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(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】P2024172336
(43)【公開日】2024-12-12
(54)【発明の名称】研磨ヘッドおよび研磨システム
(51)【国際特許分類】
B24B 37/30 20120101AFI20241205BHJP
B24B 37/005 20120101ALI20241205BHJP
B24B 37/10 20120101ALI20241205BHJP
【ＦＩ】
B24B37/30 E
B24B37/005 A
B24B37/10
【審査請求】未請求
【請求項の数】18
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023089989
(22)【出願日】2023-05-31
(71)【出願人】
【識別番号】000000239
【氏名又は名称】株式会社荏原製作所
(74)【代理人】
【識別番号】100118500
【弁理士】
【氏名又は名称】廣澤 哲也
(74)【代理人】
【氏名又は名称】渡邉 勇
(74)【代理人】
【識別番号】100174089
【弁理士】
【氏名又は名称】郷戸 学
(74)【代理人】
【識別番号】100186749
【弁理士】
【氏名又は名称】金沢 充博
(72)【発明者】
【氏名】加藤 裕一
(72)【発明者】
【氏名】小畠 厳貴
(72)【発明者】
【氏名】▲高▼田 暢行
(72)【発明者】
【氏名】富樫 真吾
(72)【発明者】
【氏名】西田 弘明
【テーマコード（参考）】
3C158
【Ｆターム（参考）】
3C158AA07
3C158AA12
3C158AA14
3C158AB04
3C158AC04
3C158BA05
3C158BB02
3C158BC01
3C158BC02
3C158CB01
3C158DA12
3C158DA17
3C158EA11
3C158EA13
3C158EA23
3C158EB01
(57)【要約】
【課題】ウェーハの膜厚プロファイルを精度よく制御することができる研磨ヘッドが提供される。
【解決手段】研磨ヘッドＰＨは、複数の押圧アクチュエーター５０Ａと、アクチュエーター動作制御部５５と、アクチュエーター支持部５２と、弾性ホルダー５８と、を備える。アクチュエーター動作制御部５５は、ヘッド本体４９に搭載されている。
【選択図】図２
【解決手段】研磨ヘッドＰＨは、複数の押圧アクチュエーター５０Ａと、アクチュエーター動作制御部５５と、アクチュエーター支持部５２と、弾性ホルダー５８と、を備える。アクチュエーター動作制御部５５は、ヘッド本体４９に搭載されている。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
基板の特定部位を独立して押圧する複数の押圧アクチュエーターと、
前記複数の押圧アクチュエーターのそれぞれの動作を制御するアクチュエーター動作制御部と、
前記複数の押圧アクチュエーターを支持するアクチュエーター支持部を備えるヘッド本体と、
前記アクチュエーター支持部を保持する弾性ホルダーと、を備え、
前記アクチュエーター動作制御部は、前記ヘッド本体に搭載されている、研磨ヘッド。
前記複数の押圧アクチュエーターのそれぞれの動作を制御するアクチュエーター動作制御部と、
前記複数の押圧アクチュエーターを支持するアクチュエーター支持部を備えるヘッド本体と、
前記アクチュエーター支持部を保持する弾性ホルダーと、を備え、
前記アクチュエーター動作制御部は、前記ヘッド本体に搭載されている、研磨ヘッド。
【請求項2】
前記複数の押圧アクチュエーターは、前記アクチュエーター支持部の半径方向および円周方向に沿って敷き詰められている、請求項１に記載の研磨ヘッド。
【請求項3】
前記弾性ホルダーは、袋状のエアバッグを備えている、請求項１に記載の研磨ヘッド。
【請求項4】
前記エアバッグは、同心円状に配置された複数の加圧室を有している、請求項３に記載の研磨ヘッド。
【請求項5】
前記弾性ホルダーは、前記ヘッド本体に固定された弾性シートを備えている、請求項１に記載の研磨ヘッド。
【請求項6】
前記研磨ヘッドは、前記アクチュエーター支持部の移動方向を前記押圧アクチュエーターの押圧方向に沿った方向に規制するリニアガイド部材を備えている、請求項１に記載の研磨ヘッド。
【請求項7】
前記アクチュエーター動作制御部は、前記アクチュエーター支持部に搭載されている、請求項１に記載の研磨ヘッド。
【請求項8】
前記アクチュエーター動作制御部は、前記ヘッド本体のフランジ部に搭載されている、請求項１に記載の研磨ヘッド。
【請求項9】
前記ヘッド本体は、前記弾性ホルダーと前記ヘッド本体のフランジ部との間に形成された空間を有しており、
前記アクチュエーター動作制御部は、前記空間に配置されている、請求項１に記載の研磨ヘッド。
前記アクチュエーター動作制御部は、前記空間に配置されている、請求項１に記載の研磨ヘッド。
【請求項10】
基板の特定部位を独立して押圧する複数の押圧アクチュエーターと、
前記複数の押圧アクチュエーターを支持するアクチュエーター支持部を備えるヘッド本体と、
前記アクチュエーター支持部を保持する弾性ホルダーと、
前記複数の押圧アクチュエーターを覆う弾性カバーと、を備える、研磨ヘッド。
前記複数の押圧アクチュエーターを支持するアクチュエーター支持部を備えるヘッド本体と、
前記アクチュエーター支持部を保持する弾性ホルダーと、
前記複数の押圧アクチュエーターを覆う弾性カバーと、を備える、研磨ヘッド。
【請求項11】
前記弾性カバーは、その内部に真空を形成することにより、前記複数の押圧アクチュエーターのうち、互いに隣接する押圧アクチュエーターの間に前記弾性カバーの吸着空間を形成して前記基板を吸着する、請求項１０に記載の研磨ヘッド。
【請求項12】
前記複数の押圧アクチュエーターは、前記アクチュエーター支持部の半径方向および円周方向に沿って敷き詰められている、請求項１０に記載の研磨ヘッド。
【請求項13】
前記弾性ホルダーは、袋状のエアバッグを備えている、請求項１０に記載の研磨ヘッド。
【請求項14】
前記エアバッグは、同心円状に配置された複数の加圧室を有している、請求項１３に記載の研磨ヘッド。
【請求項15】
前記弾性ホルダーは、前記ヘッド本体に固定された弾性シートを備えている、請求項１０に記載の研磨ヘッド。
【請求項16】
前記研磨ヘッドは、前記アクチュエーター支持部の移動方向を前記押圧アクチュエーターの押圧方向に沿った方向に規制するリニアガイド部材を備えている、請求項１０に記載の研磨ヘッド。
【請求項17】
前記研磨ヘッドは、前記複数の押圧アクチュエーターのそれぞれの動作を制御するアクチュエーター動作制御部を備えており、
前記アクチュエーター動作制御部は、前記ヘッド本体に搭載されている、請求項１０に記載の研磨ヘッド。
前記アクチュエーター動作制御部は、前記ヘッド本体に搭載されている、請求項１０に記載の研磨ヘッド。
【請求項18】
基板の特定部位を独立して押圧する複数の押圧アクチュエーターを覆う弾性カバーの内部に真空を形成することにより、前記複数の押圧アクチュエーターのうち、互いに隣接する押圧アクチュエーターの間に前記弾性カバーの吸着空間を形成して前記基板を吸着し、
前記基板を吸着した状態で、前記基板を研磨パッドの研磨面の上方に搬送し、
前記複数の押圧アクチュエーターを支持するアクチュエーター支持部を保持する弾性ホルダーに加圧流体を供給して、前記複数の押圧アクチュエーターを前記アクチュエーター支持部とともに前記研磨面に近接させ、
前記アクチュエーター支持部に搭載されたアクチュエーター動作制御部を通じて、前記複数の押圧アクチュエーターの少なくとも１つを動作させて、前記基板を前記研磨面に押し付ける、研磨システム。
前記基板を吸着した状態で、前記基板を研磨パッドの研磨面の上方に搬送し、
前記複数の押圧アクチュエーターを支持するアクチュエーター支持部を保持する弾性ホルダーに加圧流体を供給して、前記複数の押圧アクチュエーターを前記アクチュエーター支持部とともに前記研磨面に近接させ、
前記アクチュエーター支持部に搭載されたアクチュエーター動作制御部を通じて、前記複数の押圧アクチュエーターの少なくとも１つを動作させて、前記基板を前記研磨面に押し付ける、研磨システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、研磨ヘッドおよび研磨システムに関する。
【背景技術】
【0002】
昨今の半導体デバイスの製造における各工程への要求精度は、既に数ｎｍのオーダに達しており、化学機械研磨（ＣＭＰ）もその例外ではない。また、半導体集積回路の高集積化に伴い、微細化、多層化がますます加速している。
【0003】
したがって、これらの微細化や多層化を実現するには、ＣＭＰ研磨においても、ウェーハの全面において、ＣＭＰ研磨後の膜厚のばらつきを数ｎｍオーダのばらつきに収めることが課題として求められている。
【0004】
上述した要求を達成するためには、例えば、チップサイズレベルの分解能を有する膜厚プロファイルの制御が可能な研磨方式が必要となる。ここで、ウェーハに膜を形成する工程は、めっき、化学蒸着（ＣＶＤ）、物理蒸着（ＰＶＤ）などの種々の成膜技術を用いて行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開２０２１－１１２７９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
これらの成膜技術では、ウェーハの全面に亘って膜が均一に形成されないことがある。例えば、ウェーハの周方向に沿って膜厚のばらつきがあることもある。また、従来の研磨ヘッドは、ウェーハの半径方向に沿った押圧力を独立に変化させることができるので、ウェーハの半径方向の膜厚プロファイルを制御することは可能である。
【0007】
しかしながら、圧力室は同心状に配置されているので、ウェーハの周方向に沿った押圧力を制御することができず、周方向における膜厚プロファイルを制御することができない。これに対しては、圧力室を周方向に分割する方法も考えられるが、圧力室の寸法および各圧力室への圧縮気体の供給ライン数には実質的に制限がある。したがって、チップサイズレベルの分解能を有する膜厚プロファイルの制御は困難である。
【0008】
近年、上記の課題を解決する手段として、チップサイズの圧電素子などのアクチュエーターによって部分的な圧力制御を行う研磨ヘッドが開発されている。しかしながら、小さな伸縮率を有するアクチュエーターで加圧する方式の場合、アクチュエーターを取り付ける部分の面精度や傾き、取付誤差によってストローク誤差が生じる可能性がある。
【0009】
この場合、アクチュエーターを伸縮させて、ストローク誤差を補正した後に、さらに、必要な圧力分だけアクチュエーターを伸縮させる。したがって、アクチュエーターの伸縮量が不足するおそれがある。この場合、ウェーハに対して十分な押圧力を付与することができず、ウェーハの膜厚プロファイルを精度よく制御することができないおそれがある。
【0010】
そこで、本発明は、ウェーハの膜厚プロファイルを精度よく制御することができる研磨ヘッドおよび研磨システム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】
【0011】
一態様では、基板の特定部位を独立して押圧する複数の押圧アクチュエーターと、前記複数の押圧アクチュエーターのそれぞれの動作を制御するアクチュエーター動作制御部と、前記複数の押圧アクチュエーターを支持するアクチュエーター支持部を備えるヘッド本体と、前記アクチュエーター支持部を保持する弾性ホルダーと、を備える研磨ヘッドが提供される。前記アクチュエーター動作制御部は、前記ヘッド本体に搭載されている。
【0012】
一態様では、前記複数の押圧アクチュエーターは、前記アクチュエーター支持部の半径方向および円周方向に沿って敷き詰められている。
一態様では、前記弾性ホルダーは、袋状のエアバッグを備えている。
一態様では、前記エアバッグは、同心円状に配置された複数の加圧室を有している。
一態様では、前記弾性ホルダーは、袋状のエアバッグを備えている。
一態様では、前記エアバッグは、同心円状に配置された複数の加圧室を有している。
【0013】
一態様では、前記弾性ホルダーは、前記ヘッド本体に固定された弾性シートを備えている。
一態様では、前記研磨ヘッドは、前記アクチュエーター支持部の移動方向を前記押圧アクチュエーターの押圧方向に沿った方向に規制するリニアガイド部材を備えている。
一態様では、前記アクチュエーター動作制御部は、前記アクチュエーター支持部に搭載されている。
一態様では、前記研磨ヘッドは、前記アクチュエーター支持部の移動方向を前記押圧アクチュエーターの押圧方向に沿った方向に規制するリニアガイド部材を備えている。
一態様では、前記アクチュエーター動作制御部は、前記アクチュエーター支持部に搭載されている。
【0014】
一態様では、前記アクチュエーター動作制御部は、前記ヘッド本体のフランジ部に搭載されている。
一態様では、前記ヘッド本体は、前記弾性ホルダーと前記ヘッド本体のフランジ部との間に形成された空間を有しており、前記アクチュエーター動作制御部は、前記空間に配置されている。
一態様では、前記ヘッド本体は、前記弾性ホルダーと前記ヘッド本体のフランジ部との間に形成された空間を有しており、前記アクチュエーター動作制御部は、前記空間に配置されている。
【0015】
一態様では、基板の特定部位を独立して押圧する複数の押圧アクチュエーターと、前記複数の押圧アクチュエーターを支持するアクチュエーター支持部を備えるヘッド本体と、前記アクチュエーター支持部を保持する弾性ホルダーと、前記複数の押圧アクチュエーターを覆う弾性カバーと、を備える、研磨ヘッドが提供される。
【0016】
一態様では、前記弾性カバーは、その内部に真空を形成することにより、前記複数の押圧アクチュエーターのうち、互いに隣接する押圧アクチュエーターの間に前記弾性カバーの吸着空間を形成して前記基板を吸着する。
一態様では、前記複数の押圧アクチュエーターは、前記アクチュエーター支持部の半径方向および円周方向に沿って敷き詰められている。
一態様では、前記弾性ホルダーは、袋状のエアバッグを備えている。
一態様では、前記複数の押圧アクチュエーターは、前記アクチュエーター支持部の半径方向および円周方向に沿って敷き詰められている。
一態様では、前記弾性ホルダーは、袋状のエアバッグを備えている。
【0017】
一態様では、前記エアバッグは、同心円状に配置された複数の加圧室を有している。
一態様では、前記弾性ホルダーは、前記ヘッド本体に固定された弾性シートを備えている。
一態様では、前記研磨ヘッドは、前記アクチュエーター支持部の移動方向を前記押圧アクチュエーターの押圧方向に沿った方向に規制するリニアガイド部材を備えている。
一態様では、前記研磨ヘッドは、前記複数の押圧アクチュエーターのそれぞれの動作を制御するアクチュエーター動作制御部を備えており、前記アクチュエーター動作制御部は、前記ヘッド本体に搭載されている。
一態様では、前記弾性ホルダーは、前記ヘッド本体に固定された弾性シートを備えている。
一態様では、前記研磨ヘッドは、前記アクチュエーター支持部の移動方向を前記押圧アクチュエーターの押圧方向に沿った方向に規制するリニアガイド部材を備えている。
一態様では、前記研磨ヘッドは、前記複数の押圧アクチュエーターのそれぞれの動作を制御するアクチュエーター動作制御部を備えており、前記アクチュエーター動作制御部は、前記ヘッド本体に搭載されている。
【0018】
一態様では、基板の特定部位を独立して押圧する複数の押圧アクチュエーターを覆う弾性カバーの内部に真空を形成することにより、前記複数の押圧アクチュエーターのうち、互いに隣接する押圧アクチュエーターの間に前記弾性カバーの吸着空間を形成して前記基板を吸着し、前記基板を吸着した状態で、前記基板を研磨パッドの研磨面の上方に搬送し、前記複数の押圧アクチュエーターを支持するアクチュエーター支持部を保持する弾性ホルダーに加圧流体を供給して、前記複数の押圧アクチュエーターを前記アクチュエーター支持部とともに前記研磨面に近接させ、前記アクチュエーター支持部に搭載されたアクチュエーター動作制御部を通じて、前記複数の押圧アクチュエーターの少なくとも１つを動作させて、前記基板を前記研磨面に押し付ける、研磨システムが提供される。
【発明の効果】
【0019】
流体を弾性ホルダーに供給することにより、弾性ホルダーは、複数の押圧アクチュエーターをアクチュエーター支持部とともに研磨パッドの研磨面に近接させる。したがって、押圧アクチュエーターは、自身を伸張させることなく、研磨面に近接することができるため、押圧アクチュエーターの伸縮量の不足を解消することができる。結果として、研磨ヘッドは、ウェーハの膜厚プロファイルを精度よく制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【0020】
【図1】研磨装置の一実施形態を示す模式図である。
【図2】研磨ヘッドの断面図である。
【図5】研磨装置の研磨フローを示す図である。
【図6】研磨ヘッドの他の実施形態を示す図である。
【図7】研磨ヘッドの他の実施形態を示す図である。
【図8】研磨ヘッドの他の実施形態を示す図である。
【図10】研磨ヘッドの他の実施形態を示す図である。
【図11】研磨ヘッドの他の実施形態を示す図である。
【図12】研磨ヘッドの他の実施形態を示す図である。
【図13】研磨ヘッドの他の実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0021】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下で説明する図面において、同一又は相当する構成要素には、同一の符号を付して重複した説明を省略する。以下で説明する複数の実施形態において、特に説明しない一実施形態の構成は、他の実施形態と同じであるので、その重複する説明を省略する。
【0022】
図１は、研磨装置の一実施形態を示す模式図である。図１に示すように、研磨装置ＰＡは、基板の一例であるウェーハＷを保持して回転させる研磨ヘッドＰＨと、研磨パッド１を支持する研磨テーブル２と、研磨パッド１の研磨面１ａ上に研磨液（スラリー）を供給する研磨液供給ノズル３と、研磨パッド１の研磨面１ａをドレッシングするドレッサ４１と、を備えている。
【0023】
研磨ヘッドＰＨおよび研磨テーブル２は、同じ方向に回転し、この状態で、研磨ヘッドＰＨは、ウェーハＷを研磨パッド１の研磨面１ａに押し付ける。研磨液供給ノズル３は研磨液を研磨面１ａ上に供給し、ウェーハＷは研磨液の存在下で研磨パッド１との摺接により研磨される。
【0024】
研磨装置ＰＡは、研磨ヘッドＰＨに接続されたヘッドシャフト１６と、ヘッドシャフト１６を通じて研磨ヘッドＰＨを上下動させる上下動機構５と、ヘッドシャフト１６を通じて研磨ヘッドＰＨを回転させる回転機構６と、上下動機構５および回転機構６を搭載する揺動アーム１４と、を備えている。
【0025】
上下動機構５および回転機構６は、揺動アーム１４の支持台１４ａに支持されている。上下動機構５は、上下動モータ３０と、上下動モータ３０およびヘッドシャフト１６を連結する連結部材３１と、を備えている。上下動モータ３０は、例えば、サーボモータなどの精密モータである。上下動モータ３０は、その駆動により、連結部材３１を介してヘッドシャフト１６を上下動させる。研磨ヘッドＰＨは、ヘッドシャフト１６とともに上下動する。
【0026】
回転機構６は、回転モータ２２と、キー（図示しない）を介してヘッドシャフト１６に装着された回転筒２３と、回転モータ２２と回転筒２３との間に掛け渡されたタイミングベルト２４と、を備えている。回転モータ２２は、例えば、サーボモータなどの精密モータである。
【0027】
回転筒２３は、支持台１４ａに装着された軸受２５Ａ，２５Ｂに回転自在に支持されている。回転モータ２２は、その回転により、タイミングベルト２４を介して回転筒２３を回転させる。回転筒２３は、その回転力をヘッドシャフト１６に伝達し、ヘッドシャフト１６を回転させる。研磨ヘッドＰＨは、ヘッドシャフト１６とともに回転する。
【0028】
ヘッドシャフト１６は、回転筒２３に対して上下動可能に挿入されている。したがって、回転筒２３に作用する回転力はヘッドシャフト１６に伝達される一方で、ヘッドシャフト１６に作用する上下動力は回転筒２３には伝達されない。ヘッドシャフト１６の上端には、ロータリージョイント３２が取り付けられている。
【0029】
研磨装置ＰＡは、揺動アーム１４を揺動させる揺動機構７を備えている。揺動機構７は、揺動アーム１４を支持するアームシャフト１２と、アームシャフト１２を介して揺動アーム１４を揺動させる揺動モータ２０と、を備えている。揺動モータ２０は、例えば、サーボモータなどの精密モータである。揺動モータ２０は、その駆動により、アームシャフト１２を介して揺動アーム１４を揺動させる。このようにして、揺動アーム１４は、アームシャフト１２を中心として旋回可能に構成されている。
【0030】
図２は、研磨ヘッドの断面図である。図２に示すように、研磨ヘッドＰＨは、ヘッド本体４９を備えている。ヘッド本体４９は、ヘッドシャフト１６に接続された円形のフランジ部５３と、ウェーハＷを取り囲むように配置されたリテーナリング機構５７と、フランジ部５３とリテーナリング機構５７との間に配置されたリテーナリング押圧構造５６と、アクチュエーター支持部５２と、を備えている。
【0031】
フランジ部５３、リテーナリング機構５７、およびリテーナリング押圧構造５６は、ヘッドシャフト１６の回転により一体的に回転するように構成されている。リテーナリング機構５７は、リテーナリング押圧構造５６の動作により、フランジ部５３とは独立して上下動可能に構成されている。
【0032】
リテーナリング機構５７は、リテーナリング押圧構造５６の下方に配置されたドライブリング５７ａと、ドライブリング５７ａに保持されたリテーナリング５７ｂと、を備えている。リテーナリング５７ｂは、研磨パッド１の研磨面１ａに接触可能である。リテーナリング５７ｂは、ウェーハＷの周縁部を取り囲むように配置されており、ウェーハＷの研磨中において、ウェーハＷの、研磨ヘッドＰＨからの飛び出しを防止する。
【0033】
リテーナリング押圧構造５６は、環状のローリングダイヤフラム５６ａと、ローリングダイヤフラム５６ａを収容する収容リング５６ｂと、を備えている。ローリングダイヤフラム５６ａは、その内部に形成されたリテーナリング圧力室ＳＰ２を有している。
【0034】
リテーナリング圧力室ＳＰ２は、流体ライン６０Ｂに連通している。流体（例えば、空気）は、流体ライン６０Ｂを通じて、リテーナリング圧力室ＳＰ２に供給される。加圧流体がリテーナリング圧力室ＳＰ２に供給されると、ローリングダイヤフラム５６ａは、リテーナリング機構５７を押し下げて、リテーナリング５７ｂを研磨パッド１の研磨面１ａに押し付ける。
【0035】
リテーナリング圧力室ＳＰ２に負圧を形成することにより、ローリングダイヤフラム５６ａは、リテーナリング機構５７の全体を上昇させる。リテーナリング圧力室ＳＰ２は、大気開放機構（図示しない）にも接続されている。したがって、リテーナリング圧力室ＳＰ２を大気開放することも可能である。
【0036】
図２に示すように、研磨ヘッドＰＨは、ウェーハＷの特定部位を独立して押圧する複数の押圧アクチュエーター５０Ａと、各押圧アクチュエーター５０Ａの動作を制御するアクチュエーター動作制御部５５と、アクチュエーター支持部５２を保持する弾性ホルダー５８と、を備えている。
【0037】
アクチュエーター支持部５２は、複数の押圧アクチュエーター５０Ａを支持するように構成されている。アクチュエーター支持部５２は、フランジ部５３と平行に延びる板形状を有しており、フランジ部５３と、リテーナリング押圧構造５６と、リテーナリング機構５７と、によって囲まれた空間に配置されている。
【0038】
複数の押圧アクチュエーター５０Ａは、アクチュエーター支持部５２の下面に支持されており、アクチュエーター支持部５２の半径方向および円周方向に沿って敷き詰められている。複数の押圧アクチュエーター５０Ａを備える研磨ヘッドＰＨは、ウェーハＷの半径方向および円周方向にばらつく膜厚を解消することができる。
【0039】
複数の押圧アクチュエーター５０Ａは、同一の構造を有している。複数の押圧アクチュエーター５０Ａは、ウェーハＷの複数の領域を異なる押圧力で、研磨面１ａに押し付けることができるように構成されている。本実施形態では、各押圧アクチュエーター５０Ａは、ウェーハＷに押圧力を付与する圧電素子を備えている。
【0040】
押圧アクチュエーター５０Ａは、ウェーハＷの裏側に配置された押圧面５０ａを有している。研磨ヘッドＰＨを研磨パッド１の研磨面１ａ上に配置したとき、押圧面５０ａは、研磨面１ａに対向する。
【0041】
研磨ヘッドＰＨは、複数の押圧アクチュエーター５０Ａを保持するアクチュエーターホルダー５９を備えている。アクチュエーターホルダー５９は、アクチュエーター支持部５２の下面に固定されており、複数の押圧アクチュエーター５０Ａを保持している。アクチュエーターホルダー５９に保持された複数の押圧アクチュエーター５０Ａの間の相対距離は、固定されている。
【0042】
アクチュエーターホルダー５９は、押圧アクチュエーター５０Ａが受ける衝撃を吸収して、押圧アクチュエーター５０Ａの故障を防止するように構成されている。アクチュエーターホルダー５９は、例えば、樹脂（ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）など）から構成されている。
【0043】
図３（ａ）乃至図３（ｄ）は、複数の押圧アクチュエーターの配列の一例を示す模式図である。図３（ａ）に示す例では、複数の押圧アクチュエーター５０Ａはハニカム状または千鳥状に配列されており、各押圧アクチュエーター５０Ａの押圧面５０ａは正六角形状を有している。図３（ｂ）に示す例では、複数の押圧アクチュエーター５０Ａは格子状に配列されており、各押圧アクチュエーター５０Ａの押圧面５０ａは円形状を有している。
【0044】
図３（ｃ）に示す例では、複数の押圧アクチュエーター５０Ａは同心円状に配列されており、各押圧アクチュエーター５０Ａの押圧面５０ａは扇形状を有している。図３（ｄ）に示す例では、複数の押圧アクチュエーター５０Ａは同心円状に配列されており、各押圧アクチュエーター５０Ａの押圧面５０ａは円形状および扇形状を有している。
【0045】
図２に示すように、弾性ホルダー５８は、袋状のエアバッグを備えている。弾性ホルダー５８は、薄膜の弾性部材（例えば、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）、ポリウレタンゴム、シリコンゴムなどの強度および耐久性に優れた柔軟なゴム材）から構成されている。弾性ホルダー５８は、例えば、０．５ｍｍから２．０ｍｍの厚みを有している。
【0046】
エアバッグとしての弾性ホルダー５８は、その内部に形成されたアクチュエーター圧力室ＳＰ１を有している。アクチュエーター圧力室ＳＰ１は、流体ライン６０Ａに連通している。流体（例えば、空気）は、流体ライン６０Ａを通じて、アクチュエーター圧力室ＳＰ１に供給される。アクチュエーター圧力室ＳＰ１に加圧流体が供給されると、弾性ホルダー５８は、膨張（変形）する。
【0047】
弾性ホルダー５８の上方には、ヘッドシャフト１６に固定されたフランジ部５３が配置されている。したがって、加圧流体をアクチュエーター圧力室ＳＰ１に供給することにより、弾性ホルダー５８は、下方（すなわち、アクチュエーター支持部５２）に向かって膨張し、アクチュエーター支持部５２を押し下げる。このようにして、アクチュエーター支持部５２は、複数の押圧アクチュエーター５０Ａを研磨パッド１の研磨面１ａに近接させる。
【0048】
弾性ホルダー５８は、そのアクチュエーター圧力室ＳＰ１に印加された圧力（ベース圧力）により、アクチュエーター支持部５２に対して均一な押し下げ力を付与することができる。弾性ホルダー５８がアクチュエーター支持部５２を押し下げると、アクチュエーター支持部５２は、複数の押圧アクチュエーター５０Ａを均一に押し下げることができる。
【0049】
本実施形態によれば、弾性ホルダー５８のアクチュエーター圧力室ＳＰ１にベース圧力を印加することにより、弾性ホルダー５８は、複数の押圧アクチュエーター５０Ａをアクチュエーター支持部５２とともに押し下げることができる。したがって、押圧アクチュエーター５０Ａは、自身を伸張させることなく、研磨面１ａに近接することができる。
【0050】
押圧アクチュエーター５０Ａは、研磨面１ａに近接した状態で、伸縮することができるため、押圧アクチュエーター５０Ａの伸縮量の不足を解消することができる。結果として、研磨ヘッドＰＨは、各押圧アクチュエーター５０Ａを動作させて、ウェーハＷの膜厚プロファイルを精度よく制御することができる。
【0051】
アクチュエーター圧力室ＳＰ１のベース圧力を調整することにより、押圧アクチュエーター５０Ａは、その伸縮量の大半をウェーハＷの、研磨面１ａに対する押圧力に利用することができる。したがって、押圧アクチュエーター５０Ａは、その伸縮量を減少させることができる。結果として、押圧アクチュエーター５０Ａとして、小さな最大ストローク量を有する小型の押圧アクチュエーターを採用することができる。
【0052】
小型の押圧アクチュエーターを採用することにより、研磨ヘッドＰＨの小型化を実現することができる。例えば、押圧アクチュエーター５０Ａとして、小型の圧電素子を採用することにより、ストロークの伸縮量をナノメートル単位で、かつ高速で調整することができる。
【0053】
図２に示すように、研磨装置ＰＡは、アクチュエーター動作制御部５５に接続された電力ライン３３Ａおよび制御ライン３３Ｂと、電力ライン３３Ａに接続された電力供給源３５と、アクチュエーター圧力室ＳＰ１の圧力およびリテーナリング圧力室ＳＰ２の圧力を調整する圧力調整装置３６と、を備えている。
【0054】
電力供給源３５は、電力ライン３３Ａを通じて、アクチュエーター動作制御部５５に電力を供給するように構成されている。アクチュエーター動作制御部５５は、各押圧アクチュエーター５０Ａに供給される電力を制御するように構成されている。
【0055】
アクチュエーター動作制御部５５は、制御ライン３３Ｂを通じて、圧力調整装置３６に指令を出すように構成されている。圧力調整装置３６は、アクチュエーター動作制御部５５からの指令に基づいて、アクチュエーター圧力室ＳＰ１およびリテーナリング圧力室ＳＰ２のそれぞれに供給される流体の圧力を調整するように構成されている。
【0056】
図１に示すように、ロータリージョイント３２は、電力ライン３３Ａおよび制御ライン３３Ｂに連結されたスリップリング構造３８を有している。したがって、ヘッドシャフト１６が連続的に回転しても、電力ライン３３Ａおよび制御ライン３３Ｂは、捻れることなく、電力供給源３５および圧力調整装置３６と、アクチュエーター動作制御部５５と、を電気的に接続することができる。
【0057】
図１に示すように、電力ライン３３Ａおよび制御ライン３３Ｂは、ヘッドシャフト１６の内部を延びている。同様に、流体ライン６０Ａ，６０Ｂは、ヘッドシャフト１６の内部を延びている。流体ライン６０Ａ，６０Ｂのそれぞれは、ロータリージョイント３２まで延びており、ロータリージョイント３２の内部で、圧力調整装置３６に連結された流体ポート（図示しない）に接続されている。圧力調整装置３６によって圧力調整された流体は、流体ポートおよび流体ライン６０Ａ，６０Ｂを通じて、圧力室ＳＰ１，ＳＰ２のそれぞれに供給される。
【0058】
研磨装置ＰＡは、研磨装置ＰＡの構成要素（例えば、研磨テーブル２、研磨ヘッドＰＨ、ドレッサ４１、研磨液供給ノズル３など）の動作を制御する制御装置１０を備えている（図１参照）。制御装置１０は、プログラムが格納された記憶部１０ａと、プログラムに含まれる命令に従って演算を実行する演算部１０ｂと、を備えている。
【0059】
記憶部１０ａは、ＲＡＭなどの主記憶装置と、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）、ソリッドステートドライブ（ＳＳＤ）などの補助記憶装置を備えている。演算部１０ｂの例としては、ＣＰＵ（中央処理装置）、ＧＰＵ（グラフィックプロセッシングユニット）が挙げられる。
【0060】
制御装置１０は、少なくとも１台のコンピュータから構成されている。コンピュータは、１台のサーバまたは複数台のサーバであってもよい。制御装置１０は、エッジサーバであってもよいし、インターネットまたはローカルエリアネットワークなどの通信ネットワークに接続されたクラウドサーバであってもよいし、あるいはネットワーク内に設置されたフォグコンピューティングデバイス（ゲートウェイ、フォグサーバ、ルーターなど）であってもよい。制御装置１０は、インターネットまたはローカルエリアネットワークなどの通信ネットワークにより接続された複数のサーバであってもよい。例えば、制御装置１０は、エッジサーバとクラウドサーバとの組み合わせであってもよい。
【0061】
制御装置１０は、アクチュエーター動作制御部５５に電気的に接続されており、アクチュエーター動作制御部５５に指令を出すように構成されてもよい。この場合、アクチュエーター動作制御部５５は、制御装置１０からの指令に基づいて、電力供給源３５の動作および圧力調整装置３６の動作を制御する。
【0062】
各押圧アクチュエーター５０Ａの動作を制御するためには、各押圧アクチュエーター５０Ａに対して配線を接続する必要がある。特に、より精度よく膜厚プロファイルを制御するためには、多数の押圧アクチュエーター５０Ａを配置する必要があるが、配線の数は押圧アクチュエーター５０Ａの数に応じて、多くなる。
【0063】
この場合、これら多数の配線を直接、制御装置１０に接続すると、配線の機構が複雑になり、研磨ヘッドＰＨを適切に動作させることが困難になるおそれがある。そこで、本実施形態では、押圧アクチュエーター５０Ａから延びる多数の配線は、アクチュエーター動作制御部５５に接続されている。
【0064】
本実施形態では、アクチュエーター動作制御部５５は、押圧アクチュエーター５０Ａに隣接して配置されたアクチュエーター支持部５２に搭載されている。より具体的には、アクチュエーター動作制御部５５は、アクチュエーター支持部５２の内部に収容されている。一実施形態では、アクチュエーター動作制御部５５は、アクチュエーター支持部５２上に載置されてもよい。
【0065】
このような配置により、押圧アクチュエーター５０Ａから延びる多数の配線をアクチュエーター動作制御部５５に集約することができ、多数の配線を短くすることができる。アクチュエーター動作制御部５５は、電力ライン３３Ａおよび制御ライン３３Ｂを通じて制御装置１０に電気的に接続されている。したがって、研磨ヘッドＰＨの全体の構造を簡略化することができる。
【0066】
図２に示すように、研磨ヘッドＰＨは、各押圧アクチュエーター５０Ａの押圧力に相当する信号（押圧信号）を検出する押圧力検出器５４を備えている。押圧力検出器５４は、押圧アクチュエーター５０Ａの数に対応する数を有している。したがって、各押圧力検出器５４は、各押圧アクチュエーター５０Ａの押圧信号を個別に検出することができる。
【0067】
押圧力検出器５４は、押圧アクチュエーター５０Ａの上方、より具体的には、アクチュエーター支持部５２と押圧アクチュエーター５０Ａとの間に配置されている。押圧力検出器５４は、例えば、押圧アクチュエーター５０Ａに連結されたロードセルである。
【0068】
押圧アクチュエーター５０ＡがウェーハＷに押圧力を付与したとき、押圧力検出器５４は、押圧アクチュエーター５０Ａを通じて、押圧アクチュエーター５０Ａに加えられる研磨パッド１からの反力を検出する。研磨パッド１からの反力は、押圧アクチュエーター５０Ａの押圧力に相当する。
【0069】
アクチュエーター動作制御部５５は、複数の押圧力検出器５４に電気的に接続されている。したがって、各押圧力検出器５４が押圧信号を検出すると、各押圧力検出器５４は、押圧信号をアクチュエーター動作制御部５５に送る。
【0070】
アクチュエーター動作制御部５５は、各押圧力検出器５４から取得した押圧信号に基づいて、押圧アクチュエーター５０Ａの押圧力を測定する。一実施形態では、アクチュエーター動作制御部５５に電気的に接続された制御装置１０が押圧アクチュエーター５０Ａの押圧力を測定してもよい。
【0071】
図２に示すように、研磨ヘッドＰＨは、すべての押圧アクチュエーター５０Ａ（およびアクチュエーターホルダー５９）を覆う、アクチュエーター支持部５２に取り付けられた弾性カバー５１を備えている。
【0072】
弾性カバー５１は、液密的に押圧アクチュエーター５０Ａを覆っており、研磨液の、押圧アクチュエーター５０Ａとの接触を防止する。弾性カバー５１は、薄膜の弾性部材（例えば、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）、ポリウレタンゴム、シリコンゴムなどの強度および耐久性に優れた柔軟なゴム材）から構成されている。弾性カバー５１は、例えば、０．５ｍｍから２．０ｍｍの厚みを有している。
【0073】
【0074】
図４（ａ）および図４（ｂ）に示すように、研磨ヘッドＰＨは、弾性カバー５１の内部に真空を形成することにより、ウェーハＷを保持するように構成されている。弾性カバー５１の内部空間Ｖ１は、真空ライン（図示しない）に接続されている。制御装置１０は、真空ラインの動作を制御するように構成されている。制御装置１０が弾性カバー５１の内部空間Ｖ１に真空を形成すると、弾性カバー５１は、複数の押圧アクチュエーター５０Ａの押圧面５０ａに密着する。
【0075】
アクチュエーターホルダー５９の下面５９ａは、押圧アクチュエーター５０Ａの押圧面５０ａの上方に配置されている。したがって、内部空間Ｖ１に真空を形成することにより、互いに隣接する押圧アクチュエーター５０Ａの間には、吸着空間Ｖ２が形成される（図４（ｂ）参照）。吸着空間Ｖ２は、言い換えれば、弾性カバー５１の吸盤である。したがって、研磨ヘッドＰＨは、弾性カバー５１の吸着空間Ｖ２を形成することにより、ウェーハＷを保持することができる。
【0076】
図５は、研磨装置の研磨フローを示す図である。制御装置１０が揺動モータ２０を動作させて揺動アーム１４を旋回させると、研磨ヘッドＰＨは、研磨パッド１の上方の研磨位置と、研磨パッド１の外側のロード・アンロード位置（図示しない）と、の間を移動する。
【0077】
研磨対象のウェーハＷは、ロード・アンロード位置でロボットハンド（図示しない）により、研磨ヘッドＰＨに取り付けられる。このとき、研磨ヘッドＰＨは、弾性カバー５１の吸着空間Ｖ２を形成して、ウェーハＷを保持する（ステップＳ１０１参照）。その後、研磨ヘッドＰＨは、ウェーハＷを保持した状態で研磨位置に移動する。
【0078】
制御装置１０は、上下動機構５および回転機構６に電気的に接続されており、上下動機構５の動作と、回転機構６の動作と、を制御するように構成されている。制御装置１０は、上下動機構５を動作させて、ウェーハＷを保持した研磨ヘッドＰＨを研磨パッド１の研磨面１ａに押し付け、この状態で、回転機構６および研磨テーブル２を回転させて、ウェーハＷの研磨を開始する（ステップＳ１０２参照）。
【0079】
より具体的には、アクチュエーター動作制御部５５は、弾性ホルダー５８のアクチュエーター圧力室ＳＰ１にベース圧力を印加して、すべての押圧アクチュエーター５０Ａをアクチュエーター支持部５２とともに押し下げる。その後、アクチュエーター動作制御部５５は、各押圧アクチュエーター５０Ａを伸縮させて、ストローク誤差を補正した後に、必要な圧力分だけ押圧アクチュエーター５０Ａを伸縮させる。
【0080】
ウェーハＷの全体に対して均一に押圧力を付与する場合には、アクチュエーター動作制御部５５は、圧力調整装置３６を動作させて、弾性ホルダー５８のアクチュエーター圧力室ＳＰ１に加圧流体を供給する。
【0081】
アクチュエーター圧力室ＳＰ１にベース圧力を印加して、すべての押圧アクチュエーター５０Ａをアクチュエーター支持部５２とともに押し下げた後、アクチュエーター動作制御部５５は、すべての押圧アクチュエーター５０Ａを動作させる。その後、アクチュエーター動作制御部５５は、複数の押圧力検出器５４を監視しつつ、押圧アクチュエーター５０Ａを動作させて、ウェーハＷに押圧力を付与する。
【0082】
ウェーハＷの特定部位に押圧力を付与する場合には、アクチュエーター動作制御部５５は、アクチュエーター圧力室ＳＰ１にベース圧力を印加して、すべての押圧アクチュエーター５０Ａをアクチュエーター支持部５２とともに押し下げる。その後、アクチュエーター動作制御部５５は、ウェーハＷの特定部位に対応する押圧アクチュエーター５０Ａを動作させて、ウェーハＷに押圧力を付与する。
【0083】
図１に示すように、研磨装置ＰＡは、研磨テーブル２の下方に配置された膜厚センサ４０を備えている。膜厚センサ４０は、例えば、光学式センサまたは渦電流センサであり、制御装置１０に電気的に接続されている。制御装置１０は、膜厚センサ４０によって検出された信号（膜厚信号）に基づいて、ウェーハＷの膜厚を測定する。例えば、制御装置１０は、ウェーハＷの膜厚に基づいて、ウェーハＷの研磨終了（エンドポイント）を決定する。
【0084】
ウェーハＷの研磨を開始した後、ウェーハＷの研磨中において、制御装置１０は、膜厚センサ４０によってウェーハＷの膜厚を測定する（ステップＳ１０３参照）。制御装置１０は、ウェーハＷの膜厚が所定の目標膜厚に達したか否か（すなわち、研磨終点に到達したか否か）を判断する（ステップＳ１０４参照）。例えば、制御装置１０は、ウェーハＷの膜厚における最も厚い部位と、最も薄い部位との差分が所定の範囲内に到達した時点で、研磨終点を決定する。
【0085】
ウェーハＷの膜厚が所定の目標膜厚に達していない場合（ステップＳ１０４の「ＮＯ」参照）、制御装置１０は、ウェーハＷの研磨を継続する。その一方で、ウェーハＷの膜厚が所定の目標膜厚に達した場合（ステップＳ１０４の「ＹＥＳ」参照）、制御装置１０は、研磨ヘッドＰＨおよび研磨テーブル２に指令を出して、ウェーハＷの研磨を終了する（ステップＳ１０５参照）。
【0086】
このように、ステップＳ１０１乃至ステップＳ１０５を実行する制御装置１０と、制御装置１０によって動作される構成要素（例えば、研磨ヘッドＰＨ、揺動アーム１４）と、は、研磨システムを構築している。
【0087】
特に、研磨システムにおいて、制御装置１０は、互いに隣接する押圧アクチュエーター５０Ａの間に弾性カバー５１の吸着空間Ｖ２を形成してウェーハＷを吸着し、ウェーハＷを吸着した状態で、ウェーハＷを研磨面１ａの上方に搬送する。さらに、制御装置１０は、弾性ホルダー５８に加圧流体を供給して、複数の押圧アクチュエーター５０Ａをアクチュエーター支持部５２とともに研磨面１ａに近接させ、アクチュエーター動作制御部５５を通じて複数の押圧アクチュエーター５０Ａの少なくとも１つを動作させて、ウェーハＷを研磨面１ａに押し付ける。
【0088】
【0089】
図６に示す実施形態では、袋状のエアバッグを備える弾性ホルダー５８は、同心円状に配置された複数の加圧室を備えている。より具体的には、弾性ホルダー５８は、同心円状に配置された、複数の環状の周壁５８ａ，５８ｂ，５８ｃ，５８ｄ，５８ｅを有している。
【0090】
周壁５８ａ～５８ｅは、弾性ホルダー５８の内部に複数の圧力室を形成する。より具体的には、弾性ホルダー５８は、その中央部分に配置された中央圧力室ＳＰ１ａと、中央圧力室ＳＰ１ａを取り囲む環状圧力室ＳＰ１ｂと、環状圧力室ＳＰ１ｂを取り囲む環状圧力室ＳＰ１ｃと、環状圧力室ＳＰ１ｃを取り囲む環状圧力室ＳＰ１ｄと、環状圧力室ＳＰ１ｄを取り囲む環状圧力室ＳＰ１ｅと、を有している。
【0091】
本実施形態では、弾性ホルダー５８は、複数の圧力室ＳＰ１ａ～ＳＰ１ｅを有する、一体的に構成されたエアバッグを備えているが、一実施形態では、弾性ホルダー５８は、複数の圧力室ＳＰ１ａ～ＳＰ１ｅのそれぞれを個別に有する複数のエアバッグを備えてもよい。
【0092】
中央圧力室ＳＰ１ａは第１流体ライン６０Ａａに連通しており、環状圧力室ＳＰ１ｂは第２流体ライン６０Ａｂに連通しており、環状圧力室ＳＰ１ｃは第３流体ライン６０Ａｃに連通しており、環状圧力室ＳＰ１ｄは第４流体ライン６０Ａｄに連通しており、環状圧力室ＳＰ１ｅは第５流体ライン６０Ａｅに連通している。
【0093】
これら第１流体ライン６０Ａａ～第５流体ライン６０Ａｅは、圧力調整装置３６に接続されている。したがって、アクチュエーター動作制御部５５は、圧力調整装置３６を動作させることにより、第１流体ライン６０Ａａ～第５流体ライン６０Ａｅのそれぞれを通じて、圧力室ＳＰ１ａ～ＳＰ１ｅの圧力のそれぞれを独立して制御することができる。
【0094】
図６に示すように、アクチュエーター支持部５２は、複数の分割体５２ａ，５２ｂ，５２ｃ，５２ｄ，５２ｅを備えている。アクチュエーター支持部５２の分割体の数は、弾性ホルダー５８の圧力室の数に対応している。
【0095】
複数の分割体５２ａ～５２ｅのそれぞれは、圧力室ＳＰ１ａ～ＳＰ１ｅのそれぞれの下方に配置されている。アクチュエーター動作制御部５５は、圧力室ＳＰ１ａ～ＳＰ１ｅのそれぞれの圧力を調整することにより、分割体５２ａ～５２ｅのそれぞれを個別に押し下げることができる。
【0096】
図６に示す実施形態においても、アクチュエーター動作制御部５５は、アクチュエーター支持部５２に搭載されている。より具体的には、アクチュエーター動作制御部５５は、分割体５２ａ～５２ｅのそれぞれに搭載された制御基板５５Ａを有している。これら制御基板５５Ａは、互いに電気的に接続されている。本実施形態では、制御基板５５Ａは、すべての分割体５２ａ～５２ｅに搭載されているが、少なくとも１つの分割体に搭載されてもよい。
【0097】
本実施形態によれば、アクチュエーター動作制御部５５は、アクチュエーター支持部５２の半径方向（言い換えれば、ウェーハＷの半径方向）に応じて、アクチュエーター支持部５２の押し下げ力を変更可能である。
【0098】
このような構成により、ウェーハＷの研磨前の膜厚プロファイルがウェーハＷの半径方向において均一でない場合（例えば、ウェーハＷの半径方向において、押圧アクチュエーター５０Ａの押圧力を変更しなければならない場合）であっても、各押圧アクチュエーター５０Ａは、分割体とともに、研磨面１ａに近接することができる。したがって、アクチュエーター動作制御部５５は、ウェーハＷの半径方向において、押圧アクチュエーター５０Ａの押圧力を十分にウェーハＷに付与することができる。
【0099】
例えば、研磨前におけるウェーハＷの膜厚プロファイルとして、ウェーハＷの中心部の膜厚が薄く、ウェーハＷの周縁部の膜厚が厚い場合、アクチュエーター動作制御部５５は、ウェーハＷの周縁部に対応する弾性ホルダー５８の圧力室ＳＰ１ｅの圧力を大きくする。結果として、弾性ホルダー５８は、分割体５２ｅの下方に配置された押圧アクチュエーター５０Ａを分割体５２ｅとともに押し下げる。
【0100】
【0101】
図７に示すように、弾性ホルダー５８は、ヘッド本体４９（本実施形態では、フランジ部５３）に固定された、シート状の弾性部材から構成された弾性シートを備えている。図７に示す実施形態では、ヘッド本体４９は、弾性シートとしての弾性ホルダー５８とフランジ部５３との間に形成されたアクチュエーター圧力室ＳＰ３を有している。一実施形態では、弾性シートとしての弾性ホルダー５８は、収容リング５６ｂおよび／またはドライブリング５７ａに固定されてもよい。
【0102】
図７に示す実施形態においても、アクチュエーター動作制御部５５は、ヘッド本体４９に搭載されている。より具体的には、アクチュエーター動作制御部５５は、アクチュエーター支持部５２に搭載されておらず、ヘッド本体４９のアクチュエーター圧力室ＳＰ３に配置されている。
【0103】
本実施形態によれば、弾性シートとしての弾性ホルダー５８は、優れた伸縮性を有しており、外部からの力に対して高い復元力を有している。したがって、弾性ホルダー５８は、弾性ホルダー５８に保持されたアクチュエーター支持部５２の復元力を向上させることができる。
【0104】
特に、弾性ホルダー５８は、その捻れに対して高い復元力を有している。したがって、研磨ヘッドＰＨがウェーハＷを研磨面１ａに押し付けたときに、ウェーハＷと研磨面１ａとの間に摩擦力が生じても、弾性ホルダー５８は、摩擦力に起因して複数の押圧アクチュエーター５０Ａが研磨パッド１の回転方向の下流側に移動することを防止することができる。
【0105】
このように、本実施形態では、押圧アクチュエーター５０ＡでウェーハＷを押圧するとき、研磨ヘッドＰＨは、摩擦力に起因する押圧アクチュエーター５０Ａの位置ずれを低減することができる。
【0106】
さらに、本実施形態によれば、ヘッド本体４９は、１枚のシート状の弾性ホルダー５８により、アクチュエーター圧力室ＳＰ３を形成することができる。このような、簡略的な構造によって形成されたアクチュエーター圧力室ＳＰ３を有する研磨ヘッドＰＨは、そのコストを低減することができる。
【0107】
図８は、研磨ヘッドの他の実施形態を示す図である。図９は、図８のＡ－Ａ線断面図である。図８および図９に示す実施形態において、特に説明しない構成は、上述した実施形態と同じであるので、その重複する説明を省略する。図９では、アクチュエーター動作制御部５５の図示は省略されている。
【0108】
本実施形態では、研磨ヘッドＰＨは、アクチュエーター支持部５２の移動方向を押圧アクチュエーター５０Ａの押圧方向（すなわち、研磨ヘッドＰＨの上下動方向、鉛直方向）に沿った方向に規制するリニアガイド部材８１を備えている。
【0109】
リニアガイド部材８１は、研磨ヘッドＰＨの内周側（すなわち、ヘッド本体４９からアクチュエーター支持部５２に向かって）に突出し、かつ押圧アクチュエーター５０Ａの押圧方向に延びる棒状の突起である。
【0110】
リニアガイド部材８１は、ヘッド本体４９に取り付けられている。アクチュエーター支持部５２は、リニアガイド部材８１が装着される凹部８０を有している（図９参照）。凹部８０は、アクチュエーター支持部５２の外周面に形成されており、リニアガイド部材８１と同様に、押圧アクチュエーター５０Ａの押圧方向に延びている。
【0111】
図９に示す実施形態では、複数のリニアガイド部材８１が研磨ヘッドＰＨの円周方向に沿って等間隔に配置されている。凹部８０の数は、リニアガイド部材８１の数に対応している。一実施形態では、リニアガイド部材８１の数は、アクチュエーター支持部５２の移動方向を規制することができれば、本実施形態には限定されない。少なくとも２つのリニアガイド部材８１が配置されてもよい。
【0112】
本実施形態によれば、リニアガイド部材８１は、アクチュエーター支持部５２が押し下げられるときに、アクチュエーター支持部５２の傾きを防止するように構成されている。例えば、ウェーハＷの特定部位を局所的に押圧するとき、ウェーハＷの特定部位に付与される押圧力に起因して、アクチュエーター支持部５２が全体的に傾くおそれがある。この場合、アクチュエーター支持部５２の傾きに起因して、押圧アクチュエーター５０Ａは、必要な押圧力でウェーハＷを押圧することができないおそれがある。
【0113】
図８および図９に示す実施形態では、リニアガイド部材８１は、アクチュエーター支持部５２の傾きを防止することができる。したがって、ウェーハＷの特定部位を局所的に押圧するときであっても、押圧アクチュエーター５０Ａは、ウェーハＷの特定部位を必要な押圧力で確実に押圧することができる。
【0114】
さらに、リニアガイド部材８１は、ウェーハＷの研磨時におけるアクチュエーター支持部５２の回転を防止するように構成されている。より具体的には、リニアガイド部材８１は、研磨ヘッドＰＨがウェーハＷを研磨面１ａに押し付けたときに生じる摩擦力に起因して、複数の押圧アクチュエーター５０Ａが研磨パッド１の回転方向の下流側に移動することを防止することができる。したがって、押圧アクチュエーター５０ＡでウェーハＷを押圧するとき、研磨ヘッドＰＨは、摩擦力に起因する押圧アクチュエーター５０Ａの位置ずれを低減することができる。
【0115】
上述した実施形態では、研磨ヘッドＰＨの複数の実施形態について説明したが、これら複数の実施形態は、適宜、組み合わせてもよい。図１乃至図５を参照して説明した実施形態では、単一の弾性ホルダー５８でアクチュエーター支持部５２の全体を保持している。したがって、加圧流体を弾性ホルダー５８に供給することにより、アクチュエーター支持部５２を介して一様なベース圧力をすべての押圧アクチュエーター５０Ａに対して、均一に付与することができる。
【0116】
図６を参照して説明した実施形態では、弾性ホルダー５８およびアクチュエーター支持部５２のそれぞれが同心円状に分割されている。したがって、ウェーハＷの膜厚プロファイルのばらつきが大きい場合、特に、ウェーハＷの半径方向における膜厚プロファイルのばらつきが大きい場合であっても、弾性ホルダー５８は、特定の押圧アクチュエーター５０Ａに対してベース圧力を付与することができる。
【0117】
図７を参照して説明した実施形態では、研磨ヘッドＰＨは、簡略的な構造を有している。したがって、研磨ヘッドＰＨのコストを低減することができる。さらに、弾性シートとしての弾性ホルダー５８は、その高い復元力により、複数の押圧アクチュエーター５０Ａの、アクチュエーター支持部５２を中心とした回転を防止することができる。
【0118】
図８および図９を参照して説明した実施形態では、研磨ヘッドＰＨは、アクチュエーター支持部５２の移動方向を規制（制限）することができる。したがって、押圧アクチュエーター５０Ａは、ウェーハＷの特定部位を局所的に押圧するときであっても、ウェーハＷの特定部位を必要な押圧力で確実に押圧することができる。
【0119】
上述した実施形態では、研磨ヘッドＰＨは、複数の押圧アクチュエーター５０Ａを覆う弾性カバー５１を備えているが、すべての押圧アクチュエーター５０Ａが耐液性を有する構造を有していれば、必ずしも、研磨ヘッドＰＨは、弾性カバー５１を備えていなくてもよい。
【0120】
上述した実施形態では、研磨ヘッドＰＨは、アクチュエーター動作制御部５５を搭載するアクチュエーター支持部５２を備えているが、アクチュエーター動作制御部５５は、必ずしもアクチュエーター支持部５２に搭載される必要はない。一実施形態では、研磨ヘッドＰＨの構成要素の動作は、制御装置１０によって制御されてもよい。
【0121】
図１０乃至図１３は、研磨ヘッドの他の実施形態を示す図である。図１０に示す実施形態では、研磨ヘッドＰＨは、基本的に、図２を参照して説明した研磨ヘッドＰＨと同様の構造を有しているが、アクチュエーター動作制御部５５は、アクチュエーター支持部５２には搭載されておらず、ヘッド本体４９のフランジ部５３に搭載されている。
【0122】
アクチュエーター動作制御部５５は、多数の配線９０を通じて複数の押圧アクチュエーター５０Ａに電気的に接続されている。配線９０は、弾性ホルダー５８の外側の空間（すなわち、フランジ部５３とアクチュエーター支持部５２との間の空間）を貫通している。
【0123】
図１１に示す実施形態では、研磨ヘッドＰＨは、基本的に、図６を参照して説明した研磨ヘッドＰＨと同様の構造を有しているが、アクチュエーター動作制御部５５は、フランジ部５３に搭載された複数の制御基板５５Ａを備えている。各制御基板５５Ａは、多数の配線９０を通じて複数の押圧アクチュエーター５０Ａに電気的に接続されている。
【0124】
図１２に示す実施形態では、研磨ヘッドＰＨは、基本的に、図７を参照して説明した研磨ヘッドＰＨと同様の構造を有しているが、アクチュエーター動作制御部５５は、アクチュエーター圧力室ＳＰ３に配置されておらず、フランジ部５３に搭載されている。アクチュエーター動作制御部５５は、多数の配線９０を通じて複数の押圧アクチュエーター５０Ａに電気的に接続されている。配線９０は、アクチュエーター圧力室ＳＰ３を貫通している。
【0125】
図１３に示す実施形態では、研磨ヘッドＰＨは、基本的に、図８を参照して説明した研磨ヘッドＰＨと同様の構造を有しているが、アクチュエーター動作制御部５５は、アクチュエーター支持部５２には搭載されておらず、フランジ部５３に搭載されている。アクチュエーター動作制御部５５は、多数の配線９０を通じて複数の押圧アクチュエーター５０Ａに電気的に接続されている。配線９０は、弾性ホルダー５８の外側の空間を貫通している。
【0126】
上述した実施形態を参照して説明したように、アクチュエーター動作制御部５５は、アクチュエーター支持部５２に搭載されてもよく（図１乃至図６、図８、および図９参照）、弾性ホルダー５８とフランジ部５３との間の空間（すなわち、アクチュエーター圧力室ＳＰ３）に搭載されてもよく（図７参照）、フランジ部５３に搭載されてもよい（図１０乃至図１３参照）。
【0127】
アクチュエーター動作制御部５５をアクチュエーター支持部５２に搭載することにより、アクチュエーター動作制御部５５は、押圧アクチュエーター５０Ａに隣接して配置される。このような配置により、多数の配線９０を短くすることができ、メンテナンス効率を向上させることができる。
【0128】
アクチュエーター支持部５２以外のヘッド本体４９（例えば、フランジ部５３）にアクチュエーター動作制御部５５を搭載することにより、アクチュエーター動作制御部５５は、押圧アクチュエーター５０Ａの押圧面５０ａから離間して配置される。このような配置により、アクチュエーター動作制御部５５は、ウェーハＷを研磨面１ａに押し付けることにより発生する熱や振動の影響を受けにくい。
【0129】
上述した実施形態は、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明を実施できることを目的として記載されたものである。上記実施形態の種々の変形例は、当業者であれば当然になしうることであり、本発明の技術的思想は他の実施形態にも適用しうる。したがって、本発明は、記載された実施形態に限定されることはなく、特許請求の範囲によって定義される技術的思想に従った最も広い範囲に解釈されるものである。
【符号の説明】
【0130】
１ 研磨パッド
１ａ 研磨面
２ 研磨テーブル
３ 研磨液供給ノズル
５ 上下動機構
６ 回転機構
７ 揺動機構
１０ 制御装置
１０ａ 記憶部
１０ｂ 演算部
１２ アームシャフト
１４ 揺動アーム
１４ａ 支持台
１６ ヘッドシャフト
２０ 揺動モータ
２２ 回転モータ
２３ 回転筒
２４ タイミングベルト
２５Ａ，２５Ｂ 軸受
３０ 上下動モータ
３１ 連結部材
３２ ロータリージョイント
３３Ａ 電力ライン
３３Ｂ 制御ライン
３５ 電力供給源
３６ 圧力調整装置
３８ スリップリング構造
４０ 膜厚センサ
４１ ドレッサ
４９ ヘッド本体
５０Ａ 押圧アクチュエーター
５０ａ 押圧面
５１ 弾性カバー
５２ アクチュエーター支持部
５２ａ，５２ｂ，５２ｃ，５２ｄ，５２ｅ 分割体
５３ フランジ部
５４ 押圧力検出器
５５ アクチュエーター動作制御部
５６ リテーナリング押圧構造
５６ａ ローリングダイヤフラム
５６ｂ 収容リング
５７ リテーナリング機構
５７ａ ドライブリング
５７ｂ リテーナリング
５８ 弾性ホルダー
５８ａ，５８ｂ，５８ｃ，５８ｄ，５８ｅ 周壁
５９ アクチュエーターホルダー
５９ａ 下面
６０Ａ 流体ライン
６０Ａａ 第１流体ライン
６０Ａｂ 第２流体ライン
６０Ａｃ 第３流体ライン
６０Ａｄ 第４流体ライン
６０Ａｅ 第５流体ライン
８０ 凹部
８１ リニアガイド部材
９０ 配線
ＳＰ１ アクチュエーター圧力室
ＳＰ１ａ 中央圧力室
ＳＰ１ｂ 環状圧力室
ＳＰ１ｃ 環状圧力室
ＳＰ１ｄ 環状圧力室
ＳＰ１ｅ 環状圧力室
ＳＰ２ リテーナリング圧力室
ＳＰ３ アクチュエーター圧力室
Ｖ１ 内部空間
Ｖ２ 吸着空間
ＰＡ 研磨装置
ＰＨ 研磨ヘッド
１ａ 研磨面
２ 研磨テーブル
３ 研磨液供給ノズル
５ 上下動機構
６ 回転機構
７ 揺動機構
１０ 制御装置
１０ａ 記憶部
１０ｂ 演算部
１２ アームシャフト
１４ 揺動アーム
１４ａ 支持台
１６ ヘッドシャフト
２０ 揺動モータ
２２ 回転モータ
２３ 回転筒
２４ タイミングベルト
２５Ａ，２５Ｂ 軸受
３０ 上下動モータ
３１ 連結部材
３２ ロータリージョイント
３３Ａ 電力ライン
３３Ｂ 制御ライン
３５ 電力供給源
３６ 圧力調整装置
３８ スリップリング構造
４０ 膜厚センサ
４１ ドレッサ
４９ ヘッド本体
５０Ａ 押圧アクチュエーター
５０ａ 押圧面
５１ 弾性カバー
５２ アクチュエーター支持部
５２ａ，５２ｂ，５２ｃ，５２ｄ，５２ｅ 分割体
５３ フランジ部
５４ 押圧力検出器
５５ アクチュエーター動作制御部
５６ リテーナリング押圧構造
５６ａ ローリングダイヤフラム
５６ｂ 収容リング
５７ リテーナリング機構
５７ａ ドライブリング
５７ｂ リテーナリング
５８ 弾性ホルダー
５８ａ，５８ｂ，５８ｃ，５８ｄ，５８ｅ 周壁
５９ アクチュエーターホルダー
５９ａ 下面
６０Ａ 流体ライン
６０Ａａ 第１流体ライン
６０Ａｂ 第２流体ライン
６０Ａｃ 第３流体ライン
６０Ａｄ 第４流体ライン
６０Ａｅ 第５流体ライン
８０ 凹部
８１ リニアガイド部材
９０ 配線
ＳＰ１ アクチュエーター圧力室
ＳＰ１ａ 中央圧力室
ＳＰ１ｂ 環状圧力室
ＳＰ１ｃ 環状圧力室
ＳＰ１ｄ 環状圧力室
ＳＰ１ｅ 環状圧力室
ＳＰ２ リテーナリング圧力室
ＳＰ３ アクチュエーター圧力室
Ｖ１ 内部空間
Ｖ２ 吸着空間
ＰＡ 研磨装置
ＰＨ 研磨ヘッド
【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】