パッドと、
前記研磨テーブルを第１の回転軸を中心に回転させる第１の回転機構と、
基板を保持し、前記基板を前記研磨パッドに押し付ける基板保持部と、
前記基板保持部を第２の回転軸を中心に回転させる第２の回転機構と、
前記第１の回転軸と前記第２の回転軸と間の角度を可変とする傾斜機構と、を備え、
前記基板の研磨中に、前記基板の外縁は、常に前記研磨パッドの外縁の内側に維持される研磨装置。

【請求項2】

前記基板の研磨中に、前記第１の回転軸と前記第２の回転軸との相対位置が固定される請求項１記載の研磨装置。

【請求項3】

前記傾斜機構は前記角度を０度以上５度以下の範囲で可変とする請求項１又は請求項２記載の研磨装置。

【請求項4】

前記傾斜機構は、前記第２の回転軸の傾斜を変化させる請求項１ないし請求項３いずれか一項記載の研磨装置。

【請求項5】

前記傾斜機構を制御し、前記基板の研磨中に前記角度を変化させる制御部を、更に備える請求項１ないし請求項４いずれか一項記載の研磨装置。

【請求項6】

前記第１の回転機構及び前記第２の回転機構は、前記研磨テーブルと前記基板保持部を同一方向に回転させる請求項１ないし請求項５いずれか一項記載の研磨装置。

【請求項7】

研磨パッドを第１の回転軸を中心に回転させ、
前記第１の回転軸に対して傾斜する第２の回転軸を中心に回転する基板を、前記基板の外縁が常に前記研磨パッドの外縁の内側に維持されるように前記研磨パッドに押し付けて前記基板を研磨する研磨方法。

【請求項8】

前記第１の回転軸と前記第２の回転軸との間の角度は０度より大きく５度以下である請求項７記載の研磨方法。

【請求項9】

前記基板の研磨中に前記第１の回転軸と前記第２の回転軸との間の角度を変化させる請求項７又は請求項８記載の研磨方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、研磨装置及び研磨方法に関する。

【背景技術】

【0002】

ＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）は、例えば、回転するターンテーブルの表面に研磨剤を供給し、回転する基板をターンテーブル表面の研磨パッドに押し付けることにより、基板の表面を研磨する。基板の表面は、化学的作用及び機械的作用により研磨され平坦化される。

【0003】

ＣＭＰでは、基板の中心部と外周部の研磨レートが異なり、基板の表面を均一に研磨できない場合がある。したがって、基板の面内の研磨レートを調整する方法が望まれる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００１−１５０３３９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明が解決しようとする課題は、基板の面内の研磨レートを調整可能な研磨装置及び研磨方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

実施形態の研磨装置は、研磨テーブルと、前記研磨テーブルの上に設けられた研磨パッドと、前記研磨テーブルを第１の回転軸を中心に回転させる第１の回転機構と、基板を保持し、前記基板を前記研磨パッドに押し付ける基板保持部と、前記基板保持部を第２の回転軸を中心に回転させる第２の回転機構と、前記第１の回転軸と前記第２の回転軸と間の角度を可変とする傾斜機構と、を備え、前記基板の研磨中に、前記基板の外縁は、常に前記研磨パッドの外縁の内側に維持される。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】第１の実施形態の研磨装置の模式図。

【図2】第２の実施形態の研磨装置の模式図。

【図3】第３の実施形態の研磨装置の模式図。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態を説明する。なお、以下の説明では、同一又は類似の部材などには同一の符号を付し、一度説明した部材などについては適宜その説明を省略する。

【0009】

以下、実施形態の研磨装置及び研磨方法を、図面を参照して説明する。

【0010】

（第１の実施形態）
第１の実施形態の研磨装置は、研磨テーブルと、研磨テーブルの上に設けられた研磨パッドと、研磨テーブルを第１の回転軸を中心に回転させる第１の回転機構と、基板を保持し、基板を研磨パッドに押し付ける基板保持部と、基板保持部を第２の回転軸を中心に回転させる第２の回転機構と、第１の回転軸と第２の回転軸と間の角度を可変とする傾斜機構と、を備え、基板の研磨中に、基板の外縁は、常に研磨パッドの外縁の内側に維持される。

【0011】

また、第１の実施形態の研磨方法は、研磨パッドを第１の回転軸を中心に回転させ、第１の回転軸に対して傾斜する第２の回転軸を中心に回転する基板を、基板の外縁が常に研磨パッドの外縁の内側に維持されるように研磨パッドに押し付けて基板を研磨する。

【0012】

図１は、第１の実施形態の研磨装置の模式図である。図１（ａ）は研磨装置の側面図、図１（ｂ）は研磨装置の上面図である。第１の実施形態の研磨装置は、半導体ウェハ等の基板の表面を研磨するＣＭＰ装置１００である。

【0013】

第１の実施形態のＣＭＰ装置１００は、ターンテーブル１０（研磨テーブル）、研磨パッド１２、第１の支持軸１４、第１の回転機構１８、トップリング２０（基板保持部）、第２の支持軸２２、第２の回転機構２４、トップリング傾斜機構２６（傾斜機構）、及び、研磨剤供給ノズル２８を備える。

【0014】

ターンテーブル１０は、第１の回転軸ＲＡ１を中心として回転する。ターンテーブル１０は、第１の回転軸ＲＡ１を中心として自転する。ターンテーブル１０は、研磨テーブルの一例である。

【0015】

研磨パッド１２は、ターンテーブル１０の上に設けられる。研磨パッド１２は、ターンテーブル１０に固定される。研磨パッド１２は、ターンテーブル１０と同様、第１の回転軸ＲＡ１を中心として自転する。研磨パッド１２は円周方向に回転する。

【0016】

研磨パッド１２は弾性体である。研磨パッド１２は、例えば、樹脂又は不織布を含む。研磨パッド１２は、例えば、ポリウレタン樹脂である。

【0017】

第１の支持軸１４は、ターンテーブル１０の中心を支持する。

【0018】

第１の回転機構１８は、ターンテーブル１０を回転させる機能を有する。第１の回転機構１８は、第１の支持軸１４を回転させる。第１の回転機構１８は、例えば、モータと、第１の支持軸１４を回転可能に保持するベアリングを備える。

【0019】

トップリング２０は、被研磨対象となる半導体ウェハＷを保持する機能を有する。トップリング２０は、保持した半導体ウェハＷを研磨パッド１２に押し付ける機能を有する。

【0020】

トップリング２０は、第２の回転軸ＲＡ２を中心として回転する。トップリング２０は、第２の回転軸ＲＡ２を中心として自転する。トップリング２０に保持された半導体ウェハＷは、トップリング２０と同様、第２の回転軸ＲＡ２を中心として自転する。トップリング２０は、基板保持部の一例である。

【0021】

第２の支持軸２２は、トップリング２０の中心を支持する。

【0022】

第２の回転機構２４は、トップリング２０を回転させる機能を有する。第２の回転機構２４は、第２の支持軸２２を回転させる。第２の回転機構２４は、例えば、モータと、第２の支持軸２２を回転可能に保持するベアリングを備える。

【0023】

第１の回転機構１８及び第２の回転機構２４は、ターンテーブル１０とトップリング２０を同一方向に回転させる。例えば、図１では、ターンテーブル１０とトップリング２０はいずれも反時計回りに回転する。

【0024】

トップリング傾斜機構２６は、半導体ウェハＷを研磨する際の第１の回転軸ＲＡ１と第２の回転軸ＲＡ２と間の角度（図１中のθ）を可変とする機能を有する。トップリング傾斜機構２６は、例えば、第２の回転機構２４を支持する。トップリング傾斜機構２６は、第１の回転軸ＲＡ１と第２の回転軸ＲＡ２と間の角度θを、半導体ウェハＷの研磨中に固定して維持する機能を有する。

【0025】

トップリング傾斜機構２６は、例えば、モータを用いて、トップリング２０、第２の支持軸２２、及び、第２の回転機構２４を回転させ、鉛直方向に対して傾斜させる。

【0026】

トップリング傾斜機構２６は、第１の回転軸ＲＡ１と第２の回転軸ＲＡ２と間の角度θを、例えば、０度以上５度以下の範囲で可変とする機能を有する。

【0027】

トップリング傾斜機構２６は、例えば、第２の支持軸２２を鉛直方向に対して、角度θだけ傾ける機能を有する。第２の支持軸２２を傾けることにより、第２の回転軸ＲＡ２の傾斜を変化させる。

【0028】

第２の支持軸２２を傾けることにより、研磨中の半導体ウェハＷの表面が、ターンテーブル１０の表面に対して、角度θだけ傾くことになる。研磨中の半導体ウェハＷの表面が、ターンテーブル１０の表面と非平行になる。

【0029】

研磨剤供給ノズル２８は、研磨パッド１２の表面にスラリーを供給する機能を有する。スラリーには、砥粒が含まれる。砥粒は、例えば、酸化シリコン、酸化アルミニウム、又は、酸化セリウムを含む粒子である。

【0030】

ＣＭＰ装置１００は、半導体ウェハＷを研磨する際に、半導体ウェハＷの外縁（図１（ｂ）中のＷｅ）は、常に研磨パッド１２の外縁（図１（ｂ）中の１２ｅ）の内側に維持されるように構成されている。

【0031】

ＣＭＰ装置１００では、ターンテーブル１０の第１の回転軸ＲＡ１と、トップリング２０の第２の回転軸ＲＡ２は、半導体ウェハＷの研磨中には相対移動しないように構成されている。ＣＭＰ装置１００では、半導体ウェハＷの研磨中には、ターンテーブル１０とトップリング２０の相対位置は変化しない。また、半導体ウェハＷの研磨中には、第１の支持軸１４と第２の支持軸２２の相対位置は変化しない。

【0032】

次に、第１の実施形態のＣＭＰ方法について説明する。第１の実施形態のＣＭＰ装置１００を用いる場合を例に説明する。

【0033】

第１の実施形態のＣＭＰ方法は、半導体ウェハＷの表面を研磨することにより平坦化する。被研磨対象となる半導体ウェハＷには、例えば、膜の堆積や、膜のエッチングを繰り返すことによって、回路パターンが形成されている。被研磨対象となる半導体ウェハＷの表面には、例えば、絶縁膜及び導電膜の少なくともいずれか一方が露出している。

【0034】

最初に、半導体ウェハＷをＣＭＰ装置１００の中に搬入する。

【0035】

次に、ターンテーブル１０を第１の回転機構１８を用いて、第１の回転軸ＲＡ１を中心に回転させる。ターンテーブル１０の上に固定された研磨パッド１２が第１の回転軸ＲＡ１を中心に回転する。

【0036】

次に、研磨剤供給ノズル２８から研磨パッド１２の表面に、スラリーを供給する。

【0037】

次に、トップリング２０に保持された半導体ウェハＷの表面を、研磨パッド１２に押し付ける。トップリング２０は第２の回転機構２４を用いて、第２の回転軸ＲＡ２を中心に回転する。トップリング２０に保持された半導体ウェハＷも、第２の回転軸ＲＡ２を中心に回転する。

【0038】

トップリング傾斜機構２６により、第２の支持軸２２を鉛直方向に対して、角度θだけ傾ける。第２の回転軸ＲＡ２が第１の回転軸ＲＡ１に対して角度θだけ傾く。第２の回転軸ＲＡ２が鉛直方向に対して角度θだけ傾く。

【0039】

第２の支持軸２２を傾けることにより、半導体ウェハＷの表面が、ターンテーブル１０の表面に対して、角度θだけ傾くことになる。半導体ウェハＷの表面が、ターンテーブル１０の表面と非平行になる。

【0040】

半導体ウェハＷの表面が、ターンテーブル１０の表面と非平行に固定された状態で、半導体ウェハＷを研磨パッド１２に押し付ける。半導体ウェハＷの表面が、ターンテーブル１０の表面と非平行に固定された状態で、半導体ウェハＷの表面を研磨する。

【0041】

第１の回転軸ＲＡ１と第２の回転軸ＲＡ２との間の角度θは、例えば、０度より大きく５度以下である。第１の回転軸ＲＡ１と第２の回転軸ＲＡ２との間の角度θは、研磨中は固定される。

【0042】

半導体ウェハＷの表面の研磨が終了した後、研磨パッド１２へのスラリーの供給を終了する。その後、半導体ウェハＷをＣＭＰ装置１００の外に搬出する。

【0043】

次に、第１の実施形態のＣＭＰ装置１００及びＣＭＰ方法の作用及び効果について説明する。

【0044】

ＣＭＰは、回転するターンテーブルの表面に研磨剤を供給し、回転する半導体ウェハをターンテーブル表面の研磨パッドに押し付けることにより、半導体ウェハの表面を研磨する。半導体ウェハの表面は、化学的作用及び機械的作用により研磨され平坦化される。

【0045】

通常、ターンテーブルの回転軸と半導体ウェハＷの回転軸は、半導体ウェハＷの表面を均一に研磨することを意図して平行に保たれる。すなわち、研磨中の半導体ウェハＷの表面と、ターンテーブル１０の表面は平行に保たれる。

【0046】

しかしながら、半導体ウェハＷの中心部の研磨レートと外周部の研磨レートが異なり、半導体ウェハＷの表面を均一に研磨できない場合がある。例えば、半導体ウェハＷの中心部の研磨レートが外周部の研磨レートより速くなるような場合がある。研磨レートの差異は、半導体ウェハＷの表面に形成された膜の種類や、形成されたパターンに依存して生ずると考えられる。

【0047】

第１の実施形態のＣＭＰ装置１００は、トップリング傾斜機構２６を備える。トップリング傾斜機構２６は、半導体ウェハＷを研磨する際の第１の回転軸ＲＡ１と第２の回転軸ＲＡ２と間の角度（図１中のθ）を可変とする機能を有する。

【0048】

トップリング傾斜機構２６を用いることにより、半導体ウェハＷの表面を、ターンテーブル１０の表面に対し非平行に固定された状態で、半導体ウェハＷの表面を研磨することができる。半導体ウェハＷの表面をターンテーブル１０の表面と非平行にすることで、半導体ウェハＷを研磨パッド１２に押し付ける力が半導体ウェハＷ面内で変化する。半導体ウェハＷを研磨パッド１２に押し付ける力が、半導体ウェハＷの中心部に比べ外周部で大きくなる。したがって、半導体ウェハＷの外周部の研磨レートが中心部の研磨レートより速くなる。

【0049】

トップリング傾斜機構２６を用いることにより、半導体ウェハＷの面内の研磨レートを調整することが可能である。

【0050】

例えば、半導体ウェハＷの表面に形成された膜の種類や、形成されたパターンに応じて、第１の回転軸ＲＡ１と第２の回転軸ＲＡ２と間の角度θを適切な角度に固定することにより、半導体ウェハＷの表面を均一に研磨することが可能となる。例えば、角度θを大きな値にすることで、半導体ウェハＷの外周部の研磨レートを中心部の研磨レートよりも速くすることができる。

【0051】

トップリング傾斜機構２６は、第１の回転軸ＲＡ１と第２の回転軸ＲＡ２と間の角度θを、０度以上５度以下の範囲で変えられることが好ましい。角度θが０度で、均一に研磨することができる場合もある。角度θが５度を超えると、膜の種類や、形成されたパターンによらず、均一に研磨することは困難となる。半導体ウェハＷを研磨中の第１の回転軸ＲＡ１と第２の回転軸ＲＡ２との間の角度θは、例えば、０度より大きく５度以下の角度であることが好ましく、０．５度以上５度以下であることが好ましく、１度以上４度以下であることがより好ましい。

【0052】

半導体ウェハＷを研磨する際に、半導体ウェハＷの外縁は、常に研磨パッド１２の外縁の内側に維持されることで、半導体ウェハＷの表面を均一に研磨することができる。

【0053】

半導体ウェハＷの表面を均一に研磨する観点から、ターンテーブル１０の第１の回転軸ＲＡ１と、トップリング２０の第２の回転軸ＲＡ２の相対位置は変化しないことが好ましい。言い換えれば、半導体ウェハＷの研磨中には、第１の支持軸１４と第２の支持軸２２の相対位置は変化しないことが好ましい。

【0054】

半導体ウェハＷの表面を均一に研磨する観点から、ターンテーブル１０とトップリング２０を同一方向に回転させることが好ましい。

【0055】

以上、第１の実施形態によれば、半導体ウェハＷの表面をターンテーブル１０の表面と非平行にすることで、半導体ウェハＷの面内の研磨レートを調整可能な研磨装置及び研磨方法を提供できる。よって、半導体ウェハＷの表面を均一に研磨することが可能となる。

【0056】

（第２の実施形態）
第２の実施形態の研磨装置は、傾斜機構が、第２の回転軸ではなく第１の回転軸の傾斜を変化させる点で、第１の実施形態と異なっている。以下、第１の実施形態の研磨装置及び研磨方法と重複する内容については、一部記述を省略する。

【0057】

図２は、第２の実施形態の研磨装置の模式図である。図２は研磨装置の側面図である。第２の実施形態の研磨装置は、半導体ウェハ等の基板の表面を研磨するＣＭＰ装置２００である。

【0058】

第２の実施形態のＣＭＰ装置２００は、ターンテーブル１０（研磨テーブル）、研磨パッド１２、第１の支持軸１４、第１の回転機構１８、トップリング２０（基板保持部）、第２の支持軸２２、第２の回転機構２４、ターンテーブル傾斜機構２７（傾斜機構）、及び、研磨剤供給ノズル２８を備える。

【0059】

ターンテーブル傾斜機構２７は、半導体ウェハＷを研磨する際の第１の回転軸ＲＡ１と第２の回転軸ＲＡ２と間の角度（図２中のθ）を可変とする機能を有する。ターンテーブル傾斜機構２７は、例えば、第１の回転機構１８を支持する。ターンテーブル傾斜機構２７は、第１の回転軸ＲＡ１と第２の回転軸ＲＡ２と間の角度θを、半導体ウェハＷの研磨中に固定して維持する機能を有する。

【0060】

ターンテーブル傾斜機構２７は、例えば、油圧機構を用いて、ターンテーブル１０、第１の支持軸１４、及び、第１の回転機構１８を、鉛直方向に対して傾斜させる。

【0061】

ターンテーブル傾斜機構２７は、第１の回転軸ＲＡ１と第２の回転軸ＲＡ２と間の角度θを、例えば、０度以上５度以下の範囲で可変とする機能を有する。

【0062】

ターンテーブル傾斜機構２７は、例えば、第１の支持軸１４を鉛直方向に対して、角度θだけ傾ける機能を有する。第１の支持軸１４を傾けることにより、第１の回転軸ＲＡ１の傾斜を変化させる。

【0063】

第１の支持軸１４を傾けることにより、研磨中の半導体ウェハＷの表面が、ターンテーブル１０の表面に対して、角度θだけ傾くことになる。研磨中の半導体ウェハＷの表面が、ターンテーブル１０の表面と非平行になる。

【0064】

次に、第２の実施形態のＣＭＰ方法について説明する。第２の実施形態のＣＭＰ装置２００を用いる場合を例に説明する。

【0065】

最初に、半導体ウェハＷをＣＭＰ装置２００の中に搬入する。

【0066】

ターンテーブル傾斜機構２７により、第１の支持軸１４を鉛直方向に対して、角度θだけ傾ける。第１の回転軸ＲＡ１が第２の回転軸ＲＡ２に対して角度θだけ傾く。第１の回転軸ＲＡ１が鉛直方向に対して角度θだけ傾く。

【0067】

次に、ターンテーブル１０を第１の回転機構１８を用いて、第１の回転軸ＲＡ１を中心に回転させる。ターンテーブル１０の上に固定された研磨パッド１２が第１の回転軸ＲＡ１を中心に回転する。

【0068】

次に、研磨剤供給ノズル２８から研磨パッド１２の表面に、スラリーを供給する。

【0069】

次に、トップリング２０に保持された半導体ウェハＷの表面を、研磨パッド１２に押し付ける。トップリング２０は第２の回転機構２４を用いて、第２の回転軸ＲＡ２を中心に回転する。トップリング２０に保持された半導体ウェハＷも、第２の回転軸ＲＡ２を中心に回転する。

【0070】

半導体ウェハＷの表面が、ターンテーブル１０の表面と非平行に固定された状態で、半導体ウェハＷを研磨パッド１２に押し付ける。半導体ウェハＷの表面が、ターンテーブル１０の表面と非平行に固定された状態で、半導体ウェハＷの表面を研磨する。

【0071】

第１の回転軸ＲＡ１と第２の回転軸ＲＡ２との間の角度θは、例えば、０度より大きく５度以下の角度で研磨中は固定される。

【0072】

半導体ウェハＷの表面の研磨が終了した後、研磨パッド１２へのスラリーの供給を終了する。その後、半導体ウェハＷをＣＭＰ装置２００の外に搬出する。

【0073】

以上、第２の実施形態によれば、第１の実施形態と同様、半導体ウェハＷの表面をターンテーブル１０の表面と非平行にすることで、半導体ウェハＷの面内の研磨レートを調整可能な研磨装置及び研磨方法を提供できる。よって、半導体ウェハＷの表面を均一に研磨することが可能となる。

【0074】

（第３の実施形態）
第３の実施形態の研磨装置は、傾斜機構を制御し、基板の研磨中に第１の回転軸と第２の回転軸と間の角度を変化させる制御部を、更に備える点で、第１の実施形態と異なっている。以下、第１の実施形態の研磨装置及び研磨方法と重複する内容については、一部記述を省略する。

【0075】

図３は、第３の実施形態の研磨装置の模式図である。図３は研磨装置の側面図である。第３の実施形態の研磨装置は、半導体ウェハ等の基板の表面を研磨するＣＭＰ装置３００である。

【0076】

第３の実施形態のＣＭＰ装置３００は、ターンテーブル１０（研磨テーブル）、研磨パッド１２、第１の支持軸１４、第１の回転機構１８、トップリング２０（基板保持部）、第２の支持軸２２、第２の回転機構２４、トップリング傾斜機構２６（傾斜機構）、研磨剤供給ノズル２８、及び、傾斜機構制御部３０（制御部）を備える。

【0077】

傾斜機構制御部３０は、トップリング傾斜機構２６を制御する。傾斜機構制御部３０は、トップリング傾斜機構２６を制御して、半導体ウェハＷの研磨中に第１の回転軸ＲＡ１と第２の回転軸ＲＡ２と間の角度（図３中のθ）を変化させる機能を有する。

【0078】

傾斜機構制御部３０は、例えば、回路基板等のハードウェア、又は、ハードウェアとメモリに記憶される制御プログラム等のソフトウェアとの組み合わせで構成される。

【0079】

次に、第３の実施形態のＣＭＰ方法について説明する。第３の実施形態のＣＭＰ装置３００を用いる場合を例に説明する。

【0080】

最初に、半導体ウェハＷをＣＭＰ装置３００の中に搬入する。

【0081】

次に、ターンテーブル１０を第１の回転機構１８を用いて、第１の回転軸ＲＡ１を中心に回転させる。ターンテーブル１０の上に固定された研磨パッド１２が第１の回転軸ＲＡ１を中心に回転する。

【0082】

次に、研磨剤供給ノズル２８から研磨パッド１２の表面に、スラリーを供給する。

【0083】

次に、トップリング２０に保持された半導体ウェハＷの表面を、研磨パッド１２に押し付ける。トップリング２０は第２の回転機構２４を用いて、第２の回転軸ＲＡ２を中心に回転する。トップリング２０に保持された半導体ウェハＷも、第２の回転軸ＲＡ２を中心に回転する。

【0084】

トップリング傾斜機構２６は、第２の支持軸２２を鉛直方向に対して平行に維持する。すなわち、第２の回転軸ＲＡ２を第１の回転軸ＲＡ１に対して平行に保つ。第１の回転軸ＲＡ１と第２の回転軸ＲＡ２と間の角度（図３中のθ）は、０度である。研磨中の半導体ウェハＷの表面と、ターンテーブル１０の表面は平行に保たれる。

【0085】

所定の時間、半導体ウェハＷの表面を研磨した後に、傾斜機構制御部３０の指令によりトップリング傾斜機構２６が、第２の支持軸２２を鉛直方向に対して傾ける。第２の回転軸ＲＡ２が第１の回転軸ＲＡ１に対して角度θ（θ＞０）だけ傾く。第２の回転軸ＲＡ２が鉛直方向に対して角度θだけ傾く。

【0086】

第２の支持軸２２は、ターンテーブル１０の回転が継続されている状態で、傾けられる。

【0087】

第２の支持軸２２を傾けることにより、半導体ウェハＷの表面が、ターンテーブル１０の表面に対して、角度θだけ傾くことになる。半導体ウェハＷの表面が、ターンテーブル１０の表面と非平行になる。

【0088】

半導体ウェハＷの表面が、ターンテーブル１０の表面と非平行に固定された状態で、半導体ウェハＷを研磨パッド１２に押し付ける。半導体ウェハＷの表面が、ターンテーブル１０の表面と非平行に固定された状態で、半導体ウェハＷの表面を所定の時間だけ研磨する。

【0089】

半導体ウェハＷの表面の研磨が終了した後、研磨パッド１２へのスラリーの供給を終了する。その後、半導体ウェハＷをＣＭＰ装置３００の外に搬出する。

【0090】

第３の実施形態のＣＭＰ方法によれば、半導体ウェハＷの表面とターンテーブル１０の表面を平行に保つ第１の研磨ステップから、半導体ウェハＷの表面とターンテーブル１０の表面を非平行に保つ第２の研磨ステップに連続的に移行する。第２の研磨ステップの方が、第１の研磨ステップと比べ、半導体ウェハＷの外周部の研磨レートが速くなる。

【0091】

第３の実施形態のＣＭＰ装置３００及びＣＭＰ方法によれば、第１の回転軸ＲＡ１と第２の回転軸ＲＡ２と間の角度（図３中のθ）を研磨中に切り換えることにより、半導体ウェハＷの面内の研磨レートの調整をより精細に行うことが可能である。したがって、半導体ウェハＷの表面を更に均一に研磨することが可能となる。また、第１の回転軸ＲＡ１と第２の回転軸ＲＡ２と間の角度θを研磨中に連続して切り換えるため、例えば、間に研磨の中断を挟む場合に比べ、研磨工程のスループットが向上する。

【0092】

なお、上述のＣＭＰ方法では、第１の回転軸ＲＡ１と第２の回転軸ＲＡ２と間の角度θが０度の第１の研磨ステップから角度θが０度より大きい第２の研磨ステップに移行する場合を例に説明したが、ＣＭＰ方法はこの例に限定されるわけではない。例えば、角度θが０度より大きい第１の研磨ステップから、角度θが０度の第２の研磨ステップに移行しても構わない。あるいは、角度θが０度より大きい第１のステップから、更に角度θが大きい第２の研磨ステップに移行しても構わない。あるいは、第１のステップ及び第２のステップと異なる角度θの第３の研磨ステップを設けても構わない。あるいは、第１の研磨ステップから第２の研磨ステップで角度θを大きくし、第２の研磨ステップから第３の研磨ステップで角度θを小さくしても構わない。

【0093】

以上、第３の実施形態によれば、第１の実施形態と同様、半導体ウェハＷの表面をターンテーブル１０の表面と非平行にすることで、半導体ウェハＷの面内の研磨レートを調整可能な研磨装置及び研磨方法を提供できる。よって、半導体ウェハＷの表面を均一に研磨することが可能となる。更に、制御部を設けることにより、半導体ウェハＷの面内の研磨レートの調整を精細に行うことが可能となる。よって、半導体ウェハＷの表面を更に均一に研磨することが可能となる。

【0094】

以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。例えば、一実施形態の構成要素を他の実施形態の構成要素と置き換え又は変更してもよい。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0095】

１０ ターンテーブル（研磨テーブル）
１２ 研磨パッド
１２ｅ 研磨パッドの外縁
１８ 第１の回転機構
２０ トップリング（基板保持部）
２４ 第２の回転機構
２６ トップリング傾斜機構（傾斜機構）
２７ ターンテーブル傾斜機構（傾斜機構）
３０ 傾斜機構制御部（制御部）
１００ ＣＭＰ装置（研磨装置）
２００ ＣＭＰ装置（研磨装置）
３００ ＣＭＰ装置（研磨装置）
ＲＡ１ 第１の回転軸
ＲＡ２ 第２の回転軸
Ｗ 半導体ウェハ（基板）
Ｗｅ 半導体ウェハの外縁（基板の外縁）
θ 角度

【図1】

【図2】

【図3】