特開 2023-119528 研磨装置及び方法

(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】P2023119528

(43)【公開日】2023-08-28

(54)【発明の名称】研磨装置及び方法

(51)【国際特許分類】

   B24B 37/30 20120101AFI20230821BHJP

   B24B 37/005 20120101ALI20230821BHJP

   B24B 37/12 20120101ALI20230821BHJP

   B24B 49/12 20060101ALI20230821BHJP

   B24B 49/04 20060101ALI20230821BHJP

   B24B 37/013 20120101ALI20230821BHJP

   H01L 21/304 20060101ALI20230821BHJP

【ＦＩ】

B24B37/30 E

B24B37/005 A

B24B37/12 D

B24B49/12

B24B49/04 Z

B24B37/013

H01L21/304 621D

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022022498

(22)【出願日】2022-02-16

(71)【出願人】

【識別番号】000151494

【氏名又は名称】株式会社東京精密

(74)【代理人】

【識別番号】100169960

【弁理士】

【氏名又は名称】清水 貴光

(72)【発明者】

【氏名】永井 大智

【テーマコード（参考）】

3C034

3C158

5F057

【Ｆターム（参考）】

3C034AA19

3C034BB73

3C034BB93

3C034CA02

3C034CA22

3C034CB04

3C034DD20

3C158AA07

3C158AB04

3C158AC02

3C158BA01

3C158BA02

3C158BA07

3C158BB08

3C158BC01

3C158CB01

3C158DA06

3C158DA12

3C158DA17

3C158EA11

3C158EA13

3C158EB01

5F057AA16

5F057AA20

5F057BA11

5F057BB03

5F057CA12

5F057DA03

5F057FA13

5F057FA19

5F057GB02

5F057GB13

(57)【要約】

【課題】ワークを精度良く研磨可能な研磨装置を提供する。
【解決手段】ＣＭＰ装置１は、研磨ヘッド１０に保持されたワークＷをプラテン２上の研磨パッド５に押し当てて研磨する研磨装置であって、ワークＷを保持可能なチャック１９と、ワークＷ面内の厚みバラつきを測定する厚みセンサ７と、チャック１９の周方向に沿って並設されて、エアにより膨張してワークＷの一部を研磨パッド５に向けて押圧可能な第２のエアバッグ１６Ａ～１６Ｄと、ワークＷの周方向の厚みバラつきに対応したワークＷを偏荷重状態で研磨する際の研磨レートが予め記憶され、第２のエアバッグ１６Ａ～１６Ｄに供給されるエアの圧力をそれぞれ調整可能なコントローラ６と、を備え、コントローラ６は、厚みセンサ７が取得したワークＷ面内の厚みバラつきに対応する研磨レートを呼び出し、研磨レートを実現するように各第２のエアバッグ１６Ａ～１６Ｄに供給されるエアを調整して、ワークＷを偏荷重状態で研磨する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

研磨ヘッドに保持されたワークをプラテン上の研磨パッドに押し当てて研磨する研磨装置であって、
前記ワークを保持可能なチャックと、
前記ワーク面内の厚みバラつきを測定する厚みセンサと、
前記チャックの周方向に沿って並設されて、エアにより膨張して前記ワークの一部を前記研磨パッドに向けて押圧する複数の部分押圧部と、
前記ワークの周方向の厚みバラつきに対応した前記ワークを偏荷重状態で研磨する際の研磨レートが予め記憶され、各部分押圧部に供給されるエアの圧力をそれぞれ調整可能なコントローラと、
を備え、
前記コントローラは、前記厚みセンサが取得した前記ワーク面内の厚みバラつきに対応する前記研磨レートを呼び出し、前記研磨レートを実現するように各部分押圧部に供給されるエアを調整して、前記ワークを偏荷重状態で研磨することを特徴とする研磨装置。

【請求項2】

前記コントローラは、前記偏荷重状態で研磨して前記ワーク内の最大厚み及び最小厚みが略一致する研磨時間である偏荷重研磨終点予想時間を算出し、前記偏荷重研磨終点予想時間に至るまで前記偏荷重状態での研磨を行うことを特徴とする請求項１に記載の研磨装置。

【請求項3】

前記コントローラは、前記厚みセンサが取得した前記ワークの周方向の厚みを縦軸、研磨時間を横軸にそれぞれ設定したグラフにおいて、研磨が進むにつれて減少する前記ワーク内の最大厚み位置における厚みの変遷及び最小厚み位置における厚みの変遷からそれぞれ導出される複数の近似式が交わる研磨時間を前記偏荷重研磨終点予想時間として算出することを特徴とする請求項２に記載の研磨装置。

【請求項4】

前記コントローラは、前記偏荷重研磨終点予想時間経過後に、前記ワークを略均一な荷重状態で研磨することを特徴とする請求項２又は３に記載の研磨装置。

【請求項5】

研磨ヘッドに保持されたワークをプラテン上の研磨パッドに押し当てて研磨する研磨装置を用いた研磨方法であって、
前記研磨装置は、
前記ワークを保持可能なチャックと、
前記ワーク面内の厚みバラつきを測定する厚みセンサと、
前記チャックの周方向に沿って並設されて、エアにより膨張して前記ワークの一部を前記研磨パッドに向けて押圧する複数の部分押圧部と、
前記ワークの周方向の厚みバラつきに対応した前記ワークを偏荷重状態で研磨する際の研磨レートが予め記憶され、各部分押圧部に供給されるエアの圧力をそれぞれ調整可能なコントローラと、
を備え、
前記厚みセンサが、前記ワークの周方向の厚みバラつきを測定する工程と、
前記コントローラが、前記厚みセンサが取得した前記ワーク面内の厚みバラつきに対応する前記研磨レートを呼び出し、前記研磨レートを実現するように各部分押圧部に供給されるエアを調整して、前記ワークを偏荷重状態で研磨する工程と、
を含むことを特徴とする研磨方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ワークを研磨する研磨装置及び研磨方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

半導体製造分野では、シリコンウェハ等（以下、「ワーク」という）を研磨して平坦化するＣＭＰ装置が知られている。

【0003】

特許文献１記載の研磨装置は、化学的機械的研磨、いわゆるＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）技術を適用した研磨装置である。このＣＭＰ装置は、研磨ヘッドに装着されたワークを研磨パッドに押圧してワークを研磨するものである。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１６－１５９３８５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、ワークの裏面が研磨ヘッドのチャックに保持され、ワークの表面を研磨パッドに押圧して研磨する裏面基準研磨では、ワークに作用する圧力分布がワークの周方向に略均一に設定されるため、ワークの結晶方位に起因して研磨後のワーク形状に傾きが生じたり、初期膜厚が周方向に不均一なワークを均一な厚みに研磨できない場合があった。

【0006】

さらに、研磨前のワークの初期膜厚はワーク毎に異なるところ、各ワークを平坦に研磨するために最適な研磨レート等を初期膜厚に応じてワーク毎に設定することは煩雑であるという問題があった。

【0007】

そこで、ワークを精度良く研磨するために解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明はこの課題を解決することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記目的を達成するために、本発明に係る研磨装置は、研磨ヘッドに保持されたワークをプラテン上の研磨パッドに押し当てて研磨する研磨装置であって、前記ワークを保持可能なチャックと、前記ワーク面内の厚みバラつきを測定する厚みセンサと、前記チャックの周方向に沿って並設されて、エアにより膨張して前記ワークの一部を前記研磨パッドに向けて押圧する複数の部分押圧部と、前記ワーク面内の厚みバラつきに対応した前記ワークを偏荷重状態で研磨する際の研磨レートが予め記憶され、各部分押圧部に供給されるエアの圧力をそれぞれ調整可能なコントローラと、を備え、前記コントローラは、前記厚みセンサが取得した前記ワークの周方向の厚みバラつきに対応する前記研磨レートを呼び出し、前記研磨レートを実現するように各部分押圧部に供給されるエアを調整して、前記ワークを偏荷重状態で研磨する。

【0009】

この構成によれば、複数の部分加圧部をそれぞれ膨張・収縮させることにより、ワークに作用する圧力分布をワークの周方向において自在に調整可能なため、ワークの結晶方位や不均一な初期膜厚を考慮してワークの周方向において圧力分布を対応させ、研磨面内において異なる研磨圧力をワークに作用させることとなり、ワークを精度良く平坦に研磨することができる。

【0010】

さらに、コントローラが、厚みセンサが測定したワーク面内の厚みバラつきを減少させる研磨レートを呼び出し、複数の部分押圧部が、その研磨レートでワークを偏荷重状態で研磨するため、ワークの初期膜厚に関わらずワークを精度良く平坦に研磨することができる。

【0011】

また、上記目的を達成するために、本発明に係る研磨方法は、研磨ヘッドに保持されたワークをプラテン上の研磨パッドに押し当てて研磨する研磨装置を用いた研磨方法であって、前記研磨装置は、前記ワークを保持可能なチャックと、前記ワーク面内の厚みバラつきを測定する厚みセンサと、前記チャックの周方向に沿って並設されて、エアにより膨張して前記ワークの一部を前記研磨パッドに向けて押圧する複数の部分押圧部と、前記ワークの周方向の厚みバラつきに対応した前記ワークを偏荷重状態で研磨する際の研磨レートが予め記憶され、各部分押圧部に供給されるエアの圧力をそれぞれ調整可能なコントローラと、を備え、前記厚みセンサが、前記ワーク面内の厚みバラつきを測定する工程と、前記コントローラが、前記厚みセンサが取得した前記ワークの周方向の厚みバラつきに対応する前記研磨レートを呼び出し、前記研磨レートを実現するように各部分押圧部に供給されるエアを調整して、前記ワークを偏荷重状態で研磨する工程と、を含む。

【0012】

この構成によれば、複数の部分加圧部をそれぞれ膨張・収縮させることにより、ワークに作用する圧力分布をワークの周方向において自在に調整可能なため、ワークの結晶方位や不均一な初期膜厚を考慮してワークの周方向において圧力分布を対応させ、研磨面内において異なる研磨圧力をワークに作用させることとなり、ワークを精度良く平坦に研磨することができる。

【0013】

さらに、コントローラが、厚みセンサが測定したワークの周方向の厚みバラつきを減少させる研磨レートを呼び出し、複数の部分押圧部が、その研磨レートでワークを偏荷重状態で研磨するため、ワークの初期膜厚に関わらずワークを精度良く平坦に研磨することができる。

【発明の効果】

【0014】

本発明は、ワークを精度良く平坦に研磨することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明の一実施形態に係るＣＭＰ装置を模式的に示す斜視図。

【図2】研磨ヘッドの要部を模式的に示す縦断面図。

【図3】第１のエアバッグ及び第２のエアバッグの位置関係を示す平面図。

【図4】ワーク及び第２のエアバッグの位置関係を示す平面図。

【図5】（ａ）は第１のエアバッグによる圧力分布を示す模式図であり、（ｂ）は第１のエアバッグ及び第２のエアバッグによる圧力分布を示す模式図である。

【図6】４つの第２のエアバッグをそれぞれ膨張・収縮させた際にワークＷに作用した圧力を計測した画像。

【図7】任意のピーク位置に所望の圧力を作用させる場合に、第２のエアバッグに供給するエアの圧力を算出する過程を示す模式図。

【図8】（ａ）は実施例１、２及び比較例１におけるＸ軸上の研磨除去量を示すグラフであり、（ｂ）は実施例１、２及び比較例１におけるＹ軸上の研磨除去量を示すグラフである。

【図9】（ａ）は実施例３、４及び比較例２におけるＸ軸上の研磨除去量を示すグラフであり、（ｂ）は実施例３、４及び比較例２におけるＹ軸上の研磨除去量を示すグラフである。

【図10】（ａ）は実施例５におけるＸ軸上のワークの厚みを示すグラフであり、（ｂ）は実施例５におけるＹ軸上のワークの厚みを示すグラフである。

【図11】（ａ）は実施例５におけるＸ軸上の研磨除去量を示すグラフであり、（ｂ）は実施例５におけるＹ軸上の研磨除去量を示すグラフである。

【図12】実施例５の各工程におけるワークの厚みバラつきレンジを示すグラフである。

【図13】（ａ）は実施例６で研磨したワークを模式的に示す平面図であり、（ｂ）はワークにおけるＸ軸及びＹ軸上の厚みを示すグラフである。

【図14】図１３（ｂ）に示すワークにおいて、中心からの距離が８０ｍｍの位置における周方向の厚みバラつきを示すグラフである。

【図15】図１４に示すワークを一様荷重状態で研磨した場合のワークの厚みが変化する様子を示すグラフである。

【図16】（ａ）はＸ軸上に設定した研磨レート（２０±５ｎｍ／秒）を模式的に示すグラフであり、（ｂ）は図１４に示すワークを図１６（ａ）に示す研磨レートで研磨した場合のワークの厚みが変化する様子を示すグラフである。

【図17】（ａ）はＸ軸上に設定した研磨レート（２０±１０ｎｍ／秒）を模式的に示すグラフであり、（ｂ）は図１４に示すワークを図１７（ａ）に示す研磨レートで研磨した場合のワークの厚みが変化する様子を示すグラフである。

【図18】実施例６において、偏荷重状態で研磨した後に一様荷重状態で研磨した場合のワークの厚みが変化する様子を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0016】

本発明の一実施形態について図面に基づいて説明する。なお、以下では、構成要素の数、数値、量、範囲等に言及する場合、特に明示した場合及び原理的に明らかに特定の数に限定される場合を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でも構わない。

【0017】

また、構成要素等の形状、位置関係に言及するときは、特に明示した場合及び原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似又は類似するもの等を含む。

【0018】

また、図面は、特徴を分かり易くするために特徴的な部分を拡大する等して誇張する場合があり、構成要素の寸法比率等が実際と同じであるとは限らない。また、断面図では、構成要素の断面構造を分かり易くするために、一部の構成要素のハッチングを省略することがある。

【0019】

図１は、本発明の一実施形態に係るＣＭＰ装置１を模式的に示す斜視図である。ＣＭＰ装置１は、ワークＷの一面を平坦に研磨するものである。ＣＭＰ装置１は、プラテン２と、研磨ヘッド１０と、を備えている。ワークＷは、例えば、シリコンウェハであるがこれに限定されるものではない。

【0020】

プラテン２は、円盤状に形成されており、プラテン２の下方に配置された回転軸３に連結されている。回転軸３がモータ４の駆動によって回転することにより、プラテン２は図１中の矢印Ｄ１の方向に回転する。プラテン２の上面には、研磨パッド５が貼付されており、研磨パッド５上に図示しないノズルから研磨剤と化学薬品との混合物であるＣＭＰスラリーが供給される。

【0021】

研磨ヘッド１０は、プラテン２より小径に形成されており、研磨ヘッド１０の上方に配置された回転軸１０ａに連結されている。回転軸１０ａが図示しないモータの駆動によって回転することにより、研磨ヘッド１０は、図１中の矢印Ｄ２の方向に回転する。研磨ヘッド１０は、図示しないヘッド移動機構によって垂直方向及び水平方向に移動可能に構成されている。研磨ヘッド１０は、ワークＷを研磨する際に下降して研磨パッド５にワークＷを押圧する。

【0022】

ＣＭＰ装置１の動作は、コントローラ６によって制御される。コントローラ６は、ＣＭＰ装置１を構成する構成要素をそれぞれ制御するものである。コントローラ６は、例えばコンピュータであり、ＣＰＵ、メモリ等により構成される。なお、コントローラ６の機能は、ソフトウェアを用いて制御することにより実現されても良く、ハードウェアを用いて動作するものにより実現されても良い。

【0023】

次に、研磨ヘッド１０の構造について説明する。図２は、研磨ヘッド１０の要部を模式的に示す縦断面図である。

【0024】

研磨ヘッド１０は、回転軸１０ａに接続されたヘッド本体１１を備えている。ヘッド本体１１は、回転伝達部１２を介してベース部材１３に連結されており、ヘッド本体１１、回転伝達部１２及びベース部材１３は、回転軸１０ａと共に回転する。

【0025】

ベース部材１３の上方には、ボルトＢ１を介してＰＰＳ製のプレートホルダ１４が締結されている。これにより、研磨ヘッド１０に入力される回転駆動力が、ベース部材１３を介してプレートホルダ１４に伝達される。

【0026】

プレートホルダ１４とヘッド本体１１との間に、第１のエアバッグ１５と、第２のエアバッグ１６と、が介装されている。

【0027】

第１のエアバッグ１５は、略円環状に形成されている。第１のエアバッグ１５は、図示しない圧縮空気源から圧空ライン１５ａを介して供給されるエアによって膨張、収縮自在である。圧縮空気源から供給されるエアの圧力は、コントローラ６により制御される図示しないレギュレータによって調整される。第１のエアバッグ１５は、供給されるエアの圧力に応じてプレートホルダ１４全体を加圧することで、ワークＷ全体が研磨パッド５に押圧される研磨圧力を調整する。

【0028】

第２のエアバッグ１６は、４つ設けられている。また、第２のエアバッグ１６は、第１のエアバッグ１５内に収容されている。図３に示すように、４つの第２のエアバッグ１６は、略円状にそれぞれ形成され、平面から視て研磨ヘッド１０の回転中心まわりに略同心円上に配置されている。

【0029】

図４に示すように、４つの第２のエアバッグ１６は、ワークＷの中心を通り互いに直交するＸ軸又はＹ軸の各軸上であって正の領域及び負の領域に１つずつ配置されている。以下、４つの第２のエアバッグ１６をそれぞれ区別する場合には、オリフラＯＦに近いＹ軸上の負の領域に配置された第２のエアバッグ１６の符号の末尾に「ａ」を付し、第２のエアバッグ１６Ａを基準として平面から視て時計回りの順に第２のエアバッグ１６の符号の末尾に「Ｂ」、「Ｃ」、「Ｄ」を付す。なお、第２のエアバッグ１６の設置数は４に限定されず、３以下であっても５以上であっても構わない。

【0030】

第２のエアバッグ１６は、図示しない圧縮空気源から圧空ライン１６ａを介して供給されるエアによって膨張、収縮自在である。圧縮空気源から供給されるエアの圧力は、コントローラ６により制御される図示しないレギュレータによって調整される。第２のエアバッグ１６は、供給されるエアの圧力に応じて、直下に位置するプレートホルダ１４の一部を加圧することで、ワークＷが研磨パッド５に押圧される研磨圧力をワークＷの周方向において局所的に変化させる。また、第２のエアバッグ１６が、高剛性のヘッド本体１１の下面に固定されて下方に向けて膨張可能に構成されていることにより、例えば、膨張可能な第１のエアバッグ１５の下面に第２のエアバッグ１６が積層される場合と比べて、第２のエアバッグ１６の膨張、収縮を容易に制御することができる。

【0031】

図２に戻り、ベース部材１３の下方には、ポーラスチャック１７が設けられている。ポーラスチャック１７は、アルミナ製のチャックテーブル１８と、多孔質アルミナ製のチャック１９と、を備えている。

【0032】

チャックテーブル１８は、ボルトＢ２を介してベース部材１３に締結されている。これにより、研磨ヘッド１０に入力される回転駆動力が、ベース部材１３を介してポーラスチャック１７に伝達される。

【0033】

チャック１９は、チャックテーブル１８の下面に埋設されている。チャック１９は、ライン１８ａを介して図示しない真空源、冷却水源に接続されている。真空源を起動させることにより、ポーラスチャック１７の保持面１７ａにワークＷが吸着保持される。また、冷却水源から供給される冷却水は、室温と略等しく温調されており、研磨後にチャック１９を通水することでチャック１９を冷却する。

【0034】

このようにして、研磨ヘッド１０は、ワークＷの裏面がチャック１９に吸着保持された状態でワークＷの表面が研磨パッド５に押し当てられ、第１のエアバッグ１５及び第２のエアバッグ１６の膨張に伴ってワークＷに荷重が伝わることにより、ワークＷは、研磨面としての保持面１７ａの形状が転写されるように研磨される（裏面基準研磨）。保持面１７ａは、ラップ加工によって約１μｍ以下の平坦度に設定されている。

【0035】

プラテン２の下方には、厚みセンサ７が設けられている。厚みセンサ７は、ワークＷの厚みを非接触で測定する。厚みセンサ７は、例えば、分光干渉式の膜厚測定器であって、ワークＷで反射した反射光を受光して、リアルタイムでワークＷの厚みを測定する。

【0036】

具体的には、厚みセンサ７は、その光軸がプラテン２及び研磨パッド５に設けられた透明な観察窓８を通過してワークＷに至るように配置されている。厚みセンサ７は、ワークＷに向けて、例えば波長４００～８００ｎｍの白色のモニター光を照射する。また、厚みセンサ７は、ワークＷで反射した反射光を受光する。なお、厚みセンサ７は、観察窓８に対して垂直に光を照射するものに限定されず、光路が反射部材等で屈折されても構わない。観察窓８は、透光性を示すものであれば良く、例えばアクリル製である。

【0037】

ワークＷの表面及び裏面でそれぞれ反射した反射光は互いに干渉し、ワークＷの厚み（光路長）に応じて干渉の仕方が変化する。厚みセンサ７は、ワークＷからの反射光を波長に応じて分解し、波長と反射光の強度との関係を示す分光波形を生成して、この分光波形に基づいて研磨中のワークＷの厚みを算出する。なお、分光波形に基づいてワークＷの厚みを算出する方法としては、例えば、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）解析や、分光波形を予め記憶されたワークＷの厚みに応じた理論波形と比較するものが考えられる。

【0038】

このようにして、プラテン２が１回転する度にモニター光が観察窓８を通過して、厚みセンサ７がワークＷの厚みを測定する。また、ヘッド移動機構が観察窓８に対して研磨ヘッド１０を水平移動させて、観察窓８と研磨ヘッド１０との相対位置を調整することにより、厚みセンサ７が厚みを測定するワークＷ内のモニター位置を変更することができる。

【0039】

また、研磨ヘッド１０のヘッド移動機構及びプラテン２の回転軸３には、回転角度を検出可能なドグセンサがそれぞれ設けられており、研磨ヘッド１０の回転速度とプラテン２の回転速度の位相差に応じて、ワークＷ内でのモニター位置の周方向に沿った移動量（モニター角の移動量）を任意に変更することができる。なお、厚みセンサ７は、上述した構成に限定されず、ワークＷ面内の厚みバラつきを測定可能なものであれば、如何なるものであっても構わない。

【0040】

次に、第１のエアバッグ１５又は第２のエアバッグ１６によってワークＷに付与させる荷重を調整する手順について説明する。

【0041】

まず、図５（ａ）に示すように、第１のエアバッグ１５による荷重（以下、「通常荷重」という）では、チャック平坦度に応じたフラットな圧力分布が得られる。このような通常荷重の圧力分布は、ワークＷの周方向において略均一に形成されるため、例えば、結晶方位に起因して研磨後に傾きが生じたり初期膜厚が不均一なワークＷを略均一な厚みに研磨するには適当とは言い難い。

【0042】

第２のエアバッグ１６Ａ～１６Ｄに供給するエアの圧力をそれぞれ調整することにより、ワークＷに作用する圧力分布を変更することができる。図６（ａ）～（ｉ）は、ニッタ株式会社製 面圧分布測定システム「Ｉ－ＳＣＡＮ」を用いて、第１のエアバッグ１５を収縮させた状態で第２のエアバッグ１６Ａ～１６Ｄを膨張・収縮された場合に、ワークＷに作用した圧力を測定した画像であり、明るい領域ほど強い圧力が作用していることを示す。なお、図６（ａ）～（ｉ）に示す画像は、底面から視たワークＷに作用した圧力分布を示しており、図４とはX軸の正負の向きが逆転している。

【0043】

図６（ａ）は、第２のエアバッグ１６Ｃ、１６Ｄに圧力８．５ｐｓｉのエアをそれぞれ供給した場合にワークＷに作用した圧力を示し、図６（ｂ）は、第２のエアバッグ１６Ｃに圧力１２ｐｓｉのエアを供給した場合にワークＷに作用した圧力を示し、図６（ｃ）は、第２のエアバッグ１６Ｂ、１６Ｃに圧力８．５ｐｓｉのエアをそれぞれ供給した場合にワークＷに作用した圧力を示し、図６（ｄ）は、第２のエアバッグ１６Ｄに圧力１２ｐｓｉのエアを供給した場合にワークＷに作用した圧力を示し、図６（ｅ）は、第２のエアバッグ１６Ａ～１６Ｄの何れにもエアを供給していない場合にワークＷに作用した圧力を示し、図６（ｆ）は、第２のエアバッグ１６Ｂに圧力１２ｐｓｉのエアを供給した場合にワークＷに作用した圧力を示し、図６（ｇ）は、第２のエアバッグ１６Ａ、１６Ｄに圧力８．５ｐｓｉのエアをそれぞれ供給した場合にワークＷに作用した圧力を示し、図６（ｈ）は、第２のエアバッグ１６Ａに圧力１２ｐｓｉのエアを供給した場合にワークＷに作用した圧力を示し、図６（ｉ）は、第２のエアバッグ１６Ａ、１６Ｂに圧力８．５ｐｓｉのエアをそれぞれ供給した場合にワークＷに作用した圧力を示す。

【0044】

図６（ｂ）、（ｄ）、（ｆ）、（ｈ）に示すように、第２のエアバッグ１６Ａ～１６Ｄの何れか１つを加圧した場合には、加圧された第２のエアバッグ１６Ａ～１６Ｄの直下及びその周辺に作用する圧力が増加する。

【0045】

また、図６（ａ）、（ｃ）、（ｇ）、（ｉ）に示すように、第２のエアバッグ１６Ａ～１６Ｄのうち隣り合う２つを加圧した場合には、加圧された２つの第２のエアバッグ１６Ａ～１６Ｄの直下及びその周辺並びにそれらの間に作用する圧力が増加する。

【0046】

このようにして、ワークＷの周方向において圧力分布を移動させる場合には、図７に示すように、ワークＷの周方向における圧力分布が最大となるピーク位置Ｐの座標に応じて、ピーク位置Ｐに作用させたい圧力Ｆをベクトル分解し、ピーク位置Ｐを挟んで隣り合う２つの第２のエアバッグ１６Ａ～１６Ｄにそれぞれ供給するエアの圧力を算出する。

【0047】

すなわち、図７に示すように、第２のエアバッグ１６Ｃ、１６Ｄの間にピーク位置Ｐを設定する場合、ピーク位置Ｐ及び原点Ｏを結んだ線分とＸ軸との成す角度をΘとすると、第２のエアバッグ１６Ｃに加圧する圧力をＦｓｉｎΘ、第２のエアバッグ１６Ｄに加圧する圧力をＦｃｏｓΘに設定する。例えば、角度Θを６０度、ピーク位置Ｐに作用させる圧力を１２ｐｓｉに設定する場合には、第２のエアバッグ１６Ｃに供給されるエアの圧力を１０．４ｐｓｉ、第２のエアバッグ１６Ｄに供給されるエアの圧力を６ｐｓｉにそれぞれ設定する。

【0048】

このようにして、図５（ｂ）に示すように、第２のエアバッグ１６による荷重（以下、「部分荷重」という）では、通常荷重時とは異なる形状の圧力分布が得られる。すなわち、部分荷重の圧力分布は、ワークＷの周方向において不均一に形成される。これにより、通常荷重と部分荷重とを組み合わせることにより、ワークＷの結晶方位や初期膜厚に応じて適切な圧力分布を設定し、研磨後の膜厚が略均一なワークＷを得ることができる。

【0049】

なお、第２のエアバッグ１６は、第１のエアバッグ１５内に収容されているため、第１のエアバッグ１５が膨張した状態で、第２のエアバッグ１６を膨張させる場合、第２のエアバッグ１６に供給されるエアの圧力は、第１のエアバッグ１５に供給されるエアの圧力より大きく設定される。

【0050】

具体的には、第１のエアバッグ１５に供給されるエアの圧力をＰａｌｌ、ワークＷの面積をＳｗ、第１のエアバッグ１５の面積をＳａ、ポーラスチャック１７がワークＷを加圧する圧力をＷＰとすると、第２のエアバッグ１６にそれぞれ供給されるエアの圧力Ｐｚは、Ｐｚ＞Ｐａｌｌ＝（Ｓｗ／Ｓａ）＊ＷＰの関係式を満たすように設定される。

【0051】

このように、第２のエアバッグ１６Ａ～１６Ｄが、平面から視て第１のエアバッグ１５に重なるように配置されているため、第１のエアバッグ１５によるワークＷの周方向において均一な圧力分布と第２のエアバッグ１６Ａ～１６ＤによるワークＷの周方向において不均一な圧力分布とを組み合わせて、ワークＷに作用する圧力分布を容易に調整することができる。

【0052】

また、通常荷重及び部分荷重の組み合わせは同時であっても先後であっても構わない。例えば、ワークＷは、オリフラＯＦ周辺は特異点となり、研削加工及び研磨加工において除去量が局所的に増加する現象（ダレ）が生じることがある。そこで、第１のエアバッグ１５のみを膨張させてワークＷを研磨する通常研磨の後に、第１のエアバッグ１５を収縮させた後に、第２のエアバッグ１６Ｂ～１６Ｄを順に膨張させて、オリフラＯＦ周辺を除くワークＷを研磨することにより、オリフラＯＦ周辺を除いたワークＷ全面を研磨することにより、オリフラＯＦ周辺のダレを解消することができる。

【実施例0053】

次に、ＬｉＴａＯ３（タンタル酸リチウム）から成るワークＷに対して、通常荷重でＣＭＰ研磨を行った場合（比較例１）、及び通常荷重及び部分荷重を組み合わせてＣＭＰ研磨を行った場合（実施例１、２）について説明する。

【0054】

比較例１及び実施例１、２での研磨条件を表１に示し、比較例１及び実施例１、２におけるＸ軸上（Ｙ座標：０）の研磨除去量の分布を図８（ａ）に示し、Ｙ軸上（Ｘ座標：０）の研磨除去量の分布を図８（ｂ）に示す。なお、表１中の「Ｚｏｎｅ３」、「Ｚｏｎｅ４」は、それぞれ第２のエアバッグ１６Ｃ、１６Ｄに対応する。

【表1】

【0055】

図８（ａ）、（ｂ）によれば、比較例１では、Ｘ座標が負の領域（特に、―２５ｍｍ以下）における研磨除去量が、Ｘ座標が正の領域における研磨除去量より相対的に大きく、また、Ｙ座標が負の領域（特に、―２５ｍｍ以下）における研磨除去量が、Ｙ座標が正の領域における研磨除去量より相対的に大きいため、ワークＷ面内における研磨除去量に偏りが生じていることが分かる。

【0056】

一方、実施例１では、第１のエアバッグ１５による通常荷重に加えて、第２のエアバッグ１６Ｃ、１６Ｄによる部分荷重を行うことにより、Ｘ座標が正の領域の研磨除去量及びＹ座標が正の領域における研磨除去量がそれぞれ増加して、ワークＷ面内における研磨除去量の偏りが緩和されていることが分かる。

【0057】

また、実施例２では、第２のエアバッグ１６Ｃ、１６Ｄに供給されるエアの圧力をさらに加圧することにより、Ｘ座標が正の領域における研磨除去量及びＹ座標が正の領域における研磨除去量がさらに増加し、Ｘ座標が正の領域における研磨除去量が、Ｘ座標が負の領域における研磨除去量より相対的に大きく、Ｙ座標が正の領域における研磨除去量が、Ｙ座標が負の領域における研磨除去量より相対的に大きいため、ワークＷ面内における研磨除去量の偏りが、比較例１とは対照的であることが分かる。

【0058】

次に、ＳｉＣ（炭化ケイ素）から成るワークＷに対して、通常荷重でＣＭＰ研磨を行った場合（比較例２）、及び通常荷重及び部分荷重を組み合わせてＣＭＰ研磨を行った場合（実施例３、４）について説明する。

【0059】

比較例２及び実施例３、４での研磨条件を表２に示し、比較例２及び実施例３、４におけるＸ軸上（Ｙ座標：０）の研磨除去量の分布を図９（ａ）に示し、Ｙ軸上（Ｘ座標：０）の研磨除去量の分布を図９（ｂ）に示す。なお、表１中の「Ｚｏｎｅ４」は、第２のエアバッグ１６Ｄに対応する。

【表2】

【0060】

図９（ａ）、（ｂ）によれば、比較例２では、Ｘ座標が負の領域における研磨除去量が、Ｘ座標が正の領域における研磨除去量より相対的に大きい傾向にあり、ワークＷ面内における研磨除去量に偏りが生じていることが分かる。

【0061】

一方、実施例３では、第１のエアバッグ１５による通常荷重に加えて、第２のエアバッグ１６Ｄによる部分荷重を行うことにより、Ｘ座標が正の領域における研磨除去量が増加し、ワークＷ面内における研磨除去量の偏りが緩和されていることが分かる。

【0062】

また、実施例４では、第２のエアバッグ１６Ｄに供給されるエアの圧力をさらに加圧することにより、Ｘ座標が正の領域における研磨除去量がさらに増加し、Ｘ座標が正の領域における研磨除去量が、Ｘ座標が負の領域における研磨除去量より相対的に大きい傾向となり、ワークＷ面内における研磨除去量の偏りが、比較例２とは対照的であることが分かる。

【0063】

次に、ＬｉＴａＯ３から成るワークＷを段階的に部分加圧して、オリフラＯＦ周辺のダレを改善する場合（実施例５）について説明する。実施例５での研磨条件を表３に示す。なお、表３中の「Ｚｏｎｅ１」は、第２のエアバッグ１６Ａに相当し、「Ｚｏｎｅ２」は、第２のエアバッグ１６Ｂに相当し、「Ｚｏｎｅ３」は、第２のエアバッグ１６Ｃに相当し、「Ｚｏｎｅ４」は、第２のエアバッグ１６Ｄに相当する。

【表3】

【0064】

図１０（ａ）は、各工程におけるＸ軸上（Ｙ座標：０）のワークＷの厚みを示し、図１０（ｂ）は、各工程におけるＹ軸上（Ｘ座標：０）のワークＷの厚みを示す。また、図１１（ａ）は、各工程におけるＸ軸上（Ｙ座標：０）の研磨除去量の分布を示し、図１１（ｂ）は、各工程におけるＹ軸上（Ｘ座標：０）の研磨除去量の分布を示す。図１２は、各工程におけるワークＷ面内の厚みのバラつきを示すグラフである。

【0065】

図１０（ａ）、（ｂ）、図１２中の「研磨前」は、通常荷重によるＣＭＰ研磨前のワークＷを示す。図１０（ｂ）に示すように、オリフラＯＦ周辺（Ｙ座標：―５０ｍｍ以下）では、ワークＷの厚みが著しく減少するダレが生じていることが分かる。また、図１２に示すように、ワークＷ面内で０．３４μｍ程度の厚みバラつきが生じていることが分かる。

【0066】

このようなワークＷに対して、まず、第１のエアバッグ１５のみを膨張させてワークＷを研磨する（通常研磨）。通常研磨後のワークＷは、図１０（ａ）、（ｂ）に示すように、中央付近が最も薄く、外周に向かって徐々に厚くなる中凹状に研磨される。これは、保持面１７ａの形状を中凸状に加工することで得られる。また、図１１（ａ）、（ｂ）に示すように、通常研磨の研磨除去量は、中央付近が最も大きく、外周に向かって徐々に小さい。しかしながら、図１２に示すように、ワークＷ面内での厚みバラつきは、通常研磨前後で顕著な変化はない。

【0067】

次に、第１のエアバッグ１５を収縮させた後に、第２のエアバッグ１６Ｂ～１６Ｄを順に膨張させて、オリフラＯＦ周辺を除くワークＷ全面を部分研磨する（部分研磨１）。部分研磨１では、図１１（ａ）、（ｂ）に示すように、Ｙ軸上において、オリフラＯＦ周辺はほとんど研磨されていない上に、ワークＷの中央付近と比べてワークＷの中腹から周縁に亘る領域（Ｘ＜－約２５ｍｍ且つ約２５ｍｍ＜Ｘ、約２５ｍｍ＜Ｙ）の研磨除去量が顕著に多いことが分かる。これにより、部分研磨１後のワークＷは、図１０（ａ）、（ｂ）に示すように、オリフラＯＦ周辺を除くワークＷ全面が研磨され、ワークＷの中凹形状が緩和される。また、図１２に示すように、ワークＷ面内での厚みバラつきが、０．２５μｍまで改善されていることが分かる。

【0068】

なお、本実施例では、部分加圧１の後に、第２のエアバッグ１６Ａ～１６Ｄを順に膨張させてワークＷをさらに研磨する２段階目の部分加圧（部分研磨２）を行っている。部分研磨２は、通常研磨で生じた中凹形状を改善してワークＷを略平坦に形成ものであり、通常研磨の研磨除去量が小さく、通常研磨後のワークＷの中凹が浅い場合には省略しても構わない。

【0069】

部分研磨２では、図１１（ａ）、（ｂ）に示すように、ワークＷの中央付近と比べてワークＷの中腹から周縁に亘る領域（Ｘ＜－約２５ｍｍ且つ約２５ｍｍ＜Ｘ、Ｙ＜－約２５ｍｍ且つ約２５ｍｍ＜Ｙ）の研磨除去量が顕著に多いことが分かる。これにより、部分研磨２を経たワークＷは、図１０（ａ）、（ｂ）に示すように、ワークＷの中凹形状がさらに緩和される。また、図１２に示すように、ワークＷ面内での厚みバラつきが、０．２μｍまでさらに改善される。

【0070】

次に、ワークＷ毎に異なる初期膜厚のバラつきを考慮してワークＷを自動で研磨する場合（実施例６）について説明する。実施例６は、厚みセンサ７がワークＷ面内の中心から任意の距離において周方向に沿って厚みを測定し、第１のエアバッグ１５による通常荷重と第２のエアバッグ１６による部分荷重とを組み合わせた偏荷重状態での研磨（偏荷重研磨モード）でワークＷの周方向における厚みバラつきが十分に減少した後に、一様な荷重状態での研磨（均一研磨モード）でワークＷを均一に研磨するものである。

【0071】

＜厚み測定＞
図１３（ａ）に例示する研磨前のワークＷは、直径２００ｍｍのシリコンウェハであって、その初期膜厚は図１３（ｂ）に示す通りである。図１３（ｂ）に示すように、ワークＷは、中心Ｏ及びノッチＮを通るＹ軸上（Ｘ座標：０）において厚み７００μｍで略平坦に形成されているのに対して、Ｘ軸上（Ｙ座標：０）において、Ｘ座標が負の領域における厚みはＸ座標が正の領域における厚みより薄く、Ｘ座標に比例してワークＷが厚く形成され、Ｘ軸の両端で３μｍの厚みバラつきが生じている。

【0072】

ところで、ワークＷの平坦度に傾きが生じている場合、ワークＷの周方向の厚みは正弦波に近似することができる。したがって、図１３（ａ）に示すように、ｒをワークＷの中心Ｏから厚みセンサ７が厚みを測定するモニター位置ＭＰまでの距離［μｍ］、Θをモニター位置ＭＰとX軸の正の領域との偏角（モニター角）［度］、ワークＷ内の座標（ｒ，Θ）に位置するモニター位置ＭＰにおける厚みをＴ（ｒ，Θ）とすると、Ｔ（ｒ，Θ）＝７００＋（ｒｃｏｓΘ／１００）*１．５の近似式が得られる。図１４に、ｒ＝８０ｍｍに設定した場合における、ワークＷの周方向の初期膜厚を示す。図１４によれば、ワークＷの初期膜厚では、モニター位置ＭＰ（８０ｍｍ，０度）が最大厚み位置となり、その厚みは最大厚み７０１．２μｍであり、モニター位置ＭＰ（８０ｍｍ，１８０度）が最小厚み位置となり、その厚みは最小厚み６９８．８μｍとなる。

【0073】

＜偏荷重研磨モード＞
Ｘ軸上で３μｍの厚みバラつきが存在するワークＷを所定の目標厚み（約６９４μｍ）まで略均一に研磨する場合、ｔ＝０秒で厚みセンサ７が１回目の厚み測定を座標（８０ｍｍ，０度）のモニター位置ＭＰから開始するとき、プラテン２の回転速度をＶｐ［ｒｐｍ］、研磨ヘッド１０の回転速度をＶｈ［ｒｐｍ］、プラテン２の回転回数をｎとすると、モニター位置ＭＰのモニター角Θは、Θ＝（Ｖｐ－Ｖｈ）*３６０*ｎ／Ｖｐ［度］となる。

【0074】

図１５は、プラテン２の回転速度Ｖｐを１２０ｒｐｍ、研磨ヘッド１０の回転速度Ｖｈを１１７ｒｐｍ、ワークＷを略均一に研磨レート２０ｎｍ／秒で研磨した場合において、モニター位置ＭＰにおける厚みＴ（８０ｍｍ，Θ）の変化を示すグラフである。図１５中の波形において、山はΘ＝０度、谷はΘ＝１８０度にそれぞれ相当する。図１５によれば、ワークＷが略均一に研磨される場合、ワークＷの３μｍの厚みバラつきは改善されることなくワークＷ全体が薄く研磨されていることが分かる。

【0075】

一方、第１のエアバッグ１５及び第２のエアバッグ１６Ｄを膨張させる等して、図１６（ａ）に示すようなワークＷ内のＸ方向で研磨レートに±５ｎｍ／秒の偏りを設定した場合、すなわち、Ｘ座標が負の領域における研磨レートが、Ｘ座標が正の領域における研磨レートより相対的に小さく、ワークＷ内のＸ軸の両端における研磨レートに±５ｎｍ／秒の偏りを設定してワークＷを所定の目標厚み（約６９４μｍ）まで偏荷重状態で研磨する場合、図１６（ｂ）に示すように、研磨時間が約３００秒に達すると、ワークＷ内の厚みバラつきが減少し改善されて略平坦に研磨される。

【0076】

また、図１７（ａ）に示すようなワークＷ内のＸ方向で研磨レートに±１０ｎｍ／秒の偏りを設定した場合、すなわち、Ｘ座標が負の領域における研磨レートが、Ｘ座標が正の領域における研磨レートより相対的に小さく、ワークＷ内のＸ軸の両端における研磨レートに±１０ｎｍ／秒の偏りを設定してワークＷを所定の目標厚み（約６９４μｍ）まで偏荷重状態で研磨する場合、図１７（ｂ）に示すように、研磨時間が約１５０秒に達すると、ワークＷの厚みバラつきが減少し改善されて略平坦になり、その後、ワークＷ内に厚みバラつきが再び生じていることが分かる。

【0077】

そこで、コントローラ６は、厚みセンサ７が測定したワークＷの周方向の厚みバラつきに基づいて好適な研磨条件を呼び出し、その研磨条件に基づいてワークＷが偏荷重状態で研磨される。コントローラ６は、ワークＷに対して、図１７（ａ）に示すワークＷ内のＸ方向で研磨レートに±１０ｎｍ／秒の偏りを生じさせる偏荷重状態での研磨を開始する。

【0078】

コントローラ６には、ワークＷの周方向の厚みバラつきを改善するために好適な研磨条件が、ワークＷの周方向の厚みバラつきに対応して予め記憶されている。なお、偏荷重研磨モードの研磨条件とは、予め実験等により取得された、ワークＷの周方向の厚みバラつきを改善するためのＸ軸方向及びＹ軸方向の研磨レートを含む。なお、研磨レートが大きすぎると、ワークＷの周方向のバラつきが急速に収束して、後述する近似式の導出に必要な数の波形の山谷が得られずに偏荷重研磨の研磨終点を精度良く予測できず、また研磨レートが小さすぎると、研磨時間が徒に長期化するため、厚みバラつきの改善の度合いと研磨時間とのバランスを考慮する等して、最適な研磨レートが設定されるのが好ましい。

【0079】

コントローラ６は、偏荷重状態で研磨してワークＷ内の最大厚みと最小厚みとが略一致するまでに要する研磨時間（偏荷重研磨終点予想時間）を算出し、この偏荷重研磨終点予想時間まで偏荷重状態での研磨を行う。

【0080】

具体的には、コントローラ６は、ワークＷの厚みを示すグラフ中の波形に複数の山谷が生じる程度に時間が経過した後に、図１８に示すように、ＴをワークＷの厚み、ｔを研磨時間とすると、波形において最大厚みに対応するモニター位置ＭＰ（８０ｍｍ，０度）の厚みの変遷を結ぶ一次近似線Ｌ１（Ｌ１：Ｔ＝―０．０２７９ｔ＋７０１．１９）、及び最小厚みに対応するモニター位置ＭＰ（８０ｍｍ，１８０度）の厚みの変遷を結ぶ一次近似線Ｌ２（Ｌ２：Ｔ＝―０．０１１９ｔ＋６９８．８）を最小二乗法を用いて算出する。そして、コントローラ６は、各近似式Ｌ１、Ｌ２の交点から偏荷重研磨終点予想時間（約１４９秒）を算出し、この偏荷重研磨終点予想時間に至るまで偏荷重状態での研磨を行う。

【0081】

＜均一研磨モード＞
次に、コントローラ６は、ワークＷのＸ方向における研磨レートの偏りをリセットした後に、予め記憶された研磨条件を呼び出し、厚みバラつきが改善されたワークＷを同心円状に略均一に研磨する。図１８には、第１のエアバッグ１５及び第２のエアバッグ１６のうち必要なものを膨張させて、プラテン２の回転速度Ｖｐを１２０ｒｐｍ、研磨ヘッド１０の回転速度Ｖｈを１１７ｒｐｍ、ワークＷを研磨レート２０ｎｍ／秒で略均一に研磨する場合を例示している。そして、厚みセンサ７がリアルタイムで測定するワークＷの厚みが目標厚み（６９４μｍ）に達すると、コントローラ６は研磨を終了する。

【0082】

このようにして、本実施形態に係るＣＭＰ装置１は、研磨ヘッド１０に保持されたワークＷをプラテン２上の研磨パッド５に押し当てて研磨する研磨装置であって、ワークＷを保持可能なチャック１９と、ワークＷ面内の厚みバラつきを測定する厚みセンサ７と、チャック１９の周方向に沿って並設されて、エアにより膨張してワークＷの一部を研磨パッド５に向けて押圧可能な第２のエアバッグ１６Ａ～１６Ｄと、ワークＷの周方向の厚みバラつきに対応したワークＷを偏荷重状態で研磨する際の研磨レートが予め記憶され、第２のエアバッグ１６Ａ～１６Ｄに供給されるエアの圧力をそれぞれ調整可能なコントローラ６と、を備え、コントローラ６は、厚みセンサ７が取得したワークＷ面内の厚みバラつきに対応する研磨レートを呼び出し、研磨レートを実現するように各第２のエアバッグ１６Ａ～１６Ｄに供給されるエアを調整して、ワークＷを偏荷重状態で研磨する構成とした。

【0083】

この構成によれば、第２のエアバッグ１６Ａ～１６Ｄをそれぞれ膨張・収縮させることにより、ワークＷに作用する圧力分布をワークＷの周方向において自在に調整可能なため、ワークＷの結晶方位や不均一な初期膜厚を考慮してワークＷの周方向において圧力分布を対応させることができ、研磨面内において異なる研磨圧力をワークＷに作用させることにより、ワークＷを精度良く平坦に研磨することができる。

【0084】

さらに、コントローラ６が、厚みセンサ７が測定したワークＷの周方向の厚みバラつきを減少させる研磨レートを呼び出し、第２のエアバッグ１６Ａ～１６Ｄが、その研磨レートでワークＷを偏荷重状態で研磨するため、ワークＷの初期膜厚に関わらずワークＷを精度良く平坦に研磨することができる。

【0085】

また、本実施形態に係るＣＭＰ装置１は、コントローラ６が、偏荷重状態で研磨してワークＷ内の最大厚み及び最小厚みが略一致する偏荷重研磨終点予想時間を算出し、偏荷重研磨終点予想時間に至るまで偏荷重状態での研磨を行う構成とした。

【0086】

この構成によれば、ワークＷ内の厚みバラつきが改善されるまで偏荷重状態での研磨を行うため、過剰に研磨して厚みバラつきが反転することなく、ワークＷを精度良く平坦に研磨することができる。

【0087】

また、本実施形態に係るＣＭＰ装置１は、コントローラ６が、厚みセンサ７が取得したワークＷの周方向の厚みを縦軸、研磨時間を横軸にそれぞれ設定したグラフにおいて、研磨が進むにつれて減少する最大厚みに対応するモニター位置ＭＰ（８０ｍｍ，０度）の厚みの変遷及び最小厚みに対応するモニター位置ＭＰ（８０ｍｍ，１８０度）の厚みの変遷からそれぞれ導出される近似式Ｌ１、Ｌ２の交点に基づいて偏荷重研磨終点予想時間として算出する構成とした。

【0088】

この構成によれば、偏荷重研磨の初期における最大厚みと最小厚みとの厚みバラつきが減少して改善する傾向に基づいて、偏荷重研磨終点予想時間を精度良く算出することができる。

【0089】

また、本実施形態に係るＣＭＰ装置１は、コントローラ６が、偏荷重研磨終点予想時間経過後に、ワークＷを略均一な荷重状態で研磨する構成とした。

【0090】

この構成によれば、偏荷重状態での研磨により厚みバラつきが改善された後に、ワークＷを目標厚みまで略均一に研磨することができる。

【0091】

また、本実施形態に係るＣＭＰ装置１を用いた研磨方法は、厚みセンサ７が、ワークＷの周方向の厚みバラつきを測定する工程と、コントローラ６が、厚みセンサ７が取得したワークＷ面内の厚みバラつきに対応する研磨レートを呼び出し、研磨レートを実現するように第２のエアバッグ１６Ａ～１６Ｄに供給されるエアを調整して、ワークＷを偏荷重状態で研磨する工程と、を含む構成とした。

【0092】

この構成によれば、第２のエアバッグ１６Ａ～１６Ｄをそれぞれ膨張・収縮させることにより、ワークＷに作用する圧力分布をワークＷの周方向において自在に調整可能なため、ワークＷの結晶方位や不均一な初期膜厚を考慮してワークＷの周方向において圧力分布を対応させることができ、研磨面内において異なる研磨圧力をワークＷに作用させることにより、ワークＷを精度良く平坦に研磨することができる。

【0093】

さらに、コントローラ６が、厚みセンサ７が測定したワークＷの周方向の厚みバラつきを減少させる研磨レートを呼び出し、第２のエアバッグ１６Ａ～１６Ｄが、その研磨レートでワークＷを偏荷重状態で研磨するため、ワークＷの初期膜厚に関わらずワークＷを精度良く平坦に研磨することができる。

【0094】

また、本発明は、本発明の精神を逸脱しない限り、上記以外にも種々の改変を為すことができ、そして、本発明が該改変されたものに及ぶことは当然である。

【0095】

偏荷重研磨終点予想時間を導出する際に用いられる近似式は、上述した１次近似式に限定されるものではなく、２次以上の近似式や他の近似式であっても構わない。また、偏荷重研磨終点予想時間は、上述した近似式を用いたものに限定されず。他の手法を用いて導出されても構わない。

【0096】

また、上述した実施形態では、ワークＷを周方向において略均一な圧力分布で加圧する第１のエアバッグ１５と、ワークＷを周方向において均一でない圧力分布で加圧する第２のエアバッグ１６Ａ～１６Ｄと、を備えているＣＭＰ装置１を例に説明したが、例えば、第２のエアバッグ１６Ａ～１６Ｄに代えて、第１のエアバッグ１５を複数のエア室に区分し、ワークＷを周方向において略均一な圧力分布で加圧する場合には、全てのエア室を膨張させ、ワークＷを周方向において均一でない圧力分布で加圧する場合には、少なくとも一つのエア室を膨張させるように構成しても構わない。

【符号の説明】

【0097】

１ ：ＣＭＰ装置
２ ：プラテン
３ ：（プラテンの）回転軸
４ ：モータ
５ ：研磨パッド
６ ：コントローラ
７ ：厚みセンサ
８ ：観察窓
１０ ：研磨ヘッド
１０ａ：（研磨ヘッドの）回転軸
１１ ：ヘッド本体
１２ ：回転伝達部
１３ ：ベース部材
１４ ：プレートホルダ
１５ ：第１のエアバッグ（全体押圧部）
１６、１６Ａ～１６Ｄ：第２のエアバッグ（部分押圧部）
１７ ：ポーラスチャック
１７ａ：保持面
１８ ：チャックテーブル
１９ ：チャック
Ｗ ：ワーク

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】