JP2000296457A

JP2000296457A - パッドレス基板キャリヤ

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Publication number: JP2000296457A
Application number: JP2000049703A
Authority: JP
Inventors: Phillip R Sommer; アール．サマーフィリップ; D Butterfield Paul; ディ．バターフィールドポール
Original assignee: Obsidian Inc
Current assignee: Obsidian Inc
Priority date: 1999-02-25
Filing date: 2000-02-25
Publication date: 2000-10-24
Also published as: US6276998B1; EP1046464A1; TW496814B

Abstract

(57)【要約】【課題】研磨中に基板の裏面に接触しないキャリヤを
使用して基板を研磨する装置および方法を提供する。【解決手段】装置は、研磨中に基板とキャリヤ・プレ
ートとの間に空気軸受を形成することが好ましい。代替
的に、液体、または液体と気体の組合せを使用して、軸
受層を形成することができる。水層を形成する場合、キ
ャリヤ・プレートの少なくとも一部分は、微孔質フォー
ス・アプリケータとして形成される。装置はまた、基板
の様々な領域を差動的に研磨するように、基板に加えら
れる力分布を調整することもできる。研磨中に基板を水
平に封じ込めるため、および研磨中に基板が歳差運動す
る領域を画定するために、封じ込めリングを設ける。研
磨中の基板との歳差運動のための封じ込めリングまたは
バリヤもまた設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、基板の研磨の分野
に関し、特に化学機械研磨プロセス（ＣＭＰ）による基
板の研磨に関する。特に、本発明は、基板を研磨するた
めに使用する基板キャリヤの改善、および改善した基板
キャリアで研磨する方法に向けられる。

【０００２】

【従来の技術】半導体デバイスの製造工程の一部とし
て、半導体ウェハをＣＭＰによって研磨することが多く
なっている。パターン化ウェハおよび非パターン化ウェ
ハからの材料の均一な除去および平坦性は、ウェハ・プ
ロセスの歩留りにとって重要である。一般的に、研磨さ
れるウェハは、真空吸着とその他の手段、ほとんどの場
合はウェハ・バッキング・パッドと組み合わせてウェハ
の裏面に接触してウェハを保持する基板キャリアに装着
される。ウェハを基板キャリアの下に抑制された状態に
維持するために、保持リップまたはリングが一般的にウ
ェハの縁の周囲に設けられる。次いで、ウェハの前面、
すなわち研磨される側が、研磨パッドまたは研磨ストリ
ップなどの研磨剤に接触する。研磨パッドまたはストリ
ップは、遊離研磨流体をその上に噴霧させることがで
き、砥粒をそこに付着させることもでき、あるいは砥粒
をその上に散布させることもできる。

【０００３】理想的なウェハ研磨プロセスは、プレスト
ンの方程式：Ｒ＝Ｋp＊Ｐ＊Ｖによって記述することが
できる。ここで、Ｒは除去速度であり、Ｋpは消耗品
（研磨パッドの粗さおよび弾性、表面化学および研磨効
果、ならびに接触面積）の関数であり、Ｐはウェハと研
磨パッドとの間にかかる圧力であり、Ｖはウェハと研磨
パッドとの間の相対速度である。その結果、理想的なＣ
ＭＰプロセスは、ウェハ表面全体の一定切削速度、研磨
パッドとウェハとの間の一定圧力、ならびに一定した研
磨パッドの粗さ、弾性、面積、および研磨効果を持たな
ければならない。さらに、温度およびｐＨの制御が重要
であり、相対パッド／ウェハ速度の方向はウェハ表面全
体に無作為に分配されなければならない。

【０００４】ウェハ研磨装置の１つの一般的な種類とし
て、ウェステック・システムズ社（ＷｅｓｔｅｃｈＳ
ｙｓｔｅｍｓＩｎｃ．）によって製造された３７２Ｍ
型ＣＭＰがある。ウェハは、３７２Ｍ型装置の基板キャ
リヤによって保持される。基板キャリヤは、ウェハの軸
を中心に回転する。大きい円形研磨パッドは、回転する
ウェハおよび基板キャリヤと接触しながら回転する。回
転するウェハは、より大きい回転する研磨パッドの中心
から離れた領域で、この研磨パッドに接触する。

【０００５】別の関連装置として、バルディ（Ｂａｌｄ
ｙ）らの米国特許第５，３３５，４５３号に開示され
た、磁気読出し書込みヘッドを含む半導体ウェハを研磨
するための研磨機械がある。この機械では、半導体ウェ
ハは、偏心アームによって円形並進運動をする基板キャ
リヤによって保持される。ウェハは、１つの方向に前進
する研磨ストリップと接触することによって研磨され
る。ウェハと研磨ストリップとの間の相対運動は、ウェ
ハの円形運動と前進する研磨ストリップの線形運動の組
合せである。偏心アームに接続されるのは、剛性部品と
「特定の厚さ」を持つ「可撓性材料」から作成された
「可撓性円板」とを含む支持ヘッドである。研磨される
ウェハ４４は、「支持ヘッド上に加えられる力の効果に
よって研磨中にディスク１４２内に部分的に埋め込まれ
る」と記載されている。

【０００６】ＣＭＰ基板キャリヤのジンバル点は、研磨
プロセスの重要な要素である。均一の平坦な研磨結果を
確実にするために、基板キャリヤはそれ自体を研磨表面
に正確に位置合わせしなければならない。現在利用可能
な多くのＣＭＰ基板キャリヤは、平坦性の異常を持つウ
ェハを生み出す。研磨表面からの転心の垂直方向の高さ
もまた、高さが大きければ大きいほど、研磨中に転心を
中心として誘導されるモーメントが大きくなるので、重
要である。大部分のＣＭＰウェハ研磨装置に存在する２
つの蔓延する問題は、ウェハの中心部の過少研磨、およ
びプロセス変数の変化につれてウェハ周辺部除外領域の
制御を調節できないことである。

【０００７】例えば、多くの利用可能なＣＭＰ機械で使
用される基板キャリヤは、当技術分野で「ノーズ・ダイ
ビング」として知られる現象を経験する。研磨中、ヘッ
ドは、上述のジンバル点の高さによって直接影響され
る、相当の大きさのモーメントを形成する方法で研磨力
に反応する。このモーメントは、ヘッドの運動の方向に
沿って圧力差を引き起こす。この圧力差の結果、ウェハ
と研磨面をインタフェースする化学スラリに定在波が形
成される。これは、基板キャリヤの前縁におけるウェハ
の縁部が、ウェハの中心部よりより速く、かつ大きく研
磨される原因となる。

【０００８】ウェハの材料の除去は、スラリの化学作用
に関係する。スラリがウェハと研磨パッドとの間に導入
されて反応するにつれて、ウェハ材料を除去させる働き
をする化学物質が徐々に消耗してくる。したがって、基
板キャリヤの前縁から先（つまりウェハ中心部）のウェ
ハ材料の除去は、基板キャリアの前縁（つまりウェハの
縁部）における化学作用と比較すると、ウェハの中心に
達したときのスラリ中の化学物質の活性の低下のため
に、化学的除去率の低下を経験する。この現象はしばし
ば、「スラリ欠乏」と呼ばれる。

【０００９】基板キャリヤのクラウンを再形成しようと
する試みとは別に、「ノーズ・ダイビング」に関する上
述の問題を改善しようとする他の試みが行われてきた。
基板キャリヤの頂部の単一軸受によるジンバル式の先行
技術基板キャリヤでは、基板キャリヤの実効ジンバル点
が、研磨パッドの表面から有意の非ゼロの距離に存在す
るので、かなりの大きさのモーメントが生成される。し
たがって、研磨パッドの表面に働く摩擦力は、この距離
を介して作用して、望ましくないモーメントを生成す
る。

【００１０】レオーニ（Ｌｅｏｎｉ）らの米国特許第
５，３７７，４５１号は、実効ジンバル点を研磨パッド
の表面まで「突出」し、それによって摩擦力から望まし
くない「ノーズ・ダイビング」を形成するモーメント・
アームを除去するウェハ・キャリヤを記載している。レ
オーニらは、研磨面の表面またはその付近に配置される
点まで「普遍的転心」の突出を可能にする円錐軸受組立
体を設けることによって、この効果を生み出している。
しかし、レオーニらによって提案された解決策は、この
突出をもたらすために組立体に多数の軸受を使用する必
要があり、よってウェハ・キャリヤのコストが増加す
る。さらに、軸受における事実上の接触点のために生じ
るモーメントが依然として存在する。また、厳密でない
製造のため、突出した転心が正確にキャリヤの接触表面
上に来ないという実質的な危険があり、これもまたモー
メントを生じる。

【００１１】図１７は、ベローズ９１０から誘導軸９２
０への研磨荷重をジンバル９３０（ジンバル点９３３を
示すために透視図で示す）へ、かつ外向きにキャリヤ・
プレート９４０に伝える先行技術のキャリア設計９００
を示す。ジンバル機構が自由でない場合、静止摩擦がジ
ンバル９３０の意図された自由で円滑な運動を妨げ、誘
導軸９２０は研磨中、システムを過剰抑制し始める。

【００１２】さらに、この種類のシステムの荷重が、ジ
ンバルの塑性変形を引き起こすのに充分なほど過剰にな
るのは一般的ではない。ジンバル９３０およびリング湾
曲部９５０の片寄った回転点のため、そのようなキャリ
ヤ組立体の動力は、高摩擦研磨作業中に不安定になるこ
とがあり得る。

【００１３】米国特許第４，３７３，９９１号のバンク
ス（Ｂａｎｋｓ）による半導体ウェハ研磨装置は、プレ
ートとウェハの間に好ましくは１５ｐｓｉより少し大き
い加圧水を噴射してウェハの自由浮動を可能にするため
に、複数のチャネル２７を使用する。しかし、バンクス
のキャリヤは従来のジンバル構成を使用し、したがって
上述したノーズ・ダイビングおよびクラウニングなど、
モーメントに誘発される異常を経験する。

【００１４】従来の技術によって研磨される基板の縁部
領域に異常を発生する別の現象は、変形可能・順応可能
なクラウンまたはプレートを採用するキャリアに内在す
る限界によるものである。例えば、アプライドマテリア
ルズ社の応用材料欧州特許出願第ＥＰ０７７４３
２３Ａ２号は、より低い平板表面９１０４と、表面９
１０４から外側にたわむように加圧するかまたは表面９
１０４から内側にたわむように減圧することができるバ
ウ室９１０２とを備えたキャリヤ・ヘッドを開示してい
る。研磨される基板を装填するために、ベローズのキャ
ビティ１１９２を加圧して、表面９１０４を含むキャリ
ヤ・プレート全体を研磨面の方向に片寄らせる。

【００１５】図１８は、変形可能なプレート１１１０を
有する先行技術キャリヤ１１００に内在する問題を示
す。チャンバ１１３０内の圧力を増加することによっ
て、またはその他の手段によって圧力を加えることによ
り、プレート１１１０が変形すると、プレート１１００
のたわみは、プレートの縁部領域１１２０より中心部の
方が大きくなる（図１６に透視図で示す）。これは、一
体蝶番またはその他の機構を通してより大きい可撓性が
縁部領域にもたらされ、可撓性が外側に向かって拡張さ
れる場合でも、全くの縁部はたわまない固定点の境界を
画定するので、真である。

【００１６】プレート１１１０は、一般的な曲げの法則
（図１６に透視図で示す）に従ってたわみ、その結果、
ウェハの縁部に相対過少研磨が生じる。

【００１７】ブレイボーゲル（Ｂｒｅｉｖｏｇｅｌ）ら
の米国特許第５，６３５，０８３号は、研磨されるウェ
ハの裏面の上およびキャリアの基部の下に形成されるチ
ャンバ内に空気圧を伝達できるように中空になっている
鋼製の回転可能な駆動軸に取り付けられたウェハ・キャ
リヤを有する基板の、化学機械的研磨のための方法およ
び装置を開示している。耐摩耗性保持リングがキャリヤ
の基部から伸長し、研磨されるウェハの周囲を取り囲
み、それと接触する。保持リングのすぐ内側に弾性リッ
プ・シールが取り付けられ、ウェハの裏面を密封してキ
ャリヤの基部と一緒にチャンバを形成する。この構成
は、密封接触のためにウェハの歳差運動が抑制されるだ
けでなく、スラリまたはその他の汚染物質によるシール
とウェハの裏面との間の汚染により、適切な密閉が形成
されない危険性も常に存在する。

【００１８】荏原製作所の特開平９−２２５８２１に記
載された装置は、半導体ウェハを研磨するために使用さ
れるトップ・リング内に第１、第２、および第３圧力チ
ャンバを含む。トップ・リングと研磨される半導体ウェ
ハとの間に、弾性マットを設ける。弾性マットおよびト
ップ・リングは各々、圧力チャンバと接続するように整
列した複数のジェットを備えている。同心上に画定され
た３つの圧力ゾーンがマット上に画定され、それを通し
て制御された圧力をウェハに加えて、弾性マットと半導
体ウェハとの間の圧力分布のコンフォメーションを制御
することができる。

【００１９】

【課題を解決するための手段】本発明は、上述の問題領
域に取り組み、かつ克服する。

【００２０】キャリヤと研磨される基板との間に障壁層
が形成されるので、汚染物質による、適切な密封の欠如
の心配が無い。また、研磨中にキャリヤが基板の裏面に
事実上接触しないので、当技術分野で一般的に使用され
るバッキング・パッドまたはキャリヤ・フィルムの必要
が無い。基板の裏面に加えられる圧力を差分的に調節す
る能力もまた、必要が生じた時に基板を差分的に研磨す
るための基板のコンフォメーションを可能にする。

【００２１】本発明は、基板を研磨媒体に当てて研磨す
るための基板キャリヤを含み、この基板キャリヤは、基
板を研磨媒体と実質的に平行に配置するように適応した
プレートと、研磨中に前記プレートが基板と接触しない
ようにプレートと基板との間にガス層を形成するための
フォース・アプリケータとを含む。フォース・アプリケ
ータは、プレートと一体的な微孔性材料を含むことが好
ましい。プレートの一部分を微孔性にして、フォース・
アプリケータとして作動させることができる。

【００２２】好ましくは、プレートは断面が実質的に円
形であり、多孔質部分は、実質的に円形プレートと同心
の少なくとも１つのリングを含む。さらに好ましくは、
多孔質部分は同心のリングを含むが、２つまたは３つ以
上のリングも可能である。多孔質リングは、好ましくは
圧入によって、プレートの対応する溝内に嵌め込まれ
る。

【００２３】また、全部の溝に多孔質リングを充填する
必要は無い。例えば、フォース・アプリケータはプレー
トに一連の同心溝を含むが、同心溝の少なくとも１つは
圧力エミッタを囲むことができる。そのような構成にお
ける圧力エミッタは、ルビー・オリフィスを含むことが
好ましい。さらに、同心リングの少なくとも１つ、好ま
しくは２つのリングを外部真空源と接続するために、真
空ポートを設けることができる。

【００２４】別の実施形態では、溝の少なくとも１つは
大気圧に通じている。この実施形態はさらに、実質的に
多孔質リングを充填した少なくとも１つの溝を含むこと
が好ましい。存在する多孔質リングの各々を、外部の圧
力源または真空源に接続する。各々の外部圧力原または
真空源は、他の源とは独立していることが好ましい。

【００２５】好ましくは、プレートの溝の各々に実質的
に多孔質リングを充填し、独立に制御可能な外部圧力源
または真空源に各々の多孔質リングを接続する。

【００２６】さらに、プレートの半径方向に外側に配置
された封じ込めリングを含む。キャリヤと基板との間に
ガス層を形成し、研磨運動を開始することにより、基板
は封じ込めリングによって制限される領域内で歳差運動
する。１つの例では、研磨中に研磨媒体と接触する封じ
込めリングの表面は、歳差運動が発生する領域を画定す
るアンダカットを含む。研磨中、アンダカットは研磨媒
体に接触しない。

【００２７】本発明に従って、基板を研磨媒体に当てて
研磨するための基板キャリヤが、基板を研磨媒体に実質
的に平行に配置するように適応したプレートを含むこと
を開示する。プレートは微孔性材料を含み、それを通し
てプレートが基板に接触しないよう、プレートと基板と
の間に軸受層が確立される。１つの実施形態では、基板
に隣接するプレートの表面は、実質的にその全体にわた
って微孔性である。

【００２８】好適な実施形態では、形成される軸受層は
空気軸受（エアベアリング）である。代替実施形態は、
液体軸受層または気体と液体の混合を含む軸受層を形成
することができる。

【００２９】本発明の別の態様では、研磨媒体に当てて
基板を研磨するための基板キャリヤが、基板を研磨媒体
と実質的に平行に配置するように適応したプレートと、
基板を希望する研磨構造に順応させ、かつプレートを基
板の裏面との接触から分離させるために、基板の裏側表
面全体に差動力を加えるための手段とを含むものとして
開示する。

【００３０】力を加えるための手段は、プレートと一体
的な微孔性材料を含むことが好ましい。プレートの一部
分は、差動力を加えるための手段を形成するために微孔
性とすることができる。好ましくは、プレートは断面が
実質的に円形であり、力を加える手段は、円形プレート
と実質的に同心である少なくとも１つの微孔質リングを
含む。さらに好ましくは、３つの同心微孔質リングを含
む。

【００３１】基板を研磨する方法は、基板を基板キャリ
ヤと研磨媒体との間に配置し、次いで、基板が研磨媒体
に接触すると共に基板の裏面が基板キャリヤに接触しな
いように、基板キャリヤを介して基板の裏面に力を加え
ることを含むことを開示する。次いで、研磨パターンに
従って基板キャリヤおよび研磨媒体の少なくとも一方を
他方に対して相対的に運動させて、研磨媒体と基板キャ
リヤ上の全ての点との間の相対速度を実質的に一定に維
持することによって、研磨を開始する。

【００３２】力を加えることは、基板キャリヤから基板
の裏面に向けて加圧ガスを与えて、基板キャリヤと基板
との間に気体軸受層を形成することを含むことが好まし
い。加圧ガスを与えることは、実質的に連続して流れる
状態で加圧空気を与えて、基板キャリヤと基板の裏面と
の間に空気軸受を形成することが、さらに好ましい。

【００３３】代替的に、力を加えることは、基板キャリ
ヤから基板の裏面に向けて加圧液体を与えて、基板キャ
リヤと基板との間に液体軸受層を形成することを含むこ
とができる。加圧液体を与えることは、実質的に連続し
て流れる状態で加圧水を与えて、基板キャリヤと基板の
裏面との間に液体軸受を形成することを含むことが好ま
しい。

【００３４】さらになお、加圧液体を与えることは、実
質的に連続して流れる状態で少なくとも１つのガスと混
合した加圧水を与えて、基板キャリヤと基板の裏面との
間に液体軸受を形成することを含むことができる。この
構成の場合、混合されるガスは空気であることが好まし
い。

【００３５】本発明の別の態様では、基板を研磨する方
法は、基板キャリヤと研磨媒体との間に基板を配置し、
基板が研磨媒体に接触すると共に基板の裏面が基板キャ
リヤに接触しないように、基板キャリヤを介して基板の
裏面に力を加え、希望する研磨構成に基板を順応させる
ために基板キャリヤを介する基板の裏面への力を調節
し、かつ基板キャリヤおよび研磨媒体の少なくとも一方
を他方に対して相対的に運動させて、研磨媒体による基
板の研磨を果たすことを含む。

【００３６】力を加えることは、基板キャリヤから基板
の裏面に向けて加圧ガスを与えて、基板キャリヤと基板
との間の気体軸受層を形成することを含むことが好まし
い。加圧気体を与えることは、実質的に連続した流れの
状態で加圧空気を与えて、基板キャリヤと基板の裏面と
の間に空気軸受を形成することを含むことが、さらに好
ましい。

【００３７】好ましくは、基板キャリヤは、力を加える
ために少なくとも２つの圧力または真空のアプリケータ
を含み、アプリケータは独立に制御可能な外部圧力源ま
たは真空源に接続する。基板の裏面への力の調節は、独
立に制御可能な外部圧力源または真空源の少なくとも１
つを調節してその流量を変化させることを含む。

【００３８】さらに、基板を研磨する方法は、基板の裏
面が基板キャリヤに接触しないように基板キャリヤと基
板の裏面との間に加圧気体を加え、かつ、基板および研
磨表面の少なくとも一方を駆動して、基板の表面側と研
磨表面との間で研磨動作を果たすことを含み、加圧気体
が前記駆動の方向に対して実質的に垂直の研磨力を加え
ることを記載する。好適な構成では、この駆動により基
板を基板キャリヤに対して歳差運動させる。

【００３９】さらになお、基板を研磨する方法は、バッ
キング表面とバッキング表面の外周を包囲する封じ込め
リングとを有する基板キャリヤを提供し、基板の裏側面
がバッキング表面に接触しないようにバッキング表面と
基板の裏側面との間に加圧流体を加え、かつ、基板キャ
リヤおよび研磨表面の少なくとも一方を駆動することに
よって封じ込めリングに対して基板を歳差運動させて、
基板の表面と研磨表面との間の研磨動作を果たすことを
含み、前記駆動中に封じ込めリング内で基板の前記歳差
運動が行われるように、封じ込めリングの外周が基板の
外周より大きい。

【００４０】駆動は、研磨表面と基板キャリヤ上の全て
の点との間の実質的に一定した相対速度を維持するよう
に、基板キャリヤおよび研磨表面の少なくとも一方を駆
動することが好ましいが、本発明は、これに限定される
ものではなく、研磨媒体を例えば回転台上に設けるよう
にしてもよい。

【００４１】１つの実施形態では、この方法は、基板キ
ャリヤ、封じ込めリング、および研磨表面によって画定
される空間内に基板を包含し、基板が基板キャリヤに接
触しないように基板キャリヤの表面と基板との間に加圧
ガスを噴射し、基板キャリヤおよび研磨表面の少なくと
も一方を駆動して、基板の表面側と研磨表面との間の研
磨動作を果たすことを含み、加圧気体は前記駆動の方向
に対して実質的に垂直の研磨力を与える。また、駆動は
さらに、基板キャリヤに対する基板の歳差運動を引き起
こすことが好ましい。

【００４２】基板の外周にぴったり合うように適応した
内部境界を備えた封じ込めバリヤを使用する基板キャリ
ヤも提供される。この封じ込めバリヤは、研磨中にキャ
リヤ・プレートに対して歳差運動するために必要な大き
さにし、そのように適応させる。歳差運動を可能にする
ため、封じ込めバリヤとキャリヤ・プレートの外周との
間には間隙が存在する。封じ込めバリヤは、キャリヤ・
マウントに対する横方向運動ができるように、キャリヤ
・マウントに運動可能に取り付けることができる。流体
軸受、好ましくは空気軸受は、歳差運動ができるよう
に、キャリヤ・マウントと封じ込めバリヤとの間に設け
てもよい。

【００４３】基板を研磨する別の方法は、基板が封じ込
めバリヤに対して自由に回転できないように封じ込めバ
リヤの内周の中に基板を捕捉し、封じ込めバリヤおよび
基板上に配置されたキャリヤ・プレートを介して基板に
研磨運動を与え、基板および封じ込めバリヤをキャリヤ
・プレートの研磨運動に対して歳差運動させるものとし
て記載する。

【００４４】本発明の追加の利点は、以下の詳細な開示
および請求の範囲を読むことにより明らかになるであろ
う。

【００４５】

【発明の実施の形態】基板に対する研磨力は一般的に、
研磨される基板と基板の表面がそれに当てて研磨される
研磨媒体との少なくとも一方を駆動するために加えられ
る力の他に、研磨される基板の裏面に対する荷重によっ
て生成される。本発明は、荷重をかけることに直接起因
すると共に駆動荷重との組合せにより発生する、現行の
設計で一般的に見られる異常の発生を防止するために、
基板の裏面に対する荷重のかけ方を改善することに向け
られる。

【００４６】図１は、本発明に係る加荷重原理を使用す
る基板キャリヤ５０の部分断面図を示す。キャリヤ５０
はフォース・アプリケータ６０を含み、これを通して力
Ｐが、研磨媒体２０に当てて研磨される基板１０の裏面
に加えられる。研磨媒体は、スラリまたはスラリレス型
のパッドまたはウェブとすることができる。研磨媒体２
０と基板１０との間の相対運動は、基板１０の裏面に加
えられる力と組み合わせて、基板の表面側の研磨をもた
らす。

【００４７】基板キャリヤ５０のプレート５５は、フォ
ース・アプリケータ６０が基板１０に荷重を加えるため
の上部基準面を形成する。この例では、フォース・アプ
リケータは、制御された流量のガスおよび／または液体
を放出するように構成された３つの同心リング６１、６
２、６３を含む。アプリケーション６１、６２、６３は
空気を放出して、プレート２０と基板１０との間に加圧
空気層７０を形成することが好ましい。しかし、プレー
ト２０と基板１０との間の軸受層７０の形成には、その
他の気体、水、水と空気および／またはその他の気体と
の混合、または真空をも使用することができる。もちろ
んこの種のキャリヤは３つのリングに使用に限定され
ず、４つのリングまたはそれ以上、あるいは１つまたは
２つのリングさえも使用することができる。さらにな
お、プレート２０全体を多孔性材料で形成することがで
きる。リングの数が多いほど、基板の裏面に加えること
ができる圧力分布に対し細かい制御が得られるが、もち
ろん複雑になり、かつ製造コストが高くなる。他方、２
つまたは１つのリングの実施形態はより簡単かつ安価で
あるが、圧力分布の制御および調節性は低下する。任意
に、プレート２０全体またはその一部分に一次力P'を加
えるために、プレート２０の上に加圧チャンバ５１を含
めることができる。

【００４８】加圧空気を使用する３つのリングの構成の
１つの実施形態では、リングが金属の場合、好適な流量
がリング６１では約４〜６ｆｔ³／時、リング６２では
約２〜２．５ｆｔ³／時、リング６３では約２〜４ｆｔ³
の状態で、キャリア５０の「浮上量」（つまり表面５５
と基板の裏面１０との間の距離）は約２〜２５μｍであ
り、より好ましくは約３〜１０μｍである。リングがプ
ラスチックの場合、好適な流量はリング６１では約５〜
１００ｆｔ³／時、リング６２では約２〜１０ｆｔ³／
時、リング６３では約２〜１０ｆｔ³である。リングに
供給される圧力を計量または調節することによって、基
板の浮上量はチューニングまたは調整することができ
る。

【００４９】本発明による多孔質リングまたはその他の
オリフィスを通る流量は、リングまたはその他のオリフ
ィス前後の圧力低下に実質的に反比例する。圧力低下
は、次式：ΔＰ＝Ｐin−Ｐoutによって表すことができ
る。ここでΔＰは圧力低下を示し、Ｐinはリングまたは
その他のオリフィスに入力される気体／流体の圧力を表
し、Ｐoutはリングまたはその他のオリフィスから出力
される気体／流体の圧力を表す。

【００５０】したがって、ΔＰの低下は空気流量の増加
と同意語であり、その結果浮上量、つまりキャリヤ５５
の表面と基板１０の裏面との間の距離が増加する。浮上
量が増加すると、基板１０の裏面に圧力Ｐを与える軸受
の剛度（Ｋ）もまた低下する。

【００５１】プレートの縁の近くにレストリクタ（最も
外側のリング）を配置することによって、縁部研磨パラ
メータを調整して、より微細な周辺部除外領域を達成す
ることができる。もちろん、以下で述べるように、基板
に加えられる圧力分布を変化させるために、流量は好適
な範囲外でも調整することができる。

【００５２】リングは、プレート５５に溝を作り、溝に
微孔性材料を充填することによって形成することが好ま
しい。リングは製造することができ、従来通り加工、鋳
造、またはワイヤ放電加工法（つまりワイヤＥＤＭ）に
より形成することができ、ワイヤＥＤＭによって形成す
ることが好ましい。しかし、他の構成の圧力アプリケー
タも可能であり、以下でもっと詳しく述べる。各リング
は、そこから放出される気体／液体の圧力／流量に関
し、独立に制御可能である。供給管８１、８２、８３を
それぞれのリング６１、６２、６３に接続し、各々がキ
ャリヤ５０の外部に通じ、手動制御またはコンピュータ
制御することができる制御可能な空気／液体供給源（図
示せず）に接続する。

【００５３】均等な流量／圧力の空気／液体を送り込む
ようにリング６１、６２、６３を設定した場合、図２に
示すように、フェースプレート５５と基板１０の裏面と
の間の層に一定圧力分布が形成される。さらに、圧力波
をフェースプレートのほぼ縁部まで実質的に一定の値で
広がることを可能にするために、最も外側のリング６１
は、フェースプレート５５の縁部の非常に近くに形成す
ることができる。ひとたび層７０が形成されるとフェー
スプレート５５は基板の裏面に接触しないので、軸受層
７０はさらに、基板がフェースプレート５５に対して
「浮上」または歳差運動することを可能にする。基板１
０の半径はフェースプレートのそれより多少小さく、か
つ基板は、封じ込めリング８０の存在によって、フェー
スプレート５５と研磨媒体２０との間の所定の位置に維
持される。

【００５４】実質的に均一な荷重圧力を基板の裏面の表
面全体に加える能力と、封じ込めリングの制限領域内で
基板を歳差運動または浮上させる能力との組合せにより
結果的に、基板の縁部から中心部まで一貫して材料を除
去する非常に均一な研磨プロセスが得られる。現時点
で、フェースプレートと封じ込めリングは、円形である
ことが好ましいが、そのような形状に限定されないこと
を示しておく必要がある。例えば、フェースプレートお
よび封じ込めリングは、卵形、楕円形、または様々なそ
の他の適格形状を持つように形成することができる。リ
ングもまた、例えば図１２Ｂに図示し、かつ以下で説明
する実施形態で例示するように、円形である必要は無
い。

【００５５】代替的に、圧力分布の整形またはコンフォ
メーションが必要な状況では、リング６１、６２、６３
を通過する流量を変動して、希望する圧力分布のコンフ
ォメーションを達成することができる。例えば、図３お
よび図４は、リング６１から約３ｐｓｉｇを、リング６
２から約５ｐｓｉｇを、リング６３から約４ｐｓｉｇを
放出するようにしたリングの制御（図３）、およびその
結果基板の裏面で得られる空気圧分布（図４）を示す。
この種の分布は、基板の縁部で最少量の研磨を要し、基
板の中心部では多少多めの研磨を要し、基板の縁部と中
心部の間で最大の研磨率を要する状況で使用される。い
うまでもなく、必要に応じて他の分布を形成することも
できる。

【００５６】好ましくは、本発明による研磨のプロセス
は、研磨媒体とキャリヤ上の全ての点との間の実質的に
一定の瞬間相対速度を維持しながら、キャリヤおよび基
板がそれに当てて研磨される研磨表面の少なくとも一方
を他方に対して相対的に非線形経路で運動させることを
含む。しかし、本発明の装置は、研磨運動の種類によっ
て制限されず、例えば回転研磨表面に当ててキャリアを
回転させることによって基板を研磨するために使用する
ことができる。より好適な研磨技術およびそれを行うた
めの装置の幾つかの例が、１９９７年１０月３１日出願
の米国出願第０８／９６１，６０２号、および米国特許
第５，７５９，９１８号に記載されており、両方ともそ
れらの全体を参照してここに組み入れる。追加的研磨技
術が、本願と同時に出願し、ＡｔｔｏｒｎｅｙＤｏｃ
ｋｅｔＮｏ．３７３６１−２００１８．００を持つ
「ＰｏｌｉｓｈｉｎｇＭｅｄｉａＳｔａｂｉｌｉｚ
ｅｒ」と称する同時係属出願に開示されている。この出
願もまたその全体を参照してここに組み入れる。

【００５７】一例として、基板１０を研磨表面２０とキ
ャリア５０の間に装着した後、ここで説明するようにリ
ング６１、６２、６３を介して加圧気体、例えば加圧空
気を噴射して、基板キャリヤ５０と基板１０の裏面との
間に軸受層を形成して、基板の裏面が基板キャリヤに接
触しないようにする。次いで基板キャリヤ５０および研
磨表面２０の少なくとも一方を駆動して、基板１０の表
面側と研磨表面２０との間の研磨動作を果たす。加圧気
体は、研磨方向に対して実質的に垂直であり、かつ基板
を研磨表面に押しつける作用を与える。

【００５８】上述の通り圧力気体の噴射によって生成さ
れる軸受層は、リング８０の境界内で、基板をキャリヤ
に対して自由浮上させることができる。この自由浮上能
力は、キャリヤおよび／または研磨表面の駆動運動なら
びにリング８０によって形成される境界と組み合わせ
て、研磨中に基板の制御された歳差運動を発生させる。
歳差運動の特性は、研磨表面に対するキャリヤの研磨経
路の形状および速度を制御することによって、制御する
ことができる。

【００５９】図５は、本発明による封じ込めリング圧力
の制御およびフェースプレートに対する総圧力の制御の
ための第１構成１００を示す。この構成では、キャリヤ
プレート１５５を、シール・プレート１２０、１２２を
介してキャリヤ・ローディング・カラム１１０に取り付
ける。シール・プレート１２２とキャリヤ・ローディン
グ・カラム１１０との間に第１ダイヤフラム１３０を取
り付けて、上部加圧可能チャンバ１３５を形成する。シ
ール・プレート１２０とキャリヤ・プレート１５５との
間には第２ダイヤフラム１４０を取り付けて、下部加圧
可能チャンバ１４５を形成する。

【００６０】キャリヤ・ローディング・カラム１１０の
位置は、キャリヤの全体的配置の基礎を形成する。上部
加圧可能チャンバ１３５はを加圧してダイヤフラムを希
望の量だけ膨張させ、封じ込めリング１８０およびキャ
リヤ・プレート１５５の両方を基板および研磨媒体の方
向に前進させる。上部加圧可能チャンバ１３５は、研磨
中に基板の側部荷重支持制御を提供する、封じ込めリン
グ１８０の一次荷重制御を提供する。

【００６１】チャンバ１４５の加圧により、ダイヤフラ
ム１４０は結果的に膨張してキャリヤ・プレート・シー
ル・リング１４８に当たり、これによりキャリヤ・プレ
ート１５５は２次制御によってさらに前進する。上述し
た通り封じ込めリング１８０およびキャリヤ・プレート
１５５を配置した後、上述した通り軸受層７０が生成さ
れ、必要に応じて制御し、整形することができる。封じ
込めリング１８０および／またはキャリヤ・フェースプ
レートへの圧力の増減は、必要に応じて調節可能に制御
することができる。

【００６２】制御２００の代替構成を図６に示す。そこ
では、キャリヤ・プレートは主として、上部ダイヤフラ
ム２３０とキャリヤ・ローディング・カラム２１０との
間に形成した上部圧力チャンバ２３５によって制御され
る。チャンバ２３５の加圧により、ダイヤフラム２３０
は膨張する。ダイヤフラム２３０の膨張により、キャリ
ヤ・プレート・シール・リング２３８がキャリヤ・ロー
ディング・カラム２１０から離れ、その結果、キャリヤ
・プレート２５５が基板および研磨媒体の方向に押しや
る。

【００６３】この構成では、封じ込めリングは、チャン
バ２４０の加圧によって、キャリヤ・プレート２５５の
制御とは独立して制御することができる。チャンバ２４
０の加圧によりダイヤフラム２４５の膨張が起こり、次
にこれによりリング２８０がキャリヤ・プレート２５５
に対して膨張する。したがって、キャリヤ・プレート２
５５への荷重に影響を及ぼすことなく、封じ込めリング
２８０を介して研磨媒体に追加圧力を加えることができ
る。

【００６４】図７は、本発明によるキャリヤ・プレート
５５の１実施形態の底面図である。プレート５５は一般
的に、鋳造アルミニウムまたはステンレス鋼などの比較
的強く比較的非腐食性の金属で形成される。リング６
１、６２、６３をそれぞれ受容するために、プレート５
５に溝６１’、６２’、６３’を形成する。１つの例で
は、リングは約３／３２インチの厚さである。しかし、
最適厚さは決定されておらず、性能の観点からは厚さに
関する制約は無いように思われる。最終的に、製造上の
考慮事項から、好適な厚さまたは厚さの範囲を決定する
ことができる。溝は従来通りに加工、鋳造、またはプラ
ンジ放電加工法（つまりプランジＥＤＭ）により形成す
ることができ、プランジＥＤＭによって形成することが
好ましい。リングは、希望の媒体（例えば空気、水、混
合物など）を通すが、同時に基板１０を浮上させるため
の充分な圧力低下をキャリヤ・プレート５５の裏面とキ
ャリヤ・プレート５５の正面との間に形成するレストリ
クタとしても作用する、微孔性材料から形成する。

【００６５】微孔性材料は、ＰＯＲＥＸ（登録商標）ま
たはその他の実質的に同等の多孔性ポリエチレン、微孔
性青銅、微孔性チタン、微孔性ステンレス鋼、微孔性
金、微孔性セラミックス、またはその他の実質的に同等
の微孔性材料から作成することができる。好適な材料
は、特にキャリヤ・プレートをステンレス鋼で作成する
場合にはステンレス鋼であり、あるいは微孔性ポリエチ
レン、特にＰＯＲＥＸ（登録商標）である。ＰＯＲＥＸ
（登録商標）はその低価格のために特に魅力的であり、
キャリヤ・プレート自体がポリフェンコエルタライトま
たはＤＥＲＬＩＮ（登録商標）など比較的耐摩耗性の高
いポリマから作られる「使い捨て」キャリヤ・プレート
を形成するために使用することさえもできる。金属に比
べてポリマの比較的低い価格のため、ＰＯＲＥＸ（登録
商標）はまた、上述した金属のキャリヤ・プレートと共
に使用するのにも好適である。

【００６６】リング６１、６２、６３は、それぞれ溝６
１’、６２’、６３’に圧入することが好ましい。多孔
性ポリマ・リングの場合、図８の断面図に示すように、
それぞれ溝６１’、６２’、６３’の内部にロッキング
溝６１、６２、６３を形成する。微孔性ポリマ・リング
６１、６２、６３は圧縮可能であり、したがって、それ
ぞれロッキング・カラー６１a、６１a、６１a付きで形
成することができる。リングは圧縮して溝内に挿入し、
次いでひとたび所定位置に付いたら解放する。リングが
再拡張すると、カラー６１ａ、６２a、６３aはロッキン
グ溝６１”、６２”、６３”内に着座し、それによって
リングはそれぞれの溝内の定位置に固定される。

【００６７】多孔性ポリマ・リングを使用する場合、リ
ングがキャリヤ・プレート５５の表面の平坦面から突出
しないことを確実にするために、リング６１ｂ、６２
ｂ、６３ｂの表面がキャリヤ・プレート５５の表面に対
して約０．００１インチだけ凹んでいることが好まし
い。０．００１インチ凹んでいるリングは、キャリヤに
よる研磨結果に認識できるほど影響しない。他方、１つ
かそれ以上のリングまたはその一部分がキャリヤ・プレ
ートの平坦な表面から突出している場合、研磨結果にお
ける実質的な異常が明白になる。

【００６８】再び図７を参照すると、供給管８１、８
２、８３がキャリヤ・プレート内を通り、手動またはコ
ンピュータにより制御することができる制御可能な空気
／液体供給源（図示せず）との外部接続のためにそれぞ
れのリング６１、６２、６３に接続している状態が示さ
れている。

【００６９】図９は、キャリヤ・プレート５５を取り外
した状態のキャリヤ５０のキャリヤ・プレート・マウン
ト５２の底面図である。キャリヤ・プレート５５と同様
に、キャリヤ・プレート・マウント５２もまた、鋳造ア
ルミニウムまたはステンレス鋼で作成することが好まし
い。キャリヤ・プレート・マウント５２はこの例では、
上述したようにキャリヤ・プレート５５の一次ドライバ
として機能するために膨張／拡張できるブラダを受容す
るために、中心部が凹んでいる。

【００７０】キャリヤまたは軸受プレート５５を支持す
るために、凹み５６に外接する段またはショルダ５１を
形成し、それによって軸受プレート５５が、ブラダ５８
を破損する程度にまでキャリヤ内に奥深く後退しすぎる
のを防止する。リング・マウント５３のショルダ５１の
高さに、導入溝６８を設ける。導入溝６８は、リング８
０をリング・マウント５３に取り付けた後、変形を生じ
ることなく、供給管８１、８２、８３の導入を可能にす
る。キャリヤの組立ての順序は、それぞれの導入溝６８
に対する供給管８１、８２、８３の位置合わせ、および
次いでキャリヤ・プレート５５をショルダ５１上に配置
することを含む。キャリヤ・プレート５５を適切に配置
した後、次に、好ましくはスタッド、ボルト、またはね
じを取付け穴５３’に使用して、リング８０をリング・
マウント５３に固定する。

【００７１】図１０に、例示的リングまたは封じ込めリ
ング８０の底面図を示す。封じ込めリング８０はキャリ
ヤ５０に取り付けたとき、研磨される基板を水平方向に
バイアスさせるために必要な適切な水平方向の力を供給
して、キャリヤ５０および研磨表面の一方または両方が
基板に対して運動するときに、基板がキャリヤ５０と研
磨表面との間に配置されたまま維持されることを確実に
する。さらに、キャリヤ５０が軌道を描くかそれ以外の
方法でその研磨パターンを描いて研磨表面に対して運動
するときに、封じ込めリング８０の制限範囲内で基板の
歳差運動が行われるように、リング８０の内径８８は、
ここに設計する通り、研磨される基板の直径より充分に
大きくする。もちろん、キャリヤ５０に対する研磨表面
の運動によっても同じ効果を得ることができ、またキャ
リヤ５０および研磨表面の運動の組合せでも同様の結果
をもたらすことができる。

【００７２】封じ込めリング８０は一般的に、優れた寸
法安定性、摩耗特性、およびエネルギ吸収特性を持つ材
料で形成する。例えば、封じ込めリング８０はポリフェ
ンコエルタライト（ＰＰＥ）またはＤＥＬＲＩＮ、もし
くは同様の材料で、好ましくはＰＰＥで形成することが
できる。

【００７３】封じ込めリング８０は、基板キャリヤのプ
レート５５、１５５、２５５の外径よりごくわずかに大
きい内径を持つその内周部の周囲に棚部８６を備えてお
り、基板キャリヤ・プレートの外側境界を形成し、研磨
される基板はその内部に内包された状態で歳差運動し、
研磨される。リング８０は、図１１の断面図に示すよう
に、その外周に沿ってアンギュラ・カット８９によりテ
ーパを付けるか、または成形またはその他の方法でこの
形状に形成することが好ましい。さらに、図１１に示す
ように、わずかなアンダカットまたはカウンタシンク８
７を形成することが好ましいことが、明らかになってい
る。このアンダカット８７により、プレート５５、１５
５、２５５によって特に縁部境界に沿って画定される研
磨表面全体にわたって、より均等かつ一定した空気／流
体流量を得ることができる。

【００７４】リング８０は、取付け穴５３’と整列する
ように間隔をおいて配置された取付け穴８０’を含む。
上述の通り、キャリヤ・プレート５５を適切に配置した
後、次に穴８０’、５３’を位置合わせし、好ましくは
スタッド、ボルト、またはねじを取付け穴に使用して構
成部品を固定することによって、リング８０をリング・
マウント５３に固定する。ひとたび組み立てると、リン
グ８０はキャリヤ・プレート５５の自由垂直運動を可能
にするが、キャリヤ・プレート・シール・リングと棚部
分（例えば図６のそれぞれ２３８、２８６）との間の接
触によって、キャリヤ・プレートが下方に膨張し過ぎた
り、あるいは組立体から落下するのを防止する。

【００７５】図１２Ａは、本発明によるキャリヤ・プレ
ート３５５の別の実施形態の底面図である。プレート３
５５は一般的に、鋳造アルミニウムまたはステンレス鋼
など、比較的強く比較的非腐食性の金属で形成する。溝
３６１’、３６２’、３６３’をプレート３５５内に形
成する。リング３６１を溝３６１’内に嵌め込む（好ま
しくは圧入する）。溝は従来通り加工、鋳造、またはプ
ランジ放電加工法（つまりプランジＥＤＭ）によって形
成することができ、好ましくはプランジＥＤＭによって
形成する。リング３６１は、希望する媒体（例えば空
気、水、混合物など）を通すが、同時に基板１０を浮上
させるための充分な圧力低下をキャリヤ・プレート３５
５の裏面とキャリヤ・プレート３５５の正面との間に形
成するレストリクタとしても作用する、微孔性材料から
形成する。

【００７６】この実施形態では、リングは前述した多孔
性リングを作成するためのその他の材料のどれでも代替
的に使用することができるが、多孔性青銅で形成するこ
とが好ましい。この実施形態は、加圧された空気、水、
その他の流体、またはそれらの混合物（好ましくは加圧
空気）の流れをリング３６１から放出するように設計さ
れている。溝３６３’から真空を引くために、ポート３
６４を設ける。リング３６１と溝３６３’との間で溝３
６２’は大気圧に通じており、リング３６１から放出さ
れる圧力と溝３６３’によって引かれる真空との間の境
界を形成する。

【００７７】供給管３８１、３８２、３８３はキャリヤ
・プレート３５５内を通り、手動制御またはコンピュー
タ制御することができる制御可能な液体／気体供給源
（図示せず）に外部接続するために、それぞれの溝３６
１’、３６２’、３６３’に接続している状態が示され
ている。特に、供給管３８１は外部の制御可能な圧力源
に接続し、供給管３８３は外部の制御可能な真空源に接
続し、供給管３８２は大気に通じている。

【００７８】図１２Ａは、ここで論じる発明概念を満た
すために多くの様々な設計／様式のキャリヤ・プレート
を設計できることを示すことを目的とする、キャリヤ・
プレート６５５の別の実施形態の底面図である。この実
施形態では、加圧流体の主な流れは開口６６１を通して
行われ、この流れは溝６６２を通して空間的に拡張され
ることが好ましい。開口６６３は、開口６６１より半径
方向に内側に配置される第２円の位置付近に設けられ、
基板に対する流体層のバイアスをもたらすために調整可
能である。開口６６３からの圧力の流れを空間的に拡張
するために、溝６６５を設けることが好ましい。開口６
６３を結ぶ仮想円によって囲まれる面積は、開口６６１
を結ぶ仮想円によって囲まれる面積から、開口６６３を
結ぶ仮想円によって囲まれる面積を引いたものとほぼ同
一であることが好ましい。

【００７９】真空／吹出口６７０は、開口６６３より半
径方向に内側に設ける。研磨手順後に基板をピックアッ
プするため、または研磨手順が行われていないときにい
つでも基板をピックアップするために、開口６７０を通
して真空を引くことができる。さらに、基板をピックア
ップして、基板を配置しようとする場所に移した後で、
基板を吹き飛ばすために、加圧された流れを開口６７０
に通すことができる。任意選択的に、開口６７０の幾つ
かまたは全部を介して加えられる真空／圧力を空間的に
拡張するために、溝６７２（破線で示す）を配置するこ
とができる。また、開口６７０は、図１２Ａに示すよう
に２つの仮想同心円に沿って存在するように、ジグザグ
に配置することは、必ずしも必要ではないが、そうする
ことが好ましい。

【００８０】図１２Ｂは、図１２Ａの開口６６１から伸
長する溝６６２の１つの断面線ＸＩＩ−ＸＩＩに沿った
断面図である。溝は、スラリまたはその他の望ましくな
い材料がその中に蓄積するのを防止するのを助けるため
に、底部に丸みを与えることが好ましい。溝６６２の深
さ６６２’は、その幅６６２”に実質的に等しいことが
好ましい。

【００８１】図１２Ｃは、図１２Ａに示すインサート６
６８の詳細図である。図１２Ｃは、隣接する溝６６２間
に存在する間隔を示す。溝６６２はまた、スラリ等の望
ましくない蓄積を防止するのを助けるために、それらの
端部に丸みを付けることが好ましい。溝６６２間の間隙
６６７は幅６６２”の少なくとも２倍であることが好ま
しく、例えば溝を設けない場合、開口６６１間の距離ま
で広げることもできる。幅６６２”は、少なくとも０．
０７インチが好ましく、約０．３５インチもの大きさに
することができる。溝６６２は、幅６６２”の約５０倍
以下の長さを持つことが好ましい。

【００８２】図１３は、実質的に表面全体にわたって多
孔性であるキャリヤ・プレート５５５を備えたキャリヤ
・ヘッド５００の実施形態の断面図である。プレート５
５５は、約５μｍから約１００μｍまでの好ましくは約
５μｍから約１０μｍまでの範囲のポロシティを持つＰ
ＯＲＥＸ（登録商標）またはその他の実質的に同等の多
孔性ポリエチレンで形成することが好ましいが、微孔性
青銅、微孔性チタン、微孔性ステンレス鋼、微孔性金、
またはその他の実質的に同等の微孔性材料で作製するこ
とができる。ＰＯＲＥＸ（登録商標）およびその他の多
孔性ポリエチレンは、それらの比較的低い価格のために
特に魅力的である。

【００８３】微孔性青銅、微孔性チタン、微孔性ステン
レス鋼、微孔性金、またはその他の実質的に同等の微孔
性材料で作製する場合、多孔質プレート５５５の総ポロ
シティは、約０．２〜１００μｍ、好ましくは約０．２
から約１０μｍ±１０％の平均ポロシティによって画定
される。好適なポロシティ特性により、６０〜７０ｐｓ
ｉの供給圧力で約８０〜１１０ｆｔ³／時の空気の流量
が得られ、約７０ｐｓｉの供給圧力で好適な流量は１０
０ｆｔ³／時±５％である。

【００８４】ポート５６０は、多孔質プレート５５５を
加圧空気、流体、または混合物の外部供給源と接続す
る。この実施形態では、他の化学的流体混合物も別の可
能性であるが、加圧水または水と空気の混合物の供給源
を使用することが好ましい。ポート５６０を供給入力５
６４に接続するために、プレート５５５とキャリヤ・プ
レート・シール・リング５７８との間に、単数または複
数のチャネル５６２を配置する。供給入力は加圧空気、
流体、またはそれらの混合物の外部の制御可能な供給源
に接続し、これはコンピュータ制御または手動制御する
ことができる。

【００８５】任意選択的に、キャリヤ・プレート・シー
ル・リングへの一次駆動力の圧力分配をさえも助けるた
めに、キャリヤ・プレート・シール・リング５７８の裏
面に金属バッキング・プレート５８０を取り付けること
ができる。金属バッキング・プレートは、アルミニウム
またはステンレス鋼で形成することが好ましい。キャリ
ヤ・プレート・シール・リング５７８に加える力を生成
するために、圧力膜５７６を設けて圧力チャンバ５７４
を形成する。

【００８６】図１４Ａは、本発明によるキャリヤ・プレ
ート７５５の別の実施形態の底面図である。プレート７
５５は一般的に、鋳造アルミニウムまたはステンレス鋼
など、比較的強く比較的非腐食性金属から形成される。
多孔質リング７６１、７６２をそれぞれ受容するため
に、プレート７５５に溝７６１’、７６２’を形成す
る。１つの実施形態では、リングは、コネチカット州フ
ァーミントンのモット・メタラジカル社（ＭｏｔｔＭ
ｅｔａｌｌｕｒｇｉｃａｌＣｏｒｐ．）の配給業者で
あるカリフォルニア州フリーモントのハイ・ピュリティ
・サプライズ社（ＨｉｇｈＰｕｒｉｔｙＳｕｐｐｌ
ｉｅｓ）から供給される微孔性ステンレス鋼から形成す
る。この例では、ポロシティは約０．５μｍである。し
かし、微孔性材料は、微孔性青銅、微孔性チタン、微孔
性金、微孔性セラミックス、ＰＯＲＥＸ（登録商標）、
または微孔性ポリエチレンなど、その他の実質的に同等
の多孔性材料で作製することができる。また、リングの
ポロシティは、微孔性金属およびセラミックスの場合に
は約０．２μｍから約１００μｍ、微孔性ポリマの場合
には約５μｍから約１００μｍの範囲から選択すること
ができる。

【００８７】溝は従来の方法で機械加工、鋳造、または
プランジ放電加工法（つまりプランジＥＤＭ）によって
形成することができ、上述の通り、プランジＥＤＭによ
って形成することが好ましい。リングは、機械加工、ラ
ッピング、および次いで機械加工およびラッピング段階
によって塞がれた孔を元のように開くための電解研磨に
よって形成する。

【００８８】図１４Ｂおよび図１４Ｃは、溝７６１’を
形成して取ることができる、数ある中の２つの異なる断
面形状を図１４Ａの断面線ＸＶ−ＸＶに沿って示す。溝
は方形のチャネルとして形成することができるが、底壁
７６１ｂ’と側壁７６１’との間の角度は少なくとも鈍
角でありであることが好ましく、図１４Ｃに示すように
半円形のチャネルの方がずっと好ましい。この好適性の
主な理由は、スラリなどを蓄積させる可能性のあるひび
ができるのを避けるためである。同じ設計上の考慮点
は、溝７６２’に対しても同等に当てはまる。

【００８９】プレート７５５は、溝７６１’（および図
示しないが溝７６２’）の各側壁に隣接してリップ７６
７を持つように、機械加工またはその他の方法で形成す
る。上述の通りリング７６１を形成した後、次にリング
７６１を、図１４Ｄに示すように溝７６１’に圧入す
る。リングは、圧入のために約０．００１インチないし
約０．００３インチの許容差内に機械加工し、仕上げて
おく。圧入後、プレート７５５全体を圧迫してリップ７
６７を変形し、リングが溝内のその位置から持ち上がる
のを防止する物理的ストップを形成する。

【００９０】この実施形態では、加圧流体の主な流れは
リング７６１内で行われ、流速は約３０から約１００立
方フィート／時の範囲であり、より好ましくは約５０か
ら９０立方フィート／時、さらに好ましくは約６０から
７０立方フィート／時である。内側円形リング７６２内
の流れはずっと低く、好ましくは約−３から３立方フィ
ート／時である。独立して制御された加圧流体の流れを
リング７６１、７６２の各々に供給するように、溝７６
１’、７６２’の各々に少なくとも１つのオリフィス
（図示せず）を設け、加圧流体源に接続する。

【００９１】２つの同心の仮想円にそれぞれ沿って、溝
７６２’に隣接してその半径方向に内側に、開口７６３
ａ、７６３ｂを設ける。開口７６３ａ、７６３ｂは、真
空／圧力源に接続するための少なくとも２つのポートに
接続して、図１２Ａの符号６７０に関連して上述したの
と同様の真空／吹出機能を提供する。開口７６３ａ、７
６３ｂの目詰まり防止を助けるために、開口のフラッシ
ングを行うことができるように、少なくとも２つのポー
トがあることが好ましい。

【００９２】図１５は、図１４Ａのキャリヤ・プレート
と共に使用するのに好適な封じ込めリング７８０の別の
実施形態を示す。リング７８０は、平面接触表面７８２
が接触するように設計された研磨表面から離れるよう
に、図１１のリング８０と同様に、その外周に沿って７
８９の位置にテーパを付けることが好ましい。さらに、
研磨中にキャリヤ・プレート７５５によって放出される
加圧流体の出口を設けるために、リング７８０の内周付
近に間隔をおいて溝または切欠き７８４を配置する。

【００９３】内周溝７８６は切欠き７８４を結び、それ
によって加圧流体の出口経路をさらに広げる。リング７
８０の内周はまた、基板キャリヤのプレート７５５の外
径よりほんのわずかに大きいだけの直径に伴う円周を持
つので、その外側境界を形成し、研磨される基板は歳差
運動して研磨されるときにその内側に内包される。研磨
プロセス中に、基板は歳差運動するので、基板は、歳差
運動経路の任意の時間および場所で外側リング７６１の
一部分を覆う。基板が封じ込めリング７８０に接触せ
ず、かつリング７６１の一部分を覆う領域の流れの場合
と同様に、リング７６１の覆われる部分はそのとき、通
常は基板とリングの間を通過する加圧流体の通路とし
て、溝７８４を利用する。これは、研磨中に基板の外周
全体の周囲のいっそう均等な圧力境界を維持するのに役
立つ。リング７８０は、取付け穴８０’に関して上述し
たのと同様に、キャリヤの取付け穴と整列する間隔に配
置した取付け穴７８０’を含む。

【００９４】図１６Ａは、本発明によるキャリヤ・プレ
ート８５０の別の実施形態の断面図である。キャリヤ・
プレート８５５は一般的に、図１４Ａに示す実施形態に
関して上述したように、比較的強く比較的非腐食性の金
属で形成する。この実施形態におけるレストリクタを形
成するために、溝８６１’およびリング８６１を、溝７
６１’およびリング７６１に関して上述したように形成
する。単一のリング８６１のみを使用し、作動中、約３
０から約１００立方フィート／時、より好ましくは約５
０から９０立方フィート／時、さらに好ましくは約６０
から７０立方フィート／時の範囲の流量をリングに通
す。加圧流体の制御された流れをリング８６１に供給す
るように圧力継手８６３を介して溝８６１’を加圧流体
源に接続するために、少なくとも１つの圧力供給管路８
６２、好ましくは複数の管路を設ける。

【００９５】溝８６１の半径方向に内側の２つの同心仮
想円にそれぞれ沿って、真空吹出口８６５ａ、８６５ｂ
を設ける。開口８６５ａ、８６５ｂは、真空／圧力源に
接続して図１２Ａの符号６７０に関連して上述したのと
同様の真空／吹出機能を提供するために、少なくとも２
つ、好ましくは多数の真空管路８６７に接続する。研磨
中、レストリクタ（リング８６１）内の正圧流動と共
に、キャリヤ・プレート８５５と基板との間に空気／流
体軸受を確立するために、開口８６５ａ、８６５ｂ通し
て正または負の流れを確立することもできる。さらに、
キャリヤ・プレート８５５を変形して基板に対する研磨
力をもたらすために、正圧または負圧をキャビティ８６
９内に確立することができる。開口８６５ａ、８６５ｂ
に流れる圧力を密封して、開口８６５ａ、８６５ｂ以外
の通路によってキャリヤ・プレートの外部に漏れないよ
うにするために、Ｏリング、ダイヤフラム、またはピス
トン・リングなどのシーリング部材８７１を設ける。キ
ャリヤ・プレート８５５全体を延長／後退するため、お
よび／またはキャリヤ・プレートを変形するためにチャ
ンバ内で圧力または真空を生成できるように、チャンバ
全体８６９を密封するために、これもまた最小限に予荷
重されたＯリング、ダイヤフラム、またはピストン・リ
ングとすることができる別のシーリング部材８７８を設
ける。摩耗中に粒子を発生する可能性が小さいので、ダ
イヤフラムが好ましい。

【００９６】封じ込めリング８８０は、ここで開示した
他の実施形態の封じ込めリングと同様に、８８９の位置
にテーパを付けることが好ましい。しかし、このリング
８８０は、それに対して歳差運動ができるように、キャ
リヤ・マウント８９０内に緩く取り付ける。図１６Ｂを
参照されたい。さらに、リング８８０の外周付近に環状
溝を設ける。リング８８０の外周に接するキャリヤ・マ
ウント８９０の表面の内周付近に、複数の、好ましくは
３個か４個の止めねじまたはその他の保持ピン８９４を
ねじ込み式に差し込み、均等間隔に配置する。保持ピン
８９４の伸長量は、歳差運動パターンを変えるために調
節可能である。保持ピン８９４はまた、例えばキャリヤ
が研磨表面から持ち上げられたときに、リング８８０を
キャリヤ・マウント８９０に対して保持する。

【００９７】溝７６１’およびリング７６１に関して記
述した方法で、多孔質リング８９４および溝８９４’を
形成し、配置する。制御された流量の加圧流体をリング
８９４に供給して、リング８８０とキャリヤ・マウント
８９０との間に空気／流体軸受を確立するように、圧力
継手８９７を介して溝８９４’を加圧流体源に接続する
ために、少なくとも１つの圧力供給管路８９４’、好ま
しくは複数の管路を設ける。

【００９８】リング８８０の内周９０２は、基板１００
０と滑り嵌めを行う大きさにする。研磨動作中、リング
８９４を介する流れは上述の通り流体／空気軸受を確立
し、これにより基板１０００およびリング８８０が１つ
のユニットとして歳差運動することが可能になる。この
特徴は、周辺部に平坦化部分を含む基板、またはそれ以
外で完全に円形でない基板を研磨するとき、基板の歳差
運動により、非円形縁部が封じ込めリングに繰り返し接
触するために、封じ込めリングの内周に破損効果が生じ
ることがある場合に、特に有利である。さらに、好適な
形状はリング８８０の形状であるが、他の形状の封じ込
めバリヤを使用して、同じ歳差運動機能を果たすことが
でき、例えば六角形、矩形、または不規則な形状の封じ
込めバリヤさえも使用することが可能である。

【００９９】リング８６１、８９４からの流体の流路
を、図１６Ｂに矢印で示す。リング８６１からの流れ
は、基板１００の実質的に外周付近に、圧力または力の
「塀」を確立する。次いで流れは通路１００２に沿っ
て、封じ込めリング８８０とキャリヤ・プレート８５５
との間の間隙内、および基板１０００の上を移動し、キ
ャリヤ・マウント８９０を中心に円周方向に間隔をおい
て配置した穴１００６から抜ける。リング８９４からの
流れは主として、２つの通路に沿っている。通路１００
４は、封じ込めリング８８０とキャリヤ・マウント８９
０の間を通り、次いで穴１００６から抜ける。通路１０
０５は封じ込めリング８８０とキャリヤ・マウント８９
０との間を通り、次いで封じ込めリング８８０の外周と
キャリヤ・マウント８９０との間の間隙から抜ける。

【０１００】代替的に、上述した歳差運動する封じ込め
リングを、他のより従来型のキャリヤ・プレートと共に
使用することができる。例えば、プレートと基板との間
で研磨力を伝達するために、プレートと基板との間にバ
ッキング・パッドを介在させるキャリヤ・プレートを使
用することができる。また、基板とキャリヤ・プレート
の直接接触によって、力を基板に直接加えるキャリヤ・
プレートを使用することもできる。

【０１０１】以上の記載で本発明の幾つかの例を、解説
のため、および特許を得るための要件を満たすために提
示した。記載した装置および方法は、請求の範囲で定義
する本発明の精神または範囲から逸脱することなく、様
々な変更を加えることができ、説明および図面における
全ての物は、制限の意味ではなく、例示として解釈すべ
きである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るキャリヤ・ヘッドの第１実施形態
の断面図である。

【図２】図１のキャリヤによって基板に与えられる圧力
分布のグラフである。

【図３】基板の裏面に様々な圧力分布を与えるキャリヤ
の断面図である。

【図４】図３のキャリヤによって基板に与えられる結果
的な圧力分布のグラフである。

【図５】本発明に係るキャリヤの断面図である。

【図６】本発明に係るキャリヤの別の実施形態の断面図
である。

【図７】本発明に係るキャリヤ・プレート５５の１実施
形態の底面図である。

【図８】図７に示すキャリヤ・プレートの線８−８に沿
った断面図である。

【図９】キャリヤ・プレート５５を取り外した状態のキ
ャリヤ５０のキャリヤ・プレート・マウント５２の底面
図である。

【図１０】例示的リングまたは封じ込めリング８０の底
面図である。

【図１１】図１０に示すリングの線１１−１１に沿った
断面図である。

【図１２】図１２Ａは、本発明に係るキャリヤ・プレー
ト３５５の別の実施形態の底面図、図１２Ｂは、図１２
Ａの断面線ＸＩＩ−ＸＩＩに沿った溝６６２の断面図、
図１２Ｃは、図１２Ａの６６８に輪郭を描かれた溝６６
２の部分の拡大図である。

【図１３】実質的に表面全体にわたって多孔性であるキ
ャリヤ・プレート５５５を有するキャリヤ・ヘッド５０
０の実施形態の断面図である。

【図１４】図１４Ａは、本発明に係るキャリヤ・プレー
ト７５５の別の実施形態の底面図、図１４Ｂは、図１４
Ａの断面線ＸＶ−ＸＶに沿った溝７６１’の断面形状の
１つの実施形態を示す断面図、図１４Ｃは、図１４Ａの
断面線ＸＶ−ＸＶに沿った溝７６１’の断面形状の別の
実施形態を示す断面図、図１４Ｄは、図１４Ｃに示す溝
７６１’の実施形態に嵌め込まれたリング７６１の断面
図である。

【図１５】本発明に係る封じ込めリングの別の実施形態
を示す。

【図１６】図１６Ａは、本発明に係るキャリヤ・プレー
トの別の実施形態の断面図、図１６Ｂは、図１６Ａの線
ＸＶＩによって輪郭を描かれた部分の拡大図である。

【図１７】先行技術装置のいくつかの不利な点を示すそ
の略断面図である。

【図１８】変形可能なプレート１１１０を有する先行技
術のキャリヤ１１００に内在する問題を示す。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板を研磨媒体に当てて研磨するための
基板キャリヤであって、研磨媒体と実質的に平行に基板を配置するように適応さ
せたプレートと、および前記プレートが基板に接触しな
いように、前記プレートと基板との間に気体層を形成す
るためのフォース・アプリケータとを備える基板キャリ
ヤ。
【請求項２】前記フォース・アプリケータは、前記プ
レートと一体的な微孔性材料を備える請求項１に記載の
基板キャリヤ。
【請求項３】前記プレートの一部分が微孔性であり、
前記フォース・アプリケータを形成する請求項１に記載
の基板キャリヤ。
【請求項４】前記プレートが実質的に円形の断面であ
り、前記部分が前記プレートと実質的に同心のリングを
備える請求項３に記載の基板キャリヤ。
【請求項５】前記部分が３つの同心リングを備える請
求項４に記載の基板キャリヤ。
【請求項６】前記フォース・アプリケータが前記プレ
ートの一連の同心溝を備える請求項１に記載の基板キャ
リヤ。
【請求項７】前記フォース・アプリケータがさらに、
前記同心溝の１つによって囲まれた圧力エミッタを備え
る請求項６に記載の基板キャリヤ。
【請求項８】前記圧力エミッタがルビー・オリフィス
を備える請求項７に記載の基板キャリヤ。
【請求項９】前記同心リングの少なくとも１つを外部
真空源と接続する真空ポートをさらに備える請求項８に
記載の基板キャリヤ。
【請求項１０】前記真空ポートが前記同心リングの２
つを外部真空源と相互接続する請求項９に記載の基板キ
ャリヤ。
【請求項１１】前記溝の少なくとも１つが大気圧に通
じている請求項６に記載の基板キャリヤ。
【請求項１２】前記溝の少なくとも１つに微孔質リン
グを実質的に充填する請求項６に記載の基板キャリヤ。
【請求項１３】各々の前記微孔質リングを外部圧力ま
たは真空源に接続する請求項１２に記載の基板キャリ
ヤ。
【請求項１４】各外部圧力または真空源が相互に独立
している請求項１３に記載の基板キャリヤ。
【請求項１５】前記溝の各々に微孔質リングを実質的
に充填し、各々の前記微孔質リングを独立に制御可能な
外部圧力または真空源に接続する請求項６に記載の基板
キャリヤ。
【請求項１６】前記フォース・アプリケータが、加圧
流体が通過する少なくとも１つの円形溝を備える請求項
１に記載の基板キャリヤ。
【請求項１７】前記少なくとも１つの円形溝が実質的
に半円の断面である請求項１６に記載の基板キャリヤ。
【請求項１８】真空に引くために前記プレートに少な
くとも１つの開口をさらに備える請求項１６に記載の基
板キャリヤ。
【請求項１９】前記少なくとも１つの開口が、前記プ
レートの前記少なくとも１つの円形溝の半径方向に内側
に配置される請求項１８に記載の基板キャリヤ。
【請求項２０】前記フォース・アプリケータが空気軸
受を備える請求項１に記載の基板キャリヤ。
【請求項２１】前記プレートの半径方向に外側の封じ
込めリングをさらに備え、前記気体層の形成により、基
板が前記封じ込めリングによって制限される領域内で歳
差運動する請求項１に記載の基板キャリヤ。
【請求項２２】前記封じ込めリングは、研磨中に研磨媒体と接触する表面と、および前記表面に
おけるアンダカットであって、前記封じ込めリングによ
って制限される前記領域に隣接してそれを画定する前記
アンダカットとを備え、前記アンダカットが研磨中に研
磨媒体と接触しない請求項２１に記載の基板キャリヤ。
【請求項２３】前記封じ込めリングがその内周に少な
くとも１つの溝を備え、前記少なくとも１つの溝は前記
フォース・アプリケータによって放出される加圧ガスを
通過させるように適応させた請求項２１に記載の基板キ
ャリヤ。
【請求項２４】基板を研磨媒体に当てて研磨するため
の基板キャリヤであって、前記基板キャリヤは、基板を研磨媒体と実質的に平行に配置するように適応さ
せたプレートを備え、前記プレートは微孔性材料を備え、それを介して前記プ
レートと基板との間に軸受層が形成されて前記プレート
が基板に接触しなくなる基板キャリヤ。
【請求項２５】前記基板に隣接する前記プレートの面
が、前記面の実質的に全体にわたって微孔性である請求
項２４に記載の基板キャリヤ。
【請求項２６】前記軸受層が空気軸受である請求項２
４に記載の基板キャリヤ。
【請求項２７】前記軸受層が液体軸受である請求項２
４に記載の基板キャリヤ。
【請求項２８】前記軸受層が気体と液体の混合物から
なる請求項２４に記載の基板キャリヤ。
【請求項２９】前記基板キャリヤが、前記プレートを実質的に取り囲む封じ込めバリヤをさら
に備え、前記軸受層が確立すると、基板が前記封じ込めバリヤに
よって制限される領域内で歳差運動する請求項２４に記
載の基板キャリヤ。
【請求項３０】基板を研磨媒体に当てて研磨するため
の基板キャリヤであって、前記基板キャリヤは、基板を研磨媒体と実質的に平行に配置するように適応さ
せたプレートと、および基板を希望する研磨構成に順応
させるため、および前記プレートを基板の裏面との接触
から分離するために、基板の裏面に差動力を加えるため
の手段とを備える基板キャリヤ。
【請求項３１】前記力を加えるための手段が前記プレ
ートと一体的な微孔性材料を備える請求項３０に記載の
基板キャリヤ。
【請求項３２】前記プレートの一部分が微孔性であ
り、差動力を加える前記手段を形成する請求項３０に記
載の基板キャリヤ。
【請求項３３】前記プレートが実質的に円形であり、
前記一部分が前記プレートと実質的に同心のリングを備
える請求項３２に記載の基板キャリヤ。
【請求項３４】前記部分が３つの同心リングを備える
請求項３３に記載の基板キャリヤ。
【請求項３５】基板を研磨媒体に当てて研磨するため
の基板キャリヤであって、前記基板キャリヤは、研磨中に基板の裏面に接触しない
ように、前記基板キャリヤと基板との間に気体軸受層を
形成するための空気軸受を備える基板キャリヤ。
【請求項３６】前記基板キャリヤが、前記空気軸受を実質的に取り囲む封じ込めバリヤをさら
に備え、前記軸受層が確立すると、前記封じ込めバリヤによって
制限される領域内で基板が歳差運動する請求項３５に記
載の基板キャリヤ。
【請求項３７】基板を研磨する方法であって、基板キャリヤと研磨媒体との間に基板を配置し、基板が研磨媒体と接触し、かつ基板の裏面が基板キャリ
ヤと接触しないように、基板キャリヤを介して基板の裏
面に力を加え、基板キャリヤおよび研磨媒体の少なくとも一方を研磨パ
ターンに従って他方に対して相対的に動かして、研磨媒
体と基板キャリヤ上の全ての点との間の実質的に一定の
相対的速度を維持する方法。
【請求項３８】前記力を加えることが、基板キャリヤ
から基板の裏面に向けて加圧気体を与えて、基板キャリ
ヤと基板との間に気体軸受層を形成する請求項３７に記
載の方法。
【請求項３９】前記加圧気体を与えることが、実質的
に連続した流れの状態で加圧空気を与えて、基板キャリ
ヤと基板の裏面との間に空気軸受を形成することを含む
請求項３６に記載の方法。
【請求項４０】前記力を加えることが、基板キャリヤ
から基板の裏面に向けて加圧液体を与えて板キャリヤと
基板との間に液体軸受層を形成することを含む請求項３
７に記載の方法。
【請求項４１】前記加圧流体を与えることが、実質的
に連続した流れの状態で加圧水を与えて、基板キャリヤ
と基板の裏面との間に液体軸受を形成することを含む請
求項４０に記載の方法。
【請求項４２】前記加圧流体を与えることが、実質的
に連続した流れの状態で少なくとも１つの気体と混合し
た加圧水を与えて、基板キャリヤと基板の裏面との間に
液体軸受を形成することを含む請求項４０に記載の方
法。
【請求項４３】前記少なくとも１つの気体が空気から
なる請求項４２に記載の方法。
【請求項４４】基板を研磨する方法であって、基板を基板キャリヤと研磨媒体との間に配置し、基板が研磨媒体に接触し、かつ基板の裏面が基板キャリ
ヤに接触しないように、基板キャリヤを介して基板の裏
面に力を与え、基板を希望する研磨構成に順応させるために、基板キャ
リヤを介して基板の裏面への力を調整し、および基板キ
ャリヤおよび研磨媒体の少なくとも一方を他方に対して
運動させて、研磨媒体による基板の研磨を果たすことを
含む方法。
【請求項４５】前記力を加えることが、基板キャリヤ
から基板の裏面に向けて加圧気体を与えて、基板キャリ
ヤと基板との間に気体軸受層を形成することを含む請求
項４４に記載の方法。
【請求項４６】前記加圧気体を与えることが、実質的
に連続した流れの状態で加圧空気を与えて、基板キャリ
ヤと基板の裏面との間に空気軸受を形成することを含む
請求項４５に記載の方法。
【請求項４７】前記基板キャリヤは、前記力を加える
ために少なくとも２つの圧力または真空アプリケータを
備え、前記少なくとも２つのアプリケータを独立に制御
可能な外部の圧力源または真空源に接続され、基板の裏
面に加えられる前記力を調節することが、独立に制御可
能な外部の圧力源または真空源の少なくとも１つを調節
し、流量を増減させることを含む請求項４４に記載の方
法。
【請求項４８】基板を研磨する方法であって、基板の裏面が基板キャリヤに接触しないように、基板キ
ャリヤと基板の裏面との間に加圧気体を加え、基板および研磨表面の少なくとも一方を駆動して、基板
の表側と研磨表面との間の研磨動作を果たし、前記加圧気体は、前記駆動の方向に対し実質的に垂直な
研磨力を加える方法。
【請求項４９】前記駆動がさらに基板キャリヤに対す
る基板の歳差運動を引き起こす請求項４８に記載の方
法。
【請求項５０】基板を研磨する方法であって、バッキング表面とこのバッキング表面の外周を取り囲む
封じ込めリングとを有する基板キャリヤを提供し、基板の裏側面がバッキング表面に接触しないように、バ
ッキング表面と基板の裏側面との間に加圧流体を加え、
および基板キャリヤおよび研磨表面の少なくとも一方を
駆動して基板の表側面と研磨表面との間の研磨動作を果
たし、封じ込めリングの外周が基板の外周より大きく、前記駆
動中に封じ込めリング内の基板の前記歳差運動を果たす
方法。
【請求項５１】前記駆動がさらに、基板キャリヤおよ
び研磨表面の少なくとも一方を駆動して、研磨表面と基
板キャリヤの全ての点との間の実質的に一定相対速度を
維持することを含む請求項５０に記載の方法。
【請求項５２】基板を研磨する方法であって、基板キャリヤ、封じ込めリング、および研磨表面によっ
て画定される空間内に基板を包含し、基板が基板キャリヤに接触しないように、基板キャリヤ
の表面と基板との間に加圧気体を噴射し、および基板キ
ャリヤおよび研磨表面の少なくとも一方を駆動して、基
板の表側と研磨表面との間の研磨動作を果たし、前記加圧気体は、前記駆動の方向に対し実質的に垂直な
研磨力を加える方法。
【請求項５３】前記駆動がさらに基板キャリヤに対す
る基板の歳差運動を引き起こす請求項５２に記載の方
法。
【請求項５４】基板キャリヤ・プレートの表面と実質
的に同一平面上にある多孔質部材を固定する方法であっ
て、プレートに溝を形成し、溝の各側からプレートの表面の
残部の平面上にリップが伸長し、多孔質部材を溝内に圧入し、およびリップを変形させて
物理的ストップを形成して多孔質部材が溝から出るのを
防止し、かつ変形したリップをプレートの表面の残部の
平面内に実質的に整列させる方法。
【請求項５５】基板を研磨媒体に当てて研磨するため
の基板キャリヤであって、前記基板は、基板を研磨媒体と実質的に平行に配置するように適応さ
せたプレートと、および基板の外周にぴったり合うよう
に適応させた内側境界を有する封じ込めバリヤであっ
て、前記封じ込めバリヤが、研磨中に前記プレートに対
し歳差運動するために必要な大きさにし、かつそのよう
に適応させた封じ込めバリヤとを備える基板キャリヤ。
【請求項５６】前記内側境界と前記プレートの前記外
周との間に間隙が残るように、前記封じ込めバリヤの前
記内側境界は前記プレートの外周より大きい請求項５５
に記載の基板キャリア。
【請求項５７】前記封じ込めバリヤがリング形状であ
る請求項５５に記載の基板キャリヤ。
【請求項５８】前記プレートが搭載されるキャリヤ・
マウントであって、前記封じ込めバリヤが運動可能にそ
の上に搭載される前記キャリヤ・マウントをさらに備え
る請求項５５に記載の基板キャリヤ。
【請求項５９】前記キャリヤ・マウントと前記封じ込
めバリヤとの間の流体軸受をさらに備える請求項５８に
記載の基板キャリヤ。
【請求項６０】前記流体軸受が空気軸受であり、それ
に対して前記封じ込めバリヤが研磨運動中に歳差運動す
る請求項５９に記載の基板キャリヤ。
【請求項６１】前記プレートが基板に接触しないよう
に、前記プレートと基板との間に流体層を形成するため
のフォース・アプリケータをさらに備える請求項５５に
記載の基板キャリヤ。
【請求項６２】前記フォース・アプリケータが空気軸
受を備える請求項６１に記載の基板キャリヤ。
【請求項６３】前記プレートと基板との間に研磨力を
伝えるために、前記プレートと基板との間に挿入するバ
ッキング・パッドをさらに備える請求項５５に記載の基
板キャリヤ。
【請求項６４】前記プレートが、基板との直接接触に
よって基板に直接力を与える請求項５５に記載の基板キ
ャリヤ。
【請求項６５】基板を研磨しながら基板の歳差運動を
可能にするための封じ込めバリヤであって、基板の外周にぴったり合うように適応させた内側境界
と、および研磨中にキャリヤ・マウントに対するバリヤの横方向運
動を可能にしながら、前記バリヤをキャリヤ・マウント
に取り付けるための手段とを備える封じ込めバリヤ。
【請求項６６】前記取付け手段が流体軸受を備える請
求項６５に記載の封じ込めバリヤ。
【請求項６７】前記流体軸受が空気軸受からなる請求
項６６に記載の封じ込めバリヤ。
【請求項６８】前記封じ込めバリヤがリング形である
請求項６５に記載の封じ込めバリヤ。
【請求項６９】基板を研磨する方法であって、基板が封じ込めバリヤに対して自由に回転しないよう
に、基板を封じ込めバリヤの内周内に捕捉し、封じ込めバリヤおよび基板上に配置したキャリヤ・プレ
ートを介して基板に研磨運動を与え、およびキャリヤ・
プレートの研磨運動に対して基板および封じ込めバリヤ
を歳差運動させる方法。
【請求項７０】前記封じ込めバリヤが流体軸受を介し
てキャリヤ・マウントに対して歳差運動する請求項６９
に記載の方法。
【請求項７１】前記封じ込めバリヤが空気軸受を介し
てキャリヤ・マウントに対して歳差運動する請求項７０
に記載の方法。