JP2008044063A

JP2008044063A - 研磨装置

Info

Publication number: JP2008044063A
Application number: JP2006220949A
Authority: JP
Inventors: Naoki Asada; 直樹浅田
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2006-08-14
Filing date: 2006-08-14
Publication date: 2008-02-28

Abstract

【課題】保持プレートの熱変形を抑制した研磨装置を提供する。
【解決手段】本発明に係る研磨装置は、第１および第２ロータリージョイント９０，１００に、ロータリージョイントの冷却等に用いられる純水が外部から供給されるように構成されており、ヘッドハウジング３２の内部に、第２ロータリージョイント１００に供給された純水の一部を保持プレート４０に導く純水案内管路６８が設けられるとともに、保持プレート４０の内部に、純水案内管路６８に導かれた純水が通過可能な冷却通路５０が形成されている。
【選択図】図３

Description

本発明は、半導体ウェハ等の研磨対象物の表面を平坦化する研磨装置に関する。

従来、半導体ウェハ等の研磨対象物の表面を平坦化する研磨装置として、ウェハをその被研磨面が露出する状態で保持するウェハ保持装置と、このウェハ保持装置に保持されたウェハの被研磨面と対向する研磨パッドが貼り付けられた研磨部材を保持する研磨ヘッドとを備え、これら双方を回転させた状態で研磨パッドをウェハの被研磨面に押し付け、且つ研磨体を両者の接触面内方向に揺動させてウェハを研磨する構成のものが知られている（例えば、特許文献１を参照）。また、このような機械的研磨に加え、研磨パッドとウェハとの接触面に研磨剤（スラリー）を供給して研磨剤の化学的作用により上記研磨を促進させる化学的機械的研磨（Chemical Mechanical Polishing；ＣＭＰ）を行うＣＭＰ装置も知られている。

研磨ヘッドは、ウェハの被研磨面と接触する研磨パッドが貼り付けられた研磨部材と、研磨部材を吸着保持する保持プレートと、これらを柔軟に支えるドライブプレートおよびゴムシート（ダイアフラム）と、これらに空気圧を加えるための圧力室を構成するための内部空間が形成されたヘッドハウジングとを有して構成される。ヘッドハウジングの下端外周においてドライブプレートおよびゴムシートの外周が接合され、ドライブプレートおよびゴムシートが内周部において保持プレートと結合されており、ヘッドハウジングの内部空間がこれらドライブプレートおよびゴムシートにより覆われて圧力室が形成されている。

この結果、研磨部材を吸着保持する保持プレートはドライブプレートを介してヘッドハウジングに支持され、且つゴムシートを介して圧力室内の空気圧を均一に受ける。そして、ヘッドハウジングが回転駆動されるとドライブプレートを介して保持プレートおよび研磨部材に回転駆動力が伝達されて全体が回転されるようになっている。このような構成の研磨装置を用いたウェハの研磨加工は、研磨パッドを回転させながらウェハ保持装置に回転保持されたウェハの被研磨面に当接させて行われ、このとき、研磨パッドは回転しながらウェハに対して水平方向へ往復運動をすることで、ウェハの全表面が均一に研磨加工される。
特開平１１−１５６７１１号公報

しかしながら、このような研磨装置では、研磨で生じる熱により保持プレートが熱変形をおこすため、研磨時に保持プレートを冷却する必要があった。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、保持プレートの熱変形を抑制した研磨装置を提供することを目的とする。

このような目的達成のため、本発明では、研磨対象物を研磨可能な研磨部材と、研磨部材を保持する保持プレートと、保持プレートが連結されて回転自在な回転部材と、回転部材を回転自在に保持する回転保持部材と、回転保持部材に設けられた管路と回転部材に設けられた管路とを繋ぐロータリージョイントとを備え、研磨部材を研磨対象物に当接させながら相対移動させて研磨対象物を研磨するように構成された研磨装置において、ロータリージョイントに、少なくともロータリージョイントの冷却に用いられる液体が外部から供給されるように構成されており、回転部材に、ロータリージョイントに供給された液体の少なくとも一部を保持プレートに導く案内装置が設けられるとともに、保持プレートの内部に、案内装置と繋がるとともに案内装置に導かれた液体が通過可能な冷却通路が形成される。

また、上述の発明において、回転保持部材に設けられて一端がスラリー供給装置と繋がるスラリー用固定側管路と、回転部材に設けられて一端が研磨部材に設けられたスラリー供給穴と繋がるスラリー用回転側管路と、スラリー用固定側管路の他端とスラリー用回転側管路の他端とを繋ぐ第１ロータリージョイントと、回転保持部材に設けられて一端が真空源と繋がる吸着用固定側管路と、回転部材に設けられて一端が保持プレートに設けられた吸着穴と繋がる吸着用回転側管路と、回転保持部材に設けられて一端が電空レギュレータと繋がる電空用固定側管路と、回転部材に設けられて一端が保持プレートおよび回転部材の内側に囲まれて形成された内部空間と繋がる電空用回転側管路と、吸着用固定側管路の他端と吸着用回転側管路の他端とを繋ぐとともに、電空用固定側管路の他端と電空用回転側管路の他端とを繋ぐ第２ロータリージョイントとを有する場合がある。

この場合、スラリー供給装置から供給されたスラリーがスラリー用固定側管路およびスラリー用回転側管路を通過してスラリー供給穴から外部に流出するように構成され、また、真空源を利用して吸着用固定側管路および吸着用回転側管路と繋がる吸着穴に負圧を作用させることにより、研磨部材が保持プレートに吸着保持されるように構成され、さらに、電空レギュレータから電空用固定側管路および電空用回転側管路を介して内部空間に空気が供給され、内部空間に供給された空気の圧力を利用して保持プレートに吸着保持された研磨部材が研磨対象物を押圧可能に構成されているが、このとき、外部から第１ロータリージョイントに液体が供給されるとともに、外部から第１ロータリージョイントを介して第２ロータリージョイントに液体が供給され、第２ロータリージョイントに供給された液体が案内装置に導かれて冷却通路を通過し、冷却通路を通過した液体が第２ロータリージョイントに戻って第２ロータリージョイントから外部に排出されるように構成されることが好ましい。

本発明によれば、保持プレートの熱変形を抑制することができる。

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。本発明に係る研磨装置の代表例であるＣＭＰ装置（化学的機械的研磨装置）を図１に示している。このＣＭＰ装置１は、研磨対象物たるウェハ１０をその上面側に着脱自在に吸着保持可能なウェハ保持テーブル１５と、このウェハ保持テーブル１５の上方位置に設けられ、ウェハ保持テーブル１５上に保持されたウェハ１０の被研磨面１０ｓと対向する研磨パッド６４が取り付けられた研磨部材６０を保持してなる研磨ヘッド３０とを備えて構成されている。このＣＭＰ装置１では、研磨パッド６４の寸法（直径）は研磨対象たるウェハ１０の寸法（直径）よりも小さく（すなわち研磨パッド６４はウェハ１０よりも小径であり）、研磨パッド６４をウェハ１０に接触させた状態で双方を相対移動させることにより、ウェハ１０の被研磨面（上面）１０ｓ全体を研磨できるようになっている。

これらウェハ保持テーブル１５と研磨ヘッド３０とを支持する支持フレーム２０は、水平な基台２１と、この基台２１上にＹ方向（紙面に垂直な方向でこれを前後方向とする）に延びて設けられたレール（図示せず）上をＹ方向に移動自在に設けられた第１ステージ２２と、この第１ステージ２２から垂直（Ｚ方向）に延びるように設けられた垂直フレーム２３と、この垂直フレーム２３上をＺ方向（上下方向）に移動自在に設けられた第２ステージ２４と、この第２ステージ２４上から水平（Ｘ方向）に延びるように設けられた水平フレーム２５と、この水平フレーム２５上をＸ方向（左右方向）に移動自在に設けられた第３ステージ２６とを有して構成されている。

第１ステージ２２内には第１電動モータＭ１が設けられており、これを回転駆動することにより第１ステージ２２を上記レールに沿ってＹ方向に移動させることができる。第２ステージ２４内には第２電動モータＭ２が設けられており、これを回転駆動することにより第２ステージ２４を垂直フレーム２３に沿ってＺ方向に移動させることができる。また、第３ステージ２６内には第３電動モータＭ３が設けられており、これを回転駆動することにより第３ステージ２６を水平フレーム２５に沿ってＸ方向に移動させることができる。このため、上記電動モータＭ１〜Ｍ３の回転動作を組み合わせることにより、第３ステージ２６をウェハ保持テーブル１５上方の任意の位置に移動させることが可能である。

ウェハ保持テーブル１５は基台２１上に設けられたテーブル支持部２７から上方に垂直に延びて設けられた回転軸２８の上端部に水平に取り付けられている。この回転軸２８はテーブル支持部２７内に設けられた第４電動モータＭ４を回転駆動することにより回転されるようになっており、これによりウェハ保持テーブル１５をＸＹ面（水平面）内で回転させることができる。

研磨ヘッド３０は第３ステージ２６から下方に垂直に延びて設けられたスピンドル２９の下端部に取り付けられている。このスピンドル２９は第３ステージ２６内に設けられた第５電動モータＭ５を回転駆動することにより回転されるようになっており、これにより研磨ヘッド３０全体を回転させて研磨パッド６４をＸＹ面（水平面）内で回転させることができる。すなわち、研磨ヘッド３０およびスピンドル２９は、第３ステージ２６に回転自在に保持されることになる。

研磨ヘッド３０は、図２に示すように、スピンドル２９の下端部に連結部材３１を介して連結された下面側に開口を有する有底円筒状のヘッドハウジング３２と、図示しないリング部材によりヘッドハウジング３２との間で外周部が挟持された円盤状のドライブプレート３３と、ドライブプレート３３の下側に連結された保持プレート４０と、保持プレート４０の下面側に吸着保持された研磨部材６０を備えて構成される。

ドライブプレート３３は、オーステナイト系ステンレス板等の金属板を用いて中央に円形孔を有する円盤状に形成され、その外周部が図示しないリング部材とヘッドハウジング３２の内側部分とに挟持されて固定されるようになっている。ドライブプレート３３には、同心円状に並んだ多数の開孔（図示せず）が形成されており、各開孔をヘッドハウジング３２内の空気が通過できるようになっている。ドライブプレート３３の内周部は、ボルト等の締結部材を用いて、円盤状に形成された中心部材３４と保持プレート４０との間に挟持される。このように、保持プレート４０はドライブプレート３３および中心部材３４を介してヘッドハウジング３２に固定されており、スピンドル２９の回転駆動力がドライブプレート３３および中心部材３４を介して保持プレート４０に伝達される。

中心部材３４の中心部に形成された貫通穴には第１ジョイントＪ１が取り付けられ、この第１ジョイントＪ１には、スピンドル２９および研磨ヘッド３０の内部に配設されたスラリー用回転側管路６５の下端部が接続される。また、中心部材３４の外周側に形成された貫通穴には第２ジョイントＪ２が取り付けられ、この第２ジョイントＪ２には、スピンドル２９および研磨ヘッド３０の内部に配設された吸着用回転側管路６６の下端部が接続される。さらに、中心部材３４の外周側において、第２ジョイントＪ２に対してスピンドル２９の回転軸を中心に９０度だけ回転させた位置に第３ジョイントＪ３（図３を参照）が取り付けられ、この第３ジョイントＪ３には、スピンドル２９および研磨ヘッド３０の内部に配設された第１純水案内管路６８の下端部が接続される。

保持プレート４０は、円盤状に形成された第１プレート部４１と、第１プレート部４１と同じ外径の円盤状に形成されて第１プレート部４１の上側に結合された第２プレート部４２と、第１プレート部４１と同じ外径の円盤状に形成されて第２プレート部４２の上側に結合された第３プレート部４３とを有して構成される。保持プレート４０の外径はヘッドハウジング３２の開口部内径より僅かに小さく、保持プレート４０がヘッドハウジング３２の開口を塞いでヘッドハウジング３２内を密封状態にすることで、保持プレート４０とヘッドハウジング３２の内側部分とに囲まれて内部空間Ｈが形成される。

この内部空間Ｈは、スピンドル２９の内部中央に貫通形成された電空用回転側管路６７と連通しており、電空用回転側管路６７を通過した空気がヘッドハウジング３２の内部空間Ｈに供給されるようになっている。なお、電空用回転側管路６７は電空レギュレータ８４と繋がっており、電空レギュレータ８４から供給される空気によりヘッドハウジング３２内の空気圧を所望の圧力に加圧調整できるようになっている。

保持プレート４０の内部には吸着穴４５が形成されており、吸着穴４５の上端部が第２ジョイントＪ２と繋がるとともに、下端部が保持プレート４０（第１プレート部４１）の下面側で複数開口するようになっている。なお、吸着穴４５は第１プレート部４１で放射状に延びるようになっている。

また、保持プレート４０の内部には、図３に示すように、純水が通過する冷却通路５０が形成される。この冷却通路５０は、第３ジョイントＪ３に繋がる入口通路５１と、第１プレート部４１と第２プレート部４２との間に形成された下部通路５２と、第２プレート部４２と第３プレート部４３との間に形成された上部通路５４と、下部通路５２と上部通路５４とを繋ぐ連絡通路５３とから構成される。

入口通路５１は、保持プレート４０の中心部近傍で上下に延びるように形成され、上端部が第３ジョイントＪ３と繋がるとともに、下端部が下部通路５２の内周部と繋がるようになっている。下部通路５２は、図４に示すように、互いに繋がる複数の同心円状に形成される。連絡通路５３は、図３に示すように、保持プレート４０の外周部近傍で上下に延びるように形成され、上端部が上部通路５４の外周部と繋がるとともに、下端部が下部通路５２の外周部と繋がるようになっている。

上部通路５４は、図５に示すように、互いに繋がる複数の同心円状に形成される。上部通路５４の内周部には、出口通路部５５が上方に延びるように形成されており、図３に示すように、上部通路５４と繋がる出口通路部５５に第４ジョイントＪ４が取り付けられ、この第４ジョイントＪ４には、スピンドル２９および研磨ヘッド３０の内部に配設された第２純水案内管路６９の下端部が接続される。

研磨部材６０は、図２に示すように、保持プレート４０に着脱自在に吸着保持されるキャリア部材６１と、キャリア部材６１の下側に取り付けられたパッドプレート６２とから構成される。キャリア部材６１は金属材料を用いて円盤状に形成され、キャリア部材６１の下側にパッドプレート６２が着脱自在に取り付けられる。

パッドプレート６２は、樹脂製のプレート部材６３と、プレート部材６３の下面側に貼り付けられた研磨パッド６４とを有して構成される。プレート部材６３は、ＰＥＴ（ポリエチレン−テレフタラート）等の樹脂材料を用いて円盤形に形成され、ウェハ１０の表面（被研磨面１０ｓ）を平坦に研磨可能な研磨パッド６４が両面接着テープ等を用いてプレート部材６３の下面側に貼り付けられている。そして、研磨パッド６４の下面には、ウェハ１０の表面（被研磨面１０ｓ）に当接して研磨を行う研磨面６４ｓが形成される。なお、保持プレート４０および研磨部材６０の中心部に繋がってスラリー供給穴４６が上下に延びるように形成されており、スラリー供給穴４６の上端部が第１ジョイントＪ１と繋がるとともに、下端部が下方に開口するようになっている。

ところで、スピンドル２９および研磨ヘッド３０が回転自在に保持される第３ステージ２６には、スラリー用固定側管路７１が配設されており、スラリー用固定側管路７１の先端部が第１ロータリージョイント９０を介してスラリー用回転側管路６５の上端部と接続されるようになっている。スラリー用固定側管路７１の基端部はスラリー供給装置８０と繋がっており、スラリー供給装置８０から供給されたスラリーがスラリー用固定側管路７１およびスラリー用回転側管路６５を通過してスラリー供給穴４６から外部に流出するように構成されている。

また、第３ステージ２６には、吸着用固定側管路７２および電空用固定側管路７３が配設されており、吸着用固定側管路７２および電空用固定側管路７３の先端部がそれぞれ、第２ロータリージョイント１００を介して吸着用回転側管路６６および電空用回転側管路６７の上端部と接続されるようになっている。吸着用固定側管路７２の基端部は切替バルブ８１を介して真空ポンプ８２と繋がっており、真空ポンプ８２と吸着用固定側管路７２とが繋がるように切替バルブ８１を切替作動させて、真空ポンプ８２を利用して吸着用固定側管路７２および吸着用回転側管路６６と繋がる吸着穴４５に負圧を作用させることにより、研磨部材６０が保持プレート４０に吸着保持されるように構成されている。

さらに、吸着用固定側管路７２の基端部は切替バルブ８１を介して第１純水供給部８３と繋がっており、第１純水供給部８３と吸着用固定側管路７２とが繋がるように切替バルブ８１を切替作動させて、第１純水供給部８３から吸着用固定側管路７２および吸着用回転側管路６６を介して吸着穴４５に純水を供給することにより、研磨部材６０を保持プレート４０から取り外せるように構成されている。

また、電空用固定側管路７３の基端部は電空レギュレータ８４を介して空気圧源であるコンプレッサ８５と繋がっている。そして、コンプレッサ８５および電空レギュレータ８４から、電空用固定側管路７３および電空用回転側管路６７を介して、ヘッドハウジング３２の内部空間Ｈに所望の圧力を有した空気が供給され、内部空間Ｈに供給された空気の圧力を利用して保持プレート４０に吸着保持された研磨部材６０（研磨パッド６４）がウェハ１０を押圧可能に構成されている。

さて、第２ロータリージョイント１００は、スピンドル２９の上端部に連結されており、第３ステージ２６側に固定された筒状の第２ボディ１０１と、第２ボディ１０１の内部に回転可能に挿通された第２ロータ１１０とから構成される。第２ボディ１０１の側部に形成された穴部には、吸着用固定側管路７２の先端部が接続される第９ジョイントＪ９と、電空用固定側管路７３の先端部が接続される第１０ジョイントＪ１０と、純水中継管路７５の下端部が接続される第１１ジョイントＪ１１と、純水排水管路７６が接続される第１２ジョイントＪ１２とが取り付けられている。

第２ロータ１１０は、上端部が第１ロータリージョイント９０の第１ロータ９２と連結されるとともに、下端部がスピンドル２９の上端部と連結される。第２ロータ１１０の内部には、上部回転側流体通路１１１と、下部回転側流体通路１１２と、純水供給通路１１３と、純水戻り通路１１４とが形成される。

第２ボディ１０１と第２ロータ１１０との間で密閉されたシール空間Ｓにおいて、上部メカニカルシール１２０と、下部メカニカルシール１２５とが第２ロータ１１０に沿って配設される。上部メカニカルシール１２０は、第２ボディ１０１に固定される上部固定用密封環１２１と、上部固定用密封環１２１の上下を挟むように設けられて第２ロータ１１０とともに回転自在な上部回転用密封環１２３とから構成される。

上部固定用密封環１２１の内部には、上部固定側流体通路１２２が形成され、一端が第１０ジョイントＪ１０と繋がるとともに、他端が上部固定用密封環１２１および上部回転用密封環１２３に囲まれたシール室（図示せず）を介して上部回転側流体通路１１１の一端と繋がるようになっている。なお、上部回転側流体通路１１１の他端は第２ロータ１１０の下端部で開口し、スピンドル２９内の電空用回転側管路６７の上端部と繋がるようになっている。

下部メカニカルシール１２５は、第２ボディ１０１に固定される下部固定用密封環１２６と、下部固定用密封環１２６の上下を挟むように設けられて第２ロータ１１０とともに回転自在な下部回転用密封環１２８とから構成される。下部固定用密封環１２６の内部には、下部固定側流体通路１２７が形成され、一端が第９ジョイントＪ９と繋がるとともに、他端が下部固定用密封環１２６および下部回転用密封環１２８に囲まれたシール室（図示せず）を介して下部回転側流体通路１１２の一端と繋がるようになっている。なお、下部回転側流体通路１１２の他端は第２ロータ１１０の下端部に設けられた第１３ジョイントＪ１３を介して、吸着用回転側管路６６の上端部と繋がるようになっている。

シール空間Ｓの下側外周部で第１１ジョイントＪ１１が繋がっており、純水中継管路７５を通じてシール空間Ｓ内に純水が供給されるようになっている。この純水はクウェンチ水と称されるものであり、シール空間Ｓ内がこの純水で満たされることにより、各メカニカルシールにおけるシール面の冷却および潤滑、並びに第２ロータリージョイント１００を通る流体（空気や純水）のシールを行う役目を果たしている。

図３に示すように、シール空間Ｓの下側内周部に繋がって純水供給通路１１３の上端部が繋がっており、シール空間Ｓ内に供給された純水の一部がこの純水供給通路１１３を通過するようになっている。純水供給通路１１３の下端部は、第２ロータ１１０の下端部に設けられた第１４ジョイントＪ１４を介して、第１純水案内管路６８の上端部と繋がるようになっている。なお、純水供給通路１１３は、下部回転側流体通路１１２に対して、スピンドル２９の回転軸を中心に９０度だけ回転させた位置に形成される。

また、純水供給通路１１３と１８０度反対側に純水戻り通路１１４が形成される。純水戻り通路１１４の上端部はシール空間Ｓと繋がるとともに、下端部は第１５ジョイントＪ１５を介して第２純水案内管路６９の上端部と繋がる。また、シール空間Ｓの上側外周部で第１２ジョイントＪ１２が繋がっており、シール空間Ｓ内の純水が第１２ジョイントＪ１２および純水排水管路７６を通じてドレンポート８７に排出されるようになっている。

第１ロータリージョイント９０は、第２ロータリージョイント１００と同様の構造であり、第３ステージ２６側に固定された筒状の第１ボディ９１と、第１ボディ９１の内部に回転可能に挿通された第１ロータ９２とから構成される。なお、第１ロータリージョイント９０は第２ロータリージョイント１００の上方に位置している。第１ボディ９１の側部に形成された穴部には、スラリー用固定側管路７１の先端部が接続される第５ジョイントＪ５と、純水供給管路７４の先端部が接続される第６ジョイントＪ６と、純水中継管路７５の上端部が接続される第７ジョイントＪ７とが取り付けられている。

純水供給管路７４の基端部は第２純水供給部８６と繋がっており、第２純水供給部８６から純水供給管路７４を介して第１ロータリージョイント９０に純水が供給されるようになっている。なお、第１ロータリージョイント９０に供給される純水の役割は、第２ロータリージョイント１００の場合と同様である。また、第１および第２純水供給部８３，８６は、研磨装置１外部の純水供給装置（図示せず）に繋がって設けられたマニホールドを有し、純水供給装置から供給される純水の一部を研磨装置１の各部に取り込む構成になっている。

第１ロータ９２は、下端部が第２ロータリージョイント１００の第２ロータ１１０と連結される。また、第１ロータ９２の下端部に第８ジョイントＪ８が取り付けられ、この第８ジョイントＪ８を介して第１ロータ９２の内部通路がスラリー用回転側管路６５の上端部と繋がるようになっている。なお、第１ボディ９１と第１ロータ９２との間で密閉されたシール空間（図示せず）が形成され、このシール空間に一組のメカニカルシール（図示せず）が第１ロータ９２に沿って配設されるが、第２ロータリージョイント１００と同様の構成であるため、詳細な図示および説明を省略する。

このような構成のＣＭＰ装置１を用いてウェハ１０の研磨を行うには、先ずウェハ保持テーブル１５の上面に研磨対象となるウェハ１０を吸着取り付けし（このときウェハ１０の中心はウェハ保持テーブル１５の回転中心に一致させる）、電動モータＭ４を駆動してウェハ保持テーブル１５を回転させる。次に電動モータＭ１〜Ｍ３を駆動して第３ステージ２６をウェハ１０の上方に位置させ、電動モータＭ５によりスピンドル２９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を駆動して第３ステージ２６を降下させ、研磨パッド６４の下面（研磨面６４ｓ）をウェハ１０の上面（被研磨面１０ｓ）に押し当てるようにする。

次に、コンプレッサ８５および電空レギュレータ８４から、電空用固定側管路７３、第２ロータリージョイント１００、および電空用回転側管路６７を介して、ヘッドハウジング３２の内部空間Ｈに所望圧力の空気を供給し、ウェハ１０と研磨パッド６４との接触圧を所定の値に設定する。なおこのとき、電空用固定側管路７３から第２ロータリージョイント１００に達した空気は、第１０ジョイントＪ１０から上部メカニカルシール１２０の上部固定側流体通路１２２および第２ロータ１１０の上部回転側流体通路１１１を通り、電空用回転側管路６７に達するようになっている。

そして、電動モータＭ１，Ｍ３を駆動して研磨ヘッド３０をＸＹ方向（ウェハ１０と研磨パッド６４との接触面の面内方向）に揺動させる。このとき同時に、スラリー供給装置８０からスラリー用固定側管路７１および（第１ロータリージョイント９０を介して）スラリー用回転側管路６５へスラリー（研磨剤）を圧送し、スラリー供給穴４６より研磨パッド６４の下面側にスラリーを供給する。これにより、ウェハ１０の被研磨面１０ｓは、研磨剤の供給を受けつつウェハ１０自身の回転運動と研磨ヘッド３０の（すなわち研磨パッド６４の）回転及び揺動運動とにより研磨される。

このような研磨を行うとき、第２純水供給部８６から純水供給管路７４を通って第１ロータリージョイント９０に純水が供給される。ここで、第１ロータリージョイント９０内に設けられたシール空間（図示せず）が純水で満たされ、第１ロータリージョイント９０のメカニカルシールにおけるシール面の冷却および潤滑、並びに第１ロータリージョイント９０を通る流体（スラリー）のシールが行われる。

第１ロータリージョイント９０に供給された純水は、純水中継管路７５を通って第２ロータリージョイント１００に供給される。ここで、第２ロータリージョイント１００のシール空間Ｓに供給された純水の一部は、第２ロータ１１０の純水供給通路１１３および第１純水案内管路６８を通って保持プレート４０の冷却通路５０に達する。冷却通路５０に達した純水は、入口通路５１から下部通路５２、連絡通路５３、および上部通路５４をこの順で通過し、出口通路部５５から第２純水案内管路６９および第２ロータ１１０の純水戻り通路１１４を通過してシール空間Ｓに戻る。

シール空間Ｓに戻った純水によりシール空間Ｓが純水で満たされ、第２ロータリージョイント１００の各メカニカルシールにおけるシール面の冷却および潤滑、並びに第２ロータリージョイント１００を通る流体（空気や純水）のシールが行われる。そして、シール空間Ｓに戻った純水は、純水排水管路７６を通ってドレンポート８７に排出される。

この結果、本実施形態のＣＭＰ装置１によれば、ヘッドハウジング３２の内部に、第２ロータリージョイント１００に供給された純水の一部を保持プレート４０に導く第１純水案内管路６８が設けられるとともに、保持プレート４０の内部に、第１純水案内管路６８に導かれた純水が通過可能な冷却通路５０が形成されるため、この冷却通路５０を純水が通過することで保持プレート４０の冷却が可能になることから、保持プレート４０の熱変形を抑制することができる。

またこのとき、外部から第１ロータリージョイント９０に純水が供給されるとともに、外部から第１ロータリージョイント９０を介して第２ロータリージョイント１００に純水が供給され、第２ロータリージョイント１００に供給された純水が第１純水案内管路６８に導かれて冷却通路５０を通過し、冷却通路５０を通過した純水が第２ロータリージョイント１００に戻って第２ロータリージョイント１００から外部に排出されるように構成されることが好ましい。このようにすれば、純水（液体）の供給を簡便な構成で効率的に行うことができる。

なお、上述の実施形態において、純水を保持プレート４０の冷却通路５０に供給しているが、これに限られるものではなく、シール面の冷却や潤滑、シール等に用いるための液体がロータリージョイントに供給される構成であれば、本発明を適用することが可能である。

本発明に係る研磨装置の一例であるＣＭＰ装置の正面図である。研磨ヘッドの近傍を示す正断面図である。図２において研磨ヘッドを９０度回転させた状態を示す正断面図である。保持プレート４０を構成する第１プレート部の平面図である。保持プレート４０を構成する第３プレート部の底面図である。

符号の説明

１ＣＭＰ装置（研磨装置）
１０ウェハ（研磨対象物）１０ｓ被研磨面
２６第３ステージ（回転保持部材）２９スピンドル（回転部材）
３０研磨ヘッド３２ヘッドハウジング（回転部材）
４０保持プレート４５吸着穴
４６スラリー供給穴５０冷却通路
６０研磨部材６１キャリア部材
６２パッドプレート６３プレート部材
６４研磨パッド６４ｓ研磨面
６５スラリー用回転側管路６６吸着用回転側管路
６７電空用回転側管路６８第１純水案内管路（案内装置）
７１スラリー用固定側管路７２吸着用固定側管路
７３電空用固定側管路８０スラリー供給装置
８２真空ポンプ（真空源）８４電空レギュレータ
９０第１ロータリージョイント１００第２ロータリージョイント

Claims

研磨対象物を研磨可能な研磨部材と、
前記研磨部材を保持する保持プレートと、
前記保持プレートが連結されて回転自在な回転部材と、
前記回転部材を回転自在に保持する回転保持部材と、
前記回転保持部材に設けられた管路と前記回転部材に設けられた管路とを繋ぐロータリージョイントとを備え、
前記研磨部材を前記研磨対象物に当接させながら相対移動させて前記研磨対象物を研磨するように構成された研磨装置において、
前記ロータリージョイントに、少なくとも前記ロータリージョイントの冷却に用いられる液体が外部から供給されるように構成されており、
前記回転部材に、前記ロータリージョイントに供給された液体の少なくとも一部を前記保持プレートに導く案内装置が設けられるとともに、
前記保持プレートの内部に、前記案内装置と繋がるとともに前記案内装置に導かれた液体が通過可能な冷却通路が形成されることを特徴とする研磨装置。
前記回転保持部材に設けられて一端がスラリー供給装置と繋がるスラリー用固定側管路と、
前記回転部材に設けられて一端が前記研磨部材に設けられたスラリー供給穴と繋がるスラリー用回転側管路と、
前記スラリー用固定側管路の他端と前記スラリー用回転側管路の他端とを繋ぐ第１ロータリージョイントと、
前記回転保持部材に設けられて一端が真空源と繋がる吸着用固定側管路と、
前記回転部材に設けられて一端が前記保持プレートに設けられた吸着穴と繋がる吸着用回転側管路と、
前記回転保持部材に設けられて一端が電空レギュレータと繋がる電空用固定側管路と、
前記回転部材に設けられて一端が前記保持プレートおよび前記回転部材の内側に囲まれて形成された内部空間と繋がる電空用回転側管路と、
前記吸着用固定側管路の他端と前記吸着用回転側管路の他端とを繋ぐとともに、前記電空用固定側管路の他端と前記電空用回転側管路の他端とを繋ぐ第２ロータリージョイントとを有し、
前記スラリー供給装置から供給されたスラリーが前記スラリー用固定側管路および前記スラリー用回転側管路を通過して前記スラリー供給穴から外部に流出するように構成され、
前記真空源を利用して前記吸着用固定側管路および前記吸着用回転側管路と繋がる前記吸着穴に負圧を作用させることにより、前記研磨部材が前記保持プレートに吸着保持されるように構成され、
前記電空レギュレータから前記電空用固定側管路および前記電空用回転側管路を介して前記内部空間に空気が供給され、前記内部空間に供給された空気の圧力を利用して前記保持プレートに吸着保持された前記研磨部材が前記研磨対象物を押圧可能に構成されており、
外部から前記第１ロータリージョイントに前記液体が供給されるとともに、外部から前記第１ロータリージョイントを介して前記第２ロータリージョイントに前記液体が供給され、
前記第２ロータリージョイントに供給された前記液体が前記案内装置に導かれて前記冷却通路を通過し、前記冷却通路を通過した前記液体が前記第２ロータリージョイントに戻って前記第２ロータリージョイントから外部に排出されるように構成されることを特徴とする請求項１に記載の研磨装置。