JPH11226865A - キャリア及びｃｍｐ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ウエハ等のワークにおける研磨均一性の向上
を図ると共に、リテーナリングの摩耗量のマージンを大
きくしてＣＭＰ装置の稼働率の向上を図ったキャリア及
びＣＭＰ装置を提供する。 【解決手段】 キャリア１を、ハウジング１０とキャリ
アベース１１とリテーナリング１２とシートサポータ１
３と硬質シート１８及び軟質バッキングシート１９とで
構成し、シートサポータ１３を、キャリアベース１１の
空気出入口１１ｂに連通する通気口１４ａを有したサポ
ータ本体部１４と可撓性あるダイアフラム１５とエッジ
リング１６とで形成した。これにより、ウエハＷを圧力
室Ｒ内の空気圧で均一に押圧する。また、リテーナリン
グ１２の摩耗によって生じるウエハＷ外周縁部の押圧力
の変化はダイアフラム１５によって逃がす。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、ウエハ等のワー
クを定盤の研磨パッド上に押圧しながら回転してワーク
の表面を均一に研磨するためのキャリア及びＣＭＰ装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図４１は、一般的なＣＭＰ装置の要部を
示す断面図である。図４１に示すように、このＣＭＰ装
置は、キャリア１００と、研磨パッド１１１が貼り付け
られた定盤１１０とを具備し、ウエハＷをキャリア１０
０のキャリアベース１０１により定盤１１０側に押圧し
た状態で、図示しない研磨液を供給しながら、キャリア
１００と定盤１１０とを図示しない回転機構により回転
させることで、ウエハＷの表面を研磨パッド１１１で研
磨する構造となっている。また、このＣＭＰ装置は、裏
面基準研磨方式でウエハＷを研磨するため、バッキング
パッド１０２がキャリアベース１０１に貼り付けられ、
このバッキングパッド１０２をウエハＷの裏面に当接し
た状態でウエハＷ表面を研磨するようになっている。

【０００３】ところで、ウエハＷの表面を均一に研磨す
るには、バッキングパッド１０２や研磨パッド１１１の
断面形状が均一であり、厚さや断面形状に変化があって
はならない。しかしながら、断面形状が完全に均一なバ
ッキングパッド１０２や研磨パッド１１１を製造するこ
とは実際上困難であり、製造されたバッキングパッド１
０２や研磨パッド１１１には多くの凹凸がある。このた
め、研磨時にウエハＷ全体に加わる圧力分布が均一でな
くなり、ウエハＷの表面が均一に研磨されなかった。ま
た、バッキングパッド１０２や研磨パッド１１１の断面
形状が均一であっても、ウエハＷ自体に反りやうねりが
ある。これに対して図４１に示したＣＭＰ装置では、ウ
エハＷの反りやうねりに対応した構造になっていないた
め、反りやうねりに因るウエハＷの研磨むらが生じ、ウ
エハＷの表面全体を均一に研磨することができない。さ
らに、円盤状のウエハＷをキャリア１００で押圧する
と、どうしてもウエハＷの外周縁部に加わる圧力が他の
部分に加わる圧力よりも大きくなり、ウエハＷのエッジ
の過研磨が生じ、歩留りが悪くなる。そこで、図４１に
示すように、ウエハＷの外側にリテーナリング１０３を
配置して、ウエハＷの外周縁部に加わる圧力の一部をリ
テーナリング１０３側に逃がし、ウエハＷ全体に加わる
圧力分布を一様にして歩留りの向上を図っている。とこ
ろで、ウエハＷ外周縁部の圧力が他の部分の圧力と等し
くなるか否かは、リテーナリング１０３からのウエハＷ
の突出量Δで決まる。したがって、ウエハＷの突出量Δ
が最適値になるように、リテーナリング１０３のキャリ
アベース１０１からの突出量を予め調整して、ウエハＷ
を研磨する必要がある。しかしながら、研磨作業をある
程度の時間行うと、研磨パッド１１１に接触しているリ
テーナリング１０３が研磨し、突出量Δが初期と異なっ
てくる。このため、その都度ＣＭＰ装置の稼働を止め、
突出量Δが最適値となるようにリテーナリング１０３の
突出量を微調整しなければならず、稼働率の低下を招い
ていた。

【０００４】以上のように、図４１に示した一般的なＣ
ＭＰ装置では、ウエハＷの研磨均一性と、リテーナリン
グ１０３の調整作業に基づくＣＭＰ装置の稼働率とが問
題となっており、このため、空気圧を用いてこれらの問
題を可能な限り克服しようと試みた種々のＣＭＰ装置が
考案されている。図４２は、第１の従来例に係る空気圧
式のＣＭＰ装置を示す断面図であり、図４３は第２の従
来例に係る空気圧式のＣＭＰ装置を示す断面図であり、
図４５は第３の従来例に係る空気圧式のＣＭＰ装置を示
す断面図である。

【０００５】第１の従来例に係るＣＭＰ装置のキャリア
２００は、図４２に示すように、キャリアベース２０１
の下側に圧力室２０２を設けた構造となっている。具体
的には、リテーナリング１０３の内側位置にリング状の
幅狭の当接部２０３を周設して圧力室２０２を画成し、
当接部２０３の下面のシリコンゴムシート２０４をウエ
ハＷの外周縁部に当てた状態で、所定圧力の空気を圧力
室２０２内に導入するようになっている。これにより、
ウエハＷに均一な空気圧を加え、表面基準研磨方式でウ
エハＷを研磨するようになっている。

【０００６】また、第２の従来例に係るＣＭＰ装置のキ
ャリア３００は、図４３に示すように、キャリアベース
３０１の下面外周部にリング状の突出部３０２を設け
て、この突出部３０２の内側に多孔質のセラミック板３
０３を取り付けると共に、硬質の孔あきシート３０５を
突出部３０２の下面に両面粘着テープ３０４で貼り付け
ることにより、圧力室３０６を画成した構成となってい
る。そして、孔あきシート３０５の下面に孔あきバッキ
ングパッド３０７を接着し、孔あきシート３０５の外周
部下面であって、突出部３０２に対応する位置にリテー
ナリング１０３が両面粘着テープ３０８によって粘着し
ている。かかる構成により、キャリアベース３０１の通
気孔を通ってきた空気を多孔質のセラミック板３０３を
介して圧力室３０６に導入し、圧力室３０６内の空気圧
により孔あきシート３０５とバッキングパッド３０７と
を介してウエハＷを均一に加圧するようにしている。

【０００７】さらに、第３の従来例に係るＣＭＰ装置は
特開平７−１７１７５７号公報記載の技術であり、キャ
リア４００は、図４５に示すように、ウエハ保持部材４
０１の下部に可撓性薄板４０２を取り付けると共に、ウ
エハ保持部材４０１を伸縮性の筒状部材４０３と高可撓
性の支持部材４０４とを介してハウジング４０５に吊り
下げた構成となっている。かかる構成により、フレキシ
ブルホース４０６でウエハＷを可撓性薄板４０２に吸着
させた状態で、ウエハ保持部材４０１内を正圧にし、ウ
エハＷに均一な空気圧を加えるようにしている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記した従来
のＣＭＰ装置では、次のような問題がある。図４２に示
した第１の従来例に係るＣＭＰ装置のキャリア２００で
は、ウエハＷの上面に均一な空気圧を加え、表面基準研
磨方式でウエハＷを研磨するので、研磨パッド１１１の
断面形状やウエハＷの反り等の影響を受けることがほと
んどなく、ウエハＷの表面を均一に研磨することができ
る。しかしながら、このＣＭＰ装置は、空気の加圧面積
を確保するため、当接部２０３の横幅を小さく設定して
いる。このため、ウエハＷ外周縁部とシリコンゴムシー
ト２０４との接触面積が狭くなり、圧力室２０２内の空
気がシリコンゴムシート２０４の下から漏れて、ウエハ
Ｗ外周縁部に加わる圧力にむらが生じ、この部分が均一
に研磨されない。また、このＣＭＰ装置では、ウエハＷ
の突出量Δのマージンが少なすぎる。つまり、ウエハＷ
の突出量Δが最適値になるようにリテーナリング１０３
のキャリアベース２０１からの突出量が決められるが、
研磨作業によってリテーナリング１０３が摩耗してい
く。リテーナリング１０３が、上記最適値から１μｍで
も摩耗した場合には、直ちにリテーナリング１０３の突
出量を調整しなければならないというものではない。す
なわち、リテーナリング１０３の摩耗量に許容範囲（マ
ージン）があり、摩耗量がこの許容範囲にある限り、ウ
エハＷ外周縁部の過研磨量は小さく、歩留りの低下を防
ぐことができる。しかし、このＣＭＰ装置のキャリア２
００では、ウエハＷの外周縁部を幅狭の当接部２０３で
押さえ込んでいるため、リテーナリング１０３の摩耗量
のマージンが１０μｍと小さく、短時間でリテーナリン
グ１０３の突出量の調整を行わなければならず、その改
善案が待たれている。

【０００９】また、図４３に示した第２の従来例に係る
ＣＭＰ装置のキャリア３００では、ウエハＷの全面を均
一の空気圧で加圧することができるが、ウエハＷの外周
縁部の過研磨の範囲が大きく、歩留りが著しく悪い。図
４４は、過研磨状態を示す拡大断面図である。図４４に
示すように、このキャリア３００では、キャリアベース
３０１の突出部３０２とリテーナリング１０３とがウエ
ハＷを覆った孔あきシート３０５の外周部を挟持した構
造になっているので、研磨作業中に孔あきシート３０５
の外周部が下方に引張られることになる。このため、孔
あきシート３０５の外周部に張力Ｔが発生し、ウエハＷ
の外周縁部に、空気圧Ｐの他に張力Ｔの垂直成分Ｔ１の
圧力が付加されることとなる。この結果、ウエハＷの外
周縁部の研磨レートが他の部分の研磨レートに比べて著
しく大きくなり、その過研磨範囲Ｌが１０ｍｍ〜２０ｍ
ｍにもなって、ウエハＷの歩留りが著しく悪化してしま
う。また、このことに起因するものと考えられるが、リ
テーナリング１０３の摩耗量のマージンも小さく、約２
０μｍ程度である。

【００１０】さらに、図４５に示した第３の従来例に係
るＣＭＰ装置のキャリア４００では、ウエハ保持部材４
０１内の正圧を、フレキシブルホース４０６が取り付け
られた可撓性薄板４０２の中央部分に加えることができ
ないので、完全な空気均一加圧とならず、しかも、可撓
性薄板４０２の中央孔４０２ａ内が負圧になっているの
で、ウエハＷの中央部分に研磨むらが生じる。また、ウ
エハ保持部材４０１をハウジング４０５に吊す構造を採
るため、キャリア４００が大型化してしまう。しかも、
ウエハ保持部材４０１内の空気圧力とウエハ保持部材４
０１の自重とのバランスをとって、ウエハ保持部材４０
１の自重の影響を除く必要があるので、ウエハ保持部材
４０１内の空気圧力を自由に調整することができない。
この結果、ウエハ保持部材４０１内空気の僅かな変動が
ウエハＷの研磨均一性に大きな影響を与えてしまう。さ
らに、このキャリア４００も、図４３に示したキャリア
２００と同様に、可撓性薄板４０２の外周部を下方に引
っ張る状態になるので、可撓性薄板４０２の張力によっ
て、ウエハＷの外周縁部の研磨レートが他の部分の研磨
レートに比べて著しく大きくなってしまう。

【００１１】この発明は上述した課題を解決するために
なされたもので、ウエハ等のワークにおける研磨均一性
の向上を図ると共に、リテーナリングの摩耗量のマージ
ンを大きくしてＣＭＰ装置の稼働率の向上を図ったキャ
リア及びＣＭＰ装置を提供することを目的とするもので
ある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１の発明に係るキャリアは、流体出入口を有
したキャリアベースと、キャリアベースの外周部に取り
付けられてワーク保持用の空間を画成するリテーナリン
グと、流体出入口と連通する一以上の流体通孔を有し且
つワーク保持用の空間内に設けられた本体部，この本体
部の外周面からワークの外周縁部に対応する位置まで広
がった可撓性の外ダイアフラム部，及びこの外ダイアフ
ラム部の外縁部からワークの外周縁部側に突出したリン
グ状の外エッジ部を有したシートサポータと、外周縁部
が外エッジ部の端部に気密に固定されて、流体通孔と連
通した圧力室をシートサポータと共に画成する可撓性の
シートとを具備する構成とした。かかる構成により、定
盤上のワークをキャリアのワーク保持用の空間で保持し
た状態でキャリアを押圧すると、シートがワークの反り
等に従って略全面に接触し、シートサポータの外エッジ
部がワークの外周縁部に位置する。この状態で、キャリ
アベースの流体出入口から所望圧力の流体を供給する
と、流体がシートサポータの本体部の流体通孔を通って
圧力室に充満し、ワークの略全面がシートを介して均一
な流体圧を受ける。また、キャリアが押圧されると、外
エッジ部を介してワークの外周縁部に大きな押圧力が加
わろうとするが、可撓性の外ダイアフラム部が撓んで、
この押圧力を逃がすこととなる。したがって、外ダイア
フラム部の撓みをふまえ、外周縁部も含めたワークの全
面に渡って略均一な圧力が加わるように、ワークのリテ
ーナリングからの突出量を設定しておくことで、ワーク
の均一な研磨が可能となる。そして、ワークの研磨時に
リテーナリングが摩耗すると、摩耗量に対応して、ワー
クの外周縁部に加わる押圧力が増加するが、この押圧力
も外ダイアフラム部の撓みによって逃がされるので、リ
テーナリングの摩耗量に対するワーク外周縁部の研磨レ
ートの増加率は小さい。

【００１３】また、請求項２の発明は、請求項１に記載
のキャリアにおいて、外エッジ部の動きを許すシール部
材を外エッジ部とリテーナリング又はキャリアベースと
の間に介設することにより、外ダイアフラム部を境にし
て圧力室と反対側に存する空間部を気密にし、外ダイア
フラム部に孔を穿設して、空間部と圧力室とを連通した
構成としてある。かかる構成により、圧力室と空間部と
が外ダイアフラム部の孔を介して連通しているので、圧
力室内流体圧と空間部内流体圧とを等しくすることがで
きる。

【００１４】また、請求項３の発明は、請求項１に記載
のキャリアにおいて、外エッジ部の動きを許すシール部
材を外エッジ部とリテーナリング又はキャリアベースと
の間に介設することにより、外ダイアフラム部を境にし
て圧力室と反対側に存する空間部を気密にし、空間部に
連通した流体出入口をキャリアベース又はシートサポー
タの本体部のいずれかに設けた構成としてある。かかる
構成により、空間部内の流体圧を調整することで、空間
部内の流体圧と圧力室内の流体圧との差圧を制御するこ
とができる。

【００１５】さらに、請求項４の発明は、請求項１ない
し請求項３のいずれかに記載のキャリアにおいて、シー
トサポータの本体部の中央部に所定径の内孔を設け、こ
の内孔内に、内孔内周面から中央部に向かって広がる可
撓性の内ダイアフラム部と、この内ダイアフラム部の内
縁部からシート側に突出し、その端部がシートに気密に
固定されたリング状の内エッジ部とを形成した構成とし
てある。かかる構成により、中央部の圧力室の外側に外
ダイアフラム部と内ダイアフラム部とで画成された気密
な室を形成することができる。

【００１６】また、請求項５の発明は、請求項４に記載
のキャリアにおいて、径が異なる二以上のシートサポー
タを、一方の内エッジ部と他方の外エッジ部とが接触し
ないようにして、同心状に配設した構成としてある。か
かる構成により、中央部の圧力室の外側に外ダイアフラ
ム部と内ダイアフラム部とで画成した同心状の気密な室
を多数形成することができる。

【００１７】なお、シートは、可撓性ある各種のシート
を用いることができる。そこで、請求項６の発明は、請
求項１ないし請求項５に記載のキャリアにおいて、シー
トを、一枚の硬質シート又は軟質シートで形成し、硬質
シート又は軟質シートの上面外周部をシートサポーター
の外エッジ部の下面に気密に固着した構成とした。ま
た、請求項７の発明は、請求項６に記載のキャリアにお
いて、硬質シートの下面に軟質シートを接着した構成と
してある。さらに、請求項８の発明は、請求項７に記載
のキャリアにおいて、硬質シートと軟質シートとを上下
面に接着剤を有した中間シートを介して接着した構成と
してある。

【００１８】ところで、回転する気密な圧力室内に流体
を供給すると、遠心力によって圧力室の外周部における
流体圧が他の部分の流体圧と異なってくるおそれがあ
る。そこで、請求項９の発明は、請求項１ないし請求項
８のいずれかに記載のキャリアにおいて、ワークの外周
部側に位置する外エッジ部に、圧力室と外部とを連通さ
せる貫通孔を設けた構成としてある。かかる構成によ
り、流体出入口から圧力室内に流入した流体が貫通孔か
ら外部に流出し、圧力室内の流れが安定し、ワークに加
わる圧力分布の均一性がさらに向上する。また、請求項
１０の発明は、請求項９に記載のキャリアにおいて、リ
テーナリングの幅方向に貫通する孔に挿通したチューブ
を、外エッジ部の貫通孔に気密に挿入した構成としてあ
る。かかる構成により、圧力室内の流体がチューブを介
してキャリア外部に流出する。また、請求項１１の発明
は、請求項１，請求項４及び請求項５のいずれかに記載
のキャリアにおいて、ワークの外周部側に位置する外ダ
イアフラム部に孔を設けると共に、キャリアベースに外
部と連通する貫通孔を設け、キャリアベースの貫通孔に
挿通したチューブを、外ダイアフラム部の孔に気密に挿
入した構成としてある。さらに、請求項１２の発明は、
請求項１，請求項４及び請求項５のいずれかに記載のキ
ャリアにおいて、ワークの外周部側に位置する外ダイア
フラム部の上方を可撓性あるリング部材で覆って気密な
空間部を画成し、この空間部と連通する孔を外ダイアフ
ラム部に設け、且つキャリアベース下面と接触するリン
グ部材の部分に孔を設けると共に、この孔と外部とを連
通させる貫通孔をキャリアベースに設けた構成としてあ
る。また、請求項１３の発明は、請求項１０または請求
項１１に記載のキャリアにおいて、チューブの流体流出
側端部に流体の流量を制御するためのバルブを取り付け
た構成としてある。かかる構成により、バルブで圧力室
からキャリア外部に流出する流体の流量を調整すること
で、圧力分布誤差を補正することができる。

【００１９】請求項１４の発明は、請求項１ないし請求
項１３のいずれかに記載のキャリアにおいて、シート
に、圧力室と連通する一以上の孔を設け、圧力室内の流
体を一以上の孔からシートとワークとの間に流出させる
構成とした。かかる構成により、シートとワークとの間
に一定の流体の層が形成される。また、請求項１５の発
明は、請求項１４に記載のキャリアにおいて、シートの
一以上の孔を、シートサポータの本体部に設けられた一
以上の流体通孔の圧力側開口と略対向するように配設し
た構成としてある。かかる構成により、本体部に設けら
れた流体通孔からの流体の大部分がシートの孔内に入り
込む。また、請求項１６の発明は、請求項１４に記載の
キャリアにおいて、シートの一以上の孔の一部を、シー
トサポータの本体部に設けられた一以上の流体通孔の一
部とそれぞれチューブを介して連通させた構成としてあ
る。かかる構成により、本体部に設けられた流体通孔か
らの流体がシートの孔内に直接入り込む。また、請求項
１７の発明は、請求項７に記載のキャリアにおいて、硬
質シートと軟質シートの中央部同士を部分的に接着し、
硬質シートに、圧力室と連通する一以上の孔を設け、圧
力室内の流体を、一以上の孔から硬質シートと軟質シー
トとの間に流出させる構成とした。かかる構成により、
硬質シートと軟質シートとの間に一定の流体の層が形成
される。

【００２０】請求項１８の発明に係るキャリアは、流体
出入口を有したキャリアベースと、キャリアベースの外
周部に取り付けられてワーク保持用の空間を画成するリ
テーナリングと、ワーク保持用の空間内に配されたリン
グ状の本体部，この本体部を保持する可撓性のダイアフ
ラム部，及び本体部の外縁部からワークの外周縁部側に
突出したリング状のエッジ部を有したシートサポータ
と、外周縁部がエッジ部の端部に気密に固定されて、流
体出入口と連通した圧力室を画成する可撓性のシートと
を具備する構成とした。かかる構成により、定盤上のワ
ークをキャリアのワーク保持用の空間で保持した状態で
キャリアを押圧すると、シートがワークの反り等に従っ
て略全面に接触し、シートサポータのエッジ部がワーク
の外周縁部に位置する。この状態で、キャリアベースの
流体出入口から所望圧力の流体を供給すると、流体が圧
力室に充満し、ワークの略全面がシートを介して均一な
流体圧を受ける。また、キャリアが押圧されると、シー
トサポータのエッジ部に加わろうとする押圧力がダイア
フラム部の撓みで逃がされ、キャリアに加わった押圧力
はリテーナリングにのみ伝達される。このため、ワーク
には、圧力室内の流体の圧力のみが均一に加わることと
なる。

【００２１】請求項１９の発明は、請求項１８に記載の
キャリアにおいて、シートを、一枚の硬質シート又は軟
質シートで形成し、硬質シート又は軟質シートの上面外
周部をシートサポーターのエッジ部の下面に気密に固着
した構成としてある。また、請求項２０の発明は、請求
項１９に記載のキャリアにおいて、硬質シートの下面に
軟質シートを接着した構成としてある。また、請求項２
１の発明は、請求項２０に記載のキャリアにおいて、硬
質シートと軟質シートとを上下面に接着剤を有した中間
シートを介して接着した構成としてある。また、請求項
２２の発明は、請求項１８ないし請求項２１のいずれか
に記載のキャリアにおいて、エッジ部に、圧力室と外部
とを連通させる貫通孔を設けた構成としてある。また、
請求項２３の発明は、請求項２２に記載のキャリアにお
いて、リテーナリングの幅方向に貫通する孔に挿通した
チューブを、エッジ部の貫通孔に気密に挿入した構成と
してある。また、請求項２４の発明は、請求項２３に記
載のキャリアにおいて、チューブの流体流出側端部に流
体の流量を制御するためのバルブを取り付けた構成とし
てある。また、請求項２５の発明は、請求項１８ないし
請求項２４のいずれかに記載のキャリアにおいて、シー
トに、圧力室と連通する一以上の孔を設け、圧力室内の
流体を一以上の孔からシートとワークとの間に流出させ
る構成とした。また、請求項２６の発明は、請求項２５
に記載のキャリアにおいて、シートの一以上の孔を、キ
ャリアベースに設けられた一以上の流体出入口の圧力側
開口と略対向するように配設した構成としてある。ま
た、請求項２７の発明は、請求項２５に記載のキャリア
において、シートの一以上の孔の一部を、キャリアベー
スに設けられた一以上の流体出入口の一部とそれぞれチ
ューブを介して連通させた構成としてある。また、請求
項２８の発明は、請求項２０に記載のキャリアにおい
て、硬質シートと軟質シートの中央部同士を部分的に接
着し、硬質シートに、圧力室と連通する一以上の孔を設
け、圧力室内の流体を、一以上の孔から硬質シートと軟
質シートとの間に流出させる構成とした。

【００２２】ところで、上記請求項１から請求項１７の
キャリアを利用したＣＭＰ装置は発明として成立し得
る。そこで、請求項２９の発明は、研磨パッドが表面に
貼り付けられた定盤と、定盤の研磨パッド上のワークを
保持した状態で回転可能なキャリアと、キャリアに所望
圧力の流体を供給可能な流体供給手段と、キャリアを押
圧しながら回転させる回転駆動手段とを具備するＣＭＰ
装置において、キャリアを、流体供給手段から供給され
た流体が出入り可能な流体出入口を有したキャリアベー
スと、キャリアベースの外周部に取り付けられてワーク
保持用の空間を画成するリテーナリングと、流体出入口
と連通する一以上の流体通孔を有し且つワーク保持用の
空間内に設けられた本体部，この本体部の外周面からワ
ークの外周縁部に対応する位置まで広がった可撓性の外
ダイアフラム部，及びこの外ダイアフラム部の外縁部か
らワークの外周縁部側に突出したリング状の外エッジ部
を有したシートサポータと、外周縁部が外エッジ部の端
部に気密に固定されて、流体通孔と連通した圧力室をシ
ートサポータと共に画成する可撓性のシートとで構成し
た。また、請求項３０の発明は、請求項２９に記載のＣ
ＭＰ装置において、キャリアにおけるシートサポータの
外エッジ部の動きを許すシール部材を外エッジ部とリテ
ーナリング又はキャリアベースとの間に介設することに
より、外ダイアフラム部を境にして圧力室と反対側に存
する空間部を気密にし、外ダイアフラム部に孔を穿設し
て、空間部と圧力室とを連通した構成としてある。ま
た、請求項３１の発明は、請求項２９に記載のＣＭＰ装
置において、キャリアにおけるシートサポータの外エッ
ジ部の動きを許すシール部材を外エッジ部とリテーナリ
ング又はキャリアベースとの間に介設することにより、
外ダイアフラム部を境にして圧力室と反対側に存する空
間部を気密にし、空間部に連通した流体出入口をキャリ
アベース又はシートサポータの本体部のいずれかに設
け、空間部に連通した流体出入口に流体供給手段から所
望圧力の流体を供給する構成とした。また、請求項３２
の発明は、請求項２９ないし請求項３１のいずれかに記
載のＣＭＰ装置において、キャリアにおけるシートサポ
ータの本体部の中央部に所定径の内孔を設け、この内孔
内に、内孔内周面から中央部に向かって広がる可撓性の
内ダイアフラム部と、この内ダイアフラム部の内縁部か
らシート側に突出し、その端部がシートに気密に固定さ
れたリング状の内エッジ部とを形成し、シートサポータ
とキャリアベースとリテーナリングとシートとで画成さ
れた複数の室の各々に、流体供給手段から所望圧力の流
体を供給する構成とした。さらに、請求項３３の発明
は、請求項３２に記載のＣＭＰ装置において、キャリア
における径が異なる二以上のシートサポータを、一方の
内エッジ部と他方の外エッジ部とが接触しないようにし
て、同心状に設け、シートサポータとキャリアベースと
リテーナリングとシートとで画成された複数の室の各々
に、流体供給手段から所望圧力の流体を供給する構成と
した。また、請求項３４の発明は、請求項２９ないし請
求項３３のいずれかに記載のＣＭＰ装置において、キャ
リアに保持されたワークの外周部側に位置する外エッジ
部に、圧力室と外部とを連通させる貫通孔を設け、圧力
室内の流体をこの貫通孔を介して外部に洩らす構成とし
た。また、請求項３５の発明は、請求項３４に記載のＣ
ＭＰ装置において、キャリアのリテーナリングの幅方向
に貫通する孔に挿通したチューブを、外エッジ部の貫通
孔に気密に挿入し、圧力室内の流体をこのチューブを介
して外部に洩らす構成とした。また、請求項３６の発明
は、請求項２９，請求項３２及び請求項３３のいずれか
に記載のＣＭＰ装置において、キャリアに保持されたワ
ークの外周部側に位置する外ダイアフラム部に孔を設け
ると共に、キャリアベースに外部と連通する貫通孔を設
け、キャリアベースの貫通孔に挿通したチューブを、外
ダイアフラム部の孔に気密に挿入し、圧力室内の流体を
このチューブを介して外部に洩らす構成とした。また、
請求項３７の発明は、請求項２９，請求項３２及び請求
項３３のいずれかに記載のＣＭＰ装置において、キャリ
アに保持されたワークの外周部側に位置する外ダイアフ
ラム部の上方を可撓性あるリング部材で覆って気密な空
間部を画成し、この空間部と連通する孔を外ダイアフラ
ム部に設け、且つキャリアベース下面と接触するリング
部材の部分に孔を設けると共に、この孔と外部とを連通
させる貫通孔をキャリアベースに設け、圧力室内の流体
を、外ダイアフラム部の孔とリング部材の孔とキャリア
ベースの貫通孔とを介して外部に洩らす構成とした。ま
た、請求項３８の発明は、請求項３５または請求項３６
に記載のキャリアにおいて、チューブの流体流出側端部
に流体の流量を制御するためのバルブを取り付けた構成
としてある。

【００２３】また、請求項３９の発明は、請求項２９な
いし請求項３８のいずれかに記載のＣＭＰ装置におい
て、キャリアのシートに、圧力室と連通する一以上の孔
を設け、キャリアの圧力室内の流体を一以上の孔からシ
ートとワークとの間に流出させる構成とした。また、請
求項４０の発明は、請求項３９に記載のＣＭＰ装置にお
いて、キャリアのシートに設けられた一以上の孔を、シ
ートサポータの本体部に設けられた一以上の流体通孔の
圧力側開口と略対向するように配設した構成としてあ
る。また、請求項４１の発明は、請求項３９に記載のＣ
ＭＰ装置において、キャリアのシートに設けられた一以
上の孔の一部を、シートサポータの本体部に設けられた
一以上の流体通孔の一部とそれぞれチューブを介して連
通させた構成としてある。また、請求項４２の発明は、
請求項２９に記載のＣＭＰ装置において、キャリアのシ
ートを、硬質シートと軟質シートとの二層構造にし、硬
質シートに圧力室と連通する一以上の孔を設けると共
に、その上面外周部をシートサポーターの外エッジ部の
下面に気密に固着し、硬質シートと軟質シートの中央部
同士を部分的に接着して、圧力室内の流体を、一以上の
孔から硬質シートと軟質シートとの間に流出させる構成
した。

【００２４】さらに、請求項４３の発明は、請求項２９
ないし請求項３７に記載のＣＭＰ装置において、キャリ
アに取り付けられ、圧力室内の流体圧力値を検出するた
めの圧力計器と、圧力計器の検出圧力値と予め定められ
た基準圧力値とを比較し、検出圧力値が基準圧力値より
も大きいときに、これらの圧力差を示す減圧信号を出力
し、また、検出圧力値が基準圧力値よりも小さいとき
に、これらの圧力差を示す増圧信号を出力する比較制御
器と、減圧信号の入力時に、減圧信号が示す圧力差に対
応した圧力だけ、流体供給手段による流体圧力を減圧
し、また、増圧信号の入力時に、増圧信号が示す圧力差
に対応した圧力だけ、流体供給手段による流体圧力を増
圧する圧力調整器とを設けた構成としてある。また、請
求項４４の発明は、請求項４３に記載のＣＭＰ装置にお
いて、圧力調整器が検出した流体圧力値を表示する表示
部を設けた構成としてある。また、請求項４５の発明
は、請求項４３または請求項４４に記載のＣＭＰ装置に
おいて、比較制御器は、流体圧力値が基準圧力値よりも
高い第１の圧力レベル以上のとき、または基準圧力値よ
りも低い第２の圧力レベル以下のときに、警報または回
転駆動手段を停止させるものである構成とした。

【００２５】さらに、上記請求項１８から請求項２８の
キャリアを利用したＣＭＰ装置も発明として成立し得
る。そこで、請求項４６の発明は、研磨パッドが表面に
貼り付けられた定盤と、定盤の研磨パッド上のワークを
保持した状態で回転可能なキャリアと、キャリアに所望
圧力の流体を供給可能な流体供給手段と、キャリアを押
圧しながら回転させる回転駆動手段とを具備するＣＭＰ
装置において、キャリアを、流体供給手段から供給され
た流体が出入り可能な流体出入口を有したキャリアベー
スと、キャリアベースの外周部に取り付けられてワーク
保持用の空間を画成するリテーナリングと、ワーク保持
用の空間内に配されたリング状の本体部，この本体部を
保持する可撓性のダイアフラム部，及び本体部の外縁部
からワークの外周縁部側に突出したリング状のエッジ部
を有したシートサポータと、外周縁部がエッジ部の端部
に気密に固定されて、流体出入口と連通した圧力室を画
成する可撓性のシートとで構成した。また、請求項４７
の発明は、請求項４６に記載のＣＭＰ装置において、キ
ャリアのエッジ部に、圧力室と外部とを連通させる貫通
孔を設けた構成としてある。また、請求項４８の発明
は、請求項４７に記載のＣＭＰ装置において、キャリア
のリテーナリングの幅方向に貫通する孔に挿通したチュ
ーブを、エッジ部の貫通孔に気密に挿入した構成として
ある。また、請求項４９の発明は、請求項４８に記載の
ＣＭＰ装置において、キャリアのチューブの流体流出側
端部に流体の流量を制御するためのバルブを取り付けた
構成としてある。また、請求項５０の発明は、請求項４
６に記載のＣＭＰ装置において、キャリアのシートに、
圧力室と連通する一以上の孔を設け、圧力室内の流体を
一以上の孔からシートとワークとの間に流出させる構成
とした。また、請求項５１の発明は、請求項５０に記載
のＣＭＰ装置において、キャリアのシートの一以上の孔
を、キャリアベースに設けられた一以上の流体出入口の
圧力側開口と略対向するように配設した構成としてあ
る。また、請求項５２の発明は、請求項５０に記載のＣ
ＭＰ装置において、キャリアのシートの一以上の孔の一
部を、キャリアベースに設けられた一以上の流体出入口
の一部とそれぞれチューブを介して連通させた構成とし
てある。また、請求項５３の発明は、請求項４６に記載
のＣＭＰ装置において、キャリアのシートを、硬質シー
トと軟質シートとの二層構造にし、硬質シートに圧力室
と連通する一以上の孔を設けると共に、その上面外周部
をシートサポーターのエッジ部の下面に気密に固着し、
硬質シートと軟質シートの中央部同士を部分的に接着し
て、圧力室内の流体を、一以上の孔から硬質シートと軟
質シートとの間に流出させる構成とした。また、請求項
５４の発明は、請求項４６ないし請求項４８に記載のＣ
ＭＰ装置において、キャリアに取り付けられ、圧力室内
の流体圧力値を検出するための圧力計器と、圧力計器の
検出圧力値と予め定められた基準圧力値とを比較し、検
出圧力値が基準圧力値よりも大きいときに、これらの圧
力差を示す減圧信号を出力し、また、検出圧力値が基準
圧力値よりも小さいときに、これらの圧力差を示す増圧
信号を出力する比較制御器と、減圧信号の入力時に、減
圧信号が示す圧力差に対応した圧力だけ、流体供給手段
による流体圧力を減圧し、また、増圧信号の入力時に、
増圧信号が示す圧力差に対応した圧力だけ、流体供給手
段による流体圧力を増圧する圧力調整器とを設けた構成
としてある。また、請求項５５の発明は、請求項５４に
記載のＣＭＰ装置において、圧力調整器が検出した流体
圧力値を表示する表示部を設けた構成としてある。ま
た、請求項５６の発明は、請求項５４または請求項５５
に記載のＣＭＰ装置において、比較制御器は、流体圧力
値が基準圧力値よりも高い第１の圧力レベル以上のと
き、または基準圧力値よりも低い第２の圧力レベル以下
のときに、警報または回転駆動手段を停止させるもので
ある構成とした。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態につ
いて図面を参照して説明する。 （第１の実施形態）図１は、この発明の第１の実施形態
に係るＣＭＰ装置を一部破断して示す正面図である。図
１に示すように、このＣＭＰ装置では、研磨パッド１１
１が表面に張り付けられた定盤１１０と、キャリア１
と、回転駆動手段としての回転駆動機構８と、流体供給
手段としてのエアポンプ９とを具備している。

【００２７】定盤１１０は、装置筐体内部のメインモー
タ１１２によって回転駆動されるようになっている。す
なわち、メインモータ１１２に取り付けられたプーリ１
１４と変速機１１５の入力回転軸１１６に取り付けられ
たプーリ１１７とにベルト１１８が巻き付けられ、変速
機１１５の出力回転軸１１９に定盤１１０が取り付けら
れている。これにより、メインモータ１１２の回転がプ
ーリ１１７に伝達され、プーリ１１７の回転が変速機１
１５で変速されて出力回転軸１１９に伝達され、定盤１
１０が所定の速度で回転する。

【００２８】回転駆動機構８は、キャリア１を押圧しな
がら回転させるための機構であり、シリンダ８０とモー
タ８４とを備えている。図２は回転駆動機構８を示す断
面図である。図２に示すように、シリンダ８０は、シリ
ンダ本体８１を貫通するピストンロッド８２と、ピスト
ンロッド８２の外側に固着された状態でシリンダ本体８
１内に気密に嵌められたピストン８３とで構成されてい
る。これにより、シリンダ本体８１内の空気圧を調整す
ることで、ピストンロッド８２をピストン８３と一体に
上下動させ、キャリア１への押圧力を調整することがで
きる。一方、モータ８４はシリンダ８０のピストンロッ
ド８２に組み付けられている。すなわち、モータ８４の
回転軸のギア８５が、ピストンロッド８２の上部にベア
リング８６を介して取り付けられたギア８７に噛み合わ
されている。そして、ギア８７の上面に固設された支持
部材８８に、筒状のインナーロッド８９の上端が固着さ
れている。これにより、モータ８４を駆動すると、その
回転がギア８５，８７と支持部材８８とを介してインナ
ーロッド８９に伝達され、インナーロッド８９がピスト
ンロッド８２内で所定の速度で回転する。

【００２９】キャリア１は、定盤１１０の研磨パッド１
１１上のウエハＷを保持した状態で回転することができ
る構造になっており、上記ピストンロッド８２の下端部
に組み付けられている。図３はこのキャリア１の構造を
示す断面図であり、図４はその分解斜視図である。図３
及び図４に示すように、キャリア１はハウジング１０と
キャリアベース１１とリテーナリング１２とシートサポ
ータ１３と硬質シート１８及び軟質バッキングシート１
９とを具備している。

【００３０】ハウジング１０は、図３に示すように、中
央部に回転自在の連結部材１０ａを有し、この連結部材
１０ａにピストンロッド８２の下端部が連結されてい
る。また、このハウジング１０は、連結部材１０ａの下
側に内歯ギア１０ｂを有しており、この内歯ギア１０ｂ
が、連結部材１０ａの中心孔を貫通したインナーロッド
８９の下端部に形成された外歯ギア８９ａに噛み合って
いる。これにより、インナーロッド８９がモータ８４の
駆動で回転すると、内歯ギア１０ｂと外歯ギア８９ａと
の噛み合いによってハウジング１０にモータ８４の回転
力が加わる。

【００３１】キャリアベース１１は、上記ハウジング１
０の下面にネジ１ａで固定されており、その下面には浅
い凹部１１ａが凹設され、この凹部１１ａの中央部に、
後述するエアポンプ９の空気を出入りさせる空気出入口
１１ｂが穿設されている。リテーナリング１２は、この
ようなキャリアベース１１の外周部下側に取り付けられ
ている。具体的には、キャリアベース１１の外周部下面
にリテーナリング１２と同幅の凹部１１ｃが切り欠き形
成され、この凹部１１ｃ内にリテーナリング１２の上部
が嵌め込まれた状態で、リテーナリング１２がネジ１ｂ
にて固定されている。そして、このリテーナリング１２
とキャリアベース１１との間にＯ−リング１１ｄが装着
され、気密性が保持されている。これにより、図４にも
示すように、ウエハＷ保持用の気密な空間Ｓがリテーナ
リング１２の内側に画成される。

【００３２】シートサポータ１３は、例えばＰＶＣ（塩
化ビニール樹脂）を素材としており、図３に示すよう
に、上記ウエハＷ保持用の空間Ｓ内に配された状態で、
キャリアベース１１の下面にネジ１ｃで固定されてい
る。このシートサポータ１３は、サポータ本体部１４
（本体部）とダイアフラム１５（外ダイアフラム部）と
エッジリング１６（外エッジ部）とで形成されている。
具体的には、サポータ本体部１４はキャリアベース１１
の下面にネジ１ｃで直接固定されており、このサポータ
本体部１４に穿設された複数の通気孔１４ａ（流体通
孔）が凹部１１ａを介して空気出入口１１ｂと連通して
いる。そして、凹部１１ａの外側にＯ−リング１１ｅが
装着されて、キャリアベース１１とサポータ本体部１４
との間の気密性が保持され、凹部１１ａ内の空気が外部
に漏れないようになっている。ダイアフラム１５は、サ
ポータ本体部１４の外周面下端からウエハＷの外周縁部
側に略水平に広がっており、その延長長さＭは１０ｍｍ
〜５０ｍｍ内の値に設定されている。さらに、ダイアフ
ラム１５の厚さＮは０．５ｍｍ〜２．０ｍｍの範囲の値
に設定されており、ダイアフラム１５に可撓性を持たせ
ている。エッジリング１６は、ダイアフラム１５の外縁
部に沿ってリング状に形成されており、その幅Ｄは１ｍ
ｍ〜１０ｍｍ内の値に設定されている。このエッジリン
グ１６は上下に突出しており、下側突出部１６ａがウエ
ハＷの最外周縁部に位置する。すなわち、エッジリング
１６の直径がウエハＷの直径と略等しくなるように設定
されている。

【００３３】硬質シート１８は、塩化ビニル樹脂，ポリ
エチレン樹脂，アクリル樹脂，及びポリカーボネート樹
脂等、溶着可能な素材で形成されており、その厚さは
０．１ｍｍ〜０．５ｍｍの範囲内の値に設定されてい
る。また、軟質バッキングシート１９は、シリコンゴ
ム，ポリウレタン樹脂発泡材，フッ素ゴム，及びニトリ
ルゴム等の柔らかい素材で形成されており、その厚さは
０．１ｍｍ〜２．０ｍｍの範囲内の値に設定されてい
る。このような硬質シート１８及び軟質バッキングシー
ト１９は、硬質シート１８を上にした状態で接着されて
おり、その形状は、直径がエッジリング１６の直径と略
等しい円形状をなしている。そして、上側の硬質シート
１８の外周縁部がエッジリング１６の下側突出部１６ａ
下面に非溶解性の接着剤又は溶解性の溶着剤で気密に固
着されている。これにより、硬質シート１８とシートサ
ポータ１３との間にサポータ本体部１４の通気孔１４ａ
と連通した圧力室Ｒが画成され、軟質バッキングシート
１９がウエハＷに接触すると、硬質シート１８及び軟質
バッキングシート１９がウエハＷの反りやうねり等に追
従して撓むようになっている。なお、符号１７は、硬質
シート１８及び軟質バッキングシート１９を貫通したウ
エハ吸着用孔である。

【００３４】一方、図１及び図２に示すエアポンプ９
は、上記圧力室Ｒ内に所望圧力の空気を供給して圧力室
Ｒ内を正圧にし、又は圧力室Ｒ内の空気を吸引して圧力
室Ｒ内を負圧にするための機器である。具体的には、エ
アホース９０がインナーロッド８９内に挿通され、図３
に示すように、その先端部がキャリアベース１１の空気
出入口１１ｂに嵌め込まれている。

【００３５】次に、この実施形態のＣＭＰ装置が示す動
作について説明する。ウエハＷをキャリア１で保持して
定盤１１０の研磨パッド１１１上に運ぶには、図５に示
すように、ウエハＷを軟質バッキングシート１９の下面
に当接させた状態でエアポンプ９を吸引駆動させる。す
ると、図３に示すキャリア１の圧力室Ｒ及び吸着用孔１
７内の空気がエアホース９０に吸い出され、圧力室Ｒ内
が負圧なり、ウエハＷが吸着用孔１７を介して軟質バッ
キングシート１９に吸着される。この状態で、シリンダ
８０を駆動してウエハＷが研磨パッド１１１に接触する
までピストンロッド８２を下降させた後、図６に示すよ
うに、ウエハＷを所定の押圧力Ｆで研磨パッド１１１上
に押さえる。

【００３６】しかる後、エアポンプ９を供給駆動させ、
空気をエアホース９０から圧力室Ｒ内に送り、圧力室Ｒ
内を正圧状態にする。すると、図７に示すように、硬質
シート１８及び軟質バッキングシート１９と研磨パッド
１１１とがウエハＷの凹凸等に追従して変形し、均一な
空気圧ＰがウエハＷの上面の略全体に加わると共に、研
磨パッド１１１がウエハＷ下面の凹凸等に追従する。こ
のとき、軟質バッキングシート１９がウエハＷ上面の略
全体に渡って圧接しており、しかも、軟質バッキングシ
ート１９のウエハＷに対する接触面積が非常に大きいの
で、吸着用孔１７内の圧縮空気が軟質バッキングシート
１９とウエハＷとの間を通って外部に逃げることはな
い。

【００３７】この状態で図１に示すモータ８４，１１２
を駆動させて、図示しない研磨液を供給しながら、キャ
リア１と定盤１１０とを互いに逆方向に回転させると、
ウエハＷの下面が回転する研磨パッド１１１によって研
磨される。

【００３８】このような研磨時において、シリンダ８０
でキャリア１に加えられている押圧力Ｆは、図８に示す
ように、リテーナリング１２への押圧力をＦ１とし、エ
ッジリング１６への押圧力をＦ２とすると、押圧力Ｆ１
と押圧力Ｆ２との和である。このため、エッジリング１
６に加わる押圧力Ｆ２は押圧力Ｆ１の増，減によって
減，増することとなる。また、リテーナリング１２への
押圧力Ｆ１は、ウエハＷのリテーナリング１２から突出
量Δに略逆比例すると考えられる。したがって、ウエハ
Ｗの突出量Δが大きくなるに従ってエッジリング１６へ
の押圧力Ｆ２が大きくなると考えられる。このため、初
期状態では、エッジリング１６への押圧力Ｆ２をエッジ
リング１６の断面積で除した圧力が圧力室Ｒ内の空気圧
Ｐと略同一になるように突出量Δを設定して、ウエハＷ
の外周縁部の研磨レートがウエハＷの他の部分の研磨レ
ートと略等しくなるようにしておく。このように初期設
定しておくことで、ウエハＷの全面に均一な圧力が加わ
り、ウエハＷが均一に研磨されることとなる。

【００３９】しかし、研磨作業を長時間行うと、リテー
ナリング１２の下面が研磨パッド１１１との摩擦によっ
て摩耗し、ウエハＷの突出量Δが初期状態より大きくな
る。この結果、リテーナリング１２への押圧力Ｆ１が減
少し、エッジリング１６への押圧力Ｆ２が増加しようと
する。しかしながら、エッジリング１６とサポータ本体
部１４とを連結しているダイアフラム１５が可撓性を有
しているので、エッジリング１６への押圧力Ｆ２が増加
しようとすると、図９に示すように、ダイアフラム１５
が凹状に撓み、押圧力Ｆ２の増加分を逃がすように作用
する。この結果、エッジリング１６への押圧力Ｆ２が上
記第１〜第３の従来例のように急激に増加することはな
い。すなわち、リテーナリング１２が初期状態から２０
μｍ以上摩耗しても、ウエハＷの外周縁部の研磨レート
はさほど大きくならず、ウエハＷの研磨均一性が維持さ
れると考えられる。

【００４０】発明者等はかかる点を実証すべく、下記３
種類の実験を行った。図１０は、実験データを示す線図
であり、横軸はウエハＷの径を示し、縦軸はウエハＷの
酸化膜の厚さを示している。この実験は、ダイアフラム
１５の厚さＮを１ｍｍに設定し、直径２００ミリで且つ
その表面に１００００オングストロームの厚さの酸化膜
を有した未研磨のウエハＷを、押圧力Ｆが２０７ｋｇ
で、空気圧Ｐが０．４ｋｇ／平方センチメートルという
条件下でウエハＷを３分間研磨することにより行った。
まず、最初は、ウエハＷの突出量Δが１５０μｍになる
ようにリテーナリング１２を調整して、ウエハＷの酸化
膜を研磨した。すると、図１０の実線Ａで示すように、
ウエハＷの酸化膜の中央部が略５５００オングストロー
ムまで研磨されたの対し、酸化膜の外周縁部は略７５０
０オングストローム迄しか研磨されなかった。次に、ウ
エハＷの突出量Δを２００μｍに調整して、未研磨のウ
エハＷの酸化膜を研磨したところ、図１０の一点鎖線Ｂ
で示すように、酸化膜の中央部が略５５００オングスト
ロームまで研磨され、外周縁部が略６６００オングスト
ロームまで研磨された。そして、最後に、ウエハＷの突
出量Δを２５０μｍに調整して、未研磨のウエハＷの酸
化膜を研磨したところ、図１０の破線Ｃで示すように、
酸化膜の中央部が略５５００オングストロームまで研磨
され、しかも、外周縁部が略６１００オングストローム
まで研磨された。図１０の一点鎖線Ｂで示すように、酸
化膜の中央部が略５５００オングストロームで、外周部
が略６６００オングストロームの場合と、図１０の破線
Ｃで示すように、酸化膜の中央部が略５５００オングス
トロームで、外周部が略６１００オングストロームの場
合には、研磨均一性があると見なされ、許容範囲であ
る。したがって、ウエハＷの突出量Δを２００μｍに初
期設定しておくことにより、リテーナリング１２の摩耗
量について５０μｍのマージンを得ることができる。し
かも、この実験の結果から、ウエハＷの突出量Δを３０
０μｍに設定すると、ウエハＷの外周縁部の酸化膜の厚
さは略５２００〜略６０００オングストローム以内にな
ると推定され、突出量Δが３００μｍを大きく越える
と、ウエハＷの外周縁部の厚さが中央部の厚さよりも著
しく小さくなって、いわゆる面ダレを生じると考えられ
る。この結果、研磨均一性を確保するためのウエハＷの
突出量Δの許容範囲は略２００μｍ〜略３００μｍと推
定され、リテーナリング１２の摩耗量に略１００μｍと
いう非常に大きなマージンを得ることができると解され
る。したがって、上記実験条件下においてこの実施形態
のＣＭＰ装置を稼働させる場合には、ウエハＷの突出量
Δを２００μｍに初期設定し、突出量Δが略３００μｍ
に至ったときに、リテーナリング１２を調整して、再度
上記初期状態に設定することにより、多数のウエハＷを
均一に研磨することができる。すなわち、リテーナリン
グ１２が初期設定時から略１００μｍ摩耗するまでリテ
ーナリング１２の調整を行わずに済むので、リテーナリ
ング１２の調整回数が上記従来例に比べて減少し、その
分ＣＭＰ装置の稼働率を上げることができる。

【００４１】このように、この実施形態のＣＭＰ装置に
よれば、リテーナリング１２の摩耗量に対するウエハＷ
外周縁部の研磨レートの増加率が極めて小さいので、リ
テーナリング１２の摩耗量のマージンを大きく採ること
ができ、ＣＭＰ装置の稼働率の向上を図ることができ
る。また、硬質シート１８及び軟質バッキングシート１
９がリテーナリング１２でなくエッジリング１６に溶着
されているので、硬質シート１８及び軟質バッキングシ
ート１９が引っ張れれることもなく、エッジリング１６
から剥離することもない。また、圧力室Ｒの中央部等に
余分な部材が設けられていないので、空気圧の均一性を
維持することができる。さらに、ＣＭＰ装置が、ハウジ
ング１０とキャリアベース１１とを当接した状態で、リ
テーナリング１２をキャリアベース１１の外周部に取り
付け、リテーナリング１２の内側にシートサポータ１３
を配すると共に、シートサポータ１３の下側に硬質シー
ト１８及び軟質バッキングシート１９を取り付けて圧力
室Ｒを形成した構造になっているので、ＣＭＰ装置を小
型化することができ、しかも、エアポンプ９によってリ
テーナリング１２内の空気圧を自由に調整することがで
きる。

【００４２】（第２の実施形態）図１１は、この発明の
第２の実施形態に係るＣＭＰ装置の要部を示す断面図で
ある。この実施形態は、ダイアフラム１５に対する空気
圧の影響を除き且つウエハＷの初期突出量を略零にして
使用する点が上記第１の実施形態と異なる。具体的に
は、図１１に示すように、エッジリング１６の外周面
に、エッジリング１６の上下動を許すＯ−リング１３ａ
（シール部材）を装着して、リテーナリング１２とエッ
ジリング１６との間を気密にすることにより、ダイアフ
ラム１５の上側に空間部Ｓ１を画成した。そして、ダイ
アフラム１５に小孔１５ａを穿設して、空間部Ｓ１と圧
力室Ｒとを連通した。これにより、圧力室Ｒ内の圧力と
空間部Ｓ１内の圧力とが等しくなり、ダイアフラム１５
の上下面の空気圧が等しくなる。

【００４３】すなわち、ダイアフラム１５の厚さを小さ
く設定するほど、ダイアフラム１５が良く撓み、リテー
ナリング１２の摩耗によってエッジリング１６に付加さ
れる押圧力の吸収が良くなる。したがって、ダイアフラ
ム１５の厚みを小さく設定することで、リテーナリング
１２の摩耗量のマージンがさらに大きくなると考えられ
る。また、図１１に示すように、ウエハＷの初期突出量
Δを零に設定すると、エッジリング１６がウエハＷの外
周縁部から上方の力を受けない。このため、ダイアフラ
ム１５の弾性変形がなく、ウエハＷの外周縁部がエッジ
リング１６によって押圧されることはない。このため、
ウエハＷの突出量Δを零に設定しておくことで、圧力室
Ｒ内の空気圧ＰのみがウエハＷ全面に均一に加わること
となり、ウエハＷの研磨均一性が向上することとなる。
しかし、上記第１の実施形態では、図１２に示すよう
に、圧力室Ｒ内の空気圧Ｐがダイアフラム１５を上方に
押すように加わるため、ダイアフラム１５が薄いと、ダ
イアフラム１５が上方に容易に変形し、硬質シート１８
及び軟質バッキングシート１９の外周縁部がエッジリン
グ１６により上方に引っ張られた状態となる。この結
果、ウエハＷの外周縁部に空気圧Ｐが作用しなくなり、
外周縁部の研磨が不可能となる。これに対して、この実
施形態では、ダイアフラム１５に小孔１５ａを穿設した
ので、ダイアフラム１５上下面の圧力が等しくなり、ダ
イアフラム１５が圧力室Ｒ内の空気圧Ｐの影響を受けな
い。この結果、外周縁部も含めてウエハＷ全面に均一な
空気圧Ｐが加わることとなり、ウエハＷの全面の均一な
研磨が可能となる。そして、図１３に示すように、リテ
ーナリング１２が摩耗すると、エッジリング１６がウエ
ハＷからの力を受け、ダイアフラム１５がリテーナリン
グ１２の摩耗量に応じて凹状に変形する。すなわち、ダ
イアフラム１５がリテーナリング１２の摩耗で生じるエ
ッジリング１６への押圧力の増分を逃がすように機能す
ることとなる。

【００４４】このように、この実施形態のＣＭＰ装置に
よれば、ダイアフラム１５の厚さを小さくして、リテー
ナリング１２の摩耗量のマージンを大きくすることがで
きると共に、圧力室Ｒ内の空気圧ＰのみによるウエハＷ
全面の押圧が可能となる。ところで、研磨時にウエハＷ
に大きな横方向力ｆが加わり、薄いこの横方向力ｆが硬
質シート１８及び軟質バッキングシート１９を介してエ
ッジリング１６に伝達され、エッジリング１６がリテー
ナリング１２と接触することも考えられる。しかしなが
ら、ダイアフラム１５がサポータ本体部１４から略水平
に延出した断面直状の形状をしており、横方向力ｆに対
して強いので、ダイアフラム１５がリテーナリング１２
側に伸びてエッジリング１６がリテーナリング１２に接
触するという事態は生じない。その他の構成，作用効果
は上記第１の実施形態と同様であるので、その記載は省
略する。なお、この実施形態では、シール部材として、
Ｏ−リング１３ａを適用して気密な空間部Ｓ１を画成し
たが、図１４に示すように、可撓性有するリング状のダ
イアフラム１３ｂをキャリアベース１１とリテーナリン
グ１２とで狭持し、エッジリング１６の上面をダイアフ
ラム１３ｂの下面に固定して、気密な空間部Ｓ１を画成
するようにしても良い。

【００４５】（第３の実施形態）図１５は、この発明の
第３の実施形態に係るＣＭＰ装置のキャリアを示す断面
図である。この実施形態は、空間部Ｓ１を圧力室Ｒと分
離し、空間部Ｓ１の空気圧を独立に調整可能な構成とし
た点が、上記第１及び第２の実施形態と異なる。すなわ
ち、ダイアフラム１５に小孔を設けず、ダイアフラム１
５で空間部Ｓ１を圧力室Ｒと分離した構造にして、空間
部Ｓ１に連通する空気出入口１１ｆをキャリアベース１
１に形成した。そして、エアポンプ９からのエアホース
９１をこの空気出入口１１ｆに挿通した構造にした。

【００４６】これにより、異なった圧力の空気を図１に
示すエアポンプ９からエアホース９０，９１を介して圧
力室Ｒ，空間部Ｓ１に供給することで、圧力室Ｒ内空気
圧と空間部Ｓ１内空気圧との差圧がダイアフラム１５に
働くこととなる。したがって、空間部Ｓ１内空気圧を圧
力室Ｒ内空気圧よりも大きくすることで、ダイアフラム
１５を凹状に撓ませることができ、しかも、空間部Ｓ１
内空気圧の大きさを調整することで、ダイアフラム１５
の撓み量を調整することができる。また逆に、空間部Ｓ
１内空気圧を圧力室Ｒ内空気圧よりも小さくすること
で、ダイアフラム１５を凸状に撓ませることができ、し
かも、空間部Ｓ１内空気圧を調整することで、凸状のダ
イアフラム１５の撓み量を調整することができる。すな
わち、上記のようにダイアフラム１５の撓み方向と撓み
量を調整することで、エッジリング１６に加わる押圧力
を調整することができ、この結果、ウエハＷ外周縁部の
研磨レートを自由に制御することができる。その他の構
成，作用効果及び変形例は上記第１及び第２の実施形態
と同様であるので、その記載は省略する。

【００４７】（第４の実施形態）図１６は、この発明の
第４の実施形態に係るＣＭＰ装置のキャリアを示す断面
図であり、図１７は、この実施形態で適用されるシート
サポータの斜視図である。この実施形態は、複数の圧力
室を形成した点が、上記第１〜第３の実施形態と異な
る。図１６に示すように、この実施形態のシートサポー
タ１３′は、リング状のサポータ本体部１４′の外周に
ダイアフラム１５及びエッジリング１６を有し、Ｏ−リ
ング１３ａで圧力室としての空間部Ｓ１を画成し、サポ
ータ本体部１４の下側に圧力室Ｒを配している。そし
て、サポータ本体部１４′の内孔２０内にさらにダイア
フラム１５′（内ダイアフラム部）とエッジリング１
６′（内エッジ部）とを有している。具体的には、ダイ
アフラム１５′が内孔２０の内周面下端から中心部側に
略水平に広がっており、リング状のエッジリング１６′
がダイアフラム１５′の内縁部に形成されている。この
エッジリング１６′も上下に突出しており、その下側突
出部１６ａ′が硬質シート１８に溶着剤にて溶着されて
いる。このようにして、サポータ本体部１４′の外側，
下側，内側に各々圧力室Ｓ１，Ｒ，Ｓ２が画成されてい
る。そして、圧力室Ｓ１と連通した空気出入口１１ｆ
と、圧力室Ｒに通気孔１４ａ′を介して連通した空気出
入口１１ｇと、圧力室Ｓ２に連通した空気出入口１１ｂ
とに、エアホースが各々挿入されて、圧縮空気が圧力室
Ｓ１，Ｒ，Ｓ２に独立に供給されるようになっている。

【００４８】これにより、圧力室Ｒの外周部分の領域Ｇ
１に、圧力室Ｓ１の空気圧Ｐ１と圧力室Ｒの空気圧Ｐ２
との差圧に対応した押圧力が加わり、圧力室Ｒの下側の
領域Ｇ２に圧力室Ｒの空気圧Ｐ２に対応した押圧力が加
わり、圧力室Ｒの内周部分の領域Ｇ３に、圧力室Ｒの空
気圧Ｐ２と圧力室Ｓ２の空気圧Ｐ３との差圧に対応した
押圧力が加わり、圧力室Ｓ２の中心部分の領域Ｇ４に、
圧力室Ｓ２の空気圧Ｐ３に対応した押圧力が加わること
となる。したがって、圧力室Ｓ１，圧力室Ｒ，圧力室Ｓ
２の空気圧Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３を調整することで、各領域
Ｇ１〜領域Ｇ４に対応したウエハＷ面の研磨レートを制
御することができる。その他の構成，作用効果及び変形
例は上記第１〜第３の実施形態と同様であるので、その
記載は省略する。

【００４９】（第５の実施形態）図１８は、この発明の
第５の実施形態に係るＣＭＰ装置のキャリアを示す断面
図であり、図１９は、この実施形態で適用されるシート
サポータの斜視図である。図１８及び図１９に示すよう
に、この実施形態は、キャリア内部に、径が異なる２つ
のシートサポータ１３′−１，１３′−２を同心状に配
した点が、上記第４の実施形態とことなる。具体的に
は、大径のシートサポータ１３′−１の内孔２０内に、
互いのエッジリング１６′，１６とが接触しないように
所定間隔だけ離して、シートサポータ１３′−２を配
し、これらシートサポータ１３′−１，１３′−２をキ
ャリアベース１１に固定した構成となっている。かかる
構成により、圧力室Ｓ１内圧力Ｐ１とシートサポータ１
３′−１の圧力室Ｒ内圧力Ｐ２との差圧に対応した押圧
力を領域Ｇ１に加えることができ、圧力室Ｒ内圧力Ｐ２
に対応した押圧力を領域Ｇ２に加えることができ、圧力
室Ｓ２内圧力Ｐ３とシートサポータ１３′−１の圧力室
Ｒ内圧力Ｐ２との差圧に対応した押圧力を領域Ｇ３に加
えることができ、圧力室Ｓ２内圧力Ｐ３に対応した押圧
力を領域Ｇ４に加えることができ、さらに、圧力室Ｓ２
内圧力Ｐ３とシートサポータ１３′−２の圧力室Ｒ内圧
力Ｐ４との差圧に対応した押圧力を領域Ｇ５に加えるこ
とができ、圧力室Ｒ内圧力Ｐ４に対応した押圧力を領域
Ｇ６に加えることができ、圧力室Ｒ内圧力Ｐ４と中央の
圧力室Ｓ３内の圧力Ｐ５との差圧に対応した押圧力を領
域Ｇ７に加えることができ、圧力室Ｓ３内圧力Ｐ５に対
応した押圧力を領域Ｇ８に加えることができるので、ウ
エハＷ面の研磨レートをさらに細かく制御することがで
きる。その他の構成，作用効果及び変形例は上記第４の
実施形態と同様であるので、その記載は省略する。

【００５０】（第６の実施形態）図２０は、この発明の
第６の実施形態に係るＣＭＰ装置の要部を示す断面図で
あり、図２１は貫通孔の配設状態を示す断面図であり、
図２２は圧力室内の空気の流れを示す断面図である。こ
の実施形態は圧力室Ｒ内の空気の流れを安定させる構造
とした点が上記実施形態と異なる。

【００５１】図３に示したキャリア１において、気密な
圧力室Ｒ内に空気を供給し続けると、キャリア１が高速
回転していることから、圧力室Ｒ内の空気が遠心力によ
って圧力室Ｒの外周部側に移動する。このため、圧力室
Ｒの外周部側の空気密度が高くなったり、当該外周部に
乱流が発生して、硬質シート１８の外周部に加わる空気
圧Ｐが他の部分の空気圧と異なってしまうおそれがあ
る。特に、キャリア１のように硬質シート１８と軟質パ
ッキングシート１９との二層構造のシートをエッジリン
グ１６に固着した構造のものにあっては、ウエハＷの外
周部側に加わる空気圧Ｐが小さくなり、図２３の（ａ）
に示すように、ウエハＷの外周部が厚く残ってしまうお
それがある。

【００５２】そこで、この実施形態では、図２０に示す
ように、圧力室Ｒのキャリア１外周部と連通させる小径
の貫通孔３０を、エッジリング１６の下側突出部１６ａ
の下部に穿設した。具体的には、図２１に示すように、
４つの貫通孔３０を下側突出部１６ａの周方向に９０度
間隔で配設した。これにより、圧力室Ｒ内に供給された
空気は、図２２に示すように、圧力室Ｒの外周部側に向
かって流れ、貫通孔３０から抜けて、リテーナリングリ
テーナリング１２内周面とエッジリング１６外周面との
間隙を通ってキャリア１外部に流出する。この結果、圧
力室Ｒ内に、略層流状態の空気の安定した空気流通経路
が形成され、圧力室Ｒ内空気密度が均一になる。

【００５３】発明者は、図２０に示すキャリア１を用い
て、直径２００ｍｍで且つその表面に１００００オング
ストロームの厚さの酸化膜を有したウエハＷを３分間研
磨したところ、図２３の（ｂ）に示すように、ウエハＷ
の外周部の酸化膜厚さが約５７００オングストロームに
なり、他の部分の厚さとほとんど差がなくなった。

【００５４】このように、この実施形態によれば、圧力
室Ｒ内の空気圧Ｐ分布を確実に均一にすることができ、
ウエハＷの研磨均一性をさらに向上させることができ
る。その他の構成，作用効果は上記第１ないし第５の実
施形態と同様であるので、その記載は省略する。

【００５５】（第７の実施形態）図２４は、この発明の
第７の実施形態に係るＣＭＰ装置の要部を示す断面図で
ある。この実施形態のＣＭＰ装置は、上記第６の実施形
態のＣＭＰ装置を改良したものである。上記第６の実施
形態では、貫通孔３０から抜けた空気がエッジリング１
６とリテーナリング１２との間隙を流れることから、こ
の間隙に入り込んだ研磨液が空気によって乾燥し、その
砥粒が間隙内に固着して、エッジリング１６が動かなく
なるおそれがある。そこで、この実施形態では、図２４
に示すように、幅方向に貫通する孔３１をリテーナリン
グ１２であって貫通孔３０と対向する箇所に穿設し、こ
の孔３１に層通したチューブ３２の先端部をエッジリン
グ１６の貫通孔３０内に圧入した構造とした。これによ
り、圧力室Ｒ内の空気は、エッジリング１６とリテーナ
リング１２との間隙に漏れることなく、チューブ３２を
通ってキャリア１の外部に流出することとなり、エッジ
リング１６とリテーナリング１２との間隙に砥粒が固着
するという事態を防止することができる。その他の構
成，作用効果は上記第６の実施形態と同様であるので、
その記載は省略する。

【００５６】（第８の実施形態）図２５は、この発明の
第８の実施形態に係るＣＭＰ装置の要部を示す断面図で
ある。この実施形態は、上記第７の実施形態のＣＭＰ装
置において、圧力室Ｒからキャリア１外部に流出する空
気の流量を制御することができる構造とした点が上記第
７の実施形態と異なる。

【００５７】上記第７の実施形態ではリテーナリング１
２の周方向に９０度間隔で穿設された４つの孔３１内に
挿入されたチューブ３２から圧力室Ｒ内の空気を流出さ
せて、圧力室Ｒ内の空気圧Ｐの均一分布を可能にしてい
るが、キャリア１の製造上の誤差によって、チューブ３
２から流出する空気の流量がキャリア１毎異なり、圧力
室Ｒ内空気圧の均一性やウエハＷの研磨レートがキャリ
ア１毎異なるおそれがある。このような場合には、シリ
ンダ８０によってキャリア１に加える押圧力が圧力室Ｒ
内の空気圧よりも大きいという関係を保ちつつ、各キャ
リア１毎、圧力室Ｒ内の空気圧Ｐを制御することで、製
造上の誤差を補正することが考えられるが、実際上は困
難である。

【００５８】そこで、この実施形態では、図２５に示す
ように、リテーナリング１２の孔３１開口部分に流量調
整バルブ４を取り付け、チューブ３２の空気流出側端部
をこの流量調整バルブ４に連結した構造とした。流量調
整バルブ４は、周知のバルブであり、チューブ３２と連
通したバルブ本体４０内の流路４１を調整つまみ４２に
よって広げたり狭めたりすることで、流路４１の開口か
ら流出する空気の流量を制御することができるようにな
っている。これにより、調整つまみ４２を調整して、圧
力室Ｒからキャリア１外部に流出する空気の流量を各キ
ャリア１毎調整することで、製造上の誤差を補正するこ
とができ、全てのキャリア１における圧力室Ｒ内空気圧
の同一化とウエハＷに対する研磨レートの同一化とを図
ることができる。その他の構成，作用効果は上記第７の
実施形態と同様であるので、その記載は省略する。

【００５９】（第９の実施形態）図２６は、この発明の
第９の実施形態に係るＣＭＰ装置の要部を示す断面図で
ある。この実施形態は、ダイアフラム１５側から圧力室
Ｒ内の空気を外部に流出させる構造とした点が上記第６
及び第７の実施形態と異なる。

【００６０】すなわち、図２６に示すように、ダイアフ
ラム１５であってエッジリング１６の近傍個所に孔３３
を穿設し、この孔３３の真上に、キャリアベース１１と
図示しないハウジング１０とを貫通して外部に開口する
貫通孔３４を設けると共に、貫通孔３４に挿入したチュ
ーブ３５を孔３３に圧入した。これにより、圧力室Ｒ内
の空気がダイアフラム１５の孔３３に圧入されたチュー
ブ３５を通ってキャリア１外部に流出する。

【００６１】発明者は、図２６に示すキャリア１を用い
て、直径２００ｍｍで且つその表面に１００００オング
ストロームの厚さの酸化膜を有したウエハＷを３分間研
磨したところ、図２３の（ｃ）に示すように、この場合
も、ウエハＷの外周部の酸化膜厚さが約５７００オング
ストロームになり、他の部分の厚さとほとんど差がなく
なった。その他の構成，作用効果は上記第６及び第７の
実施形態と同様であるので、その記載は省略する。

【００６２】（第１０の実施形態）図２７は、この発明
の第１０の実施形態に係るＣＭＰ装置の要部を示す断面
図である。この実施形態は、上記第９の実施形態のＣＭ
Ｐ装置において、圧力室Ｒからキャリア１外部に流出す
る空気の流量を制御することができる構造とした。

【００６３】すなわち、図２７に示すように、ハウジン
グ１０とキャリアベース１１とを貫通する貫通孔３４の
開口部分に上記第８の実施形態で用いた流量調整バルブ
４を取り付け、チューブ３５の空気流出側端部をこの流
量調整バルブ４に連結した構造とした。これにより、調
整つまみ４２を調整して、圧力室Ｒからキャリア１外部
に流出する空気の流量を各キャリア１毎調整すること
で、製造上の誤差を補正することができ、全てのキャリ
ア１における圧力室Ｒ内空気圧の同一化とウエハＷに対
する研磨レートの同一化とを図ることができる。その他
の構成，作用効果は上記第９の実施形態と同様であるの
で、その記載は省略する。

【００６４】（第１１の実施形態）図２８は、この発明
の第１１の実施形態に係るＣＭＰ装置の要部を示す断面
図である。この実施形態は、チューブ３５の代わりに可
撓性のゴム素材で形成したリング部材３６を用いた点が
上記第９の実施形態と異なる。

【００６５】具体的には、図２８に示すように、断面略
Ｕ字状のリング部材３６を下向きにして、ダイアフラム
１５上に載置し、リング部材３６下端とダイアフラム１
５上面との接触部分とリング部材３６上面とキャリアベ
ース１１下面との接触部分とを接着剤にて気密にそれぞ
れ固着した。そして、リング部材３６の上部であって貫
通孔３４に対応する個所に貫通孔３４と連通する孔３７
を穿設した。これにより、圧力室Ｒ内の空気が、ダイア
フラム１５の孔３３からリング部材３６内の空間部に入
り、リング部材３６の孔３７とハウジング１０及びキャ
リアベース１１の貫通孔３４とを介してキャリア１外部
に流出する。その他の構成，作用効果は上記第９の実施
形態と同様であるので、その記載は省略する。

【００６６】（第１２の実施形態）図２９は、この発明
の第１２の実施形態に係るＣＭＰ装置のキャリア１を示
す断面図である。この実施形態のＣＭＰ装置は、図３に
示したキャリア１において、軟質バッキングシート１９
とウエハＷとの間に空気層を形成するようにした点が上
記実施形態と異なる。図２９に示すように、サポータ本
体部１４の複数の通気孔１４ａと硬質シート１８及び軟
質バッキングシート１９を貫通する複数の孔１７とがそ
れぞれ対向するように配設されている。図３０に示すよ
うに、サポータ本体部１４の通気孔１４ａから圧力室Ｒ
内に空気が供給されると、硬質シート１８及び軟質バッ
キングシート１９が空気圧Ｐで押圧されることとなる。
このとき、図に示すように、通気孔１４ａと孔１７とが
ずれていると、軟質バッキングシート１９が圧力室Ｒ内
空気圧ＰによってウエハＷ上に圧接し、圧力室Ｒ内の空
気が孔１７から軟質バッキングシート１９とウエハＷと
の間に入り込むことが困難となる。そこで、通気孔１４
ａが孔１７の略真上に来るように、通気孔１４ａと孔１
７とを対向させることで、通気孔１４ａからの空気が孔
１７に直接入り込むので、孔１７内の空気圧が圧力室Ｒ
内の空気圧Ｐよりも大きくなり、図３１の矢印で示すよ
うに孔１７からの空気が軟質バッキングシート１９とウ
エハＷとの間に流れ込むようになる。かかる構成によ
り、サポータ本体部１４の通気孔１４ａから圧力室Ｒ内
に供給された空気が圧力室Ｒ内に充満すると共に、孔１
７を介して軟質バッキングシート１９とウエハＷとの間
に流出するので、軟質バッキングシート１９とウエハＷ
との間に一定厚さの空気の層が形成される。この結果、
ウエハＷはこの空気層による圧力を直接受けることとな
り、ウエハＷ全面への空気圧分布が略完全に均一にな
る。

【００６７】（第１３の実施形態）図３２は、この発明
の第１３の実施形態に係るＣＭＰ装置のキャリアの要部
を示す断面図である。上記第１２の実施形態のキャリア
を製造する上で、通気孔１４ａと孔１７との位置合わせ
を行うことは、困難な場合がある。そこで、この実施形
態では、図３に示したキャリアにおいて、サポータ本体
部１４に設けられた複数の通気孔１４ａの一部を硬質シ
ート１８及び軟質バッキングシート１９を貫通する複数
の孔１７の一部とをそれぞれチューブ５０で連通させた
構成とした。かかる構成により、通気孔１４ａからの空
気が直接孔１７に供給され、軟質バッキングシート１９
とウエハＷとの間に安定した空気層が形成される。

【００６８】（第１４の実施形態）図３３は、この発明
の第１４の実施形態にかかるＣＭＰ装置のキャリアを示
す断面図である。このキャリアは、硬質シート１８と軟
質バッキングシート１９との構造に特徴を有している。
即ち、複数の孔１８ａを有した硬質シート１８をシート
サポータ１３のエッジリング１６の下面に固着し、軟質
バッキングシート１９の上面中央部をこの硬質シート１
８の下面中央部に接着剤９８にて接着した構造とした。
このように、孔を有しない軟質バッキングシート１９を
硬質シート１８の中央部に部分的に接着することによ
り、圧力室Ｒ内の空気が硬質シート１８の孔１８ａから
硬質シート１８と軟質バッキングシート１９との間に入
り込み、硬質シート１８と軟質バッキングシート１９と
の間に空気層を形成する。この結果、ウエハＷ全面がこ
の空気層により軟質バッキングシート１９を介して均一
に押圧されることとなる。その他の構成，作用効果は上
記第１３及び１４の実施形態と同様であるので、その記
載は省略する。

【００６９】（第１５の実施形態）ウエハを所望の品質
に研磨するには、キャリア内の圧力を所望の圧力に保持
することが必要である。そこで、従来は、キャリア等の
ような回転する箇所を避け、エアホース等のような静止
している箇所に圧力計等を介設していた。そして、この
圧力計等の計器をモニタすることで、キャリア内の圧力
値を想定し、キャリア内圧力を制御するようにしてい
た。しかし、このような圧力制御システムでは、キャリ
ア内の実際の圧力値を測定することができない。特に、
図２０〜図２８に示した第６〜第１１の実施形態のキャ
リアのように、圧力室の空気を外部に洩らす構造のもの
においては、キャリア内の実際の圧力値と測定圧力値と
の間に大きな誤差が生じてしまう。そこで、この実施形
態では、キャリアの圧力室内の実際の圧力を測定及び制
御可能な圧力制御システムを設けた。

【００７０】図３４は、この発明の第１５の実施形態に
係るＣＭＰ装置の要部を示すブロック図であり、符号５
が圧力制御システムである。圧力制御システム５は、キ
ャリア１の圧力室内の圧力を所望の圧力値に制御するた
めのもので、圧力計５０と比較制御器５３と圧力調整器
としてのレギュレータ５９とよりなる。

【００７１】圧力計５０は、図３５に示すように、キャ
リア１に取り付けられており、そのセンサ部５０ａがハ
ウジング１０とキャリアベース１１とシートサポータ１
３とを貫通して圧力室Ｒ内に挿入されている。これによ
り、センサ部５０ａで圧力室Ｒ内の実際の圧力値を検出
し、その検出圧力値Ｖを電気信号Ｃ１に変換して出力す
る。また、この圧力計５０には、表示部としてのディジ
タル式のディスプレイ５１が取り付けられており、検出
時の圧力値を表示するようになっている。ディスプレイ
５１は、ディジタル式でなく、アナログ式でも良いが、
キャリア１に取り付けるため、ここでは回転時に見やす
いディジタル式のものを採用した。

【００７２】このような圧力計５０の出力側は、図３４
に示すように、ロータリジョイント５２を介して比較制
御器５３の入力側に接続されている。ロータリジョイン
ト５２は、図３５に示すように、キャリア１と一体回転
するピストンロッド８２に固着された回転盤５２ａとピ
ストンロッド８２の外側に固定された固定盤５２ｂとを
有している。回転盤５２ａは、その上面にリング状端子
５２ｃを有し、このリング状端子５２ｃが導線５０ｂを
介して圧力計５０の出力側と電気的に接続されている。
一方、固定盤５２ｂは、その下面にリング状に植毛され
たブラシ５２ｄを有し、このブラシ５２ｄがリング状端
子５２ｃに圧接されている。そして、このブラシ５２ｄ
が導線５２ｅを介して比較制御器５３の入力側に電気的
に接続されている。これにより、圧力計５０からの電気
信号Ｃ１が導線５０ｂ，ロータリジョイント５２，導線
５２ｅを通じて、比較制御器５３に入力されることとな
る。

【００７３】比較制御器５３は、図３４に示すように、
演算部５４とメモリ５５とを有している。演算部５４
は、圧力計５０からの電気信号Ｃ１を入力すると、メモ
リ５５から予め定められた基準圧力値Ｖ０とこの基準圧
力値Ｖ０よりも極めて高い第１の圧力レベル値Ｖ１と基
準圧力値Ｖ０よりも極めて低い第２の圧力レベル値Ｖ２
とを読み出し、検出圧力値Ｖと基準圧力値Ｖ０，第１の
圧力レベル値Ｖ１，第２の圧力レベル値Ｖ２とをそれぞ
れ比較する。図３６は、基準圧力値Ｖ０，第１の圧力レ
ベル値Ｖ１，第２の圧力レベル値Ｖ２を示す線図であ
る。図３６に示すように、基準圧力値Ｖ０は圧力室Ｒ内
の希望する圧力であり、所望の圧力レベル幅Δを有して
いる。これに対して、第１の圧力レベル値Ｖ１は圧力室
Ｒ内圧力がこの値以上であると、ウエハＷの研磨レート
が著しく高くなってしまう圧力値であり、第２の圧力レ
ベル値Ｖ２は圧力室Ｒ内圧力がこの値以下であると、ウ
エハＷの研磨レートが著しく低くなってしまう圧力値で
ある。演算部５４は、入力した電気信号Ｃ１が示す検出
圧力値Ｖと基準圧力値Ｖ０とを比較し、図３６の点Ｋ１
に示すように、検出圧力値Ｖが基準圧力値Ｖ０の圧力レ
ベル幅Δ内である場合には、制御信号を出力しない。こ
れに対して、点Ｋ２で示すように、検出圧力値Ｖが基準
圧力値Ｖ０よりも大きく且つ第１の圧力レベル値Ｖ１よ
り小さい場合には、検出圧力値Ｖと基準圧力値Ｖ０の平
均圧力値との圧力差を示す減圧制御信号Ｃ２を出力す
る。また、点Ｋ３で示すように、検出圧力値Ｖが基準圧
力値Ｖ０より小さく且つ第２の圧力レベル値Ｖ２よりも
大きい場合にも、その検出圧力値Ｖと基準圧力値Ｖ０の
平均圧力値との圧力差を示す増圧制御信号Ｃ３を出力す
る。そして、点Ｋ４又は点Ｋ５に示すように検出圧力値
Ｖが第１の圧力レベル値Ｖ１以上又は第２の圧力レベル
値Ｖ２以下の場合には、スピーカ５６から警報を鳴らす
と共に、停止信号Ｃ４をモータ８４，１１２に送ってモ
ータ８４，１１２を停止させる。

【００７４】レギュレータ５９は、図３４に示すよう
に、導線５９ａを介して比較制御器５３の出力側と電気
的に接続されており、比較制御器５３から出力された減
圧制御信号Ｃ２又は増圧制御信号Ｃ３を入力する。この
レギュレータ５９はエアホース９０に介設されており、
減圧制御信号Ｃ２又は増圧制御信号Ｃ３に基づいて、エ
アホース９０からキャリア１の圧力室Ｒ内に送られる空
気の流量を調整する機能を有している。具体的には、減
圧制御信号Ｃ２が入力されると、レギュレータ５９は、
減圧制御信号Ｃ２が示す圧力差分だけ圧力室Ｒ内圧力を
減圧させるように、エアホース９０内の空気流量を減少
させる。また、増圧制御信号Ｃ３が入力されると、レギ
ュレータ５９は、増圧制御信号Ｃ３に示す圧力差分だけ
圧力室Ｒ内圧力を増圧させるように、エアホース９０内
の空気流量を増加させる。

【００７５】かかる構成により、キャリア１の圧力室Ｒ
内の圧力が変化すると、圧力計５０によってその実際の
検出圧力値Ｖが検出され、検出圧力値Ｖと基準圧力値Ｖ
０との圧力差に対応した減圧制御信号Ｃ２又は増圧制御
信号Ｃ３が比較制御器５３からレギュレータ５９に出力
される。そして、レギュレータ５９の空気流量調整機能
によって、圧力室Ｒ内の圧力が基準圧力値Ｖ０の圧力レ
ベル幅Δ内に入るように戻される。このように、この実
施形態によれば、圧力室Ｒ内の実際の圧力を検出して、
所望の圧力室Ｒ内の圧力値に制御することができるの
で、非常に正確な圧力制御が可能となり、高品質のウエ
ハＷを提供することができる。また、圧力室Ｒ内圧力が
著しく高くなったり、低くなったりした場合には、警報
が鳴ると共にＣＭＰ装置が停止するので、過研磨等によ
ってウエハＷを無駄にすることもない。さらに、ユーザ
が圧力計５０のディスプレイ５１によって常に実際の圧
力値を観測することができるので、非常に便利である。

【００７６】（第１６の実施形態）図３７は、この発明
の第１６の実施形態に係るＣＭＰ装置のキャリアを示す
断面図である。この実施形態のキャリアは、シートサポ
ータの構造が上記第１〜第１４の実施形態と異なる。図
３７において、符号２１がシートサポータであり、この
シートサポータ２１は、リング状のサポータ本体部２２
とサポータ本体部２２の下面外周部に突設されたエッジ
部２３とを有し、サポータ本体部２２が可撓性有するリ
ング状のダイアフラム２４で保持された構造となってい
る。具体的には、ダイアフラム２４の外周部が、キャリ
アベース１１′とリテーナリング１２とで挟持された状
態でネジ２６にて固定され、キャリアベース１１′とダ
イアフラム２４との間にＯ−リング２７が装着されてい
る。そして、ダイアフラム２４の内周部下面に、エッジ
部２３を下に向けたサポータ本体部２２の上面が溶着さ
れ、エッジ部２３の下面に硬質シート１８の外周部が溶
着され、この硬質シート１８の下面に軟質バッキングシ
ート１９が接着されている。また、キャリアベース１
１′とリテーナリング１２の内周面にはダイアフラム２
４の撓みを許すリング状の溝２９が刻設されている。こ
れにより、硬質シート１８とシートサポータ２１とキャ
リアベース１１′とで気密な圧力室Ｓ４が画成され、エ
アホース９０からの圧縮空気が、キャリアベース１１′
下面に取り付けられた板体２８の通気口２８ａから圧力
室Ｓ４内に供給される。

【００７７】次に、この実施形態のＣＭＰ装置のキャリ
アが示す動作について説明する。図３８は、この実施形
態のキャリアが示す動作を説明するための断面図であ
る。図３８に示すように、圧力室Ｓ４の空気圧Ｐはダイ
アフラム２４の上面に加わり、ダイアフラム２４の面積
と空気圧Ｐとの積である押圧力がエッジ部２３を介して
ウエハＷの外周部に加わることとなる。このとき、エッ
ジ部２３の断面積がダイアフラム２４の面積よりも小さ
いので、ウエハＷの外周縁部に加わる圧力ＰWは、その
他の部分に加わる圧力Ｐよりも大きくなり、ウエハＷの
外周部がエッジ部２３によって強く押された状態とな
る。したがって、研磨作業中にウエハＷに横方向の力が
加わった場合においても、ウエハＷがその力によって、
横方向にずれることはない。この状態で、ウエハＷの外
周縁部の研磨レートと他の部分の研磨レートとが略等し
くなるように、ウエハＷの突出量Δを初期設定してお
き、ウエハＷの研磨作業を行う。リテーナリング１２が
摩耗していない状態では、ウエハＷの外周縁部が研磨パ
ッド１１１（図示省略）から受ける抗力Ｆ３（圧力）は
圧力ＰWに等しい。しかし、リテーナリング１２が摩耗
すると、突出量Δの増加により、抗力Ｆ３が増加しよう
とする。ところが、ダイアフラム２４が可撓性を有して
いるので、抗力Ｆ３の増加に対して上方に撓み、抗力Ｆ
３の増加を逃がしてしまう。このため、ウエハＷ全体が
リテーナリング１２の摩耗量に対応して上方に移動し、
抗力Ｆ３と圧力ＰWとを等しくすると共に、ウエハＷの
突出量Δを初期状態に維持する。すなわち、キャリアへ
の押圧力Ｆは常にリテーナリング１２にのみ加わり、シ
ートサポータ２１にはほとんど加わらないので、リテー
ナリング１２の摩耗によるウエハＷ外周縁部の研磨レー
トの変化を考慮する必要がない。この結果、リテーナリ
ング１２が摩耗しても、リテーナリング１２の調整作業
を行う必要がなくＣＭＰ装置の稼働率が飛躍的に向上す
る。その他の構成，作用効果は上記第１〜第１４の実施
形態と同様であるので、その記載は省略する。

【００７８】なお、この発明は、上記実施形態に限定さ
れるものではなく、発明の要旨の範囲内において種々の
変形や変更が可能である。例えば、上記実施形態では、
流体として空気を適用したが、油等の液体を適用してそ
の油圧等でウエハＷを均一に押圧することもできる。ま
た、上記実施形態では、可撓性のシートとして、硬質シ
ート１８と軟質バッキングシート１９の二層構造のシー
トを用いたが、図３９に示すように、硬質シート１８又
は軟質バッキングシート１９のいずれかをエッジリング
１６の下面に配し、硬質シート１８又は軟質バッキング
シート１９の上面外周部をエッジリング１６に気密に固
着しても良い。また、図４０に示すように、硬質シート
１８と軟質バッキングシート１９とを両面接着テープな
どの中間シート８９を介して接着し、硬質シート１８の
上面外周部をエッジリング１６に気密に固着した構造と
しても良い。また、上記第４及び第５の実施形態におい
て、第６ないし第１１の実施形態のように、圧力室Ｒの
外周部側で内部空気を外部に逃がす構造とすることがで
きると共に、流量調整バルブ４を取り付けて排出空気の
流量を調整することができる構成とすることができる。
また、上記第２ないし第１１の実施形態において、第１
２ないし第１４の実施形態のように、シートの下側に空
気層を形成してウエハＷを均一に押圧する構成とするこ
ともできる。また、第１５の実施形態では、電気信号Ｃ
１と減圧制御信号Ｃ２と増圧制御信号Ｃ３とを有線で伝
送する構成としたが、圧力計５０に送信機を、比較制御
器５３に送受信機を、レギュレータ５９に受信機をそれ
ぞれ設けて、電気信号Ｃ１，減圧制御信号Ｃ２，増圧制
御信号Ｃ３を無線で伝送するようにすることもできる。
また、上記第１６の実施形態において、第６ないし第８
及び第１０の実施形態のように、圧力室Ｓ４の外周部側
で内部空気を外部に逃がす構造とすることができると共
に、流量調整バルブ４を取り付けて排出空気の流量を調
整することができる構成とすることができる。また、上
記１６の実施形態において、第１２ないし第１４の実施
形態のように、シートの下側に空気層を形成してウエハ
Ｗを均一に押圧する構成とすることもできると共に、第
１５の実施形態の様な圧力制御システムを設けることが
できる。

【００７９】

【発明の効果】以上詳しく説明したように、請求項１，
請求項６ないし請求項８，及び請求項２９の発明によれ
ば、外周縁部も含めたワークの全面に渡って均一に流体
の圧力を加えることができるので、ワークの研磨均一性
を向上させることができるという効果がある。また、外
ダイアフラム部の作用によってリテーナリングの摩耗量
に対するワーク外周縁部の研磨レートの増加率を小さく
することができるので、リテーナリングの摩耗量のマー
ジンを大きくすることができる。この結果、上記第１か
ら第３の従来例のＣＭＰ装置に比べて、ＣＭＰ装置を長
い時間稼働させることができ、稼働率の向上を図ること
ができる。さらに、シートが外エッジ部の端部に気密に
固定されているので、圧力室内の流体が外部に漏れるこ
とがなく、この結果、上記第１の従来例のようにワーク
外周縁部に加わる圧力にむらが生じるという事態を完全
に防止することができる。また、ワークに接触するシー
トが可撓性の外ダイアフラム部の外縁部からワーク外周
縁部側に突出した外エッジ部に固定されているので、上
記第２の従来例のようにキャリアの押圧時にシートの外
周部が引っ張られるという問題も生じない。また、上記
第３の従来例のように圧力室内にフレキシブルホース等
の余分な部材を設ける必要がないので、流体圧の均一性
を維持することができる。さらに、キャリアがキャリア
ベースとリテーナリングとシートサポータとシートとの
組み付けにより構成されているので、キャリアが大型化
することもなく、しかも圧力室内の流体圧を自由に調整
することができる。

【００８０】また、請求項２及び請求項３０の発明によ
れば、外ダイアフラム部両側の流体圧を等しくすること
ができるので、流体圧による外ダイアフラム部の撓みへ
の影響を防止することができるという効果がある。

【００８１】また、請求項３及び請求項３１の発明によ
れば、空間部内の流体圧と圧力室内の流体圧との差圧を
制御して外ダイアフラム部に加わる流体圧を調整するこ
とができるので、この外ダイアフラム部の撓み方向や撓
み量を自由に制御することができ、この結果、ワーク外
周縁部の研磨レートを自由に調整することができるとい
う効果がある。

【００８２】また、請求項４及び請求項３２の発明によ
れば、中央部の圧力室の外側にさらに気密な室を形成す
ることができるので、各室内の流体圧を異ならせること
で、ワークの反りや凹凸等に応じた研磨レートの調整が
可能となるという効果がある。

【００８３】さらに、請求項５及び請求項３３の発明に
よれば、ワークの凹凸に応じた研磨レートの調整をさら
に細かく行うことができるという効果がある。

【００８４】また、請求項９及び請求項３４の発明によ
れば、圧力室内の流れを安定させて、ワークに加わる圧
力分布の均一性をさらに向上させることができるので、
ワークの研磨均一性をさらに向上させることができる。
また、請求項１０ないし請求項１２及び請求項３５ない
し請求項３７の発明によれば、圧力室内の流体が、リテ
ーナリングと外エッジ部との間に漏れることなく、キャ
リア外部に流出するので、研磨液の乾燥による砥粒の固
着を防止することができる。また、請求項１３および請
求項３８の発明によれば、バルブで圧力室からキャリア
外部に流出する流体の流量を調整することで、製造上の
圧力分布誤差を補正することができるので、全てのキャ
リアにおける圧力室内流体圧の同一化とワークに対する
研磨レートの同一化とを図ることができる。

【００８５】請求項１４，請求項１５，請求項３９，及
び請求項４０の発明によれば、シートとワークとの間に
一定の流体の層が形成されるので、ワークをこの流体層
によって直接押圧することができ、ワーク全面への流体
圧分布を略完全に均一にすることができる。また、請求
項１６及び請求項４１の発明によれば、流体通孔からの
流体がシートの孔内に直接入り込むので、安定した流体
の層をシートとワークとの間に確実に形成することがで
きる。さらに、請求項１７及び請求項４２の発明によれ
ば、硬質シートと軟質シートとの間に一定の流体の層を
形成することができるので、ワーク全面をこの流体層に
より軟質シートを介して均一に押圧することができる。

【００８６】また、請求項１８ないし請求項２１及び請
求項４６の発明によれば、ワーク全面に加わる圧力が均
一になるだけでなく、キャリアへの押圧力がリテーナリ
ングにのみ加わり、ワークの外周縁部には加わらないの
で、リテーナリングの摩耗によるワーク外周縁部の研磨
レートの変化を考慮する必要がない。このため、摩耗し
たリテーナリングの調整作業をほとんど行う必要がな
く、この結果、ＣＭＰ装置の稼働率を飛躍的に向上させ
ることができるという効果がある。そして、請求項２２
ないし請求項２８及び請求項４７ないし請求項５３の発
明では、上記請求項９，請求項１０及び請求項１３ない
し請求項１７、及び請求項３４，請求項３５及び請求項
３８ないし請求項４２の発明と略同一の効果を得ること
ができる。

【００８７】また、請求項４３ないし請求項４５及び請
求項５４ないし請求項５６の発明によれば、ワークへの
押圧力が最適な基準圧力値になるように管理及び制御す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１の実施形態に係るＣＭＰ装置を
一部破断して示す正面図である。

【図２】回転駆動機構を示す断面図である。

【図３】キャリアの構造を示す断面図である。

【図４】キャリアの分解斜視図である。

【図５】ウエハ吸着状態を示す正面図である。

【図６】ウエハ押圧状態を示す断面図である。

【図７】硬質シート及び軟質バッキングシートがウエハ
の凹凸に追従している状態を示す断面図である。

【図８】リテーナリングとエッジリングとに加わる押圧
力を示す断面図である。

【図９】ダイアフラムの撓み状態を示す断面図である。

【図１０】実験データを示す線図である。

【図１１】この発明の第２の実施形態に係るＣＭＰ装置
の要部を示す断面図である。

【図１２】ダイアフラムが圧力室内の空気圧によって撓
む状態を示す断面図である。

【図１３】ダイアフラムがリテーナリングの摩耗量に応
じて凹状に撓んだ状態を示す断面図である。

【図１４】第２の実施形態の変形例を示す断面図であ
る。

【図１５】この発明の第３の実施形態に係るＣＭＰ装置
のキャリアを示す断面図である。

【図１６】この発明の第４の実施形態に係るＣＭＰ装置
のキャリアを示す断面図である。

【図１７】第４の実施形態で適用されるシートサポータ
の斜視図である。

【図１８】この発明の第５の実施形態に係るＣＭＰ装置
のキャリアを示す断面図である。

【図１９】第５の実施形態で適用されるシートサポータ
の斜視図である。

【図２０】この発明の第６の実施形態に係るＣＭＰ装置
の要部を示す断面図である。

【図２１】貫通孔の配設状態を示す断面図である。

【図２２】圧力室内の空気の流れを示す断面図である。

【図２３】ウエハの研磨状態を比較して示す線図であ
り、図２３の（ａ）は二層構造のシートを用いたときの
ウエハの外周部側に酸化膜残存状態を示し、図２３の
（ｂ）は第６の実施形態による酸化膜の研磨状態を示
し、図２３の（ｃ）は第９の実施形態による酸化膜の研
磨状態を示す。

【図２４】この発明の第７の実施形態に係るＣＭＰ装置
の要部を示す断面図である。

【図２５】この発明の第８の実施形態に係るＣＭＰ装置
の要部を示す断面図である。

【図２６】この発明の第９の実施形態に係るＣＭＰ装置
の要部を示す断面図である。

【図２７】この発明の第１０の実施形態に係るＣＭＰ装
置の要部を示す断面図である。

【図２８】この発明の第１１の実施形態に係るＣＭＰ装
置の要部を示す断面図である。

【図２９】この発明の第１２の実施形態に係るＣＭＰ装
置のキャリアを示す断面図である。

【図３０】サポータ本体部の通気孔とシートの孔とがず
れている状態を示す断面図である。

【図３１】サポータ本体部の通気孔とシートの孔とが一
致している状態を示す断面図である。

【図３２】この発明の第１３の実施形態に係るＣＭＰ装
置のキャリア要部を示す断面図である。

【図３３】この発明の第１４の実施形態にかかるＣＭＰ
装置のキャリアを示す断面図である。

【図３４】この発明の第１５の実施形態に係るＣＭＰ装
置の要部を示すブロック図である。

【図３５】圧力計の取付状態を示す部分断面図である。

【図３６】基準圧力値，第１及び第２の圧力レベル値を
示す線図である。

【図３７】この発明の第１６の実施形態に係るＣＭＰ装
置のキャリアを示す断面図である。

【図３８】第１６の実施形態のキャリアが示す動作を説
明するための断面図である。

【図３９】各実施形態の第１の変形例を示す断面図で
あ。

【図４０】各実施形態の第２の変形例を示す断面図で
あ。

【図４１】一般的なＣＭＰ装置のキャリアを示す断面図
である。

【図４２】第１の従来例に係る空気圧式のＣＭＰ装置の
キャリアを示す断面図である。

【図４３】第２の従来例に係る空気圧式のＣＭＰ装置の
キャリアを示す断面図である。

【図４４】過研磨状態を示す拡大断面図である。

【図４５】第３の従来例に係る空気圧式のＣＭＰ装置の
キャリアを示す断面図である。

【符号の説明】

１…キャリア、 １０…ハウジング、 １１…キャリア
ベース、 １１ｂ…空気出入口、 １２…リテーナリン
グ、 １３…シートサポータ、 １４…サポータ本体
部、 １４ａ…通気孔、 １５…ダイアフラム、 １６
…エッジリング、１８…硬質シート、 １９…軟質バッ
キングシート、 １１０…定盤、 １１１…研磨パッ
ド、 Ｒ…圧力室、 Ｗ…ウエハ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 杉山 美寿男 神奈川県綾瀬市早川2647 スピードファム 株式会社内 (72)発明者 松原 寿人 神奈川県綾瀬市早川2647 スピードファム 株式会社内 (72)発明者 田中 秀男 神奈川県綾瀬市早川2647 スピードファム 株式会社内 (72)発明者 清水 俊邦 神奈川県綾瀬市早川2647 スピードファム 株式会社内

Claims (56)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 流体出入口を有したキャリアベースと、 上記キャリアベースの外周部に取り付けられてワーク保
   持用の空間を画成するリテーナリングと、 上記流体出入口と連通する一以上の流体通孔を有し且つ
   上記ワーク保持用の空間内に設けられた本体部，この本
   体部の外周面からワークの外周縁部に対応する位置まで
   広がった可撓性の外ダイアフラム部，及びこの外ダイア
   フラム部の外縁部からワークの外周縁部側に突出したリ
   ング状の外エッジ部を有したシートサポータと、 外周縁部が上記外エッジ部の端部に気密に固定されて、
   上記流体通孔と連通した圧力室を上記シートサポータと
   共に画成する可撓性のシートとを具備することを特徴と
   するキャリア。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のキャリアにおいて、 上記外エッジ部の動きを許すシール部材を外エッジ部と
   上記リテーナリング又はキャリアベースとの間に介設す
   ることにより、上記外ダイアフラム部を境にして上記圧
   力室と反対側に存する空間部を気密にし、 上記外ダイアフラム部に孔を穿設して、上記空間部と圧
   力室とを連通した、 ことを特徴とするキャリア。
3. 【請求項３】 請求項１に記載のキャリアにおいて、 上記外エッジ部の動きを許すシール部材を外エッジ部と
   上記リテーナリング又はキャリアベースとの間に介設す
   ることにより、上記外ダイアフラム部を境にして上記圧
   力室と反対側に存する空間部を気密にし、 上記空間部に連通した流体出入口を上記キャリアベース
   又はシートサポータの本体部のいずれかに設けた、 ことを特徴とするキャリア。
4. 【請求項４】 請求項１ないし請求項３のいずれかに記
   載のキャリアにおいて、 上記シートサポータの本体部の中央部に所定径の内孔を
   設け、 この内孔内に、内孔内周面から中央部に向かって広がる
   可撓性の内ダイアフラム部と、この内ダイアフラム部の
   内縁部から上記シート側に突出し、その端部がシートに
   気密に固定されたリング状の内エッジ部とを形成した、 ことを特徴とするキャリア。
5. 【請求項５】 請求項４に記載のキャリアにおいて、 径が異なる二以上の上記シートサポータを、一方の内エ
   ッジ部と他方の外エッジ部とが接触しないようにして、
   同心状に配設した、 ことを特徴とするキャリア。
6. 【請求項６】 請求項１ないし請求項５に記載のキャリ
   アにおいて、 上記シートを、一枚の硬質シート又は軟質シートで形成
   し、 上記硬質シート又は軟質シートの上面外周部を上記シー
   トサポーターの外エッジ部の下面に気密に固着した、 ことを特徴とするキャリア。
7. 【請求項７】 請求項６に記載のキャリアにおいて、 上記硬質シートの下面に軟質シートを接着した、 ことを特徴とするキャリア。
8. 【請求項８】 請求項７に記載のキャリアにおいて、 上記硬質シートと軟質シートとを上下面に接着剤を有し
   た中間シートを介して接着した、 ことを特徴とするキャリア。
9. 【請求項９】 請求項１ないし請求項５のいずれかに記
   載のキャリアにおいて、 上記ワークの外周部側に位置する外エッジ部に、上記圧
   力室と外部とを連通させる貫通孔を設けた、 ことを特徴とするキャリア。
10. 【請求項１０】 請求項９に記載のキャリアにおいて、 上記リテーナリングの幅方向に貫通する孔に挿通したチ
    ューブを、上記外エッジ部の貫通孔に気密に挿入した、 ことを特徴としたキャリア。
11. 【請求項１１】 請求項１，請求項４及び請求項５のい
    ずれかに記載のキャリアにおいて、 上記ワークの外周部側に位置する外ダイアフラム部に孔
    を設けると共に、上記キャリアベースに外部と連通する
    貫通孔を設け、 上記キャリアベースの貫通孔に挿通したチューブを、上
    記外ダイアフラム部の孔に気密に挿入した、 ことを特徴とするキャリア。
12. 【請求項１２】 請求項１，請求項４及び請求項５のい
    ずれかに記載のキャリアにおいて、 上記ワークの外周部側に位置する外ダイアフラム部の上
    方を可撓性あるリング部材で覆って気密な空間部を画成
    し、 この空間部と連通する孔を上記外ダイアフラム部に設
    け、且つ上記キャリアベース下面と接触する上記リング
    部材の部分に孔を設けると共に、この孔と外部とを連通
    させる貫通孔を上記キャリアベースに設けた、 ことを特徴とするキャリア。
13. 【請求項１３】 請求項１０または請求項１１に記載の
    キャリアにおいて、 上記チューブの流体流出側端部に流体の流量を制御する
    ためのバルブを取り付けた、 ことを特徴とするキャリア。
14. 【請求項１４】 請求項１ないし請求項１３のいずれか
    に記載のキャリアにおいて、 上記シートに、上記圧力室と連通する一以上の孔を設
    け、 上記圧力室内の流体を上記一以上の孔から上記シートと
    ワークとの間に流出させる、 ことを特徴とするキャリア。
15. 【請求項１５】 請求項１４に記載のキャリアにおい
    て、 上記シートの一以上の孔を、上記シートサポータの本体
    部に設けられた一以上の流体通孔の圧力側開口と略対向
    するように配設した、 ことを特徴とするキャリア。
16. 【請求項１６】 請求項１４に記載のキャリアにおい
    て、 上記シートの一以上の孔の一部を、上記シートサポータ
    の本体部に設けられた一以上の流体通孔の一部とそれぞ
    れチューブを介して連通させた、 ことを特徴とするキャリア。
17. 【請求項１７】 請求項７に記載のキャリアにおいて、 上記硬質シートと軟質シートの中央部同士を部分的に接
    着し、 上記硬質シートに、上記圧力室と連通する一以上の孔を
    設け、 上記圧力室内の流体を、上記一以上の孔から硬質シート
    と軟質シートとの間に流出させる、 ことを特徴とするキャリア。
18. 【請求項１８】 流体出入口を有したキャリアベース
    と、 上記キャリアベースの外周部に取り付けられてワーク保
    持用の空間を画成するリテーナリングと、 上記ワーク保持用の空間内に配されたリング状の本体
    部，この本体部を保持する可撓性のダイアフラム部，及
    び上記本体部の外縁部からワークの外周縁部側に突出し
    たリング状のエッジ部を有したシートサポータと、 外周縁部が上記エッジ部の端部に気密に固定されて、上
    記流体出入口と連通した圧力室を画成する可撓性のシー
    トとを具備することを特徴とするキャリア。
19. 【請求項１９】 請求項１８に記載のキャリアにおい
    て、 上記シートを、一枚の硬質シート又は軟質シートで形成
    し、 上記硬質シート又は軟質シートの上面外周部を上記シー
    トサポーターのエッジ部の下面に気密に固着した、 ことを特徴とするキャリア。
20. 【請求項２０】 請求項１９に記載のキャリアにおい
    て、 上記硬質シートの下面に軟質シートを接着した、 ことを特徴とするキャリア。
21. 【請求項２１】 請求項２０に記載のキャリアにおい
    て、 上記硬質シートと軟質シートとを上下面に接着剤を有し
    た中間シートを介して接着した、 ことを特徴とするキャリア。
22. 【請求項２２】 請求項１８ないし請求項２１のいずれ
    かに記載のキャリアにおいて、 上記エッジ部に、上記圧力室と外部とを連通させる貫通
    孔を設けた、 ことを特徴とするキャリア。
23. 【請求項２３】 請求項２２に記載のキャリアにおい
    て、 上記リテーナリングの幅方向に貫通する孔に挿通したチ
    ューブを、上記エッジ部の貫通孔に気密に挿入した、 ことを特徴としたキャリア。
24. 【請求項２４】 請求項２３に記載のキャリアにおい
    て、 上記チューブの流体流出側端部に流体の流量を制御する
    ためのバルブを取り付けた、 ことを特徴とするキャリア。
25. 【請求項２５】 請求項１８ないし請求項２４のいずれ
    かに記載のキャリアにおいて、 上記シートに、上記圧力室と連通する一以上の孔を設
    け、 上記圧力室内の流体を上記一以上の孔から上記シートと
    ワークとの間に流出させる、 ことを特徴とするキャリア。
26. 【請求項２６】 請求項２５に記載のキャリアにおい
    て、 上記シートの一以上の孔を、上記キャリアベースに設け
    られた一以上の流体出入口の圧力側開口と略対向するよ
    うに配設した、 ことを特徴とするキャリア。
27. 【請求項２７】 請求項２５に記載のキャリアにおい
    て、 上記シートの一以上の孔の一部を、上記キャリアベース
    に設けられた一以上の流体出入口の一部とそれぞれチュ
    ーブを介して連通させた、 ことを特徴とするキャリア。
28. 【請求項２８】 請求項２０に記載のキャリアにおい
    て、 上記硬質シートと軟質シートの中央部同士を部分的に接
    着し、 上記硬質シートに、上記圧力室と連通する一以上の孔を
    設け、 上記圧力室内の流体を、上記一以上の孔から硬質シート
    と軟質シートとの間に流出させる、 ことを特徴とするキャリア。
29. 【請求項２９】 研磨パッドが表面に貼り付けられた定
    盤と、上記定盤の研磨パッド上のワークを保持した状態
    で回転可能なキャリアと、上記キャリアに所望圧力の流
    体を供給可能な流体供給手段と、上記キャリアを押圧し
    ながら回転させる回転駆動手段とを具備するＣＭＰ装置
    において、 上記キャリアを、 上記流体供給手段から供給された流体が出入り可能な流
    体出入口を有したキャリアベースと、 上記キャリアベースの外周部に取り付けられてワーク保
    持用の空間を画成するリテーナリングと、 上記流体出入口と連通する一以上の流体通孔を有し且つ
    上記ワーク保持用の空間内に設けられた本体部，この本
    体部の外周面からワークの外周縁部に対応する位置まで
    広がった可撓性の外ダイアフラム部，及びこの外ダイア
    フラム部の外縁部からワークの外周縁部側に突出したリ
    ング状の外エッジ部を有したシートサポータと、 外周縁部が上記外エッジ部の端部に気密に固定されて、
    上記流体通孔と連通した圧力室を上記シートサポータと
    共に画成する可撓性のシートとで構成したことを特徴と
    するＣＭＰ装置。
30. 【請求項３０】 請求項２９に記載のＣＭＰ装置におい
    て、 上記キャリアにおけるシートサポータの上記外エッジ部
    の動きを許すシール部材を外エッジ部と上記リテーナリ
    ング又はキャリアベースとの間に介設することにより、
    上記外ダイアフラム部を境にして上記圧力室と反対側に
    存する空間部を気密にし、 上記外ダイアフラム部に孔を穿設して、上記空間部と圧
    力室とを連通した、 ことを特徴とするＣＭＰ装置。
31. 【請求項３１】 請求項２９に記載のＣＭＰ装置におい
    て、 上記キャリアにおけるシートサポータの上記外エッジ部
    の動きを許すシール部材を外エッジ部と上記リテーナリ
    ング又はキャリアベースとの間に介設することにより、
    上記外ダイアフラム部を境にして上記圧力室と反対側に
    存する空間部を気密にし、 上記空間部に連通した流体出入口を上記キャリアベース
    又はシートサポータの本体部のいずれかに設け、 上記空間部に連通した流体出入口に上記流体供給手段か
    ら所望圧力の流体を供給する、 ことを特徴とするＣＭＰ装置。
32. 【請求項３２】 請求項２９ないし請求項３１のいずれ
    かに記載のＣＭＰ装置において、 上記キャリアにおける上記シートサポータの本体部の中
    央部に所定径の内孔を設け、 この内孔内に、内孔内周面から中央部に向かって広がる
    可撓性の内ダイアフラム部と、この内ダイアフラム部の
    内縁部から上記シート側に突出し、その端部がシートに
    気密に固定されたリング状の内エッジ部とを形成し、 上記シートサポータとキャリアベースとリテーナリング
    とシートとで画成された複数の室の各々に、上記流体供
    給手段から所望圧力の流体を供給する、 ことを特徴とするＣＭＰ装置。
33. 【請求項３３】 請求項３２に記載のＣＭＰ装置におい
    て、 上記キャリアにおける径が異なる二以上の上記シートサ
    ポータを、一方の内エッジ部と他方の外エッジ部とが接
    触しないようにして、同心状に配設し、 上記シートサポータとキャリアベースとリテーナリング
    とシートとで画成された複数の室の各々に、上記流体供
    給手段から所望圧力の流体を供給する、 ことを特徴とするＣＭＰ装置。
34. 【請求項３４】 請求項２９ないし請求項３３のいずれ
    かに記載のＣＭＰ装置において、 上記キャリアに保持されたワークの外周部側に位置する
    外エッジ部に、上記圧力室と外部とを連通させる貫通孔
    を設け、圧力室内の流体をこの貫通孔を介して外部に洩
    らす、 ことを特徴とするＣＭＰ装置。
35. 【請求項３５】 請求項３４に記載のＣＭＰ装置におい
    て、 上記キャリアのリテーナリングの幅方向に貫通する孔に
    挿通したチューブを、上記外エッジ部の貫通孔に気密に
    挿入し、圧力室内の流体をこのチューブを介して外部に
    洩らす、 ことを特徴とするＣＭＰ装置。
36. 【請求項３６】 請求項２９，請求項３２及び請求項３
    ３のいずれかに記載のＣＭＰ装置において、 上記キャリアに保持されたワークの外周部側に位置する
    外ダイアフラム部に孔を設けると共に、上記キャリアベ
    ースに外部と連通する貫通孔を設け、 上記キャリアベースの貫通孔に挿通したチューブを、上
    記外ダイアフラム部の孔に気密に挿入し、圧力室内の流
    体をこのチューブを介して外部に洩らす、 ことを特徴とするＣＭＰ装置。
37. 【請求項３７】 請求項２９，請求項３２及び請求項３
    ３のいずれかに記載のＣＭＰ装置において、 上記キャリアに保持されたワークの外周部側に位置する
    外ダイアフラム部の上方を可撓性あるリング部材で覆っ
    て気密な空間部を画成し、 この空間部と連通する孔を上記外ダイアフラム部に設
    け、且つ上記キャリアベース下面と接触するリング部材
    の部分に孔を設けると共に、この孔と外部とを連通させ
    る貫通孔を上記キャリアベースに設け、圧力室内の流体
    を、上記外ダイアフラム部の孔とリング部材の孔とキャ
    リアベースの貫通孔とを介して外部に洩らす、 ことを特徴とするＣＭＰ装置。
38. 【請求項３８】 請求項３５または請求項３６に記載の
    ＣＭＰ装置において、 上記キャリアのチューブの流体流出側端部に流体の流量
    を制御するためのバルブを取り付けた、 ことを特徴とするＣＭＰ装置。
39. 【請求項３９】 請求項２９ないし請求項３８のいずれ
    かに記載のＣＭＰ装置において、 上記キャリアのシートに、上記圧力室と連通する一以上
    の孔を設け、 上記キャリアの圧力室内の流体を上記一以上の孔から上
    記シートとワークとの間に流出させる、 ことを特徴とするＣＭＰ装置。
40. 【請求項４０】 請求項３９に記載のＣＭＰ装置におい
    て、 上記キャリアのシートに設けられた上記一以上の孔を、
    上記シートサポータの本体部に設けられた一以上の流体
    通孔の圧力側開口と略対向するように配設した、 ことを特徴とするＣＭＰ装置。
41. 【請求項４１】 請求項３９に記載のＣＭＰ装置におい
    て、 上記キャリアのシートに設けられた上記一以上の孔の一
    部を、上記シートサポータの本体部に設けられた一以上
    の流体通孔の一部とそれぞれチューブを介して連通させ
    た、 ことを特徴とするＣＭＰ装置。
42. 【請求項４２】 請求項２９に記載のＣＭＰ装置におい
    て、 上記キャリアのシートを、硬質シートと軟質シートとの
    二層構造にし、 上記硬質シートに上記圧力室と連通する一以上の孔を設
    けると共に、その上面外周部を上記シートサポーターの
    外エッジ部の下面に気密に固着し、 上記硬質シートと上記軟質シートの中央部同士を部分的
    に接着して、 上記圧力室内の流体を、上記一以上の孔から硬質シート
    と軟質シートとの間に流出させる、 ことを特徴とするＣＭＰ装置。
43. 【請求項４３】 請求項２９ないし請求項３７に記載の
    ＣＭＰ装置において、 上記キャリアに取り付けられ、上記圧力室内の流体圧力
    値を検出するための圧力計器と、 上記圧力計器の検出圧力値と予め定められた基準圧力値
    とを比較し、検出圧力値が基準圧力値よりも大きいとき
    に、これらの圧力差を示す減圧信号を出力し、また、検
    出圧力値が基準圧力値よりも小さいときに、これらの圧
    力差を示す増圧信号を出力する比較制御器と、 上記減圧信号の入力時に、減圧信号が示す圧力差に対応
    した圧力だけ、上記流体供給手段による流体圧力を減圧
    し、また、上記増圧信号の入力時に、増圧信号が示す圧
    力差に対応した圧力だけ、上記流体供給手段による流体
    圧力を増圧する圧力調整器とを設けたことを特徴とする
    ＣＭＰ装置。
44. 【請求項４４】 請求項４３に記載のＣＭＰ装置におい
    て、 上記圧力調整器が検出した流体圧力値を表示する表示部
    を設けた、 ことを特徴とするＣＭＰ装置。
45. 【請求項４５】 請求項４３または請求項４４に記載の
    ＣＭＰ装置において、 上記比較制御器は、上記流体圧力値が上記基準圧力値よ
    りも高い第１の圧力レベル以上のとき、または上記基準
    圧力値よりも低い第２の圧力レベル以下のときに、警報
    または上記回転駆動手段を停止させるものである、 ことを特徴とするＣＭＰ装置。
46. 【請求項４６】 研磨パッドが表面に貼り付けられた定
    盤と、上記定盤の研磨パッド上のワークを保持した状態
    で回転可能なキャリアと、上記キャリアに所望圧力の流
    体を供給可能な流体供給手段と、上記キャリアを押圧し
    ながら回転させる回転駆動手段とを具備するＣＭＰ装置
    において、 上記キャリアを、 上記流体供給手段から供給された流体が出入り可能な流
    体出入口を有したキャリアベースと、 上記キャリアベースの外周部に取り付けられてワーク保
    持用の空間を画成するリテーナリングと、 上記ワーク保持用の空間内に配されたリング状の本体
    部，この本体部を保持する可撓性のダイアフラム部，及
    び上記本体部の外縁部からワークの外周縁部側に突出し
    たリング状のエッジ部を有したシートサポータと、 外周縁部が上記エッジ部の端部に気密に固定されて、上
    記流体出入口と連通した圧力室を画成する可撓性のシー
    トとで構成したことを特徴とするＣＭＰ装置。
47. 【請求項４７】 請求項４６に記載のＣＭＰ装置におい
    て、 上記キャリアのエッジ部に、上記圧力室と外部とを連通
    させる貫通孔を設けた、 ことを特徴とするＣＭＰ装置。
48. 【請求項４８】 請求項４７に記載のＣＭＰ装置におい
    て、 上記キャリアのリテーナリングの幅方向に貫通する孔に
    挿通したチューブを、上記エッジ部の貫通孔に気密に挿
    入した、 ことを特徴としたＣＭＰ装置。
49. 【請求項４９】 請求項４８に記載のＣＭＰ装置におい
    て、 上記キャリアのチューブの流体流出側端部に流体の流量
    を制御するためのバルブを取り付けた、 ことを特徴とするＣＭＰ装置。
50. 【請求項５０】 請求項４６に記載のＣＭＰ装置におい
    て、 上記キャリアのシートに、上記圧力室と連通する一以上
    の孔を設け、 上記圧力室内の流体を上記一以上の孔から上記シートと
    ワークとの間に流出させる、 ことを特徴とするＣＭＰ装置。
51. 【請求項５１】 請求項５０に記載のＣＭＰ装置におい
    て、 上記キャリアのシートの一以上の孔を、上記キャリアベ
    ースに設けられた一以上の流体出入口の圧力側開口と略
    対向するように配設した、 ことを特徴とするＣＭＰ装置。
52. 【請求項５２】 請求項５０に記載のＣＭＰ装置におい
    て、 上記キャリアのシートの一以上の孔の一部を、上記キャ
    リアベースに設けられた一以上の流体出入口の一部とそ
    れぞれチューブを介して連通させた、 ことを特徴とするＣＭＰ装置。
53. 【請求項５３】 請求項４６に記載のＣＭＰ装置におい
    て、 上記キャリアのシートを、硬質シートと軟質シートとの
    二層構造にし、 上記硬質シートに上記圧力室と連通する一以上の孔を設
    けると共に、その上面外周部を上記シートサポーターの
    エッジ部の下面に気密に固着し、 上記硬質シートと上記軟質シートの中央部同士を部分的
    に接着して、 上記圧力室内の流体を、上記一以上の孔から硬質シート
    と軟質シートとの間に流出させる、 ことを特徴とするＣＭＰ装置。
54. 【請求項５４】 請求項４６ないし請求項４８に記載の
    ＣＭＰ装置において、 上記キャリアに取り付けられ、上記圧力室内の流体圧力
    値を検出するための圧力計器と、 上記圧力計器の検出圧力値と予め定められた基準圧力値
    とを比較し、検出圧力値が基準圧力値よりも大きいとき
    に、これらの圧力差を示す減圧信号を出力し、また、検
    出圧力値が基準圧力値よりも小さいときに、これらの圧
    力差を示す増圧信号を出力する比較制御器と、 上記減圧信号の入力時に、減圧信号が示す圧力差に対応
    した圧力だけ、上記流体供給手段による流体圧力を減圧
    し、また、上記増圧信号の入力時に、増圧信号が示す圧
    力差に対応した圧力だけ、上記流体供給手段による流体
    圧力を増圧する圧力調整器とを設けたことを特徴とする
    ＣＭＰ装置。
55. 【請求項５５】 請求項５４に記載のＣＭＰ装置におい
    て、 上記圧力調整器が検出した流体圧力値を表示する表示部
    を設けた、 ことを特徴とするＣＭＰ装置。
56. 【請求項５６】 請求項５４または請求項５５に記載の
    ＣＭＰ装置において、 上記比較制御器は、上記流体圧力値が上記基準圧力値よ
    りも高い第１の圧力レベル以上のとき、または上記基準
    圧力値よりも低い第２の圧力レベル以下のときに、警報
    または上記回転駆動手段を停止させるものである、こと
    を特徴とするＣＭＰ装置。