JPH09168968A - ケミカルメカニカルポリシング装置のキャリアヘッドのデザイン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ポリシングしようとする基板の表面全体に実
質的に均一な圧力を与えるキャリアヘッド。 【解決手段】 本発明のキャリアヘッドは、圧力チャン
バとフローティングジンバルを用いている。このフロー
ティングジンバルにより、キャリアベースが駆動シャフ
トに対して旋回することが可能となるが、このときジン
バルを介して基板に下向きの力が作用することはない。
その代わり、ローリングダイアフラムがキャリアベース
をキャリアハウジングにシールして、チャンバを形成す
る。チャンバに圧力を与えることにより、基板の端から
端まで均等な負荷を与えることが可能となる。保持リン
グには、膨張可能なブラダーにより、独立に負荷が与え
られる。基板近くに配置される２本の水平ピンにより、
トルクがキャリアハウジングからキャリアベースへ伝達
される。これらピンは、ハウジングの中で垂直にスライ
ドすることが可能であるが、横方向にはスライドしな
い。しかし、トルクピンを製造許容範囲に適合させるに
十分な弾性が存在するため、両方のトルクピンは回転の
負荷に耐えることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、基板のケミカルメ
カニカルポリシングに関し、特に、ケミカルメカニカル
ポリシングシステムのためのキャリアヘッドに関する。

【０００２】

【従来の技術】シリコンウエハ上への集積回路の形成
は、典型的には、導電層、半導体層や絶縁層を、連続的
に基板上へ、特にシリコンウエハ上へ堆積することによ
り行われる。各層を堆積した後は、この層をエッチング
して回路の造作（ぞうさく）を形成する。一連の層を連
続して堆積しエッチングすれば、基板の外側面ないし最
上面、即ち基板の露出面は、徐々に非平坦的になってい
く。これは、外側面とその下の基板との距離が、エッチ
ングが最も生じない領域で最も大きく、エッチングが最
も生じる領域で最も小さいために生じるものである。単
一のパターニングを有する下層については、この非平坦
の表面は一連の山（ピーク）と谷を備えており、この最
高の山と最低の谷の高さの差は７,０００〜１０,０００
オングストローム程度であろう。複数のパターニングを
有する下層では、山と谷の高さの差は更に著しくなり、
数ミクロンにまで達することもある。

【０００３】この非平坦の外側面は、集積回路の製造に
おける問題を表している。外側面が平坦でなければ、フ
ォトリソグラフィーの技術によりフォトレジストのパタ
ーニングを行う際、非平坦である表面ではフォトリソグ
ラフィー装置で正確なフォーカスができなくなるため、
適当ではない場合がある。従って、この基板の表面を定
期的に平坦化（プラナライズ）して面を平坦にする必要
がある。平坦化によって、実際に、非平坦な外側面を研
磨して、導電層、半導体層や絶縁層のいずれをも取り去
って、比較的平坦でスムーズな面を形成する。平坦化に
続いて、外側層の上に更に層を堆積して造作と造作の間
のインターコネクトラインを形成してもよく、あるい
は、外側層をエッチングして下側の造作へのバイア（ビ
アないし通路）を形成してもよい。

【０００４】ケミカルメカニカルポリシングは、許容さ
れる平坦化の方法の１つである。この平坦化の方法で典
型的に必要となるのは、基板をキャリア又はポリシング
ヘッドの上に、基板の研磨しようとする面を露出するよ
うに、装着することである。そして、回転するポリシン
グパッドに対して基板を当てる。更に、キャリアヘッド
を回転させて基板と研磨面の間に更に運動を与えてもよ
い。更に、研磨剤と少なくとも１つの化学反応剤とを含
有する研磨スラリををポリシングパッドに拡げて、パッ
ドと基板の間の界面に研磨性の化学液を与えてもよい。

【０００５】ケミカルメカニカルポリシングプロセスに
おける重要な因子は、基板表面の仕上げ（粗さ）と、基
板表面の平坦性（大型の立体形状がないこと）と、研磨
速度とである。平坦性と粗さとが適切でない場合は、基
板の欠陥を引き起こす。研磨速度は、１つの層の研磨に
要する時間を決める。これによりポリシング装置の最大
スループットが決まる。

【０００６】ポリシングパッドを特定のスラリ混合物と
組合わせて選ぶことにより、特定の研磨特性を与える表
面を与えることができる。このように、研磨しようとす
るあらゆる材料に対して、パッドとスラリの組合せによ
り、研磨面が特定の仕上と平坦性を有するようにするこ
とが、理論的には可能である。パッドとスラリの組合わ
せにより、決まった研磨時間の中でこのような仕上と平
坦性とを与えることが可能である。更なる因子、例え
ば、基板とパッドの間の相対速度やパッドに基板を押し
付ける力は、研磨速度、仕上及び平坦性に影響を及ぼす
ことになる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】平坦性及び仕上が適切
でなければ基板の欠陥が生じるため、ポリシングパッド
とスラリの組合わせは通常、必要な仕上と平坦性によっ
て決められる。これらの制約があって、必要な仕上と平
坦性を実現するために要する研磨時間が、ポリシング装
置の最大スループットを決める。

【０００８】この研磨工程のスループットを更に制約す
るのは、ポリシングパッドの「グレージング」(glazin
g) である。パッドが、加熱され且つ基板が押し付けら
れている部分で圧縮される場合に、グレージングが発生
する。ポリシングパッドの山の部分が押し下げられポリ
シングパッドの小孔が充填されれば、ポリシングパッド
の表面がよりスムーズになり研磨性が低くなる。その結
果、基板の研磨に要する時間は増加する。従って、ポリ
シングパッドの表面を定期的に研磨性の状態に戻してや
るか、あるいは、「調節してやる」ことにより、高いス
ループットを維持する必要がある。

【０００９】集積回路の製造において更に考慮すべき点
は、プロセス及び製品の安定性である。低い欠陥率を実
現するためには、連続して処理する基板をそれぞれ、同
様の条件で研磨するべきである。各集積回路が実質的に
同じになるように、それぞれの基板をおよそ同じ量だけ
研磨するべきである。

【００１０】前述の点から、研磨のスループットと平坦
性と仕上とを最適化しつつも、基板の汚染や破壊のリス
クを最小にするケミカルメカニカルポリシング装置が必
要である。

【００１１】具体的には、ポリシングしようとする基板
の表面全体に実質的に均一な圧力を与えるキャリアヘッ
ドが必要である。このキャリアヘッドは、ポリシングパ
ッドに実質的に平行な状態を保つことが可能となってい
るべきである。ポリシング中の基板の温度も制御可能で
あるべきである。

【００１２】本発明の更なる利点は、以下の説明に記載
されており、また一部は、以下の説明から自明なものあ
り、また、本発明の実施により習得されるものもある。
本発明の利点は、特許請求の範囲で特に指摘した要素や
組合わせにより実現されるものもある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明の具体例の１つ
は、ケミカルメカニカルポリシング装置のためのキャリ
アヘッドである。キャリアヘッドは、ハウジングと、ベ
ースと、負荷機構と、ジンバル機構ないし水平保持機構
とを有している。ベースは、基板をポリシングパッドに
対して保持する。負荷機構により、ベースが基板をポリ
シングパッドに対して押圧させる。ジンバル機構は、ハ
ウジングをベースに旋回可能な状態で接続させて、基板
とポリシングパッドとの間の境界部で第１の軸に沿って
配置されてもよいような地点の周りにベースが回転でき
るようにする。

【００１４】別の具体例では、キャリアヘッドは、ハウ
ジングと、ベースと、負荷機構と、ジンバル機構ないし
水平保持機構とを有している。ジンバル機構はハウジン
グをベースに接続させて、ベースを回転させるように
し、また、水平方向の力をベースからハウジングへと伝
達できるようにする。

【００１５】キャリアヘッドは、第１の軸と実質的に垂
直な第２の軸の周りに回転してもよい。負荷機構は、ベ
ースをハウジングに接続させてこれらの間にチャンバを
形成得る、フレキシブルなシールを有していてもよい。
ジンバル機構は、キャリアに接続されるジンバルレース
と、ハウジングの中の通路の中をスライドするジンバル
ロッドと、ジンバルロッドに接続するベアリングとを有
していてもよい。ギャップにより、ロッドが通路の天井
部から隔てられてもよい。ジンバルレースは、ベアリン
グの球状の外側面と係合する球状の内側面を有してい
る。また、ジンバル機構は、ベアリングの外側面をジン
バルレースの内側面に対して強制するばねを有していて
もよい。

【００１６】別の具体例では、ケミカルメカニカルポリ
シング装置のためのキャリアヘッドは、ハウジングと、
ベースと、負荷機構と、実質的に水平に伸びてベースを
ハウジングに接続させて第１の軸の周りにベースを回転
させるピン（又は複数のピン）とを備えている。

【００１７】ハウジングは、ピンがその中を通る垂直に
細長いアパーチャーを有していてもよい。スライダーが
この細長アパーチャーにフィットしていてもよく、ま
た、ピンがスライダーの穴の中を伸張していてもよい。
スライダーはアパーチャーの中で垂直方向に実質的に自
由に動くことができるが、横方向の動きは実質的に制限
される。

【００１８】別の具体例では、キャリアヘッドは、ハウ
ジングと、ベースと、負荷機構と、保持リング組立体と
を備えている。ベースは、本体と、第１の環状フランジ
とを有し、ギャップによりフランジが本体から隔てられ
ている。保持リングは、このギャップの中にフィットす
る第２の環状フランジを有している。環状のＵ字型のブ
ラダーが、フランジとベースの間のギャップに配置され
ている。

【００１９】フレキシブルな流体コネクターが、チャン
バの中のハウジングとベースの間を通過して、ハウジン
グの中の通路をＵ字型ブラダーにつなげてもよい。

【００２０】

【発明の実施の形態】図１Ａ〜Ｅは、基板の平坦面上に
層を堆積するプロセスを例示する。図１Ａに示すよう
に、基板１０は、アルミニウム等のメタル層１４で平坦
な半導体シリコンウエハ１２をコーティングして処理し
てもよい。次いで、図１Ｂに示すように、メタル層１４
の上にフォトレジスト層１６をのせてもよい。その後、
詳細は後述するがフォトレジスト層１６を光像に曝露
し、図１Ｃに示すようにパターニングを有するフォトレ
ジスト層１６’を形成してもよい。図１Ｄに示すよう
に、パターニングを有するフォトレジスト層１６’を形
成した後、メタル層１４の露出面をエッチングして、メ
タル島１４’を形成する。最後に、図１Ｅに示すよう
に、残留フォトレジストを除去する。

【００２１】図２Ａ〜Ｂは、基板上に層を連続的に堆積
することの困難さを例示する。図２Ａに示すように、二
酸化珪素等の絶縁層２０を、メタル島１４’の上に形成
してもよい。絶縁層２０の外側面２２は、その下のメタ
ル島の構造体とほぼ正確に同じ形状を有しており、一連
の山と谷を形成するため、外側面２２は非平坦である。
下にあるパターニング層の上に多数の層を堆積してエッ
チングすれば、外側面が更に複雑となるだろう。

【００２２】図２Ｂに示すように、基板１０の外側面２
２が平坦でなければ、その上に配置されるフォトレジス
ト層２５も平坦ではなくなる。フォトレジスト層のパタ
ーニングは、典型的にはフォトリソグラフィー装置によ
って行われるが、この装置では、フォトレジスト上に光
像の焦点を合せる。この光像の装置は、典型的には、サ
ブミクロン〜ハーフミクロンのサイズの造作に対して
は、焦点深度が約０．２〜０．４ミクロンである。フォ
トレジスト層２５があまり平坦ではない場合、即ち、外
側面２２の山と谷の高さの差の最大が光像装置の焦点深
度よりも大きい場合は、表面２２全体に光像を正確にフ
ォーカスすることが不可能になってしまうだろう。下に
あるパターニング層が１層によって形成される被平坦性
に光像装置が適合していたとしても、多数のパターニン
グ層の堆積後は、その高さの差の最大値が焦点深度を越
えるだろう。

【００２３】焦点深度を改善したフォトリソグラフィー
装置を新たに設計することは高価につくので、行うわな
い方がよいだろう。更に、集積回路の造作のサイズが小
型化するにつれて、波長の短い光を使わざるを得なくな
り、その結果、用いることができる焦点深度が更に小さ
くなる。

【００２４】図２Ｃに示すように、解決策は、外側面を
平坦化することである。平坦化の工程では、メタルであ
れ半導体であれ絶縁体であれ外側面を削り取り、実質的
にスムーズで平坦な外側面２２を形成する。このように
すれば、フォトリソグラフィー装置のフォーカシングを
正確に行うことが可能となる。平坦化の工程は、山と谷
の差が焦点深度を越えないようにする必要がある場合に
のみ実施すればよく、あるいは、平坦化の工程は、パタ
ーニング層の上に新しい層を堆積する度に行ってもよ
い。

【００２５】研磨の工程は、メタルで、半導体、又は絶
縁体に行うことができる。特定の反応性剤と、研磨粒子
と、触媒とを、研磨しようとする面に応じて変えればよ
い。本発明は、上掲の層のいずれにも適用できる。

【００２６】図３に示すように、本発明に従ったケミカ
ルメカニカルポリシングシステム５０は、ポリシング装
置６０に隣設する搬入装置８０を有している。搬入装置
８０は、回転及び伸張が可能なアーム６２を、オーバー
ヘッドトラック６４より懸下して有している。図におい
ては、オーバーヘッドトラック６４を部分的に破断して
ポリシング装置を更に明確に示している。アーム６２
は、真空ポートつきブレード６７とカセットクロー６８
とを有するリスト組立体６６のところで終了している。

【００２７】基板１０がポリシングシステム５０のカセ
ット７０内に搬入されて、保持ステーション７２内に配
置され、又は、タブ７４内に直接配置される。アーム６
４上のカセットクロー６８を用いて、カセット７０を把
持し、保持ステーション７２からタブ７４へと移動させ
てもよい。タブ７４は、脱イオン水などの液体浴７５で
満たされていてもよい。ブレード６７は真空ステーショ
ンにより、タブ７４内のカセット７０からの個々の基板
を固定し、基板をカセット７０から取り出し、ポリシン
グ装置８０へと基板を搬入させる。ポリシング装置８０
による基板の研磨が終了すれば、ブレード６７が基板を
同じカセット７０又は別のカセットへと戻す。カセット
７０内の基板全てが研磨されれば、クロー６８はカセッ
ト７０をタブ７４から取り出し保持ステーションへとカ
セットを戻してもよい。

【００２８】ポリシング装置８０は、テーブルトップ８
３が上に装着された下側の機械土台８２と、着脱可能な
上外側カバー（図示せず）とを有している。図４に最も
良く表されているが、テーブルトップ８３は、一連のポ
リシングステーション１００ａ、１００ｂ、１００ｃ
と、移送ステーション１０５とを支持している。移送ス
テーション１０５は、３つのポリシングステーション１
００ａ、１００ｂ、１００ｃと略方形の配置を構成して
いる。移送ステーション１０５は複数の機能を有し、そ
れは、搬入装置６０から基板１０を受容する機能と、基
板を洗浄する機能と、基板をキャリアヘッド内へ搬入す
る機能（詳細は後述）と、基板をキャリアヘッドから受
容する機能と、基板を再び洗浄する機能と、基板をカセ
ットに戻す搬入装置へと基板を戻す機能とを有してい
る。

【００２９】各ポリシングステーション１００ａ、１０
０ｂ又は１００ｃは、ポリシングパッド１２０が上に置
かれる、回転可能なプラーテン１１０を有している。各
ポリシングステーション１００ａ、１００ｂ及び１００
ｃは、組合わせのパッドコンディショナー装置１３０を
更に有していてもよい。それぞれのパッドコンディショ
ナー装置は、回転可能なアーム１３２を有し、このアー
ム１３２は、独立して回転するコンディショナーヘッド
１３４と、組合わせの洗浄ベイズン１３６とを有してい
る。コンディショナー装置は、ポリシングパッドの状態
を制御して、ポリシングパッドに圧迫されている基板が
回転している間に有効に研磨できるようにしている。

【００３０】隣接し合うポリシングステーション１００
ａ、１００ｂ、１００ｃ及び移送ステーション１０５の
間に、２つの中間洗浄ステーション１４０ａ及び１４０
ｂまたはそれ以上が配置されていてもよい。この洗浄ス
テーションは、基板がポリシングステーションからポリ
シングステーションへと移動する間に基板をリンスす
る。

【００３１】回転可能なマルチヘッドのカルーセル１５
０が、下側の機械土台８２の上の位置を与えられる。カ
ルーセル１５０は、中心ポスト１５２に支持され、この
上で、土台８２内部に配置されたカルーセルモーターに
よりカルーセル軸１５４の周りを回転する。中心ポスト
１５２は、カルーセル支持板１５６とカバー１５８Ｔを
支持する。マルチヘッドのカルーセル１５０は、４つの
キャリアヘッドシステム１６０ａ、１６０ｂ、１６０
ｃ、１６０ｄを有している。キャリアヘッドシステムの
うちの３つは、基板を受容して保持し、ポリシングステ
ーション１００ａ、１００ｂ、１００ｃのプラーテン１
１０上でポリシングパッド１２０に基板を圧迫すること
により、基板を研磨するものである。キャリアヘッドシ
ステムのうちの１つは、移送ステーション１０５から基
板を受容し、移送ステーション１０５へと基板を搬出す
る。

【００３２】好適な具体例では、４つのキャリアヘッド
システム１６０ａ〜１６０ｄが、カルーセル支持板１５
６の上に、カルーセル軸１５４の周りに同じ角度の間隔
で載置される。中心ポスト１５２がカルーセル支持板１
５６を支持し、カルーセルモーターにより、カルーセル
支持板１５６を回転させてキャリアヘッドシステム１６
０ａ〜１６０ｄと、これらに付いている基板を、カルー
セル軸の周りを軌道上に回転させる。

【００３３】キャリアヘッドシステム１６０ａ〜１６０
ｄは、ポリシングヘッドないしキャリアヘッド１８０を
有している。キャリアヘッド１８０のそれぞれは、自身
の軸の周りを回転し、支持板１５６に形成された半径方
向スロット１８２内をそれぞれ独立して水平に往復運動
する。キャリア駆動シャフト１８４が、キャリアヘッド
回転モーター１８６をキャリアヘッド１８０に接続させ
る（カバー１５８の４分の１を外して示してある）。各
ヘッドにはそれぞれ、１つのキャリアモーターシャフト
とモーターをがある。

【００３４】キャリアヘッド１８０の底部に付いている
基板を、ポリシングヘッド１６０ａ〜１６０ｄにより昇
降してもよい。カルーセルシステム全体としての利点
は、ポリシングヘッドシステムが基板を受け取って研磨
と洗浄のための配置させるために要する縦ストロークは
短くて済むことである。必要な縦ストロークに適合させ
るため、入力制御信号（例えば、空気圧、水力又は電気
信号）を加えてポリシングヘッドシステムのキャリアヘ
ッド１８０を伸縮させる。具体的には、入力制御信号に
より、ウエハ受容リセスを有する下側キャリア部材を、
静置されている上側キャリア部材と相対的に縦方向に運
動させる。

【００３５】実際に研磨している間は、キャリアヘッド
のうちの３つ、即ちポリシングヘッドシステム１６０ａ
〜１６０ｃのそれぞれのキャリアヘッドがそれぞれ、ポ
リシングステーション１００ａ〜１００ｃのそれぞれの
上の位置を占める。回転プラーテン１１０のそれぞれ
が、上面が研磨スラリでウェットになっているポリシン
グパッドを支持している。キャリアヘッド１８０が基板
を下げてポリシングパッド１２０と接触するようにな
り、研磨スラリが、基板又はウエハを化学的研磨及び機
械的研磨するための媒体として作用する。

【００３６】基板が研磨される毎に、コンディショナー
装置１３０によりポリシングパッド１２０の状態を調節
する。ポリシングパッド１２０の中心と外縁との間を往
復運動することにより、アーム１３２がコンディショナ
ーヘッド１３４を、ポリシングパッド１２０全面に対し
てスイープさせる。コンディショナー１３４は、ニッケ
ルコーティングのダイヤモンド面などの研磨面を有して
いる。コンディショナーヘッド１３４の研磨面を、回転
しているポリシングパッド１２０に圧迫し、パッドを削
って調節する。

【００３７】使用においては、ポリシングヘッド１８０
は、例えばキャリアヘッドシステムの４番目１６０ｄ
が、最初にウエハ移送ステーション１０５の上方に配置
される。カルーセル１５０が回転している間は、キャリ
アヘッドシステム１６０ａ、１６０ｂ、１６０ｃ、１６
０ｄを、ポリシングステーション１００ａ、１００ｂ、
１００ｃ並びに移送ステーション１０５の上に配置させ
る。カルーセル１５０により、ポリシングステーション
のそれぞれが、最初に移送ステーション１０５の上、次
にポリシングステーション１００ａ〜１００ｃの１つ以
上の上、そして移送ステーション０５に戻るように、一
連として配置できるようになる。

【００３８】図５Ａ〜Ｆは、カルーセルと、ウエハ
（Ｗ）等の基板の挿入及びキャリアヘッドシステム１６
０ａ〜１６０ｄの一連の運動に関するカルーセルの運動
を示す。図５Ａに示すように、第１のウエハ（Ｗ＃１）
が搬入装置から移送ステーション１０５へと搬入され、
そこで、ウエハが洗浄され、キャリアヘッド１８０、例
えば第１のキャリアヘッドシステム１６０ａへと搬送さ
れる。そして、カルーセル１５０を支持中心ポスト１５
２上で反時計方向に回転して、図５Ｂに示すように、ウ
エハ（Ｗ＃１）を有する第１のキャリアヘッドシステム
１６０ａが第１のポリシングステーション１００ａに位
置するようにし、そこではウエハＷ＃１の第１の研磨工
程が行われる。第１のポリシングステーション１００ａ
でウエハ（Ｗ＃１）を研磨している間、搬入装置から移
送ステーション１０５へと第２のウエハ（Ｗ＃２）を搬
送し、そこから、この時点で移送ステーション１０５の
上方の位置を占めている第２のキャリアヘッドシステム
１６０ｂへと搬送する。そして、カルーセル１５０を再
び反時計方向に９０゜回転させ、図５Ｃに示すように、
第１のウエハ（Ｗ＃１）を第２のポリシングステーショ
ン１００ｂの上方に配置させ第２のウエハ（Ｗ＃２）を
第１のポリシングステーション１００ａの上方に配置さ
せる。第３のキャリアヘッドシステム１００ｃは、移送
ステーション１０５の上方に配置されており、ここか
ら、搬入システム６０からの第３のウエハ（Ｗ＃３）を
受容する。好適な具体例では、図５（ｇ）に示すステー
ジの間は、第２のポリシングステーション１００ｂにあ
るウエハ（Ｗ＃１）は、第１のポリシングステーション
１００ａにあるときよりも細かな粒子の研磨材で研磨さ
れる。次のステージでは、図５Ｄに例示されるように、
カルーセル１５０を再び反時計方向に９０゜回転させ
て、ウエハ（Ｗ＃１）を第３の研磨ステーション１００
ｃの上、ウエハ（Ｗ＃２）を第２の研磨ステーション１
００ｂの上、ウエハ（Ｗ＃３）を第１の研磨ステーショ
ン１００ａの上の、それぞれの位置を占めるようにしつ
つ、第４のキャリアヘッドシステム１６０ｄが搬入装置
６０から第４のウエハ（Ｗ＃４）を受容するようにす
る。第３のポリシングステーションでの研磨の工程で
は、第２のポリシングステーション１００ｂでの研磨の
工程よりも細かく研磨がなされることが好ましい。この
ステージの終了後、カルーセル１５０を再び回転させ
る。しかし、ここでは、反時計方向に９０゜回転させる
のではなく、カルーセル１５０を時計方向に２７０゜回
転させる。１方向に連続して回転することを避けること
により、カルーセル１５０は、複雑なロータリーカップ
リングではなく、簡単な可とう性の流体及び電気のコネ
クションを用いることができる。この回転により、図５
Ｅに示すように、ウエハ（Ｗ＃１）が移送ステーション
１０５の上に、ウエハ（Ｗ＃２）が第３のポリシングス
テーション１００ｃの上に、ウエハ（Ｗ＃３）が第２の
ポリシングステーション１００ｂの上に、ウエハ（Ｗ＃
４）が第１のポリシングステーション１００ａの上に、
それぞれ配置されることになる。ウエハ（Ｗ＃２）〜
（Ｗ＃４）の研磨が行われている間、ウエハ（Ｗ＃１）
は移送ステーション１０５で洗浄され、キャリアヘッド
システム１６０ａから搬入装置６０へと戻される。最後
に、図５Ｆに示すように、第５のウエハ（Ｗ＃５）が第
１のキャリアヘッドシステム１６０ａ内に搬入される。
このステージの後、このプロセスを反復する。

【００３９】図６に示すように、システム１６０ａなど
のキャリアヘッドシステムにより、基板を下げて、ポリ
シングステーション１００ａなどのポリシングステーシ
ョンに係合するようにする。前述のように、ポリシング
ステーションのそれぞれは、ポリシングパッド１２０を
支持する堅固なプラーテン１１０を有している。基板１
０が直径８インチ（２００ｍｍ）のディスクである場合
は、プラーテン１１０及びポリシングパッド１２０は、
直径約２０インチ（約５００ｍｍ）となろう。プラーテ
ン１１０は、ステンレス鋼の駆動シャフトによりプラー
テン駆動モーター（図示せず）に接続する回転可能なア
ルミニウム又はステンレス鋼であることが好ましい。ほ
とんどの研磨プロセスでは、駆動モーターによりプラー
テン１１０（１２０）を３０〜２００ｒｐｍ(revolutio
ns per minute)で回転させるが、これよりも低い回転速
度や高い回転速度を採用してもよい。

【００４０】ポリシングパッド１２０は、粗い表面１２
２を有する硬いコンポジット材料製である。ポリシング
パッド１２０は、厚さ５０ｍｉｌの硬い上層１２４と、
厚さ５０ｍｉｌの軟らかい下層１２６とを有していても
良い。上層１２４は、ポリウレタンを充填材と混合した
材料製であることが好ましい。下層１２６は、ウレタン
で濾した圧縮したフェルト繊維から構成される材料製で
あることが好ましい。上層がIC-400（商品名）、下層が
SUBA-4（商品名）で構成される普通の２層ポリシングパ
ッドが、米国デラウエア州ニューアークのRodel社から
入手可能である。具体例の１つでは、ポリシングパッド
１２０は、圧力感知接着層１２８により接着される。

【００４１】キャリアヘッドシステムのそれぞれが、回
転可能なキャリアヘッドを有している。このキャリアヘ
ッドは、上面２２をポリシングパッド１２０の外側面１
２２に押して面を押し下げ、基板１０を保持する。通常
はステップ１００ａで行われる主となるポリシングのス
テップでは、キャリアヘッド１８０が約４〜１０ｐｓｉ
の力を基板１０に対して加える。これに続くステーショ
ンでは、キャリアヘッド１８０はこれよりも大きな力を
かけてもよく、あるいは、小さな力をかけてもよい。例
えば、通常はステーション１００ｃで行われる最終のポ
リシングのステップでは、キャリアヘッド１８０には約
３ｐｓｉの力がかけられる。キャリア駆動モーター１８
６（図４参照）により、キャリアヘッド１８０が約３０
〜２００ｒｐｍの回転数で回転する。好ましい具体例で
は、プラーテン１１０とキャリアヘッド１８０は、実質
的に同じ速度で回転する。

【００４２】反応剤と、研磨粒子（例えば、酸化物の研
磨には二酸化珪素）と、化学反応触媒（例えば、酸化物
の研磨には水酸化カリウム）とを有するスラリ１９０
が、スラリ供給管１９５によりポリシングパッド１２０
の表面に供給される。ポリシングパッド１２０全体をカ
バーしてウェットとするよう、充分なスラリが供給され
る。

【００４３】ケミカルメカニカルポリシングは、相当に
複雑なプロセスであり、単純なウェットサンディングと
は異なるものである。ポリシングプロセスでは、スラリ
１９０中の反応性剤が上層２０の導電性、半導電性又は
絶縁性の面２２と反応し、また、研磨粒子と反応して、
反応性のサイトを形成する。ポリシングパッド、研磨粒
子及び反応性剤の基板との相互作用が、ポリシング中に
生じる。

【００４４】カルーセル１５０のカバー１５８が取り除
かれている図７に示されるように、カルーセル支持板１
５６は、４つのキャリアヘッドシステム１６０ａ〜１６
０ｄを支持している。カルーセル支持板は、およそ放射
方向に伸張し９０゜の間隔で配向する４つのスロット１
８２を有している。スロット１８２は、クローズエンド
（図示のように）であってもよく、あるいは、オープン
エンドであってもよい。支持板１５６の上部が、４つの
スロットを有するキャリアヘッド支持スライド２００を
支持している。スライド２００のそれぞれが、スロット
１８２の１つに沿って調心し、支持板１５６に対して放
射方向の通路に沿って自由に移動する。２つのリニアベ
アリング組立体２０１がスロット１８２のそれぞれを囲
み、スライド２００のそれぞれを支持している。

【００４５】図７及び８の双方に示されるように、リニ
アベアリング組立体２０１のそれぞれは、支持板１５６
に固定されるレール２０２と、レールを把持するスライ
ド２００に固定される２本のハンド（これらの一方のみ
が図８に示される）とを有している。ベアリング２０６
により、ハンドのそれぞれがレール２０２から隔てられ
て、これらの間に自由でスムーズな運動を与えている。
このように、リニアベアリング組立体により、スライド
２００がスロット１８２に沿って自由に動く事が可能と
なる。

【００４６】ベアリングストップ２０８が、レール２０
２の１つの外側の端部にしっかりと固定され、スライド
がレールのこの端部から偶発的に落ちることを防止す
る。スライド２００のそれぞれのアームの１つは、ここ
に図示しないが、スライドの末端近くに固定される再循
環ボールのねじ切り受容キャビティ又はナットを有して
いる。このねじ切りキャビティ又はナットは、支持板１
５６に載置されるスライドオシレーターモータ２１２に
よって駆動されるウォームギア親ねじ２１０を有してい
る。モーター２１２が親ねじ２１０を廻せば、スライド
２００が半径方向に動く。カルーセル支持板１５６のス
ロット１８２に沿って４つのスライド２００を独立に運
動させるため、４つのモーター２１２は独立に動作可能
である。

【００４７】スライド２００のそれぞれが、光学位置セ
ンサ２２４と連動している。水平に伸びるウィング２２
２を有する、アングルアイアン２２０が、スライド２０
０のそれぞれのウォームの側に付いている。支持板１５
６には光学位置センサ２２４が固定されている。センサ
２２４の高さは、ウィング２２２がセンサ２２４の２つ
のジョーを通過するように与えられ、また、センサ２２
４のスロット１８２に沿った線形の位置は、スライド２
００が一番内側の位置から一番外側の位置へ動くときに
ウィング２２２がセンサ２２４の一方の側から他方の側
へと通過するように、与えられる。スライドの位置が、
モーター２１２への入力又はこれに取り付けたエンコー
ダーによってモニタされるが、このモニタの方法は間接
的なものであり、誤差が蓄積してしまう。光学位置セン
サ２２４が電子的なモニタを調整し、また、機械制御の
電力停止又は同様の損失がある場合に特に有用である。

【００４８】キャリアヘッド組立体は、それぞれが、キ
ャリアヘッド１８０と、キャリア駆動シャフト１８４
と、キャリアモーター１８６と、これを包囲する非回転
シャフトハウジング２２６とを有しており、４つのスラ
イド２００のそれぞれに固定されている。駆動シャフト
２２６は、対の組になっている下側リングベアリング２
４２と、１組の上側リングベアリング２４４とにより、
駆動シャフト１８４を保持している。キャリアヘッド組
立体のそれぞれは、ポリシング装置８０から離れて組み
立てられることができ、締められていない状態でカルー
セル支持板１５６のスライド２００のアーム同士の間の
スロット１８２の中に滑り込むことができ、そこで締め
られてスライドを把持することができる。

【００４９】駆動モーター１８６の上部のロータリーカ
ップリング２３０が、４本の流体又は電気のライン２３
２を駆動シャフト１８４の４つのチャンネル２３４（図
８は断面図のためチャンネルを２つしか示していない）
につなぐ。駆動シャフト１８４のベースフランジ２３８
に形成された傾斜通路２３６により、４つのチャンネル
２３４がキャリアヘッド１８０の受容チャンネルに接続
される。更に詳細を後述するが、チャンネル２３４を用
いキャリアヘッド１８０に空気圧で動力を与えて、キャ
リアヘッドの温度を制御し、また、基板をキャリアヘッ
ドの底部に真空チャックする。

【００５０】図９に模式的に示されるように、キャリア
ヘッド１８０は、３つの主要な組立体から成っている。
即ち、ベース組立体２５０と、ハウジング組立体２５２
と、保持リング組立体２５４とである。これらの組立体
のそれぞれの詳細は、以下に説明する。

【００５１】ベース組立体２５０は基板１０に負荷を与
え、即ち、基板１０をポリシングパッド１２０に押圧す
る。ハウジング組立体２５２は、駆動シャフト１８４に
接続し、駆動シャフト１８４によって回転する。トルク
ピン２５６がハウジング組立体２５２をベース組立体２
５０に接続して、トルクをベース組立体へと伝達しこれ
を回転させる。ベース組立体２５０はジンバル機構２５
８を有しており、これにより、ベース組立体２５０及び
保持リング組立体２５４が、基板１０とポリシングパッ
ド１２０との境界部で地点２６０の周りに２次元的に旋
回することができるようになる。ジンバル機構２５８
は、「負荷を受けていない状態」であり、即ち、ハウジ
ング組立体２５２からジンバル機構を介してベース組立
体２５０へ至る下向きの力は、与えられていない。しか
し、ジンバル機構２５８は、例えば基板とポリシングパ
ッドの間の摩擦力による剪断力等のあらゆる側負荷をハ
ウジング組立体２５２に伝達し、このとき基板への圧力
の非均一性に影響することはない。更に、ジンバル機構
２５８は、ベース組立体が駆動シャフトと同じ軸の周り
を回転する事を保持する。

【００５２】シール２６２が、ハウジング組立体２５２
を保持リング組立体２５４へ接続して、圧力チャンバ２
６４を形成する。流体、好ましくはエアが、ポンプ輸送
により、駆動シャフト１８４のチャンネル２３４の１つ
を介して圧力チャンバ２６４を出入りして、ベース組立
体へ与えられる負荷を制御する。ジンバル機構２５８
は、ハウジング組立体２５０に対して垂直にスライド可
能であり、側負荷の伝達を継続するようにし、また、ベ
ース組立体が駆動シャフトと同じ軸の周りを回転してい
る状態を、ベース組立体とハウジング組立体の距離によ
らず保持するようにする。

【００５３】保持リング組立体２５４は、ポリシングパ
ッド１２０の運動により生じる剪断力により基板１０が
その下のキャリアヘッド１８０から押され出ることを、
防止する。保持リング組立体２５４は、キャリアヘッド
１８０の外側エッジから下に突き出てポリシングパッド
１２０に接触する。

【００５４】この構成は、数多くの利点を有している。
第１に、圧力チャンバ２６４が負荷を、駆動シャフトの
下の基板中心にではなく、基板全体に実質的に均等に与
える事である。第２に、ポリシングパッド１２０上で基
板１０を保持するベース組立体の底面２６６が駆動シャ
フト１８４に対して旋回することができるのでポリシン
グパッドと平行の状態が保たれるため、基板の端から端
まで負荷を均等に与えることができる事である。第３
に、ハウジング組立体２５２はトルクをベース組立体２
５０の底面２６６に非常に近い部分へと伝達して、キャ
リアヘッド上の張力を低減し負荷の不均一性を改善す
る。基板全体に不均等に圧力を与えてしまう他のポリシ
ングシステムとは異なり、キャリアヘッド１８０は、ウ
エハ１０全体に均等に圧力を分布させ、これは、ポリシ
ングパッド１２０の非均一領域の上をキャリアヘッドが
移動するときでもそのようである。

【００５５】図８及び９に示されるように、キャリアヘ
ッド１８０は、ハウジング組立体２５２を介して駆動シ
ャフト１８４に接続される。下記に更に詳細を説明する
が、ハウジング組立体２５２はハブ４２０を有してい
る。数本のドエルピン４３８がハブ４２０及びフランジ
２３８の中の対になったドエル穴に配置され、駆動シャ
フト１８４の環状チャンネル２３６をキャリアヘッドの
受容チャンネル４３６に外周的に調心する（図１３参
照）。駆動シャフト１８４が回転するときは、ドエルピ
ン４３８がトルクをハウジング組立体２５２へと伝達
し、これを駆動シャフトと同じ軸の周りに回転させる。
このハブはねじ切りネック４３０を有し、これに周縁ナ
ット２４０が取り付けられる。この周縁ナットはリップ
を有し、これがフランジ２３８の頂部の上にフィットし
て、駆動シャフト１８４をキャリアヘッド１８０に固定
する。

【００５６】図１０に示されるように、ベース組立体２
５０は、ディスク状のキャリアヘッドを有し、これは基
板１０に接触することもできるほぼ平坦な底面２６６を
有している。キャリアベース２７０は、アルミニウム又
はスチールでもよい。キャリアベース２７０の頂面２７
４は、レッジ２７８に包囲される円形のベイズン２７６
を有している。ベイズン２７６は、リム２８２に包囲さ
れる平坦な環状面２８０を有している。堀２８４によ
り、キャリアベース２７０の中心で環状面２８０からス
クワットな円錐状のタレット２８６が隔てられる。円錐
タレット２８６は、傾斜した側部２９０を有する平坦な
頂部２８８を有している。円錐タレット２８６の中心
は、浅い円錐状の窪み２９２になっている。円錐状窪み
２９２は、頂部２８８の円筒状窪みの中にフィットする
ディスク状のインサート２９３の中に形成されてもよ
い。

【００５７】複数の導管２９４は、キャリアベース２７
０の中心軸の周りに均等に配置され、キャリアベース２
７０の本体部分２９８の中を通って底面２６６から環状
面２８０へと伸張する。環状のフランジ３００がレッジ
２７８の外側エッジ３０２から下向きに突き出ており、
また、Ｕ字型ギャップ３０４がフランジ３００と本体部
分２９８とにより形成されている。

【００５８】ジンバル機構２５８は、円錐タレット２８
６の上方に配置され、ベース組立体２５０がハウジング
組立体２５０に対して２次元的に回転することを可能と
する。ジンバル機構２５８は、ジンバル本体３１０と、
ジンバルレース３６０とを有している。具体例の１つで
は、ジンバル機構２５８はスチールで形成されている。
ジンバル本体３１０は、円筒状のジンバルロッド３１１
を有しており、その頂面３１２はベアリングベース３１
４から突き出ている。ベアリングベース３１４は、球状
の外面３１６を有している。図１１に示されるように、
ベアリングベース３１４の内面３１８は、円錐状の窪み
３２０を有しており、これはベースが完全に組み上がっ
たときには円錐タレット２８６にはめ込まれる。

【００５９】円筒状通路３２２が、図１１に示されるよ
うに、窪み３２０の中心から上向きに突き出て、ジンバ
ルロッド３１１の中まで至っている。円筒通路３２２
は、直径が減少する３つに長手方向部分に分解される。
円筒通路３２２は、ガイドピン３２４を有している。ガ
イドピン３２４の頂部はノブ３２６になっており、これ
が通路３２２の最上最狭の部分３２８の中にフィットす
る。ガイドピン３２４の底部は、円錐タレット２８６の
円錐窪み２９２に係合する球状の突起部３３２を有する
ディスク３３０を有している。ばね３３４は、ベベル付
きワッシャーを積み重ねて形成することができ、通路３
２２のステップないしショルダー３３６とディスク３３
０の頂部との間にフィットして、ジンバルに「予備負荷
を与え」、即ち、ベアリングベース３１４に一定の上向
き圧力を与える。

【００６０】図１０に戻れば、環状の冷却板３４０がベ
イズン２７６の中の環状面２８０の上に置かれている。
ジンバルロッド３１１が、冷却板３４０の中心開口３４
２の中を突き抜けている。冷却板３４０は、薄い内側リ
ング３４４と、厚い外側リング３４６とを有している。
厚い外側リング３４６は、リム２８２の内面に隣接し、
且つ、リム２８２とおよそ同じ高さである。冷却板３４
０の下側３４８は、環状面２８０に対して置かれてい
る。冷却板３４０の下側３４８は、一連のグルーブを有
している。図１２に更に明確に理解されるように、これ
らグルーブは、冷却板３４０の下側の端から端まで伸び
る、一連の同心の円形チャンネル３５２を形成する。隣
接し合う円形チャンネル３５２同士は、クロスチャンネ
ル３５３により接続される。冷却板３４０が環状面２８
０にしっかりと押圧されるときは、これらチャンネル
は、水等のクーラント流体を流動させるための通路３５
０を形成する。連続したクロスチャンネル３５３は、１
８０゜の間隔をおいて配置され、クーラント流体が内側
円形チャンネルの中に入る前に外側円形チャンネル全体
の中を必ず流れるようにする。２つの接続導管６４４及
び６４６が、冷却板３４０の下側３４８から、内側リン
グ３４４及び外側リング３４６を介して、上面３５４へ
と至り、チャンネル３５２の流入口３５６及び排出口３
５７を、２つの継手６５２及び６５４へと接続する（図
１９Ａ及び図１９Ｂ参照）。通路３５０には、渦型や単
純な１つの円形等、数多くの形状が可能である。

【００６１】ジンバルレース３６０は、ジンバル本体３
１０の周りにフィットし、冷却板３４０の開口３４２の
中を通って伸びて、キャリアベース２７０上に置かれ
る。ジンバルレース３６０は平坦な外側部品３６２を有
しており、これは環状面２８０及び堀２８４の中にフィ
ットするくさび状の内側部品３６４の上に置かれてい
る。くさび状部品３６４の球状の内面３６６は、ベアリ
ングベース３１４の球状外面に係合する。平坦な部品３
６２の外側エッジは、内側リング３４４の内側エッジ３
７０の上方にフィットするリップ３６８を有している。

【００６２】外側部品３６２の下側３７２は、円形のグ
ルーブ３７４を有している。ジンバルレース３６０が環
状面２８０に対向して配置されているときは、円形グル
ーブ３７４が導管２９４と調心して接続通路を形成す
る。導管（図示せず）が平坦部品３６２の中を伸張し
て、グルーブ通路３７４を継手（図示せず）に接続させ
る。この継手は、キャリア駆動シャフト１８４のチャン
ネルの１つに接続していてもよい。チャンネル２３４、
グルーブ３７４及び導管２９４を介して真空を与えて、
キャリアヘッド１８０の底面２６６に基板１０をチャッ
クしてもよい。あるいは、エアの圧力をチャンネル２３
４、グルーブ通路３７４及び導管２９４に与えて、基板
１０を底面２６６から解放してもよい。２つのＯリング
３７６及び３７８は、ラバー製であってもよく、これら
が、環状面２８０の円形のグルーブ３８０及び３８２の
中にフィットして、グルーブ通路３７４をシールしても
よい。

【００６３】ボルト３８６が、ジンバルレース３６０の
ボルト穴３８７の中にフィットし、キャリアベース２７
０の対応するねじ切りボルト穴３８８に係合する。具体
例の１つでは、ボルトが８本ある（断面図で斜視図であ
るため、４つしか示されていない）。ボルト３８６はジ
ンバルレース３６０を適所に保持する。くさび部品３６
４は、ジンバル本体３１０を適所に保持し、ばね３３４
をキャリアベース２７０とジンバル本体３１０との間で
圧縮する。平坦部品３６２のリップ３６８は、クーラン
ト板３４０をベイズン２７６の適所に保持する。Ｏリン
グ（図示せず）が内側エッジ３７０の円形具体例（図示
せず）の中にフィットして、クーラント板の内側エッジ
をシールする。

【００６４】ジンバル本体３１０がジンバルレース３６
０によって一旦固定されれば、ばね３３４がベアリング
ベース３１４に力を与えてこれをジンバルレース３６０
の内面に対して押し付ける。更に、ばね３３４がガイド
ピン３２４の球状突起部３３２を円錐窪み２９２の中へ
と押し付けるだろう。この圧力により、キャリアベース
の中心を外側に、おそらく数百マイクロインチほど押す
ことになるであろうため、キャリアベースの底面２６６
は平坦ではなくなってしまう。従って、ベース組立体２
５０が組み立てられる前に、底面２６６をラッピング
し、即ちポリシングして、非常に平坦な表面に回復させ
る。

【００６５】ベース組立体２５０は随意、キャリアベー
ス２７０と基板１０との間に配置されるウェットなキャ
リアフィルムを有していてもよい。キャリアフィルム３
９０の上面３９２は、例えば接着剤等により、キャリア
ベース２７０の底面２６６に取り付けられてもよい。キ
ャリアフィルム３９０の穴３９４は、キャリアベース２
７０の導管２９４に調心する。各導管２９４に対して１
つの穴３９４がある。キャリアフィルム３９０の底面３
９６は、ウエハに接触することになる。キャリアフィル
ム３９０は、厚さ２０ｍｉｌ（１ｍｉｌ＝約２５．４μ
ｍ）のウレタンのフィルムであってもよい。キャリアフ
ィルム３９０は、僅かに圧縮性を有しており、基板の表
面と共形になる。また、キャリアフィルム３９０は、ポ
リシング中に基板のスリップを防止するクッションとし
て機能する。

【００６６】ベース組立体２５０はまた、ローラーケー
ジ組立体等のリニアローラーベアリング４００を有して
いる。リニアローラーベアリング４００は、中空の円筒
管である。多数の小さなベアリング４０２が、この円筒
管の内面４０４と外面４０６との間のギャップにセット
される。リニアローラーベアリング４００の内面４０４
は、ジンバルロッド３１１の周りにぴったりとフィット
する。小さなベアリング４０２は、表面４０４及び４０
６に接触する回転横軸の周りを回転する。ローラーベア
リング４００は、ジンバルロッド３１１をスムーズに上
下させる。

【００６７】図１３に示されるように、ハウジング組立
体２５２は、逆ボウル状のキャリアハウジング４１０を
有している。ハウジング組立体２５２は、アルミニウム
製である。キャリアハウジング４１０の底面４１２は、
円錐ハブ４１４と、この円錐ハブの中間の円筒キャビテ
ィ４１６とを有している。円筒キャビティ４１６は、底
部ではオープンであるが、頂部では天井部４１８により
クローズドである。キャリアハウジング４１０の上面４
１９は、環状領域４２２の上方に突き出る円筒ハブ４２
０を有している。円形のリッジ４２４が環状領域４２２
を包囲し、下側レッジ４２６が円形リッジ４２４の周り
に伸びている。フランジ４２８は、ボウル状のキャリア
ハウジング４１０の側部を形成するが、このフランジが
レッジ４２６のエッジから下向きに突き出る。キャリア
ベース２７０のフランジ３００の下側リムと、キャリア
ハウジング４１０のフランジ４２８とは、およそ同じ高
さを有している。しかし、以下に説明するように、ベー
ス組立体２５０はハウジング組立体２５２に対し垂直方
向に可動であるため、フランジ３００及び４２８は相互
に相対的に運動することが可能である。

【００６８】円筒状ハブ４２０は、ねじ切りネック４３
０と、円形面４３４の２つの垂直ドエルピン穴４３２
（このうち１つのみ図示）とを有している。数個の傾斜
導管がハブ４２０の中を下側面４１２から円形面４３４
へと伸びている。駆動シャフト１８４のチャンネルのそ
れぞれに対して、１つづつ傾斜導管４３６がある。ハブ
４２０の頂面４３４に挿入されているＯリング４３７
が、各導管４３６を包囲している（図１１参照）。２本
のドエルピン４３８をドエルピン穴４３２の中に入れ
て、駆動シャフトフランジ２３８の対のドエルピン穴
（図示せず）の中にドエルピンがフィットするようにキ
ャリアヘッドを持ち上げることにより、キャリアヘッド
１８０を駆動シャフト１８４に取り付けてもよい。これ
により、傾斜通路２３６を導管４３６に調心する。そし
て、ねじ切り周縁ナット２４０をねじ切りネック３７４
にねじ止めしてキャリアヘッド１８０を駆動シャフト１
８４にしっかりと取り付けることが可能である。

【００６９】ハウジング組立体２５２はまたプレーンブ
ッシング４４０を有しており、このプレーンブッシング
はステンレス鋼製であってもよい。ブッシング４４０
は、その外面４４２が円錐ハブ４１４と隣接するよう
に、円筒キャビティ４１６の中にフィットする。ハウジ
ング組立体２５２がベース組立体２５０上まで下げられ
たときは、リニアローラーベアリング４００はブッシン
グ４４０の内面４４４に係合する。円筒状キャビティ４
１６は、ジンバルロッド３１１の頂面３１２がキャビテ
ィ４１６の天井部４１８に接触しないように十分深くな
っている。これにより、ジンバル本体３１０を介して基
板１０に圧力がかかることを防止し、即ち、下向きの力
をハウジング組立体２５２からジンバル機構２５８を介
してベース組立体２５０へ伝達させるための接触面が存
在しなくなる。

【００７０】図１３を参照し、シール２６２は、リム２
８２よりも大きな半径を有する外側クランプリング４５
０を有している。外側クランプリング４５０は、方形の
断面を有し、固定されない状態でレッジ２７８上に置か
れてもよい。外側クランプリングは、均等な間隔で配置
された１２個のねじ切りリセス４５２（このうち４個の
み図示）を有していてもよい。

【００７１】また、シール２６２は、厚さ６０ｍｉｌｓ
のシリコーンで形成されたロール可能なダイアフラム４
６０を有している。ロール可能なダイアフラム４６０
は、リング状であり、平坦な外部４６２と内側エッジ４
６４とを有している。ロール可能なダイアフラム４６０
の内側部分は、キャリアベース２７０のリム２８２上に
置かれ、その内側エッジ４６４は、リム２８２の内側エ
ッジに沿って通じるリング４６６の中にフィットする。
ロール可能なダイアフラム４６０の外側部分は、外側ク
ランプリング４５０の上に置かれる。ロール可能なダイ
アフラム４６０は１２個のスロット４６８を有してもよ
く、これらは、外側クランプリング４５０の１２個のリ
セス４５２と調心されてもよい。

【００７２】内側クランプリング４７０を用いて、ロー
ルするダイアフラム４６０をベース組立体２５０にシー
ルする。内側クランプリング４７０が、冷却板３４０の
上面３５４の上に主に載っている。内側クランプリング
４７０は、キャリアベース２７０のリム２８２の上方に
突き出る外側リップ４７２を有している。内側クランプ
リング４７０は、冷却板３４０の厚い外側リング３４６
の合せねじ切りリセス４７８に調心される１２個の穴４
７６を有していてもよい（図１３には２個のみ示されて
いる）。ねじ山ねじ４７４が、各穴４７６の中を通過
し、ねじ切りリセス４７８と係合する。これらねじを締
めて、ダイアフラム４６０の膨らみ４６４をしっかりと
リセス４６６の中に保持する。更に、Ｏリング（図示せ
ず）を、リセス４７８とリム２８２との間に配置される
円形グルーブ４８０に配置してもよい。ダイアフラム４
６０の膨らみ及びグルーブ４８０のＯリングが、冷却板
３４０の外側エッジをシールする。

【００７３】ハウジング組立体２５２がベース組立体２
５０の上まで下がったときに、シール２６２が完全にな
ることが可能である。キャリアハウジング４１０は、レ
ッジ４２６に形成された、均等な間隔で配置された１２
個のボルト穴４８４を有していてもよい（図１３には５
個だけ図示）。これらボルト穴は、ダイアフラム４６０
のスロット４６８と調心される。１２個のねじ（５個の
み図示）４８６がキャリアハウジング４１０の穴４８４
の中及びダイアフラム４６０のスロット４６８の中を伸
びて、外側クランプリング４５０のねじ切りリセス４５
２に係合する。ねじ４８６を締めれば、外側クランプリ
セス４５０がダイアフラム４６０の外部をキャリアハウ
ジング４１０の底面４１２に対して固定する。このよう
に、ハウジング組立体２５２とベース組立体２５０との
間の空間がシールされて、圧力チャンバ２６４を形成す
る。

【００７４】図１４に示されるように、保持リング組立
体２５４がベース組立体２５０及びハウジング組立体２
５２に取り付けられる。図１４は、ベース組立体及びハ
ウジング組立体が逆になっており、また、組み上がった
保持リング組立体がその位置にまで下げられたところを
示している。後述するが、保持リング組立体２５４を作
動させて、基板１０をキャリアヘッド１８０の下の適所
に保持するために、ポリシングパッド１２０に対して押
圧することができる。保持リング組立体２５４を作動さ
せてベース組立体２５０に対して垂直方向に上下させる
ことができるが、保持リング組立体はベース組立体と共
に回転する。

【００７５】保持リング組立体２５４は、略Ｊ字型の断
面を有する環状ピストンフレーム４９０を有している。
保持リング組立体２５４は、アルミニウム製であっても
よい。ピストンフレーム４９０は、放射方向に伸びるク
ロス部品４９２と、クロス部品４９２の内側エッジから
下向きに突き出る内側環状フランジ４９４と、クロス部
品４９２の外側エッジから下向きに突き出る外側環状フ
ランジ４９６とを有している。内側フランジ４９４は、
ベース組立体２５０のＵ字型ギャップ３０４の内側にフ
ィットする。外側フランジ４９６は、内側フランジより
も長く、ハウジング組立体２５２の外側フランジ４２８
の周囲にフィットする。

【００７６】図１５に示されるように、リップ４９８が
クロス部品４９２の内側エッジから横方向外向きに突き
出る。キャリアベース２７０は、本体２９８の底部から
外向きに突き出る合せリップ５００を有している。キャ
リアヘッド１８０が組み上がったときは、リップ４９８
はリップ５００にほぼ接触している。

【００７７】図１１及び１４に示されるように、外側フ
ランジ４９６がクロス部品４９２の上方に伸張して、リ
ッジ５０６を形成する。リッジ５０６は垂直方向に、外
側面５０４を越えて突き出る。

【００７８】保持リング組立体２５４はまた、保持リン
グ５１０を有している。保持リング５１０は、クロス部
品４９２の外面５０４に取り付けられている。保持リン
グ５１０は略平坦なリングであり、これはプラスチック
製であってもよく、内側リング部分５１４よりも薄い外
側リング部分５１２を有している。外側リング５１２は
リッジ５０６に隣接し、且つ、およそ同じ高さである。
８個の均等な間隔で配置されたねじ切りリセス（図示せ
ず）が、クロス部品４９２の外面５０４に形成されても
よく、また、これらのリセスのそれぞれが、外側リング
５１２の中を頂部から底部へと貫くボルト穴（図示せ
ず）を有していてもよい。ボルト（図示せず）が、各ボ
ルト穴を通って上面５０４の合せリセスの中へ挿入さ
れ、保持リング５１０をピストンフレーム４９０に取り
付ける。

【００７９】図１５に示されるように、内側リング５１
４は、キャリアベース２７０のリップ５００にほぼ接触
する。内側リング５１４の表面５１６は、ベース組立体
２５０の底面２６６の僅か下に突き出ることができ、ま
た、ポリシングパッド１２０に接触することができる
（図１５参照）。基板１０とポリシングパッド１２０と
の相対速度により生じる剪断力が、キャリアヘッド１８
０の下から基板を押し出す傾向にある。図１３に示され
る下降の位置では、保持リング５１０が基板１０をブロ
ックして、キャリアベース２７０の下から滑り落ちるこ
とを防止する。

【００８０】図１４に戻れば、保持リング組立体２５４
は、環状のラバーブラダー５２０により始動する。ブラ
ダー５２０は単に、小さなチューブとすることができる
が、ブラダーはＵ字型の断面を有していることが好まし
い。ベース組立体に対する保持リング組立体の位置に影
響を受けないような、力−圧力の関係を与えるように、
ブラダー５２０の巻き込まれた形状をデザインする。ブ
ラダー５２０は、キャリアヘッド２７０のＵ字型ギャッ
プの中に配置され、「Ｕ」字の下側５２２がギャップの
底部に置かれるようにする。内側フランジ４９４がブラ
ダー５２０の「Ｕ」字の内側面５２４の中にしっかりと
フィットするように、ピストンフレーム４９０はこれに
取り付けている保持リング５１０と共に配置される（図
１５も参照）。ブラダー５２０は、キャリアベース２７
０の第１のチャンネル５２８の中に挿入されるバルブ５
２６を有している。第１のチャンネル５２８は、本体２
９８の中を通って、クーラント板３４０の第２のチャン
ネル５３０に接続する。第２のチャンネル５３０は、継
手５３２につながっている。第１のチャンネル５２８と
第２のチャンネル５３０との間の接続部は、Ｏリング
（図示せず）によりシールすることができる。継手５３
２は、ホース又はベローズにより（図１９Ａ参照）、円
錐ハブ４１４の傾斜導管４３６の１つに接続される。エ
アをチャンネルの中に強制的に流入させ、ブラダー５２
０を膨らませて、保持リング５１０をポリシングパッド
１２０に対して強制する。ブラダー５２０及び圧力チャ
ンバ２６４には、独立して圧力を与えることができ、ま
た、保持リング及び基板に与えられる負荷は相互に独立
であり、このため、これらは独立に制御可能である。

【００８１】ピストンフレーム４９０をブラダー５２０
に係合するように配置した後、ピストンフレーム４９０
の外側フランジ４９６のリムにストップリング５４０を
取り付ける。ストップリング５４０のボルト穴５４４の
中を、ボルト５４２が通過して、ピストンフレーム４９
０のねじ切りリセス５４６に係合し、リングをフレーム
に接続する。ストップリング５０の下側５４８がレッジ
４２６を捕捉しており、キャリアヘッド１８０が上昇し
てポリシングパッド１２０から離れたときに保持リング
組立体２５４が脱落することを防止する。ギャップ５８
０が、保持リング組立体２５４をハウジング組立体２５
２から隔てている。ストップリング５４０とレッジ４２
６との間のバリア５８２が、フランジ４９６とフランジ
４２８との間のギャップの上にフィットして、スラリが
キャリアヘッド１８０に進入することを防止する。

【００８２】上述の如く、トルクピンがトルクをハウジ
ング組立体２５２からベース組立体２５０へと伝達し、
他方、ベース組立体２５０がハウジング組立体２５２に
対して垂直に移動する。図１４、１５及び１６に示され
るように、キャリアベース２７０の本体２９８は、２つ
の対向する横方向のピン受容リセス５５０を有してい
る。リセス５５０は、キャリアベース２７０の底面２６
６のすぐそばに配置されて、トルクがキャリアヘッド１
８０と基板１０との境界部に近接する面に伝達するよう
にしている。リセス５５０のそれぞれは、ねじ切り内部
５５４よりも広い外部５５２を有している。トルクピン
２５６が各フランジの開口を通ってリセス５５０にフィ
ットする。トルクピン２５６は、ベベル部を有するチッ
プ５５６を有してピンをリセス５５０に挿入しやすく
し、また、トルクピンは、ねじ切り内部５５４に係合す
る狭いねじ切り端部５５８を有している。

【００８３】トルクピン２５６の外側端部は、わずかに
弾性を有するスライダー５６０によりハウジング組立体
に取り付けられており、このスライダーは、フランジ４
２８の方形スロット５６２の中にフィットする。図１６
に更に明確に示されるように、スライダー５６０は、方
形のくさび型部分５６４と、方形くさび型部分５６４か
ら横方向に突き出る２つのウィング５６６とを有してい
る。放射方向のスライダー穴５６８が、スライダー５６
０に形成されている。スライダー５６０は、ウィング５
６６がフランジ４２８を捕捉するように、方形スロット
５６２の中に押されることができる。スライダー５６０
のくさび型部分５６４は方形スロット５６２と同じ幅を
有しているが、その長さは、方形スロット５６２の中を
垂直方向に可動となり且つ横方向には動かないように、
スロット５５２よりも短くなっている。トルクピン２５
６はスライダー穴５６８に挿入され、そのヘッド５７０
が、スライダー５６４の外面又はスライダー穴５６８の
内側の環状リップ（図示せず）に捕捉されるまで挿入さ
れる。Ｏリング（図示せず）をスライダー穴５６８の内
側にフィットさせて、トルクピン２５６を弾性的に保持
してもよい。駆動シャフト１８４がキャリアハウジング
４２０を回転させているときは、フランジ４２８は回転
する。キャリアベース２７０はトルクピン２５６及びス
ライダー５６０によりフランジ４２８に取り付けられ
る。スライダー及びＯリングには十分な弾性を有して、
トルクピン２５６が製造許容範囲に適合して、両方のト
ルクピンが回転の負荷に耐えられるようになる。更に、
スライダー５６０は方形スロット５６２の中を上下に移
動可能であるため、ベース組立体２５０は回転に影響を
与えることなくハウジング組立体２５２に対して垂直に
移動可能である。

【００８４】既に述べたように、トルクピン２５６が他
のフランジの開口の中にフィットしている。ピストンフ
レーム４９０の外側フランジ４９６は、この目的のため
に、アクセスアパーチャー５７２を有している。アクセ
スアパーチャー５７２は、トルクを伝達しない。これ
は、トルクピン２５６をスライダー５６０の中に挿入す
るための開口を与えるものである。キャリアベース２７
０のフランジ３００の円形アパーチャー５７４が、本体
２９８のリセス５５０に調心し、ピストンフレーム４９
０の内側フランジ４９４の細長アパーチャー５７６が、
円形アパーチャー５７４及びトルクピンが中を伸張する
ことになるその他の開口に調心する。トルクピン２５６
は、細長アパーチャー５７６の中にフィットし、このア
パーチャーの中では垂直に可動であるが水平方向には動
かない。細長アパーチャー５７６は、トルクを保持リン
グ組立体２５４へと伝達し、他方、ハウジング組立体２
５２とベース組立体２５０とをそれぞれ独立して垂直に
移動させることができるようにする。

【００８５】図１１に示されるように、ストップリング
５４０は、トルクピン２５６及び細長アパーチャー５７
６と相互作用して、ダイアフラム４６０が過度に伸張す
ることを防止する。キャリアベース２７０が押し下げら
れれば、トルクピン２５６は、細長アパーチャー５７６
の底部まで下に押圧される。これにより、ピストンフレ
ーム４９０が下向きに押され、ストップリング５４０が
レッジ４２６に捕捉されるようになる。

【００８６】図１７及び１８には、キャリアヘッド１８
０の別の具体例が示される。この具体例では、図１１に
示されるキャリアヘッド１８０の構成を様々な方法で変
形している。ダイアフラム４６０のハウジング組立体２
５２へのコネクターが変更されている。ストップリング
５４０及びレッジ４２６との間の接触部が変更されてい
る。また、ジンバル機構２５８とキャリアベース２７０
との間でばね３３４を介した接触部も同様である。図１
７及び１８に示される具体例の部品のうちで、図１１に
示された具体例と類似であるが変形されているものに
は、符号にダッシュ（’）を付して示すことにする。

【００８７】図１７に示されるように、ダイアフラム４
６０’は、厚い外側エッジ６００を有しており、外側ク
ランプリング４５０’の上面はリセス６０２を有してい
る。レッジ４２６’の穴４８４’及び外側クランプリン
グ４５０’のリセス４５２’は、リセス６０２から放射
方向外向きに配置される。外側クランプリング４５０’
は、穴を通ってリセスに係合するねじ４８６によって、
キャリアハウジング４１０’に装着される。外側エッジ
６００は、リセス６０２にしっかりとふぃっとして、キ
ャリアハウジング４１０’に対してダイアフラム４６
０’をシールして、圧力チャンバ２６４を形成する。外
側クランプリング４５０’とキャリアハウジング４１
０’との間のメタル対メタルの接触部が、ダイアフラム
４６０’の過度の圧縮を防止し、このため、その寿命及
び性能を向上させる。

【００８８】図１７の具体例では、保持リング組立体２
５４に取り付けられたストップリング（図１１参照）の
代りに、キャリアベース２７０’とハウジング組立体２
５２とが直接接触して、ダイアフラム４６０’の過度の
伸張を防止する。図１７の構成では、ピストンフレーム
４９０’の外側フランジ４９６’と内側フランジ４９
４’とがほぼ同じ高さであり、外側フランジはレッジ４
２６’にまでは伸びていない。フランジ４２８’は、キ
ャリアハウジング４１０’のレッジ４２６’のエッジか
ら下向きに突き出ており、上リング６１０と下リング６
１２とを有している。上リング６１０が保持リング組立
体２５４の外側フランジ４９６’の上方に配置されるよ
うに、下リング６１２は上リング６１０よりも大きな半
径を有し、下リング６１２は、外側フランジ４９６’の
内側に同心的にフィットする。

【００８９】キャリアベース２７０’は、レッジ２７
８’のエッジから突き出るリップ６１４を有している。
エアを圧力チャンバ２６４の中にポンプ輸送してキャリ
アベース２７０’が押し下げられたとき、リップ６１４
がフランジ４２８’の面６１６に対して捕捉してキャリ
アベースの下向きの動きを停止させ、ダイアフラム４６
０’の過度の伸張を防止する。フランジ４２８’はキャ
リアハウジング４１０’と一体の部品ではなく、ボルト
又はねじ（図示せず）によりキャリアハウジング４１
０’に装着されている。リップ６１４と表面６１６との
直接の接触により、トルクピン２５６’への応力が低減
される。

【００９０】ラバーシール６１８は、外側フランジ４９
６’と上リング６１０との間のギャップの上方にフィッ
トして、キャリアヘッド１８０’をスラリからシールす
る。シール６１８は、「ヘッドバンド」に似た形状を有
し、その頂部エッジ及び底部エッジにＯリング（図示せ
ず）を有している。シール６１８はフレキシブルであ
り、保持リング組立体２５４がハウジング組立体２５２
に対して下向きに移動したときには伸張することができ
る。

【００９１】また、図１７及び１８に示される具体例で
は、底面２６６の平坦性を向上するため、ばね３３４と
キャリアベース２７０’の間の接触を排除している。図
１８に示されるように、ジンバル機構２５８’はＸ字状
の部材６２０を有しており、これは、中心円筒部６２４
から突き出る４本の垂直ロッド６２２を有している。中
心円筒部６２４の上面６２６は、円錐状の窪み２９２’
を有している。中心円筒部６２４は、ベアリングベース
３１４’の下側の円錐状窪み３２０の中にフィットす
る。

【００９２】ジンバル本体３１０’のベアリングベース
３１４’は、ロッド６２２を受容するための４つの垂直
スロット６２８を有している。ガイドピン３２４及びば
ね３３４は、円筒状の通路３２２の中にフィットしてい
る（図１７参照）。Ｘ字状部材６２０がジンバル機構２
５８’の中に配置されるため、ガイドピンの底面の球状
突起部３３２が中心円筒部６２４の円錐窪み２９２’に
係合するようになり、また、ロッド６２２がベアリング
ベースのスロット６２８の中に伸びるようになる。ジン
バルレース３６０’のくさび型部材３６４’は、数個の
ノッチ６３０を有している。ジンバルレース３６０’が
ジンバル機構の上に配置されているときは、それぞれの
ロッド６２２の端部６３１はジンバルレース３６０’の
それぞれのノッチ６３０の上に取り付けられる。例え
ば、ボルト又はねじ（図示せず）が、くさび型部材３６
４’の外面の穴（図示せず）の中を通って、各ロッドの
端部のねじ切りリセスに至ってもよい。そして、この組
立体全体は、キャリアベース２７０’の中心の底部が平
坦な窪み６３２の中に置かれてもよい。

【００９３】ジンバル機構２５８’が一旦組み上がれ
ば、ばね３３４がジンバル本体３１０’を上向きに強制
してＸ字状部材から離すため、ベアリングベース３１
４’の球状外面３１６’が、ジンバルレース３６０’の
球状内側面３６６’に対して押圧される。ジンバル本体
３１０’はなお、ジンバルレース３６０’に対して２次
元的に旋回することが可能であり、何故なら、ロッド６
２２がスロットの中でスライドすることが可能だからで
ある。しかし、Ｘ字状部材６２０がジンバルレース３６
０’に固定されているため、ばね３３４からの下向きの
力は、キャリアベース２７０までは伝達されない。キャ
リアベースの中心には外向きの力が存在しないため、キ
ャリアベース２７０’の底面２６６は、ジンバル機構２
５８’がキャリアベースに取り付けられているときは、
平坦なままである。

【００９４】図２１に示すキャリアヘッド１８０の別の
具体例では、垂直ピン７００を用いて、ベース組立体２
５０からトルクを保持リング組立体２５４へ直接伝達し
ている。図２１の部品の中で、前出の具体例と類似して
いるが変形されているものには、符号にダブルダッシュ
（''）を付して示すことにする。

【００９５】図２１に示されるように、保持リング２５
４は、ピストンフレーム２９０''に取り付けられた保持
リング５１０を有している。ピストンフレーム４９０''
の内側フランジ４９４と外側フランジ４９６''とは、ほ
ぼ同じ高さを有している。外側フランジ４９６''の内面
７０２は、均等な間隔で配置された３つの半円状の垂直
グルーブ７０４を有している（図は断面図であるため、
２つのみ示される）。キャリアベース２７０''のフラン
ジ３００''の外面７０６も、均等な間隔で配置された３
つの半円状の垂直グルーブ７０８を有している（図は断
面図であるため、２つのみ示される）。保持リング組立
体２５４の内側フランジ４９４は、ベース組立体２５４
のギャップ３０４の中にフィットし、ブラダー５２０に
接触する。フランジ３００''の外面７０６は外側フラン
ジ４９６''の内面７０２と係合しているため、グルーブ
７０４がグルーブ７０８と係合して３つの垂直円筒状通
路を形成するようになる。

【００９６】３つの円筒状ピン７００が、円筒状通路の
中にフィットして、トルクをベース組立体２５０から保
持リング組立体２５４へ伝達する。ピン７００により、
ベース組立体２５０が保持リング組立体２５４に対して
垂直にスライドすることが可能となる。ベース組立体２
５０が軸２９６の周りで回転するときは、ピン７００は
ベース組立体のための横方向のコネクターを与えて、保
持リング組立体を回転させる。更に、ベース組立体２５
０がハウジング組立体２５２に対して旋回する場合は、
ピン７００は、保持リングがベース組立体と調心されて
いることを保持する。フランジ４９６''の上方にストッ
プリング（図示せず）がフィットしてピン７００を垂直
方向に制限してもよい。ストップリングは、ハウジング
組立体２５２に直接係合して保持リング組立体の垂直方
向下向きの動きを制限する、突起部を有していてもよ
い。

【００９７】ピストンリング４９０''の外側フランジ４
９６''の内面７０２は、２つの対向する方形垂直窪み７
１０（１つのみ図示）を有していてもよく、また、ハウ
ジング４１０''のフランジ４２８'は、２つの下向きに
突き出るタブ７１２（１つのみ図示）を有していてもよ
い。タブ７１２のそれぞれは、方形のスロット５６２を
有している。タブ７１２は、ベース組立体２５０の外面
７０６と保持リング組立体２５４の内面７０２との間の
垂直窪み７１９の中にフィットしている。上述の如く、
スライダーは方形スロット５６２の中にフィットしてい
てもよく、また、トルクピンがスライダーの穴の中を伸
びて、ハウジング組立体２５２をベース組立体２５０に
接続してもよい。

【００９８】図１９Ａ及び１９Ｂに示されるように、本
発明のポリシング装置は、水等の流体をキャリアヘッド
１８０に流入出させるための流体ラインを数本有してい
る。詳細は下記に説明するが、これらの流体ラインを用
いてチャンバ２６４に圧力を与えて、保持リング組立体
２５２を作動させ、またキャリアヘッド１８０の温度を
制御し、また基板をキャリアヘッドの底部に真空チャッ
クしてもよい。図１９Ａで例示される構成では、ポリシ
ング装置は５本の流体ラインを有しており、図１９Ｂに
例示される構成では、ポリシング装置は４本の流体ライ
ンを有している。

【００９９】これら流体ラインの中には、ベース組立体
２５０とハウジング組立体２５２との間に流体を流動さ
せるコネクターを有しているものもある。ベース組立体
２５０及びハウジング組立体２５２は相互に相対的に垂
直に動くため、フレキシブルな流体コネクターを圧力チ
ャンバ２６４に用いている。これらのフレキシブルな流
体コネクターは、ハウジング組立体２５２の傾斜導管を
ベース組立体２５０の様々な導管につなぐ。それぞれの
フレキシブルな流体コネクターとそれぞれの導管との間
のジョイントは、継手によってシールされ、コネクター
の流体が圧力チャンバの中に漏出することを防止する。
それぞれのフレキシブルな流体コネクターは、プラスチ
ックの配管又はメタルのベローズであってもよい。

【０１００】上述のように、流体ラインの中には、キャ
リアヘッドの温度の制御に用いられるものもある。ＣＭ
Ｐは一部に化学的なプロセスを含むため、ポリシングの
速度は基板の温度に依存して変化する。一般に、ポリシ
ングは、高温であるほどより速く進む。基板１０とポリ
シングパッド１２０との摩擦により、熱が発生する。こ
の熱は、キャリアヘッド及びプラーテンに蓄積される。
例えば、ポリシングを３０分間続けた後、基板１０とポ
リシングパッド１２０との境界部の温度は、２０℃の室
温から４０〜５０℃上昇するだろう。ポリシングした基
板の数に応じてポリシング装置の温度が上がっていくた
め、ポリシング装置の中に配置される一連の基板のそれ
ぞれは、異なる温度下に晒されることになり、即ち、ポ
リシング速度が異なることとなる。ポリシングを一定に
するために、各基板は実質的に同じ温度に晒されるべき
である。

【０１０１】以前のポリシングシステムでは、プラーテ
ンの温度を制御することにより、基板の温度を制御しよ
うとしていた。しかし、ポリシングパッドは熱伝導体と
して有効ではなく、即ち、プラーテン温度を制御して
も、基板温度を有効に制御しない。本発明のポリシング
システムは、キャリアヘッド１８０の温度を制御するこ
とにより、このような問題を解決するものである。

【０１０２】図１９Ａに示されるように、２本の流体ラ
インにより、水又はグリコール等のクーラントをキャリ
アヘッド１８０の中を循環させることができる。具体的
には、クーラントは、熱交換器６４０から、流入ライン
２３２ａの中に入り、そしてロータリーカップリング２
３０、駆動シャフト１８４のチャンネル２３２ａ、ハウ
ジング組立体２５２の導管４３６ａ、そして圧力チャン
バ２６４のフレキシブルな流体コネクター６４２の中を
流れてもよい。フレキシブルな流体コネクター６４２か
ら、流体が接続導管６４４の中を流れ、ベース組立体２
５０の通路３５０の流入口３５６へと流入する。クーラ
ントが通路３５０の中を循環して、基板とポリシングパ
ッドの摩擦により生じた熱を吸収する。クーラントは、
この通路の中を一旦循環し始めた後、排出口３５７を通
って出て、排出導管６４６を出て、フレキシブルな流体
コネクター６４８に至る。そこからクーラントが、ハウ
ジング組立体２５２の導管４３６ｂ、駆動シャフト１８
４のチャンネル２３４ｂ、ロータリーカップリング２３
０、排出ライン２３２ｂの中を流れ、そして、熱交換器
６４０へと戻ってくる。熱交換器はクーラントの温度を
設定温度、例えば５℃〜１００℃の間に維持するように
作動することが可能である。熱交換器は、クーラントを
キャリアヘッドの中でポンプ輸送するため、容積式ポン
プや遠心ポンプ等のポンプ６５０を有していてもよい。
更に、熱電対（図示せず）をベース組立体２５０の中に
埋め込んで、キャリアヘッド１８０の温度を感知しても
よい。

【０１０３】図２０に例示される実施態様の１つでは、
フレキシブルな流体コネクター６４２及び６４８は、ハ
ウジング組立体２５２の継手６５２をベース組立体２５
０の継手６５４に接続させるプラスチックの配管であ
る。継手６５２及び６５４は、プラスチック配管と導管
との間のジョイントをシールして、チャンバ２６４への
流体の漏出を防止する。プラスチック配管は、円錐ハブ
４１４及びジンバルロッド３１１の周りに半巻き、３／
４巻き、あるいは１巻き又はそれ以上巻かれてもよい。
圧力チャンバ２６４の容積が増加してベース組立体がハ
ウジング組立体に対して下向きに移動するとき、配管は
最小限だけ伸張する。ここには例示されない別の実施態
様では、フレキシブルな流体コネクターはメタルのベロ
ーズであってもよい。メタルベローズは、圧力チャンバ
２６４の高さに合うように、伸縮可能である。好ましく
は、メタルは１つの継手を直接オーバーヘッドとなって
いる別の継手と伸縮させる。

【０１０４】この構成により、熱はクーラントに移動し
て、熱交換器６４０まで運ばれる。キャリアベースとキ
ャリアフィルムの両方が熱を効率良く伝導するため、キ
ャリアヘッド温度を制御することにより、基板温度が制
御されるだろう。

【０１０５】図１９Ａに示されるように、また上述の如
く、ポリシング装置の別のラインを用いて基板をポリシ
ングパッドに押圧する。ポンプ６７０が流体、好ましく
はエアを強制して圧力チャンバ２６４を出入りさせる。
ポンプ６７０は、流体ライン２３２ｃ、駆動シャフト１
８４のチャンネル２３４ｃ、ハウジング組立体２５２の
導管４３６ｃを介して、圧力チャンバ２６４へ接続され
る。ポンプ６７０は、容量式ポンプ又は遠心ポンプであ
ってもよい。流体がポンプにより圧力チャンバ２６４へ
輸送されれば、圧力が上昇してベース組立体２５０をハ
ウジング組立体２５２に対して下向きに押す。

【０１０６】また、上述の如く、ポリシング装置の別の
ラインを用いて、保持リング組立体を作動させる。保持
リング組立体２５４は、ポンプ６７５によりブラダー５
２０を膨張させることにより作動する。ポンプ６７５
は、ライン２３２ｄ、駆動シャフト１８４のチャンネル
２３４ｄ、ハウジング組立体２５２の導管４３６ｄ、圧
力チャンバ２６４を貫くフレキシブルな流体コネクター
６７７、キャリアベース２７０の第２のチャンネル５３
０、キャリアベースの第１のチャンネル、及びバルブ５
２６により、ブラダー５２０に接続される。継手６７８
及び５３２が、フレキシブルな流体コネクター６７７を
導管４３６ｄ及び第２のチャンネル５３０にシールす
る。フレキシブルな流体コネクター６７７は、メタルベ
ローズ（図示せず）又はフレキシブルなプラスチック配
管であってもよい。ポンプ６８０は、エア等の流体をブ
ラダー５２０に強制的に入力させて、ブラダーを膨張収
縮させてもよい。ポリシング装置は、圧力チャンバとブ
ラダーとに別々の流体ラインを用いているため、ポリシ
ング装置は、保持リングに独立して制御可能な負荷を与
える。

【０１０７】上述の如く、基板をキャリアヘッドへ真空
チャックするために、ポリシング装置の流体ラインを用
いてもよい。しかし、真空チャックの実施態様は、ポリ
シング装置８０により何本のラインが与えられるかに依
拠するだろう。図１９Ａに示されるように、ポリシング
装置が５本の流体ラインを有することができるよう、ロ
ータリーカップリング２３０は５個以上のジャンクショ
ンを有していてもよい。図１９Ａの実施態様では、駆動
シャフト１８４は５つのチャンネル２３４ａ〜２３４ｅ
を有していてもよく、ハウジング組立体２５２は５本の
導管４３６ａ〜４３６ｅを有していてもよい。

【０１０８】ポンプ６８０は、導管２９４に真空を与え
て基板１０を底面２６６にチャックしてもよい。また、
ポンプ６８０は、導管２９４を介してエアを吹込むこＴ
により、基板１０を押して底面２６６から離す。ポンプ
２８０は、ライン２３２ｅ、駆動シャフト１８４のチャ
ンネル２３４ｅ、ハウジング組立体２５２の導管４３６
ｅ、圧力チャンバ２６４のフレキシブルな流体コネクタ
ー６８２、通路６８４そして円形通路３７４を介して、
導管２９４へと接続される。好ましくは、フレキシブル
な流体コネクター６８２は、メタルベローズである。２
つの継手６８６及び６８８が、フレキシブルな流体コネ
クターを導管４３６ｅ及び通路６８４にシールする。６
本のラインが存在するときは、このラインは、熱電対へ
の電気的接続のために用いてもよい。

【０１０９】図１９Ｂに示されるように、ポリシング装
置が流体ラインを４つだけ有するように、ロータリーカ
ップリング２３０はジャンクションを４つだけ有してい
てもよい。図１９Ｂの実施態様では、駆動シャフト１８
４は４つのチャンネル２３４ａ〜２３４ｄを有し、ハウ
ジング組立体２５２は、これに対応した４つの導管４３
６ａ〜４３６ｄを有している。キャリアヘッド１８０
は、冷却システムに関連した通路を用いることにより、
導管２９４の中に真空や強制流体を与える。

【０１１０】図１９Ｂに示されるように、基板のチャッ
ク及び解放を制御しつつ行えるように、数個のバルブが
具備されている。流入バルブ６９０は熱交換器６４０を
流入ライン２３２ａに接続し、排出バルブ６９２は熱交
換器６４０を排出ライン２３２ｂに接続する。第１のチ
ェックバルブ６９４と第２のチェックバルブ６９６とに
より、通路３７４が冷却システムの通路３５０に接続す
る。第１のチェックバルブ６９４は、通路３５０に流体
があるときには閉のままであり、通路３５０に真空が存
在するときに開となる。第２のチェックバルブ６９６
は、ばねで負荷が与えられ、通路３５０内の圧力が所定
の値を越えない限り閉のままである。

【０１１１】キャリアヘッドが基板をポリシングパッド
へ押圧するときは、流入バルブ６９０及び排出バルブ６
９２は開となり、熱交換器６４０がクーラントを通路３
５０へとポンプ輸送する。ここで、流体が通路３５０の
中を通って流れるため、チェックバルブ６９４及び６９
６は閉のままであり、導管２９４を遮断する。

【０１１２】しかし、基板がポリシングステーション同
士の間を移動するときは、ポリシング装置は基板を底面
２６６にチャックしてもよい。基板をチャックするた
め、流入バルブ６９０を閉とし、排出バルブを閉とし、
ポンプ６５０が流体を通路３５０からポンプ輸送により
排出し続ける。ポンプ６５０は、第１のチェックバルブ
６９４が開いて導管２９４を通路３５０に接続するよう
になるまで、通路３５０内の圧力を下げる。この事によ
り、真空が導管２９４に与えられ、基板１０を底面２６
６にチャックする。

【０１１３】キャリアヘッドが移送ステーションに配置
されているときは、ポリシング装置は基板を底面２６６
から解放してもよい。基板を解放するために、流入バル
ブ６９０を開にし、排出バルブ６９２を閉とし、ポンプ
６５０が流体を通路３５０へポンプ輸送し続ける。ポン
プ６５０は、通路３５０内の圧力がばねからの対向力よ
りも大きくなり第２のチェックバルブ６９６が開いて導
管２９４を通路３５０へ接続させるようになるまで、通
路３５０内の圧力を上昇させる。クーラントを導管２９
４の中で外向きに強制して、基板１０をキャリアヘッド
から解放してもよい。

【０１１４】以上を纏めれば、本発明のキャリアヘッド
は、圧力チャンバとフローティングジンバルを用いてい
る。このフローティングジンバルにより、キャリアベー
スが駆動シャフトに対して旋回することが可能となる
が、このときジンバルを介して基板に下向きの力が作用
することはない。その代わり、ローリングダイアフラム
がキャリアベースをキャリアハウジングにシールして、
チャンバを形成する。チャンバに圧力を与えることによ
り、基板の端から端まで均等な負荷を与えることが可能
となる。保持リングには、膨張可能なブラダーにより、
独立に負荷が与えられる。基板近くに配置される２本の
水平ピンにより、トルクがキャリアハウジングからキャ
リアベースへ伝達される。これらピンは、ハウジングの
中で垂直にスライドすることが可能であるが、横方向に
はスライドしない。しかし、トルクピンを製造許容範囲
に適合させるに十分な弾性が存在するため、両方のトル
クピンは回転の負荷に耐えることができる。冷却板の底
部のチャンネルを、チャンバの中を通るフレキシブルな
流体コネクターにより熱交換器に接続して、キャリアヘ
ッドの温度制御を可能にする。

【０１１５】本発明はここまで、好ましい具体例に関し
て説明をしてきた。しかし、本発明は、ここに描写され
記載されてきた具体例に限定されるものではない。むし
ろ、本発明の範囲は、添付の請求の範囲によって画成さ
れるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】Ａ〜Ｅは、基板上の層の堆積及びエッチングを
例示する、基板の模式的な断面図である。

【図２】Ａ〜Ｃは、基板の非平坦な外側面を研磨する工
程を例示する、基板の模式的な断面図である。

【図３】ケミカルメカニカルポリシング装置の模式的な
斜視図である。

【図４】図３のケミカルメカニカルポリシング装置の模
式的な斜視分解図である。

【図５】Ａ〜Ｆは、搬入及び研磨が連続的に行われる際
のウエハの様子を示す、研磨装置の模式的な上面図であ
る。

【図６】ポリシングパッド上の基板の模式的な側面図で
ある。

【図７】上ハウジングを取り除いた、カルーセルの模式
的な上面図である。

【図８】図７のキャリアヘッドの８−８線に沿った模式
的な断面図である。

【図９】本発明に従ったキャリアヘッドの主となる部品
の模式的な線図である。

【図１０】本発明に従ったキャリアヘッドのベース組立
体の模式的な分解図であり部分的に断面図となってい
る。

【図１１】本発明に従ったキャリアヘッドの模式的な断
面図である。

【図１２】キャリアヘッドのベース組立体の冷却板の模
式的な底面図である。

【図１３】本発明に従ったキャリアヘッドのハウジン組
立体の模式的な分解図であり部分的に断面図となってい
る。

【図１４】本発明に従ったキャリアヘッドの保持リング
組立体の模式的な分解図であり部分的に断面図となって
いる。

【図１５】図１１に示されるキャリアヘッドのトルクピ
ン組立体の拡大図である。

【図１６】本発明のハウジング組立体からキャリアヘッ
ドのベース組立体へとトルクを伝達するためのトルクピ
ン組立体の模式的な分解図である。

【図１７】本発明に従ったキャリアヘッドの１部分の模
式的な断面図である。

【図１８】本発明に従ったキャリアヘッドのジンバル機
構の模式的な分解図であり部分的に断面図となってい
る。

【図１９】図１９Ａは、５つ以上のチャンネルを有する
駆動シャフトに接続される、本発明のキャリアヘッドの
流体ラインの模式的な線図である。図１９Ｂは、チャン
ネルを４つ有する駆動シャフトに接続される、本発明の
キャリアヘッドの流体ラインの模式的な線図である。

【図２０】本発明に従ったキャリアヘッドへクーラント
を与えるための圧力チャンバ内の配管の模式的な分解斜
視図である。

【図２１】本発明に従ったキャリアヘッドの模式的な分
解図であり部分的に断面図となっている。

【符号の説明】

１０…基板、１２…シリコンウエハ、１４…メタル層、
１４’…メタル島、１６…フォトレジスト層、１６’…
パターニングされたフォトレジスト層、２０…絶縁層、
２２…外側面、２５…フォトレジスト層、６０…搬入装
置、６２…アーム、６４…オーバーヘッドトラック、６
６…リスト組立体、６７…ブレード、６８…カセットク
ロー、７０…カセット、７２…保持ステーション、７４
…タブ、８０…ポリシング装置、８２…機械土台、８３
…テーブルトップ、１００…ポリシングステーション、
１０５…移送ステーション、１１０…プラーテン、１２
０…ポリシングパッド、１２１…リング領域、１２２…
パッド表面、１２３…中心、１２４…パッド上層、１２
５…エッジ、１２６…下層、１２８…接着層、１３０…
パッドコンディショナー装置、１３２…アーム、１３４
…コンディショナーヘッド、１３６…洗浄ベイズン、１
４０…洗浄ステーション、１５０…カルーセル、１５２
…中心ポスト、１５４…カルーセル軸、１５６…カルー
セル支持板、１５８…カバー、１６０…キャリアヘッド
システム、１８０…ポリシングヘッドないしキャリアヘ
ッド、１８２…スロット、１８４…キャリア駆動シャフ
ト、１８６…キャリアヘッド回転モーター、１９０…ス
ラリ、１９５…スラリ供給管、２００…キャリアヘッド
支持スライド、２０１…リニアベアリング組立体、２０
２…レール、２０４…ハンド、２０６…ベアリング、２
０８…ベアリングストップ、２１０…親ねじ、２１２…
モーター、２２０…アングルアイアン、２２２…ウィン
グ、２２４…光学位置センサー、２２６…シャフトハウ
ジング、２３０…ロータリーカップリング、２３２…ラ
イン、２３４…チャンネル、２３６…通路、２３８…ベ
ースフランジ、２５０…ベース組立体、２５２…ハウジ
ング組立体、２５４…保持リング組立体、２５６…トル
ク組立体、２５８…ジンバル機構、２６０…地点、２６
２…シール、２６４…圧力チャンバ、２６６…底面、２
７０…キャリアベース、２７４…頂面、２７６…ベイズ
ン、２７８…レッジ、２８２…リム、２８４…堀、２８
６…タレット、２８８…頂部、２９０…側部、２９２…
窪み、２９３…インサート、２９４…導管、２９６…中
心軸、２９８…本体部分、３００…フランジ、３０２…
外側エッジ、３０４…Ｕ字型ギャップ、３１０…ジンバ
ル本体、３１１…ジンバルロッド、３１２…頂面、３１
４…ベアリングベース、３１６…球状外面、３１８…内
面、３２０…窪み、３２２…円筒状通路、３２４…ガイ
ドピン、３２６…ノブ、３２８…最上最狭の部分、３３
０…ディスク、３３２…球状突起部、３３４…ばね、３
３６…ショルダー、３４０…冷却板、３４２…中心開
口、３４４…内側リング、３４６…外側リング、３４８
…下側、３５０…通路、３５２…同心円形チャンネル、
３５３…クロスチャンネル、３５６…流入口、３５７…
排出口、３６０…ジンバルレース、３６２…外側部品、
３６４…内側部品、３６６…球状内面、３６８…リッ
プ、３７０…内側エッジ、３７２…下側、３７４…円形
グルーブ、３７６，３７８…Ｏリング、３８０，３８２
…円形グルーブ、３８６…ボルト、３８７…ボルト穴、
３８８…ねじ切りボルト穴、３９０…キャリアフィル
ム、３９２…上面、３９４…穴、３９６…底面、４００
…ローラーベアリング、４０２…ベアリング、４０４…
管内面、４０６…管外面、４１０…キャリアハウジン
グ、４１２…底面、４１４…円錐ハブ、４１６…円筒キ
ャビティ、４１８…天井部、４２０…円筒ハブ、４２２
…環状領域、４２４…円形リッジ、４２６…下側レッ
ジ、４２８…フランジ、４３０…ネック、４３２…ドエ
ルピン穴、４３４…円形面、４３６…傾斜導管、４３７
…Ｏリング、４３８…ドエルピン、４４０…ブッシン
グ、４４２…外面、４４４…内面、４５０…クランプリ
ング、４５２…ねじ切りリセス、４６０…ダイアフラ
ム、４６２…外部、４６４…内側エッジ、４６６…リセ
ス、４６８…スロット、４７０…クランプリング、４７
２…外側リップ、４７４…ねじ山ねじ、４７６…穴、４
７８…合せねじ切りリセス、４８０…円形グルーブ、４
８４…ボルト穴、４８６…ねじ、４９０…環状ピストン
フレーム、４９２…クロス部品、４９４…内側環状フラ
ンジ、４９６…外側環状フランジ、４９８…リップ、５
００…合せリップ、５０６…リッジ、５１０…保持リン
グ、５１２…外側リング部分、５１４…内側リング部
分、５１６…内側リングの表面、５２０…ブラダー、５
２２…Ｕ字の下側、５２６…バルブ、５２８…第１のチ
ャンネル、５３０…第２のチャンネル、５３２…継手、
５４０…ストップリング、５４２…ボルト、５４４…ボ
ルト穴、５４６…ねじ切りリセス、５４８…ストップリ
ングの下側、５５０…ピン受容リセス、５５２…リセス
外部、５５４…リセス内部、５５６…チップ、５５８…
ねじ切り端部、５６０…スライダー、５６２…スロッ
ト、５６４…方形くさび型部分、５６６…ウィング、５
６８…スライダー穴、５７０…トルクピンのヘッド、５
７２…アクセスアパーチャー、５７４…円形アパーチャ
ー、５７６…細長アパーチャー、５８０…ギャップ、５
８２…バリア、６００…外側エッジ、６０２…リセス、
６１０…上リング、６１２…下リング、６１４…リッ
プ、６１６…表面、６１８…シール、６２０…Ｘ字状部
材、６２２…ロッド、６２４…中心円筒部、６２６…上
面、６２８…垂直スロット、６３０…ノッチ、６３１…
ロッド端部、６４０…熱交換器、６４２…流体コネクタ
ー、６４４，６４６…接続導管、６４８…流体コネクタ
ー、６５０…ポンプ、６５２，６５４…継手、６７０…
ポンプ、６７５…ポンプ、６７７…流体コネクター、６
８０…ポンプ、６８２…流体コネクター、６８４…通
路、６９０…流入バルブ、６９２…排出バルブ、６９４
…第１のチェックバルブ、６９６…第２のチェックバル
ブ、７００…垂直ピン、７０２…外側フランジの内面、
７０４…垂直グルーブ、７０６…キャリアベースのフラ
ンジの外面、７０８…垂直グルーブ、７１０…方形垂直
窪み、７１２…タブ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ステファン ジェイ． ブルメンクランツ アメリカ合衆国， カリフォルニア州， レッドウッド シティー， ヒルクレスト ドライヴ 954

Claims (21)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ケミカルメカニカルポリシング装置のた
   めのキャリアヘッドであって、 駆動シャフトに接続され、前記駆動シャフトによって第
   １の軸の周りに回転するハウジングと、 基板をポリシングパッドに対して保持し、前記ハウジン
   グに接続され前記第１の軸の周りに回転する、ベース
   と、 前記ポリシングパッドに対して前記基板を押圧するよう
   に前記ベースを作用させる、負荷機構と、 前記ハウジングを前記ベースに旋回可能な状態で接続し
   て、前記基板と前記ポリシングパッドとの境界部の地点
   の周りに前記ベースが回転できるようになる、ジンバル
   機構とを備えるキャリアヘッド。
2. 【請求項２】 前記地点が前記第１の軸に沿って配置さ
   れる請求項１に記載のキャリアヘッド。
3. 【請求項３】 ケミカルメカニカルポリシング装置のた
   めのキャリアヘッドであって、 駆動シャフトに接続され、前記駆動シャフトによって第
   １の軸の周りに回転するハウジングと、 基板をポリシングパッドに対して保持し、前記ハウジン
   グに接続され前記第１の軸の周りに回転する、ベース
   と、 前記ポリシングパッドに対して前記基板を押圧するよう
   に前記ベースを作用させる、負荷機構と、 前記ハウジングを前記ベースに旋回可能な状態で接続し
   て、前記ハウジングに対して前記ベースが回転できるよ
   うになり、且つ、前記ベースから前記ハウジングへ水平
   方向の力が伝達されるようになる、ジンバル機構とを備
   えるキャリアヘッド。
4. 【請求項４】 前記ジンバル機構が、前記ハウジングと
   スライド可能な状態で接続される請求項３に記載のキャ
   リアヘッド。
5. 【請求項５】 前記ジンバル機構が前記ハウジングの前
   記通路を前記第１の軸に沿ってスライドするジンバルロ
   ッドを有し、前記ジンバルロッドがギャップにより前記
   通路の天井部から隔てられる、請求項４に記載のキャリ
   アヘッド。
6. 【請求項６】 前記ベースが前記ハウジングに対して、
   前記第１の軸に実質的に垂直な第２の軸の周りに回転す
   る請求項３に記載のキャリアヘッド。
7. 【請求項７】 前記ベースが前記ハウジングに対して、
   前記基板と前記ポリシングパッドとの境界部の地点の周
   りに回転する請求項６に記載のキャリアヘッド。
8. 【請求項８】 前記地点が前記第１の軸に沿って配置さ
   れる請求項７に記載のキャリアヘッド。
9. 【請求項９】 前記負荷機構が、前記ベースを前記ハウ
   ジングに接続してこれらの間にチャンバを形成する、フ
   レキシブルなシールを有する、請求項３に記載のキャリ
   アヘッド。
10. 【請求項１０】 前記ジンバル機構が、 球状の内面を有し、前記ベースに接続されるジンバルレ
    ースと、 前記ハウジングの通路を前記第１の軸に沿ってスライド
    するジンバルロッドであって、ギャップにより前記ジン
    バルロッドが前記通路から隔てられる、前記ジンバルロ
    ッドと、 前記ジンバルロッドに接続されるベアリングであって、
    前記ベアリングは前記ジンバルレースの前記内面に係合
    されることができる球状の外面を有する、前記ベアリン
    グとを備える、請求項９に記載のキャリアヘッド。
11. 【請求項１１】 前記ベアリングの前記外面を前記ジン
    バルレースの前記内面に対して強制するためのばねを更
    に備える請求項１０に記載のキャリアヘッド。
12. 【請求項１２】 前記ジンバルレースに接続される堅固
    な部材を更に備え、前記部材は前記ベアリングと前記ベ
    ースとの間に配置され、前記ばねは前記ベアリングを前
    記部材から押し離す力を与える請求項１１に記載のキャ
    リアヘッド。
13. 【請求項１３】 ケミカルメカニカルポリシング装置の
    ためのキャリアヘッドであって、 駆動シャフトに接続され、前記駆動シャフトによって第
    １の軸の周りに回転するハウジングと、 基板をポリシングパッドに対して保持し、前記ハウジン
    グに接続され前記第１の軸の周りに回転する、ベース
    と、 前記ポリシングパッドに対して前記基板を押圧するよう
    に前記ベースを作用させる、負荷機構と、 前記ハウジングの中で前記第１の軸に沿う通路に配置さ
    れるロッドであって、前記ロッドは前記ベースに固定さ
    れて前記ベースから前記ハウジングへ力を伝達する、前
    記ロッドと、 前記通路の天井部から前記ロッドを隔てるギャップとを
    備えるキャリアヘッド。
14. 【請求項１４】 前記通路で前記ロッドを包囲して、水
    平方向の力を前記ベースから前記ハウジングへと伝達す
    る、リニアベアリングを更に備える請求項１３に記載の
    キャリアヘッド。
15. 【請求項１５】 ケミカルメカニカルポリシング装置の
    ためのキャリアヘッドであって、 駆動シャフトに接続され、前記駆動シャフトによって第
    １の軸の周りに回転するハウジングと、 基板をポリシングパッドに対して保持するベースと、 前記ポリシングパッドに押圧するように前記ベースの表
    面を作用させる、負荷機構と、 前記ベースを前記ハウジングに接続して、前記ベースが
    前記第１の軸の周りに回転するようにする、実質的に水
    平なピンとを備えるキャリアヘッド。
16. 【請求項１６】 前記ハウジングが垂直方向に細長いア
    パーチャーを有し、前記ピンが前記ベースから前記細長
    アパーチャーの中を伸びる、請求項１５に記載のキャリ
    アヘッド。
17. 【請求項１７】 前記細長アパーチャーの中に配置され
    たスライダーを更に備え、前記ピンは前記スライダーの
    穴を通って伸び、前記スライダーは前記アパーチャーの
    中では垂直方向へ実質的に自由に動くことができるが横
    方向への動きが実質的に制限される、請求項１６に記載
    のキャリアヘッド。
18. 【請求項１８】 前記ベースを前記ハウジングに接続す
    る第２の実質的に水平なピンを更に備える請求項１５に
    記載のキャリアヘッド。
19. 【請求項１９】 ケミカルメカニカルポリシング装置の
    ためのキャリアヘッドであって、 駆動シャフトに接続され、前記駆動シャフトによって第
    １の軸の周りに回転するハウジングと、 基板をポリシングパッドに対して保持するベースであっ
    て、前記ベースは、本体と、前記本体の外側エッジから
    下に突き出る第１の環状フランジとを備え、ギャップに
    より前記第１のフランジが前記本体から隔てられる、前
    記ベースと、 前記ポリシングパッドに対して前記基板を押圧するよう
    に前記ベースを作用させる、負荷機構と、 前記ギャップの中に配置される第２の環状フランジを有
    する保持リング組立体と、 前記ギャップの中の前記フランジと前記ベースとの間に
    配置される環状のＵ字型ブラダーとを備えるキャリアヘ
    ッド。
20. 【請求項２０】 前記負荷機構が、前記ベースを前記ハ
    ウジングに接続してこれらの間にチャンバを形成する、
    フレキシブルなシールを有する、請求項１９に記載のキ
    ャリアヘッド。
21. 【請求項２１】 前記チャンバの中を通り、前記ハウジ
    ングの中の通路を前記Ｕ字型ブラダーにつなぐ、フレキ
    シブルな流体コネクターを更に有する請求項２０に記載
    のキャリアヘッド。