JP4844868B2 - 研磨装置およびこれを用いた半導体デバイス製造方法 - Google Patents

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。さらに、この研磨装置を用いた半導体デバイス製造方法および半導体デバイスに関する。

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（対象物保持装置）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、且つ研磨部材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。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（研磨液）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。

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。

研磨パッドは、その使用につれて摩耗と目詰まりを起こすため、その表面を研磨して（ドレッシングと称する）再使用する。これにより、使用時間の経過とともに厚さが薄くなるので、所定厚さとなった時点で研磨パッド（研磨部材）の交換を行う。この交換作業は、研磨装置に設けられた交換台（例えば、特許文献１を参照）の上まで研磨ヘッドを移動させ、この交換台の上で専用の治具等を用いて研磨ヘッドに保持された研磨部材を交換することにより行われる。
特開２００４−３５８６３７号公報

しかしながら、従来の研磨装置では、上述のような研磨部材の交換作業をほとんど手作業で行っていたため、多くの手間を要して交換に時間がかかっていた。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、研磨部材の交換時間を短縮した研磨装置を提供することを目的とする。また、この研磨装置を用いた半導体デバイス製造方法および半導体デバイス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、本発明に係る研磨装置は、研磨対象物を保持する対象物保持装置と、研磨対象物を研磨可能な研磨部材を着脱交換可能に保持する研磨ヘッドとを備え、対象物保持装置に保持された研磨対象物に研磨部材を当接させながら相対移動させて研磨対象物の研磨を行うように構成された研磨装置において、研磨ヘッドに保持された研磨部材を交換するための交換台を備え、研磨ヘッドには、研磨部材と嵌合可能な嵌合穴が設けられ、研磨部材が嵌合穴と嵌合した状態で研磨ヘッドに着脱可能に保持されるように構成されており、交換台は、研磨部材を所定の待機位置とこの待機位置より上方の上方位置とに上下移動可能に保持する研磨部材保持機構を有し、研磨ヘッドを交換台の上方に位置する所定交換位置に移動させると、研磨ヘッドに保持された研磨部材が交換位置に位置して研磨部材保持機構が研磨部材を保持可能となり、交換位置に移動した研磨ヘッドに保持されている研磨部材を研磨部材保持機構に保持させて、研磨部材保持機構に保持された研磨部材を上方位置から待機位置へ移動させることにより、研磨部材を研磨ヘッドから取り外すことができるとともに、交換用の研磨部材を待機位置で研磨部材保持機構に保持させておき、研磨部材が取り外された研磨ヘッドを交換位置に移動させて、研磨部材保持機構に保持された交換用の研磨部材を待機位置から上方位置へ移動させることにより、交換用の研磨部材が嵌合穴と嵌合して研磨ヘッドに装着保持されるように構成される。

また、研磨ヘッドは、キャリア部材と、キャリア部材を着脱可能に保持するヘッド部材とを有し、研磨ヘッドの嵌合穴は、キャリア部材に設けられており、交換台は、研磨ヘッドが交換位置に移動したときにキャリア部材を把持可能なキャリア把持機構をさらに有し、研磨ヘッドを交換位置に移動させてキャリア把持機構にキャリア部材を把持させることにより、キャリア部材をヘッド部材から取り外すことができるとともに、キャリア把持機構に交換用のキャリア部材を挟持させておくとともにヘッド部材からキャリア部材が取り外された研磨ヘッドを交換位置に移動させることにより、交換用のキャリア部材をヘッド部材に装着保持させることができるように構成される。

また、本発明に係る研磨装置において、研磨部材が、樹脂製のプレート部材と、プレート部材に貼り付けられて研磨対象物を研磨可能な研磨パッドとを有して、使い捨て可能に構成されることが好ましい。

また、本発明に係る研磨装置において、研磨部材保持機構が、研磨部材の中央部近傍を支持可能な中央支持部材と、研磨部材の外周部近傍を支持可能な周部支持部材とを有し、中央支持部材に、一端側が中央支持部材の上面側で開口するとともに他端側が真空源と繋がるように構成された吸着穴が形成され、真空源を用いて吸着穴に負圧を作用させることで、中央支持部材に支持された研磨部材の中央部近傍が中央支持部材の上面側に真空吸着されて研磨部材が研磨部材保持機構に吸着保持されるように構成されることが好ましい。

さらに、本発明に係る研磨装置において、交換台は、吸着穴の他端側に繋がって設けられ吸着穴に水を供給可能な給水手段と、給水手段から吸着穴を通過して吸着穴の開口部より溢れ出た水を貯水可能な貯水手段と、研磨部材保持機構の作動に応じて貯水手段に貯水された水を外部に排出可能な排水手段とを有し、研磨ヘッドを交換位置に移動させたときに研磨ヘッドに保持されている研磨部材が貯水手段に貯水された水と接触可能に構成されていることが好ましい。

また、第２の本発明に係る研磨装置は、研磨対象物を保持する対象物保持装置と、研磨対象物を研磨可能な研磨部材を着脱交換可能に保持する研磨ヘッドとを備え、対象物保持装置に保持された研磨対象物に研磨部材を当接させながら相対移動させて研磨対象物の研磨を行うように構成された研磨装置において、研磨ヘッドに保持された研磨部材を交換するための交換台を備え、研磨ヘッドには、研磨部材と嵌合可能な嵌合穴が設けられ、研磨部材が嵌合穴と嵌合した状態で研磨ヘッドに着脱可能に保持されるように構成されており、交換台は、研磨部材を所定の待機位置とこの待機位置より上方の上方位置とに上下移動可能に保持する研磨部材保持機構を有し、研磨ヘッドを交換台の上方に位置する所定交換位置に移動させると、研磨ヘッドに保持された研磨部材が交換位置に位置して研磨部材保持機構が研磨部材を保持可能となり、交換位置に移動した研磨ヘッドに保持されている研磨部材を研磨部材保持機構に保持させて、研磨部材保持機構に保持された研磨部材を上方位置から待機位置へ移動させることにより、研磨部材を研磨ヘッドから取り外すことができるとともに、交換用の研磨部材を待機位置で研磨部材保持機構に保持させておき、研磨部材が取り外された研磨ヘッドを交換位置に移動させて、研磨部材保持機構に保持された交換用の研磨部材を待機位置から上方位置へ移動させることにより、交換用の研磨部材が嵌合穴と嵌合して研磨ヘッドに装着保持されるように構成される。

また、研磨ヘッドは、キャリア部材と、キャリア部材を着脱可能に保持するヘッド部材とを有し、研磨ヘッドの嵌合穴は、キャリア部材に設けられており、交換台は、研磨ヘッドが交換位置に移動したときにキャリア部材を把持可能なキャリア把持機構をさらに有し、研磨ヘッドを交換位置に移動させてキャリア把持機構にキャリア部材を把持させることにより、キャリア部材をヘッド部材から取り外すことができるとともに、キャリア把持機構に交換用のキャリア部材を挟持させておくとともにヘッド部材からキャリア部材が取り外された研磨ヘッドを交換位置に移動させることにより、交換用のキャリア部材をヘッド部材に装着保持させることができるように構成される。また、交換台は、水を貯水可能な貯水手段と、貯水手段に水を供給可能な給水手段と、貯水手段に貯水された水を外部に排出可能な排水手段とをさらに有し、研磨ヘッドを交換位置に移動させたときに、研磨ヘッドに保持されている研磨部材が貯水手段に貯水された水と接触可能に構成されている。

さらに、本発明に係る半導体デバイス製造方法は、研磨対象物は半導体ウェハであり、本発明に係る研磨装置を用いて半導体ウェハの表面を平坦化する工程を有することを特徴とする。

本発明によれば、研磨部材の交換時間を短縮することができ、研磨部材の交換に伴う装置停止時間を短縮することが可能になる。

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）の一部を図１および図２に示している。このＣＭＰ装置Ｃは、その研磨工程に従って、カセットインデックス部、ウェハ洗浄部、および研磨部から構成されているが、本実施形態ではこのうち、パッド交換台が配設される研磨部について説明を行う。また、研磨部は４分割されたインデックステーブルのそれぞれの区画に３つの研磨室と一つの搬送室とから構成されるが、ここではそのうちの一つの研磨室について説明を行う。

研磨室１には、４分割されてステッピングモータ等の作動により９０度毎に回動送りされるインデックステーブル２と、終点検出器３と、研磨アーム４と、パッドコンディショナ５およびパッド交換台４０が配設されている。インデックステーブル２のそれぞれの区画には、研磨対象物であるウェハを裏面から吸着保持するウェハチャック１０（対象物保持装置）が形成されており、ウェハを吸着保持して研磨室１に移動させる。このウェハチャック１０は、インデックステーブル２に水平面内で回転自在に支持されており、インデックステーブル２の内部に配設された図示しない電動モータやエアモータ等の駆動手段により高速回転される。

終点検出器３はインデックステーブル２の近傍に配設されており、ウェハチャック１０に保持されて研磨中のウェハを上方より観察し、ウェハ上に照射した光の反射光を計測することにより研磨の進行状況を監視して終点を検出する。

研磨アーム４は、インデックステーブル２に対して水平方向に旋回可能で、且つ、鉛直方向に上下動可能に構成されている。この研磨アーム４の揺動端部には研磨ヘッド２０が回転自在に取り付けられており、この研磨ヘッド２０は、図３に示すように、研磨アーム４に回転自在に連結された回転プラテン２１（ヘッド部材）と、この回転プラテン２１に着脱可能に保持されたキャリア部材２４と、キャリア部材２４に着脱可能に保持されるとともにウェハと当接されてウェハ表面を平坦に研磨するパッドプレート３３（研磨部材）とを有して構成されている。

回転プラテン２１の下端部には、ピン部材等を用いた嵌合によりキャリア部材２４が着脱可能に取り付けられる。回転プラテン２１の中央部には、研磨剤を供給するための第１センタ穴２２が上下に貫通して形成される。また、回転プラテン２１の内部には通路状に延びる第１吸着穴２３が複数形成されており、上端側が真空源（図示せず）と繋がるとともに、下端側がキャリア部材２４の第２吸着穴２６と繋がるようになっている。

キャリア部材２４は、ドーナツ円盤形の本体部材２５と、本体部材２５の内周部に接合された内側リング部材２９と、本体部材２５の外周部に接合された外側リング部材３０とを有して構成される。本体部材２５は、セラミックスやアルミニウム等の比較的剛性の高い材料を用いてドーナツ円盤形に形成される。本体部材２５の内部には、複数の第２吸着穴２６が上下に貫通して形成されており、上端側が回転プラテン２１の第１吸着穴２３を介して真空源（図示せず）と繋がるようになっている。

内側リング部材２７は、樹脂材料を用いて本体部材２５よりも高さの高いリング状に形成され、接着剤やネジ等の接合手段を用いて本体部材２５より下端側が突出する状態で本体部材２５の内周部に接合される。内側リング部材２７の内側には、研磨剤を供給するための第２センタ穴２８が上下に貫通して形成され、上端側が回転プラテン２１の第１センタ穴２２と繋がるようになっている。また、内側リング部材２７の外周部には、環状の第１リング溝２９が形成されている。

外側リング部材３０は、樹脂材料を用いて本体部材２５よりも高さの高いリング状に形成され、接着剤やネジ等の接合手段を用いて本体部材２５より下端側が突出する状態で本体部材２５の外周部に接合される。このように、内側リング部材２７および外側リング部材３０の下端側を本体部材２５より突出させることで、キャリア部材２４の下側にパッドプレート３３（プレート部材３４）の形状に合わせた嵌合穴部３２が形成され、この嵌合穴部３２にパッドプレート３３を嵌合させることができるようになっている。

そして、パッドプレート３３をキャリア部材２４の下方から嵌合穴部３２に嵌合させるとともに、真空源（図示せず）を用いて第１吸着穴２３および第２吸着穴２６に負圧を作用させることで、パッドプレート３３が嵌合穴部３２と嵌合した状態でキャリア部材２４に着脱可能に吸着保持される。なお、本体部材２５の剛性を、内側リング部材２７および外側リング部材３０の剛性より高くしておくことが好ましい。このようにすれば、内側リング部材２７および外側リング部材３０を本体部材２５に組み付ける際に応力が発生したときに、内側リング部材２７および外側リング部材３０が変形して本体部材２５の変形を防止することができ、キャリア部材２４に保持されるパッドプレート３３（研磨パッド３９）の平坦度の低下を防止することができる。また、外側リング部材３０の内周部には、環状の第２リング溝３１が形成されている。

パッドプレート３３は、樹脂製のプレート部材３４と、プレート部材３４の下面側に貼り付けられた研磨パッド３９とを有して構成され、前述したように、キャリア部材２４に着脱可能に吸着保持されるようになっている。また、パッドプレート３３は、樹脂製のプレート部材３４を用いた使い捨てのパッドプレートであり、このような使い捨てのパッドプレートを用いることで、キャリア部材２４に保持されたパッドプレート３３の交換作業を容易にしている。

プレート部材３４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ドーナツ円盤形に形成され、ウェハの表面を研磨可能な研磨パッド３９が両面接着テープ等を用いてプレート部材３４の下面側に貼り付けられている。なお、プレート部材３４の材質は、研磨液に浸食されないものであれば問題ないが、手軽に入手でき加工がし易く、かつ廃棄するときに公害上の問題を起こしにくいものとしてＰＥＴが好ましい。

プレート部材３４の内周部には環状の第３リング溝３５が形成されており、パッドプレート３３がキャリア部材２４の嵌合穴部３２と嵌合した状態で、第３リング溝３５が内側リング部材２７の第１リング溝２９と対向するようになっている。また、第３リング溝３５には第１のＯリング３７が接着剤等を用いて固着されており、パッドプレート３３がキャリア部材２４の嵌合穴部３２と嵌合すると、互いに対向する第３リング溝３５と第１リング溝２９とが合わさって形成される空間内に、第１のＯリング３７がはめ込まれるようになっている。

プレート部材３４の外周部には環状の第４リング溝３６が形成されており、パッドプレート３３がキャリア部材２４の嵌合穴部３２と嵌合した状態で、第４リング溝３６が外側リング部材３０の第２リング溝３１と対向するようになっている。また、第４リング溝３６には第２のＯリング３８が接着剤等を用いて固着されており、パッドプレート３３がキャリア部材２４の嵌合穴部３２と嵌合すると、互いに対向する第４リング溝３６と第２リング溝３１とが合わさって形成される空間内に、第２のＯリング３８がはめ込まれるようになっている。

これにより、第１吸着穴２３および第２吸着穴２６に負圧を作用させて、パッドプレート３３をキャリア部材２４に吸着保持させたときに、負圧が作用する部分が第１および第２のＯリング３７，３８によってシールされるため、真空度が高まり、パッドプレート３３に対するキャリア部材２４の吸着性（すなわち、保持力）が向上する。さらに、研磨剤がパッドプレート３３とキャリア部材２４との間に侵入することを防止することができる。

このような研磨ヘッド２０は、研磨アーム４内に配設された図示しない回転駆動機構により回転駆動されて、水平面内で高速回転自在に構成される。また、研磨ヘッド２０は、上述のウェハチャック１０の回転方向と逆方向に回転駆動され、研磨パッド３９（パッドプレート３３）をウェハに当接させながら高速に相対回転させることにより、ウェハの表面が平坦に研磨される。

さて、図２で示されるパッドコンディショナ５は、ウェハを研磨加工することによって研磨パッド３９に生じた目詰まりや目の不揃いを修正（ドレッシング、目立て）する装置であり、詳細図示を省略するが、表面にダイヤモンド砥粒等が固着されて回転自在なディスクと、ドレッシングされた研磨パッドの表面に純水を噴射して研磨パッドを純水洗浄する洗浄ノズルを有している。

パッド交換台４０は、使用後のパッドプレート３３を新品のものに交換するための装置である。このパッド交換台４０は、図４に示すように、パッドプレート３３を所定の待機位置（図８を参照）とこの待機位置より上方の上方位置（図７を参照）とに上下移動可能に保持するプレート保持機構５０と、キャリア部材２４を把持可能なキャリア把持機構８０とを主体に構成される。

プレート保持機構５０は、パッドプレート３３の中央部近傍を支持可能な中央支持部材５１と、パッドプレート３３の外周部近傍を支持可能な周部支持部材５６と、中央支持部材５１を上下方向に移動させるための第１シリンダ部６０と、周部支持部材５６を上下方向に移動させるための第２シリンダ部７０とを有して構成される。中央支持部材５１は、パッドプレート３３の中央部近傍を受け止める円盤状の中央トレイ部５２と、中央トレイ部５２の中心から下方に延びる円柱状の第１ロッド部５３とから構成され、第１ロッド部５３の下端部は第１シリンダ部６０に繋がっている。

中央支持部材５１の中央内部には、吸着穴５４が上下方向に延びるように形成されており、一端が中央支持部材５１（中央トレイ部５２）の上面側で開口するとともに他端が第１電磁弁１１１を介して真空ポンプ１０１と繋がるようになっている。そして、真空ポンプ１０１を用いて吸着穴５４に負圧を作用させることで、中央支持部材５１に支持されたパッドプレート３３の中央部近傍が中央支持部材５１（中央トレイ部５２）の上面側に真空吸着され、パッドプレート３３がプレート保持機構５０に吸着保持される。これにより、パッドプレート３３に大きな外力を作用させることなくパッドプレート３３を確実に保持することができる。

周部支持部材５６は、パッドプレート３３の外周部近傍を受け止める円環状の周部トレイ部５７と、周部トレイ部５７から下方に延びる円柱状の複数の第２ロッド部５８とから構成され、第２ロッド部５８の下端部はそれぞれ第２シリンダ部７０に繋がっている。

第１シリンダ部６０は、第１ロッド部５３（中央支持部材５１）の下端部が内部に収容される第１本体部６１と、第１本体部６１の内部に上下移動可能に収容されて第１ロッド部５３の下端部が連結された第１ピストン部６２とを有して構成され、第１本体部６１の内部において、第１ピストン部６２よりも上方に第１上部シリンダ室６４が形成されるとともに、第１ピストン部６２よりも下方に第１下部シリンダ室６５が形成されるようになっている。そして、第１上部シリンダ室６４および第１下部シリンダ室６５に空気を供給もしくは排出することで、第１ピストン部６２が空気圧を利用して上下に移動するとともに、第１ピストン部６２と連結された中央支持部材５１（第１ロッド部５３）が上下に移動するようになっている。

第２シリンダ部７０は、周部支持部材５６の下方に固設された筒状の第２本体部７１と、第２本体部７１の外周部に上下移動可能に配設されて第２ロッド部５８（周部支持部材５６）の下端部が連結されたケース部７３とを有して構成される。ケース部７３の内部に位置する第２本体部７１の外周部には、ケース部７３の内部空間を仕切る板状の仕切り部７２が形成されており、第２本体部７１の内部において、仕切り部７２よりも上方に第２上部シリンダ室７４が形成されるとともに、仕切り部７２よりも下方に第２下部シリンダ室７５が形成されるようになっている。そして、第２上部シリンダ室７４および第２下部シリンダ室７５に空気を供給もしくは排出することで、ケース部７３が空気圧を利用して上下に移動するとともに、ケース部７３と連結された周部支持部材５６（第２ロッド部５８）が上下に移動するようになっている。

そして、中央支持部材５１の中央トレイ部５２および周部支持部材５６の周部トレイ部５７は、第１シリンダ部６０および第２シリンダ部７０を用いて、互いに同じ高さで上下移動するように構成されており、これにより、プレート保持機構５０がパッドプレート３３を、図８に示す待機位置と、この待機位置より上方の図７に示す上方位置とに上下移動可能に保持することが可能になる。

なお、図４に示すように、第１シリンダ部６０には、パッドプレート３３を上方位置で支持可能な位置に中央支持部材５１が移動したかを検出する第１上部センサ６７と、パッドプレート３３を待機位置で支持可能な位置に中央支持部材５１が移動したかを検出する第１下部センサ６８とが設けられている。また、第２シリンダ部７０には、パッドプレート３３を上方位置で支持可能な位置に周部支持部材５６が移動したかを検出する第２上部センサ７７と、パッドプレート３３を待機位置で支持可能な位置に周部支持部材５６が移動したかを検出する第２下部センサ７８とが設けられている。

また、プレート保持機構５０およびキャリア把持機構８０の上方には、研磨ヘッド２０がパッド交換台４０（プレート保持機構５０およびキャリア把持機構８０）上方の所定交換位置（図５〜図８を参照）に移動したか否かを検出する研磨ヘッド検出センサ４９が設けられている。図７に示すように、研磨ヘッド２０がこの交換位置に移動すると、研磨ヘッド２０のキャリア部材２４に保持されたパッドプレート３３が上方位置（交換位置）に位置して、プレート保持機構５０がパッドプレート３３を吸着保持することができるようになっている。

さらに、図６に示すように、研磨ヘッド２０が交換位置に移動したとき、キャリア把持機構８０が研磨ヘッド２０の回転プラテン２１に保持されたキャリア部材２４を把持することができるようになっている。キャリア把持機構８０は、図４に示すように、キャリア部材２４を把持可能な左右の把持部材８１と、把持部材８１を左右に開閉移動させるため第３シリンダ部９０と、把持部材８１と第３シリンダ部９０とを連結する連結部材８６とを有して構成される。

把持部材８１は、先端部に上方へ延びる爪部８２を有した左右方向へ延びる板状に形成され、図４の二点鎖線で示す開放位置（図５も参照）と、図４の実線で示すキャリア部材２４を把持可能な閉鎖位置（図６も参照）とに左右に開閉移動可能に構成される。把持部材８１の基端部近傍には、連結部材８６の一端と係合する溝状の第１係合部８３が形成されている。把持部材８１の中間部には、周部支持部材５６の第２ロッド部５８が通過する第２ロッド通過穴８４が上下に貫通して形成されている。なお、第２ロッド通過穴８４の幅は第２ロッド部５８の幅より大幅に大きくなっており、把持部材８１の開閉移動に拘わらず把持部材８１が第２ロッド部５８に干渉しないようになっている。

第３シリンダ部９０は、連結部材８６の下方に固設された筒状の第３本体部９１と、中央部分が第３本体部９１の内部に収容されるピストンロッド部９２とを有し、ピストンロッド部９２が連結部材８６に対して上下移動可能に構成される。第３本体部９１の内部に位置するピストンロッド部９２の中央外周部には、第３本体部９１の内部空間を仕切るピストン部９３が形成されており、第３本体部９１の内部において、ピストン部９３よりも上方に第３上部シリンダ室９４が形成されるとともに、ピストン部９３よりも下方に第３下部シリンダ室９５が形成されるようになっている。そして、第３上部シリンダ室９４および第３下部シリンダ室９５に空気を供給もしくは排出することで、ピストン部９３を有するピストンロッド部９２が空気圧を利用して上下に移動するようになっている。

また、ピストンロッド部９２の上端部近傍には、連結部材８６の他端と係合する溝状の第２係合部９６が形成されている。さらに、ピストンロッド部９２の中央内部には、中央支持部材５１の第１ロッド部５３が通過する第１ロッド通過穴９７が上下に貫通して形成されている。

連結部材８６は、側面視Ｌ字形に形成され、ピン部材８７を用いて鉛直面内で揺動自在に枢支される。連結部材８６の一端が把持部材８１の第１係合部８３と係合するとともに、他端がピストンロッド部９２の第２係合部９６と係合するように構成されており、これにより、連結部材８６を介して把持部材８１と第３シリンダ部９０のピストンロッド部９２とが連結され、ピストンロッド部９２が上下に移動するのに伴って把持部材８１が左右に開閉移動するようになっている。すなわち、左右の把持部材８１は、第３シリンダ部９０のピストンロッド部９２を上下に移動させることで、図４の二点鎖線で示す開放位置（図５も参照）と、図４の実線で示す閉鎖位置（図６も参照）とに左右に開閉移動することが可能となり、研磨ヘッド２０が交換位置に移動したときに、研磨ヘッド２０の回転プラテン２１に保持されたキャリア部材２４を把持することが可能になる。

なお、図４に示すように、第３シリンダ部９０には、把持部材８１が開放位置に位置する箇所にピストンロッド部９２が移動したかを検出する第３上部センサ９８と、把持部材８１が閉鎖位置に位置する箇所にピストンロッド部９２が移動したかを検出する第３下部センサ９９とが設けられている。

また、図５に示すように、把持部材８１の上側には、水を貯水可能な皿状の貯水トレイ４１（貯水手段）が設けられており、図１０に示すように、貯水トレイ４１に純水ＤＩＷが満たされた状態で研磨ヘッド２０を交換位置に移動させると、研磨ヘッド２０に保持されているパッドプレート３３が貯水トレイ４１に貯水された純水ＤＩＷと接触するようになっている。これにより、例えばメンテナンスや停電等によりＣＭＰ装置Ｃを停止させる必要があるときに、パッドプレート３３に貼り付けられた研磨パッド３９を貯水トレイ４１の純水ＤＩＷに浸して保湿させておくことが可能になるため、従来用いていた専用の保湿ケースが不要となり、装置の小型化が可能になる。なおこのとき、プレート保持機構５０の中央支持部材５１および周部支持部材５６はパッドプレート３３を待機位置で支持可能な位置に位置しており、キャリア把持機構８０の把持部材８１は開放位置に位置している。

貯水トレイ４１の底部には、把持部材８１の第２ロッド通過穴８４と繋がるように排水穴４２が形成されており、パッドプレート３３を待機位置で支持可能な位置に周部支持部材５６が移動したときには、周部支持部材５６の周部トレイ部５７によって排水穴４２が塞がれ、パッドプレート３３を上方位置で支持可能な位置に周部支持部材５６が移動したときには、排水穴４２が開放状態となって貯水トレイ４１に貯水された純水ＤＩＷがこの排水穴４２を通過して排水されるようになっている。

さらに、把持部材８１の下側には排水トレイ４５（排水手段）が設けられており、この排水トレイ４５と把持部材８１との間には、上流側が把持部材８１の第２ロッド通過穴８４と繋がる排水通路４６が形成される。そして、排水穴４２を通過した貯水トレイ４１の水は、第２ロッド通過穴８４および排水通路４６を通過して排水通路４６の下流側に形成された排水出口４７からパッド交換台４０の外部に排水されるようになっている。なお図４において、貯水トレイ４１および排水トレイ４５の図示を省略している。

ところで、プレート保持機構５０の中央支持部材５１に形成された吸着穴５４は、前述したように、第１電磁弁１１１を介して真空ポンプ１０１と繋がっている。第１電磁弁１１１は、図４に示すようにバネに押されて上方へ移動したときには、真空ポンプ１０１と吸着穴５４とを繋ぐ管路を遮断し、第２電磁弁１１２を介して供給されたコンプレッサ１０３からの圧縮空気によりバネの付勢力に抗して下方へ移動したときには、真空ポンプ１０１と吸着穴５４とを繋ぐ管路を開通するようになっている。このとき、第１電磁弁１１１が下方へ移動したときには、真空ポンプ１０１により吸着穴５４に負圧が作用する。

このように、第１電磁弁１１１の切替作動により、プレート保持機構５０による真空吸着のオン・オフが行われる。なお、第１電磁弁１１１と吸着穴５４との間の管路には、管路内の負圧を検出することでプレート保持機構５０における中央支持部材５１および周部支持部材５６上のパッドプレート３３の有無を検出するプレート検出スイッチ１２１が配設されている。

第２電磁弁１１２は、左右のソレノイドの励磁により、図４に示すように右方へ移動したときにはコンプレッサ１０３と第１電磁弁１１１とを繋ぐ管路を閉鎖するとともに管路内の圧縮空気を排気し、左方へ移動したときにはコンプレッサ１０３と第１電磁弁１１１とを繋ぐ管路を開通して第１電磁弁１１１にコンプレッサ１０３からの圧縮空気を供給するようになっている。すなわち、第２電磁弁１１２に構成されるソレノイドの通電制御（励磁制御）により、第１電磁弁１１１の切替作動、すなわちプレート保持機構５０による真空吸着のオン・オフを行うようになっている。

さらに、吸着穴５４は、第３電磁弁１１３を介して純水供給部１０２（給水手段）と繋がっている。なお、純水供給部１０２と吸着穴５４とを繋ぐ管路は、真空ポンプ１０１と吸着穴５４とを繋ぐ管路と途中で合流している。第３電磁弁１１３は、図４に示すようにバネに押されて上方へ移動したときには、純水供給部１０２と吸着穴５４とを繋ぐ管路を遮断し、第４電磁弁１１４を介して供給されたコンプレッサ１０３からの圧縮空気によりバネの付勢力に抗して下方へ移動したときには、純水供給部１０２と吸着穴５４とを繋ぐ管路を開通するようになっている。このとき、第３電磁弁１１３が下方へ移動したときには、純水供給部１０２から吸着穴５４に純水が供給され、図１０に示すように、純水供給部１０２から吸着穴５４を通過して吸着穴５４の開口部より溢れ出た純水ＤＩＷが貯水トレイ４１に貯水される。

このように、第３電磁弁１１３の切替作動により、純水供給部１０２による給水のオン・オフが行われる。なお、図４に示すように、純水供給部１０２と第３電磁弁１１３との間の管路には、リリーフ弁１２２および圧力計１２３が配設されている。

第４電磁弁１１４は、左右のソレノイドの励磁により、図４に示すように右方へ移動したときにはコンプレッサ１０３と第３電磁弁１１３とを繋ぐ管路を閉鎖するとともに管路内の圧縮空気を排気し、左方へ移動したときにはコンプレッサ１０３と第３電磁弁１１３とを繋ぐ管路を開通して第３電磁弁１１３にコンプレッサ１０３からの圧縮空気を供給するようになっている。すなわち、第４電磁弁１１４に構成されるソレノイドの通電制御（励磁制御）により、第３電磁弁１１３の切替作動、すなわち純水供給部１０２による給水のオン・オフを行うようになっている。

また、プレート保持機構５０の第１シリンダ部６０に形成された第１上部シリンダ室６４および第１下部シリンダ室６５は、第５電磁弁１１５を介してコンプレッサ１０３と繋がっている。第５電磁弁１１５は、左右のソレノイドの励磁により、図４に示すように左方へ移動したときには、コンプレッサ１０３と第１上部シリンダ室６４とを繋ぐ管路を開通して第１上部シリンダ室６４にコンプレッサ１０３からの圧縮空気を供給するとともに、第１下部シリンダ室６５内の圧縮空気を排気するようになっている。このとき、第１シリンダ部６０の第１ピストン部６２が第１上部シリンダ室６４に供給された圧縮空気に押圧されて下方に移動するとともに、第１ピストン部６２と連結された中央支持部材５１が下方に移動する。

一方、第５電磁弁１１５が右方へ移動したときには、第５電磁弁１１５は、第１上部シリンダ室６４内の圧縮空気を排気するとともに、コンプレッサ１０３と第１下部シリンダ室６５とを繋ぐ管路を開通して第１下部シリンダ室６５にコンプレッサ１０３からの圧縮空気を供給するようになっている。このとき、第１シリンダ部６０の第１ピストン部６２が第１下部シリンダ室６５に供給された圧縮空気に押圧されて上方に移動するとともに、第１ピストン部６２と連結された中央支持部材５１が上方に移動する。

このように、第５電磁弁１１５に構成されるソレノイドの通電制御（励磁制御）により、第１シリンダ部６０の作動制御（すなわち、中央支持部材５１の上下移動の制御）が行われる。なお、第５電磁弁１１５と第１上部シリンダ室６４との間の管路には、可変絞り弁１２４および逆止弁１２５が配設されている。また、第５電磁弁１１５と第１下部シリンダ室６５との間の管路には、可変絞り弁１２６および逆止弁１２７、並びに、リリーフ弁１２８および圧力計１２９が配設されている。

さらに、プレート保持機構５０の第２シリンダ部７０に形成された第２上部シリンダ室７４および第２下部シリンダ室７５は、第６電磁弁１１６を介してコンプレッサ１０３と繋がっている。第６電磁弁１１６は、左右のソレノイドの励磁により、図４に示すように左方へ移動したときには、コンプレッサ１０３と第２上部シリンダ室７４とを繋ぐ管路を開通して第２上部シリンダ室７４にコンプレッサ１０３からの圧縮空気を供給するとともに、第２下部シリンダ室７５内の圧縮空気を排気するようになっている。このとき、第２シリンダ部７０のケース部７３が第２上部シリンダ室７４に供給された圧縮空気に押圧されて上方に移動するとともに、ケース部７３と連結された周部支持部材５６が上方に移動する。

一方、第６電磁弁１１６が右方へ移動したときには、第６電磁弁１１６は、第２上部シリンダ室７４内の圧縮空気を排気するとともに、コンプレッサ１０３と第２下部シリンダ室７５とを繋ぐ管路を開通して第２下部シリンダ室７５にコンプレッサ１０３からの圧縮空気を供給するようになっている。このとき、第２シリンダ部７０のケース部７３が第２下部シリンダ室７５に供給された圧縮空気に押圧されて下方に移動するとともに、ケース部７３と連結された周部支持部材５６が下方に移動する。

このように、第６電磁弁１１６に構成されるソレノイドの通電制御（励磁制御）により、第２シリンダ部７０の作動制御（すなわち、周部支持部材５６の上下移動の制御）が行われる。なお、第６電磁弁１１６と第２上部シリンダ室７４との間の管路には、可変絞り弁１３０および逆止弁１３１が配設されている。また、第６電磁弁１１６と第２下部シリンダ室７５との間の管路には、可変絞り弁１３２および逆止弁１３３、並びに、リリーフ弁１３４および圧力計１３５が配設されている。

また、キャリア把持機構８０の第３シリンダ部９０に形成された第３上部シリンダ室９４および第３下部シリンダ室９５は、第７電磁弁１１７を介してコンプレッサ１０３と繋がっている。第７電磁弁１１７は、左右のソレノイドの励磁により、図４に示すように左方へ移動したときには、コンプレッサ１０３と第３下部シリンダ室９５とを繋ぐ管路を開通して第３下部シリンダ室９５にコンプレッサ１０３からの圧縮空気を供給するとともに、第３上部シリンダ室９４内の圧縮空気を排気するようになっている。このとき、第３シリンダ部９０のピストンロッド部９２が第３下部シリンダ室９５に供給された圧縮空気に押圧されて上方に移動するとともに、ピストンロッド部９２と連結された把持部材８１が開放位置に向けて移動する。

一方、第７電磁弁１１７が右方へ移動したときには、第７電磁弁１１７は、第３下部シリンダ室９５内の圧縮空気を排気するとともに、コンプレッサ１０３と第３上部シリンダ室９４とを繋ぐ管路を開通して第３上部シリンダ室９４にコンプレッサ１０３からの圧縮空気を供給するようになっている。このとき、第３シリンダ部９０のピストンロッド部９２が第３上部シリンダ室９４に供給された圧縮空気に押圧されて下方に移動するとともに、ピストンロッド部９２と連結された把持部材８１が閉鎖位置に向けて移動する。

このように、第７電磁弁１１７に構成されるソレノイドの通電制御（励磁制御）により、第３シリンダ部９０の作動制御（すなわち、把持部材８１の開閉移動の制御）が行われる。なお、第７電磁弁１１７と第３下部シリンダ室９５との間の管路には、可変絞り弁１３６および逆止弁１３７が配設されている。また、第７電磁弁１１７と第３上部シリンダ室９４との間の管路には、可変絞り弁１３８および逆止弁１３９が配設されている。

このような構成のＣＭＰ装置Ｃにおいて、パッド交換台４０を用いてパッドプレート３３の交換を行うには、まず、図５に示すように、研磨ヘッド２０をパッド交換台４０上方の交換位置に移動させる。このとき、前述したように、研磨ヘッド２０のキャリア部材２４に保持されたパッドプレート３３が上方位置（交換位置）に位置することになる。次に、図６に示すように、第３シリンダ部９０を用いてキャリア把持機構８０の把持部材８１を閉鎖位置に移動させ、研磨ヘッド２０の回転プラテン２１に保持されたキャリア部材２４を把持部材８１に把持させる。

続いて、第１シリンダ部６０および第２シリンダ部７０を用いてプレート保持機構５０の中央支持部材５１および周部支持部材５６を上方に移動させ、上方位置でキャリア部材２４に保持されたパッドプレート３３を中央支持部材５１および周部支持部材５６に支持させる。このとき、真空ポンプ１０１を用いて吸着穴５４に負圧を作用させることで、中央支持部材５１に支持されたパッドプレート３３の中央部近傍が中央支持部材５１の上面側に真空吸着され、パッドプレート３３がプレート保持機構５０に吸着保持される。

次に、図示しない純水供給手段を用いて研磨ヘッド２０の第１吸着穴２３および第２吸着穴２６に高圧（２〜３kgf/cm²）の純水を供給し、キャリア部材２４によるパッドプレート３３の吸着保持を解除する。続いて、図８に示すように、第１シリンダ部６０および第２シリンダ部７０を用いて中央支持部材５１および周部支持部材５６を下方に移動させ、プレート保持機構５０に吸着保持されたパッドプレート３３を上方位置から待機位置に移動させる。これにより、パッドプレート３３をキャリア部材２４から取り外すことができる。

このようにしてパッドプレート３３をキャリア部材２４から取り外した後、プレート保持機構５０に吸着保持された古いパッドプレート３３を交換用の新しいパッドプレート３３と交換する。このとき、交換用のパッドプレート３３は待機位置でプレート保持機構５０に吸着保持される。なおこのとき、キャリア部材２４からパッドプレート３３が取り外された研磨ヘッド２０を所定の位置に退避させておくようにしてもよい。

パッドプレート３３を新しいものに交換した後、キャリア部材２４からパッドプレート３３が取り外された研磨ヘッド２０を交換位置に位置させたまま、図７に示すように、第１シリンダ部６０および第２シリンダ部７０を用いて中央支持部材５１および周部支持部材５６を上方に移動させ、プレート保持機構５０に吸着保持された交換用のパッドプレート３３を待機位置から上方位置に移動させる。これにより、交換用のパッドプレート３３がキャリア部材２４の嵌合穴部３２と嵌合し、このとき、真空源（図示せず）を用いて研磨ヘッド２０の第１吸着穴２３および第２吸着穴２６に負圧を作用させることで、パッドプレート３３が嵌合穴部３２と嵌合した状態でキャリア部材２４に装着（吸着）保持される。

なおこのとき、純水供給部１０２を用いて中央支持部材５１の吸着穴５４に高圧（２〜３kgf/cm²）の純水を供給し、プレート保持機構５０によるパッドプレート３３の吸着保持を解除するとともに、第３シリンダ部９０を用いてキャリア把持機構８０の把持部材８１を開放位置に移動させ、把持部材８１によるキャリア部材２４の把持を解除する。このようにして、パッド交換台４０を用いたパッドプレート３３の交換が行われる。

この結果、本実施形態のＣＭＰ装置Ｃによれば、パッド交換台４０のプレート保持機構５０を用いて、研磨ヘッド２０のキャリア部材２４に対するパッドプレート３３の着脱をほぼ自動で行うことができるため、パッドプレート３３の交換時間を短縮することができ、パッドプレート３３の交換に伴う装置停止時間を短縮することが可能になる。

またこのとき、パッドプレート３３が中央支持部材５１および周部支持部材５６に支持されるため、キャリア部材２４の嵌合穴部３２にパッドプレート３３をより確実に嵌合させることができる。

なお、本実施形態のＣＭＰ装置Ｃでは、パッド交換台４０を用いてキャリア部材２４の交換を行うことも可能である。キャリア部材２４の交換を行うには、まず、図５に示すように、研磨ヘッド２０をパッド交換台４０上方の交換位置に移動させる。次に、図６に示すように、第３シリンダ部９０を用いてキャリア把持機構８０の把持部材８１を閉鎖位置に移動させ、研磨ヘッド２０の回転プラテン２１に保持されたキャリア部材２４を把持部材８１に把持させる。続いて、把持部材８１がキャリア部材２４を把持した状態で、研磨アーム４を鉛直上方に移動させる。このとき、図９に示すように、研磨アーム４に連結された回転プラテン２１だけがキャリア部材２４から離れて鉛直上方に移動し、これにより、キャリア部材２４が回転プラテン２１から取り外される。

このようにしてキャリア部材２４を回転プラテン２１から取り外した後、キャリア把持機構８０の把持部材８１に把持された古いキャリア部材２４を交換用の新しいキャリア部材２４と交換する。このとき、交換用のキャリア部材２４は古いものと同じ位置で把持部材８１に把持される。キャリア部材２４を新しいものに交換した後、研磨アーム４を鉛直下方に移動させることにより、キャリア部材２４が取り外された回転プラテン２１を交換位置に向けて鉛直下方に移動させる。これにより、図６に示すように、交換用のキャリア部材２４がピン部材等を用いた嵌合により回転プラテン２１に装着保持される。このようにして、パッド交換台４０を用いたキャリア部材２４の交換が行われる。

これからわかるように、本実施形態のＣＭＰ装置Ｃによれば、パッドプレート３３の交換に加え、キャリア部材２４の交換を行うことができる。

なお、上述の実施形態において、キャリア部材２４が回転プラテン２１に対して着脱可能な構成となっているが、これに限られるものではなく、キャリア部材が回転プラテンと一体で構成されていてもよい。

また、上述の実施形態において、ＣＭＰ装置Ｃの研磨室１にパッド交換台４０が１台設けられているが、これに限られるものではなく、パッド交換台４０が２台（複数）設けられるようにしてもよい。このようにすれば、一方のパッド交換台４０をパッドプレート３３（もしくは、キャリア部材２４）の取り外し専用の交換台として使用し、他方のパッド交換台４０をパッドプレート３３（もしくは、キャリア部材２４）の取り付け専用の交換台として使用することにより、パッドプレート３３の交換時間をより短縮することが可能になる。

さらに、上述の実施形態において、水供給部１０２から吸着穴５４に純水が供給されて、吸着穴５４の開口部より溢れ出た純水ＤＩＷが貯水トレイ４１に貯水されるように構成されているが、これに限られるものではなく、従来形のパッド交換台に貯水トレイおよび給排水手段を設けたとしても、上述の実施形態と同様の効果を得ることができる。

続いて、本発明に係る半導体デバイスの製造方法の実施例について説明する。図１１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、まずステップ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。

ここで、ステップＳ２０１はウェハの表面を酸化させる酸化工程である。ステップＳ２０２はＣＶＤ等によりウェハ表面に絶縁膜や誘電体膜を形成するＣＶＤ工程である。ステップＳ２０３はウェ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Ｓ２０４はウェハにイオンを打ち込むイオン打ち込み工程である。

ＣＶＤ工程（Ｓ２０２）も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工程では本発明による研磨装置により、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、誘電体膜の研磨等が行われ、ダマシン（damascene）プロセスが適用されることもある。

ＣＭＰ工程（Ｓ２０５）もしくは酸化工程（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。この工程ではウェハへのレジストの塗布、露光装置を用いた露光によるウェハへの回路パターンの焼き付け、露光したウェハの現像が行われる。さらに、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。

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Ｓ２００に戻り、先のステップを繰り返してウェ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。

本発明によ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かかる研磨装置を用いているため、パッドプレートの交換に伴う装置停止時間が短縮することから、ウェハの研磨に要する時間をトータルで減少させることができる。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工程に本発明による研磨装置を用いても良い。また、本発明による半導体デバイス製造方法により製造された半導体デバイスは、低コストの半導体デバイスとなる。

本発明に係る研磨装置の一例であるＣＭＰ装置の一部を示す斜視図である。 上記ＣＭＰ装置の一部を示す平面図である。 研磨ヘッドの正断面図である。 パッド交換台の概略図である。 研磨ヘッドがパッド交換台上方の交換位置に移動した状態を示す正断面図である。 パッド交換台のキャリア把持機構が研磨ヘッドのキャリア部材を把持した状態を示す正断面図である。 パッド交換台のプレート保持機構が研磨ヘッドのパッドプレートを保持する状態を示す正断面図である。 キャリア部材からパッドプレートが取り外された状態を示す正断面図である。 研磨ヘッドの回転プラテンからキャリア部材が取り外された状態を示す正断面図である。 パッド交換台の貯水トレイに水が貯水された状態を示す正断面図である。 本発明に係る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。

符号の説明

Ｃ ＣＭＰ装置（研磨装置）
１０ ウェハチャック（対象物保持装置）
２０ 研磨ヘッド ２１ 回転プラテン（ヘッド部材）
２４ キャリア部材 ３２ 嵌合穴部
３３ パッドプレート（研磨部材）
３４ プレート部材 ３９ 研磨パッド
４０ パッド交換台
４１ 貯水トレイ（貯水手段） ４５ 排水トレイ（排水手段）
５０ プレート保持機構（研磨部材保持機構）
５１ 中央支持部材 ５４ 吸着穴
５６ 周部支持部材
８０ キャリア把持機構
１０１ 真空ポンプ（真空源） １０２ 純水供給部（給水手段）

Claims (6)

1. 研磨対象物を保持する対象物保持装置と、前記研磨対象物を研磨可能な研磨部材を着脱交換可能に保持する研磨ヘッドとを備え、前記対象物保持装置に保持された前記研磨対象物に前記研磨部材を当接させながら相対移動させて前記研磨対象物の研磨を行うように構成された研磨装置において、
   前記研磨ヘッドに保持された前記研磨部材を交換するための交換台を備え、
   前記研磨ヘッドには、前記研磨部材と嵌合可能な嵌合穴が設けられ、前記研磨部材が前記嵌合穴と嵌合した状態で前記研磨ヘッドに着脱可能に保持されるように構成されており、
   前記交換台は、前記研磨部材を所定の待機位置と前記待機位置より上方の上方位置とに上下移動可能に保持する研磨部材保持機構を有し、
   前記研磨ヘッドを前記交換台の上方に位置する所定交換位置に移動させると、前記研磨ヘッドに保持された前記研磨部材が前記交換位置に位置して前記研磨部材保持機構が前記研磨部材を保持可能となり、
   前記交換位置に移動した前記研磨ヘッドに保持されている前記研磨部材を前記研磨部材保持機構に保持させて、前記研磨部材保持機構に保持された前記研磨部材を前記上方位置から前記待機位置へ移動させることにより、前記研磨部材を前記研磨ヘッドから取り外すことができるとともに、
   交換用の前記研磨部材を前記待機位置で前記研磨部材保持機構に保持させておき、前記研磨部材が取り外された前記研磨ヘッドを前記交換位置に移動させて、前記研磨部材保持機構に保持された前記交換用の前記研磨部材を前記待機位置から前記上方位置へ移動させることにより、前記交換用の前記研磨部材が前記嵌合穴と嵌合して前記研磨ヘッドに装着保持されるように構成され、
   前記研磨ヘッドは、キャリア部材と、前記キャリア部材を着脱可能に保持するヘッド部材とを有し、
   前記研磨ヘッドの前記嵌合穴は、前記キャリア部材に設けられており、
   前記交換台は、前記研磨ヘッドが前記交換位置に移動したときに前記キャリア部材を把持可能なキャリア把持機構をさらに有し、
   前記研磨ヘッドを前記交換位置に移動させて前記キャリア把持機構に前記キャリア部材を把持させることにより、前記キャリア部材を前記ヘッド部材から取り外すことができるとともに、
   前記キャリア把持機構に交換用の前記キャリア部材を挟持させておくとともに前記ヘッド部材から前記キャリア部材が取り外された前記研磨ヘッドを前記交換位置に移動させることにより、前記交換用の前記キャリア部材を前記ヘッド部材に装着保持させることができるように構成されることを特徴とする研磨装置。
2. 前記研磨部材が、樹脂製のプレート部材と、前記プレート部材に貼り付けられて前記研磨対象物を研磨可能な研磨パッドとを有して、使い捨て可能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。
3. 前記研磨部材保持機構が、前記研磨部材の中央部近傍を支持可能な中央支持部材と、前記研磨部材の外周部近傍を支持可能な周部支持部材とを有し、
   前記中央支持部材に、一端側が前記中央支持部材の上面側で開口するとともに他端側が真空源と繋がるように構成された吸着穴が形成され、前記真空源を用いて前記吸着穴に負圧を作用させることで、前記中央支持部材に支持された前記研磨部材の中央部近傍が前記中央支持部材の上面側に真空吸着されて前記研磨部材が前記研磨部材保持機構に吸着保持されるように構成されることを特徴とする請求項１もしくは請求項２に記載の研磨装置。
4. 前記交換台は、前記吸着穴の他端側に繋がって設けられ前記吸着穴に水を供給可能な給水手段と、
   前記給水手段から前記吸着穴を通過して前記吸着穴の開口部より溢れ出た水を貯水可能な貯水手段と、
   前記研磨部材保持機構の作動に応じて前記貯水手段に貯水された水を外部に排出可能な排水手段とを有し、
   前記研磨ヘッドを前記交換位置に移動させたときに前記研磨ヘッドに保持されている前記研磨部材が前記貯水手段に貯水された水と接触可能に構成されていることを特徴とする請求項３に記載の研磨装置。
5. 研磨対象物を保持する対象物保持装置と、前記研磨対象物を研磨可能な研磨部材を着脱交換可能に保持する研磨ヘッドとを備え、前記対象物保持装置に保持された前記研磨対象物に前記研磨部材を当接させながら相対移動させて前記研磨対象物の研磨を行うように構成された研磨装置において、
   前記研磨ヘッドに保持された前記研磨部材を交換するための交換台を備え、
   前記研磨ヘッドには、前記研磨部材と嵌合可能な嵌合穴が設けられ、前記研磨部材が前記嵌合穴と嵌合した状態で前記研磨ヘッドに着脱可能に保持されるように構成されており、
   前記交換台は、前記研磨部材を所定の待機位置と前記待機位置より上方の上方位置とに上下移動可能に保持する研磨部材保持機構を有し、
   前記研磨ヘッドを前記交換台の上方に位置する所定交換位置に移動させると、前記研磨ヘッドに保持された前記研磨部材が前記交換位置に位置して前記研磨部材保持機構が前記研磨部材を保持可能となり、
   前記交換位置に移動した前記研磨ヘッドに保持されている前記研磨部材を前記研磨部材保持機構に保持させて、前記研磨部材保持機構に保持された前記研磨部材を前記上方位置から前記待機位置へ移動させることにより、前記研磨部材を前記研磨ヘッドから取り外すことができるとともに、
   交換用の前記研磨部材を前記待機位置で前記研磨部材保持機構に保持させておき、前記研磨部材が取り外された前記研磨ヘッドを前記交換位置に移動させて、前記研磨部材保持機構に保持された前記交換用の前記研磨部材を前記待機位置から前記上方位置へ移動させることにより、前記交換用の前記研磨部材が前記嵌合穴と嵌合して前記研磨ヘッドに装着保持されるように構成され、
   前記研磨ヘッドは、キャリア部材と、前記キャリア部材を着脱可能に保持するヘッド部材とを有し、
   前記研磨ヘッドの前記嵌合穴は、前記キャリア部材に設けられており、
   前記交換台は、前記研磨ヘッドが前記交換位置に移動したときに前記キャリア部材を把持可能なキャリア把持機構をさらに有し、
   前記研磨ヘッドを前記交換位置に移動させて前記キャリア把持機構に前記キャリア部材を把持させることにより、前記キャリア部材を前記ヘッド部材から取り外すことができるとともに、
   前記キャリア把持機構に交換用の前記キャリア部材を挟持させておくとともに前記ヘッド部材から前記キャリア部材が取り外された前記研磨ヘッドを前記交換位置に移動させることにより、前記交換用の前記キャリア部材を前記ヘッド部材に装着保持させることができるように構成され、
   前記交換台は、水を貯水可能な貯水手段と、
   前記貯水手段に水を供給可能な給水手段と、
   前記貯水手段に貯水された水を外部に排出可能な排水手段とをさらに有し、
   前記研磨ヘッドを前記交換位置に移動させたときに、前記研磨ヘッドに保持されている前記研磨部材が前記貯水手段に貯水された水と接触可能に構成されていることを特徴とする研磨装置。
6. 前記研磨対象物は半導体ウェハであり、
   請求項１から請求項５のうちいずれか一項に記載の研磨装置を用いて前記半導体ウェハの表面を平坦化する工程を有することを特徴とする半導体デバイス製造方法。

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