JP2002100593A - 研磨装置、これを用いた半導体デバイスの製造方法及びこの製造方法により製造された半導体デバイス - Google Patents

研磨装置、これを用いた半導体デバイスの製造方法及びこの製造方法により製造された半導体デバイス

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JP2002100593A
JP2002100593A JP2000286435A JP2000286435A JP2002100593A JP 2002100593 A JP2002100593 A JP 2002100593A JP 2000286435 A JP2000286435 A JP 2000286435A JP 2000286435 A JP2000286435 A JP 2000286435A JP 2002100593 A JP2002100593 A JP 2002100593A
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actuator
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Yutaka Hayashi
Yutaka Uda
豊 宇田
豊 林
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Nikon Corp
株式会社ニコン
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    • B24BMACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B37/00Lapping machines or devices; Accessories
    • B24B37/27Work carriers
    • B24B37/30Work carriers for single side lapping of plane surfaces
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24GRINDING; POLISHING
    • B24BMACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B41/00Component parts such as frames, beds, carriages, headstocks
    • B24B41/04Headstocks; Working-spindles; Features relating thereto
    • B24B41/042Balancing mechanisms
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24GRINDING; POLISHING
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    • B24B41/00Component parts such as frames, beds, carriages, headstocks
    • B24B41/06Work supports, e.g. adjustable steadies
    • B24B41/068Table-like supports for panels, sheets or the like
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B24BMACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B49/00Measuring or gauging equipment for controlling the feed movement of the grinding tool or work; Arrangements of indicating or measuring equipment, e.g. for indicating the start of the grinding operation
    • B24B49/10Measuring or gauging equipment for controlling the feed movement of the grinding tool or work; Arrangements of indicating or measuring equipment, e.g. for indicating the start of the grinding operation involving electrical means

Abstract

(57)【要約】 【課題】 基板の研磨中、研磨部材が基板周辺部で傾い
て基板周辺部がだれてしまうのを防止できるとともに、
研磨面と基板表面との接触面積の変化に応じて接触圧の
調整を迅速に行うことが可能な構成の研磨装置を提供す
る。 【解決手段】 研磨部材40の外周部には磁界の方向が
研磨部材40の半径方向となる円環状の永久磁石54,
55が支持され、非回転部材である第2移動ステージ1
7にはにこれら永久磁石54,55とほぼ同心の円状に
配設されて上記磁界と直交する水平部分を有する複数の
コイル58が支持される。基板であるウエハWの研磨
中、研磨部材40のウエハ表面から浮き上がろうとする
部分に対応するコイル58に通電すると、このコイル5
8の水平部分を流れる電流と磁界との間にローレンツ力
が発生して研磨部材40に矯正モーメントが与えられ、
ウエハ表面に対する研磨部材40の姿勢が一定に保持さ
れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【0001】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置に用い
られるウエハ等の基板の表面を研磨して平坦化する研磨
装置、この装置を用いた半導体デバイスの製造方法及び
この製造方法により製造された半導体デバイスに関す
る。

【0002】

【従来の技術】近年、ICが微細化・複雑化され、多層
配線の層数が増加するに伴ってIC表面の段差はますま
す大きくなってきており、各薄膜形成後に行うウエハ表
面の研磨精度が重要になってきている。この薄膜形成後
に行う研磨の精度が悪いと、段差部での薄膜が局所的に
薄くなったり、或いは配線の絶縁不良やショート等が起
こったりする虞がある。また、リソグラフィ工程におい
ては、ウエハの表面に凹凸が多いとピンぼけ状態となる
ことがあり、微細なパターンが形成できなくなることも
ある。

【0003】このようなウエハ表面の研磨には従来、シ
リカ粒を含んだ液状のスラリー(研磨液)を供給しつ
つ、スピンドルの下部に保持されたウエハの表面(下
面)を、回転テーブルの上面に接着された研磨パッドに
接触させて研磨・平坦化する研磨装置が用いられてい
る。また、特開平11−156711号公報には、研磨
中にウエハ表面の研磨状態を観察することができるよう
にウエハを回転テーブルの上面側に保持し、スピンドル
に取り付けた研磨ヘッドに支持された研磨部材をウエハ
表面に押し当て、研磨部材の下面に貼り付けられた研磨
パッドをウエハ表面に接触させてウエハの研磨を行う装
置が開示されている。

【0004】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな研磨装置においては、研磨面(研磨パッド)をウエ
ハ等の基板よりも小さい寸法(直径)とし、研磨ヘッド
をウエハ表面に対して揺動させることによりウエハ表面
全体を研磨できるようになっているため、研磨中に研磨
面がウエハの外周からはみ出したときには研磨部材が傾
いてしまい、ウエハの周辺部がだれてしまうという問題
があった。また、研磨部材とウエハ表面との接触圧は、
研磨ヘッド内で研磨部材を下方に付勢する空気圧により
調整されるようになっているが、このような空気圧によ
る制御は応答が遅いため、研磨面がウエハの外周からは
み出して両者の接触面積が変化しても接触圧の調整を追
従させることができず、ウエハ表面の研磨状態が均一に
なりにくいという問題もあった。

【0005】本発明はこのような問題に鑑みてなされた
ものであり、ウエハ等の基板の研磨中、研磨部材が基板
周辺部で傾いて基板周辺部がだれてしまうのを防止でき
るとともに、研磨面と基板表面との接触面積の変化に応
じて接触圧の調整を迅速に行うことが可能な構成の研磨
装置、この装置を用いた半導体デバイスの製造方法及び
この製造方法により製造された半導体デバイスを提供す
ることを目的としている。

【0006】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るため、本発明に係る研磨装置は、被研磨部材である基
板を保持した回転テーブルを回転させ、研磨面(例え
ば、実施形態における研磨パッド43)を有した研磨部
材を回転テーブルの回転軸とほぼ平行な軸回りに回転さ
せた状態で基板の表面に押し付けるとともに、研磨部材
を基板表面と平行な方向に揺動させて基板の研磨を行う
研磨装置において、基板の研磨中、研磨部材に矯正モー
メントを与えて基板表面に対する研磨部材の姿勢を一定
に保持する姿勢保持手段を備える。ここで矯正モーメン
トとは、研磨部材が基板表面に対して傾こうとするのを
うち消す方向に作用するモーメントのことである。

【0007】本発明の研磨装置においては、基板の研磨
中、研磨部材に矯正モーメントを与えて基板表面に対す
る研磨部材の姿勢を一定に保持するようになっているの
で、研磨面が基板の外周からはみ出した場合であっても
研磨部材が基板の外周縁(エッジ)において傾動するよ
うなことがなく、基板の周辺部がだれる(片べりする)
ようなことがない。このため基板の良品生産率が向上
し、製造コストの低減を図ることができる。

【0008】ここで、姿勢保持手段が、研磨部材の回転
テーブルに対する位置に応じて研磨部材に矯正モーメン
トを与えるようになっているのであれば、研磨部材の回
転テーブルに対する位置と、そのとき研磨部材に発生し
うる傾動方向のモーメントとの関係を予め調べてデータ
を記憶させておき、研磨中は研磨部材の回転テーブルに
対する位置に応じて研磨部材にそのモーメントをうち消
す矯正モーメントを与えるだけでよいので制御系の構成
が簡単になる。或いは、研磨面と基板表面との接触圧の
分布若しくは研磨面の基板表面に対する傾きを検出する
センサを備え、このセンサからの検出情報に基づいて研
磨部材に矯正モーメントを与えるようになっていてもよ
い。この場合は構成が複雑になるものの、研磨部材の傾
き防止を確実に行うことができるので、研磨精度は格段
に向上する。

【0009】ここで姿勢保持手段が、供給する電流に応
じた電磁力を発生させる電磁アクチュエータを備え、電
磁アクチュエータに発生した電磁力を用いて研磨部材に
矯正モーメントを与えるようになっていることが好まし
い。電磁アクチュエータは応答が速いので、本装置のよ
うに研磨部材の姿勢調節を迅速に行う必要のある場合に
は大きな効果を発揮する。

【0010】また、この電磁アクチュエータが、研磨部
材の外周部(例えば、実施形態における張出部材51)
に支持されて磁界の方向が研磨部材の半径方向となる円
環状の永久磁石と、非回転部材に支持されて永久磁石と
ほぼ同心の円状に配設され、磁界と直交する部分を有す
る複数のコイルとを備え、研磨部材の基板表面から浮き
上がる又は押し下げられる部分に対応するコイルに通電
することにより、このコイルの水平部分を流れる電流と
磁界との間にローレンツ力を発生させて研磨部材に矯正
モーメントを与えるようになっていることが特に好まし
い。このようにすれば簡単な構成で研磨部材の姿勢矯正
を応答よく行うことが可能となる。

【0011】また、研磨部材は上記電磁アクチュエータ
に発生する電磁力を受けて基板に押し付けられており、
上記電磁アクチュエータに供給する電流を調節すること
により研磨面と基板表面との接触圧を一定にできるよう
になっていることが好ましい。或いは、研磨部材は空気
圧及び上記電磁アクチュエータに発生する電磁力を受け
て基板に押し付けられており、空気圧及び上記電磁アク
チュエータに供給する電流を調節することにより研磨面
と基板表面との接触圧を一定にできるようになっていて
もよい。このような構成であれば、空気圧(のみ)によ
り研磨部材を基板に押し付ける従来の構成に比べて研磨
面と基板表面との接触圧を常時一定に保つ制御(特に、
研磨面が基板の外周からはみ出して両者の接触面積が変
化したとき)を応答よく行うことができるので、基板表
面における研磨状態の均一性を高めることができる。

【0012】また或いは、研磨部材はシャフトモータに
発生する電磁力を受けて基板に押し付けられており、シ
ャフトモータに供給する電流により、研磨面と基板表面
との接触圧を調節できるようになっているのであっても
よい。このような構成であっても、研磨面と基板表面と
の接触圧の調整を迅速に行うことが可能となる。

【0013】また姿勢保持手段は、非回転部材に固定さ
れて上下に延びたシリンダ内を下端部にローラを取り付
けたピストンが上下方向に移動するシリンダ型アクチュ
エータを複数個備え、これら複数のシリンダ型アクチュ
エータは研磨部材の周囲を取り囲むように位置し、各ロ
ーラは研磨部材の外周部(例えば、実施形態における張
出部材151)に上方から接触しており、研磨部材の基
板表面から浮き上がろうとする部分に位置するシリンダ
型アクチュエータのピストンを下動させて研磨部材を押
し下げることにより研磨部材に矯正モーメントを与える
ようになっていてもよい。この構成では、研磨部材が傾
動したときにこれを押圧するシリンダ型アクチュエータ
は非回転部材に固定されるが、ピストンの下端部は転動
自在なローラを介して研磨部材の外周部と接しているた
め、研磨部材の回転が阻害されることがない。このよう
な構成であっても、基板の研磨中、研磨面が基板の外周
からはみ出した場合に研磨部材が基板の外周部において
傾動するようなことがなく、基板周辺部のだれ(片べ
り)を防止することができる。

【0014】また姿勢保持手段は、非回転部材に固定さ
れて上下に延びたシリンダ内を下端部に第1の永久磁石
を取り付けたピストンが上下方向に移動するシリンダ型
アクチュエータを複数個備えるとともに、研磨部材の外
周部(例えば、実施形態における張出部材251)に第
1の永久磁石全てと対向するように設けられた円環状の
第2の永久磁石を備え、複数のシリンダ型アクチュエー
タは研磨部材の周囲を取り囲むように位置し、両永久磁
石の対向する面同士は同極であり、研磨部材の基板表面
から浮き上がろうとする部分に位置するシリンダ型アク
チュエータのピストンを下動させて研磨部材を押し下げ
ることにより研磨部材に矯正モーメントを与えるように
なっていてもよい。この構成でも、研磨部材が傾動した
ときにこれを押圧するシリンダ型アクチュエータは非回
転部材に固定されるが、ピストンの下端部は反発し合う
磁石を介して研磨部材を押し下げるため、研磨部材の回
転が阻害されることがない。このため上記のようにロー
ラを用いた場合と同様の効果が得られるが、この場合は
磁石の反発力を利用した非接触型であるのでローラを用
いるよりも耐久性に優れ、メンテナンスコストを低減す
ることが可能である。

【0015】ここで、上記シリンダ型アクチュエータは
空気圧により作動するものであってもよいが、応答を速
くするためには、電磁力により作動するものであること
が好ましい。

【0016】また、本発明に係る半導体デバイスの製造
方法は、上記研磨装置を用いて基板表面の研磨を行う工
程を有する。このため、本半導体デバイスの製造方法に
よれば、製造される半導体デバイスの歩留まりを向上さ
せることができる。また、本発明に係る半導体デバイス
は、この半導体デバイスの製造方法により製造される。
上記製造方法により製造された半導体デバイスでは、平
坦度の高い基板が用いられることとなるので、配線の絶
縁不良やショートなどの不具合の少ない、性能のよいデ
バイスとなる。

【0017】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の好
ましい実施形態について説明する。ここでは、本発明の
研磨装置を図1に示すCMP装置(化学・機械的研磨装
置)に適用した例を示す。このCMP装置1においては
基台10の上面にテーブル支持部11が設けられてお
り、このテーブル支持部11にはシャフト12が垂直に
延びた状態で回転自在に支持されている。このシャフト
12の上端には回転テーブル13が水平に設けられてお
り、その上面側には被研磨部材である基板としてのウエ
ハWが吸着保持される。この回転テーブル13はテーブ
ル支持部11に内蔵された電動モータM1でシャフト1
2を駆動することにより水平面内で回転させることがで
きる。

【0018】テーブル支持部11の側方には支柱14が
垂直に延びて設けられており、水平アーム16が固定さ
れた第1移動ステージ15を上下方向移動自在に支持し
ている。水平アーム16は回転テーブル13の上方を延
びており、スピンドル20を垂直状態に保持する第2移
動ステージ17を水平方向移動自在に支持している。第
1移動ステージ15は内蔵された電動モータM2の駆動
により支柱14上を上下方向に移動することができ、第
2移動ステージ17は内蔵された電動モータM3の駆動
により水平アーム16上を水平方向に移動することがで
きる。またスピンドル20は第2ステージ17に内蔵さ
れた電動モータM4により回転駆動される(スピンドル
20の回転軸はシャフト12の回転軸とほぼ平行)。

【0019】スピンドル20の下端部には研磨ヘッド3
0が取り付けられる。この研磨ヘッド30は図2及び図
3に示すように、スピンドル20に着脱自在に取り付け
られる円盤部材31aとその下面側にボルトB1により
着脱自在に取り付けられる円筒部材31bとからなるテ
ンションフランジ31と、円筒部材31bの下端部にボ
ルトB2により固定されるリング部材32と、これら円
筒部材31bとリング部材32とにより挟持される円盤
状のドライブリング33と、このドライブリング33の
下面側に取り付けられる研磨部材40とから構成され
る。

【0020】ドライブリング33は金属性のドライブプ
レート34とこの下面側に積層されるゴム製のダイアフ
ラム35とからなり、それぞれの中央部にはほぼ同一半
径の円形孔34a,35aが設けられている。これらド
ライブプレート34及びダイアフラム35は上述のよう
にテンションフランジ31とリング部材32とに挟持さ
れてその外周部が固定されるが、ドライブプレート34
は自身に設けられた中心からの距離が異なる同心弧状の
3種の透孔34a,34b,34cにより適当な可撓性
を有しているため、面外方向に微少変形することが可能
である。

【0021】研磨部材40は円盤状の基準プレート41
と、この基準プレート41とほぼ同じ外径を有する円盤
状のパッドプレート42と、パッドプレート42よりも
若干小さい半径を有する円形の研磨パッド43とから構
成される。基準プレート41の中央部上面側にはドライ
ブリング33の(ドライブプレート34及びダイアフラ
ム35の)円形孔34a,35aよりも若干小さい半径
を有する円盤状の中心部材44がボルトB3により固定
されており、この中心部材44に芯合わせをされたドラ
イブリング33は基準プレート41とこの基準プレート
41の上面側にボルトB4により固定されるリング部材
45との間で挟持される。このように基準プレート41
はドライブリング33を介してテンションフランジ31
に固定され、スピンドル20の回転が伝達される。な
お、基準プレート41の外周部から外方に張り出したフ
ランジ41aの外径はリング部材32の内周部から内方
に張り出したフランジ32aの内径よりも大きく形成さ
れており、基準プレート41がリング部材32から抜け
出ることがないようになっている。

【0022】図2に示すように、基準プレート41の内
部には面内方向に延びて下面側に複数の吸着開口を有す
る空気吸入路71が形成されている。この空気吸入路7
1は中心部材44側にも延びてテンションフランジ31
の内部空間S内に開口しているが、この開口にはスピン
ドル20の中央に貫通形成された空気供給路21内を延
びた吸入管72が接続されており、基準プレート41の
下面側にパッドプレート42を位置させた状態でこの吸
入管72から空気を吸入することにより、パッドプレー
ト42を基準プレート41に吸着取り付けできるように
なっている。ここで、パッドプレート42は基準プレー
ト41との間に設けられたセンターピンP1と位置決め
ピンP2とにより芯出しと回転方向の位置決めとがなさ
れる。研磨パッド43は研磨により次第に劣化する消耗
品であるためパッドプレート42の下面に着脱自在に取
り付けられ(例えば接着剤による)、交換作業が容易に
なるようになっている。

【0023】また、このCMP装置1には図1及び図2
に示すように、基板であるウエハWの研磨中、研磨部材
40に矯正モーメントを与えてウエハ表面に対する研磨
部材の姿勢を一定に保持する姿勢保持手段50が設けら
れる。この姿勢保持手段50は、基準プレート41の外
周部に係合させて着脱自在に取り付けられる円盤状の張
出部材51と、この張出部材51の外縁部からテンショ
ンフランジ31の外方に張り出して上方に延びる同心状
の2つの円筒部からなる磁石保持フレーム52,53に
設けられた円環状の永久磁石54,55と、図1に示す
ように第2移動ステージ17から外方に張り出して下方
に延び、その下端部が両永久磁石54,55の間に位置
した円筒状のコイル保持フレーム57と、このコイル保
持フレーム57に巻き付けられた4つのコイル58(図
4参照)とを有して構成される。

【0024】ここで両永久磁石54,55は各々上下に
分極しているが、上下それぞれ異なる極同士が対向して
いる(外側の永久磁石54は上側がS極、下側がN極で
あり、内側の永久磁石55は上側がN極、下側がS
極)。このため両永久磁石54,55の上下部には、向
きの異なる2種の磁界が研磨部材40の半径方向を向い
て生じた状態となっている。

【0025】コイル保持フレーム57に巻き付けられた
状態の4つのコイル58は形状が相等しく、スピンドル
20の回転軸を中心に回転対称に取り付けられた状態と
なっている。このため図4に示すように、4つのコイル
58の中心を対向するもの同士結んで得られる2本の直
線L1,L2は互いに直交するが、これら2本の直線L
1,L2のうちの一方が研磨ヘッド30の揺動方向と一
致するようになっている(ここでは直線L1が揺動方向
と一致している)。また、これら4つのコイル58はス
ピンドル20の回転軸を中心とする円弧部が水平部分と
なるようにコイル保持フレーム57に巻き付けられてお
り、コイル58の垂直部分はコイル保持フレーム57の
上下壁に沿って上下方向に延びている。このため各コイ
ル58の水平部分は上下2列(図2においてU,Lで示
す)となるが、これら両水平部分U,Lは、上記永久磁
石54,55間の上下部に生ずる2種の磁界を各々直角
に横切るように位置している(図2及び図4参照)。

【0026】コイル保持フレーム57に保持された4つ
のコイル58には、図示しない制御装置から各個別々に
順逆両方向に通電することが可能である。基準プレート
41が回転すると永久磁石54,55もこれとともに回
転するが、これら両磁石54,55は上述のように円環
状であるため両磁石54,55間に働く磁界(方向の異
なる2種の磁界両方とも)は基準プレート41が静止し
ている場合と同じであるが、この状態からコイル58に
電流を流すと、そのコイル58の水平部分を流れる電流
と上記磁界は直交することとなり、これら両者間には電
流と磁界との両方に直交するローレンツ力が作用する。

【0027】このローレンツ力はコイル58を上下方向
に移動させる力となるが、ここではコイル58はコイル
保持フレーム57に保持されて第2移動ステージ17に
固定されているため、その反作用として永久磁石54,
55すなわち基準プレート41が上下方向に移動する
(電流を流したコイル58に対応する基準プレート41
の部分が上方に移動するか下方に移動するかはそのコイ
ル58に通電する電流の方向に依存する)。ここで、4
つのコイル58全てに同方向の電流を流したときには基
準プレート41全体を上下方向に移動させる力が生じ、
4つのコイル58の1つに電流を流し、或いは対抗する
2つのコイル58に互いに逆方向に電流を流したときに
は基準プレート41を傾動させる力が生ずる。また、こ
こではコイル保持フレーム57に保持されるコイル58
は4つであるので、研磨部材40の傾動方向は90度ず
つずれた4方向のいずれかとなる。

【0028】スピンドル20に研磨ヘッド30を取り付
けるには、先ずテンションフランジ31の円盤状部材3
1aのみをスピンドル20に取り付け、中心部材44が
取り付けられた基準プレート41の上面側にドライブリ
ング33を載置した状態でボルトB3によりリング部材
45を基準プレート41に取り付ける。次にこの基準プ
レート41の取り付けられたドライブリング33を円筒
状部材31bの下端部に位置させた状態でリング部材3
2をボルトB2により円筒状部材31bに取り付ける。
このようにして基準プレート41が取り付けられた円筒
状部材31bを円盤状部材31aの下面側に位置させた
状態でボルトB1を締め上げ、円筒状部材31bを円盤
状部材31aに取り付ける(これによりテンションフラ
ンジ31が組み立てられる)。そして研磨パッド43が
貼り付けられたパッドプレート42を基準プレート41
の下面側に吸着させた後、基準プレート41の外周部に
姿勢保持手段50の磁石保持フレーム51を取り付けて
コイル保持フレーム57下端部を(すなわち4つのコイ
ル58を)両磁石54,55の間に位置させる。

【0029】このようにしてスピンドル20に研磨ヘッ
ド30が取り付けられた状態からウエハの研磨を行うに
は、先ず回転テーブル13の上面に研磨対象となるウエ
ハWを吸着保持し、電動モータM1を駆動して回転テー
ブル13を回転させる。ここでウエハWはその中心が回
転テーブル13の中心に一致するように回転テーブル1
3に取り付けられる。次に電動モータM3を駆動して第
2移動ステージ17をウエハWの上方に位置させ、電動
モータM4によりスピンドル20を駆動して研磨ヘッド
30を回転させる。続いて電動モータM2を駆動して研
磨ヘッド30を降下させ、研磨パッド43をウエハ表面
に上方から押し当てるとともに、電動モータM3を駆動
して研磨ヘッド30をウエハ表面と平行な方向に揺動さ
せる。

【0030】ここで、図2に示すようにスピンドル20
の内部に形成された空気供給路21は図示しない空気圧
送ラインと繋がっており、ここから空気を圧送してテン
ションフランジ31の内部空間S内の圧力を高め、研磨
部材40全体をテンションフランジ31内で下方に付勢
することができるようになっている。また、この内部空
間S内の空気圧の加減により、研磨パッド43とウエハ
表面との接触圧を所望に調節することができる。

【0031】また、空気供給路21内を螺旋状に延びて
テンションフランジ31の内部空間S内に開口した研磨
剤供給管81は、スピンドル20と中心部材44との間
に設けられた接続具82を介して、中心部材44を貫通
して設けられた供給路83、センターピンP1内を貫通
する流路84、パッドプレート42内に形成された流路
85及び研磨パッド43に設けられた流路86と繋がっ
ており、図示しない研磨剤供給装置より供給されるシリ
カ粒を含んだ液状のスラリー(研磨液)を研磨パッド4
3の下面側に供給することができるようになっている。

【0032】このようにウエハWの表面は研磨剤の供給
を受けつつウエハW自身の回転運動と研磨ヘッド30の
(すなわち研磨パッド43の)回転及び揺動運動とによ
り満遍なく研磨され平坦化されるのであるが、基準プレ
ート41は前述のように可撓性のあるドライブリング3
3を介してテンションフランジ31に取り付けられてい
るため面外方向への微少変形が可能であり、装置の組み
付け誤差などにより研磨開始前における研磨面(すなわ
ち研磨パッド43)とウエハ表面との平行度が不充分で
あった場合でも研磨中にはこれが吸収される。

【0033】ここで、研磨ヘッド30を揺動させて研磨
面がウエハWの外周からはみ出したときには研磨部材4
0はウエハWの外周縁(エッジ)を支点に傾動し、仮に
このまま何の手段も施さなければ研磨部材40が傾動し
た状態で研磨が行われてウエハWの周辺部がだれてしま
う(片べりしてしまう)のであるが、本CMP装置1で
は、上記姿勢保持手段50により研磨部材40に矯正モ
ーメントを与えることによりウエハ表面に対する研磨部
材40の姿勢を一定に保持することができ、上記ウエハ
W周面部のだれ(片べり)を防止することができる。

【0034】ここで姿勢保持手段50は、研磨部材40
の回転テーブル13に対する位置に応じて研磨部材40
に矯正モーメントを与える。すなわち、研磨部材40の
回転テーブル13に対する位置と、そのとき研磨部材4
0に発生しうる傾動方向のモーメントとの関係を予め調
べてデータを記憶させておき、研磨中は研磨部材40の
回転テーブル13に対する位置に応じて研磨部材40に
そのモーメントをうち消す矯正モーメントを与える。こ
のような構成では制御系が簡単になるという利点がある
が、研磨部材の傾き防止をより確実に行うためには、研
磨面(研磨パッド43)とウエハ表面との接触圧の分布
若しくは研磨面のウエハ表面に対する傾きを検出するセ
ンサ(図示せず)を備え、このセンサからの検出情報に
基づいて研磨部材40に矯正モーメントを与えるように
することが好ましい。このようにすれば構成は複雑にな
るものの、研磨精度は格段に向上する。

【0035】これらの場合において、具体的に研磨部材
40の姿勢矯正を行うには、研磨面(研磨パッド43)
のウエハ表面から浮き上がろうとする部分に位置するコ
イル58に、このコイル58に上向きのローレンツ力が
働く方向に通電を行えばよい。これにより円環状の永久
磁石54,55のうちそのコイル58を挟む箇所はコイ
ル58に働くローレンツ力の反力を受け、これが矯正モ
ーメントとなって研磨部材40は元の姿勢を維持する
(傾動した後であれば元の姿勢に復帰する)。或いは、
研磨面のウエハ表面から浮き上がろうとする部分に位置
するコイル58に上記の方向に通電を行うとともに、こ
のコイル58と対向する位置にあるコイル58にこれと
は逆方向の通電を行うようにしてもよい。これにより永
久磁石54,55のうちこれら両コイル58,58を挟
む箇所はこれらコイル58,58に働くローレンツ力の
反力を受け、これが矯正モーメントとなって研磨部材4
0は元の姿勢を維持する(傾動した後であれば元の姿勢
に復帰する)。なお、この後者の場合、対向する両コイ
ル58,58に働くローレンツ力は互いに逆方向であ
り、従って永久磁石54,55に働く反力も逆方向であ
って、矯正モーメントは偶力となる。また、研磨面のウ
エハ表面から浮き上がる部分ではなく、押し下げられる
部分に位置するコイル58に通電を行って矯正モーメン
トを発生させてもよい。

【0036】また、研磨面がウエハWの外周からはみ出
して接触面積が小さくなった場合には研磨部材40のウ
エハWへの押し付け力を小さくし、研磨面とウエハ表面
との接触圧が常時一定となるように調節される。この場
合における研磨面(研磨パッド43)とウエハ表面との
接触圧の調整(すなわち研磨部材40のウエハWへの押
し付け力の調整)は、前述のように、空気供給路21よ
りテンションフランジ31の内部空間S内に供給される
空気圧の圧力により調整されるが、本CMP装置1のよ
うに、姿勢保持手段50に上記形態の電磁アクチュエー
タが採用されている場合には、4つのコイル58全てに
同じ方向且つ同じ大きさの電流を流すことにより研磨部
材40全体を下方に押し下げる力を発生させることがで
きるので、上記空気圧により研磨部材40を押し付ける
構成に代えて、或いはこの構成とともに、この電磁アク
チュエータにより研磨部材40をウエハWに押し付ける
ようにしてもよい。

【0037】すなわち、研磨部材40が上記電磁アクチ
ュエータに発生する電磁力を受けてウエハWに押し付け
られている場合には上記電磁アクチュエータに供給する
電流を調節することにより研磨面とウエハ表面との接触
圧を一定にし、研磨部材40が空気圧及び上記電磁アク
チュエータに発生する電磁力を受けてウエハWに押し付
けられている場合には空気圧及び上記電磁アクチュエー
タに供給する電流を調節することにより研磨面とウエハ
表面との接触圧を一定にする。

【0038】このような構成であれば、空気圧(のみ)
により研磨部材40をウエハWに押し付ける従来の構成
に比べて研磨面とウエハ表面との接触圧を常時一定に保
つ制御を応答よく行うことができるので、ウエハ表面に
おける研磨状態の均一性を高めることができる。また、
上記空気圧と電磁アクチュエータとの両方により研磨部
材40を押し付ける構成であれば、押し付け力の主要部
分(低周波成分)を応答の遅い空気圧により調整し、押
し付け力の変動分(高周波成分)を応答の速い電磁アク
チュエータにより調整するようにすることが好ましく、
このようにすれば接触圧の制御を効率よく行うことがで
きる。

【0039】また、図示はしないが、研磨部材40がス
ピンドル20と同軸に設けられたシャフトモータの可動
シャフトの下端部に取り付けられており、このシャフト
モータに発生する電磁力により下方への付勢力が与えら
れる構成となっていてもよい。このような構成であって
も、シャフトモータに供給する電流により研磨面とウエ
ハ表面との接触圧を迅速に調節することが可能である。
なお、シャフトモータとは、コイル内に可動シャフト
(可動鉄心)を貫装取り付けし、コイルに通電する電流
に応じた大きさの力で可動シャフトを軸方向に移動させ
ることができるように構成した電磁アクチュエータであ
る。

【0040】図5は図2に示す電磁アクチュエータにお
ける永久磁石とコイルの組み合わせの変形例を示すもの
である。図5(A)では張出部材51から上方に延びる
磁石保持フレームを1つとし(磁石保持フレーム52
a)、この磁石保持フレーム52aには上下に分極した
(上側がS極、下側がN極)円環状の永久磁石53aが
設けられる。一方、コイル保持フレーム57の下端部の
永久磁石53aと対向する位置には円環状の鉄材59a
が設けられ、この鉄材59aの永久磁石53aと対向す
る位置には上述の4つのコイル58が設けられる(図2
における電磁アクチュエータの場合と同様に)。

【0041】このように上下に分極した永久磁石53a
と対向する位置に鉄材59aが設置されると、この鉄材
59aは永久磁石53aにより磁化されて上下に分極し
(上側がN極、下側がS極)、永久磁石53aと鉄材5
9aの上下部には、向きの異なる2種の磁界が研磨部材
40の半径方向を向いて生じた状態となる。各コイル5
8の水平部分は上下2列(U,Lで示す)となるが、こ
れら両水平部分U,Lは、上記永久磁石53aと鉄材5
9a間の上下部に生ずる2種の磁界を直角に横切るよう
に位置される。

【0042】また、図5(B)では同じく張出部材51
から上方に延びる磁石保持フレームを1つとし(磁石保
持フレーム52b)、この磁石保持フレーム52bには
上下に分極した(上側がS極、下側がN極)円環状の永
久磁石53bが設けられる。一方、コイル保持フレーム
57の下端部には2つの同心円筒部57a,57bが形
成され、それぞれの下端部における永久磁石53bと対
向する位置には円環状の鉄材59a,59bが設けられ
る。これら両鉄材59a,59bと永久磁石53bとが
対向する位置にはそれぞれ4つのコイル58a,58b
が設けられる(図2における電磁アクチュエータの場合
と同様に)。

【0043】このように上下に分極した永久磁石53b
と対向する位置に鉄材59a,59bが設置されると、
これら鉄材59a,59bは永久磁石53bにより磁化
されて上下に分極し(両鉄材59a,59bにおいて上
側がN極、下側がS極)、永久磁石53bと鉄材59
a,59bの上下部にはそれぞれ、向きの異なる2種の
磁界が研磨部材40の半径方向を向いて生じた状態とな
る。各コイル58a,58bの水平部分は上下2列
(U,Lで示す)となるが、これら両水平部分U,L
は、上記永久磁石53bと鉄材59a,59b間の上下
部に生ずる2種の磁界を直角に横切るように位置され
る。これら図5(A),(B)に示す変形例において
も、上述した電磁アクチュエータ(図2の電磁アクチュ
エータ)と同様の動作が行われる。

【0044】図6は、本CMP装置1における電磁アク
チュエータの第1の変形例を示している。ここに示す変
形例では、上述のCMP装置1のうち、第2移動ステー
ジ17に固定されたコイル保持フレーム57を同じく円
筒状のアクチュエータ保持フレーム157に代えるとと
もに、基準プレート41に取り付けられる磁石保持フレ
ーム51を円盤状の張出部材151に代え(これらアク
チュエータ保持フレーム157と張出部材151は断面
で示す)、非回転部材であるアクチュエータ保持フレー
ム157には複数のシリンダ型アクチュエータ160が
取り付けられる。これらシリンダ型アクチュエータ16
0の各シリンダ161はアクチュエータ保持フレーム1
57に固定されて上下に延びており、このシリンダ16
1内を上下方向に移動することが可能なピストン162
の下端部にはローラ163が転動自在に取り付けられて
いる。そして、これらシリンダ型アクチュエータ160
は研磨部材40の周囲を取り囲むように位置し、各ロー
ラ163は研磨部材40から張り出した張出部材151
に上方から接触している。

【0045】このような構成では、ウエハWの研磨中、
研磨面(研磨パッド43)がウエハWの外周からはみ出
して傾動しようとしたときに、研磨部材40のウエハ表
面から浮き上がろうとする部分に位置するシリンダ型ア
クチュエータ160のピストン162を下動させて張出
部材151を(すなわち研磨部材40を)押し下げるこ
とにより研磨部材40に矯正モーメントを与えるように
なっている。このため各シリンダ型アクチュエータ16
0は、研磨部材40が傾動したときに研磨部材40がウ
エハ表面から浮き上がる可能性のある部分を下方に押圧
することができる位置に設けられる(例えば図4におけ
る直線L1上)。

【0046】ここで上記シリンダ型アクチュエータ16
0は、シリンダ161内に空気圧を供給してピストン1
62を上下移動させる空気圧シリンダとすることができ
るが、応答をよくするため、シリンダ161内に磁石と
コイルとを組み込んで電磁力によりピストン162を上
下移動させる電磁アクチュエータとしてもよい。

【0047】図7はシリンダ型アクチュエータ160を
シリンダ161内に磁石とコイルとを組み込んで電磁ア
クチュエータとした場合の構成例である。ここに示す例
では、ピストン162の上端部中央には上下に延びた円
柱磁石171と、この中心磁石を取り囲むように上下に
延びた円筒磁石172とが設けられており、これら両磁
石171,172は対向する極が互いに異極となるよう
にそれぞれ上下に分極している(円柱磁石は上側がS極
で下側がN極、円筒磁石は上側がN極で下側がS極)。
一方、シリンダ161には、円柱磁石171の外方であ
って円筒磁石172の内方に位置するようにコイル17
3が設けられる。このためコイル173に電流を流すと
電流の方向と両磁石171,172間に働く磁束とは直
交することとなり、コイル173には上下方向のローレ
ンツ力が作用するが、コイル173はアクチュエータ保
持フレーム157に固定されているため、その反力とし
てピストン162が上下方向に移動する。

【0048】この構成では、研磨部材40が傾動したと
きにこれを押圧するシリンダ型アクチュエータ160
が、非回転部材であるアクチュエータ保持フレーム15
7に固定された状態となっているが、ピストン162の
下端部は転動自在なローラ163を介して研磨部材40
の外周部(張出部材151)と接しているため、研磨部
材40の回転が阻害されることがない。このような構成
であっても、ウエハWの研磨中、研磨面(研磨パッド4
3)がウエハWの外周からはみ出した場合に研磨部材4
0がウエハWの外周縁(エッジ)において傾動すること
を抑えることができ、ウエハ表面に対する研磨部材40
の姿勢を一定に保持することができるので、ウエハ周辺
部のだれ(片べり)を防止することができる。

【0049】図8は、本CMP装置1における電磁アク
チュエータの第2の変形例を示している。ここに示す変
形例では、上述のCMP装置1のうち、第2移動ステー
ジ17に固定されたコイル保持フレーム57を同じく円
筒状のアクチュエータ保持フレーム257に代えるとと
もに、基準プレート41に取り付けられる磁石保持フレ
ーム51を円盤状の張出部材251に代え(これらアク
チュエータ保持フレーム257と張出部材251は断面
で示す)、非回転部材であるアクチュエータ保持フレー
ム257には複数のシリンダ型アクチュエータ260が
取り付けられる。これらシリンダ型アクチュエータ26
0の各シリンダ261はアクチュエータ保持フレーム2
57に固定されて上下に延びており、このシリンダ26
1内を上下方向に移動することが可能なピストン262
の下端部には永久磁石263が設けられている。また、
研磨部材40の外周部に取り付けられた円盤状の張出部
材251には、各シリンダ型アクチュエータ260に取
り付けられた永久磁石263全てと対向するように円環
状の永久磁石264が設けられている。そして、これら
シリンダ型アクチュエータ260は研磨部材40の周囲
を取り囲むように位置し、両永久磁石263,264の
対向する極は同極(ここではN極)となるように設定さ
れる。

【0050】このような構成では、ウエハWの研磨中、
研磨面(研磨パッド43)がウエハWの外周からはみ出
して傾動しようとしたときに、研磨部材40のウエハ表
面から浮き上がろうとする部分に位置するシリンダ型ア
クチュエータ260のピストン262を下動させて研磨
部材40を(張出部材251を)押し下げることにより
研磨部材40に矯正モーメントを与えるようになってい
る。このため各シリンダ型アクチュエータ260は、研
磨部材40が傾動したときに研磨部材40がウエハ表面
から浮き上がる可能性のある部分を下方に押圧すること
ができる位置に設けられる。

【0051】この構成でも、研磨部材40が傾動したと
きにこれを押圧するシリンダ型アクチュエータ260
が、非回転部材であるアクチュエータ保持フレーム25
7に固定された状態となっているが、ピストン262の
下端部は反発し合う磁石263,264を介して研磨部
材40を押し下げるため、研磨部材40の回転が阻害さ
れることがない。このため上記のようにローラ163を
用いた場合と同様の効果が得られるが、この場合は磁石
263,264の反発力を利用した非接触型であるので
ローラ163を用いるよりも耐久性に優れ、メンテナン
スコストを低減することが可能である。

【0052】また、この第2の変形例においても上記第
1の変形例の場合と同様、シリンダ型アクチュエータ2
60は、シリンダ261内に空気圧を供給してピストン
262を上下移動させる空気圧シリンダとすることがで
きるが、応答をよくするため、シリンダ261内に磁石
とコイルとを組み込んで電磁力によりピストン262を
上下移動させる電磁アクチュエータとしてもよい。

【0053】これまで述べたように、本CMP装置1に
おいては、ウエハWの研磨中、研磨部材40に矯正モー
メントを与えてウエハ表面に対する研磨部材40の姿勢
を一定に保持するようになっているので、研磨面(研磨
パッド43)がウエハWの外周からはみ出した場合であ
っても研磨部材40がウエハWの外周縁(エッジ)にお
いて傾動するようなことがなく、ウエハWの周辺部がだ
れる(片べりする)ようなことがない。このためウエハ
の良品生産率が向上し、製造コストの低減を図ることが
できる。

【0054】次に、本発明に係る半導体デバイスの製造
方法の一例について説明する。図9は半導体デバイスの
製造プロセスを示すフローチャートである。半導体製造
プロセスをスタートすると、先ずステップS200で次
に挙げるステップS201〜S204の中から適切な処
理工程を選択し、いずれかのステップに進む。

【0055】ここで、ステップS201はウエハの表面
を酸化させる酸化工程である。ステップS202はCV
D等によりウエハ表面に絶縁膜や誘電体膜を形成するC
VD工程である。ステップS203はウエハに電極を蒸
着等により形成する電極形成工程である。ステップS2
04はウエハにイオンを打ち込むイオン打ち込み工程で
ある。

【0056】CVD工程(S202)若しくは電極形成
工程(S203)の後で、ステップS205に進む。ス
テップS205はCMP工程である。CMP工程では本
発明に係る研磨装置(上記CMP装置1)により、層間
絶縁膜の平坦化や半導体デバイス表面の金属膜の研磨、
誘電体膜の研磨によるダマシン(damascene)の形成等
が行われる。

【0057】CMP工程(S205)若しくは酸化工程
(S201)の後でステップS206に進む。ステップ
S206はフォトリソグラフィ工程である。この工程で
はウエハへのレジストの塗布、露光装置を用いた露光に
よるウエハへの回路パターンの焼き付け、露光したウエ
ハの現像が行われる。更に、次のステップS207は現
像したレジスト像以外の部分をエッチングにより削り、
その後レジスト剥離が行われ、エッチングが済んで不要
となったレジストを取り除くエッチング工程である。

【0058】次に、ステップS208で必要な全工程が
完了したかを判断し、完了していなければステップS2
00に戻り、先のステップを繰り返してウエハ上に回路
パターンが形成される。ステップS208で全工程が完
了したと判断されればエンドとなる。

【0059】本発明に係る半導体デバイス製造方法で
は、CMP工程において本発明に係る研磨装置(CMP
装置1)を用いているため、製造される半導体デバイス
の歩留まりが向上する。これにより、従来の半導体デバ
イス製造方法に比べて低コストで半導体デバイスを製造
することができるという効果がある。なお、上記半導体
デバイス製造プロセス以外の半導体デバイス製造プロセ
スのCMP工程に本発明に係る研磨装置を用いてもよ
い。

【0060】更に、この半導体デバイスの製造方法によ
り製造された半導体デバイス(例えばトランジスタやメ
モリなど)では、平坦度の高いウエハ(基板)が用いら
れることとなるので、配線の絶縁不良やショートなどの
不具合の少ない、性能のよいデバイスとなる。

【0061】また、本CMP装置1における姿勢保持手
段50は、供給する電流に応じた電磁力を発生させる電
磁アクチュエータを備えたものとなっており、これによ
り研磨部材に矯正モーメントを与えるようになっている
ので応答が速く、研磨部材40の姿勢調節を迅速に行う
ことが可能である。特に、電流と磁界との間にローレン
ツ力を発生させて研磨部材40に矯正モーメントを与え
る上記のような電磁アクチュエータによれば、簡単な構
成で研磨部材40の姿勢矯正を応答よく行うことが可能
である。

【0062】これまで本発明の好ましい実施形態につい
て説明してきたが、本発明の範囲は上述のものに限定さ
れるものではない。例えば上記実施形態では、コイル保
持フレーム57に保持されるコイル58の数は4つであ
ったが、これは必ずしも4つに限られずそれ以上若しく
は以下であってもよく、対向する位置に2つのみ設ける
ことも可能である。但し上述したように、研磨部材40
の傾動を抑える位置には必ずコイルを設けておく必要が
ある。

【0063】また上記実施形態では、シリカ粒を含んだ
液状のスラリー(研磨液)を供給しつつウエハの研磨を
行うCMP装置を例に説明したが、本発明のウエハ製造
装置では、必ずしもこのようなスラリーを供給する装置
を有していなくてもよい。

【0064】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る研磨
装置によれば、研磨面が基板の外周からはみ出した場合
であっても研磨部材が基板の外周縁(エッジ)において
傾動するようなことがなく、基板の周辺部がだれる(片
べりする)ようなことがないので基板の良品生産率が向
上し、製造コストの低減を図ることができる。

【0065】ここで、姿勢保持手段が、研磨部材の回転
テーブルに対する位置に応じて研磨部材に矯正モーメン
トを与えるようになっているのであれば制御系の構成を
簡単にすることができ、研磨面と基板表面との接触圧の
分布若しくは研磨面の基板表面に対する傾きを検出する
センサを備え、このセンサからの検出情報に基づいて研
磨部材に矯正モーメントを与えるようになっているので
あれば、研磨部材の傾き防止を確実に行うことができ
る。

【0066】また姿勢保持手段が、供給する電流に応じ
た電磁力を発生させる電磁アクチュエータを備え、電磁
アクチュエータに発生した電磁力を用いて研磨部材に矯
正モーメントを与えるようになっていれば応答を速くす
ることができ、研磨部材の姿勢調節を迅速に行うことが
できる。

【0067】また、この電磁アクチュエータが、研磨部
材の外周部に支持されて磁界の方向が研磨部材の半径方
向を向いた円環状の永久磁石と、非回転部材に支持され
て永久磁石とほぼ同心の円状に配設され、磁界と直交す
る部分を有する複数のコイルとを備え、研磨部材の基板
表面から浮き上がる又は押し下げられる部分に対応する
コイルに通電することにより、このコイルの水平部分を
流れる電流と磁界との間にローレンツ力を発生させて研
磨部材に矯正モーメントを与えるようになっているので
あれば、簡単な構成で研磨部材の姿勢矯正を応答よく行
うことが可能となる。

【0068】また、研磨部材は上記電磁アクチュエータ
に発生する電磁力を受けて基板に押し付けられており、
上記電磁アクチュエータに供給する電流を調節すること
により研磨面と基板表面との接触圧を一定にできるよう
になっていることが好ましい。或いは、研磨部材は空気
圧及び上記電磁アクチュエータに発生する電磁力を受け
て基板に押し付けられており、空気圧及び上記電磁アク
チュエータに供給する電流を調節することにより研磨面
と基板表面との接触圧を一定にできるようになっていて
もよい。このような構成であれば、空気圧(のみ)によ
り研磨部材を基板に押し付ける従来の構成に比べて研磨
面と基板表面との接触圧を常時一定に保つ制御(特に、
研磨面が基板の外周からはみ出して両者の接触面積が変
化したとき)を応答よく行うことができるので、基板表
面における研磨状態の均一性を高めることができる。

【0069】また或いは、研磨部材はシャフトモータに
発生する電磁力を受けて基板に押し付けられており、シ
ャフトモータに供給する電流により、研磨面と基板表面
との接触圧を調節できるようになっているのであって
も、研磨面と基板表面との接触圧の調整を迅速に行うこ
とが可能となる。

【0070】また姿勢保持手段は、非回転部材に固定さ
れて上下に延びたシリンダ内を下端部にローラを取り付
けたピストンが上下方向に移動するシリンダ型アクチュ
エータを複数個備え、これら複数のシリンダ型アクチュ
エータは研磨部材の周囲を取り囲むように位置し、各ロ
ーラは研磨部材の外周部に上方から接触しており、研磨
部材の基板表面から浮き上がろうとする部分に位置する
シリンダ型アクチュエータのピストンを下動させて研磨
部材を押し下げることにより研磨部材に矯正モーメント
を与えるようになっていてもよく、このような構成によ
っても基板周辺部のだれ(片べり)を防止することがで
きる。

【0071】また姿勢保持手段は、非回転部材に固定さ
れて上下に延びたシリンダ内を下端部に第1の永久磁石
を取り付けたピストンが上下方向に移動するシリンダ型
アクチュエータを複数個備えるとともに、研磨部材の外
周部に第1の永久磁石全てと対向するように設けられた
円環状の第2の永久磁石を備え、複数のシリンダ型アク
チュエータは研磨部材の周囲を取り囲むように位置し、
両永久磁石の対向する面同士は同極であり、研磨部材の
基板表面から浮き上がろうとする部分に位置するシリン
ダ型アクチュエータのピストンを下動させて研磨部材を
押し下げることにより研磨部材に矯正モーメントを与え
るようになっていてもよく、このような構成であれば更
に耐久性を向上させることができ、メンテナンスコスト
を低減することができる。ここで、上記シリンダ型アク
チュエータは空気圧により作動するものであってもよい
が、応答を速くするためには、電磁力により作動するも
のであることが好ましい。

【0072】また、本発明に係る半導体デバイスの製造
方法においては、基板の研磨工程において上記研磨装置
が用いられるので、製造される半導体デバイスの歩留ま
りを向上させることができる。また、この半導体デバイ
スの製造方法により製造された本発明に係る半導体デバ
イスでは、平坦度の高い基板が用いられることとなるの
で、配線の絶縁不良やショートなどの不具合の少ない、
性能のよいデバイスとなる。

【図面の簡単な説明】

【図1】本発明に係る研磨装置を適用したCMP装置の
部分断面側面図である。

【図2】このCMP装置における研磨ヘッド周辺部の拡
大断面図である。

【図3】研磨ヘッドの分解斜視図である。

【図4】電磁アクチュエータにおける永久磁石とコイル
との位置関係を示す平面図である。

【図5】電磁アクチュエータにおける永久磁石とコイル
の組み合わせの変形例を示す部分断面側面図であり、
(A)はその第1の例を、(B)はその第2の例を示し
ている。

【図6】このCMP装置における電磁アクチュエータの
第1の変形例を示す、研磨ヘッド周辺部の部分断面側面
図である。

【図7】この第1の変形例において、シリンダ型アクチ
ュエータを電磁アクチュエータとした場合における構成
を示す部分断面側面図である。

【図8】このCMP装置における電磁アクチュエータの
第2の変形例を示す、研磨ヘッド周辺部の部分断面側面
図である。

【図9】本発明に係る半導体デバイス製造方法の一例を
示すフローチャートである。

【符号の説明】

1 CMP装置(研磨装置) 13 回転テーブル 20 スピンドル 30 研磨ヘッド 31 テンションフランジ 33 ドライブリング 40 研磨部材 41 基準プレート 42 パッドプレート 43 研磨パッド(研磨面) 50 姿勢保持手段 51 張出部材 52,53 磁石保持フレーム 54,55 永久磁石 57 コイル保持フレーム 58 コイル W ウエハ(基板)

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 被研磨部材である基板を保持した回転テ
    ーブルを回転させ、研磨面を有した研磨部材を前記回転
    テーブルの回転軸とほぼ平行な軸回りに回転させた状態
    で前記基板の表面に押し付けるとともに、前記研磨部材
    を前記基板表面と平行な方向に揺動させて前記基板の研
    磨を行う研磨装置において、 前記基板の研磨中、前記研磨部材に矯正モーメントを与
    えて前記基板表面に対する前記研磨部材の姿勢を一定に
    保持する姿勢保持手段を備えたことを特徴とする研磨装
    置。
  2. 【請求項2】 前記姿勢保持手段は、前記研磨部材の前
    記回転テーブルに対する位置に応じて前記研磨部材に前
    記矯正モーメントを与えることを特徴とする請求項1記
    載の研磨装置。
  3. 【請求項3】 前記姿勢保持手段は、前記研磨面と前記
    基板表面との接触圧の分布若しくは前記研磨面の前記基
    板表面に対する傾きを検出するセンサを備え、前記セン
    サからの検出情報に基づいて前記研磨部材に前記矯正モ
    ーメントを与えることを特徴とする請求項1記載の研磨
    装置。
  4. 【請求項4】 前記姿勢保持手段は、供給する電流に応
    じた電磁力を発生させる電磁アクチュエータを備え、前
    記電磁アクチュエータに発生した電磁力を用いて前記研
    磨部材に前記矯正モーメントを与えることを特徴とする
    請求項1〜3のいずれかに記載の研磨装置。
  5. 【請求項5】 前記電磁アクチュエータが、 前記研磨部材の外周部に支持されて磁界の方向が前記研
    磨部材の半径方向となる円環状の永久磁石と、 非回転部材に支持されて前記永久磁石とほぼ同心の円状
    に配設され、前記磁界と直交する部分を有する複数のコ
    イルとを備え、 前記研磨部材の前記基板表面から浮き上がる又は押し下
    げられる部分に対応する前記コイルに通電することによ
    り、このコイルの前記水平部分を流れる電流と前記磁界
    との間にローレンツ力を発生させて前記研磨部材に前記
    矯正モーメントを与えることを特徴とする請求項4記載
    の研磨装置。
  6. 【請求項6】 前記研磨部材は前記電磁アクチュエータ
    に発生する電磁力を受けて前記基板に押し付けられてお
    り、前記電磁アクチュエータに供給する電流を調節する
    ことにより前記研磨面と前記基板表面との接触圧を一定
    にできるようになっていることを特徴とする請求項4又
    は5記載の研磨装置。
  7. 【請求項7】 前記研磨部材は空気圧及び前記電磁アク
    チュエータに発生する電磁力を受けて前記基板に押し付
    けられており、前記空気圧及び前記電磁アクチュエータ
    に供給する電流を調節することにより前記研磨面と前記
    基板表面との接触圧を一定にできるようになっているこ
    とを特徴とする請求項4又は5記載の研磨装置。
  8. 【請求項8】 前記研磨部材はシャフトモータに発生す
    る電磁力を受けて前記基板に押し付けられており、前記
    シャフトモータに供給する電流により前記研磨面と前記
    基板表面との接触圧を調節可能であることを特徴とする
    請求項4又は5記載の研磨装置。
  9. 【請求項9】 前記姿勢保持手段は、非回転部材に固定
    されて上下に延びたシリンダ内を下端部にローラを取り
    付けたピストンが上下方向に移動するシリンダ型アクチ
    ュエータを複数個備え、前記複数のシリンダ型アクチュ
    エータは前記研磨部材の周囲を取り囲むように位置し、
    前記各ローラは前記研磨部材の外周部に上方から接触し
    ており、前記研磨部材の前記基板表面から浮き上がろう
    とする部分に位置する前記シリンダ型アクチュエータの
    前記ピストンを下動させて前記研磨部材を押し下げるこ
    とにより前記研磨部材に前記矯正モーメントを与えるこ
    とを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の研磨装
    置。
  10. 【請求項10】 前記姿勢保持手段は、非回転部材に固
    定されて上下に延びたシリンダ内を下端部に第1の永久
    磁石を取り付けたピストンが上下方向に移動するシリン
    ダ型アクチュエータを複数個備えるとともに、前記研磨
    部材の外周部に前記第1の永久磁石全てと対向するよう
    に設けられた円環状の第2の永久磁石を備え、前記複数
    のシリンダ型アクチュエータは前記研磨部材の周囲を取
    り囲むように位置し、前記両永久磁石の対向する面同士
    は同極であり、前記研磨部材の前記基板表面から浮き上
    がろうとする部分に位置する前記シリンダ型アクチュエ
    ータの前記ピストンを下動させて前記研磨部材を押し下
    げることにより前記研磨部材に前記矯正モーメントを与
    えることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の
    研磨装置。
  11. 【請求項11】 前記シリンダ型アクチュエータが、空
    気圧又は電磁力により作動するようになっていることを
    特徴とする請求項9又は10記載の研磨装置。
  12. 【請求項12】 請求項1〜11のいずれかに記載の研
    磨装置を用いて基板表面の研磨を行う工程を有すること
    を特徴とする半導体デバイスの製造方法。
  13. 【請求項13】 請求項12に記載の半導体デバイスの
    製造方法により製造されたことを特徴とする半導体デバ
    イス。
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