JPH11216662A - 研磨装置用キャリアヘッド及び物体の研磨方法 - Google Patents
研磨装置用キャリアヘッド及び物体の研磨方法Info
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- JPH11216662A JPH11216662A JP31303898A JP31303898A JPH11216662A JP H11216662 A JPH11216662 A JP H11216662A JP 31303898 A JP31303898 A JP 31303898A JP 31303898 A JP31303898 A JP 31303898A JP H11216662 A JPH11216662 A JP H11216662A
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B24—GRINDING; POLISHING
- B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
- B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
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-
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-
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- B24B49/00—Measuring or gauging equipment for controlling the feed movement of the grinding tool or work; Arrangements of indicating or measuring equipment, e.g. for indicating the start of the grinding operation
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
- Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ウエハのような物体の研磨時に、研磨によ
り加わる力によって物体を傾斜させない研磨装置用キャ
リアヘッドを提供する。 【解決手段】 研磨装置用のキャリアヘッドが、研磨
中にウエハのような物体を保持し、回転させる。一実施
例では、キャリアヘッドがウエハ用の駆動チャック又は
キャリアと、駆動モータへの結合のための固定駆動構造
との相対的な向き（若しくは互いの角度）を求める位置
センサーを有している。制御システムが、チャックに加
わるエッジ圧力を選択するためにセンサーからの測定値
を利用し、研磨パッドに対する物体の迎角を制御する。
キャリアヘッド上に設けられたアクチュエータ又は空気
シリンダが、チャックにエッジ圧力を加えるが、エッジ
圧力を絶え間なく変化させることにより、駆動構造及び
チャックの相対的な向きが変化するが、研磨パッドに対
する物体の向きは維持される。
り加わる力によって物体を傾斜させない研磨装置用キャ
リアヘッドを提供する。 【解決手段】 研磨装置用のキャリアヘッドが、研磨
中にウエハのような物体を保持し、回転させる。一実施
例では、キャリアヘッドがウエハ用の駆動チャック又は
キャリアと、駆動モータへの結合のための固定駆動構造
との相対的な向き（若しくは互いの角度）を求める位置
センサーを有している。制御システムが、チャックに加
わるエッジ圧力を選択するためにセンサーからの測定値
を利用し、研磨パッドに対する物体の迎角を制御する。
キャリアヘッド上に設けられたアクチュエータ又は空気
シリンダが、チャックにエッジ圧力を加えるが、エッジ
圧力を絶え間なく変化させることにより、駆動構造及び
チャックの相対的な向きが変化するが、研磨パッドに対
する物体の向きは維持される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は研磨器具に関し、ま
た、研磨中にウェハの向きを制御するための方法及び装
置に関するものである。
た、研磨中にウェハの向きを制御するための方法及び装
置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】半導体プロセシングにおける化学的機械
的研磨（ＣＭＰ）では、ウエハの表面から突出点を除去
することによりウエハ表面を研磨する。ＣＭＰシステム
は、プロセシングされていないウエハ及び部分的にプロ
セシングされたウエハを研磨することができる。プロセ
シングされていないウエハの典型的なものは、概ね円形
のウエハに形成される結晶シリコン又は他の半導体材料
である。典型的な部分的にプロセシングされたウエハ
は、研磨できる状態にある時、例えばガラス、二酸化シ
リコン、又は窒化シリコンのような誘電体材料、若しく
は銅、又はタングステンのような誘電体材料の最上層を
有し、その下に高さがおよそ５０００〜１００００Åの
局部的なトポロジーの特徴を作り出す１又は２以上のパ
ターニングされた層を有する。研磨により表面の局部的
な特徴は平滑化される。理想的には、研磨の後の表面は
ウエハから形成されるチップのサイズより広い範囲にわ
たって平坦である。現在、研磨は１０×１０ｍｍのチッ
プの面積を超える約３０００Åの許容誤差範囲に局部的
にウエハを平坦化する方法が求められている。
的研磨（ＣＭＰ）では、ウエハの表面から突出点を除去
することによりウエハ表面を研磨する。ＣＭＰシステム
は、プロセシングされていないウエハ及び部分的にプロ
セシングされたウエハを研磨することができる。プロセ
シングされていないウエハの典型的なものは、概ね円形
のウエハに形成される結晶シリコン又は他の半導体材料
である。典型的な部分的にプロセシングされたウエハ
は、研磨できる状態にある時、例えばガラス、二酸化シ
リコン、又は窒化シリコンのような誘電体材料、若しく
は銅、又はタングステンのような誘電体材料の最上層を
有し、その下に高さがおよそ５０００〜１００００Åの
局部的なトポロジーの特徴を作り出す１又は２以上のパ
ターニングされた層を有する。研磨により表面の局部的
な特徴は平滑化される。理想的には、研磨の後の表面は
ウエハから形成されるチップのサイズより広い範囲にわ
たって平坦である。現在、研磨は１０×１０ｍｍのチッ
プの面積を超える約３０００Åの許容誤差範囲に局部的
にウエハを平坦化する方法が求められている。
【０００３】図１は、既知の化学的機械的研磨システム
１００を示した図であり、このシステムはその上にウエ
ハ１２０が載置されるウエハキャリアヘッド１１０、研
磨パッドを備えたベルト１３０、及びウエハ１２０の下
でベルト１３０を支持する支持体１４０を有する。研磨
の間、研磨パッドはスラリーを噴霧又はコーティングさ
れ、駆動システム１５０はベルト１３０を回転させ、こ
れによって研磨パッドがウエハ１２０の表面に対して摺
動する。スラリーの化学的作用及びスラリー内の粒子の
機械的作用及び研磨パッドによるウエハ１２０の表面へ
の研磨作用によって、表面から材料が除去される。ウエ
ハ１２０上の突出点の均一な除去のため、ウエハ１２０
は研磨中に研磨パッドに対して平行に維持されるべきで
ある。しかし、ベルト１３０の動きにより、ウエハ１２
０と研磨パッドとの間に摩擦が生じ、それがウエハ１２
０を研磨パッドに対して傾斜させる傾向を与えるトルク
の原因となる。ウエハ１２０の傾斜により、ウエハ１２
０の一方の縁部からより多くの材料が除去されてしまう
不均一な研磨が生じ得る。
１００を示した図であり、このシステムはその上にウエ
ハ１２０が載置されるウエハキャリアヘッド１１０、研
磨パッドを備えたベルト１３０、及びウエハ１２０の下
でベルト１３０を支持する支持体１４０を有する。研磨
の間、研磨パッドはスラリーを噴霧又はコーティングさ
れ、駆動システム１５０はベルト１３０を回転させ、こ
れによって研磨パッドがウエハ１２０の表面に対して摺
動する。スラリーの化学的作用及びスラリー内の粒子の
機械的作用及び研磨パッドによるウエハ１２０の表面へ
の研磨作用によって、表面から材料が除去される。ウエ
ハ１２０上の突出点の均一な除去のため、ウエハ１２０
は研磨中に研磨パッドに対して平行に維持されるべきで
ある。しかし、ベルト１３０の動きにより、ウエハ１２
０と研磨パッドとの間に摩擦が生じ、それがウエハ１２
０を研磨パッドに対して傾斜させる傾向を与えるトルク
の原因となる。ウエハ１２０の傾斜により、ウエハ１２
０の一方の縁部からより多くの材料が除去されてしまう
不均一な研磨が生じ得る。
【０００４】米国特許第５，５９３，３４４号及び第
５，５５８，５６８号には、図１に示すようなシステム
が記載されており、これらの文献はベルト１３０におけ
るウエハ１２０の迎角の調節のためのキャリアヘッド１
１０内の流体ベアリングについても記述している。この
流体ベアリングにより、ヘッドをウエハが研磨パッドに
対して平行になるように調節することが可能となる。傾
斜を回避するため、キャリアヘッド１１０の流体ベアリ
ングの回転軸は、パッドの平面の中又は近傍に置かれ、
これによりベアリングの回転軸の周りの摩擦力によって
生成されたトルクが概ねゼロとなる。しかし、迎角調節
回転軸をパッドの平面内に束縛することにより、キャリ
アヘッドの設計が著しく制限される。
５，５５８，５６８号には、図１に示すようなシステム
が記載されており、これらの文献はベルト１３０におけ
るウエハ１２０の迎角の調節のためのキャリアヘッド１
１０内の流体ベアリングについても記述している。この
流体ベアリングにより、ヘッドをウエハが研磨パッドに
対して平行になるように調節することが可能となる。傾
斜を回避するため、キャリアヘッド１１０の流体ベアリ
ングの回転軸は、パッドの平面の中又は近傍に置かれ、
これによりベアリングの回転軸の周りの摩擦力によって
生成されたトルクが概ねゼロとなる。しかし、迎角調節
回転軸をパッドの平面内に束縛することにより、キャリ
アヘッドの設計が著しく制限される。
【０００５】キャリアヘッドについての別の問題は、研
磨中にウエハ（若しくは研磨パッド）に加えられる圧力
の特性である。半導体プロセシングに必要な許容誤差範
囲に表面を研磨するため、ＣＭＰシステムは研磨パッド
をウエハに対して均一な圧力を加えようとする。従っ
て、キャリアヘッド１１０及び支持体１４０はウエハ１
２０全体及びウエハ１２０の下のベルト１３０の領域全
体に渡って均一な圧力を加える。ウエハキャリアヘッド
は、ウエハに均一な圧力を加え、ウエハの表面と研磨パ
ッドの表面とを位置合わせし、且つ研磨によりウエハに
摩擦力が加わっている時ウエハを傾斜させないようにす
ることが求められている。
磨中にウエハ（若しくは研磨パッド）に加えられる圧力
の特性である。半導体プロセシングに必要な許容誤差範
囲に表面を研磨するため、ＣＭＰシステムは研磨パッド
をウエハに対して均一な圧力を加えようとする。従っ
て、キャリアヘッド１１０及び支持体１４０はウエハ１
２０全体及びウエハ１２０の下のベルト１３０の領域全
体に渡って均一な圧力を加える。ウエハキャリアヘッド
は、ウエハに均一な圧力を加え、ウエハの表面と研磨パ
ッドの表面とを位置合わせし、且つ研磨によりウエハに
摩擦力が加わっている時ウエハを傾斜させないようにす
ることが求められている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、ウエハのような物体の研磨時に、研磨により加わる
力によって物体を傾斜させないようにする研磨装置用の
キャリアヘッドを提供することである。
は、ウエハのような物体の研磨時に、研磨により加わる
力によって物体を傾斜させないようにする研磨装置用の
キャリアヘッドを提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明による研磨装置用
のキャリアヘッドは、研磨中にウエハのような物体を保
持し且つ回転させる。ある実施例では、キャリアヘッド
がウエハ用の駆動チャック又はキャリアと、駆動モータ
への結合のための固定駆動構造との相対的な向き（orie
ntation）（若しくは互いの角度）を求める位置センサ
ーを有している。ポリッシャ用の制御システムは、チャ
ックに加わるエッジ圧力を選択するためにセンサーから
の測定値を利用し、研磨パッドに対する物体の迎角を制
御する。キャリアヘッド上に設けられたアクチュエータ
又は空気シリンダは、チャックにエッジ圧力を加え得
る。エッジ圧力を絶え間なく変化させることにより、駆
動構造及びチャックの相対的な向きが変化するが、研磨
パッドに対する物体の向きは維持される。
のキャリアヘッドは、研磨中にウエハのような物体を保
持し且つ回転させる。ある実施例では、キャリアヘッド
がウエハ用の駆動チャック又はキャリアと、駆動モータ
への結合のための固定駆動構造との相対的な向き（orie
ntation）（若しくは互いの角度）を求める位置センサ
ーを有している。ポリッシャ用の制御システムは、チャ
ックに加わるエッジ圧力を選択するためにセンサーから
の測定値を利用し、研磨パッドに対する物体の迎角を制
御する。キャリアヘッド上に設けられたアクチュエータ
又は空気シリンダは、チャックにエッジ圧力を加え得
る。エッジ圧力を絶え間なく変化させることにより、駆
動構造及びチャックの相対的な向きが変化するが、研磨
パッドに対する物体の向きは維持される。
【０００８】キャリアヘッドを用いるための１つの方法
では、チャックにより保持された物体を研磨パッドに押
しつけるため、キャリアヘッドを静置させてチャックに
対し圧力又は力を加える。次いで、チャックと駆動構造
との間の相対的な向き又は角度を求め、後の使用のため
に記録する。キャリアヘッドは物体の研磨中に回転し、
制御システムは連続的にチャックと駆動構造との相対的
な向きをモニタし、記録された向きとその向きとを比較
し、且つ物体の迎角を維持するために必要なエッジ圧力
を変化させる。キャリアヘッドは回転しているため、エ
ッジ圧力が最大となる位置は、キャリアヘッドの回転と
概ね同期して移動する。エッジ圧力をアクティブに調節
することにより、キャリアヘッドは、物体と研磨パッド
との間の接触部の平面にない軸の周りのトルクに適合で
きる。それがない場合は、チャックはこの軸の周りを自
由に回転できる。
では、チャックにより保持された物体を研磨パッドに押
しつけるため、キャリアヘッドを静置させてチャックに
対し圧力又は力を加える。次いで、チャックと駆動構造
との間の相対的な向き又は角度を求め、後の使用のため
に記録する。キャリアヘッドは物体の研磨中に回転し、
制御システムは連続的にチャックと駆動構造との相対的
な向きをモニタし、記録された向きとその向きとを比較
し、且つ物体の迎角を維持するために必要なエッジ圧力
を変化させる。キャリアヘッドは回転しているため、エ
ッジ圧力が最大となる位置は、キャリアヘッドの回転と
概ね同期して移動する。エッジ圧力をアクティブに調節
することにより、キャリアヘッドは、物体と研磨パッド
との間の接触部の平面にない軸の周りのトルクに適合で
きる。それがない場合は、チャックはこの軸の周りを自
由に回転できる。
【０００９】１つのキャリアヘッドは、それぞれが端部
にボールを有する突出部を備えた駆動構造を有する。こ
の駆動構造は、チャック内の対応する開口部に挿入され
る突出部及びリンクを介してチャックに取り付けられ
る。ボールは、開口部の壁に接触し、これにより駆動構
造及びチャックがキャリアヘッドの回転軸の周りに共に
回転するようになる。しかし、リンク及び突出部によ
り、駆動構造とチャックの間の距離及び角度の調節が可
能となっている。特に、開口部の径方向の延長及びボー
ルの曲率により、チャックと駆動面との間を通る平面内
の軸の周りのキャリアの回転の範囲が制限され得ること
になる。
にボールを有する突出部を備えた駆動構造を有する。こ
の駆動構造は、チャック内の対応する開口部に挿入され
る突出部及びリンクを介してチャックに取り付けられ
る。ボールは、開口部の壁に接触し、これにより駆動構
造及びチャックがキャリアヘッドの回転軸の周りに共に
回転するようになる。しかし、リンク及び突出部によ
り、駆動構造とチャックの間の距離及び角度の調節が可
能となっている。特に、開口部の径方向の延長及びボー
ルの曲率により、チャックと駆動面との間を通る平面内
の軸の周りのキャリアの回転の範囲が制限され得ること
になる。
【００１０】本発明の別の側面では、キャリアヘッドの
駆動シャフトに形成されたコンジットに結合された柔軟
な風船状のブラダ（bladder）が提供される。ウエハは
ブラダの近傍におかれ、これによりコンジットからの圧
力がブラダを膨張させ、ウエハに研磨のための圧力を加
えることになる。駆動シャフトに設けられたコンジット
によって、ブラダが膨張すると共にキャリアヘッドが回
転できるようになっている。
駆動シャフトに形成されたコンジットに結合された柔軟
な風船状のブラダ（bladder）が提供される。ウエハは
ブラダの近傍におかれ、これによりコンジットからの圧
力がブラダを膨張させ、ウエハに研磨のための圧力を加
えることになる。駆動シャフトに設けられたコンジット
によって、ブラダが膨張すると共にキャリアヘッドが回
転できるようになっている。
【００１１】
【発明の実施の形態】本発明の一側面によれば、化学的
機械的研磨（ＣＭＰ）システムのような研磨器具のため
のキャリアヘッドが、ウエハや他の物体が研磨のために
乗せられるチャック又はキャリアに係合する丸端部を備
えた突出部を備えた駆動構造を有する。この突出部は、
駆動構造からキャリアにトルクを伝達し、これにより駆
動構造及びキャリアが１つのユニットとして回転するよ
うになるが、突出部の丸端のために駆動構造に対するキ
ャリアの角度を動かすことが可能となっている。従っ
て、キャリアヘッドは駆動プレートとキャリアプレート
との間の相対的な角度を変化させることにより研磨パッ
ドに対して平行にウエハを向けることが可能である。例
えば、駆動構造とキャリアとの間のギャップ又はブラダ
に、駆動プレートの駆動シャフトを通して加えられた液
体又は空気圧により、ウエハを研磨パッドに対して押し
つけることができる。別形態では、ウエハを研磨パッド
に押しつけるのに必要な力をアクチュエータによって加
え得る。本発明の別の側面によれば、ウエハが研磨パッ
ドに対して押しつけられ且つキャリアヘッドが静止して
いる時、駆動構造とキャリアとの間の相対的な向きをセ
ンサーが求める。この向きにおいては、ウエハは研磨パ
ッドに対して平行になっている。研磨パッドが動いてい
る間、制御システムは、駆動構造とキャリアとの間の相
対的な向きをモニタし、キャリア又はウエハに圧力を加
えるポジショナ又はアクチュエータを操作して、ウエハ
を研磨パッドに対して平行に保つ。
機械的研磨（ＣＭＰ）システムのような研磨器具のため
のキャリアヘッドが、ウエハや他の物体が研磨のために
乗せられるチャック又はキャリアに係合する丸端部を備
えた突出部を備えた駆動構造を有する。この突出部は、
駆動構造からキャリアにトルクを伝達し、これにより駆
動構造及びキャリアが１つのユニットとして回転するよ
うになるが、突出部の丸端のために駆動構造に対するキ
ャリアの角度を動かすことが可能となっている。従っ
て、キャリアヘッドは駆動プレートとキャリアプレート
との間の相対的な角度を変化させることにより研磨パッ
ドに対して平行にウエハを向けることが可能である。例
えば、駆動構造とキャリアとの間のギャップ又はブラダ
に、駆動プレートの駆動シャフトを通して加えられた液
体又は空気圧により、ウエハを研磨パッドに対して押し
つけることができる。別形態では、ウエハを研磨パッド
に押しつけるのに必要な力をアクチュエータによって加
え得る。本発明の別の側面によれば、ウエハが研磨パッ
ドに対して押しつけられ且つキャリアヘッドが静止して
いる時、駆動構造とキャリアとの間の相対的な向きをセ
ンサーが求める。この向きにおいては、ウエハは研磨パ
ッドに対して平行になっている。研磨パッドが動いてい
る間、制御システムは、駆動構造とキャリアとの間の相
対的な向きをモニタし、キャリア又はウエハに圧力を加
えるポジショナ又はアクチュエータを操作して、ウエハ
を研磨パッドに対して平行に保つ。
【００１２】図２は、本発明の一実施例によるキャリア
ヘッド２００の拡大図である。ある実施例では、キャリ
アヘッド２００が回転軸２９０の周りを回転すると共
に、ウエハを駆動する研磨パッドに押しつけた状態を保
持する。キャリアヘッド２００は、図１に示すシステム
１００のような既知のＣＭＰシステムを含む様々な研磨
装置において使用することができる。ウエハキャリアヘ
ッド２００は、“Polishing System Including A Hydro
static Fluid Bearing Support”なる名称の共願の米国
特許出願第＿＿＿＿＿号及び“Modular Wafer Polishin
g Apparatus andMethod”なる名称の米国特許出願第＿
＿＿＿＿号に記載のようなシステムにも適している。
ヘッド２００の拡大図である。ある実施例では、キャリ
アヘッド２００が回転軸２９０の周りを回転すると共
に、ウエハを駆動する研磨パッドに押しつけた状態を保
持する。キャリアヘッド２００は、図１に示すシステム
１００のような既知のＣＭＰシステムを含む様々な研磨
装置において使用することができる。ウエハキャリアヘ
ッド２００は、“Polishing System Including A Hydro
static Fluid Bearing Support”なる名称の共願の米国
特許出願第＿＿＿＿＿号及び“Modular Wafer Polishin
g Apparatus andMethod”なる名称の米国特許出願第＿
＿＿＿＿号に記載のようなシステムにも適している。
【００１３】キャリアヘッド２００は駆動プレート２１
０、キャリアプレート２３０、クランプ２４０、及び保
持リング２５０を有し、通常の場合、これらは以下に説
明する形状に加工されたアルミニウムやステンレス鋼の
ような金属材料から作られる。本発明のある実施例で
は、プレート２１０及び２３０及びクランプ２４０が、
６０６１−Ｔ６アルミニウムから作られ、保持リング２
５０がＰＰＳのようなプラスチックから作られる。プレ
ート２１０及び２３０は、駆動プレート２１０をキャリ
アプレート２３０に取り付ける４つのリンク２２０のた
めのスロットを備えている。駆動プレート２１０をキャ
リアプレート２３０に取り付けるため、プレート２１０
及び２３０はリンク２２０が両プレート２１０及び２３
０における関連するスロットに入り、駆動プレート２１
０からの突出部２１２が、キャリアプレート２３０にお
ける関連する開口部２３２の中に入るように配置され
る。リンク２２０は細長い開口部を有し、ボルト又はね
じがそれを通して駆動プレート２１０及びキャリアプレ
ート２３０に装着される。このリンク２２０を貫通する
開口部は、駆動プレート２１０及びウエハキャリア２３
０が互いに隣接しているとき、ボルト間の距離よりも長
くなっている。柔軟なカバー２７０は、ある実施例では
ファイバー強化ＥＰＤＭから作られており、プレート２
１０及び２３０の外縁部の周りを摺動し、プレート間の
ギャップを密封する。カバー２７０は、取り付けねじが
リンク２２０における細長い開口部の両端にくるまで、
駆動プレート２１０からキャリアプレート２３０を離れ
る方向に移動させるだけの柔軟性を有している。ウエハ
キャリアヘッド２００のある実施例では、各リンク２２
０がステンレス鋼製で、駆動プレート２１０とキャリア
プレートとの間の最大距離が、軸２９０から約４．２５
インチ（１０．７９５ｃｍ）の半径の点で約０．２５イ
ンチ（０．６３５ｃｍ）だけとれるようにする。
０、キャリアプレート２３０、クランプ２４０、及び保
持リング２５０を有し、通常の場合、これらは以下に説
明する形状に加工されたアルミニウムやステンレス鋼の
ような金属材料から作られる。本発明のある実施例で
は、プレート２１０及び２３０及びクランプ２４０が、
６０６１−Ｔ６アルミニウムから作られ、保持リング２
５０がＰＰＳのようなプラスチックから作られる。プレ
ート２１０及び２３０は、駆動プレート２１０をキャリ
アプレート２３０に取り付ける４つのリンク２２０のた
めのスロットを備えている。駆動プレート２１０をキャ
リアプレート２３０に取り付けるため、プレート２１０
及び２３０はリンク２２０が両プレート２１０及び２３
０における関連するスロットに入り、駆動プレート２１
０からの突出部２１２が、キャリアプレート２３０にお
ける関連する開口部２３２の中に入るように配置され
る。リンク２２０は細長い開口部を有し、ボルト又はね
じがそれを通して駆動プレート２１０及びキャリアプレ
ート２３０に装着される。このリンク２２０を貫通する
開口部は、駆動プレート２１０及びウエハキャリア２３
０が互いに隣接しているとき、ボルト間の距離よりも長
くなっている。柔軟なカバー２７０は、ある実施例では
ファイバー強化ＥＰＤＭから作られており、プレート２
１０及び２３０の外縁部の周りを摺動し、プレート間の
ギャップを密封する。カバー２７０は、取り付けねじが
リンク２２０における細長い開口部の両端にくるまで、
駆動プレート２１０からキャリアプレート２３０を離れ
る方向に移動させるだけの柔軟性を有している。ウエハ
キャリアヘッド２００のある実施例では、各リンク２２
０がステンレス鋼製で、駆動プレート２１０とキャリア
プレートとの間の最大距離が、軸２９０から約４．２５
インチ（１０．７９５ｃｍ）の半径の点で約０．２５イ
ンチ（０．６３５ｃｍ）だけとれるようにする。
【００１４】丸端部を有する突出部２１２は駆動ベアリ
ング２１２とも称され、駆動プレート２１０から延出し
て、キャリアプレート２３０における径方向に細長く延
びた開口部２３２に係合する。突出部２１２は例えば球
形のボールベアリングを、駆動プレート２１０に取り付
けられたポストに押しつけることによって形成され得
る。開口部２３２の幅は、突出部２１２のボール部分の
直径と概ね等しい。駆動プレート２１０は軸２９０の周
りで回転し、突出部２１２はキャリアプレート２３０に
おける開口部２３２の側部に接触し、駆動プレート２１
０及びキャリアプレート２３０を一体的に回転させる。
しかし、突出部２１２が面取りされており、開口部２３
２が径方向に細長く延びていることにより、駆動プレー
ト２１０とキャリアプレート２３０との間の相対的な角
度を変化させることができる。例えば、キャリアプレー
ト２３０の一方の端部を、駆動プレート２１０に隣接さ
せると共に、リンク２２０がキャリアプレート２３０の
反対側の端部を駆動プレート２１０からずらすことがで
きる。駆動プレート２１０とキャリアプレート２３０と
の間の角度の調節のための軸は、研磨処理中にウエハ又
はパッドの表面から離れている。
ング２１２とも称され、駆動プレート２１０から延出し
て、キャリアプレート２３０における径方向に細長く延
びた開口部２３２に係合する。突出部２１２は例えば球
形のボールベアリングを、駆動プレート２１０に取り付
けられたポストに押しつけることによって形成され得
る。開口部２３２の幅は、突出部２１２のボール部分の
直径と概ね等しい。駆動プレート２１０は軸２９０の周
りで回転し、突出部２１２はキャリアプレート２３０に
おける開口部２３２の側部に接触し、駆動プレート２１
０及びキャリアプレート２３０を一体的に回転させる。
しかし、突出部２１２が面取りされており、開口部２３
２が径方向に細長く延びていることにより、駆動プレー
ト２１０とキャリアプレート２３０との間の相対的な角
度を変化させることができる。例えば、キャリアプレー
ト２３０の一方の端部を、駆動プレート２１０に隣接さ
せると共に、リンク２２０がキャリアプレート２３０の
反対側の端部を駆動プレート２１０からずらすことがで
きる。駆動プレート２１０とキャリアプレート２３０と
の間の角度の調節のための軸は、研磨処理中にウエハ又
はパッドの表面から離れている。
【００１５】駆動プレート２１０の上には、４つのアク
チュエータ２１５が取り付けられており、このアクチュ
エータ２１５は駆動プレート２１０を通して延在し、キ
ャリアプレート２３０に接触するロッドを有している。
アクチュエータ２１５は、キャリアプレート２３０に圧
力を加え、キャリアプレート２３０（若しくはキャリア
プレート２３０上に載置されたウエハ）を研磨パッドに
対して平行に維持する。本発明のある実施例では、アク
チュエータ２１５はＣｏｎｐａｃｔ Ａｉｒ社から市販
されている部品番号Ｒ１１８×１４のような空気シリン
ダである。アクチュエータ２１５は駆動プレート２１０
の駆動シャフト２１４におけるコンジットを介して駆動
力及び／又は空気圧を与える。駆動シャフト２１４は駆
動プレート２１０を、キャリアヘッド２００が回転して
いる間に、キャリアヘッド２００と研磨システムの残り
の部分との間での信号及び流体のやりとりを維持するた
めの整合コンジット及びコネクションを備えた駆動モー
タに取り付ける。各アクチュエータ２１５は、独立して
制御され、キャリアプレート２３０に対する駆動プレー
ト２１０の向きを調節するための制御信号が必要であ
る。本発明のこの実施例では、制御回路が以下に説明す
るようにキャリアプレート２３０上に取着されるが、代
わりにこのような制御回路を駆動プレート２１０やキャ
リアヘッド２００の外部に取り付けることもできる。し
かし、制御回路を外部に設ける場合、駆動シャフト２１
４を通してより多くの信号をルーティングする必要が出
てくる。
チュエータ２１５が取り付けられており、このアクチュ
エータ２１５は駆動プレート２１０を通して延在し、キ
ャリアプレート２３０に接触するロッドを有している。
アクチュエータ２１５は、キャリアプレート２３０に圧
力を加え、キャリアプレート２３０（若しくはキャリア
プレート２３０上に載置されたウエハ）を研磨パッドに
対して平行に維持する。本発明のある実施例では、アク
チュエータ２１５はＣｏｎｐａｃｔ Ａｉｒ社から市販
されている部品番号Ｒ１１８×１４のような空気シリン
ダである。アクチュエータ２１５は駆動プレート２１０
の駆動シャフト２１４におけるコンジットを介して駆動
力及び／又は空気圧を与える。駆動シャフト２１４は駆
動プレート２１０を、キャリアヘッド２００が回転して
いる間に、キャリアヘッド２００と研磨システムの残り
の部分との間での信号及び流体のやりとりを維持するた
めの整合コンジット及びコネクションを備えた駆動モー
タに取り付ける。各アクチュエータ２１５は、独立して
制御され、キャリアプレート２３０に対する駆動プレー
ト２１０の向きを調節するための制御信号が必要であ
る。本発明のこの実施例では、制御回路が以下に説明す
るようにキャリアプレート２３０上に取着されるが、代
わりにこのような制御回路を駆動プレート２１０やキャ
リアヘッド２００の外部に取り付けることもできる。し
かし、制御回路を外部に設ける場合、駆動シャフト２１
４を通してより多くの信号をルーティングする必要が出
てくる。
【００１６】柔軟なブラダ２６０は、キャリアプレート
２３０の底面に取り付けられ、図３に示すように保持リ
ング２５０及びクランプ２４０によりその位置に保持さ
れる。この実施例では、ブラダ２６０は、ＥＰＤＭ（エ
チレンプロピレンジエンモノマー）から作られる。この
位置にある時、キャリアプレート２３０及びブラダ２６
０は、キャリアプレート２３０を通して延在する開口部
３３０を除いて密閉されているキャビティー３６０を形
成する。開口部３３０は、キャビティー３６０に圧力を
加える流体又は気体を誘導し、ブラダ２６０を膨張させ
る。研磨中に、ウエハはブラダ２６０に隣接し且つウエ
ハが摺動するのを防止する保持リング２５０の外縁部に
配置される。キャビティー３６０に圧力が加えられてい
る時、ブラダ２６０は膨張して、ウエハを研磨パッドに
押しつける。この時ウエハは、その端部と保持リング２
５０の下側の縁部とが揃えられた状態にある。ブラダ２
６０は、このようにして研磨中にウエハに圧力を加え
る。理想的には、この圧力はウエハの領域全体にわたっ
て均一である。
２３０の底面に取り付けられ、図３に示すように保持リ
ング２５０及びクランプ２４０によりその位置に保持さ
れる。この実施例では、ブラダ２６０は、ＥＰＤＭ（エ
チレンプロピレンジエンモノマー）から作られる。この
位置にある時、キャリアプレート２３０及びブラダ２６
０は、キャリアプレート２３０を通して延在する開口部
３３０を除いて密閉されているキャビティー３６０を形
成する。開口部３３０は、キャビティー３６０に圧力を
加える流体又は気体を誘導し、ブラダ２６０を膨張させ
る。研磨中に、ウエハはブラダ２６０に隣接し且つウエ
ハが摺動するのを防止する保持リング２５０の外縁部に
配置される。キャビティー３６０に圧力が加えられてい
る時、ブラダ２６０は膨張して、ウエハを研磨パッドに
押しつける。この時ウエハは、その端部と保持リング２
５０の下側の縁部とが揃えられた状態にある。ブラダ２
６０は、このようにして研磨中にウエハに圧力を加え
る。理想的には、この圧力はウエハの領域全体にわたっ
て均一である。
【００１７】図４Ａ及び図４Ｂは、それぞれ駆動プレー
ト２１０の一実施例の透過底面図及び断面図である。図
４Ａにおいて、破線で示された構造は、駆動プレート２
１０の下側から見えない部分である。駆動プレート２１
０の下側から見える構造には、凹部４４０、突出部２１
２、アクチュエータホール４１０、スロット４２０、及
びコンジット４６０である。凹部４４０は、コンジット
４６０に結合するチューブ、ホース、又はワイヤのため
の空間を提供する。６つの突出部２１２は、駆動プレー
ト２１０の約半分の半径を有する円の外周部上に等間隔
で設けられ、駆動プレート２１０の底部から延出して、
キャリアプレート２３０に係合している。アクチュエー
タホール４１０は反対側の埋没部分４１５から駆動プレ
ート２１０を通して延在し、又この埋没部分４１５はプ
レート２１０の上にきている。アクチュエータ２１５
は、反対側の埋没部分４１５に設けられ、ホール４１０
を通してプッシュロッドを延長し、キャリアプレート２
３０に接触している。スロット４２０は上側プレート２
１０が下側プレート２３０に取り付けられている時にリ
ンク２２０を受容し、プレート２１０を通して部分的に
のみ延出している。ねじを切られたボルトホール４２２
は、関連するスロット４２０を横切り、リンク２２０が
スロット４２０から飛び出さないようにするボルト用の
ホールである。
ト２１０の一実施例の透過底面図及び断面図である。図
４Ａにおいて、破線で示された構造は、駆動プレート２
１０の下側から見えない部分である。駆動プレート２１
０の下側から見える構造には、凹部４４０、突出部２１
２、アクチュエータホール４１０、スロット４２０、及
びコンジット４６０である。凹部４４０は、コンジット
４６０に結合するチューブ、ホース、又はワイヤのため
の空間を提供する。６つの突出部２１２は、駆動プレー
ト２１０の約半分の半径を有する円の外周部上に等間隔
で設けられ、駆動プレート２１０の底部から延出して、
キャリアプレート２３０に係合している。アクチュエー
タホール４１０は反対側の埋没部分４１５から駆動プレ
ート２１０を通して延在し、又この埋没部分４１５はプ
レート２１０の上にきている。アクチュエータ２１５
は、反対側の埋没部分４１５に設けられ、ホール４１０
を通してプッシュロッドを延長し、キャリアプレート２
３０に接触している。スロット４２０は上側プレート２
１０が下側プレート２３０に取り付けられている時にリ
ンク２２０を受容し、プレート２１０を通して部分的に
のみ延出している。ねじを切られたボルトホール４２２
は、関連するスロット４２０を横切り、リンク２２０が
スロット４２０から飛び出さないようにするボルト用の
ホールである。
【００１８】コンジット４６０は駆動プレート２１０の
駆動シャフト２１４を通して延在している。駆動シャフ
ト２１４は、研磨中にキャリアヘッド２００を回転させ
る駆動モータへの接続をなす。コンジット４６０は、駆
動モータのシャフト内の整合コンジットに結合し、気体
を流せるようにし、且つキャリアヘッド２００と電気信
号のやりとりをできるようにする。特に、図３に示す柔
軟なライン３１５は、１又は２以上のコンジット４６０
を入口３３０に結合し、キャビティー３６０に圧力をか
け、ブラダ２６０を膨張させるようにする。本発明の別
実施例では、ブラダ２６０は、それぞれが別々の入口３
３０に結合され得る分けられた区画及び、別々のコンジ
ット４６０を有し、従って各区画が異なる圧力で膨張さ
れ得るようになる。しかし、ブラダ２６０に接触するウ
エハに適切に均一な圧力を加えるには、１つのキャビテ
ィー３６０で十分であることが分かった。アクチュエー
タ２１５が空気シリンダであるような実施例では、１又
は２以上のコンジット４６０が空気シリンダに圧縮空気
を送る。更に他のコンジット４６０は、キャリアヘッド
２００における制御回路及び／又はセンサーと、電源及
び／又は制御又はコンピュータシステムのような外部回
路との間の配線のためのものである。別のコンジット４
６０は、駆動プレート２１０とキャリアプレート２３０
との間のキャビティーへの入口を提供し得る。
駆動シャフト２１４を通して延在している。駆動シャフ
ト２１４は、研磨中にキャリアヘッド２００を回転させ
る駆動モータへの接続をなす。コンジット４６０は、駆
動モータのシャフト内の整合コンジットに結合し、気体
を流せるようにし、且つキャリアヘッド２００と電気信
号のやりとりをできるようにする。特に、図３に示す柔
軟なライン３１５は、１又は２以上のコンジット４６０
を入口３３０に結合し、キャビティー３６０に圧力をか
け、ブラダ２６０を膨張させるようにする。本発明の別
実施例では、ブラダ２６０は、それぞれが別々の入口３
３０に結合され得る分けられた区画及び、別々のコンジ
ット４６０を有し、従って各区画が異なる圧力で膨張さ
れ得るようになる。しかし、ブラダ２６０に接触するウ
エハに適切に均一な圧力を加えるには、１つのキャビテ
ィー３６０で十分であることが分かった。アクチュエー
タ２１５が空気シリンダであるような実施例では、１又
は２以上のコンジット４６０が空気シリンダに圧縮空気
を送る。更に他のコンジット４６０は、キャリアヘッド
２００における制御回路及び／又はセンサーと、電源及
び／又は制御又はコンピュータシステムのような外部回
路との間の配線のためのものである。別のコンジット４
６０は、駆動プレート２１０とキャリアプレート２３０
との間のキャビティーへの入口を提供し得る。
【００１９】図５Ａ及び図５Ｂに示すのは、キャリアプ
レート２３０の平面図及び断面図である。キャリアプレ
ート２３０の上側表面から見える所に、径方向に延びた
開口部２３２、スロット５２０、凹部５１０及び５３
０、及び入口３３０がある。開口部２３２は部分的にキ
ャリアプレート２３０を通して延在し、駆動プレート２
１０からの突出部２１２のパターンに整合するパターン
に設置される。スロット５２０はキャリアプレート２３
０が駆動プレート２１０に取り付けられている時、リン
ク２２０の下側部分を受容する。キャリアプレート２３
０の一方の側に設けられたボルトホール５２２に取り付
けられたボルトは、スロット５２０にリンク２２０を保
持すると共に、キャリアプレート２３０が駆動プレート
２１０に対して動けるようにする。入口３３０は、キャ
リアプレート２３０を貫通しており、キャリアプレート
２３０の下側のキャビティー３６０と連通している。
レート２３０の平面図及び断面図である。キャリアプレ
ート２３０の上側表面から見える所に、径方向に延びた
開口部２３２、スロット５２０、凹部５１０及び５３
０、及び入口３３０がある。開口部２３２は部分的にキ
ャリアプレート２３０を通して延在し、駆動プレート２
１０からの突出部２１２のパターンに整合するパターン
に設置される。スロット５２０はキャリアプレート２３
０が駆動プレート２１０に取り付けられている時、リン
ク２２０の下側部分を受容する。キャリアプレート２３
０の一方の側に設けられたボルトホール５２２に取り付
けられたボルトは、スロット５２０にリンク２２０を保
持すると共に、キャリアプレート２３０が駆動プレート
２１０に対して動けるようにする。入口３３０は、キャ
リアプレート２３０を貫通しており、キャリアプレート
２３０の下側のキャビティー３６０と連通している。
【００２０】キャリアプレート２３０の上側表面は、凹
部５１０及び５３０を有し、それらはそれぞれキャリア
ヘッド２００におけるセンサ及び回路を取り付けるため
のものである。凹部５１０に取り付けられたセンサは、
複数の（４つの）位置におけるキャリアプレート２３０
とキャリアプレート２１０との間の距離を測定する。測
定された距離は、２つのプレート２１０及び２３０との
間の角度及び現在の相対的な向きを定義する。キャビテ
ィ５３０における回路は、例えばセンサから制御システ
ムまでの距離の測定値のようなデータを渡すためのイン
ターフェイスを提供する。制御システムは、この実施例
においては、コンジット４６０を通してアクチュエータ
（空気シリンダ）２１５に送られる空気圧を制御するコ
ンピュータである。このコンピュータシステムにより実
行されるソフトウェアは、適切な圧力を選択して、キャ
リアプレート２３０またはより正確にはキャリアプレー
ト２３０の下のウエハ）を研磨面に対して平行に保つ。
特に、研磨処理の開始時においては、ウエハはキャリア
プレート２３０の下に配置され、キャリアヘッドは研磨
パッドの研磨面に接触するようにされる。キャリアヘッ
ド２００が回転を開始する前に、コンジット４６０は、
キャビティ３６０に圧力をかけ、キャリアプレート２３
０に力、即ち圧力が加えられる。アクチュエータ２１５
またはキャビティ３１０における圧力によりプレート２
１０及び２３０が別々に押され、キャビティ３６０にお
ける圧力によりブラダ２６０が膨張して、ウエハを研磨
パッドに押しつける。このような構成では、凹部５１０
におけるセンサがウエハが適切に配置されている時、即
ちその研磨される表面が、研磨パッドの表面に平行に且
つ接触している時、駆動プレート２３０に対する基準距
離を測定する。基準距離は、研磨パッドに対するキャリ
アプレート２３０の所望の向きを示し、制御システムに
記録される。キャリアヘッド２００が回転を開始する
と、制御システムは継続的にセンサによって測定された
距離をモニタし、記録された基準距離とその測定値とを
測定し、アクチュエータ２１５に対する適切な圧力また
は制御信号を発生する。これに応じて、アクチュエータ
２１５はウエハ（及びプレート２１０）を研磨面に対し
て平行に保つのに必要となる圧力を加えて、駆動プレー
ト２１０に対してキャリアプレート２３０を動かす。
部５１０及び５３０を有し、それらはそれぞれキャリア
ヘッド２００におけるセンサ及び回路を取り付けるため
のものである。凹部５１０に取り付けられたセンサは、
複数の（４つの）位置におけるキャリアプレート２３０
とキャリアプレート２１０との間の距離を測定する。測
定された距離は、２つのプレート２１０及び２３０との
間の角度及び現在の相対的な向きを定義する。キャビテ
ィ５３０における回路は、例えばセンサから制御システ
ムまでの距離の測定値のようなデータを渡すためのイン
ターフェイスを提供する。制御システムは、この実施例
においては、コンジット４６０を通してアクチュエータ
（空気シリンダ）２１５に送られる空気圧を制御するコ
ンピュータである。このコンピュータシステムにより実
行されるソフトウェアは、適切な圧力を選択して、キャ
リアプレート２３０またはより正確にはキャリアプレー
ト２３０の下のウエハ）を研磨面に対して平行に保つ。
特に、研磨処理の開始時においては、ウエハはキャリア
プレート２３０の下に配置され、キャリアヘッドは研磨
パッドの研磨面に接触するようにされる。キャリアヘッ
ド２００が回転を開始する前に、コンジット４６０は、
キャビティ３６０に圧力をかけ、キャリアプレート２３
０に力、即ち圧力が加えられる。アクチュエータ２１５
またはキャビティ３１０における圧力によりプレート２
１０及び２３０が別々に押され、キャビティ３６０にお
ける圧力によりブラダ２６０が膨張して、ウエハを研磨
パッドに押しつける。このような構成では、凹部５１０
におけるセンサがウエハが適切に配置されている時、即
ちその研磨される表面が、研磨パッドの表面に平行に且
つ接触している時、駆動プレート２３０に対する基準距
離を測定する。基準距離は、研磨パッドに対するキャリ
アプレート２３０の所望の向きを示し、制御システムに
記録される。キャリアヘッド２００が回転を開始する
と、制御システムは継続的にセンサによって測定された
距離をモニタし、記録された基準距離とその測定値とを
測定し、アクチュエータ２１５に対する適切な圧力また
は制御信号を発生する。これに応じて、アクチュエータ
２１５はウエハ（及びプレート２１０）を研磨面に対し
て平行に保つのに必要となる圧力を加えて、駆動プレー
ト２１０に対してキャリアプレート２３０を動かす。
【００２１】センサを用いるアクティブな角度制御の利
点は、例え摩擦がキャリアヘッド２３０にトルクを発生
させている時でもアクティブな制御によりウエハを研磨
パッドの表面に対して平行に保つことができる点であ
る。キャリアヘッド２００により、プレート２１０と２
３０との間の面にある回転軸を中心にしてキャリアプレ
ート２３０が駆動プレートに対して回転できることにな
る。従って、研磨パッドの表面における摩擦により、可
能な回転軸の周りにゼロでないトルクが発生する。アク
ティブ制御は、そのトルクがウエハを研磨面に対して傾
斜させるのを防ぐ。
点は、例え摩擦がキャリアヘッド２３０にトルクを発生
させている時でもアクティブな制御によりウエハを研磨
パッドの表面に対して平行に保つことができる点であ
る。キャリアヘッド２００により、プレート２１０と２
３０との間の面にある回転軸を中心にしてキャリアプレ
ート２３０が駆動プレートに対して回転できることにな
る。従って、研磨パッドの表面における摩擦により、可
能な回転軸の周りにゼロでないトルクが発生する。アク
ティブ制御は、そのトルクがウエハを研磨面に対して傾
斜させるのを防ぐ。
【００２２】図６に示すのは、キャリアヘッド２００に
含まれた回路６００のブロック図である。回路６００
は、変位センサ６１０及び回路基板６２０を有する。セ
ンサ６１０はプレート２１０と２３０との間の距離を測
定し、測定された距離を示すアナログ信号を発生する光
学センサである。図５の実施例では、凹部５１０におけ
る４つの変位センサが、全体としてキャリアプレート２
３０の駆動プレート２１０に対する向きを示す４つの距
離測定値を供給する。キャリアヘッド２００は、キャリ
アヘッド２００またはキャリアヘッド２００上に載置さ
れたウエハの他の特性（例えば温度）を測定するための
他のセンサ６１５も有し得る。回路基板６２０は、駆動
シャフト２１４を通して外部の回路に接続されたコネク
タ６７０を介して電力を受け取る電圧レギュレータ６８
０を有する。電圧レギュレータ６８０は、回路基板６２
０及びセンサ６１０及び６１５に作動電圧Ｖｃｃを供給
する。
含まれた回路６００のブロック図である。回路６００
は、変位センサ６１０及び回路基板６２０を有する。セ
ンサ６１０はプレート２１０と２３０との間の距離を測
定し、測定された距離を示すアナログ信号を発生する光
学センサである。図５の実施例では、凹部５１０におけ
る４つの変位センサが、全体としてキャリアプレート２
３０の駆動プレート２１０に対する向きを示す４つの距
離測定値を供給する。キャリアヘッド２００は、キャリ
アヘッド２００またはキャリアヘッド２００上に載置さ
れたウエハの他の特性（例えば温度）を測定するための
他のセンサ６１５も有し得る。回路基板６２０は、駆動
シャフト２１４を通して外部の回路に接続されたコネク
タ６７０を介して電力を受け取る電圧レギュレータ６８
０を有する。電圧レギュレータ６８０は、回路基板６２
０及びセンサ６１０及び６１５に作動電圧Ｖｃｃを供給
する。
【００２３】回路基板６２０の主な目的は、センサ６１
０及び６１５からのデータを最少の数の割合を用いて外
部の制御システムに転送され得るフォーマットに変換す
ることである。この目的を達成するために、回路基板６
２０は、アンプ６３０、Ａ／Ｄコンバータ（ＡＤＣ）６
４０、マイクロコントローラ６５０、インターフェイス
ドライバ６６０、及びコネクタ６７０を有する。アンプ
６３０は、必要ならば、センサ６１０及び６１５からの
アナログ信号を増幅し、ＡＤＣ６４０は、そのアナログ
信号をマイクロコントローラ６５０用のデジタルデータ
信号に変換する。マイクロコントローラ６５０はインタ
ーフェイスドライバ６６０を通しての外部制御システム
へのデータフローを制御する。この実施例では、インタ
ーフェイスドライバ６６０及びマイクロコントローラ６
５０は、外部制御システムとの通信のためのよく知られ
たＲＳ−２３２直列インターフェイスを実現する。この
インターフェイスを通して送られるデータは、センサ６
１０及び６１５からの測定値及びＥＥＰＲＯＭ６９０に
格納された較正情報を含む。較正情報は、キャリアヘッ
ド２００の制動中に書き込むことができ、キャリアヘッ
ド２００及び／またはアクチュエータ２１５の幾何学的
形状または性能のばらつきを示す。外部制御システム
は、ウエハを研磨面に対して平行に保つためにアクチュ
エータ２１５をどのように操作するかを決定する時に、
この較正情報を呼び出し利用する。
０及び６１５からのデータを最少の数の割合を用いて外
部の制御システムに転送され得るフォーマットに変換す
ることである。この目的を達成するために、回路基板６
２０は、アンプ６３０、Ａ／Ｄコンバータ（ＡＤＣ）６
４０、マイクロコントローラ６５０、インターフェイス
ドライバ６６０、及びコネクタ６７０を有する。アンプ
６３０は、必要ならば、センサ６１０及び６１５からの
アナログ信号を増幅し、ＡＤＣ６４０は、そのアナログ
信号をマイクロコントローラ６５０用のデジタルデータ
信号に変換する。マイクロコントローラ６５０はインタ
ーフェイスドライバ６６０を通しての外部制御システム
へのデータフローを制御する。この実施例では、インタ
ーフェイスドライバ６６０及びマイクロコントローラ６
５０は、外部制御システムとの通信のためのよく知られ
たＲＳ−２３２直列インターフェイスを実現する。この
インターフェイスを通して送られるデータは、センサ６
１０及び６１５からの測定値及びＥＥＰＲＯＭ６９０に
格納された較正情報を含む。較正情報は、キャリアヘッ
ド２００の制動中に書き込むことができ、キャリアヘッ
ド２００及び／またはアクチュエータ２１５の幾何学的
形状または性能のばらつきを示す。外部制御システム
は、ウエハを研磨面に対して平行に保つためにアクチュ
エータ２１５をどのように操作するかを決定する時に、
この較正情報を呼び出し利用する。
【００２４】特定の実施例を引用して本発明について説
明してきたが、この説明は本発明の一実施例に過ぎず、
本発明をこれに限定するものではない。特に、本発明の
実施例ではＣＭＰベルトポリッシャ用のキャリアヘッド
について説明したが、本発明の他の実施例が、例えばタ
ーンテーブル式ポリッシャのような他のタイプの研磨器
具において使用されるものであり得る。ここに開示した
実施例の特徴の組み合わせは他の様々な応用は、請求項
に規定された本発明の範囲に含まれる。
明してきたが、この説明は本発明の一実施例に過ぎず、
本発明をこれに限定するものではない。特に、本発明の
実施例ではＣＭＰベルトポリッシャ用のキャリアヘッド
について説明したが、本発明の他の実施例が、例えばタ
ーンテーブル式ポリッシャのような他のタイプの研磨器
具において使用されるものであり得る。ここに開示した
実施例の特徴の組み合わせは他の様々な応用は、請求項
に規定された本発明の範囲に含まれる。
【００２５】
【発明の効果】以上のように、本発明により、ウエハの
ような物体の研磨時に、研磨により加わる力によって物
体を傾斜させないようにする研磨装置用のキャリアヘッ
ドが提供される。
ような物体の研磨時に、研磨により加わる力によって物
体を傾斜させないようにする研磨装置用のキャリアヘッ
ドが提供される。
【図１】従来の化学的機械的研磨システムを示した図で
ある。
ある。
【図２】本発明の一つの実施例によるキャリアヘッドの
拡大断面図である。
拡大断面図である。
【図３】組立状態にある図２のキャリアヘッドの断面図
である。
である。
【図４】Ａ及びＢからなり、Ａは図２のキャリアヘッド
用の駆動プレートの透過底面図、Ｂは図２のキャリアヘ
ッド用の駆動プレートの断面図である。
用の駆動プレートの透過底面図、Ｂは図２のキャリアヘ
ッド用の駆動プレートの断面図である。
【図５】Ａ及びＢからなり、Ａは図２のキャリアヘッド
用のキャリアプレートの平面図、Ｂは図２のキャリアヘ
ッド用のキャリアプレートの断面図である。
用のキャリアプレートの平面図、Ｂは図２のキャリアヘ
ッド用のキャリアプレートの断面図である。
【図６】本発明の一実施例による、キャリアヘッドに組
み込まれた、制御システムにデータを転送するための回
路のブロック図である。
み込まれた、制御システムにデータを転送するための回
路のブロック図である。
１００ 化学的機械的研磨（ＣＭＰ）システム １１０ ウエハキャリアヘッド １２０ ウエハ １３０ ベルト １４０ 支持体 １５０ 駆動システム ２００ キャリアヘッド ２１０ 駆動プレート ２１２ 突出部 ２１４ 駆動シャフト ２１５ アクチュエータ ２２０ リンク ２３０ キャリアプレート ２３２ 開口部 ２４０ クランプ ２５０ 保持リング ２６０ ブラダ ２７０ カバー ２９０ 回転軸 ３１０ キャビティ ３１５ ライン ３３０ 入口 ３６０ キャビティ ４１０ アクチュエータホール ４１５ 埋没部分 ４２０ スロット ４２２ ボルトホール ４４０ 凹部 ４６０ コンジット ５１０ 凹部 ５２０ スロット ５３０ キャビティ ６００ 制御回路 ６１０，６１５ センサ ６２０ 回路基板 ６３０ アンプ ６４０ Ａ／Ｄコンバータ ６５０ マイクロコントローラ ６６０ インタフェースドライバ ６７０ コネクタ ６８０ 電圧レギュレータ ６９０ ＥＥＰＲＯＭ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 イーサン・シー・ウィルソン アメリカ合衆国カリフォルニア州94087・ サニーベイル・マネドライブ 12411 (72)発明者 シュー−サング・チャング アメリカ合衆国カリフォルニア州94086・ サニーベイル・フェアオークスアベニュー ＃111 720
Claims (21)
- 【請求項１】 研磨装置用のキャリアヘッドであっ
て、 駆動構造と、 前記駆動プレートに可動式に取着されたチャックであっ
て、研磨される物体を保持するホルダを備えた、該チャ
ックと、 前記チャックに接触する１または２以上のアクチュエー
タであって、前記チャックの前記駆動構造に対する向き
を制御する、該アクチュエータと、 前記チャックの向きを感知するセンサシステムとを有す
ることを特徴とする研磨装置用のキャリアヘッド。 - 【請求項２】 前記駆動構造が前記キャリアヘッドを
回転させる駆動システムに結合していることを特徴と
し、 前記アクチュエータの動作が、前記キャリアヘッドが回
転している間に、前記物体の表面を研磨のための位置に
保持することを特徴とする請求項１に記載のキャリアヘ
ッド。 - 【請求項３】 前記チャックを前記駆動構造に可動式
に取着することにより、研磨パッドが前記物体に接触す
る面の外にある軸の周りに前記チャックが回転可能とな
っていることを特徴とする請求項１に記載のキャリアヘ
ッド。 - 【請求項４】 前記駆動構造と前記チャックとの間の
密閉されたキャビティを形成する構造と、 前記密閉されたキャビティに取り付けられたコンジット
であって、前記コンジットを通しての流れによって、前
記密閉されたキャビティに圧力が加えられ、前記チャッ
クを、前記駆動構造から離れる向きに押す力を加える、
該コンジットとを更に含むことを特徴とする請求項１に
記載のキャリアヘッド。 - 【請求項５】 前記キャリアヘッド上に取り付けられ
た制御回路を更に有することを特徴とする請求項１に記
載のキャリアヘッド。 - 【請求項６】 前記制御回路及び前記センサが前記チ
ャック上に取り付けられることを特徴とする請求項５に
記載のキャリアヘッド。 - 【請求項７】 前記チャックが複数の開口部を有する
プレートを含むことを特徴とし、 前記駆動構造が複数の突出部を含み、前記突出部のそれ
ぞれが前記プレートの開口部の対応する１つの中に配置
された丸端部を有し、前記開口部の壁に係合してること
を特徴とする請求項１に記載のキャリアヘッド。 - 【請求項８】 各前記突出部の前記丸端部が、前記突
出部の端部にボールを有することを特徴とする請求項７
に記載のキャリアヘッド。 - 【請求項９】 前記物体がウエハであることを特徴と
する請求項１に記載のキャリアヘッド。 - 【請求項１０】 前記センサシステムが前記チャック
の前記駆動構造に対する向きを感知することを特徴とす
る請求項１に記載のキャリアヘッド。 - 【請求項１１】 研磨面と、 キャリアヘッドと、 制御システムとを有する研磨装置において、 前記キャリアヘッドが、 駆動構造と、 前記駆動プレートに可動式に取着されたチャックであっ
て、研磨される物体を保持するホルダを備えた、該チャ
ックと、 前記チャックに接触する１または２以上のアクチュエー
タであって、前記チャックの前記駆動構造に対する向き
を制御する、該アクチュエータと、 前記チャックの向きを感知するセンサシステムとを有す
ることを特徴とし、 前記制御システムが、前記センサシステム及び前記アク
チュエータに接続されており、前記センサシステムから
測定値を受取り、その測定値に基づいて前記アクチュエ
ータを制御して、前記物体を、研磨のために研磨面に、
押し付けた状態を保持することを特徴とする研磨装置。 - 【請求項１２】 物体の研磨方法であって、 チャック上に物体を載置する過程であって、前記チャッ
クが駆動構造上に可動式に取着されている、該過程と、 前記物体が、研磨パッドに押し付けられる研磨位置に置
かれるように、前記チャックに力を加える過程と、 前記物体が研磨位置にあるとき、前記チャックの前記駆
動構造に対する向きを決定する過程と、 前記チャックを回転する過程と、 前記物体を前記研磨位置に保持するために必要なよう
に、前記チャックの前記駆動構造に対する向きを変化さ
せるべく、前記チャックに力を加える過程とを含むこと
を特徴とする物体の研磨方法。 - 【請求項１３】 前記チェックが回転している際、前
記チャックの前記駆動構造に対する向きを測定する過程
と、 前記向きの測定値を分析する過程と、 前記分析に従って選択された力を加えるために前記チャ
ックに力を加える過程とを更に有することを特徴とする
請求項１２に記載の方法。 - 【請求項１４】 前記チャックに力を加える過程が、
前記駆動構造と前記チャックとの間に力を加えるアクチ
ュエータを作動させる過程を含むことを特徴する請求項
１２に記載の方法。 - 【請求項１５】 キャリアヘッドであって、 複数の開口部を有するキャリアプレートと、 複数の突出部を有する駆動プレートとを有することを特
徴とし、 前記突出部のそれぞれが、その末端にボールを有してお
り、前記ボールのそれぞれが、前記キャリアプレートに
おける対応する前記開口部の一つの中にあって、前記開
口部の壁に係合することを特徴とするキャリアヘッド。 - 【請求項１６】 前記駆動プレートが前記キャリアヘ
ッドの回転中に前記駆動モータへ取り付けるための駆動
シャフトを有することを特徴とする請求項１５に記載の
キャリアヘッド。 - 【請求項１７】 前記キャリアプレートに取り付けら
れた柔軟なブラダを更に有し、前記駆動シャフト内に設
けられたコンジットが前記柔軟なブラダを膨張させる圧
力を加えるべく接続されていることを特徴とする請求項
１６に記載のキャリアヘッド。 - 【請求項１８】 前記ウエハを前記柔軟なブラダに隣
接するように保持するための保持構造を更に有し、前記
ブラダの膨張によりウエハに圧力が加わることを特徴と
する請求項１７に記載のキャリアヘッド。 - 【請求項１９】 前記キャリアプレートにおける開口
部が、前記キャリアヘッドの回転軸を中心にした円形の
外辺部上に配置されていることを特徴とする請求項１５
に記載のキャリアヘッド。 - 【請求項２０】 前記開口部が径方向に細長く延びた
形態であることを特徴とする請求項１９に記載のキャリ
アヘッド。 - 【請求項２１】 ウエハ研磨装置のキャリアヘッドで
あって、 柔軟なブラダと、 前記キャリアヘッドの回転の際に駆動モータに取り付け
るために駆動シャフトを有する駆動プレートであって、
コンジットが、前記柔軟なブラダを膨張させる圧力を加
えるべく前記駆動シャフト内に設けられ結合されてい
る、該駆動プレートと、 ウェハを、前記柔軟なブラダに隣接するように保持する
ためのウェハ保持構造であって、前記ブラダの膨張が前
記ウェハに圧力を加える、該ウェハ保持構造とを有する
ことを特徴とするキャリアヘッド。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/965,033 US6080040A (en) | 1997-11-05 | 1997-11-05 | Wafer carrier head with inflatable bladder and attack angle control for polishing |
| US08/965033 | 1997-11-05 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11216662A true JPH11216662A (ja) | 1999-08-10 |
Family
ID=25509351
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31303898A Pending JPH11216662A (ja) | 1997-11-05 | 1998-11-04 | 研磨装置用キャリアヘッド及び物体の研磨方法 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6080040A (ja) |
| EP (1) | EP0914907A3 (ja) |
| JP (1) | JPH11216662A (ja) |
| KR (1) | KR19990045020A (ja) |
| CN (1) | CN1098142C (ja) |
| TW (1) | TW380080B (ja) |
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- 1998-11-05 CN CN98123942A patent/CN1098142C/zh not_active Expired - Fee Related
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