特許 6633868 ウェハー研磨装置およびその研磨方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6633868

(24)【登録日】2019年12月20日

(45)【発行日】2020年1月22日

(54)【発明の名称】ウェハー研磨装置およびその研磨方法

(51)【国際特許分類】

   B24B 37/30 20120101AFI20200109BHJP

   H01L 21/304 20060101ALI20200109BHJP

   B24B 41/06 20120101ALI20200109BHJP

   B24B 49/12 20060101ALI20200109BHJP

【ＦＩ】

   B24B37/30 A

   H01L21/304 621D

   H01L21/304 622H

   B24B41/06 L

   B24B49/12

【請求項の数】11

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2015-164366(P2015-164366)

(22)【出願日】2015年8月24日

(65)【公開番号】特開2016-124097(P2016-124097A)

(43)【公開日】2016年7月11日

【審査請求日】2018年3月2日

(31)【優先権主張番号】10-2014-0191612

(32)【優先日】2014年12月29日

(33)【優先権主張国】KR

(73)【特許権者】

【識別番号】511028928

【氏名又は名称】エスケー シルトロン カンパニー リミテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100095407

【弁理士】

【氏名又は名称】木村 満

(74)【代理人】

【識別番号】100132883

【弁理士】

【氏名又は名称】森川 泰司

(74)【代理人】

【識別番号】100148633

【弁理士】

【氏名又は名称】桜田 圭

(74)【代理人】

【識別番号】100147924

【弁理士】

【氏名又は名称】美恵 英樹

(72)【発明者】

【氏名】アン ジン−ウ

(72)【発明者】

【氏名】ハン ケ−ユン

【審査官】 山村 和人

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００２−２６４００５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−１６７７６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１６１８６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭５７−０７５９５９（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２４Ｂ ３７／３０

Ｂ２４Ｂ ４１／０６

Ｂ２４Ｂ ４９／１２

Ｈ０１Ｌ ２１／３０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

下側に所定の圧力空間を形成するハウジングと、前記ハウジングの下側にフラットに結合され、中心部形態が上下方向に可変できるドライブリングと、前記ドライブリングの中心部の上側に設けられたスリーブと、前記ドライブリングの下側に設けられ、下面にウェハーが装着されるウェハー装着部からなるヘッドアセンブリーと、
前記ハウジングの上側に設けられ、前記ドライブリングがフラットな状態であるときに前記ウェハー装着部に装着されたウェハーが研磨パッドに接触する初期下降位置に前記ヘッドアセンブリーを移動させるため、制御圧力に応じて前記ヘッドアセンブリーを上下方向に昇降させるヘッド昇降手段と、
前記スリーブに設けられ、前記ハウジングに基づいた前記ドライブリングの中心部の高さを測定するセンサーと、
前記ヘッド昇降手段に設けられ、前記ヘッド昇降手段が前記ヘッドアセンブリーを前記初期下降位置に移動させた後、前記センサーの測定値に応じて、前記ドライブリングの中心部がフラットになるように、前記ヘッドアセンブリーの高さを調節して前記ウェハーを前記研磨パッドに接触させるヘッド補助昇降手段と、を含むウェハー研磨装置。

【請求項2】

前記センサーは、
前記スリーブの上側に設けられた発光部と、
前記発光部と水平方向に所定間隔離隔して設置された受光部と、
前記ハウジングとの間の間隔を測定するように、前記発光部と前記受光部との間に可動に設けられたリニアスケールと、を含む請求項１に記載のウェハー研磨装置。

【請求項3】

前記センサーは、前記受光部に伝達されたデータを検出して増幅させる増幅器をさらに含む請求項２に記載のウェハー研磨装置。

【請求項4】

前記ヘッド昇降手段は、
前記ハウジングの上側に連結される昇降軸と、
前記昇降軸の上端に連結され、設定圧力が加えられることで前記ヘッドアセンブリーが前記初期下降位置に配置される位置に前記昇降軸を下降させるシリンダーハウジングと、
前記昇降軸の周りに設けられ、前記シリンダーハウジングの内壁と密着する少なくとも一つ以上のシーリング部と、を含む請求項１に記載のウェハー研磨装置。

【請求項5】

前記ヘッド補助昇降手段は、前記シーリング部を基準に上側から前記シリンダーハウジング内部に圧力を加える上部ノズルを含み、
前記上部ノズルは、前記センサーの測定値が基準値よりも大きいときは、その誤差に比例した圧力を加える請求項４に記載のウェハー研磨装置。

【請求項6】

前記ヘッド補助昇降手段は、前記シーリング部を基準に下側から前記シリンダーハウジング内部に圧力を加える下部ノズルを含み、
前記下部ノズルは、前記センサーの測定値が基準値よりも小さいときは、その誤差に比例した圧力を加える請求項４に記載のウェハー研磨装置。

【請求項7】

ハウジングの下側にドライブリングがフラットに結合され、前記ドライブリングの中心部の上側にスリーブが装着され、前記ドライブリングの下側にウェハー装着部を備えるヘッドアセンブリーに吸着されたウェハーを、定盤に載置された研磨パッドによって研磨するウェハー研磨方法であって、
所定の圧力が加えられることで前記ヘッドアセンブリーを、前記ドライブリングがフラットな状態であるときに前記ウェハー装着部に装着された前記ウェハーが研磨パッドに接触する初期下降位置に移動させる第１ステップと、
前記第１ステップにおいて、前記ヘッドアセンブリーが前記初期下降位置に移動した後、前記スリーブに備えられたセンサーによって前記ハウジングに基づいた前記ドライブリングの中心部の高さを測定する第２ステップと、
前記第２ステップでの測定値に応じて前記ドライブリングの中心部がフラットになるように、前記ヘッドアセンブリーの高さを調節して前記ウェハーを前記研磨パッドに接触させる第３ステップと、を含むウェハー研磨方法。

【請求項8】

前記第１ステップは、前記ドライブリングがフラットな状態を基準値として前記ヘッドアセンブリーの下降位置が設定される請求項７に記載のウェハー研磨方法。

【請求項9】

前記第２ステップは、前記ハウジングに基づいた前記ドライブリングの中心部の高さを前記基準値と比較する過程を含む請求項８に記載のウェハー研磨方法。

【請求項10】

前記第３ステップは、
前記ドライブリングの中心部の高さが前記基準値より大きい場合、前記ハウジングに基づいた前記ヘッドアセンブリーの高さを低くなるように調節し、
前記ドライブリングの中心部の高さが前記基準値より小さい場合、前記ハウジングに基づいた前記ヘッドアセンブリーの高さを高くなるように調節する、請求項９に記載のウェハー研磨方法。

【請求項11】

前記第３ステップは、前記ドライブリングの中心部の高さが前記基準値と一致するように、前記ヘッドアセンブリーの高さを調節する、請求項９に記載のウェハー研磨方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、自動でドライブリングをフラットな状態に維持できる、ウェハー研磨装置およびその研磨方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

一般的に、ウェハー製造工程では、ウェハーの平坦度を向上させるために鏡面研磨工程を行っているが、このような平坦化技術の最も重要な技術は、化学機械研磨(CMP：Chemical Mechanical Polishing)である。

【0003】

化学機械研磨は、化学的研磨剤であるスラリーを研磨パッドなどの研磨面の上に供給しながら、半導体ウェハーを研磨面に接触させて研磨を行う。

【0004】

このような研磨装置は、研磨パッドからなる研磨面を有する研磨テーブルと、半導体ウェハーを加圧するための加圧ヘッドとを具備している。このような研磨装置を用いて半導体ウェハーを研磨する場合、加圧ヘッドによって半導体ウェハーを加圧しながら、半導体ウェハーを研磨テーブルの研磨パッドと接触するように所定の圧力で加圧する。この時、研磨テーブルと加圧ヘッドを相対運動させることで、半導体ウェハーが研磨面に接触して、半導体ウェハーの表面が平坦化されて鏡面に研磨される。

【0005】

特許文献１には、基板の支持が容易とように、スピンドル軸の下側に所定の圧力を加えることができる加圧室を形成するハウジングおよび可撓性ドライブリング（Drive ring）が設けられ、前記ドライブリングの下側に設けられた多様な構成によって、その下面にウェハーを吸着させることができる研磨装置のヘッドアセンブリー構造が開示されている。

【0006】

図１ａ〜図１ｂは、従来技術に係るヘッドアセンブリーのドライブリングの一変形例を示す図である。

【0007】

従来のヘッドアセンブリーは、図１ａおよび図１ｂに示すように、ウェハーが吸着された状態で定盤に載置された研磨パッドまでウェハーを下降した後、ウェハーと研磨パッドが相互に反対方向へ回転しながら研磨工程が行われる。

【0008】

一般的に、仕上げ研磨(Final polishing)工程に用いられる研磨パッドは、Ｎａｐ層と、不織布基材のパッドとから構成されるが、研磨工程が行われることにつれて、Ｎａｐ層をはじめ基材パッドの厚さがいずれも減少することになる。

【0009】

一方、仕上げ研磨工程を行うために、ヘッドアセンブリーが設定された位置だけ下降した後ウェハーを研磨パッドと接触させる。このとき、ヘッドアセンブリー内側のドライブリングが初期にフラットな形状を維持するが、研磨パッドの厚さが変わることにつれてヘッドアセンブリー内側のドライブリングの形態が変わることになる。

【0010】

繰り返される研磨工程によって研磨パッドの厚さが薄くなると、図１ａに示すように、ドライブリング１２の中心部が凹状に変形し、これによってウェハー装着部１３を構成するスリーブとフランジとの間に隙間が発生するだけでなく、研磨工程時にウェハー装着部１３の中心軸が左右に変動してしまうことがある。

【0011】

反面、研磨パッドの新規交替によって研磨パッドの厚さが厚くなると、図１ｂに示すように、ドライブリング１２の中心部が凸状に変形し、これによってウェハー装着部１３のエッジ部分に荷重が集中し、ウェハーのエッジ部分で研磨量が増加することになる。

【0012】

上述したように、従来技術に係るウェハー研磨装置は、研磨パッドの厚さが変化すると、ウェハー装着部１３のバランスを合わせるドライブリング１２の形状が変化する。そのため、ウェハーの研磨品質を均一に維持し難いだけでなく、研磨性能を低下させる問題点が生じる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0013】

【特許文献1】特開２００１-１０５３０５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0014】

本発明は、上述した従来技術の問題点に鑑みてなされたものであって、その目的は、ドライブリング形状の変形を感知し、それに応じてヘッドアセンブリーの昇降位置を自動で調節して、ドライブリングの形状をフラットな状態に維持できる、ウェハー研磨装置およびその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】

【0015】

本発明は、下側に所定の圧力空間を形成するハウジングと、前記ハウジングの下側にフラットに結合され、中心部形態が上下方向に可変できるドライブリングと、前記ドライブリングの下側に設けられ、下面にウェハーが装着されるウェハー装着部からなるヘッドアセンブリーと、前記ハウジングの上側に設けられ、制御圧力に応じて前記ヘッドアセンブリーを上下方向に昇降させるヘッド昇降手段と、前記ドライブリングの中心部に設けられ、前記ドライブリングの中心部の高さを測定するセンサーと、前記ヘッド昇降手段に設けられ、前記センサーの測定値に応じて、前記ドライブリングの中心部がフラットになるように、前記ヘッドアセンブリーの高さを調節するヘッド補助昇降手段と、を含むウェハー研磨装置を提供する。

【0016】

また、本発明は、ドライブリングのフラットな形状に応じてバランスが合わされるウェハー装着部を有するヘッドアセンブリーに吸着されたウェハーを、定盤に載置された研磨パッドによって研磨するウェハー研磨方法であって、所定の圧力が加えられることで前記ヘッドアセンブリーを下降させたときに、前記ウェハーが前記研磨パッドと接触する第１ステップと、前記ドライブリングの中心部形状を測定する第２ステップと、前記ドライブリングの中心部形状に応じて前記ヘッドアセンブリーの高さを調節する第３ステップと、を含むウェハー研磨方法を提供する。

【発明の効果】

【0017】

本発明のウェハー研磨装置およびその研磨方法は、ヘッドアセンブリーをヘッド昇降手段によって初期下降位置に移動させたときに、ヘッドアセンブリー内側のドライブリングの形状をセンサーによって測定し、それに応じてヘッドアセンブリーの下降位置を、ヘッド補助昇降手段によって自動で調節してドライブリングをフラットな状態に維持した後、研磨工程を行うことができる。

【0018】

従って、ドライブリングによってウェハー装着部のバランスを自動で調節した状態でウェハーの研磨工程を行うので、本発明のウェハー研磨装置およびその研磨方法には、ウェハーの研磨品質を均一に維持できるだけでなく、研磨性能を向上させることができる利点がある。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1a】従来技術に係るヘッドアセンブリーのドライブリングの一変形例を示す図。

【図1b】従来技術に係るヘッドアセンブリーのドライブリングの一変形例を示す図。

【図2】本発明に係るウェハー研磨装置の一例を示す図。

【図3】図２に適用されたヘッドアセンブリーの一例を示す図。

【図4】図２に適用されたヘッド昇降手段の一例を示す図。

【図5】図２に適用されたドライブリングの変形を感知するセンサーの一例を示す図。

【図6】本発明に係るウェハー研磨方法を示すフローチャート。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下、添付される図面を参照して本発明の実施例を詳しく説明する。なお、本発明は、以下の実施例に限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化することができる。

【0021】

図２は、本発明に係るウェハー研磨装置の一例を示すものである。

【0022】

本発明のウェハー研磨装置は、図２に示すように、研磨パッドＰが載置される定盤１０１と、ウェハーＷを吸着するヘッドアセンブリー１１０とから構成され、前記定盤１０１およびヘッドアセンブリー１１０は回転可能に装着される。

【0023】

前記定盤１０１は、円盤状に形成され、前記定盤１０１の下面中心に駆動軸１０２が設けられる。前記駆動軸１０２を回転させるため前記駆動軸１０２の一方の側には別途、駆動モーター１０３が設けられる。

【0024】

前記ヘッドアセンブリー１１０は、ヘッド回転手段１２０によって回転可能に設置される。前記ヘッドアセンブリー１１０は、ヘッド昇降手段１３０によって上下方向に昇降可能に設置され、ヘッド補助昇降手段１５０によって自動で上下の高さが微細に調整される。

【0025】

前記ヘッドアセンブリー１１０は、下側にウェハーＷを真空吸着できるように構成される。以下より詳しく説明する。

【0026】

前記ヘッド回転手段１２０は、前記ヘッドアセンブリー１１０の上側に設けられた回転軸１２１と、前記回転軸１２１に回転力を提供する回転モーター１２２と、前記回転モーター１２２の動力を前記回転軸１２１に伝達するプーリーおよびベルト１２３とから構成される。

【0027】

なお、以下詳しく説明されるヘッド昇降手段１３０に含まれた昇降軸１３１は前記ヘッドアセンブリー１１０の上側に直接連結され、前記昇降軸１３１を取り囲むように前記回転軸１２１が設けられる。

【0028】

この時、前記回転軸１２１の内側に前記昇降軸１３１が昇降可能に設置され、前記昇降軸１３１は前記回転軸１２１と一緒に回転可能に設置される。

【0029】

図３は、図２に適用されたヘッドアセンブリーの一例を示すものである。

【0030】

前記ヘッドアセンブリー１１０は、ウェハーを真空吸着できる形態に構成され、図３に示すように、ハウジング１１１と、前記ハウジング１１１の下面をカバーするようにテンションスリーブ１１２ａおよびフランジ１１３ａによって固定されたドライブリング１１２と、前記ドライブリング１１２の下側に積層されるように設けられたウェハー装着部とから構成される。

【0031】

前記ハウジング１１１は、下側に所定の圧力空間１１１ａを有するように形成され、下側が開放され、下端周りに段差を有する形態に形成される。

【0032】

なお、前記ハウジング１１１には、前記ハウジング１１１の内側に所定の圧力を加えることができる圧力提供手段が別途に連結されるが、その詳しい説明は省略することとする。

【0033】

前記テンションスリーブ１１２ａは、前記ハウジング１１１の下端にある段差が形成された部分に嵌合するように装着され、前記フランジ１１３ａは、前記テンションスリーブ１１２ａの外周の下側部に嵌合するように装着される。前記ドライブリング１１２の外周縁部は前記テンションスリーブ１１２ａとフランジ１１３ａとの間に固定される。

【0034】

前記ドライブリング１１２は、前記ハウジング１１１の開放された下側をカバーするように設置される。前記ドライブリング１１２には、円盤状に形成され、所定の圧力を伝達できる複数のホールが設けられ、前記ドライブリング１１２はその中心部が上下方向に昇降できるフレキシブルな材質から構成される。

【0035】

前記ウェハー装着部は、スリーブ１１３と、セラミックブロック１１４と、テンプレートアセンブリー１１５と、ガイド部１１６とから構成される。前記ハウジング１１１とドライブリング１１２との間の真空圧力を伝達する流路が、前記スリーブ１１３とセラミックブロック１１４との内部に設けられる。

【0036】

前記スリーブ１１３は、前記ドライブリング１１２の下面と当接し、前記フランジ１１３ａの内周面の下側部に嵌合するように装着される。

【0037】

前記セラミックブロック１１４は、前記スリーブ１１３の強度を補強するため、前記スリーブ１１３の下側に設けられる。

【0038】

前記テンプレートアセンブリー１１５は、ポリウレタンなどのような素材からなるノンスリップパッドの一種であり、ウェハーＷを吸着または加圧するように、前記セラミックブロック１１４の下側に設けられる。

【0039】

前記ガイド部１１６は、前記テンプレートアセンブリー１１５の下面周りに設けられ、ウェハーＷの縁部をガイドする。

【0040】

従って、前記ハウジング１１１の圧力空間１１１ａに真空圧力が加えられると、前記ドライブリング１１２を介して前記ウェハー装着部にその圧力が伝達される。これにより、前記テンプレートアセンブリー１１５の下面にウェハーＷが吸着される。

【0041】

図４は、図２に適用されたヘッド昇降手段の一例を示すものである。

【0042】

前記ヘッド昇降手段１３０は、一種のシリンダーであり、図４に示すように、昇降軸１３１がシリンダーハウジング１３２内側に昇降可能に設置される。

【0043】

前記昇降軸１３１は、前記ヘッドアセンブリー１１０(図２を参照)の上側に直接連結され、上述したように回転軸１２１(図２を参照)と一緒に回転される。

【0044】

前記シリンダーハウジング１３２は、内部に所定の圧力空間が設けられ、別途、圧力がその圧力空間に加えられる。

【0045】

ここで、前記昇降軸１３１の上端は前記シリンダーハウジング１３２の内部に収容され、前記昇降軸１３１の周りに設けられた少なくとも一つ以上のシーリング部１３３が、前記シリンダーハウジング１３２の内壁と密着するように設置される。

【0046】

なお、前記シーリング部１３３が前記昇降軸１３１とシリンダーハウジング１３２との間に介在しても、前記昇降軸１３１の上端は前記シリンダーハウジング１３２の内側で昇降できるように構成されている。

【0047】

一方、前記シリンダーハウジング１３２の下側には、前記昇降軸１３１と密着するように設けられた手動の調節部材１３４が設けられ、手動で前記調節部材１３４を調節することにより、前記昇降軸１３１の高さを調節することができる。

【0048】

さらに、前記シリンダーハウジング１３２の一方の側にはヘッド補助昇降手段１５０が設けられ、前記ヘッド補助昇降手段１５０は前記昇降軸１３１の高さを自動で調節することができる。

【0049】

具体的に、前記ヘッド補助昇降手段１５０は、前記シリンダーハウジング１３２内部に圧力を加える上部・下部ノズル１５１，１５２と、前記上部・下部ノズル１５１，１５２に加える圧力を調節する圧力制御部１５３とから構成される。前記ヘッド補助昇降手段１５０は、上述のドライブリング１１２(図３を参照)の形状を測定するセンサー１４０から入力された値に応じて、その作動が制御される。

【0050】

前記上部ノズル１５１は、前記シリンダーハウジング１３２の一方の側の上部に設けられ、前記シーリング部１３３よりも上側に位置するように設置される。従って、前記上部ノズル１５１から圧力が加えられると、前記シーリング部１３３に対する、前記シリンダーハウジング１３２の上側空間の圧力が相対的に高まり、前記昇降軸１３１が下降する。

【0051】

前記下部ノズル１５２は、前記シリンダーハウジング１３２の一方の側の下部に設けられ、前記シーリング部１３３よりも下側に位置するように設置される。従って、前記下部ノズル１５２から圧力が加えられると、前記シーリング部１３３に対する、前記シリンダーハウジング１３２の下側空間の圧力が相対的に高まり、前記昇降軸１３１が上昇する。

【0052】

前記圧力制御部１５３は、前記センサー１４０から入力された値に応じて、前記上部・下部ノズル１５１，１５２に加える圧力を制御するように構成される。

【0053】

具体的に、前記センサー１４０によって測定されたドライブリングの形状が凹状(concave)であれば、前記圧力制御部１５３は前記上部ノズル１５１に圧力を加えるように制御し、前記センサー１４０によって測定されたドライブリングの形状が凸状(convex)であれば、前記圧力制御部１５３は前記下部ノズル１５２に圧力を加えるように制御する。

【0054】

図５は、図２に適用されたドライブリングの変形を感知するセンサーの一例を示すものである。

【0055】

前記センサー１４０は、光学式リニアスケールタイプに構成される。前記センサー１４０は、図３と図５に示すように、発光部１４１と、受光部１４２と、リニアスケール１４３と、増幅器１４４とを含む。

【0056】

なお、前記センサー１４０は、前記ドライブリング１１２の中心部の上側に設けられたスリーブに装着される。

【0057】

前記発光部１４１と前記受光部１４２は、水平方向に所定間隔離隔して位置する。前記発光部１４１には光を発生させるＬＥＤを用いることができ、前記受光部１４２には光を感知するフォトダイオードを用いることができる。

【0058】

前記リニアスケール１４３は、前記発光部１４１と受光部１４２との間で、上下方向へ移動可能に設けられ、光が通過できるインデックススケールが設けられる。

【0059】

ここで、前記リニアスケール１４３は、前記ハウジング１１１と接触した形態で、前記ドライブリング１１２の中心部が昇降することに伴って、前記ハウジング１１１の内側上面との間の間隔を測定できるように設けられる。

【0060】

前記増幅器１４４は、微細な動きまでも測定できるように、前記受光部１４２に伝達されたデータを検出して増幅させる。

【0061】

従って、前記ドライブリング１１２の中心部が昇降するとき、前記リニアスケール１４３が前記ハウジング１１１の内側上面を基準に移動することで、インデックススケールを通過する光の程度が絶えまなく変化する。それに応じて前記ハウジング１１１を基準に前記ドライブリング１１２の高さを測定することができ、前記ドライブリング１１２の中心部形状を感知することができる。

【0062】

この時、前記ドライブリング１１２の中心部が上昇して凹状であれば、前記ハウジング１１１とドライブリング１１２との間の間隔が基準値よりも小さく測定される。一方、前記ドライブリング１１２の中心部が下降して凸状であれば、前記ハウジング１１１とドライブリング１１２との間の間隔が基準値より大きく測定される。

【0063】

図６は、本発明に係るウェハー研磨方法を示すフローチャートである。

【0064】

本発明に係るウェハー研磨方法は、研磨工程が行われる直前の、ヘッドアセンブリー１１０のウェハーＷが定盤１０１の研磨パッドＰと当接する時点に適用される。ヘッドアセンブリー１１０のドライブリング１１２がフラットな状態を維持するように、ヘッドアセンブリー１１０の高さを自動で調節する過程を、以下、図２と図３および図６を参照して説明する。

【0065】

前記ヘッド昇降手段１３０に設定圧力Ｐｏが印加されると、前記ヘッドアセンブリー１１０は初期設定位置まで下降する(Ｓ１、Ｓ２参照)。

【0066】

なお、前記ヘッドアセンブリー１１０のウェハーＷが初期位置まで下降するとき、ウェハーＷが前記定盤１０１の研磨パッドＰと接触することが好ましい。

【0067】

ところが、繰り返し使用されることによって研磨パッドＰの厚さが薄くなった場合、前記ヘッドアセンブリー１１０のウェハーＷが初期位置まで下降しても、ウェハーＷが前記定盤１０１の研磨パッドＰと接触しなくなることがある。そのため、前記ヘッドアセンブリー１１０内側のドライブリング１１２が凸状に変形することがある。

【0068】

また、新しく交換されることによって研磨パッドＰの厚さが厚くなる場合、前記ヘッドアセンブリー１１０のウェハーＷが初期位置まで下降して、前記定盤１０１の研磨パッドＰと過剰に接触することがある。そのため、前記ヘッドアセンブリー１１０の周りの部分に過度な荷重が加えられることで、前記ヘッドアセンブリー１１０内側のドライブリング１１２が凹状に変形することがある。

【0069】

ここで、前記センサー１４０によって前記ドライブリング１１２の中心部の高さを測定する(Ｓ３参照)。

【0070】

この時、前記センサー１４０は、光学式リニアスケールタイプであり、上述したように、発光部および受光部が前記ドライブリング１１２の中心部と一緒に昇降する。一方、リニアスケールは前記ハウジング１１１に接触するように設置されている。

【0071】

従って、前記ドライブリング１１２の中心部が昇降するときに、前記リニアスケールに対して前記発光部および前記受光部が昇降することで、前記リニアスケールを通過する光が変化する。その結果、前記リニアスケールを通過する光の変化によって前記ドライブリング１１２の高さを測定することができる。

【0072】

前記ドライブリング１１２の高さｈが基準値ｈｏと一致する場合、研磨工程を始める(Ｓ４、Ｓ５参照)。

【0073】

なお、前記ドライブリング１１２がフラットな状態において前記ドライブリング１１２の高さｈを基準値ｈｏとして予め入力しておき、前記センサー１４０によって測定されたドライブリング１１２の高さｈを基準値ｈｏと比較する。

【0074】

この時、前記ドライブリング１１２の高さｈが基準値ｈｏと一致する場合、前記ドライブリング１１２がフラットで、前記ヘッドアセンブリー１１０のバランスが合わされたと判断し、別途、前記ヘッドアセンブリー１１０の位置を調節しない状態で研磨工程を行う。

【0075】

一方、前記ドライブリング１１２の高さｈが基準値ｈｏと一致しない場合、前記ヘッド補助昇降手段１５０によって前記ヘッドアセンブリー１１０の昇降を調節する(Ｓ４、Ｓ６参照)。

【0076】

この時、前記ドライブリング１１２の高さｈが基準値ｈｏと一致しない場合、前記ドライブリング１１２が凸状または凹状となって、前記ヘッドアセンブリー１１０のバランスが合わされていないと判断し、前記ヘッドアセンブリー１１０の位置を自動で調節する。

【0077】

具体的に、前記ドライブリング１１２の高さｈが基準値ｈｏより小さい場合、前記ドライブリング１１２の中心部が上昇して凹状であると判断し、前記ヘッド補助昇降手段１５０は前記ヘッドアセンブリー１１０の初期下降位置を微細に上昇させるように調節する。

【0078】

一方、前記ドライブリング１１２の高さｈが基準値ｈｏより大きい場合、前記ドライブリング１１２の中心部が下降して凸状であると判断し、前記ヘッド補助昇降手段１５０は前記ヘッドアセンブリー１１０の初期下降位置を微細に下降させるように調節する。

【0079】

このような過程を繰り返すことで、前記ヘッドアセンブリー１１０の初期下降位置で前記ヘッドアセンブリー１１０のバランスを自動で合わせることができる。そのため、作業者の便宜を図ることができる。前記ヘッドアセンブリー１１０のウェハーＷが前記定盤１０１の研磨パッドＰと均一な圧力で接触した状態で研磨工程が行われるので、研磨品質を均一に維持できるだけでなく、研磨性能を向上させることができる。
［付記］
［付記１］
下側に所定の圧力空間を形成するハウジングと、前記ハウジングの下側にフラットに結合され、中心部形態が上下方向に可変できるドライブリングと、前記ドライブリングの下側に設けられ、下面にウェハーが装着されるウェハー装着部からなるヘッドアセンブリーと、
前記ハウジングの上側に設けられ、制御圧力に応じて前記ヘッドアセンブリーを上下方向に昇降させるヘッド昇降手段と、
前記ドライブリングの中心部に設けられ、前記ドライブリングの中心部の高さを測定するセンサーと、
前記ヘッド昇降手段に設けられ、前記センサーの測定値に応じて、前記ドライブリングの中心部がフラットになるように、前記ヘッドアセンブリーの高さを調節するヘッド補助昇降手段と、を含むウェハー研磨装置。
［付記２］
前記ヘッドアセンブリーは、前記ドライブリングの中心部の上側に設けられたスリーブをさらに含み、
前記センサーは、前記スリーブの上側に設けられた光学式リニアスケールタイプに構成される付記１に記載のウェハー研磨装置。
［付記３］
前記センサーは、
前記スリーブの上側に設けられた発光部と、
前記発光部と水平方向に所定間隔離隔して設置された受光部と、
前記ハウジングとの間の間隔を測定するように、前記発光部と前記受光部との間に可動に設けられたリニアスケールと、を含む付記２に記載のウェハー研磨装置。
［付記４］
前記センサーは、前記受光部に伝達されたデータを検出して増幅させる増幅器をさらに含む付記３に記載のウェハー研磨装置。
［付記５］
前記ヘッド昇降手段は、
前記ハウジングの上側に連結される昇降軸と、
前記昇降軸の上端に連結され、圧力が加えられることで前記昇降軸を昇降させるシリンダーハウジングと、
前記昇降軸の周りに設けられ、前記シリンダーハウジングの内壁と密着する少なくとも一つ以上のシーリング部と、を含む付記１に記載のウェハー研磨装置。
［付記６］
前記ヘッド補助昇降手段は、前記シーリング部を基準に上側から前記シリンダーハウジング内部に圧力を加える上部ノズルを含む付記５に記載のウェハー研磨装置。
［付記７］
前記ヘッド補助昇降手段は、前記シーリング部を基準に下側から前記シリンダーハウジング内部に圧力を加える下部ノズルを含む付記５に記載のウェハー研磨装置。
［付記８］
ドライブリングのフラットな形状に応じてバランスが合わされるウェハー装着部を有するヘッドアセンブリーに吸着されたウェハーを、定盤に載置された研磨パッドによって研磨するウェハー研磨方法であって、
所定の圧力が加えられることで前記ヘッドアセンブリーを下降させたときに、前記ウェハーが前記研磨パッドと接触する第１ステップと、
前記ドライブリングの中心部形状を測定する第２ステップと、
前記ドライブリングの中心部形状に応じて前記ヘッドアセンブリーの高さを調節する第３ステップと、を含むウェハー研磨方法。
［付記９］
前記第１ステップは、前記ドライブリングがフラットな状態を基準値として前記ヘッドアセンブリーの下降位置が設定される付記８に記載のウェハー研磨方法。
［付記１０］
前記第２ステップは、前記ドライブリングの中心部の高さを前記基準値と比較する過程を含む付記９に記載のウェハー研磨方法。
［付記１１］
前記第３ステップは、
前記ドライブリングの中心部の高さが前記基準値より大きい場合、前記ヘッドアセンブリーの高さを低くなるように調節し、
前記ドライブリングの中心部の高さが前記基準値より小さい場合、前記ヘッドアセンブリーの高さを高くなるように調節する、付記１０に記載のウェハー研磨方法。
［付記１２］
前記第３ステップは、前記ドライブリングの中心部の高さが前記基準値と一致するように、前記ヘッドアセンブリーの高さを調節する、付記１０に記載のウェハー研磨方法。

【符号の説明】

【0080】

１１０ ヘッドアセンブリー、
１２０ ヘッド回転手段、
１３０ ヘッド昇降手段、
１４０ センサー、
１５０ ヘッド補助昇降手段。

【図1a】

【図1b】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】