研磨装置、および、研磨方法
【課題】簡単な構成でウェーハの取り代を適切に制御可能な研磨装置を提供すること。
【解決手段】バッキングパッド３２およびリテーナリング３３が一体化された研磨ヘッド３を備えた研磨装置１であって、ウェーハＷの研磨中にリテーナリング３３が研磨パッド２３上のスラリーＰから受けるリテーナ液圧Ｆｒを測定するリテーナ液圧測定手段３５と、このリテーナ液圧測定手段３５で測定されたリテーナ液圧Ｆｒに基づいて、研磨ヘッド３に付与するヘッド加圧力Ｆｈ、定盤２２の回転数、および、１バッチあたりの研磨時間のうちの少なくとも１つのパラメータを設定するパラメータ設定手段と、を備え、研磨制御手段は、パラメータ設定手段で設定されたパラメータに基づいて、回転駆動手段および研磨ヘッド加圧手段のうち少なくとも一方を制御する。
【解決手段】バッキングパッド３２およびリテーナリング３３が一体化された研磨ヘッド３を備えた研磨装置１であって、ウェーハＷの研磨中にリテーナリング３３が研磨パッド２３上のスラリーＰから受けるリテーナ液圧Ｆｒを測定するリテーナ液圧測定手段３５と、このリテーナ液圧測定手段３５で測定されたリテーナ液圧Ｆｒに基づいて、研磨ヘッド３に付与するヘッド加圧力Ｆｈ、定盤２２の回転数、および、１バッチあたりの研磨時間のうちの少なくとも１つのパラメータを設定するパラメータ設定手段と、を備え、研磨制御手段は、パラメータ設定手段で設定されたパラメータに基づいて、回転駆動手段および研磨ヘッド加圧手段のうち少なくとも一方を制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、研磨装置、および、研磨方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウェーハ（以下、ウェーハと称す）の仕上げ研磨工程で用いられる研磨方法として、ウェーハチャックとリテーナリングとが一体化された研磨ヘッドを用いたものが知られている。この研磨方法では、研磨ヘッドにウェーハを保持させるとともに、研磨パッド上にスラリーを供給し、リテーナリングを研磨パッドに接触させないでウェーハを研磨する。
【０００３】
一方で、ウェーハチャックとリテーナリングとが独立して駆動するような研磨装置が知られている（例えば、特許文献１）。この特許文献１の研磨装置は、ウェーハチャック面（裏面）に設けられたラバー膜を備え、当該ラバー膜内の圧力制御によりウェーハを研磨パッドに押し付ける圧力を制御している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１０７０９４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、リテーナリングを研磨パッドに接触させないでウェーハを研磨する場合には、リテーナリング内外に移動するスラリーによるリテーナリングの摩耗や、ウェーハ自体の厚さ寸法のばらつきにより、研磨取り代（ウェーハの取り代）がばらついてしまう。これは、以下のような理由のためと考えられる。
【０００６】
すなわち、ウェーハ突出量（リテーナリングの下面からのウェーハの被研磨面の突出量）が大きくなると、リテーナパッド隙間寸法（リテーナリングと研磨パッドとの隙間の寸法）も大きくなると考えられる。
また、リテーナパッド隙間寸法が大きくなると、流体潤滑の観点から、リテーナリングの下面に作用するリテーナ液圧（リテーナリング内外を移動するスラリーによる液圧）は、小さくなると考えられる。
したがって、ウェーハ突出量が大きくなると、リテーナ液圧は小さくなると考えられる。
また、リテーナ液圧は、研磨ヘッドに付与されるヘッド加圧力（研磨パッドに近づく方向への圧力）と反対方向に作用する。このため、実際にウェーハに作用する研磨加圧力（研磨パッドに近づく方向への圧力）は、ヘッド加圧からリテーナ液圧を減じた値とほぼ等しくなる。
【０００７】
ヘッド加圧力の大きさ、定盤や研磨ヘッドの回転数、１バッチの研磨時間を一定にして、ウェーハを順次研磨する場合、リテーナパッド隙間寸法が変化しなければ、リテーナ液圧も変化しない。このため、研磨加圧力も変化せず、バッチ毎に研磨取り代がばらつくことがない。
【０００８】
しかし、実際には、上述のように、リテーナリングの摩耗や、ウェーハの厚さ寸法のばらつきにより、ウェーハ突出量がばらついてしまい、リテーナ液圧もばらつく。このリテーナ液圧のばらつきに伴い、研磨加圧力もばらつくこととなり、結果として研磨取り代がばらついてしまう。
【０００９】
上述のようなウェーハチャックとリテーナリングとが一体化された研磨ヘッドを用いた場合には、ウェーハチャックとリテーナリングとの相対位置を変更できないため、バッチ毎にウェーハ突出量を制御することができず、上述のような問題点を解決できない。
一方で、特許文献１に記載のような研磨装置では、ウェーハチャックとリテーナリングとが独立して駆動させることで、バッチ毎にウェーハ突出量を制御できるものの、ウェーハチャックとリテーナリングとを独立して駆動させるための構造が複雑であり、多くのセンサや制御部品が必要となるという問題点がある。
【００１０】
本発明の目的は、簡単な構成でウェーハの取り代を適切に制御可能な研磨装置、および、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】
【００１１】
本発明の研磨装置は、研磨パッドが設けられた定盤と、ウェーハを保持するウェーハチャックおよびリテーナリングが一体化された研磨ヘッドと、前記定盤と前記研磨ヘッドとを相対的に回転させる回転駆動手段と、前記ウェーハを前記研磨パッドに押し付けるような圧力を前記研磨ヘッドに付与する研磨ヘッド加圧手段と、前記回転駆動手段および前記研磨ヘッド加圧手段を制御する研磨制御手段と、を備え、前記研磨パッド上に供給されるスラリーを用いて、前記リテーナリングと前記研磨パッドとを接触させないでウェーハを研磨する研磨装置であって、ウェーハの研磨中に前記リテーナリングが前記研磨パッド上のスラリーから受ける液圧を測定するリテーナ液圧測定手段と、前記リテーナ液圧測定手段で測定された液圧に基づいて、前記研磨ヘッドに付与する圧力、前記定盤の回転数、および、研磨時間のうちの少なくとも１つのパラメータを設定するパラメータ設定手段と、を備え、前記研磨制御手段は、前記パラメータ設定手段で設定されたパラメータに基づいて、前記回転駆動手段および前記研磨ヘッド加圧手段のうち少なくとも一方を制御することを特徴とすることを特徴とする。
【００１２】
一方、本発明の研磨方法は、研磨パッドが設けられた定盤と、ウェーハを保持するウェーハチャックおよびリテーナリングが一体化された研磨ヘッドと、前記定盤と前記研磨ヘッドとを相対的に回転させる回転駆動手段と、前記ウェーハを前記研磨パッドに押し付けるような圧力を前記研磨ヘッドに付与する研磨ヘッド加圧手段と、を備え、前記研磨パッド上に供給されるスラリーを用いて、前記リテーナリングと前記研磨パッドとを接触させないでウェーハを研磨する研磨装置を用いた研磨方法であって、前記研磨装置に、ウェーハの研磨中に前記リテーナリングが前記研磨パッド上のスラリーから受ける液圧を測定するリテーナ液圧測定手段を設け、ウェーハの研磨中に、前記リテーナ液圧測定手段で測定された液圧に基づいて、前記研磨ヘッドに付与する圧力、前記定盤の回転数、および、研磨時間のうちの少なくとも１つのパラメータを設定するパラメータ設定工程と、前記パラメータ設定工程で設定されたパラメータに基づいて、前記回転駆動手段および前記研磨ヘッド加圧手段のうち少なくとも一方を制御する研磨制御工程と、を実施することを特徴とする。
【００１３】
以上のような研磨装置および研磨方法では、ウェーハチャックおよびリテーナリングが一体化された研磨ヘッドを備えた研磨装置に、リテーナ液圧を測定するリテーナ液圧測定手段を設けている。そして、当該リテーナ測定手段での測定結果に基づいて、ヘッド加圧力（研磨ヘッドに付与する圧力）、定盤回転数（定盤の回転数）、および、研磨時間のうちの少なくとも１つのパラメータを設定している。
このため、例えば、直前バッチに対してウェーハ突出量が変化しても、ウェーハ突出量と相関関係があるリテーナ液圧に基づいて、次バッチの研磨条件を設定することで、研磨取り代を適切に制御できる。例えば、研磨ヘッド加圧手段の制御によりヘッド加圧力を変更すれば、ウェーハ加圧力が変化するため、研磨取り代を制御することができる。また、定盤回転数を変更すれば、リテーナリング内に進入するスラリー量が変化するため、リテーナ液圧も変化し、その結果、研磨取り代を制御することができる。さらに、回転駆動手段の制御によりバッチ研磨時間（１バッチあたりの研磨時間）を変更すれば、研磨取り代を制御することができる。
また、ウェーハチャックおよびリテーナリングが一体化された研磨ヘッドを用いるので、構成が複雑になることもない。
なお、リテーナ液圧に基づく研磨条件（ヘッド加圧力、定盤回転数、研磨時間）の設定処理を、バッチ毎（１バッチに１回）ではなく１バッチの中で複数回行ってもよい。
【００１４】
本発明の研磨装置では、前記パラメータ設定手段は、前記リテーナ液圧測定手段で測定された液圧に基づいて、下記数式（１）によりウェーハの取り代の予測値を算出し、当該予測値と予め設定された目標値とが等しくなるように、前記少なくとも１つのパラメータを設定することが好ましい。
Ｘ＝Ａ×｛Ｆｈ−（Ｆｒ×Ｓｒ）｝／Ｓｗ×Ｒ×Ｔ … （１）
Ｘ：取り代の予測値
Ａ：比例定数
Ｆｈ：研磨ヘッドに付与する圧力
Ｆｒ：リテーナ液圧測定手段で測定された液圧
Ｓｒ：リテーナリングの研磨パッドに対向する面の表面積
Ｓｗ：ウェーハの被研磨面の表面積
Ｒ：定盤の回転数
Ｔ：研磨時間
【００１５】
本発明によれば、数式（１）に各種パラメータを代入するだけの簡単な方法で、研磨取り代のばらつきを精密に抑制できる。
なお、予測値と目標値とが等しくなるとは、予測値と目標値とが概ね一致することを意味するものであり、完全に一致する場合にのみ限定されるものではない。
【００１６】
本発明の研磨装置では、前記研磨ヘッドには、当該研磨ヘッドの所定の位置と前記リテーナリングの下面とを上下方向に連通する連通孔が設けられており、前記リテーナ液圧測定手段は、前記連通孔の上端の開面口を塞ぐように設けられていることが好ましい。
本発明によれば、連通孔の上端の開口面を塞ぐようにリテーナ液圧測定手段を設けている。このため、毛細管現象により連通孔内を上昇するスラリーがリテーナ液圧測定手段に接触することで、リテーナ液圧を直接的に測定することができ、リテーナ液圧の測定精度を高めることができる。よって、研磨取り代を適切に制御できる。
【００１７】
本発明の研磨装置では、前記リテーナ液圧測定手段は、前記リテーナリングの外縁方向に沿って等しい間隔で複数設けられており、前記パラメータ設定手段は、複数のリテーナ液圧測定手段での測定結果の平均値に基づいて、前記少なくとも１つのパラメータを設定することが好ましい。
ここで、実際の研磨の際には、研磨ヘッドの回転により当該研磨ヘッドに作用するモーメントなどの影響で、リテーナリングの下面と研磨パッドの研磨面とが平行とならない場合がある。このように、リテーナリングと研磨パッドとが平行とならない場合、リテーナパッド隙間寸法が大きくリテーナ液圧が小さい箇所と、リテーナパッド隙間寸法が小さくリテーナ液圧が大きい箇所とが存在することになる。したがって、リテーナリングの１箇所に１つのリテーナ液圧測定手段を設ける構成の場合、リテーナリングを回転させながらリテーナ液圧を測定するため、リテーナパッド隙間寸法が異なる複数箇所のうち１箇所でのリテーナ液圧が測定されることになる。このため、測定タイミングによって、リテーナ液圧がばらつき、研磨取り代を適切に制御できないおそれがある。
これに対して、例えば４個のリテーナ液圧測定手段をリテーナリングの外縁方向に沿って等しい間隔で設ける構成の場合、リテーナパッド隙間寸法が異なる４箇所でのリテーナ液圧の平均値は、測定タイミングによらずほぼ一定の値となる。したがって、リテーナリングと研磨パッドとが平行とならない場合であっても、研磨取り代を適切に制御できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態に係る研磨装置の断面図。
【図２】前記一実施形態における研磨装置の概略構成を示す平面図。
【図３】前記一実施形態におけるバッキングパッドおよびリテーナリングの断面図。
【図４】前記一実施形態におけるウェーハの研磨状態を示す断面図。
【図５】前記一実施形態における研磨装置の概略構成を示すブロック図。
【図６】前記一実施形態における研磨処理を示すフローチャート。
【図７】本発明の実施例１に係るウェーハ突出量とリテーナ液圧との関係を示すグラフ。
【図８】前記実施例１におけるウェーハ突出量と研磨取り代の実験値および予測値との関係を示すグラフ。
【図９】本発明の実施例２に係る定盤回転数とリテーナ液圧との関係を示すグラフ。
【図１０】前記実施例２における定盤回転数と研磨取り代の実験値および予測値との関係を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
なお、本実施形態では、リテーナ液圧に基づく研磨条件（ヘッド加圧力、定盤回転数、研磨時間）の設定処理を、バッチ毎（１バッチに１回）に行う構成を例示して説明するが、１バッチの中で複数回行ってもよい。
［研磨装置の構成〕
図１および図２に示すように、研磨装置１は、直径寸法が３００ｍｍのウェーハＷの表面を仕上げ研磨する枚葉式の装置である。なお、直径寸法が３００ｍｍ以外のウェーハＷを対象とした研磨装置１としてもよい。
この研磨装置１は、研磨部２と、４個の研磨ヘッド３と、研磨ヘッド駆動手段４（図５参照）と、記憶手段５（図５参照）と、制御手段６（図５参照）とを備える。
【００２０】
研磨部２は、定盤回転駆動手段２１と、この定盤回転駆動手段２１の回転軸に設けられた円板状の定盤２２と、図示しない仕上げ研磨スラリー供給部とを備える。
定盤２２の上面には、研磨パッド２３が設けられている。仕上げ研磨スラリー供給部は、研磨パッド２３の研磨面に、仕上げ研磨用のスラリーＰを適宜供給する。
【００２１】
研磨ヘッド３は、研磨ヘッド駆動手段４の駆動により回転する回転軸部材３１と、この回転軸部材３１の下端に設けられたバッキングパッド３２と、このバッキングパッド３２の下面に設けられたリテーナリング３３とを備える。回転軸部材３１は、上下に延びる円筒状のシャフト部３１１と、このシャフト部３１１の下端に設けられた円板状の回転フレーム部３１２とを備える。
【００２２】
バッキングパッド３２は、回転フレーム部３１２と略等しい外径寸法を有する円板状に形成されており、図３に示すように、ＰＥＴフィルム３２１（ポリエチレンテレフタレートフィルム）と、このＰＥＴフィルム３２１の一面に積層されたウレタン発泡層３２２とにより構成されている。そして、バッキングパッド３２は、ＰＥＴフィルム３２１に設けられた両面テープ３２３を介して、回転フレーム部３１２に接着されている。
ウェーハＷは、ウレタン発泡層３２２による水吸着により、バッキングパッド３２で保持される。
【００２３】
リテーナリング３３は、ウェーハＷの研磨中にウェーハＷが遠心力により飛び出すことを防止するための部材である。このリテーナリング３３は、熱溶着シート３３１を介して、バッキングパッド３２のウレタン発泡層３２２の外周縁部に、ウェーハＷを囲むように設けられている。リテーナリング３３の材質は、特に限定されないが、ガラスエポキシなどを用いることができる。
【００２４】
また、バッキングパッド３２およびリテーナリング３３には、図１、図２、および、図４に示すように、４つの連通孔３４が設けられている。この連通孔３４は、バッキングパッド３２およびリテーナリング３３を厚み方向に貫通し、かつ、リテーナリング３３の外縁方向に沿って等しい間隔で設けられている。すなわち、研磨ヘッド３全体として考えると、連通孔３４は、研磨ヘッド３の所定の位置と、リテーナリング３３の下面とを上下方向に連通するように設けられている。
【００２５】
また、バッキングパッド３２の上面には、４個のそれぞれの連通孔３４の上端の開口面を塞ぐように、４個のリテーナ液圧測定手段３５が設けられている。このリテーナ液圧測定手段３５は、例えば、ダイヤフラム型の圧力センサであり、リテーナ液圧Ｆｒを測定する。具体的に、図４に示すように、リテーナ液圧測定手段３５は、毛細管現象により連通孔３４内を上昇するスラリーＰが接触したときの圧力を、リテーナ液圧Ｆｒとして測定し、この測定結果を制御手段６に出力する。
【００２６】
研磨ヘッド駆動手段４は、図５に示すように、回転軸部材３１を回転させるヘッド回転駆動手段４１と、ヘッド加圧力Ｆｈを研磨ヘッド３に付与する研磨ヘッド加圧手段４２とを備える。ヘッド回転駆動手段４１および研磨ヘッド加圧手段４２は、制御手段６の制御により駆動する。
なお、定盤回転駆動手段２１とヘッド回転駆動手段４１とにより、本発明の回転駆動手段が構成されている。
【００２７】
記憶手段５には、ウェーハＷの研磨を行うための各種情報が記憶されている。この記憶されている情報としては、ヘッド加圧力Ｆｈ（図４参照）、定盤回転数Ｒ（定盤２２の回転数）、バッチ研磨時間Ｔｂ（１バッチあたりの研磨時間）、リテーナリング３３の下面（研磨パッド２３に対向する面）の表面積Ｓｒ、ウェーハＷの被研磨面の表面積Ｓｗ、研磨取り代の目標値などが例示できる。なお、詳しくは後述するが、ヘッド加圧力Ｆｈ、定盤回転数Ｒ、および、バッチ研磨時間Ｔｂは、制御手段６の後述するパラメータ設定手段６２により、必要に応じて更新される。
【００２８】
制御手段６は、記憶手段５に記憶されたプログラムおよびデータをＣＰＵ（Central Processing Unit）が処理することにより構成される、研磨制御手段６１と、パラメータ設定手段６２とを備える。
【００２９】
研磨制御手段６１は、記憶手段５に記憶されたパラメータに基づいて、研磨条件を制御する。
具体的に、研磨制御手段６１は、定盤回転数Ｒおよびバッチ研磨時間Ｔｂが記憶手段５に記憶された値となるように、１バッチ毎に定盤回転駆動手段２１およびヘッド回転駆動手段４１のうち少なくとも一方を制御する。また、ヘッド加圧力Ｆｈが記憶手段５に記憶された値となるように、１バッチ毎に研磨ヘッド加圧手段４２を制御する。
【００３０】
パラメータ設定手段６２は、リテーナ液圧測定手段３５で測定されたリテーナ液圧Ｆｒと、予め求めた以下の数式（１）とに基づいて、研磨取り代の予測値Ｘを算出する。なお、比例定数Ａは、予備実験で求められる値である。
Ｘ＝Ａ×｛Ｆｈ−（Ｆｒ×Ｓｒ）｝／Ｓｗ×Ｒ×Ｔ … （１）
Ｘ：研磨取り代の予測値
Ａ：比例定数
Ｆｈ：ヘッド加圧力
Ｆｒ：リテーナ液圧
Ｓｒ：リテーナリングの研磨パッドに対向する面の表面積
Ｓｗ：ウェーハの被研磨面の表面積
Ｒ：定盤回転数
Ｔｂ：バッチ研磨時間
【００３１】
そして、パラメータ設定手段６２は、数式（１）に基づき算出された予測値Ｘと、記憶手段５に記憶された目標値とが等しくないと判定すると、予測値Ｘが目標値と等しくなるように、ヘッド加圧力Ｆｈ、定盤回転数Ｒ、バッチ研磨時間Ｔｂのうち少なくとも１つのパラメータを変更して、記憶手段５に記憶させる。
【００３２】
［研磨装置の作用］
次に、上述の研磨装置１の作用として、ウェーハＷの研磨処理について説明する。
まず、研磨装置１を構成する制御手段６の研磨制御手段６１は、ウェーハＷの研磨を開始する旨の指令が設定入力されると、図６に示すように、記憶手段５に記憶されたパラメータ（ヘッド加圧力Ｆｈ、定盤回転数Ｒ、バッチ研磨時間Ｔｂ）を読み出す（ステップＳ１）。そして、このステップＳ１で読み出したパラメータに基づき、定盤回転駆動手段２１、ヘッド回転駆動手段４１および研磨ヘッド加圧手段４２を制御して、ウェーハＷの研磨を開始する（ステップＳ２）。なお、このステップＳ２における研磨では、図４に示すように、リテーナリング３３と研磨パッド２３とを接触させないで、ウェーハＷを研磨する。
【００３３】
この後、４個のリテーナ液圧測定手段３５は、連通孔３４を上昇してくるスラリーＰとの接触状態に基づいて、リテーナ液圧Ｆｒを測定し（ステップＳ３）、その測定結果をパラメータ設定手段６２に出力する。
パラメータ設定手段６２は、４個のリテーナ液圧測定手段３５からのリテーナ液圧測定結果を取得すると、この４個のリテーナ液圧Ｆｒの平均値を算出する（ステップＳ４）。
なお、リテーナ液圧測定手段３５からは常にリテーナ液圧Ｆｒの測定結果が出力されるため、パラメータ設定手段６２は、研磨開始から所定時間経過後に取得したリテーナ液圧Ｆｒの平均値を算出する。
【００３４】
そして、パラメータ設定手段６２は、リテーナ液圧Ｆｒの平均値、および、記憶手段５に記憶された各種情報を数式（１）に代入することで、研磨中のウェーハＷの研磨取り代の予測値Ｘを算出する（ステップＳ５）。
この後、パラメータ設定手段６２は、算出された予測値Ｘと、記憶手段５に記憶された目標値とが等しいか否かを判断する（ステップＳ６）。
このステップＳ６において、パラメータ設定手段６２は、等しくないと判断すると、次バッチでリテーナ液圧Ｆｒが変化しないと仮定した場合の予測値Ｘが、目標値と等しくなるように、ヘッド加圧力Ｆｈ、定盤回転数Ｒ、バッチ研磨時間Ｔｂのうち少なくとも１つのパラメータを設定して、記憶手段５に記憶されている次バッチのパラメータを更新する（ステップＳ７）。
【００３５】
ここで、予測値Ｘが目標値と等しくならない理由としては、ヘッド加圧力Ｆｈが直前バッチに対して変化したことが挙げられる。そして、ヘッド加圧力Ｆｈが変化する理由としては、リテーナリング３３の磨耗、ウェーハＷの厚さ寸法のばらつき、ウェーハＷを繰り返し水吸着することによるバッキングパッド３２のつぶれにより、ウェーハ突出量Ｈｄが変化し、この変化に伴いリテーナ液圧Ｆｒが変化してしまうことが挙げられる。
【００３６】
このステップＳ７において、パラメータ設定手段６２は、予測値Ｘが目標値よりも小さく研磨取り代を増やす必要がある場合、ヘッド加圧力Ｆｈ、定盤回転数Ｒ、バッチ研磨時間Ｔｂのうち少なくとも１つを増やす。一方で、予測値Ｘが目標値よりも大きく研磨取り代を減らす必要がある場合、ヘッド加圧力Ｆｈ、定盤回転数Ｒ、バッチ研磨時間Ｔｂのうち少なくとも１つを減らす。
このように、ヘッド加圧力Ｆｈの変更により研磨加圧力Ｆｗを変化させることで、研磨取り代を制御できる。また、定盤回転数Ｒの変更によりリテーナ液圧Ｆｒを変化させ、研磨加圧力Ｆｗも変化させることで、研磨取り代を制御できる。さらに、バッチ研磨時間Ｔｂの変更により、研磨取り代を制御できる。
なお、ステップＳ６およびステップＳ７における「予測値Ｘと目標値とが等しい」とは、予測値Ｘと目標値とが概ね一致することを意味するものであり、完全に一致する場合にのみ限定されるものではない。
【００３７】
そして、研磨制御手段６１は、ステップＳ７でパラメータが更新された後、あるいは、ステップＳ６で予測値Ｘと目標値とが等しいと判断された後、更新前のバッチ研磨時間Ｔｂが経過したと判断すると、研磨を終了し（ステップＳ８）、次バッチの研磨処理を行うか否かを判断する（ステップＳ９）。このステップＳ９において、研磨制御手段６１は、行わないと判断した場合、研磨処理を終了し、行うと判断した場合、ステップＳ１に戻り、次バッチの研磨処理を行う。
ここで、ステップＳ７の処理が行われることによりパラメータが更新されている場合、研磨制御手段６１は、更新後のパラメータを読み出す。一方で、ステップＳ７の処理が行われずパラメータが更新されていない場合、研磨制御手段６１は、直前バッチと同じパラメータを読み出す。なお、パラメータが更新されていない場合に、研磨制御手段６１が記憶手段５のパラメータを読み出す処理を行わなくてもよい。
【００３８】
［実施形態の作用効果］
上述したような本実施形態では、以下のような作用効果を奏することができる。
（１）研磨装置１は、リテーナ液圧測定手段３５で測定されたリテーナ液圧に基づいて、ヘッド加圧力Ｆｈ、定盤回転数Ｒ、および、バッチ研磨時間Ｔｂのうちの少なくとも１つのパラメータを制御する。
このため、直前バッチに対してウェーハ突出量Ｈｄが変化しても、ウェーハ突出量Ｈｄと相関関係があるリテーナ液圧Ｆｒに応じて、次バッチの研磨条件を制御するので、研磨取り代を適切に制御できる。さらに、バッキングパッド３２およびリテーナリング３３が一体化された研磨ヘッド３を用いるので、構成が複雑になることもない。
【００３９】
（２）パラメータ設定手段６２は、数式（１）に基づいて算出された研磨取り代の予測値Ｘが、目標値と等しくなるように、ヘッド加圧力Ｆｈ、定盤回転数Ｒ、および、バッチ研磨時間Ｔｂのうちの少なくとも１つのパラメータを設定する。
このため、数式（１）に各種パラメータを代入するだけの簡単な方法で、ウェーハＷ毎の研磨取り代のばらつきを精密に抑制できる。
【００４０】
（３）バッキングパッド３２およびリテーナリング３３を上下に連通する連通孔３４を設けるとともに、当該連通孔３４の上端の開口面を塞ぐようにリテーナ液圧測定手段３５を設けている。
このため、リテーナ液圧測定手段３５は、連通孔３４内を上昇するスラリーＰとの接触により、リテーナ液圧Ｆｒを直接的に測定することができる。したがって、リテーナ液圧Ｆｒの測定精度を高めることができ、研磨取り代を適切に制御できる。
【００４１】
（４）４個のリテーナ液圧測定手段３５を、リテーナリング３３の外縁方向に沿って等しい間隔で設けられている。そして、パラメータ設定手段６２により、４個のリテーナ液圧測定手段３５での測定結果の平均値に基づいて、パラメータを設定している。
このため、回転モーメントなどの影響で、リテーナリング３３の下面と研磨パッド２３の研磨面とが平行とならない場合であっても、リテーナ液圧Ｆｒの測定タイミングによらず、ほぼ同じ値となる平均値に基づいて予測値を算出することができ、研磨取り代を適切に制御できる。
【００４２】
［他の実施形態］
なお、本発明は前記実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の改良および設計の変更などが可能である。
すなわち、研磨取り代の予測値を算出するための関係式として、前記数式（１）を用いたが、例えば、リテーナ液圧Ｆｒと相関関係があるパラメータを新たに導入し、前記数式（１）とは異なる関係式を用いて、研磨取り代の予測値を算出してもよい。
また、新たに測定されたリテーナ液圧Ｆｒが、直前バッチで測定されたリテーナ液圧Ｆｒよりも大きい場合に、ヘッド加圧力Ｆｈ、定盤回転数Ｒ、バッチ研磨時間Ｔｂのうち少なくとも１つのパラメータを、予め設定された値だけ増やしてもよい。
【００４３】
また、１個の研磨ヘッド３に設けるリテーナ液圧測定手段３５の個数は、３個以下であってもよく、５個以上であってもよい。また、連通孔３４を回転フレーム部３１２の上端面まで貫通させ、当該上端面にリテーナ液圧測定手段３５を設けてもよい。
さらには、リテーナ液圧測定手段として面状の圧力センサを適用し、当該圧力センサをリテーナリング３３の下面に設けてもよい。
また、水吸着式のバッキングパッド３２の代わりに、吸引式のウェーハチャックを用いてもよい。
【００４４】
また、リテーナ液圧測定手段３５でのリテーナ液圧測定結果に基づいて、リテーナリング３３の交換時期を判定してもよい。すなわち、リテーナリング３３の摩耗量が増えるにしたがって、リテーナパッド隙間寸法Ｈｐが大きくなり、リテーナ液圧Ｆｒが減少する。この関係に基づいて、リテーナ液圧Ｆｒが閾値以下となった場合に、リテーナリング３３の交換時期であると判定してもよい。なお、交換時期であると判定した場合、研磨作業を一旦終了させ、リテーナリング３３を交換するように作業者に報知してもよい。
【実施例】
【００４５】
次に、本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの例によってなんら限定されるものではない。
本実施例では、数式（１）に基づき算出される研磨取り代の予測値Ｘが、実際の研磨取り代と合致するか否かを調べる実験を行った。
【００４６】
［実施例１］
【００４７】
まず、前記実施形態に係る研磨装置１を準備した。
そして、ウェーハ突出量Ｈｄと、リテーナ液圧Ｆｒおよび研磨取り代との関係を調べる実験を行った。
具体的に、ヘッド加圧力Ｆｈおよび研磨時間Ｔを所定値に固定するとともに、定盤回転数Ｒを１８ｒｐｍに固定した。そして、ウェーハ突出量Ｈｄが所定値となるように、研磨ヘッド３でウェーハＷを保持させ、研磨を行い、この研磨中のリテーナ液圧Ｆｒ（Ｐａ）を測定した。さらに、研磨終了後のウェーハＷの研磨取り代を測定した。
また、ウェーハ突出量Ｈｄを変更して、研磨中のリテーナ液圧Ｆｒと、研磨取り代とを同様に測定した。
ウェーハ突出量Ｈｄとリテーナ液圧Ｆｒとの関係を、図７に示す。
また、ウェーハ突出量Ｈｄと研磨取り代の実験値Ｙとの関係を、図８に示す。
【００４８】
次に、例えば、ウェーハ突出量Ｈｄが３０μｍのときのリテーナ液圧Ｆｒおよび研磨取り代の実験値Ｙと、上記実験で用いた各パラメータの値（ヘッド加圧力Ｆｈ、リテーナリングの表面積Ｓｒ、ウェーハＷの表面積Ｓｗ、定盤回転数Ｒ、バッチ研磨時間Ｔｂ）とを、以下の数式（２）に代入することで、ウェーハ突出量Ｈｄが３０μｍのときの仮定数Ｂを求めた。なお、数式（２）は、数式（１）を変形し、比例定数Ａの代わりに仮定数Ｂを用い、予測値Ｘの代わりに実験値Ｙを用いたものである。
Ｂ＝Ｙ／｛Ｆｈ−（Ｆｒ−Ｓｒ）｝×Ｓｒ／Ｒ／Ｔ … （２）
同様にして、上記実験で行った各ウェーハ突出量Ｈｄについて、数式（２）に基づいて仮定数Ｂを求めた。そして、この各ウェーハ突出量Ｈｄに対してそれぞれ求められた仮定数Ｂの平均値を、数式（１）の比例定数Ａとして決定した。
【００４９】
次に、数式（２）に基づき決定した比例定数Ａと、ウェーハ突出量Ｈｄが３０μｍのときのリテーナ液圧Ｆｒと、上記実験で用いた各パラメータの値とを、数式（１）に代入して、ウェーハ突出量Ｈｄが３０μｍのときの研磨取り代の予測値Ｘを求めた。同様にして、上記実験で行った各ウェーハ突出量Ｈｄについて、数式（１）に基づき研磨取り代の予測値Ｘを求めた。得られた予測値Ｘを、図８に示す。
図８に示すように、研磨取り代の予測値Ｘと実験値Ｙとは、ほぼ合致することが確認できた。
【００５０】
［実施例２］
実施例１と同じ研磨装置を用いて、定盤回転数Ｒと、リテーナ液圧Ｆｒおよび研磨取り代との関係を調べる実験を行った。
具体的に、ヘッド加圧力Ｆｈおよびバッチ研磨時間Ｔｂを固定するとともに、ウェーハ突出量Ｈｄを１３０μｍに固定した。そして、定盤回転数Ｒが所定値となるような条件で研磨を行い、この研磨中のリテーナ液圧Ｆｒ（Ｐａ）を測定した。さらに、研磨終了後のウェーハＷの研磨取り代を測定した。
また、定盤回転数Ｒを変更して、研磨中のリテーナ液圧Ｆｒと、研磨取り代とを同様に測定した。
定盤回転数Ｒとリテーナ液圧Ｆｒとの関係を、図９に示す。
また、定盤回転数Ｒと研磨取り代の実験値Ｙとの関係を、図１０に示す。
【００５１】
次に、例えば、定盤回転数Ｒが１２ｒｐｍのときのリテーナ液圧Ｆｒおよび研磨取り代の実験値Ｙと、上記実験で用いた各パラメータの値（ヘッド加圧力Ｆｈ、リテーナリングの表面積Ｓｒ、ウェーハＷの表面積Ｓｗ、バッチ研磨時間Ｔｂ）と、定盤回転数Ｒの値である１２ｒｐｍとを、数式（２）に代入することで、定盤回転数Ｒが１２ｒｐｍのときの仮定数Ｂを求めた。
同様にして、上記実験で行った各定盤回転数Ｒについて、数式（２）に基づいて仮定数Ｂを求め、この定盤回転数Ｒに対してそれぞれ求められた仮定数Ｂの平均値を、数式（１）の比例定数Ａとして決定した。
【００５２】
次に、上記決定した比例定数Ａと、定盤回転数Ｒが１２ｒｐｍのときのリテーナ液圧Ｆｒと、上記実験で用いた各パラメータの値と、定盤回転数Ｒの値である１２ｒｐｍとを、数式（１）に代入して、定盤回転数Ｒが１２ｒｐｍのときの研磨取り代の予測値Ｘを求めた。同様にして、上記実験で行った各定盤回転数Ｒについて、数式（１）に基づき研磨取り代の予測値Ｘを求めた。得られた予測値Ｘを、図１０に示す。
図１０に示すように、研磨取り代の予測値Ｘと実験値Ｙとは、ほぼ合致することが確認できた。
なお、図１０に示すように、定盤回転数Ｒが２２ｒｐｍ以上になると研磨取り代が徐々に減少するのは、リテーナ液圧Ｆｒが大きくなり研磨加圧力Ｆｗが小さくなるからである。
【００５３】
以上のことから、リテーナ液圧測定手段３５で測定されたリテーナ液圧Ｆｒと、数式（１）とに基づいて、研磨取り代の予測値Ｘが目標値と等しくなるように、ヘッド加圧力Ｆｈ、定盤回転数Ｒ、バッチ研磨時間Ｔｂのうち少なくとも１つのパラメータを設定することで、研磨取り代を適切に制御できることが確認できた。
【符号の説明】
【００５４】
１…研磨装置
３…研磨ヘッド
２１…回転駆動手段を構成する定盤回転駆動手段
２２…定盤
２３…研磨パッド
３２…ウェーハチャックとしてのバッキングパッド
３３…リテーナリング
３４…連通孔
３５…リテーナ液圧測定手段
４１…回転駆動手段を構成するヘッド回転駆動手段
４２…研磨ヘッド加圧手段
６１…研磨制御手段
６２…パラメータ設定手段
Ｐ…スラリー
Ｗ…ウェーハ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、研磨装置、および、研磨方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウェーハ（以下、ウェーハと称す）の仕上げ研磨工程で用いられる研磨方法として、ウェーハチャックとリテーナリングとが一体化された研磨ヘッドを用いたものが知られている。この研磨方法では、研磨ヘッドにウェーハを保持させるとともに、研磨パッド上にスラリーを供給し、リテーナリングを研磨パッドに接触させないでウェーハを研磨する。
【０００３】
一方で、ウェーハチャックとリテーナリングとが独立して駆動するような研磨装置が知られている（例えば、特許文献１）。この特許文献１の研磨装置は、ウェーハチャック面（裏面）に設けられたラバー膜を備え、当該ラバー膜内の圧力制御によりウェーハを研磨パッドに押し付ける圧力を制御している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１０７０９４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、リテーナリングを研磨パッドに接触させないでウェーハを研磨する場合には、リテーナリング内外に移動するスラリーによるリテーナリングの摩耗や、ウェーハ自体の厚さ寸法のばらつきにより、研磨取り代（ウェーハの取り代）がばらついてしまう。これは、以下のような理由のためと考えられる。
【０００６】
すなわち、ウェーハ突出量（リテーナリングの下面からのウェーハの被研磨面の突出量）が大きくなると、リテーナパッド隙間寸法（リテーナリングと研磨パッドとの隙間の寸法）も大きくなると考えられる。
また、リテーナパッド隙間寸法が大きくなると、流体潤滑の観点から、リテーナリングの下面に作用するリテーナ液圧（リテーナリング内外を移動するスラリーによる液圧）は、小さくなると考えられる。
したがって、ウェーハ突出量が大きくなると、リテーナ液圧は小さくなると考えられる。
また、リテーナ液圧は、研磨ヘッドに付与されるヘッド加圧力（研磨パッドに近づく方向への圧力）と反対方向に作用する。このため、実際にウェーハに作用する研磨加圧力（研磨パッドに近づく方向への圧力）は、ヘッド加圧からリテーナ液圧を減じた値とほぼ等しくなる。
【０００７】
ヘッド加圧力の大きさ、定盤や研磨ヘッドの回転数、１バッチの研磨時間を一定にして、ウェーハを順次研磨する場合、リテーナパッド隙間寸法が変化しなければ、リテーナ液圧も変化しない。このため、研磨加圧力も変化せず、バッチ毎に研磨取り代がばらつくことがない。
【０００８】
しかし、実際には、上述のように、リテーナリングの摩耗や、ウェーハの厚さ寸法のばらつきにより、ウェーハ突出量がばらついてしまい、リテーナ液圧もばらつく。このリテーナ液圧のばらつきに伴い、研磨加圧力もばらつくこととなり、結果として研磨取り代がばらついてしまう。
【０００９】
上述のようなウェーハチャックとリテーナリングとが一体化された研磨ヘッドを用いた場合には、ウェーハチャックとリテーナリングとの相対位置を変更できないため、バッチ毎にウェーハ突出量を制御することができず、上述のような問題点を解決できない。
一方で、特許文献１に記載のような研磨装置では、ウェーハチャックとリテーナリングとが独立して駆動させることで、バッチ毎にウェーハ突出量を制御できるものの、ウェーハチャックとリテーナリングとを独立して駆動させるための構造が複雑であり、多くのセンサや制御部品が必要となるという問題点がある。
【００１０】
本発明の目的は、簡単な構成でウェーハの取り代を適切に制御可能な研磨装置、および、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】
【００１１】
本発明の研磨装置は、研磨パッドが設けられた定盤と、ウェーハを保持するウェーハチャックおよびリテーナリングが一体化された研磨ヘッドと、前記定盤と前記研磨ヘッドとを相対的に回転させる回転駆動手段と、前記ウェーハを前記研磨パッドに押し付けるような圧力を前記研磨ヘッドに付与する研磨ヘッド加圧手段と、前記回転駆動手段および前記研磨ヘッド加圧手段を制御する研磨制御手段と、を備え、前記研磨パッド上に供給されるスラリーを用いて、前記リテーナリングと前記研磨パッドとを接触させないでウェーハを研磨する研磨装置であって、ウェーハの研磨中に前記リテーナリングが前記研磨パッド上のスラリーから受ける液圧を測定するリテーナ液圧測定手段と、前記リテーナ液圧測定手段で測定された液圧に基づいて、前記研磨ヘッドに付与する圧力、前記定盤の回転数、および、研磨時間のうちの少なくとも１つのパラメータを設定するパラメータ設定手段と、を備え、前記研磨制御手段は、前記パラメータ設定手段で設定されたパラメータに基づいて、前記回転駆動手段および前記研磨ヘッド加圧手段のうち少なくとも一方を制御することを特徴とすることを特徴とする。
【００１２】
一方、本発明の研磨方法は、研磨パッドが設けられた定盤と、ウェーハを保持するウェーハチャックおよびリテーナリングが一体化された研磨ヘッドと、前記定盤と前記研磨ヘッドとを相対的に回転させる回転駆動手段と、前記ウェーハを前記研磨パッドに押し付けるような圧力を前記研磨ヘッドに付与する研磨ヘッド加圧手段と、を備え、前記研磨パッド上に供給されるスラリーを用いて、前記リテーナリングと前記研磨パッドとを接触させないでウェーハを研磨する研磨装置を用いた研磨方法であって、前記研磨装置に、ウェーハの研磨中に前記リテーナリングが前記研磨パッド上のスラリーから受ける液圧を測定するリテーナ液圧測定手段を設け、ウェーハの研磨中に、前記リテーナ液圧測定手段で測定された液圧に基づいて、前記研磨ヘッドに付与する圧力、前記定盤の回転数、および、研磨時間のうちの少なくとも１つのパラメータを設定するパラメータ設定工程と、前記パラメータ設定工程で設定されたパラメータに基づいて、前記回転駆動手段および前記研磨ヘッド加圧手段のうち少なくとも一方を制御する研磨制御工程と、を実施することを特徴とする。
【００１３】
以上のような研磨装置および研磨方法では、ウェーハチャックおよびリテーナリングが一体化された研磨ヘッドを備えた研磨装置に、リテーナ液圧を測定するリテーナ液圧測定手段を設けている。そして、当該リテーナ測定手段での測定結果に基づいて、ヘッド加圧力（研磨ヘッドに付与する圧力）、定盤回転数（定盤の回転数）、および、研磨時間のうちの少なくとも１つのパラメータを設定している。
このため、例えば、直前バッチに対してウェーハ突出量が変化しても、ウェーハ突出量と相関関係があるリテーナ液圧に基づいて、次バッチの研磨条件を設定することで、研磨取り代を適切に制御できる。例えば、研磨ヘッド加圧手段の制御によりヘッド加圧力を変更すれば、ウェーハ加圧力が変化するため、研磨取り代を制御することができる。また、定盤回転数を変更すれば、リテーナリング内に進入するスラリー量が変化するため、リテーナ液圧も変化し、その結果、研磨取り代を制御することができる。さらに、回転駆動手段の制御によりバッチ研磨時間（１バッチあたりの研磨時間）を変更すれば、研磨取り代を制御することができる。
また、ウェーハチャックおよびリテーナリングが一体化された研磨ヘッドを用いるので、構成が複雑になることもない。
なお、リテーナ液圧に基づく研磨条件（ヘッド加圧力、定盤回転数、研磨時間）の設定処理を、バッチ毎（１バッチに１回）ではなく１バッチの中で複数回行ってもよい。
【００１４】
本発明の研磨装置では、前記パラメータ設定手段は、前記リテーナ液圧測定手段で測定された液圧に基づいて、下記数式（１）によりウェーハの取り代の予測値を算出し、当該予測値と予め設定された目標値とが等しくなるように、前記少なくとも１つのパラメータを設定することが好ましい。
Ｘ＝Ａ×｛Ｆｈ−（Ｆｒ×Ｓｒ）｝／Ｓｗ×Ｒ×Ｔ … （１）
Ｘ：取り代の予測値
Ａ：比例定数
Ｆｈ：研磨ヘッドに付与する圧力
Ｆｒ：リテーナ液圧測定手段で測定された液圧
Ｓｒ：リテーナリングの研磨パッドに対向する面の表面積
Ｓｗ：ウェーハの被研磨面の表面積
Ｒ：定盤の回転数
Ｔ：研磨時間
【００１５】
本発明によれば、数式（１）に各種パラメータを代入するだけの簡単な方法で、研磨取り代のばらつきを精密に抑制できる。
なお、予測値と目標値とが等しくなるとは、予測値と目標値とが概ね一致することを意味するものであり、完全に一致する場合にのみ限定されるものではない。
【００１６】
本発明の研磨装置では、前記研磨ヘッドには、当該研磨ヘッドの所定の位置と前記リテーナリングの下面とを上下方向に連通する連通孔が設けられており、前記リテーナ液圧測定手段は、前記連通孔の上端の開面口を塞ぐように設けられていることが好ましい。
本発明によれば、連通孔の上端の開口面を塞ぐようにリテーナ液圧測定手段を設けている。このため、毛細管現象により連通孔内を上昇するスラリーがリテーナ液圧測定手段に接触することで、リテーナ液圧を直接的に測定することができ、リテーナ液圧の測定精度を高めることができる。よって、研磨取り代を適切に制御できる。
【００１７】
本発明の研磨装置では、前記リテーナ液圧測定手段は、前記リテーナリングの外縁方向に沿って等しい間隔で複数設けられており、前記パラメータ設定手段は、複数のリテーナ液圧測定手段での測定結果の平均値に基づいて、前記少なくとも１つのパラメータを設定することが好ましい。
ここで、実際の研磨の際には、研磨ヘッドの回転により当該研磨ヘッドに作用するモーメントなどの影響で、リテーナリングの下面と研磨パッドの研磨面とが平行とならない場合がある。このように、リテーナリングと研磨パッドとが平行とならない場合、リテーナパッド隙間寸法が大きくリテーナ液圧が小さい箇所と、リテーナパッド隙間寸法が小さくリテーナ液圧が大きい箇所とが存在することになる。したがって、リテーナリングの１箇所に１つのリテーナ液圧測定手段を設ける構成の場合、リテーナリングを回転させながらリテーナ液圧を測定するため、リテーナパッド隙間寸法が異なる複数箇所のうち１箇所でのリテーナ液圧が測定されることになる。このため、測定タイミングによって、リテーナ液圧がばらつき、研磨取り代を適切に制御できないおそれがある。
これに対して、例えば４個のリテーナ液圧測定手段をリテーナリングの外縁方向に沿って等しい間隔で設ける構成の場合、リテーナパッド隙間寸法が異なる４箇所でのリテーナ液圧の平均値は、測定タイミングによらずほぼ一定の値となる。したがって、リテーナリングと研磨パッドとが平行とならない場合であっても、研磨取り代を適切に制御できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態に係る研磨装置の断面図。
【図２】前記一実施形態における研磨装置の概略構成を示す平面図。
【図３】前記一実施形態におけるバッキングパッドおよびリテーナリングの断面図。
【図４】前記一実施形態におけるウェーハの研磨状態を示す断面図。
【図５】前記一実施形態における研磨装置の概略構成を示すブロック図。
【図６】前記一実施形態における研磨処理を示すフローチャート。
【図７】本発明の実施例１に係るウェーハ突出量とリテーナ液圧との関係を示すグラフ。
【図８】前記実施例１におけるウェーハ突出量と研磨取り代の実験値および予測値との関係を示すグラフ。
【図９】本発明の実施例２に係る定盤回転数とリテーナ液圧との関係を示すグラフ。
【図１０】前記実施例２における定盤回転数と研磨取り代の実験値および予測値との関係を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
なお、本実施形態では、リテーナ液圧に基づく研磨条件（ヘッド加圧力、定盤回転数、研磨時間）の設定処理を、バッチ毎（１バッチに１回）に行う構成を例示して説明するが、１バッチの中で複数回行ってもよい。
［研磨装置の構成〕
図１および図２に示すように、研磨装置１は、直径寸法が３００ｍｍのウェーハＷの表面を仕上げ研磨する枚葉式の装置である。なお、直径寸法が３００ｍｍ以外のウェーハＷを対象とした研磨装置１としてもよい。
この研磨装置１は、研磨部２と、４個の研磨ヘッド３と、研磨ヘッド駆動手段４（図５参照）と、記憶手段５（図５参照）と、制御手段６（図５参照）とを備える。
【００２０】
研磨部２は、定盤回転駆動手段２１と、この定盤回転駆動手段２１の回転軸に設けられた円板状の定盤２２と、図示しない仕上げ研磨スラリー供給部とを備える。
定盤２２の上面には、研磨パッド２３が設けられている。仕上げ研磨スラリー供給部は、研磨パッド２３の研磨面に、仕上げ研磨用のスラリーＰを適宜供給する。
【００２１】
研磨ヘッド３は、研磨ヘッド駆動手段４の駆動により回転する回転軸部材３１と、この回転軸部材３１の下端に設けられたバッキングパッド３２と、このバッキングパッド３２の下面に設けられたリテーナリング３３とを備える。回転軸部材３１は、上下に延びる円筒状のシャフト部３１１と、このシャフト部３１１の下端に設けられた円板状の回転フレーム部３１２とを備える。
【００２２】
バッキングパッド３２は、回転フレーム部３１２と略等しい外径寸法を有する円板状に形成されており、図３に示すように、ＰＥＴフィルム３２１（ポリエチレンテレフタレートフィルム）と、このＰＥＴフィルム３２１の一面に積層されたウレタン発泡層３２２とにより構成されている。そして、バッキングパッド３２は、ＰＥＴフィルム３２１に設けられた両面テープ３２３を介して、回転フレーム部３１２に接着されている。
ウェーハＷは、ウレタン発泡層３２２による水吸着により、バッキングパッド３２で保持される。
【００２３】
リテーナリング３３は、ウェーハＷの研磨中にウェーハＷが遠心力により飛び出すことを防止するための部材である。このリテーナリング３３は、熱溶着シート３３１を介して、バッキングパッド３２のウレタン発泡層３２２の外周縁部に、ウェーハＷを囲むように設けられている。リテーナリング３３の材質は、特に限定されないが、ガラスエポキシなどを用いることができる。
【００２４】
また、バッキングパッド３２およびリテーナリング３３には、図１、図２、および、図４に示すように、４つの連通孔３４が設けられている。この連通孔３４は、バッキングパッド３２およびリテーナリング３３を厚み方向に貫通し、かつ、リテーナリング３３の外縁方向に沿って等しい間隔で設けられている。すなわち、研磨ヘッド３全体として考えると、連通孔３４は、研磨ヘッド３の所定の位置と、リテーナリング３３の下面とを上下方向に連通するように設けられている。
【００２５】
また、バッキングパッド３２の上面には、４個のそれぞれの連通孔３４の上端の開口面を塞ぐように、４個のリテーナ液圧測定手段３５が設けられている。このリテーナ液圧測定手段３５は、例えば、ダイヤフラム型の圧力センサであり、リテーナ液圧Ｆｒを測定する。具体的に、図４に示すように、リテーナ液圧測定手段３５は、毛細管現象により連通孔３４内を上昇するスラリーＰが接触したときの圧力を、リテーナ液圧Ｆｒとして測定し、この測定結果を制御手段６に出力する。
【００２６】
研磨ヘッド駆動手段４は、図５に示すように、回転軸部材３１を回転させるヘッド回転駆動手段４１と、ヘッド加圧力Ｆｈを研磨ヘッド３に付与する研磨ヘッド加圧手段４２とを備える。ヘッド回転駆動手段４１および研磨ヘッド加圧手段４２は、制御手段６の制御により駆動する。
なお、定盤回転駆動手段２１とヘッド回転駆動手段４１とにより、本発明の回転駆動手段が構成されている。
【００２７】
記憶手段５には、ウェーハＷの研磨を行うための各種情報が記憶されている。この記憶されている情報としては、ヘッド加圧力Ｆｈ（図４参照）、定盤回転数Ｒ（定盤２２の回転数）、バッチ研磨時間Ｔｂ（１バッチあたりの研磨時間）、リテーナリング３３の下面（研磨パッド２３に対向する面）の表面積Ｓｒ、ウェーハＷの被研磨面の表面積Ｓｗ、研磨取り代の目標値などが例示できる。なお、詳しくは後述するが、ヘッド加圧力Ｆｈ、定盤回転数Ｒ、および、バッチ研磨時間Ｔｂは、制御手段６の後述するパラメータ設定手段６２により、必要に応じて更新される。
【００２８】
制御手段６は、記憶手段５に記憶されたプログラムおよびデータをＣＰＵ（Central Processing Unit）が処理することにより構成される、研磨制御手段６１と、パラメータ設定手段６２とを備える。
【００２９】
研磨制御手段６１は、記憶手段５に記憶されたパラメータに基づいて、研磨条件を制御する。
具体的に、研磨制御手段６１は、定盤回転数Ｒおよびバッチ研磨時間Ｔｂが記憶手段５に記憶された値となるように、１バッチ毎に定盤回転駆動手段２１およびヘッド回転駆動手段４１のうち少なくとも一方を制御する。また、ヘッド加圧力Ｆｈが記憶手段５に記憶された値となるように、１バッチ毎に研磨ヘッド加圧手段４２を制御する。
【００３０】
パラメータ設定手段６２は、リテーナ液圧測定手段３５で測定されたリテーナ液圧Ｆｒと、予め求めた以下の数式（１）とに基づいて、研磨取り代の予測値Ｘを算出する。なお、比例定数Ａは、予備実験で求められる値である。
Ｘ＝Ａ×｛Ｆｈ−（Ｆｒ×Ｓｒ）｝／Ｓｗ×Ｒ×Ｔ … （１）
Ｘ：研磨取り代の予測値
Ａ：比例定数
Ｆｈ：ヘッド加圧力
Ｆｒ：リテーナ液圧
Ｓｒ：リテーナリングの研磨パッドに対向する面の表面積
Ｓｗ：ウェーハの被研磨面の表面積
Ｒ：定盤回転数
Ｔｂ：バッチ研磨時間
【００３１】
そして、パラメータ設定手段６２は、数式（１）に基づき算出された予測値Ｘと、記憶手段５に記憶された目標値とが等しくないと判定すると、予測値Ｘが目標値と等しくなるように、ヘッド加圧力Ｆｈ、定盤回転数Ｒ、バッチ研磨時間Ｔｂのうち少なくとも１つのパラメータを変更して、記憶手段５に記憶させる。
【００３２】
［研磨装置の作用］
次に、上述の研磨装置１の作用として、ウェーハＷの研磨処理について説明する。
まず、研磨装置１を構成する制御手段６の研磨制御手段６１は、ウェーハＷの研磨を開始する旨の指令が設定入力されると、図６に示すように、記憶手段５に記憶されたパラメータ（ヘッド加圧力Ｆｈ、定盤回転数Ｒ、バッチ研磨時間Ｔｂ）を読み出す（ステップＳ１）。そして、このステップＳ１で読み出したパラメータに基づき、定盤回転駆動手段２１、ヘッド回転駆動手段４１および研磨ヘッド加圧手段４２を制御して、ウェーハＷの研磨を開始する（ステップＳ２）。なお、このステップＳ２における研磨では、図４に示すように、リテーナリング３３と研磨パッド２３とを接触させないで、ウェーハＷを研磨する。
【００３３】
この後、４個のリテーナ液圧測定手段３５は、連通孔３４を上昇してくるスラリーＰとの接触状態に基づいて、リテーナ液圧Ｆｒを測定し（ステップＳ３）、その測定結果をパラメータ設定手段６２に出力する。
パラメータ設定手段６２は、４個のリテーナ液圧測定手段３５からのリテーナ液圧測定結果を取得すると、この４個のリテーナ液圧Ｆｒの平均値を算出する（ステップＳ４）。
なお、リテーナ液圧測定手段３５からは常にリテーナ液圧Ｆｒの測定結果が出力されるため、パラメータ設定手段６２は、研磨開始から所定時間経過後に取得したリテーナ液圧Ｆｒの平均値を算出する。
【００３４】
そして、パラメータ設定手段６２は、リテーナ液圧Ｆｒの平均値、および、記憶手段５に記憶された各種情報を数式（１）に代入することで、研磨中のウェーハＷの研磨取り代の予測値Ｘを算出する（ステップＳ５）。
この後、パラメータ設定手段６２は、算出された予測値Ｘと、記憶手段５に記憶された目標値とが等しいか否かを判断する（ステップＳ６）。
このステップＳ６において、パラメータ設定手段６２は、等しくないと判断すると、次バッチでリテーナ液圧Ｆｒが変化しないと仮定した場合の予測値Ｘが、目標値と等しくなるように、ヘッド加圧力Ｆｈ、定盤回転数Ｒ、バッチ研磨時間Ｔｂのうち少なくとも１つのパラメータを設定して、記憶手段５に記憶されている次バッチのパラメータを更新する（ステップＳ７）。
【００３５】
ここで、予測値Ｘが目標値と等しくならない理由としては、ヘッド加圧力Ｆｈが直前バッチに対して変化したことが挙げられる。そして、ヘッド加圧力Ｆｈが変化する理由としては、リテーナリング３３の磨耗、ウェーハＷの厚さ寸法のばらつき、ウェーハＷを繰り返し水吸着することによるバッキングパッド３２のつぶれにより、ウェーハ突出量Ｈｄが変化し、この変化に伴いリテーナ液圧Ｆｒが変化してしまうことが挙げられる。
【００３６】
このステップＳ７において、パラメータ設定手段６２は、予測値Ｘが目標値よりも小さく研磨取り代を増やす必要がある場合、ヘッド加圧力Ｆｈ、定盤回転数Ｒ、バッチ研磨時間Ｔｂのうち少なくとも１つを増やす。一方で、予測値Ｘが目標値よりも大きく研磨取り代を減らす必要がある場合、ヘッド加圧力Ｆｈ、定盤回転数Ｒ、バッチ研磨時間Ｔｂのうち少なくとも１つを減らす。
このように、ヘッド加圧力Ｆｈの変更により研磨加圧力Ｆｗを変化させることで、研磨取り代を制御できる。また、定盤回転数Ｒの変更によりリテーナ液圧Ｆｒを変化させ、研磨加圧力Ｆｗも変化させることで、研磨取り代を制御できる。さらに、バッチ研磨時間Ｔｂの変更により、研磨取り代を制御できる。
なお、ステップＳ６およびステップＳ７における「予測値Ｘと目標値とが等しい」とは、予測値Ｘと目標値とが概ね一致することを意味するものであり、完全に一致する場合にのみ限定されるものではない。
【００３７】
そして、研磨制御手段６１は、ステップＳ７でパラメータが更新された後、あるいは、ステップＳ６で予測値Ｘと目標値とが等しいと判断された後、更新前のバッチ研磨時間Ｔｂが経過したと判断すると、研磨を終了し（ステップＳ８）、次バッチの研磨処理を行うか否かを判断する（ステップＳ９）。このステップＳ９において、研磨制御手段６１は、行わないと判断した場合、研磨処理を終了し、行うと判断した場合、ステップＳ１に戻り、次バッチの研磨処理を行う。
ここで、ステップＳ７の処理が行われることによりパラメータが更新されている場合、研磨制御手段６１は、更新後のパラメータを読み出す。一方で、ステップＳ７の処理が行われずパラメータが更新されていない場合、研磨制御手段６１は、直前バッチと同じパラメータを読み出す。なお、パラメータが更新されていない場合に、研磨制御手段６１が記憶手段５のパラメータを読み出す処理を行わなくてもよい。
【００３８】
［実施形態の作用効果］
上述したような本実施形態では、以下のような作用効果を奏することができる。
（１）研磨装置１は、リテーナ液圧測定手段３５で測定されたリテーナ液圧に基づいて、ヘッド加圧力Ｆｈ、定盤回転数Ｒ、および、バッチ研磨時間Ｔｂのうちの少なくとも１つのパラメータを制御する。
このため、直前バッチに対してウェーハ突出量Ｈｄが変化しても、ウェーハ突出量Ｈｄと相関関係があるリテーナ液圧Ｆｒに応じて、次バッチの研磨条件を制御するので、研磨取り代を適切に制御できる。さらに、バッキングパッド３２およびリテーナリング３３が一体化された研磨ヘッド３を用いるので、構成が複雑になることもない。
【００３９】
（２）パラメータ設定手段６２は、数式（１）に基づいて算出された研磨取り代の予測値Ｘが、目標値と等しくなるように、ヘッド加圧力Ｆｈ、定盤回転数Ｒ、および、バッチ研磨時間Ｔｂのうちの少なくとも１つのパラメータを設定する。
このため、数式（１）に各種パラメータを代入するだけの簡単な方法で、ウェーハＷ毎の研磨取り代のばらつきを精密に抑制できる。
【００４０】
（３）バッキングパッド３２およびリテーナリング３３を上下に連通する連通孔３４を設けるとともに、当該連通孔３４の上端の開口面を塞ぐようにリテーナ液圧測定手段３５を設けている。
このため、リテーナ液圧測定手段３５は、連通孔３４内を上昇するスラリーＰとの接触により、リテーナ液圧Ｆｒを直接的に測定することができる。したがって、リテーナ液圧Ｆｒの測定精度を高めることができ、研磨取り代を適切に制御できる。
【００４１】
（４）４個のリテーナ液圧測定手段３５を、リテーナリング３３の外縁方向に沿って等しい間隔で設けられている。そして、パラメータ設定手段６２により、４個のリテーナ液圧測定手段３５での測定結果の平均値に基づいて、パラメータを設定している。
このため、回転モーメントなどの影響で、リテーナリング３３の下面と研磨パッド２３の研磨面とが平行とならない場合であっても、リテーナ液圧Ｆｒの測定タイミングによらず、ほぼ同じ値となる平均値に基づいて予測値を算出することができ、研磨取り代を適切に制御できる。
【００４２】
［他の実施形態］
なお、本発明は前記実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の改良および設計の変更などが可能である。
すなわち、研磨取り代の予測値を算出するための関係式として、前記数式（１）を用いたが、例えば、リテーナ液圧Ｆｒと相関関係があるパラメータを新たに導入し、前記数式（１）とは異なる関係式を用いて、研磨取り代の予測値を算出してもよい。
また、新たに測定されたリテーナ液圧Ｆｒが、直前バッチで測定されたリテーナ液圧Ｆｒよりも大きい場合に、ヘッド加圧力Ｆｈ、定盤回転数Ｒ、バッチ研磨時間Ｔｂのうち少なくとも１つのパラメータを、予め設定された値だけ増やしてもよい。
【００４３】
また、１個の研磨ヘッド３に設けるリテーナ液圧測定手段３５の個数は、３個以下であってもよく、５個以上であってもよい。また、連通孔３４を回転フレーム部３１２の上端面まで貫通させ、当該上端面にリテーナ液圧測定手段３５を設けてもよい。
さらには、リテーナ液圧測定手段として面状の圧力センサを適用し、当該圧力センサをリテーナリング３３の下面に設けてもよい。
また、水吸着式のバッキングパッド３２の代わりに、吸引式のウェーハチャックを用いてもよい。
【００４４】
また、リテーナ液圧測定手段３５でのリテーナ液圧測定結果に基づいて、リテーナリング３３の交換時期を判定してもよい。すなわち、リテーナリング３３の摩耗量が増えるにしたがって、リテーナパッド隙間寸法Ｈｐが大きくなり、リテーナ液圧Ｆｒが減少する。この関係に基づいて、リテーナ液圧Ｆｒが閾値以下となった場合に、リテーナリング３３の交換時期であると判定してもよい。なお、交換時期であると判定した場合、研磨作業を一旦終了させ、リテーナリング３３を交換するように作業者に報知してもよい。
【実施例】
【００４５】
次に、本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの例によってなんら限定されるものではない。
本実施例では、数式（１）に基づき算出される研磨取り代の予測値Ｘが、実際の研磨取り代と合致するか否かを調べる実験を行った。
【００４６】
［実施例１］
【００４７】
まず、前記実施形態に係る研磨装置１を準備した。
そして、ウェーハ突出量Ｈｄと、リテーナ液圧Ｆｒおよび研磨取り代との関係を調べる実験を行った。
具体的に、ヘッド加圧力Ｆｈおよび研磨時間Ｔを所定値に固定するとともに、定盤回転数Ｒを１８ｒｐｍに固定した。そして、ウェーハ突出量Ｈｄが所定値となるように、研磨ヘッド３でウェーハＷを保持させ、研磨を行い、この研磨中のリテーナ液圧Ｆｒ（Ｐａ）を測定した。さらに、研磨終了後のウェーハＷの研磨取り代を測定した。
また、ウェーハ突出量Ｈｄを変更して、研磨中のリテーナ液圧Ｆｒと、研磨取り代とを同様に測定した。
ウェーハ突出量Ｈｄとリテーナ液圧Ｆｒとの関係を、図７に示す。
また、ウェーハ突出量Ｈｄと研磨取り代の実験値Ｙとの関係を、図８に示す。
【００４８】
次に、例えば、ウェーハ突出量Ｈｄが３０μｍのときのリテーナ液圧Ｆｒおよび研磨取り代の実験値Ｙと、上記実験で用いた各パラメータの値（ヘッド加圧力Ｆｈ、リテーナリングの表面積Ｓｒ、ウェーハＷの表面積Ｓｗ、定盤回転数Ｒ、バッチ研磨時間Ｔｂ）とを、以下の数式（２）に代入することで、ウェーハ突出量Ｈｄが３０μｍのときの仮定数Ｂを求めた。なお、数式（２）は、数式（１）を変形し、比例定数Ａの代わりに仮定数Ｂを用い、予測値Ｘの代わりに実験値Ｙを用いたものである。
Ｂ＝Ｙ／｛Ｆｈ−（Ｆｒ−Ｓｒ）｝×Ｓｒ／Ｒ／Ｔ … （２）
同様にして、上記実験で行った各ウェーハ突出量Ｈｄについて、数式（２）に基づいて仮定数Ｂを求めた。そして、この各ウェーハ突出量Ｈｄに対してそれぞれ求められた仮定数Ｂの平均値を、数式（１）の比例定数Ａとして決定した。
【００４９】
次に、数式（２）に基づき決定した比例定数Ａと、ウェーハ突出量Ｈｄが３０μｍのときのリテーナ液圧Ｆｒと、上記実験で用いた各パラメータの値とを、数式（１）に代入して、ウェーハ突出量Ｈｄが３０μｍのときの研磨取り代の予測値Ｘを求めた。同様にして、上記実験で行った各ウェーハ突出量Ｈｄについて、数式（１）に基づき研磨取り代の予測値Ｘを求めた。得られた予測値Ｘを、図８に示す。
図８に示すように、研磨取り代の予測値Ｘと実験値Ｙとは、ほぼ合致することが確認できた。
【００５０】
［実施例２］
実施例１と同じ研磨装置を用いて、定盤回転数Ｒと、リテーナ液圧Ｆｒおよび研磨取り代との関係を調べる実験を行った。
具体的に、ヘッド加圧力Ｆｈおよびバッチ研磨時間Ｔｂを固定するとともに、ウェーハ突出量Ｈｄを１３０μｍに固定した。そして、定盤回転数Ｒが所定値となるような条件で研磨を行い、この研磨中のリテーナ液圧Ｆｒ（Ｐａ）を測定した。さらに、研磨終了後のウェーハＷの研磨取り代を測定した。
また、定盤回転数Ｒを変更して、研磨中のリテーナ液圧Ｆｒと、研磨取り代とを同様に測定した。
定盤回転数Ｒとリテーナ液圧Ｆｒとの関係を、図９に示す。
また、定盤回転数Ｒと研磨取り代の実験値Ｙとの関係を、図１０に示す。
【００５１】
次に、例えば、定盤回転数Ｒが１２ｒｐｍのときのリテーナ液圧Ｆｒおよび研磨取り代の実験値Ｙと、上記実験で用いた各パラメータの値（ヘッド加圧力Ｆｈ、リテーナリングの表面積Ｓｒ、ウェーハＷの表面積Ｓｗ、バッチ研磨時間Ｔｂ）と、定盤回転数Ｒの値である１２ｒｐｍとを、数式（２）に代入することで、定盤回転数Ｒが１２ｒｐｍのときの仮定数Ｂを求めた。
同様にして、上記実験で行った各定盤回転数Ｒについて、数式（２）に基づいて仮定数Ｂを求め、この定盤回転数Ｒに対してそれぞれ求められた仮定数Ｂの平均値を、数式（１）の比例定数Ａとして決定した。
【００５２】
次に、上記決定した比例定数Ａと、定盤回転数Ｒが１２ｒｐｍのときのリテーナ液圧Ｆｒと、上記実験で用いた各パラメータの値と、定盤回転数Ｒの値である１２ｒｐｍとを、数式（１）に代入して、定盤回転数Ｒが１２ｒｐｍのときの研磨取り代の予測値Ｘを求めた。同様にして、上記実験で行った各定盤回転数Ｒについて、数式（１）に基づき研磨取り代の予測値Ｘを求めた。得られた予測値Ｘを、図１０に示す。
図１０に示すように、研磨取り代の予測値Ｘと実験値Ｙとは、ほぼ合致することが確認できた。
なお、図１０に示すように、定盤回転数Ｒが２２ｒｐｍ以上になると研磨取り代が徐々に減少するのは、リテーナ液圧Ｆｒが大きくなり研磨加圧力Ｆｗが小さくなるからである。
【００５３】
以上のことから、リテーナ液圧測定手段３５で測定されたリテーナ液圧Ｆｒと、数式（１）とに基づいて、研磨取り代の予測値Ｘが目標値と等しくなるように、ヘッド加圧力Ｆｈ、定盤回転数Ｒ、バッチ研磨時間Ｔｂのうち少なくとも１つのパラメータを設定することで、研磨取り代を適切に制御できることが確認できた。
【符号の説明】
【００５４】
１…研磨装置
３…研磨ヘッド
２１…回転駆動手段を構成する定盤回転駆動手段
２２…定盤
２３…研磨パッド
３２…ウェーハチャックとしてのバッキングパッド
３３…リテーナリング
３４…連通孔
３５…リテーナ液圧測定手段
４１…回転駆動手段を構成するヘッド回転駆動手段
４２…研磨ヘッド加圧手段
６１…研磨制御手段
６２…パラメータ設定手段
Ｐ…スラリー
Ｗ…ウェーハ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
研磨パッドが設けられた定盤と、
ウェーハを保持するウェーハチャックおよびリテーナリングが一体化された研磨ヘッドと、
前記定盤と前記研磨ヘッドとを相対的に回転させる回転駆動手段と、
前記ウェーハを前記研磨パッドに押し付けるような圧力を前記研磨ヘッドに付与する研磨ヘッド加圧手段と、
前記回転駆動手段および前記研磨ヘッド加圧手段を制御する研磨制御手段と、を備え、前記研磨パッド上に供給されるスラリーを用いて、前記リテーナリングと前記研磨パッドとを接触させないでウェーハを研磨する研磨装置であって、
ウェーハの研磨中に前記リテーナリングが前記研磨パッド上のスラリーから受ける液圧を測定するリテーナ液圧測定手段と、
前記リテーナ液圧測定手段で測定された液圧に基づいて、前記研磨ヘッドに付与する圧力、前記定盤の回転数、および、研磨時間のうちの少なくとも１つのパラメータを設定するパラメータ設定手段と、を備え、
前記研磨制御手段は、前記パラメータ設定手段で設定されたパラメータに基づいて、前記回転駆動手段および前記研磨ヘッド加圧手段のうち少なくとも一方を制御することを特徴とする研磨装置。
【請求項２】
請求項１に記載の研磨装置において、
前記パラメータ設定手段は、前記リテーナ液圧測定手段で測定された液圧に基づいて、下記数式（１）によりウェーハの取り代の予測値を算出し、当該予測値と予め設定された目標値とが等しくなるように、前記少なくとも１つのパラメータを設定することを特徴とする研磨装置。
Ｘ＝Ａ×｛Ｆｈ−（Ｆｒ×Ｓｒ）｝／Ｓｗ×Ｒ×Ｔ … （１）
Ｘ：取り代の予測値
Ａ：比例定数
Ｆｈ：研磨ヘッドに付与する圧力
Ｆｒ：リテーナ液圧測定手段で測定された液圧
Ｓｒ：リテーナリングの研磨パッドに対向する面の表面積
Ｓｗ：ウェーハの被研磨面の表面積
Ｒ：定盤の回転数
Ｔ：研磨時間
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の研磨装置において、
前記研磨ヘッドには、当該研磨ヘッドの所定の位置と前記リテーナリングの下面とを上下方向に連通する連通孔が設けられており、
前記リテーナ液圧測定手段は、前記連通孔の上端の開面口を塞ぐように設けられていることを特徴とする研磨装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の研磨装置において、
前記リテーナ液圧測定手段は、前記リテーナリングの外縁方向に沿って等しい間隔で複数設けられており、
前記パラメータ設定手段は、複数のリテーナ液圧測定手段での測定結果の平均値に基づいて、前記少なくとも１つのパラメータを設定することを特徴とする研磨装置。
【請求項５】
研磨パッドが設けられた定盤と、
ウェーハを保持するウェーハチャックおよびリテーナリングが一体化された研磨ヘッドと、
前記定盤と前記研磨ヘッドとを相対的に回転させる回転駆動手段と、
前記ウェーハを前記研磨パッドに押し付けるような圧力を前記研磨ヘッドに付与する研磨ヘッド加圧手段と、を備え、前記研磨パッド上に供給されるスラリーを用いて、前記リテーナリングと前記研磨パッドとを接触させないでウェーハを研磨する研磨装置を用いた研磨方法であって、
前記研磨装置に、ウェーハの研磨中に前記リテーナリングが前記研磨パッド上のスラリーから受ける液圧を測定するリテーナ液圧測定手段を設け、
ウェーハの研磨中に、前記リテーナ液圧測定手段で測定された液圧に基づいて、前記研磨ヘッドに付与する圧力、前記定盤の回転数、および、研磨時間のうちの少なくとも１つのパラメータを設定するパラメータ設定工程と、
前記パラメータ設定工程で設定されたパラメータに基づいて、前記回転駆動手段および前記研磨ヘッド加圧手段のうち少なくとも一方を制御する研磨制御工程と、を実施することを特徴とする研磨方法。
【請求項１】
研磨パッドが設けられた定盤と、
ウェーハを保持するウェーハチャックおよびリテーナリングが一体化された研磨ヘッドと、
前記定盤と前記研磨ヘッドとを相対的に回転させる回転駆動手段と、
前記ウェーハを前記研磨パッドに押し付けるような圧力を前記研磨ヘッドに付与する研磨ヘッド加圧手段と、
前記回転駆動手段および前記研磨ヘッド加圧手段を制御する研磨制御手段と、を備え、前記研磨パッド上に供給されるスラリーを用いて、前記リテーナリングと前記研磨パッドとを接触させないでウェーハを研磨する研磨装置であって、
ウェーハの研磨中に前記リテーナリングが前記研磨パッド上のスラリーから受ける液圧を測定するリテーナ液圧測定手段と、
前記リテーナ液圧測定手段で測定された液圧に基づいて、前記研磨ヘッドに付与する圧力、前記定盤の回転数、および、研磨時間のうちの少なくとも１つのパラメータを設定するパラメータ設定手段と、を備え、
前記研磨制御手段は、前記パラメータ設定手段で設定されたパラメータに基づいて、前記回転駆動手段および前記研磨ヘッド加圧手段のうち少なくとも一方を制御することを特徴とする研磨装置。
【請求項２】
請求項１に記載の研磨装置において、
前記パラメータ設定手段は、前記リテーナ液圧測定手段で測定された液圧に基づいて、下記数式（１）によりウェーハの取り代の予測値を算出し、当該予測値と予め設定された目標値とが等しくなるように、前記少なくとも１つのパラメータを設定することを特徴とする研磨装置。
Ｘ＝Ａ×｛Ｆｈ−（Ｆｒ×Ｓｒ）｝／Ｓｗ×Ｒ×Ｔ … （１）
Ｘ：取り代の予測値
Ａ：比例定数
Ｆｈ：研磨ヘッドに付与する圧力
Ｆｒ：リテーナ液圧測定手段で測定された液圧
Ｓｒ：リテーナリングの研磨パッドに対向する面の表面積
Ｓｗ：ウェーハの被研磨面の表面積
Ｒ：定盤の回転数
Ｔ：研磨時間
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の研磨装置において、
前記研磨ヘッドには、当該研磨ヘッドの所定の位置と前記リテーナリングの下面とを上下方向に連通する連通孔が設けられており、
前記リテーナ液圧測定手段は、前記連通孔の上端の開面口を塞ぐように設けられていることを特徴とする研磨装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の研磨装置において、
前記リテーナ液圧測定手段は、前記リテーナリングの外縁方向に沿って等しい間隔で複数設けられており、
前記パラメータ設定手段は、複数のリテーナ液圧測定手段での測定結果の平均値に基づいて、前記少なくとも１つのパラメータを設定することを特徴とする研磨装置。
【請求項５】
研磨パッドが設けられた定盤と、
ウェーハを保持するウェーハチャックおよびリテーナリングが一体化された研磨ヘッドと、
前記定盤と前記研磨ヘッドとを相対的に回転させる回転駆動手段と、
前記ウェーハを前記研磨パッドに押し付けるような圧力を前記研磨ヘッドに付与する研磨ヘッド加圧手段と、を備え、前記研磨パッド上に供給されるスラリーを用いて、前記リテーナリングと前記研磨パッドとを接触させないでウェーハを研磨する研磨装置を用いた研磨方法であって、
前記研磨装置に、ウェーハの研磨中に前記リテーナリングが前記研磨パッド上のスラリーから受ける液圧を測定するリテーナ液圧測定手段を設け、
ウェーハの研磨中に、前記リテーナ液圧測定手段で測定された液圧に基づいて、前記研磨ヘッドに付与する圧力、前記定盤の回転数、および、研磨時間のうちの少なくとも１つのパラメータを設定するパラメータ設定工程と、
前記パラメータ設定工程で設定されたパラメータに基づいて、前記回転駆動手段および前記研磨ヘッド加圧手段のうち少なくとも一方を制御する研磨制御工程と、を実施することを特徴とする研磨方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１２−２２８７４５（Ｐ２０１２−２２８７４５Ａ）
【公開日】平成２４年１１月２２日（２０１２．１１．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−９８０５２（Ｐ２０１１−９８０５２）
【出願日】平成２３年４月２６日（２０１１．４．２６）
【出願人】（３０２００６８５４）株式会社ＳＵＭＣＯ (1,197)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月２２日（２０１２．１１．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月２６日（２０１１．４．２６）
【出願人】（３０２００６８５４）株式会社ＳＵＭＣＯ (1,197)
【Ｆターム（参考）】
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