JP2000301452A - キャリア及びｃｍｐ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 リテーナリングが摩耗した場合においても、
キャリア本体に加える力とリテーナリングに加える力と
の関係を調整することなく、リテーナリングの力とキャ
リア本体の力との関係を常に所望値に保持することがで
き、しかも、ワークの面ダレをほぼ完全に防止すること
ができるキャリア及びＣＭＰ装置を提供する。 【解決手段】 キャリア１は、ハウジング１０とキャリ
アベース１１とシートサポータ１３とシート１８とを有
し、圧力室Ｒ内の空気圧でウエハＷを押圧すると共に、
リテーナリング２でウエハＷを保持する。これにより、
エッジリング１６を介してウエハＷ外周部に加わる過剰
な押圧力をダイアフラム１５の撓みで逃がす。また、ダ
イアフラム１５の過剰撓みや撓み不足が生じた場合に
は、撓み調整機構３のリング状凹部３０内の圧力を調整
して、ダイアフラム１５の撓み量を制御する。なお、好
ましくは、リテーナリング２を上下動自在に取り付け
る。

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
の表面を平坦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１３は、ＣＭＰ（Chemical Mechanica
l Polishing）装置に使用される一般的なキャリアの構
造を示す断面図である。このキャリア１００は、リテー
ナリング１０３が取り付けられたキャリア本体１０１の
下面にバッキングパッド１０２を貼り付けた構造になっ
ている。かかる構造により、ウエハＷをリテーナリング
１０３で保持した状態で、キャリア１００を回転させな
がら、ウエハＷを回転している定盤１１０の研磨パッド
１１１に押圧することでウエハＷの表面（下面）を研磨
する。この際、キャリア本体１０１が硬質材料で形成さ
れているので、ウエハＷの裏面がほぼ水平に維持され
る。そして、研磨パッド１１１がウエハＷの表面形状に
対応して弾性的に変形し、ウエハＷ表面全面を平坦に研
磨する。しかし、このキャリア１００では、リテーナリ
ング１０３が研磨パッド１１１を押圧するため、図１４
に示すように、リテーナリング１０３の内側部分の研磨
パッド１１１が部分的に盛り上がることがある。このた
め、ウエハＷの外周部の研磨レートが他の部分の研磨レ
ートよりも高くなり、ウエハＷにいわゆる面ダレが発生
して、歩留まりが悪くなる。そこで、従来、上記面ダレ
を防止可能な各種のキャリアが考案されている。図１５
は、面ダレ防止を図ったキャリアの一例を示す断面図で
ある。このキャリアは、キャリア本体１０１に加える力
Ｆ１とリテーナリング１０３に加える力Ｆ２とをそれぞ
れ独立に制御することにより、図１４に示したような研
磨パッド１１１の部分的な盛り上がりの発生を無くし、
上記面ダレを防止する構造となっている。このキャリア
と類似する技術として、キャリア本体１０１とリテーナ
リング１０３とに機械的に力Ｆ１，Ｆ２を加えるところ
の特開平９−１６８９６４号公報記載のポリッシング装
置がある。また、キャリア本体１０１とリテーナリング
１０３とに流体圧によって力Ｆ１，Ｆ２を発生させる特
開平９−１９８６３号公報記載の流体圧制御式ウエハポ
リッシングヘッドがある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記した従来
のキャリアでは、次のような問題がある。ウエハＷの外
周部の面ダレを防止するためには、キャリア本体１０１
に加える力Ｆ１とリテーナリング１０３に加える力Ｆ２
との関係を常に一定の関係に保持しなければならない。
したがって、リテーナリング１０３が研磨パッド１１１
との摩擦によって摩耗して、力Ｆ１，Ｆ２の関係が崩れ
た場合には、力Ｆ１，Ｆ２のいずれか又は双方を調整し
て上記一定の関係を保つようにしなければならない。こ
のため、リテーナリング１０３の摩耗量を常に監視し
て、所定摩耗量に至ったときに、力Ｆ１，Ｆ２のバラン
スを調整しなければならず、面倒である。また、上記従
来のキャリアは力Ｆ１をキャリア本体１０１全体に加え
るだけであり、ウエハＷの外周部に加わる力を部分的に
制御する構造となっていないので、リテーナリング１０
３の力Ｆ２とキャリア本体１０１の力Ｆ１とのバランス
調整のみでは、ウエハＷの外周部の過研磨を完全に防止
することができない。

【０００４】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、リテーナリングが摩耗した場合におい
ても、キャリア本体に加える力とリテーナリングに加え
る力との関係を調整することなく、リテーナリングの力
とキャリア本体の力との関係を常に所望値に保持するこ
とができ、しかも、ワークの面ダレをほぼ完全に防止す
ることができるキャリア及びＣＭＰ装置を提供すること
を目的とするものである。

【０００５】

【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、流体出入り口を
有したワーク押圧用のキャリア本体と、キャリア本体の
外周部に上下動自在に取り付けられたウエイトとして機
能可能な所定重量のリテーナリングと、流体出入口と連
通する一以上の流体通孔を有し且つキャリア本体の下面
に設けられた本体部，この本体部の外周面からワークの
外周部に対応する位置まで広がった可撓性のダイアフラ
ム部，及びこのダイアフラム部の外縁部からワークの外
周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、外周部がエッジ部の下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可撓性のシ
ートで覆っ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全面に接触する。この状態で、シ
ートサポータの本体部の流体通孔から所望圧力の流体を
圧力室内に供給すると、ワークの全面が圧力室内の流体
によりシートを介して均一に押圧される。ところで、シ
ートサポータのエッジ部に下方への過剰な押圧力が加わ
ると、ワーク外周部に過研磨が生じるおそれがある。し
かし、エッジ部が可撓性のダイアフラム部を介して本体
部と連結されているので、可撓性のダイアフラム部が上
方に撓んで、エッジ部に加わる過剰な押圧力を逃がすこ
ととなる。このため、ワーク全面に加わる押圧力が均一
になる。また、リテーナリングがキャリア本体の外周部
に上下動自在に取り付けられているので、リテーナリン
グが摩耗すると、リテーナリングがその摩耗量に対応し
て定盤側に下降し、一定の自重によって定盤を押圧す
る。したがって、リテーナリングが摩耗した場合におい
ても、リテーナリングによる定盤側への押圧力は常に一
定であるので、リテーナリングやキャリア本体に加える
力を調整する必要がない。

【０００６】この発明では、可撓性のダイアフラム部が
上方に撓んで、エッジ部に加わる押圧力を逃がすことが
できる構成となっているが、ダイアフラム部の上方への
過剰な撓みや撓み不足が生じると、ワーク外周部の研磨
不足や過研磨が生じるおそれがある。そこで、請求項２
の発明は、請求項１に記載のキャリアにおいて、キャリ
ア本体の下面であってシートサポータのダイアフラム部
に対向する箇所に設けられたリング状凹部，このリング
状凹部を気密に覆った可撓性のリング状ダイアフラム，
及びこのリング状ダイアフラムとダイアフラム部とを連
結する圧力伝達部材を有してなる撓み調整機構を設けた
構成としてある。かかる構成により、リング状凹部内に
所定圧力の流体を供給し、リング状凹部内を正圧にする
と、流体圧がリング状ダイアフラムと圧力伝達部材とを
介してシートサポータのダイアフラム部に伝達される。
これにより、ダイアフラムの上方への撓み過ぎを流体圧
によって押さえ込むことができる。また、リング状凹部
内を負圧にし、ダイアフラム部を上方に引っ張ること
で、ダイアフラム部の撓み不足を解消することができ
る。

【０００７】また、請求項３の発明に係るキャリアは、
流体出入り口を有したワーク押圧用のキャリア本体と、
キャリア本体の外周部に固定されたリテーナリングと、
流体出入口と連通する一以上の流体通孔を有し且つキャ
リア本体の下面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部に対応する位置まで広がった可撓
性のダイアフラム部，及びこのダイアフラム部の外縁部
からワークの外周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、外周部がエッジ部の下端部に
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、キャリア本
体の下面であってシートサポータのダイアフラム部に対
向する箇所に設けられたリング状凹部，このリング状凹
部を気密に覆った可撓性のリング状ダイアフラム，及び
このリング状ダイアフラムとダイアフラム部とを連結す
る圧力伝達部材を有してなる撓み調整機構とを具備する
構成とした。

【０００８】ところで、請求項１ないし請求項３のキャ
リアを利用したＣＭＰ装置も発明として成立しうる。そ
こで、請求項４の発明に係るＣＭＰ装置は、回転可能な
定盤と、流体出入り口を有したワーク押圧用のキャリア
本体と、このキャリア本体の外周部に上下動自在に取り
付けられたウエイトとして機能可能な所定重量のリテー
ナリングと、流体出入口に連通する一以上の流体通孔を
有し且つキャリア本体の下面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部に対応する位置まで
広がった可撓性のダイアフラム部，及びこのダイアフラ
ム部の外縁部からワークの外周部側に突出したリング状
のエッジ部で形成されたシートサポータと、外周部がエ
ッジ部の下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
トとを有するキャリアと、キャリアの圧力室内に所定圧
力の流体を供給する第１の流体供給手段とを具備する構
成とした。また、請求項５の発明は、請求項４に記載の
ＣＭＰ装置において、キャリアのキャリア本体の下面で
あってシートサポータのダイアフラム部に対向する箇所
に設けられたリング状凹部，このリング状凹部を気密に
覆った可撓性のリング状ダイアフラム，及びこのリング
状ダイアフラムとダイアフラム部とを連結する圧力伝達
部材を有してなる撓み調整機構と、撓み調整機構のリン
グ状凹部内に所定圧力の流体を供給する第２の流体供給
手段とを設けた構成としてある。さらに、請求項６の発
明に係るＣＭＰ装置は、回転可能な定盤と、流体出入り
口を有したワーク押圧用のキャリア本体と、キャリア本
体の外周部に固定されたリテーナリングと、流体出入口
と連通する一以上の流体通孔を有し且つキャリア本体の
下面に設けられた本体部，この本体部の外周面からワー
クの外周部に対応する位置まで広がった可撓性のダイア
フラム部，及びこのダイアフラム部の外縁部からワーク
の外周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、外周部がエッジ部の下端部に気密に固定
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、キャリア本体の下面で
あってシートサポータのダイアフラム部に対向する箇所
に設けられたリング状凹部，このリング状凹部を気密に
覆った可撓性のリング状ダイアフラム，及びこのリング
状ダイアフラムとダイアフラム部とを連結する圧力伝達
部材を有してなる撓み調整機構とを備えたキャリアと、
キャリアの圧力室内に所定圧力の流体を供給する第１の
流体供給手段と、撓み調整機構のリング状凹部内に所定
圧力の流体を供給する第２の流体供給手段とを具備する
構成とした。

【０００９】

【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、回転駆動機構８と、エアポンプ９，９′とを具備し
ている。

【００１０】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。

【００１１】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。

【００１２】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、キャリア本体を
構成するハウジング１０及びキャリアベース１１と、シ
ートサポータ１３と、可撓性のシート１８と、リテーナ
リング２と、撓み調整機構３とを具備している。

【００１３】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が上記モータ８
４の駆動で回転すると、内歯ギア１０ｂと外歯ギア８９
ａ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。

【００１４】キャリアベース１１は、上記ハウジング１
０のフランジ部１０ｃに上フランジ部１１ａを当接させ
た状態で、ハウジング１０の下面にネジ１ａで固定され
ている。また、キャリアベース１１の中央部には、キャ
リアベース１１を貫通した空気出入口１１ｂ（流体出入
り口）が穿設されており、その外側にはＯ−リング１ｃ
が装着されている。

【００１５】シートサポータ１３は、キャリアベース１
１の下面に固定されている。このシートサポータ１３
は、サポータ本体１４（本体部）とダイアフラム１５
（ダイアフラム部）とエッジリング１６（エッジ部）と
で形成されている。具体的には、サポータ本体１４は肉
厚の円盤状をなし、キャリアベース１１の下面にネジ１
ｂで直接固定されている。そして、このサポータ本体１
４に穿設された複数の通気孔１４ａ（流体通孔）が、キ
ャリアベース１１の下面に刻設された複数の溝１１ｃを
介して空気出入口１１ｂと連通している。また、溝１１
ｃの外側にはＯ−リング１ｄが装着されており、このＯ
−リング１ｄによってキャリアベース１１とサポータ本
体１４との間の気密性が保持され、溝１１ｃ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１４の外周面下端から外方に略水平に
広がり、その外縁部はウエハＷの外周部まで延出してい
る。このダイアフラム１５の厚さは例えば０．５ｍｍ〜
２．０ｍｍの範囲の値に設定され、ダイアフラム１５が
上下に撓むようになっている。エッジリング１６は、ダ
イアフラム１５の外縁部の下側にリング状に形成されて
いる。

【００１６】シート１８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いる。シート１８は、シートサポ
ータ１３の下側に配され、エッジリング１６の下端部に
接着された状態で、その外周部がダイアフラム１５の上
までめくり上げられている。そして、ビス１ｅによって
ダイアフラム１５に固定されている。これにより、シー
ト１８とシートサポータ１３との間に、サポータ本体１
４の通気孔１４ａと連通した圧力室Ｒが画成され、シー
ト１８がウエハＷに接触すると、シート１８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、シート１８を貫通したウエハ吸着用孔
である。

【００１７】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するためのものであ
り、エアホース９０と共に第１の流体供給手段を構成す
る。具体的には、エアポンプ９に接続されたエアホース
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１
１ｂに嵌め込まれている。これにより、圧力室Ｒ内に空
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内を負圧にすることができる。

【００１８】リテーナリング２は、シートサポータ１３
で押圧されたウエハＷを外側から保持するための部材で
あり、ハウジング１０とキャリアベース１１とシートサ
ポータ１３とを外側から囲むように固定されている。具
体的には、リテーナリング２は、図３〜図５に示すよう
に、リング状の上面部２０と上面部２０の下面外周部に
突設されたリング状の側面部２１とを有している。そし
て、上面部２０の上面には、３つの切欠き２０ａが１２
０度間隔で形成され、側面部２１の下面には、研磨パッ
ド１１１に接触させるためのデルリン（ポリアセター
ル）製の接触部材２１ａが取り付けられている。このよ
うなリテーナリング２の上面部２０はハウジング１０の
上面に載置され、切欠き２０ａ内に設けられネジ穴２０
ｂに通したネジ１ｆによってハウジング１０のフランジ
部１０ｃに固定されている。なお、リテーナリング２の
側面部２１の高さＬは、ハウジング１０のフランジ部１
０ｃとキャリアベース１１とシートサポータ１３とシー
ト１８とウエハＷとの厚さの和にほぼ等しく設定されて
いる。

【００１９】撓み調整機構３は、リング状凹部３０と可
撓性のリング状ダイアフラム３１と圧力伝達部材３２と
を有してなる。具体的には、キャリアベース１１の上フ
ランジ部１１ａの下面であってシートサポータ１３のダ
イアフラム１５に対向する箇所に、リング状凹部３０を
刻設し、このリング状凹部３０を下側からリング状ダイ
アフラム３１で気密に覆い、リング状ダイアフラム３１
を上フランジ部１１ａに複数のビス１ｇで固定した。そ
して、断面視において折曲したリング状の圧力伝達部材
３２をリング状ダイアフラム３１とダイアフラム１５と
の間に介設し、圧力伝達部材３２の上端をリング状ダイ
アフラム３１に固着させると共に、圧力伝達部材３２の
フランジ部３２ａを、めくり上げられたシート１８の外
周部と一緒にビス１ｅでダイアフラム１５に固定した。
すなわち、撓み調整機構３のリング状ダイアフラム３１
とシートサポータ１３のダイアフラム１５とを圧力伝達
部材３２で連結した構造になっている。これにより、リ
ング状ダイアフラム３１が上方又は下方に撓むと、その
撓み量に応じてダイアフラム１５が上方又は下方に撓む
こととなる。

【００２０】図１及び図２に示すエアポンプ９′は、上
記撓み調整機構３のリング状凹部３０内に所望圧力の空
気を供給して、シートサポータ１３のダイアフラム１５
の撓み量を制御するためのものであり、エアホース９
０′と共に第２の流体供給手段を構成する。具体的に
は、図３に示すように、エアポンプ９′に接続されたエ
アホース９０′がインナーロッド８９内に挿通されてい
る。そして、エアホース９０′の先端が、ハウジング１
０の下面に刻設され且つ連通孔９１′を介してリング状
凹部３０に連通する溝９２′内まで延出されている。こ
れにより、リング状凹部３０内に空気を供給してリング
状凹部３０内を正圧にすることにより、リング状ダイア
フラム３１を下方に撓ませることができ、ダイアフラム
１５の上方への撓みを抑制する。また、リング状凹部３
０内の空気を吸引してリング状凹部３０内を負圧にする
ことで、リング状ダイアフラム３１を上方に撓ませるこ
とができ、ダイアフラム１５の上方への撓みを補助する
ことができる。

【００２１】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。図３において、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、ウエハＷをシート１８の下面に当接させた状態で
エアポンプ９（図１及び図２参照）を吸引駆動させる。
すると、キャリア１の圧力室Ｒ及び吸着用孔１７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を介してシート１８に吸着
される。この状態で、シリンダ８０（図１及び図２参
照）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、ウエハＷを所
定の押圧力で研磨パッド１１１上に押圧する。

【００２２】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６に示すように、シー
ト１８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。

【００２３】この状態で図１に示すモータ８４，１１２
を駆動させて、図示しないスラリを供給しながら、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の表面（下面）が回転する研磨パッド１１１に
よって研磨される。

【００２４】このような研磨時に、図７に示すように、
リテーナリング２の内側部分の研磨パッド１１１に部分
的な盛り上がり１１１ａが発生する場合がある。しか
し、この実施形態のＣＭＰ装置に適用されたキャリア１
では、図３に示したように、シートサポータ１３のサポ
ータ本体１４とエッジリング１６とが可撓性のダイアフ
ラム１５で連結された構造になっているので、図７に示
すように、ダイアフラム１５が盛り上がり１１１ａの高
さに応じて上方に撓む。このため、ダイアフラム１５が
撓まなかったなら盛り上がり１１１ａによって生じたで
あろうウエハＷ外周部への過剰な押圧力が、ダイアフラ
ム１５の撓みによって逃がされるので、当該ウエハＷ外
周部に過研磨が生じることはない。この結果、外周部を
含めたウエハＷ全体に加わる押圧力が略均一になるの
で、研磨時にウエハＷに面ダレが発生することはない。
このように、この実施形態のＣＰＭ装置に適用されたキ
ャリア１によれば、ウエハＷの中央部に加える押圧力を
空気圧によって調整することができるだけでなく、ウエ
ハＷの外周部に部分的に加える押圧力をもダイアフラム
１５の撓みによって調整することができるので、ウエハ
Ｗ外周部に生じる過研磨をほぼ完全に防止することがで
きる。

【００２５】ところで、ダイアフラム１５の製造誤差な
どにより、ダイアフラム１５が必要以上に撓んで、ウエ
ハＷ外周部に加わる押圧力が他の部分に加わる押圧力よ
りも小さくなり、ウエハＷ外周部の研磨不足が生じる場
合には、撓み調整機構３を作動させてダイアフラム１５
の撓み量を調整する。すなわち、エアポンプ９′を駆動
して、図３に示したリング状凹部３０内に空気を供給し
てリング状凹部３０内を正圧にする。これにより、リン
グ状ダイアフラム３１が下方に空気圧に対応した量だけ
撓むので、リング状凹部３０内の空気圧を所望値に調整
することで、ダイアフラム１５の上方への撓み量を制御
することができる。この結果、エッジリング１６を介し
てウエハＷ外周部に加わる押圧力を他の部分に加わる押
圧力と等しくすることができる。また、逆に、ダイアフ
ラム１５の撓み量が足りず、ウエハＷ外周部に過研磨が
生じる場合には、リング状凹部３０内の空気圧を負圧に
して、リング状ダイアフラム３１を上方に撓ませる。こ
れにより、ダイアフラム１５を必要量だけ上方に撓ませ
ることができ、この結果、エッジリング１６を介してウ
エハＷ外周部に加わる押圧力を他の部部に加わる押圧力
と等しくすることができる。

【００２６】（第２の実施形態）図８は、この発明の第
２の実施形態に係るＣＭＰ装置に適用されるキャリアの
断面図である。この実施形態に適用されるキャリアは、
リテーナリング２の上下動を許す上下動機構４を有して
いる点が、上記第１の実施形態に適用されたキャリアと
異なる。リテーナリング２は、ウエイトとして機能させ
るため、所定重量に設定されている。上下動機構４は、
３本の軸４０と軸受け４１とを有してなる。具体的に
は、図８及び図９に示すように、リテーナリング２の切
欠き２０ａに対応するフランジ部１０ｃの箇所に、軸４
０を植設し、リテーナリング２の上面部側に設けた軸受
け４１を軸４０に嵌めた構造になっている。この軸受け
４１は、上面部２０に穿設した孔４２内に固定した筒体
４３と、筒体４３内部に収納した複数のボールベアリン
グ４４とでなる。また、リテーナリング２の側面部２１
の高さＬ′は、ハウジング１０のフランジ部１０ｃとキ
ャリアベース１１とシートサポータ１３とシート１８と
ウエハＷとの厚さの和よりも大きめに設定されている。

【００２７】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。図１０はウエハＷの搬送状態を示
すキャリアの一部破断図であり、図１１はウエハＷの研
磨状態を示すキャリアの一部破断図であり、図１２は、
リテーナリング２の摩耗によってリテーナリング２が下
降した状態を示すキャリアの一部破断図である。図１０
に示すように、エアポンプ９（図１及び図２参照）を駆
動して圧力室Ｒ（図３参照）内を負圧にし、ウエハＷを
シート１８で吸着して研磨パッド１１１上に搬送する状
態では、リテーナリング２は自重で下がり、上面部２０
がハウジング１０の上面に当接して、リテーナリング２
が吊り下がった状態になる。そして、キャリアを下降さ
せ、ウエハＷを研磨パッド１１１上に接触させて押圧す
ると、図１１に示すように、リテーナリング２の接触部
材２１ａの下面が研磨パッド１１１に接触し、リテーナ
リング２全体がハウジング１０より上方に浮いた状態に
なる。すなわち、リテーナリング２がウエハＷの周囲の
研磨パッド１１１部分を自重で押圧した状態になる。

【００２８】ところで、図７に示したように、リテーナ
リング２の内側部分に盛り上がり１１１ａが生じる原因
は、リテーナリング２が研磨パッド１１１を過剰に押圧
するからであると考えられる。したがって、この実施形
態では、リテーナリング２の押圧力で盛り上がり１１１
ａが生じずしかもリテーナリング２が研磨パッド１１１
を所定の押圧力で押圧可能な重量に、リテーナリング２
の自重値を設定する。これにより、リテーナリング２が
ウエイトとして機能して、研磨パッド１１１の表面が略
平坦になり、リテーナリング２の接触部材２１ａ下面と
ウエハＷ下面とが略面一になる。この状態で、キャリア
と定盤１１０とを回転させて、ウエハＷを研磨すれば、
ウエハＷ外周部に過研磨が生じることはない。

【００２９】このような研磨作業を長時間行うと、リテ
ーナリング２の接触部材２１ａの下面が摩耗する。例え
ば、図１２の波線で示すように、リテーナリング２の接
触部材２１ａがΔμｍだけ摩耗したとすると、リテーナ
リング２全体が接触部材２１ａの摩耗量Δだけ下降し、
リテーナリング２が自重に対応した押圧力で研磨パッド
１１１を押圧し続ける。したがって、接触部材２１ａが
摩耗しても、研磨パッド１１１は平坦な状態を維持し、
接触部材２１ａ下面とウエハＷ下面とが面一状態を維持
する。

【００３０】このように、この実施形態によれば、リテ
ーナリング２が摩耗した場合においても、図１５に示し
た従来のキャリアのようにリテーナリング２の押圧力と
ウエハＷへの押圧力とを調整するという作業を必要とし
ないので、ウエハＷの研磨作業を迅速且つ効率的に行う
ことができる。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。

【００３１】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、上記第２の実施形態では、撓み調整機構３と第２の
流体供給手段としてのエアポンプ９′及びエアホース９
０′とを設けたが、これらを有しないキャリアも発明の
範囲に含まれることは明らかである。

【００３２】

【発明の効果】以上詳しく説明したように、この発明に
よれば、キャリアのダイアフラム部が上方に撓んで、ワ
ーク外周部に加わる過剰な押圧力を逃がすので、ワーク
全面に加わる押圧力が均一になり、この結果、ワーク外
周部に生じる面ダレをほぼ完全に防止することができる
という優れた効果がある。さらに、ウエイトとして機能
可能な所定重量のリテーナリングをキャリア本体の外周
部に上下動自在に取り付けたので、リテーナリングが摩
耗した場合においても、リテーナリングによる定盤側へ
の力は常に一定であり、リテーナリングやキャリア本体
に加える力を調整する必要がない。この結果、研磨作業
を迅速且つ効率的に行うことができる。特に、撓み調整
機構を具備することで、ダイアフラム部の上方への撓み
過ぎや撓み不足を調整することができ、この結果、ワー
ク全面への均一加圧が可能となり、高精度な平坦化処理
が可能となる。

【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】キャリアの平面図である。

【図６】シートと研磨パッドと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７】研磨パッドの盛り上がりとダイアフラムの撓み
状態とを示す部分拡大断面図である。

【図８】この発明の第２の実施形態に係るＣＭＰ装置に
適用されるキャリアの断面図である。

【図９】図８に示したキャリアの平面図である。

【図１０】ウエハの搬送状態を示すキャリアの一部破断
図である。

【図１１】ウエハの研磨状態を示すキャリアの一部破断
図である。

【図１２】リテーナリングの摩耗によってリテーナリン
グが下降した状態を示すキャリアの一部破断図である。

【図１３】従来のＣＭＰ装置に使用される一般的なキャ
リアの構造を示す断面図である。

【図１４】研磨パッドの盛り上がり状態を示す部分拡大
図である。

【図１５】面ダレを防止した従来のキャリアの一例を示
す断面図である。

【符号の説明】

１…キャリア、 ２…リテーナリング、 ３…撓み調整
機構、 ４…上下動機構、 １３…シートサポータ、
１４…サポータ本体、 １５…ダイアフラム、１６…エ
ッジリング、 １８…シート、 ３０…リング状凹部、
３１…リング状ダイアフラム、 ３２…圧力伝達部
材、 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 浅井 徹 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 敬 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 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 Ｆターム(参考） 3C058 AA07 AA09 AA12 AB04 BA05 BB04 CB02 DA17

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 流体出入り口を有したワーク押圧用のキ
   ャリア本体と、 上記キャリア本体の外周部に上下動自在に取り付けられ
   たウエイトとして機能可能な所定重量のリテーナリング
   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
   上記キャリア本体の下面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部に対応する位置まで広が
   った可撓性のダイアフラム部，及びこのダイアフラム部
   の外縁部からワークの外周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、 外周部が上記エッジ部の下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、 上記キャリア本体の下面であって上記シートサポータの
   ダイアフラム部に対向する箇所に設けられたリング状凹
   部，このリング状凹部を気密に覆った可撓性のリング状
   ダイアフラム，及びこのリング状ダイアフラムと上記ダ
   イアフラム部とを連結する圧力伝達部材を有してなる撓
   み調整機構を設けた、 ことを特徴とするキャリア。
3. 【請求項３】 流体出入り口を有したワーク押圧用のキ
   ャリア本体と、 上記キャリア本体の外周部に固定されたリテーナリング
   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
   上記キャリア本体の下面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部に対応する位置まで広が
   った可撓性のダイアフラム部，及びこのダイアフラム部
   の外縁部からワークの外周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、 外周部が上記エッジ部の下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、 上記キャリア本体の下面であって上記シートサポータの
   ダイアフラム部に対向する箇所に設けられたリング状凹
   部，このリング状凹部を気密に覆った可撓性のリング状
   ダイアフラム，及びこのリング状ダイアフラムと上記ダ
   イアフラム部とを連結する圧力伝達部材を有してなる撓
   み調整機構とを具備することを特徴とするキャリア。
4. 【請求項４】 回転可能な定盤と、 流体出入り口を有したワーク押圧用のキャリア本体と、
   このキャリア本体の外周部に上下動自在に取り付けられ
   たウエイトとして機能可能な所定重量のリテーナリング
   と、上記流体出入口に連通する一以上の流体通孔を有し
   且つ上記キャリア本体の下面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部に対応する位置まで
   広がった可撓性のダイアフラム部，及びこのダイアフラ
   ム部の外縁部からワークの外周部側に突出したリング状
   のエッジ部で形成されたシートサポータと、外周部が上
   記エッジ部の下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有するキャリアと、 上記キャリアの圧力室内に所定圧力の流体を供給する第
   １の流体供給手段とを具備することを特徴とするＣＭＰ
   装置。
5. 【請求項５】 請求項４に記載のＣＭＰ装置において、 上記キャリアのキャリア本体の下面であって上記シート
   サポータのダイアフラム部に対向する箇所に設けられた
   リング状凹部，このリング状凹部を気密に覆った可撓性
   のリング状ダイアフラム，及びこのリング状ダイアフラ
   ムと上記ダイアフラム部とを連結する圧力伝達部材を有
   してなる撓み調整機構と、 上記撓み調整機構のリング状凹部内に所定圧力の流体を
   供給する第２の流体供給手段とを設けたことを特徴とす
   るＣＭＰ装置。
6. 【請求項６】 回転可能な定盤と、 流体出入り口を有したワーク押圧用のキャリア本体と、
   上記キャリア本体の外周部に固定されたリテーナリング
   と、上記流体出入口と連通する一以上の流体通孔を有し
   且つ上記キャリア本体の下面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部に対応する位置まで
   広がった可撓性のダイアフラム部，及びこのダイアフラ
   ム部の外縁部からワークの外周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、外周部が上記エ
   ッジ部の下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、上記キャリア本体の下面であって上記シ
   ートサポータのダイアフラム部に対向する箇所に設けら
   れたリング状凹部，このリング状凹部を気密に覆った可
   撓性のリング状ダイアフラム，及びこのリング状ダイア
   フラムと上記ダイアフラム部とを連結する圧力伝達部材
   を有してなる撓み調整機構とを備えたキャリアと、 上記キャリアの圧力室内に所定圧力の流体を供給する第
   １の流体供給手段と、上記撓み調整機構のリング状凹部
   内に所定圧力の流体を供給する第２の流体供給手段とを
   具備することを特徴とするＣＭＰ装置。