研磨装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种对晶片等基板进行研磨的研磨装置，尤其涉及具有围住基板周围的保持环的研磨装置。
【背景技术】
[0002]近年来，随着半导体器件的高集成化、高密度化，电路的配线也越来越细微化，多层配线的层数也增加。若要实现电路的细微化和多层配线，则由于承袭了下侧的层的表面凹凸而阶梯变得更大，因此，随着配线层数增加，薄膜形成中的对于阶梯形状的膜包覆性(阶跃式覆盖率)变差。因此，为了进行多层配线，必须改进这种阶跃式覆盖率，并以适当的过程进行平坦化处理。另外，由于焦点深度随着光刻技术的细微化而变浅，因此，需要对半导体器件表面进行平坦化处理，以使半导体器件表面的凹凸阶梯控制在焦点深度以下。
[0003]因此，在半导体器件的制造工序中，半导体器件表面的平坦化越来越重要。该表面平坦化中最重要的技术是化学机械研磨(CMP:Chemical Mechanical Polishing)。这种化学机械研磨，将含有二氧化娃(S12)等磨料的研磨液供给到研磨垫的研磨面上，同时使晶片与研磨面滑动接触而进行研磨。
[0004]图22是表示进行CMP用的研磨装置的示意图。研磨装置具有:对研磨垫202进行支承的研磨台203 ;对晶片W进行保持用的研磨头201 ;以及将研磨液(浆料)供给到研磨垫202上的研磨液供给喷管205。研磨垫202与研磨台203 —起旋转，研磨液被供给到旋转的研磨垫202上。研磨头201对晶片W进行保持，并以规定的压力将该晶片W按压到研磨垫202的研磨面202a。晶片W的表面，利用研磨液所含的磨料产生的机械作用和研磨液所含的化学成分产生的化学作用而被研磨。
[0005]研磨中的晶片W和研磨垫202的研磨面202a之间的相对的按压力在晶片W的整个面不均匀时，根据赋予晶片W各部分的按压力而会产生研磨不足或过分研磨。因此，为了将针对晶片W的按压力均匀化，在研磨头201的下部设置由弹性膜形成的压力室，通过将空气等的流体供给于该压力室，从而经由弹性膜利用流体压力而按压晶片W。
[0006]由于上述研磨垫202具有弹性，因此，施加于研磨中的晶片W的边缘部(周缘部)的按压力就不均匀，有时产生仅晶片W的边缘部被研磨得较多的所谓“塌边”。为了防止这种塌边，将对晶片W的边缘部进行保持的保持环220设成可相对于头主体上下移动，用保持环220来按压位于晶片W外周缘侧的研磨垫202的研磨面202a。
[0007]由于保持环220在晶片W的周围按压研磨垫202，因此，保持环220的荷载会影响晶片W的边缘部的外形。为了主动控制晶片W的边缘部的外形，有时也对保持环220的一部分赋予局部荷载。因此，图22所示的研磨装置具有将局部荷载赋予保持环220的一部分的局部荷载赋予装置230。该局部荷载赋予装置230固定于头臂216。
[0008]图23是表示局部荷载赋予装置230和研磨头201的立体图。如图23所示，在保持环220上配置有静止环235。局部荷载赋予装置230具有将向下的局部荷载传递给保持环220的按压杆231，按压杆231的下端固定于静止环235。晶片W的研磨中，虽然保持环220旋转，但是，静止环235及局部荷载赋予装置230不旋转。静止环235具有后述的辊，该辊与保持环220的上表面滚动接触。局部荷载赋予装置230将向下的局部荷载从按压杆231通过静止环235而传递到保持环220。
[0009]图24是从保持环220的上方看将局部荷载赋予保持环220的一部分的机构的示图。如图24所示，在保持环220的上表面固定有圆环轨道221，在圆环轨道221上配置有三个辊225。在圆环轨道221的上表面形成有环状槽221a，辊225置于该环状槽221a内。
[0010]图25是表示圆环轨道221和配置在其上的辊225的立体图。在图25中，保持环220的图示被省略。三个辊225中的一个辊225与局部荷载赋予装置230连结，如图25所示，向下的局部荷载被赋予该辊225。在晶片的研磨中，圆环轨道221与保持环220 —体旋转，但是三个辊225的位置是固定的。因此，这些辊225与旋转的圆环轨道221滚动接触。
[0011]当圆环轨道221与保持环220 —起旋转时，由于圆环轨道221其整体是环状，因此，辊225因各辊225的内侧部分与外侧部分之间的速度差而稍微滑动。另外，当圆环轨道221旋转时，各辊225的侧面与圆环轨道221的环状槽221a接触。辊225因这种辊225的滑动和接触而产生磨损，产生磨损粉末。当磨损进一步发展时，辊225就产生破损。当磨损粉末落下到研磨垫上时，则在晶片的研磨中会对晶片的表面产生损伤，成为晶片缺陷的原因。
[0012]旋转的保持环220有时因加工精度和研磨垫202的表面凹凸而产生倾斜。由于按压杆231固定于静止环235，因此，当保持环220倾斜时，按压杆231也倾斜。当按压杆231倾动时，对按压杆231进行支承的线性导向件(未图示)上就产生过大的摩擦阻力，有时就不能将想要的局部荷载施加于保持环220。在这种情况下，不能获得所需的研磨结果，成为尤其在晶片W的周缘部产生膜厚不均的原因。
[0013]另外，当将局部荷载赋予装置230组装于头臂216时，局部荷载赋予装置230有时相对于保持环220而稍微倾斜。当局部荷载赋予装置230自身相对于保持环220倾斜时，按压杆231就受到铅直方向以外的方向的应力，上述的线性导向件(未图示)上就会产生过大的摩擦阻力。该情况下，也不能获得所需的研磨结果，成为尤其在晶片W的周缘部产生膜厚不均的原因。
[0014]此外，当研磨台203旋转时，研磨台203的表面有时也上下变动。该研磨台203的上下变动，成为使保持环220整体上下振动的原因。由于局部荷载赋予装置230的惯性大，且还有摩擦阻力，因此，不能吸收该振动，作用于保持环220的局部荷载就会变动。
【发明内容】
[0015]发明所要解决的课题
[0016]本发明的第I目的是，提供一种研磨装置，能抑制将荷载传递到保持环的辊的磨损。
[0017]本发明的第2目的是，提供一种研磨装置，即使在局部荷载赋予装置和保持环产生了相对倾斜的情况下，也能从局部荷载赋予装置将想要的局部荷载施加于保持环。
[0018]用于解决课题的手段
[0019]本发明的一方式是一种研磨装置，具有:头主体，该头主体使基板旋转并将该基板按压到研磨面；保持环，该保持环围住所述基板地配置，与所述头主体一起旋转并按压所述研磨面；旋转环，该旋转环固定于所述保持环，与所述保持环一起旋转；静止环，该静止环配置在所述旋转环上；以及局部荷载赋予装置，该局部荷载赋予装置通过所述旋转环及所述静止环而将局部荷载施加于所述保持环的一部分，所述旋转环具有与所述静止环接触的多个辊。
[0020]本发明的较佳方式是，所述多个辊分别具有:轴承；以及安装于所述轴承的外圈的轮，所述轮由树脂或橡胶构成。
[0021]本发明的较佳方式是，所述旋转环具有辊壳体，该辊壳体形成有收容所述多个辊的环状凹部。
[0022]本发明的较佳方式其特点是，还具有与所述静止环连接的吸引管线，所述吸引管线与由所述环状凹部形成的空间连通。
[0023]本发明的较佳方式是，还具有配置在所述旋转环与所述静止环之间的密封件。
[0024]本发明的较佳方式是，所述密封件是迷宫式密封件。
[0025]本发明的较佳方式是，所述密封件是将所述旋转环与所述静止环之间的间隙封住的接触式密封件。
[0026]本发明的较佳方式是，所述静止环具有与所述多个辊接触的圆环轨道。
[0027]采用本发明，多个辊与保持环一起旋转，将荷载传递到保持环的一部分。各辊仅通过荷载的作用点时才受到荷载。因此，各棍受到荷载的时间变短，$昆的磨损得到抑制。此外，磨损粉末的产生也得到抑制，辊的寿命变长。
[0028]本发明的一方式是一种研磨装置，其特点是，具有:头主体，该头主体使基板旋转并将该基板按压到研磨面；保持环，该保持环围住所述基板地配置，与所述头主体一起旋转并按压所述研磨面；静止环，该静止环配置在所述保持环的上方；以及局部荷载赋予装置，该局部荷载赋予装置通过所述静止环而将局部荷载施加于所述保持环的一部分，所述局部荷载赋予装置具有与所述静止环连结的荷载传递部，所述荷载传递部具有允许所述局部荷载赋予装置和所述保持环的相对倾斜的机构。
[0029]本发明的较佳方式的特点是，所述机构是自由倾动接头。
[0030]本发明的较佳方式的特点是，所述自由倾动接头，在所述荷载传递部与所述静止环连结的部位仅可向所述保持环的切线方向倾斜。
[0031]本发明的较佳方式的特点是，所述荷载传递部具有:与所述静止环连结的按压部件；以及固定于所述按压部件的所述自由倾动接头。
[0032]本发明的较佳方式的特点是，所述自由倾动接头可向多个方向倾斜。
[0033]本发明的较佳方式的特点是，所述荷载传递部具有:用于传递所述局部荷载的二个按压杆；以及将所述二个按压杆分别支承成倾动自如的二个球面轴承，所述自由倾动接头由所述二个球面轴承构成。
[0034]本发明的较佳方式的特点是，所述二个球面轴承具有:二个轴承壳体；以及分别与所述二个轴承壳体点接触的二个突起部。
[0035]本发明的较佳方式的特点是，所述荷载传递部还具有振动吸收部件。
[0036]本发明的较佳方式的特点是，所述振动吸收部件是弹簧。
[0037]本发明的较佳方式的特点是，所述振