JP2000323445A - 基板センサを有するキャリアヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 キャリアヘッド内における基板の存在を確実
に検知できるＣＭＰシステムを提供する。 【解決手段】 化学機械研磨装置用のキャリアヘッド
は、基板受取面を有する可撓膜、基板がキャリアヘッド
に適切に取り付けられているか否かを判定するためのセ
ンサ機構、および基板と可撓膜の間に存在するかもしれ
ない流体が基板検出機構を妨害することを防止する手段
を有している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、全体として基板の
化学機械研磨に関し、特に、化学機械研磨システムのキ
ャリアヘッド内における基板の存在を検出する方法およ
び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】通常、集積回路は、導電層、半導体層あ
るいは絶縁層の連続的な堆積により基板、特にシリコン
ウェーハ上に形成される。各層が堆積された後、各層は
回路図形を形成するためにエッチングされる。一連の層
が連続的に堆積されエッチングされるにつれて、基板の
外面または最上面、すなわち基板の露出面は、徐々に非
平坦になる。したがって、基板表面は、実質的に平坦な
層表面を形成するように定期的に平坦化される。

【０００３】化学機械研磨（ＣＭＰ）は、平坦化の認め
られた方法の一つである。この平坦化方法は、通常、基
板がキャリアまたは研磨ヘッド上に搭載されることを必
要とする。このとき、基板の露出面は、回転研磨面に接
するように配置される。キャリアは、制御可能な荷重、
すなわち圧力を基板に加え、基板を研磨パッドに押しつ
ける。さらに、基板の表面上の相対速度分布に影響を与
えるために、キャリアは回転することができる。研磨剤
および少なくとも一つの化学反応剤を含む研磨スラリー
を研磨パッド上に散布して、パッドと基板との間の境界
に研磨化学溶液を供給することができる。

【０００４】通常、キャリアヘッドは、研磨プロセスが
完了した後に研磨パッドから基板を取り外すために使用
される。基板は、キャリアヘッドの下面に真空チャック
される。キャリアヘッドが後退すると、基板が研磨パッ
ドから持ち上げられる。

【０００５】ＣＭＰで生じていた一つの課題は、基板が
キャリアヘッドによって持ち上げられないことである。
たとえば、研磨パッドに基板を拘束する表面張力がキャ
リアヘッド上に基板を拘束する力より大きければ、キャ
リアヘッドが後退するときに基板は研磨パッド上に残る
ことになる。また、欠陥のある基板が研磨中に破損する
と、キャリアヘッドが破損した基板を研磨パッドから除
去することは不可能かもしれない。

【０００６】関連する問題として、基板のキャリアヘッ
ドへの取付は失敗することがあり、キャリアヘッドから
基板がはずれることがある。たとえば、真空チャックと
の組み合わせではなく、表面張力のみによって基板がキ
ャリアヘッドに取り付けられていれば、このようなこと
が起こる可能性がある。

【０００７】このため、オペレータは、キャリアヘッド
がもはや基板を搭載していないことを知らないおそれが
ある。基板がキャリアヘッド内に存在していなくても、
ＣＭＰ装置は作動し続けるであろう。これはスループッ
トを減少させるおそれがある。さらに、はずれた基板、
すなわちキャリアヘッドに取り付けられていない基板
は、ＣＭＰ装置の可動部品により衝撃を受ける可能性が
あり、基板あるいは研磨パッドに損害を与えたり、他の
基板に損傷を与えうる破片を残すおそれがある。

【０００８】ＣＭＰで生じる別の問題は、キャリアヘッ
ドに基板が存在していることを判定する難しさである。
基板はキャリアヘッドの下方に位置するので、目視検査
によって、基板がキャリアヘッドの中に存在し、キャリ
アヘッドに正確に取り付けられていることを判定するこ
とは難しい。さらに、光学検出技術は、スラリーの存在
によって妨げられる。

【０００９】キャリアヘッドは、基板受取面として機能
する底面を有する硬質のベースを含んでいてもよい。複
数のチャネルがベースを通って基板受取面に延びる。ポ
ンプあるいは真空ソースが、チャネルを真空にすること
ができる。空気がチャネルから排気されると、基板はベ
ースの底面に真空チャックされることになる。圧力セン
サを真空ソースとキャリアヘッド内のチャネルとの間の
圧力ラインに接続してもよい。基板がキャリアヘッドに
うまく真空チャックされていなければ、チャネルが開
き、空気あるいは他の流体がチャネルの中に漏れる。一
方、基板がキャリアヘッドにうまく真空チャックされて
いれば、チャネルがシールされ、空気はチャネル中に漏
れない。したがって、キャリアヘッドの下面に基板が無
事に真空チャックされると、基板が適切にキャリアヘッ
ドに取り付けられないときと比較して、圧力センサは、
高真空または低圧力を測定することになる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】残念ながら、キャリア
ヘッド内における基板の存在を検出するこの方法にはい
くつかの問題点がある。腐食性のスラリーがチャネル中
に吸入され、キャリアヘッドを汚染する可能性がある。
さらに、基板が研磨パッドから持ち上げられたことを判
定するためのしきい値圧力は、実験的に決定しなければ
ならない。

【００１１】したがって、キャリアヘッド内における基
板の存在を確実に検知できるＣＭＰシステムを提供する
ことは有用である。また、このようなシステムが、スラ
リーによる異物に対してキャリアヘッドの内部を露出せ
ずに動作することができれば有用である。

【００１２】

【課題を解決するための手段】一つの態様では、本発明
は、ベースと、ベースに連結され、第一のチャンバを画
成する可撓性部材と、ベースおよび可撓性部材間に位置
する支持パッドを有するキャリアヘッドに関する。可撓
性部材の下面は、基板受取面を形成しており、支持パッ
ドは、基板取付け手順の結果として基板と可撓性部材の
間に位置する可能性がある流体を閉じ込めるための複数
のポケットを前記可撓性部材と共同で設ける複数の開口
部を有している。

【００１３】本発明の実施形態は、以下の特徴を有する
ことができる。キャリアヘッド内のバルブがキャリアヘ
ッド内の通路を開閉するようになっていてもよい。前記
複数の開口部は、バルブの下に位置するセンサ開口部を
含んでいてもよく、流体が第一チャンバから排出され、
基板が基板受取面に取り付けられていない場合に、可撓
性部材がセンサ開口部中に撓んでバルブを作動させるこ
とができるようになっていてもよい。支持プレートは、
支持パッドとベースの間に位置することができ、センサ
開口部は、支持プレート内の対応する開口部の下に位置
することができる。保護開口部が支持パッドのエッジと
センサ開口部との間に位置していて、センサ開口部を実
質的に取り囲む環状開口部のエッジから流体が直接移動
することを防止するようになっていてもよい。環状の壁
が、支持パッドから第一可撓性部材に向かってセンサ開
口部の周りに延びていてもよい。壁は、支持パッドの表
面にほぼ垂直であってもよいし、支持パッドの表面から
傾斜していてもよい。支持パッド内の複数の開口部は、
支持パッドの表面積の半分を超える部分を占めていても
よい。開口部は異なる寸法でもよいし、均一の寸法でも
よい。キャリアヘッドは、第一のチャンバに連通された
開口を有していてもよく、また、第一チャンバ内の圧力
レベルを変えるためにポンプがこの開口に連結されてい
てもよい。複数の開口部を有する支持プレートが、ベー
スと支持パッドとの間に位置していてもよい。

【００１４】別の態様では、本発明は、ベースと、ベー
スに接合され、第一のチャンバおよび基板受取面を画成
する可撓性部材と、ベースと可撓性部材の間に位置する
支持パッドと、を有するキャリアヘッドに関する。支持
パッドは、一つのセンサ開口部と、このセンサ開口部の
周りに延在して、基板取付け手順の結果として基板と可
撓性部材の間に存在する可能性がある流体を閉じ込める
ための複数のポケットを設ける複数の開口部と、を含ん
でいる。

【００１５】別の態様では、本発明は、基板受取面を画
成する可撓性部材を有するキャリアヘッド用の支持パッ
ドに関する。この支持パッドは、センサ開口部と、セン
サ開口部の周りに延在し、基板取付け手順の結果として
基板と可撓性部材の間に存在する可能性がある流体を閉
じ込めるための複数のポケットを設ける複数の開口部
と、を有している。

【００１６】別の態様では、本発明は、ベースと、ベー
スに連結され、第一のチャンバおよび基板受取面を画成
する可撓性部材と、ベースと可撓性部材の間に位置する
支持パッドと、支持パッドから下方へ延びる保護部材
と、を有するキャリアヘッドに関する。この支持パッド
はセンサ開口部を有しており、保護部材は、センサ開口
部の周りに壁を形成して、基板取付け手順中に基板と可
撓性部材の間に閉じ込められる可能性がある流体がセン
サ開口部に入ることを防止する。

【００１７】別の態様では、本発明は、ベースと、ベー
スに連結され、チャンバおよび基板受取面を画成する可
撓性部材と、ベースと可撓性部材の間に位置する支持プ
レートと、を有するキャリアヘッドに関する。支持プレ
ートは、センサ開口部と、センサ開口部の周りに延び、
基板取付け手順の結果として基板と可撓性部材との間に
存在する可能性がある流体を閉じ込めるための複数のポ
ケットを設ける複数の開口部と、を有している。

【００１８】さらに別の態様では、本発明は、基板受取
面を有する可撓膜と、チャンバが排気され、基板が基板
受取面に取り付けられていないときに可撓膜が撓んで入
る開口部を有する剛体と、基板が基板受取面に取り付け
られるときに基板と可撓膜との間に位置する可能性があ
る流体が可撓膜を開口部中に撓ませることを防止する剛
体上の障壁と、を備えるキャリアヘッドに関する。

【００１９】本発明の実施形態は、次の特徴を有するこ
とができる。障壁は、流体ポケットを設けるように可撓
膜が中に膨張することのできる領域を含んでいる。たと
えば、障壁は、剛体の底面に固定される複数の貫通開口
部有する支持パッドを含んでいてもよいし、剛体の底面
内に形成された複数の凹部を含んでいてもよい。障壁
は、物体の底面に接合されたバッフルを含んでいてもよ
い。

【００２０】さらに別の態様では、本発明は、基板受取
面を有する可撓膜と、基板検出機構と、基板と可撓膜の
間に位置する可能性がある流体が基板検出機構を妨害す
ることを防止する手段と、を備えるキャリアヘッドに関
する。

【００２１】さらに別の態様では、本発明は、ベース
と、ベースに連結されて加圧可能チャンバおよび基板受
取面を設ける透明可撓性部材供と、を備えるキャリアヘ
ッドに関する。

【００２２】本発明の実施形態は、次の特徴を有するこ
とができる。可撓膜は、顔料を含まないシリコーンから
形成されていてもよい。ベースと可撓膜の間に支持構造
が配置されていてもよく、また、ベースの下面上にバル
ブが配置されていてもよい。支持構造は、バルブと位置
合わせされた貫通開口部を有していてもよく、バルブの
開口部との位置合わせが前記透明膜を通して視認可能と
なっていてもよい。

【００２３】本発明の利点には、次の事項が含まれる。
ＣＭＰ装置は、基板がキャリアヘッドに適切に取り付け
られているか否かを検出するためのセンサを有する。こ
のセンサは、誤警報を起こしにくい。

【００２４】本発明の他の利点および特徴は、図面およ
び特許請求の範囲を含む下記の説明から明白である。

【００２５】

【発明の実施の形態】図面中の同様の参照番号は、同様
の構成要素を示す。添字またはダッシュを付けた参照番
号は、修正された機能、動作または構造を構成要素が有
することを示し、あるいは同じ実施形態中の構成要素を
区別することを示している。

【００２６】図１を参照すると、一つ以上の基板１０が
化学機械研磨（ＣＭＰ）装置２０により研磨される。Ｃ
ＭＰ装置２０の完全な説明は、係属中の米国特許第５，
７３８，５７４号に見出すことができ、その全体の開示
は参考文献として本明細書に包含される。

【００２７】ＣＭＰ装置２０は、テーブルトップ２３が
載置され、着脱自在の上部外側カバー（図示せず）を有
する下部機械ベース２２を有する。テーブルトップ２３
は、一連の研磨ステーション２５と、一つの搬送ステー
ション２７を支持する。搬送ステーション２７は、三つ
の研磨ステーションと共におおむね正方形の配置をなす
ことができる。搬送ステーション２７は、次の複数の機
能を持っている。すなわち、ローディング装置（図示せ
ず）から個々の基板１０を受け取る機能、基板を洗浄す
る機能、キャリアヘッドに基板をロードする機能（以下
で説明する）、キャリアヘッドから基板を受け取る機
能、再び基板を洗浄する機能、最後に基板を搬送してロ
ーディング装置に戻す機能である。

【００２８】各研磨ステーション２５は、研磨パッド３
２が載せられた回転プラテン３０を有する。基板１０が
８インチ（２００ミリメートル）直径のディスクであれ
ば、プラテン３０および研磨パッド３２の直径は２０イ
ンチとなる。プラテン３０は、プラテン駆動軸（図示せ
ず）によりプラテン駆動モータ（同様に図示せず）に連
結することができる。多くの研磨プロセスに対して、駆
動モータはプラテン３０を毎分約３０〜２００回転で回
転させるが、より低速あるいは高速の回転速度を使用す
ることもできる。

【００２９】各研磨ステーションは、対応するパッドコ
ンディショナ装置４０をさらに有していてもよい。各パ
ッドコンディショナ装置４０は、独立回転コンディショ
ナヘッド４４および対応する受水槽４６を保持する回転
アーム４２を有している。コンディショナ装置は、研磨
パッドが回転中に研磨パッドに押し付けられた基板を効
率良く研磨するように研磨パッドの状態を維持する。

【００３０】反応剤（たとえば、酸化物研磨のための純
水）、研磨粒子（たとえば、酸化物研磨のための二酸化
珪素）、および化学反応触媒（たとえば、酸化物研磨の
ための水酸化カリウム）を含むスラリー５０は、スラリ
ー／リンス共用アーム５２によって研磨パッド３２の表
面に供給される。研磨パッド３２全体をカバーして濡ら
すために、十分なスラリーが供給される。スラリー／リ
ンスアーム５２は、各ポリシングコンディショニングサ
イクルの終了時に研磨パッド３２の高圧リンスを行う数
個のスプレーノズル（図示せず）を有する。

【００３１】二つ以上の中間洗浄ステーション５５ａお
よび５５ｂを、隣接する研磨ステーションの間に配置し
てもよい。これらの洗浄ステーションは、基板が一つの
研磨ステーションから別の研磨ステーションへ通過する
ときに基板を洗浄する。

【００３２】回転マルチヘッドカルーセル６０は、下部
機械ベース２２の上方に配置されている。カルーセル６
０は、センターポスト６２によって支持され、ベース２
２内に位置するカルーセルモータアセンブリにより、セ
ンターポスト６２上でカルーセル軸６４の周りを回転さ
せられる。センターポスト６２は、カルーセル支持プレ
ート６６およびカバー６８を支持している。マルチヘッ
ドカルーセル６０は、四つのキャリアヘッド装置７０を
有する。キャリアヘッド装置の三つは基板を受け取って
保持し、研磨ステーション２５のプラテン３０上の研磨
パッド３２に基板を押し付けることによって基板を研磨
する。キャリアヘッド装置の一つは、搬送ステーション
２７から基板を受け取り、また、搬送ステーション２７
に基板を搬送する。

【００３３】四つのキャリアヘッド装置は、カルーセル
軸６４の周りに等角度間隔でカルーセル支持プレート６
６上に搭載されている。センターポスト６２は、カルー
セルモータがカルーセル支持プレート６６を回転させ、
カルーセル軸６４の周りにキャリアヘッド装置およびそ
れに取り付けられた基板を旋回させることを可能にす
る。

【００３４】各キャリアヘッド装置７０は、研磨ヘッド
またはキャリアヘッド１００を有している。各キャリア
ヘッド１００は、自身の軸の周りを独立して回転し、カ
ルーセル支持プレート６６の中に形成されたラジアルス
ロット７２中で独立して横振動する。キャリア駆動軸７
４は、キャリアヘッド回転モータ７６をキャリアヘッド
１００に連結している（カバー６８の４分の１を取り除
いて示す）。各ヘッドに対して、一つのキャリア駆動軸
およびモータがある。

【００３５】カルーセル６０のカバー６８が除去されて
いる図２において、カルーセル支持プレート６６は四つ
のキャリアヘッド装置を支持している。カルーセル支持
プレートは、四つのラジアルスロット７２を有してい
る。これらのスロットは、ほぼ半径方向に延びており、
９０度間隔で向きが決められている。ラジアルスロット
７２は、（図示のように）閉じた端部を有するか、ある
いは開いた端部を有する。支持プレートの上部は、四つ
のスロット付きキャリアヘッド支持スライダ８０を支持
している。各スライダ８０は、ラジアルスロット７２の
一つに沿って整列し、径方向の経路に沿ってカルーセル
支持プレート６６と相対的に自由に動く。二つの直線軸
受アセンブリは、各スライダ８０を支持するために各ラ
ジアルスロット７２をブラケットで支えている。

【００３６】図２および図３に示すように、各直線軸受
アセンブリは、カルーセル支持プレート６６に固定され
たレール８２、およびレールを把持するためにスライダ
８０に固定された二つの手８３（図３に一方のみを示
す）を有する。二つの軸受８４が、各々の手８３をレー
ル８２から隔て、これらの間に自由で円滑な動きを与え
る。上に述べたように、直線軸受アセンブリは、スライ
ダ８０がラジアルスロット７２に沿って自由に動くこと
を可能にする。

【００３７】レール８２の一つの外端に固定された軸受
ストップ８５は、スライダ８０がレールの端部から誤っ
て出て来るのを防止する。各スライダ８０のアームの１
本は、図示されていないねじ付き収容キャビティ、また
はスライダにその末端付近で固定されたナットを有す
る。ねじ付きキャビティまたはナットは、カルーセル支
持プレート６６上に設置されたスライダラジアル振動モ
ータ８７により駆動されるウォームギヤ親ねじ８６を受
け入れる。モータ８７が親ねじ８６を回転させると、ス
ライダ８０は半径方向に動く。四つのモータ８７は、四
つのスライダをカルーセル支持プレート６６内のラジア
ルスロット７２に沿って独立して動かすために独立して
動作可能である。

【００３８】キャリアヘッド１００、キャリア駆動軸７
４、キャリアモータ７６、および包囲非回転駆動軸ハウ
ジング７８を各々が有するキャリアヘッドアセンブリま
たはキャリアヘッド装置は、四つのスライダのそれぞれ
に固定されている。駆動軸ハウジング７８は、一対の下
部環軸受セット８８と一つの上部環軸受セット８９によ
って駆動軸７４を保持している。

【００３９】駆動モータ７６の上に位置する回転継手９
０は、三つ以上の流体ライン９２ａ、９２ｂおよび９２
ｃを駆動軸７４内の三つ以上のチャネル９４ａ、９４ｂ
および９４ｃにそれぞれ連結している。ポンプ、ベンチ
ュリ管または圧力調整器９３ａ、９３ｂおよび９３ｃ
（以下では単に「ポンプ」と総称する）などの三つの真
空ソースあるいは圧力ソースは、それぞれ流体ライン９
２ａ、９２ｂおよび９２ｃに接続できる。三つの圧力セ
ンサあるいは圧力計９６ａ、９６ｂおよび９６ｃを、そ
れぞれ流体ライン９２ａ、９２ｂおよび９２ｃに接続す
ることができる。制御可能バルブ９８ａ、９８ｂおよび
９８ｃを、流体ラインを介して圧力計９６ａ、９６ｂお
よび９６ｃとポンプ９３ａ、９３ｂおよび９３ｃとの間
にそれぞれ接続することができる。ポンプ９３ａ〜９３
ｃ、圧力計９６ａ〜９６ｃおよびバルブ９８ａ〜９８ｃ
は、汎用ディジタルコンピュータ９９に適切に接続する
ことができる。コンピュータ９９は、以下に詳細に説明
するように、キャリアヘッド１００を空気圧駆動し、基
板をキャリアヘッドの底部に真空チャックするようにポ
ンプ９３ａ〜９３ｃを作動させることができる。さら
に、コンピュータ９９は、以下に詳細に説明するよう
に、キャリアヘッド内の基板の存在を検知するために、
バルブ９８ａ〜９８ｃを作動させ、圧力計９６ａ〜９６
ｃを監視することができる。以下に説明するキャリアヘ
ッドの様々な実施形態において、ポンプが同じ流体ライ
ンに連結されていることに変わりないが、ポンプの機能
あるいは目的は変わることがある。

【００４０】実際のポリシング中には、キャリアヘッド
のうち三つは、対応する研磨ステーションの上方に位置
する。各キャリアヘッドは、基板を下げて研磨パッド３
２と接触させ、スラリー５０は、基板またはウェーハの
化学機械研磨のための媒体として作用する。

【００４１】一般に、キャリアヘッド１００は、基板を
研磨パッドに当てて保持し、基板の裏面にわたって均一
に力を分散させる。また、キャリアヘッドは、駆動軸か
ら基板へトルクを伝達し、研磨中に基板がキャリアヘッ
ドの下からすべり落ちないようにする。

【００４２】図４を参照すると、キャリアヘッド１００
は、ハウジング１０２、ベース１０４、ジンバル機構１
０６、ローディング機構１０８、保持リング１１０およ
び基板バッキングアセンブリ１１２を有している。同様
なキャリアヘッドの詳細な説明は、本発明の被譲渡人に
譲渡されたZuniga他による係属中の米国特許出願番号第
０８／８６１，２６０号「化学機械研磨装置のための可
撓膜を有するキャリアヘッド」（１９９７年５月２１日
出願）に見出され、その全体の開示は参考文献として本
明細書に包含される。

【００４３】ハウジング１０２は、研磨パッドの表面に
ほぼ垂直な回転軸１０７の周りを駆動軸７４と共に回転
するように駆動軸７４に連結されている。ローディング
機構１０８は、荷重、すなわち下向きの圧力をベース１
０４に加えるようにハウジング１０２とベース１０４と
の間に配置されている。研磨パッド３２に対するベース
１０４の垂直位置も、ローディング機構１０８により制
御される。ベース１０４と基板バッキングアセンブリ１
１２の間に位置するチャンバ２９０の加圧は、ベースに
加わる上向きの力と、基板バッキングアセンブリに加わ
る下向きの力を発生させる。基板バッキングアセンブリ
に加わる下向きの力は、基板を研磨パッドに押し付け
る。

【００４４】基板バッキングアセンブリ１１２は、支持
構造１１４、支持構造１１４とベース１０４の間に連結
された湾曲部１１６、および支持構造１１４に連結され
た可撓膜１１８を有する。可撓膜１１８は、支持構造１
１４の下に延び、基板用のマウント面２７４を与える。
これらの各部品は以下に詳細に説明される。

【００４５】ハウジング１０２は、研磨される基板の円
形の外形に合致するように略円形である。ハウジング
は、環状のハウジングプレート１２０および略円筒形の
ハウジングハブ１２２を有する。ハウジングハブ１２２
は、上部ハブ部分１２４および下部ハブ部分１２６を有
していてもよい。下部ハブ部分は、上部ハブ部分より小
さい直径を有していてもよい。ハウジングプレート１２
０は、下部ハブ部分１２６を取り囲むことができ、ボル
ト１２８により上部ハブ部分１２４に取り付けることが
できる。

【００４６】環状のクッション１２１を、たとえば接着
剤により、ハウジングプレート１２０の上面１２３に取
り付けることができる。以下に説明するように、このク
ッションは、ベース１０４の下方移動を制限するための
ソフトストップとして機能する。

【００４７】ベース１０４は、ハウジング１０２の下に
配置された略環状体である。ベース１０４の下面１５０
は、環状の凹部１５４を有する。通路１５６は、ベース
１０４の上面１５２を環状凹部１５４に連結することが
できる。取付具１７４を通路１５２に挿入することがで
き、また可撓管（図示せず）が取付具１３３を取付具１
７４に連結することができる。ベース１０４は、アルミ
ニウム、ステンレス鋼、繊維補強プラスチックなどの硬
質材料から形成することができる。

【００４８】ブラダ１６０は、ベース１０４の下面１５
０に取り付けることができる。ブラダ１６０は、膜１６
２およびクランプリング１６６を含んでいてもよい。膜
１６２は、突出端１６４を有し、可撓性材料（例えば、
シリコンゴム）からなる薄い環状シートとすることがで
きる。クランプリング１６６は、Ｔ字形の断面を有し、
翼部１６７を含む環状体とすることができる。等角度間
隔で離間した複数のねじ穴が、クランプリングの上面に
配置されている。これらの穴は、ボルトまたはねじを保
持してクランプリングをベースに固定することができ
る。ブラダ１６０を組み立てるために、膜１６２の突出
端１６４は、クランプリング１６６の翼部１６７の上方
でフィットする。このアセンブリ全体は、環状凹部１５
４内に配置される。クランプリング１６６は、ねじ１６
８によりベース１０４に固定することができる（図４に
は示されていないが、図７の断面図の左側に１本のねじ
が示されている）。クランプリング１６６は、膜１６２
をベース１０４に対してシールし、空間１７０を画成す
る。垂直通路１７２がクランプリング１６６を貫通して
延びており、ベース１０４内の通路１５２と位置合わせ
されている。通路１５６と通路１７２との間の接続をシ
ールするためにＯリング１７８を使用してもよい。

【００４９】ポンプ９３ｂ（図３を参照）は、流体ライ
ン９２ｂ、回転継手９０、駆動軸７４内のチャネル９４
ｂ、ハウジング１０２内の通路１３２、可撓管（図示せ
ず）、ベース１０４内の通路１５２、およびクランプリ
ング１６６内の通路１７２を介してブラダ１６０に連結
することができる。ポンプ９３ｂが流体（たとえば空気
などのガス）を空間１７０中に押し込むと、ブラダ１６
０は下向きに膨張することになる。一方、ポンプ９３ｂ
が空間１７０から流体を排出すると、ブラダ１６０は収
縮する。以下に説明するように、ブラダ１６０は、支持
構造１１４および可撓膜１１８に下向きの圧力を加える
ために使用することができる。

【００５０】ジンバル機構１０６は、ベースが研磨パッ
ドの表面と実質的に平行な状態を維持できるようにベー
ス１０４がハウジング１０２と相対的に動くことを可能
にする。ジンバル機構１０６は、ジンバルロッド１８０
および撓みリング１８２を有する。ジンバルロッド１８
０の上端は、円筒状のブシュ１４２によって通路１８８
に嵌入されている。ジンバルロッド１８０の下端は、環
状フランジ１８４を有する。この環状フランジ１８４
は、例えばねじ１８７によって、撓みリング１８２の内
側部分に固定されている。撓みリング１８２の外側部分
は、例えばねじ１８５（図４には示されていないが、図
７の断面図の左側に１本のねじが示されている）によっ
て、ベース１０４に固定されている。ジンバルロッド１
８０は、ベース１０４がハウジング１０２に対して垂直
に動くことができるように、通路１８８に沿って垂直に
滑動することができる。しかしながら、ジンバルロッド
１８０は、ハウジング１０２に対するベース１０４の横
移動を防止する。

【００５１】ジンバル機構１０６は、ジンバルロッド１
８０の中央の軸に沿って形成された垂直の通路１９６を
さらに有していてもよい。通路１９６は、ハウジングハ
ブ１２２の上面１３４をチャンバ２９０に接続する。ジ
ンバルロッド１８０とブシュ１４２との間にシールを形
成するために、Ｏリング１９８をブシュ１４２内の凹部
に設置してもよい。

【００５２】ハウジング１０２に対するベース１０４の
垂直位置は、ローディング機構１０８により制御され
る。ローディング機構は、ハウジング１０２とベース１
０４との間に位置するチャンバ２００を有している。チ
ャンバ２００は、ベース１０４をハウジング１０２に対
してシールすることにより形成される。このシールは、
ダイヤフラム２０２、内部クランプリング２０４、およ
び外部クランプリング２０６を含んでいる。厚さ６０ミ
ルのシリコーンシートから形成することのできるダイヤ
フラム２０２は、おおむね環状であり、平らな中間部分
と突出端を有している。

【００５３】内部クランプリング２０４は、ダイヤフラ
ム２０２をハウジング１０２に対してシールするために
使用される。内部クランプリング２０４は、ダイヤフラ
ム２０２の内縁をハウジング１０２に当てて確実に保持
するために、たとえばボルト２１８によってベース１０
４に固定される。

【００５４】外部クランプリング２０６は、ダイヤフラ
ム２０２をハウジング１０４に対してシールするために
使用される。外部クランプリング２０６は、ダイヤフラ
ム２０２の外縁をベース１０４の上面に当てて保持する
ために、たとえばボルト（図示せず）によってベース１
０４に固定される。上述したように、ハウジング１０２
とベース１０４との間の空間はシールされ、チャンバ２
００を形成する。

【００５５】ポンプ９３ａ（図３を参照）は、流体ライ
ン９２ａ、回転継手９０、駆動軸７４内のチャネル９４
ａ、およびハウジング１０２内の通路１３０を介してチ
ャンバ２００に接続することができる。ベース１０４に
加えられる荷重を制御するために、流体（例えば、空気
などのガス）がチャンバ２００内に吸入されたり、チャ
ンバ２００外に排出される。ポンプ９３ａがチャンバ２
００中に流体を吸入すると、チャンバの容積が増加し、
ベース１０４は下向きに押されることになる。一方、ポ
ンプ９３ａがチャンバ２００から流体を排出すると、チ
ャンバ２００の容積が減少し、ベース１０４は上方に引
っ張られる。

【００５６】外部クランプリング２０６は、ハウジング
１０２の上に延びている内側突出フランジ２１６をさら
に有している。チャンバ２００が加圧され、ベース１０
４が下方に移動すると、外部クランプリング２０６の内
側突出フランジ２１６は、クッション１２１に接触し、
キャリアヘッドの過度の延伸を防止する。内側突出フラ
ンジ２１６は、スラリーがキャリアヘッド内の部品（例
えば、ダイヤフラム２０２）を汚染するのを防止するた
めのシールドとしても機能する。

【００５７】保持リング１１０がベース１０４の外縁に
固定されていてもよい。保持リング１１０は、ほぼ平坦
な底面２３０を有する略円環状のリングである。流体が
チャンバ２００に注入され、ベース１０４が下向きに押
されると、保持リング１１０も下向きに押され、荷重を
研磨パッド３２に加える。保持リング１１０の内面２３
２は、可撓膜１１８のマウント面２７４とともに基板受
取凹部２３４を形成する。保持リング１１０は、基板が
受取凹部から逃れるのを防止し、横方向の荷重を基板か
らベースへ伝える。

【００５８】保持リング１１０は、ハードプラスチック
あるいはセラミック材料から作ることができる。保持リ
ング１１０は、たとえばボルト２４０（本断面図に１本
のみ示す）によりベース１０４に固定することができ
る。

【００５９】基板バッキングアセンブリ１１２は、ベー
ス１０４の下方に位置する。基板バッキングアセンブリ
１１２は、支持構造１１４、湾曲部１１６および可撓膜
１１８を有する。可撓膜１１８は、支持構造１１４に連
結し、その下方に延びている。

【００６０】支持構造１１４は、支持プレート２５０、
環状下部クランプ２８０および環状上部クランプ２８２
を有する。支持プレート２５０は、ほぼディスク形の硬
質部材とすることができる。支持プレート２５０は、下
向きに突出するリップ２５８を外縁に有するほぼ平坦な
下面２５６を有していてもよい。複数の開口部２６０
は、支持プレート２５０を貫通して垂直に延び、下面２
５６を上面２５４に接続することができる。環状の溝２
６２は、支持プレートのエッジ付近において上面２５４
中に形成することができる。支持プレート２５０は、ア
ルミニウムまたはステンレス鋼から形成することができ
る。複数の開口部２６５およびセンサ開口部２６７を有
する支持パッド２６３（図示せず）は、支持プレートと
基板との間のクッションとして機能するように支持プレ
ートの下面２５６に取り付けることができる。

【００６１】可撓膜１１８は、高強度シリコーンゴムな
どの可撓性で弾性のある材料から形成された円形のシー
トである。膜１１８は、突出する外縁２７０を有するこ
とができる。膜１１８の部分２７２は、リップ２５８に
おいて支持プレート２５０の下部コーナーの周りに延在
し、支持プレートの外側円筒面２６８の周りを上方に延
在し、また上面２５４に沿って内側に延在している。膜
１１８の突出端２７０は、溝２６２に嵌入することがで
きる。可撓膜１１８のエッジは、下部クランプ２８０と
支持プレート２５０との間でクランプされている。小さ
な一または複数の開口部が、膜１１８の近似的中心に形
成されていてもよい。これらの開口部は、直径約１〜１
０ミリメートルとすることができ、以下に説明するよう
に、基板の存在を検知するために使用される。

【００６２】湾曲部１１６は、ほぼ平坦な円環状リング
である。湾曲部１１６は、垂直方向では可撓性であり、
径方向および接線方向では可撓性でも硬質でもよい。湾
曲部１１６の材料は、ショアーＡスケールでの３０とシ
ョアーＤスケールでの７０との間のジュロメータ測定値
を有するように選択される。湾曲部１１６の材料は、ネ
オプレンなどのゴム、NYLON（商標）やNOMEX（商標）な
どのエラストマー被覆布、プラスチック、またはガラス
繊維やシリコーンなどの複合材とすることができる。

【００６３】可撓膜１１８、支持構造１１４、湾曲部１
１６、ベース１０４およびジンバル機構１０６間の空間
は、チャンバ２９０を画成する。ジンバルロッド１８０
を貫通する通路１９６は、チャンバ２９０をハウジング
１０２の上面に接続する。ポンプ９３ｃ（図３を参照）
は、流体ライン９２ｃ、回転継手９０、駆動軸７４内の
チャネル９４ｃおよびジンバルロッド１８０内の通路１
９６を介してチャンバ２９０に接続することができる。
ポンプ９３ｃが流体（たとえば、空気などのガス）をチ
ャンバ２９０に注入すると、チャンバの容積は増加し、
可撓膜１１８は下向きに押し出される。一方、ポンプ９
３ｃがチャンバ２９０から空気を排出すると、チャンバ
の容積は減少し、膜は上方へ押し出される。ガスは液体
よりも圧縮が可能であるから、液体よりもガスを使用す
ることが好適である。

【００６４】可撓膜１１８の下面は、マウント面２７４
を形成する。研磨中は、基板の裏面がマウント面に当た
るように配置された状態で基板１０が基板受取凹部２３
４内に配置される。基板のエッジは、可撓膜１１８を介
して、支持リング１１４の突起したリップ２５８に接触
することができる。

【００６５】流体をチャンバ２９０から排出することに
より、可撓膜１１８の中心を内側に屈曲させ、リップ２
５８の上に引っ張ることができる。基板の裏面がマウン
ト面２７４に当たるように配置されると、可撓膜がリッ
プ２５８の上に延びることにより、基板と可撓膜との間
に低圧ポケット２７８が作られる。（図５および図７を
参照）。この低圧ポケットは、基板をキャリアヘッドに
真空チャックする。

【００６６】キャリアヘッド１００を利用するＣＭＰ装
置は、次のように動作することができる。基板１０は、
基板の裏面が可撓膜１１８のマウント面２７４に接した
状態で基板受取凹部２３４にロードされる。ポンプ９３
ｂは、流体をブラダ１６０内に注入する。これはブラダ
１６０を膨張させ、支持構造１１４を下方に押し出す。
支持構造１１４の下向きの動きにより、リップ２５８
は、可撓膜１１８のエッジを基板１０のエッジに押し付
け、基板のエッジに流体漏れのないシールを作り出す。
次にポンプ９３ｃは、前述のように、可撓膜１１８と基
板１０の裏面との間に低圧ポケットを作るようにチャン
バ２９０を排気する。最後に、ポンプ９３ａは、流体を
チャンバ２００から排出し、ベース１０４、基板バッキ
ングアセンブリ１１２、および基板１０を、研磨パッド
から、あるいは搬送ステーションから持ち上げる。次に
カルーセル６０は、たとえば、キャリアヘッドを研磨ス
テーションに向けて回転させる。次にポンプ９３ａは、
チャンバ２００に流体を注入し、基板１０を研磨パッド
の上に下ろす。ブラダ１６０が支持構造１１４および可
撓膜１１８に下向きの圧力をこれ以上加えないように、
ポンプ９３ｂは、空間１７０を排気する。最後に、ポン
プ９３ｃはチャンバ２９０にガスを注入し、ポリシング
ステップのために基板１０に下向きの荷重を加える。

【００６７】本発明のＣＭＰ装置は、基板が適切にキャ
リアヘッド１００に取り付けられているか否かを検出す
ることができる。ＣＭＰ装置が、基板がなくなっている
こと、または基板がキャリアヘッドに不適切に取り付け
られていることを検出すると、オペレータに警報が出さ
れ、研磨作業を自動的に停止することができる。

【００６８】このＣＭＰ装置は、次のように、キャリア
ヘッド１００が無事に基板をチャックしたことを検知す
ることができる。ポンプ９３ｃがチャンバ２９０を排気
して可撓膜１１８と基板１０の裏面との間に低圧ポケッ
ト２７８を形成した後、チャンバ２９０内の圧力を測定
するために圧力計９６ｃが使用される。

【００６９】図１０を参照すると、チャンバ２９０の初
期圧力はＰ_a1である。次にポンプ９３ｃが、時刻Ｔ_a0に
おいてチャンバ２９０の排気を始める。一方で、基板が
キャリアヘッドに適切に取り付けられていれば、基板１
０は開口部２７６をふさぎ、ポンプ９３ｃが無事にチャ
ンバ２９０を排気することになる。したがって、チャン
バ２９０内の圧力は、圧力Ｐ_a2に低下する。基板が存在
しないか、あるいはキャリアヘッドに適切に取り付けら
れていない場合、開口部２７６はふさがれず、周囲大気
からの空気がチャンバ２９０内に漏れることになる。し
たがって、ポンプ９３ｃがチャンバ２９０を完全に排気
することは不可能であり、チャンバ２９０内の圧力は圧
力Ｐ_a2より大きい圧力Ｐ_a3までしか低下しない。圧力Ｐ
_a1、Ｐ_a2およびＰ_a3の正確な値は、ポンプ９３ｃの効率
ならびに開口部２７６およびチャンバ２９０の寸法に依
存し、実験的に求めることができる。圧力計９６ｃは、
ポンプが作動した後の時刻Ｔ_a1における流体ライン９２
ｃ内の圧力を測定し、したがってチャンバ２９０内の圧
力を測定する。コンピュータ９９は、圧力計９６ｃによ
り測定された圧力を、圧力Ｐ_a2と圧力Ｐ_a3の間にあるし
きい圧力Ｐ_aTと比較するようにプログラムすることがで
きる。適切なしきい圧力Ｐ_aTは、実験的に決定すること
ができる。圧力計９６ｃにより測定された圧力がしきい
圧力Ｐ_aT以下であれば、基板がキャリアヘッドにチャッ
クされていると考えられ、研磨プロセスを進めることが
できる。一方、圧力計９６ｃにより測定された圧力がし
きい圧力Ｐ_aTを超えていれば、これは基板が存在してい
ないか、あるいはキャリアヘッドに適切に取り付けられ
ていないことを示す。

【００７０】以下に説明する本発明のキャリアヘッドの
他の実施形態では、修正された機能または動作を有する
部品は、ダッシュあるいはツーダッシュの付いた参照番
号で表示される。さらに、以下に説明する実施形態で
は、圧力センサ９６ａ〜９６ｃは、それぞれ流体ライン
９２ａ〜９２ｃに結合されたままであるが、圧力センサ
の目的あるいは機能は変化することがある。

【００７１】図５を参照すると、キャリアヘッド１００
ａの可撓膜１１８ａは開口部を有していない。代わり
に、キャリアヘッド１００ａは、チャンバ２９０と周囲
大気との間に通気孔３００を有している。

【００７２】通気孔３００は、撓みリング１８２ａ内に
形成された通路３０２、ベース１０４ａ内に形成された
通路３０４、および外部クランプリング２０６ａ内に形
成された通路３０６を有する。流体がチャンバ２９０か
ら抜け出ることを防止するために、通気孔３００は逆止
め弁３０８をさらに有していてもよい。逆止め弁３０８
は、ベース１０４ａと外部クランプリング２０６ａとの
間に配置することができる。研磨中、ポンプ９３ｃがチ
ャンバ２９０を加圧すると、通路３０４内の気圧は逆止
め弁３０８を閉じることになる。これは、チャンバ２９
０内の圧力が一定のまま維持されることを保証する。

【００７３】支持プレート２５０ａは、通路１９６の入
口３２２の下方に位置する大きなセンサ開口部３２０を
有してもよい。後述するように、可撓膜１１８ａは、入
口３２２を閉じるために、センサ開口部３２０を通って
上方へ撓むことができる。さらに、スペーサ（図示せ
ず）を撓みリング１８２の底面に取り付けてもよい。ス
ペーサは、支持プレート２５０と撓みリング１８２との
間の直接の接触を防止し、通路３０２から入口３２２へ
流体が流れるためのギャップを設ける。

【００７４】キャリアヘッド１００ａを使用するＣＭＰ
装置は、次のようにして、基板がキャリアヘッドに無事
にチャックされているか否かを検知する。基板は、基板
の裏面がマウント面２７４に接触するように基板受取凹
部２３４にロードされている。ポンプ９３ｃは、チャン
バ２９０を排気し、可撓膜１１８ａと基板１０との間に
低圧ポケット２７８を作る。圧力計９６ｃは、チャンバ
２９０内の圧力を測定し、基板がキャリアヘッドに無事
に真空チャックされているか否かを判定する。

【００７５】図５に示されるように、基板が無事に真空
チャックされていれば、低圧ポケット２７８によって、
可撓膜１１８ａは基板１０にごく近接して維持される。
したがって、ポンプ９３ｃがチャンバ２９０を排気しよ
うとすると、空気は通気孔３００を通ってチャンバ２９
０に流入することができる。図６に示されるように、基
板が存在していないか、あるいはキャリアヘッドに適切
に取り付けられていなければ、膜１１８ａはセンサ開口
部３２０を通って撓み、ジンバルロッド１８０の下面３
２４に当たるように引っ張られて、通路１９６の入口３
２２を閉じることになる。

【００７６】図１１を参照すると、チャンバ２９０の初
期圧力はＰ_b1である。時刻Ｔ_b0に、ポンプ９３ｃはチャ
ンバ２９０を排気し始める。基板がキャリアヘッドに適
切に取り付けられていれば、圧力計９６ｃにより測定さ
れた圧力は、圧力Ｐ_b1から圧力Ｐ_b2へ低下する。基板が
存在していないか、あるいはキャリアヘッドに不適切に
取り付けられていると、圧力計９６ｃにより測定された
圧力は、圧力Ｐ_b1から圧力Ｐ_b3へ低下する。基板が存在
していれば、空気は通気孔３００を通ってチャンバ２９
０中に漏れることができるので、圧力Ｐ_b2は圧力Ｐ_b3よ
り大きい。

【００７７】コンピュータ９９は、ポンプ９３ｃの作動
後の時刻Ｔ_b1に圧力計９６ｃにより測定された圧力を、
しきい圧力Ｐ_bTと比較するようにプログラムすることが
できる。圧力計９６ｃにより測定された圧力が、しきい
圧力Ｐ_bTより大きければ、基板がキャリアヘッドにチャ
ックされていると考えられ、ポリシングプロセスは正常
に継続することができる。一方、圧力計９６ｃにより測
定された圧力がしきい圧力Ｐ_bT未満であれば、これは基
板が存在しないか、あるいはキャリアヘッドに適切に取
り付けられていないことの表示である。圧力Ｐ_b1、
Ｐ_b2、Ｐ_b3およびＰ _bTは、ポンプ９３ｃの効率、チャン
バ２９０の寸法と形状、および通気孔３００の寸法と形
状に依存し、実験的に決定することができる。

【００７８】キャリアヘッド１００ａが適切に機能する
ためには、膜１１８ａが十分に撓んで入口３２２を塞が
なければならない。膜１１８ａの撓みは、センサ開口部
３２０の直径、膜１１８が撓む必要がある垂直距離、膜
１１８ａの弾性率と厚さ、およびチャンバ２９０内の真
空レベルに依存する。センサ開口部３２０の直径は約
１．２５インチとすることができ、支持プレート２５０
の底面２５６と撓みリング１８２の底面との間の距離は
約１２０〜１４０ミルとすることができ、膜１１８ａの
厚さは１／３２インチとすることができ、膜１１８ａの
ジュロメータ測定値はショアーＡスケールで約４０〜４
５とすることができ、チャンバ２９０内の真空レベル
は、開口部２７４が塞がれているときは約２２〜２４水
銀柱インチ（ｉｎＨｇ）、開口部が塞がれていないとき
は約１０〜１５ｉｎＨｇとすることができる。

【００７９】図１２を参照すると、キャリアヘッド１０
０ａを有するＣＭＰ装置を作動させる別の方法では、空
間１７０内の圧力を測定することで基板がキャリアヘッ
ドに無事にチャックされているか否かを判定することが
できる。この別方法が使用される場合、キャリアヘッド
１００ａは通気孔３００を有する必要はない。空間１７
０の初期圧力はＰ_c1とすることができ、空間１７０を圧
力調整器９３ｂからシールするためにバルブ９８ｂは閉
じられている。可撓膜１１８と基板１０の裏面との間に
低圧ポケット２７８を作るためにポンプ９３ｃがチャン
バ２９０を排気した後、圧力計９６ｂは空間１７０内の
圧力を測定するために使用される。ポンプ９３ｃがチャ
ンバ２９０を排気するにつれて、支持構造１１４は上方
へ引っ張られる。これにより、環状上部リング２８２が
膜１６２を上方へ押し、ブラダ１６０の容積が減少する
ようになる。

【００８０】基板１０がキャリアヘッド１００ａに適切
に取り付けられていれば、空間１７０内の圧力は、圧力
Ｐ_c2へ上昇するであろう。一方、基板が存在していない
か、あるいはキャリアヘッドに不適切に取り付けられて
いれば、膜１１８ａはセンサ開口部３２０を通って撓
み、通路１９６の入口３２２を閉じるであろう。したが
って、一部の流体がチャンバ２９０に閉じ込められてし
まい、チャンバ２９０は同じ低圧には到達しないであろ
う。支持構造１１４が同じ距離だけ引き上げられること
はなく、ブラダ１６０は同程度には圧縮されないので、
圧力計９６ｂにより測定された圧力は、圧力Ｐ_c2未満で
ある圧力Ｐ_c3に達するに止まる。圧力計９６ｂにより測
定された圧力が、しきい圧力Ｐ_cTより大きければ、基板
はキャリアヘッドにチャックされていると考えられ、ポ
リシングプロセスは正常に継続することができる。一
方、圧力計９６ｂにより測定された圧力が、しきい圧力
Ｐ_cT未満であれば、これは基板が存在しないか、あるい
はキャリアヘッドに適切に取り付けられていないことの
表示である。

【００８１】図７を参照すると、別の実施形態では、機
械作動バルブ３５０がチャンバ２９０と空間１７０との
間に位置している。バルブ３５０は、取付具１７４とブ
ラダ１６０との間の通路１５６ｂを横切って形成された
チャンバ３６６内に少なくとも部分的に位置することが
できる。バルブ３５０は、バルブステム３５２およびバ
ルブプレスプレート３５６を有する。バルブステム３５
２は、チャンバ３６６と撓みリング１８２ｂ内のチャン
バ２９０との間の開口部３５４を通って延びることがで
きる。バルブプレスプレート３５６は、バルブステム３
５２の下端に接続され、撓みリング１８２ｂの下面３６
０内の浅いくぼみ３５８にフィットしている。三つのチ
ャネル３６２（図７の断面図には一つのチャネルのみを
示す）は、開口部３５４およびバルブステム３５２を取
り囲む撓みリング１８２ｂ中に形成し、チャンバ２９０
をチャンバ３６６に接続することができる。バルブ３５
０は、チャンバ３６６内の撓みリング１８２ｂの上に位
置する環状フランジ３６４をさらに有することができ
る。Ｏリング３６８は、環状フランジ３６４と撓みリン
グ１８２ｂとの間でバルブステム３５２の周りに配置し
てもよい。さらに、ばね３７０は、環状フランジ３６４
とチャンバ３６６の天井３７２との間に配置してもよ
い。ばね３７０は、バルブステム３５２を下向きに付勢
するので、バルブ３５０は閉じられる。具体的には、Ｏ
リング３６８は、チャネル３６２をチャンバ３６６から
シールするために環状フランジ３６４と撓みリング１８
２ｂとの間に圧縮されており、その結果、チャンバ３６
６をチャンバ２９０から隔離している。しかし、バルブ
ステム３５２が（図８に示すように）上方へ押される
と、Ｏリング３６８は圧縮されず、流体はＯリングのま
わりに漏れることができる。このため、バルブ３５０が
開かれ、チャンバ３６６とチャンバ２９０はチャネル３
６２を介して連通することになる。

【００８２】支持プレート２５０ｂは、バルブプレスプ
レート３５６の下方に位置する略円形のセンサ開口部３
７４を有していてもよい。以下に説明するように、可撓
膜１１８ｂは、センサ開口部３７４を通って上方へ撓む
ことができ、バルブ３５０を開くことができる。

【００８３】キャリアヘッド１００ｂを有するＣＭＰ装
置は、基板がキャリアヘッドに無事に真空チャックされ
ているか否かを、次のように検知する。基板の裏面がマ
ウント面２７４に接触するように、基板は基板受取凹部
２３４の中に配置されている。可撓膜１１８ｂと基板１
０との間にシールを形成するために、ポンプ９３ｂはブ
ラダ１６０を膨張させる。次に、ポンプ９３ｂからブラ
ダ１６０を隔離するためにバルブ９８ｂが閉じられる。
空間１７０内の圧力の第一の測定が、圧力計９６ｂによ
り行われる。ポンプ９３ｃはチャンバ２９０を排気し、
可撓膜と基板との間に低圧ポケット２７８を形成する。
次に、空間１７０内の圧力の第二の測定が、圧力計９６
ｂにより行われる。第一および第二の圧力測定は、基板
がキャリアヘッドに無事に真空チャックされているか否
かを判定するために比較することができる。

【００８４】図７に示すように、基板が無事に真空チャ
ックされていれば、可撓膜１１８ｂは低圧ポケット２７
８によって基板１０の近傍に維持され、バルブ３５０は
その閉位置に留まるであろう。一方、図８に示すよう
に、基板が存在していないか、あるいはキャリアヘッド
に不適切に取り付けられている場合、チャンバ２９０が
排気されると、可撓膜１１８ｂは上方へ撓むことにな
る。したがって、可撓膜はバルブプレスプレート３５６
に接触し、バルブ３５０を開き、その結果、チャンバ２
９０をチャンバ３６６に連通する。これは、流体がチャ
ンバ２９０を介して空間１７０から排出されることを可
能にし、またポンプ９３ｃにより排気されることを可能
にする。

【００８５】図１３を参照すると、空間１７０の初期圧
力はＰ_d1とすることができる。第一の圧力測定は、ポン
プ９３ｃがチャンバ２９０を排気し始める前の時刻Ｔ_d1
に行われる。時刻Ｔ_d0にチャンバ２９０が排気される
と、支持構造１１４は上方に引っ張られる。これによ
り、環状上部リング２８２は膜１６２を上方へ圧迫す
る。これはブラダ１６０の容積を減少させることにな
る。第二の圧力測定は、チャンバ２９０が排気された後
の時刻Ｔ_d2に行われる。

【００８６】基板が存在していればバルブ３５０は閉じ
たままであり、ブラダ１６０の容積の減少は、圧力Ｐ_d1
として圧力計９６ｂにより測定された空間１７０内の圧
力を増加させるであろう。一方、基板が存在していなけ
れば、バルブ３５０は開かれ、流体は空間１７０から排
気され、圧力計９６ｂにより測定された圧力は圧力Ｐ _d3
に低下する。したがって、第二の測定圧力が第一の測定
圧力より大きければ、基板はキャリアヘッドによって無
事にチャックされている。しかし、第二の測定圧力が第
一の測定圧力未満であれば、基板はキャリアヘッドによ
って無事にチャックされてはいない。

【００８７】コンピュータ９９は、二つの圧力測定値を
記憶し、これらの圧力測定値を比較し、それにより基板
がキャリアヘッドに無事に真空チャックされているか否
かを判定するようにプログラムすることができる。

【００８８】キャリアヘッド１００ａを参照して上述し
た事項に加えて、膜１１８ｂのバルブ３５０を作動させ
る能力は、バルブプレスプレート３５６の直径、バルブ
ステム３５２に加わるばね３７０の下向き荷重および膜
１１８ｂの弾性に依存する。センサ開口部３７４の直径
は約１．０〜１．５インチとすることができ、ばね３７
０は約２〜３ポンドの下向き荷重を加えることができ、
バルブプレスプレート３７６は開口部３７４とほぼ同じ
寸法でよく、支持プレート２５０の底面２５６と撓みリ
ング１８２の底面との間の距離は約８０〜１００ミルと
することができ、チャンバ２９０内の真空レベルは約１
０〜１５ｉｎＨｇとすることができる。

【００８９】図１４を参照すると、キャリアヘッド１０
０ｂを有するＣＭＰ装置の別の作動方法では、ポンプ９
３ｃがチャンバ２９０を排気するときバルブ９８ｂは開
いたままであってもよい。空間１７０の初期圧力は、Ｐ
_e1とすることができる。第一の圧力測定は、ポンプ９３
ｃがチャンバ２９０を排気し始める前の時刻Ｔ_e1に行わ
れる。第二の圧力測定は、ポンプ９３ｃがチャンバ２９
０を排気し始めた後の時刻Ｔ_e2に行われる。基板が存在
していれば、バルブ３５０は閉じたままであり、圧力調
整器９３ｂは空間１７０内の圧力を圧力Ｐ_e1に維持する
であろう。一方、基板が存在しなければ、バルブ３５０
は開かれる。圧力調整器９３ｂは、流体が排出される
間、空間１７０内の圧力を維持することは不可能であ
り、空間１７０内の圧力は圧力Ｐ_e2に低下するであろ
う。したがって、第二の測定圧力が第一の測定圧力より
小さければ、基板はキャリアヘッドにより無事にチャッ
クされていなかったことになる。しかしながら、第二の
測定圧力が第一の測定圧力と等しければ、基板はキャリ
アヘッドに適切に取り付けられている。

【００９０】キャリアヘッド１００ｂは、いくつかの利
点をもたらす。第一に、キャリアヘッド１００ｂは、大
気に対する漏れや開口のない封止されたシステムであ
る。したがって、キャリアヘッドの内部をスラリーが汚
染することは難しい。さらに、キャリアヘッド１００ｂ
は、基板がキャリアヘッドに真空チャックされているか
否かを判定する確かな方法を提供する。すなわち、空間
１７０内の圧力が増加すれば、基板はキャリアヘッドに
適切に取り付けられているが、空間１７０内の圧力が減
少すれば、基板は存在していないか、あるいはキャリア
ヘッドに適切に取り付けられていない。しきい圧力を決
定するために、実験は不要である。さらに、バルブ３５
０は、ばね３７０によって閉じるように付勢されるの
で、このバルブは、チャンバ２９０が真空下にあり、基
板が存在していないか、あるいはキャリアヘッドに不適
切に取り付けられている場合にのみ開く。したがって、
このウェーハセンサ機構は、圧力のシーケンスやチャン
バ２９０および空間１７０内の真空状態に影響を受けに
くい。

【００９１】図９を参照すると、別の実施形態では、キ
ャリアヘッド１００ｃは、チャンバ２９０と周囲大気と
の間の通路３８０を横切って接続された機械作動バルブ
３５０を有している。バルブ３５０は、流路３８０を横
切って形成されたチャンバ３６６′の中に少なくとも部
分的に配置されていてもよく、バルブステム３５２、バ
ルブプレスプレート３５６、および環状フランジ３６４
を有している。バルブ３５０′は、その閉位置におい
て、チャンバ３６６′をチャンバ２９０から隔離する。
しかしながら、バルブステム３５２が（図８に示される
ように）上方へ押されると、Ｏリング３６８はもはや圧
縮されず、流体がＯリングの周りに漏れることができ
る。このため、バルブ３５０が開き、チャンバ２９０は
通路３８０を介して周囲大気と連通することになる。

【００９２】キャリアヘッド１００ｃを有するＣＭＰ装
置は、基板がキャリアヘッドに無事に真空チャックされ
ているか否かを次のように検知する。図１５を参照する
と、チャンバ２９０の初期圧力はＰ_f1である。次に時刻
Ｔ_f0に、ポンプ９３ｃがチャンバ２９０を排気し始め
る。基板が存在していれば、バルブ３５０は閉じたまま
であり、圧力計９６ｃにより測定されるチャンバ２９０
内の圧力は、圧力Ｐ_f2に低下するであろう。一方、基板
が存在していなければ、バルブ３５０は開かれる。した
がって、ポンプ９３ｃがチャンバ２９０を完全に排気す
ることは不可能であり、チャンバ２９０内の圧力は、圧
力Ｐ_f2より大きい圧力Ｐ_f3までしか低下しない。基板が
存在し、キャリアヘッドに正確に取り付けられているか
否かを判定するために、圧力計９６ｃにより測定された
圧力を、圧力Ｐ_f2およびＰ_f3間のしきい圧力Ｐ_fTと比較
するように、コンピュータ９９をプログラムしてもよ
い。

【００９３】図１７に示すように、キャリアヘッド１０
０ｄは、支持プレート２５０ｄと可撓膜１１８ｄとの間
に位置する支持パッド２６３を有している。支持パッド
および支持プレートの表面寸法はほぼ同一であり、例え
ば、パッドおよびプレートは円形であってもよく、同じ
直径を有していてもよい。支持パッドおよび支持プレー
トの直径は、それぞれ約７．８１インチとすることがで
きる。パッドとプレートは、たとえば接着剤によって、
互いに取り付けることができる。キャリアヘッド１００
ｄは、キャリアヘッド１００ａ、１００ｂまたは１００
ｃと同様に構成することができ、通気孔または作動可能
なバルブを有し、また可撓膜が撓んで通る位置において
支持プレート内に開口部を有している。

【００９４】図１８を参照すると、支持パッド２６３は
複数の開口部２６５を有している。図１９に示されるよ
うに、可撓膜と基板との間に複数のエアポケット２７３
を設けるために、開口部２６５は、可撓膜１１８ｄが延
在することができるくぼみを備えている。エアポケット
２７３の利点を説明するために、基板がキャリアヘッド
に真空チャックされる間、基板と可撓膜との間に空気を
閉じ込めることができることに注目すべきである。しか
しながら、ポケットは、基板とセンサ開口部３７４ｄの
領域内の可撓膜との間に空気が蓄積することを防止す
る。具体的に述べると、真空チャック手順の間、可撓膜
と基板の間に取り込まれた空気は、ポケットの中に閉じ
こめられる傾向があり、センサ開口部の領域には到達し
ない。さらに、ポケットは、基板と可撓膜の間の空気流
の速度を遅くする表面「粗さ」をもたらす。したがっ
て、膜と基板の間の空気が、可撓膜を開口部センサ３７
４ｄの中に延伸させ、またバルブを作動または入口を閉
塞する可能性は少ない。このように、基板がキャリアヘ
ッドに適切に取り付けられていないことを示す誤警報の
危険は減少する。

【００９５】開口部２６５は均一の寸法を有していても
よく、たとえば約０．５〜１．０インチの直径を有して
いてもよい。支持パッド内のより大きなセンサ開口部２
６７は、センサ開口部３７４ｄと位置合わせされてい
る。センサ開口部２６７は、（キャリアヘッド１００ｄ
が、キャリアヘッド１００ｂと同様に構成されていると
仮定して）バルブを作動させるために、あるいは、（キ
ャリアヘッド１００ｄが、キャリアヘッド１００ａと同
様に構成されていると仮定して）通路を閉塞するため
に、膜１１８ｄが開口部３７４ｄを通って延伸すること
を可能にする。

【００９６】図２０を参照すると、別の実施形態では、
支持パッド２６３′は、さまざまな寸法の開口部２６
５′を有する。開口部の寸法は、直径約０．５インチ〜
約１．０インチの範囲に及んでいてもよい。開口部は、
支持パッドのエッジとセンサ開口部との間に流れる空気
に対して、複雑に入り組んだ経路または迂回した経路を
用意し、空気がセンサ開口部に到達する可能性を減らし
ている。

【００９７】支持パッド２６３′は、支持パッドのエッ
ジからセンサ開口部への空気の経路を閉塞するために、
センサ開口部と支持パッドのエッジとの間に位置する保
護開口部２６９をさらに有している。具体的に述べる
と、保護開口部２６９の第一および第二のエッジ３９０
および３９２は、センサ開口部の第一および第二のエッ
ジ３９４および３９６を越えて外側に延び、ほぼ直線的
に位置合わせされている。

【００９８】保護開口部は他の形状を有していてもよ
い。たとえば、図２１に示されるように、支持パッド２
６３″は、センサ開口部への空気の経路をほぼ完全に閉
塞するために、センサ開口部２６７を囲む環状保護開口
部２６９′を有していてもよい。支持パッド２６３″
は、環状部品２８３を支持パッドの残りの部分に結合さ
せる複数の接続部品２８１を有している。

【００９９】図２２を参照すると、支持パッド２６
３′″の最外リングの開口部は、複数の細長開口部２６
５″と一つの細長保護開口部２６９″を形成するように
連結されている。これらの細長開口部は、空気を閉じ込
めるためにより大きな全開口部容積をもたらし、空気が
センサ開口部に流れるためにさらに迂回した経路を用意
する。保護開口部の第一および第二のエッジ３９０″お
よび３９２″は、センサ開口部の第一および第二のエッ
ジ３９４および３９６を越えて延びている。

【０１００】図２３（ａ）および（ｂ）を参照すると、
支持パッドから下方へ延びセンサ開口部を取り囲む環状
保護部材２７１を設けることにより、空気による誤警報
の誘発を防止することも可能である。言い換えると、保
護部材は、センサ開口部を完全に取り囲む略円形の壁を
形成する。保護部材は、基板と可撓膜の間の気泡がセン
サ開口部の領域内に蓄積されることを防止する。図２３
（ａ）に示されるように、保護部材２７１は、支持パッ
ドの表面にほぼ垂直な壁を有していてもよい。一方、図
２３（ｂ）は、傾斜している壁を有する環状保護部材２
７１′を示している。環状保護部材２７１または２７
１′は、接着剤により支持パッドに取り付けられるか、
あるいは支持パッドと一体に形成されてもよい。この保
護部材は、支持パッド２６３、２６３′または２６３″
の任意の一つと組み合わせることができる。

【０１０１】ほぼ同様な構成を、支持プレートとともに
使用することもできる。すなわち、可撓膜がエアポケッ
トを作るために延伸できる領域を用意するために、開口
部またはくぼみが支持プレート中に形成されていてもよ
い。さらに、保護部材はが支持プレート上に形成されて
いてもよい。このような構成では、支持パッドは不要な
ことがある。

【０１０２】上記の実施形態において、開口部は、支持
パッドまたは支持プレートの表面積の半分を超える部分
に及んでいるべきである。たとえば、開口部は、支持パ
ッドまたは支持プレートの利用可能な表面積の約５０パ
ーセント以上に広がっているべきである。さらに、開口
部は、基板のエッジとセンサ開口部との間の空気流に対
して、複雑で入り組んだ経路、または迂回した経路を提
供すべきである。

【０１０３】キャリアヘッド１００ａ〜１００ｄのいず
れにおいても、可撓膜は透明または半透明とすることが
できる。たとえば、可撓膜は、着色されていないシリコ
ーンから形成することができる。透明可撓膜は、保持リ
ングがベースに固定される前に支持構造内のセンサ開口
部がバルブプレスプレートと位置合わせされているか否
かを判定するために使用者が膜を通して視認することを
可能にするから、キャリアヘッド１００ｃおよび１００
ｄにおいて特に好適である。開口部およびプレスプレー
トが適切に位置合わせされていなければ、バッキングア
センブリ全体を位置合わせされるまで回転することがで
きる。次に、基板バッキングアセンブリを適切な位置に
保持するために、保持リングをベースに固定することが
できる。

【０１０４】上述のように、このＣＭＰ装置は、キャリ
アヘッドが基板を無事にチャックししたか否かを検出す
ることができる。さらに、どの実施形態においても、キ
ャリアヘッドにおける基板の存在を継続的に監視するた
めに圧力計を使用することが可能である。たとえば、研
磨ステーション相互の間で、または研磨ステーションと
搬送ステーションとの間で基板を搬送している間に、圧
力計９６ｃまたは９６ｂが空間１７０の圧力の変化を検
出すれば、これはキャリアヘッドから基板が緩んだこ
と、あるいは外れたことを表している。この状態では、
運転を停止し、問題を修復することができる。

【０１０５】ＣＭＰで発生する他の問題点は、研磨中に
キャリアヘッドから基板が離脱する可能性があることで
ある。たとえば、保持リングが研磨パッドを偶然に持ち
上げれば、研磨パッドからの摩擦力はキャリアヘッドの
下から基板を滑り出させることになる。

【０１０６】キャリアヘッド１００を使用するＣＭＰ装
置は、ポリシング中にキャリアヘッドの下に基板が適切
に位置しているか否かを検知することができる。キャリ
アヘッド１００がこの方式で使用される場合、可撓膜１
１８の外周付近に位置する幾つかの開口部２７８を有す
ることは好適である。ポンプ９３ｃがチャンバ２９０を
加圧し、基板１０に荷重を加えるとき、圧力計９６ｃは
チャンバ２９０内の圧力を測定するために使用される。
図１６を参照すると、チャンバ２９０の初期圧力はＰ_g1
である。基板がキャリアヘッドの下に適切に位置してい
れば、基板１０は開口部２７８を閉塞するので、チャン
バ２９０内の圧力は一定に維持されるであろう。しかし
ながら、基板が離脱すると、開口部２７８は閉塞され
ず、チャンバ２９０からの流体は開口部を通して周囲大
気中に漏れることになる。したがって、チャンバ２９０
内の圧力は、圧力Ｐ_g2に低下することになる。

【０１０７】以上、本発明を複数の好適な実施形態に関
連して説明した。しかしながら、本発明は、図示および
説明した実施形態に限定されるものではない。本発明の
範囲は、特許請求の範囲によって定められる。

【図面の簡単な説明】

【図１】化学機械研磨装置の分解斜視図である。

【図２】上部ハウジングを取り除いたカルーセルの概略
平面図である。

【図３】部分的に図２のカルーセルの線３−３に沿った
断面図であり、部分的にＣＭＰ装置により使用される圧
力調整器の概略図である。

【図４】可撓膜およびチャンバを有するキャリアヘッド
の概略断面図である。

【図５】通気孔を有するチャンバを有するキャリアヘッ
ドの概略断面図である。

【図６】基板を取り付けていない図５のキャリアヘッド
の図である。

【図７】チャンバをブラダに接続するバルブを有するキ
ャリアヘッドの概略断面図である。

【図８】基板を取り付けていない図７のキャリアヘッド
の図である。

【図９】チャンバを周囲大気に接続するバルブを有する
本発明に係るキャリアヘッドの概略断面図である。

【図１０】図４のキャリアヘッドを使用するＣＭＰ装置
内の時間の関数として圧力を示すグラフである。

【図１１】図５のキャリアヘッドを使用するＣＭＰ装置
内の時間の関数として圧力を示すグラフである。

【図１２】図５のキャリアヘッドを使用するＣＭＰ装置
内の時間の関数として圧力を示すグラフである。

【図１３】図７のキャリアヘッドを使用するＣＭＰ装置
内の時間の関数として圧力を示すグラフである。

【図１４】図７のキャリアヘッドを使用するＣＭＰ装置
内の時間の関数として圧力を示すグラフである。

【図１５】図９のキャリアヘッドを使用するＣＭＰ装置
内の時間の関数として圧力を示すグラフである。

【図１６】図４のキャリアヘッドを使用するＣＭＰ装置
内の時間の関数として圧力を示すグラフである。

【図１７】支持プレート、支持パッドおよび可撓膜の概
略断面図である。

【図１８】図１７の支持パッドの概略斜視図である。

【図１９】支持パッド内の開口部の中への可撓膜の拡張
を示す概略断面図である。

【図２０】複数の開口部、保護開口部およびセンサ開口
部を有する支持パッドの概略平面図である。

【図２１】複数の開口部、保護開口部およびセンサ開口
部を有する支持パッドの概略平面図である。

【図２２】複数の開口部、保護開口部およびセンサ開口
部を有する支持パッドの概略平面図である。

【図２３】（ａ）および（ｂ）は、センサ開口部のエッ
ジの周りで下方に延びる環状保護部材を有する支持パッ
ドの概略断面図である。

【符号の説明】

１０…基板、１００…キャリアヘッド、１０２…ハウジ
ング、１０４…ベース、１０６…ジンバル機構、１０８
…ローディング機構、１１０…保持リング、１１２…基
板バッキングアセンブリ、１１４…支持リング、１１６
…湾曲部、１１８…可撓膜、１２０…ハウジングプレー
ト、１７０…空間、２９０…チャンバ。

フロントページの続き (72)発明者 スティーヴン エム． ズニガ アメリカ合衆国， カリフォルニア州， ソークエル， ロス ローブルズ ロード 351 (72)発明者 ミン−キェイ ツェン アメリカ合衆国， カリフォルニア州， サン ノゼ， レックスフォード アヴェ ニュー 2773

Claims (40)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ベースと、 前記ベースに連結され、第一のチャンバを画成する可撓
   性部材であって、その下面が基板受取面を形成している
   可撓性部材と、 前記ベースと前記可撓性部材との間に位置する支持パッ
   ドであって、基板取付け手順の結果として基板と前記可
   撓性部材の間に位置する可能性がある流体を閉じ込める
   ための複数のポケットを前記可撓性部材と共同で設ける
   複数の開口部を有する支持パッドと、を備えるキャリア
   ヘッド。
2. 【請求項２】 前記キャリアヘッド内の通路を開閉する
   ためのバルブを更に備える請求項１記載のキャリアヘッ
   ドであって、前記複数の開口部は、前記バルブの下に位
   置するセンサ開口部を有しており、流体が前記第一チャ
   ンバから排出され、前記基板が前記基板受取面に取り付
   けられていない場合に、前記可撓性部材が前記センサ開
   口部中に撓んで前記バルブを作動させることができるよ
   うになっている請求項１記載のキャリアヘッド。
3. 【請求項３】 前記支持パッドと前記ベースの間に位置
   する支持プレートを更に備える請求項１記載のキャリア
   ヘッドと、前記複数の開口部は、前記支持プレート内の
   対応する開口部の下に位置するセンサ開口部を含んでお
   り、これらの対応開口部は、前記基板が前記キャリアヘ
   ッドに適切に取り付けられているか否かを判定するため
   の機構の一部である、請求項１記載のキャリアヘッド。
4. 【請求項４】 前記複数の開口部が、前記支持パッドの
   エッジと前記センサ開口部との間に位置する保護開口部
   を含んでいて、前記支持パッドのエッジから前記センサ
   開口部へ前記流体が直接移動することを防止するように
   なっている請求項３記載のキャリアヘッド。
5. 【請求項５】 前記保護開口部が前記センサ開口部より
   長い請求項４記載のキャリアヘッド。
6. 【請求項６】 前記保護開口部が、前記センサ開口部を
   取り囲む環状開口部である、請求項４記載のキャリアヘ
   ッド。
7. 【請求項７】 前記センサ開口部の周りに位置する環状
   の壁を更に備える請求項３記載のキャリアヘッドであっ
   て、この壁は、前記支持パッドから前記可撓性部材に向
   かって延びている、請求項３記載のキャリアヘッド。
8. 【請求項８】 前記壁が、前記支持パッドの表面と実質
   的に垂直である、請求項７記載のキャリアヘッド。
9. 【請求項９】 前記壁が、前記支持パッドの表面から傾
   斜している、請求項７記載のキャリアヘッド。
10. 【請求項１０】 前記支持パッドの複数の開口部が、前
    記支持パッドの表面積の半分を超える部分を占めてい
    る、請求項１記載のキャリアヘッド。
11. 【請求項１１】 前記複数の開口部が、異なる寸法の開
    口部を含んでいる、請求項１記載のキャリアヘッド。
12. 【請求項１２】 前記複数の開口部が、均一の寸法の開
    口部を含んでいる、請求項１記載のキャリアヘッド。
13. 【請求項１３】 前記第一チャンバに連通する開口と、 前記第一チャンバ内の圧力レベルを変えるために前記開
    口に連結されたポンプと、を更に備え、 前記複数の開口部が、前記開口の下に位置するセンサ開
    口部を含んでいる、請求項１記載のキャリアヘッド。
14. 【請求項１４】 前記ベースと前記支持パッドとの間に
    位置する支持プレートを更に備え、この支持プレート
    が、複数の開口部を有している、請求項１記載のキャリ
    アヘッド。
15. 【請求項１５】 ベースと、 前記ベースに接合され、第一のチャンバおよび基板受取
    面を画成する可撓性部材と、 前記ベースと前記可撓性部材との間に位置する支持パッ
    ドと、を備えるキャリアヘッドであって、前記支持パッ
    ドは、一つのセンサ開口部と、このセンサ開口部の周り
    に延在して、基板取付け手順の結果として基板と前記可
    撓性部材の間に存在する可能性がある流体を閉じ込める
    ための複数のポケットを設ける複数の開口部と、を含ん
    でいるキャリアヘッド。
16. 【請求項１６】 第二のチャンバと、 前記第一チャンバおよび前記第二チャンバの間の通路内
    に位置するバルブと、を更に備え、 前記センサ開口部は、流体が前記第一チャンバから排出
    され、前記基板が前記基板受取面に取り付けられていな
    い場合に、前記可撓性部材が前記センサ開口部中に撓ん
    で前記バルブを作動させることができるように前記バル
    ブの下に配置されている、請求項１５記載のキャリアヘ
    ッド。
17. 【請求項１７】 前記複数の開口部は、前記支持パッド
    のエッジと前記センサ開口部との間に位置する保護開口
    部を含んでいて、前記支持パッドのエッジから前記セン
    サ開口部へ前記流体が直接移動することを防止する、請
    求項１５記載のキャリアヘッド。
18. 【請求項１８】 前記保護開口部が前記センサ開口部よ
    り長い請求項１７記載のキャリアヘッド。
19. 【請求項１９】 前記保護開口部は、前記センサ開口部
    を取り囲む環状開口部である、請求項１８記載のキャリ
    アヘッド。
20. 【請求項２０】 前記センサ開口部の周りに位置する環
    状の壁を更に備える請求項１５記載のキャリアヘッドで
    あって、この壁は、前記支持パッドから前記可撓性部材
    に向かって延びている、請求項１５記載のキャリアヘッ
    ド。
21. 【請求項２１】 前記壁が、前記支持パッドの表面に実
    質的に垂直である、請求項２０記載のキャリアヘッド。
22. 【請求項２２】 前記壁が、前記支持パッドの表面から
    傾斜している、請求項２０記載のキャリアヘッド。
23. 【請求項２３】 前記支持パッドの複数の開口部が、前
    記支持パッドの表面積の半分を超える部分を占めてい
    る、請求項１５記載のキャリアヘッド。
24. 【請求項２４】 前記複数の開口部が、異なる寸法の開
    口部を含んでいる、請求項１５記載のキャリアヘッド。
25. 【請求項２５】 前記複数の開口部が、均一の寸法の開
    口部を含んでいる、請求項１５記載のキャリアヘッド。
26. 【請求項２６】 基板受取面を画成する可撓性部材を有
    するキャリアヘッド用の支持パッドであって、 センサ開口部と、 前記センサ開口部の周りに延在して、基板取付け手順の
    結果として基板と前記可撓性部材の間に存在する可能性
    がある流体を閉じ込めるための複数のポケットを設ける
    複数の開口部と、を備える支持パッド。
27. 【請求項２７】 ベースと、 前記ベースに連結され、第一のチャンバおよび基板受取
    面を画成する可撓性部材と、 前記ベースと前記可撓性部材との間に位置する支持パッ
    ドと、を備え、 前記支持パッドは、センサ開口部と、前記支持パッドか
    ら下方へ延びて前記センサ開口部の周りに壁を形成し、
    基板取付け手順中に前記基板と前記可撓性部材の間に閉
    じ込められる可能性がある流体が前記センサ開口部に入
    ることを阻止する保護部材と、を有しているキャリアヘ
    ッド。
28. 【請求項２８】 前記支持パッドは、前記流体を閉じこ
    め、前記流体が前記センサ開口部に入ることを防止する
    ために、前記センサ開口部の周りに複数の開口部を更に
    有している、請求項２７記載のキャリアヘッド。
29. 【請求項２９】 ベースと、 前記ベースに連結され、チャンバおよび基板受取面を画
    成する可撓性部材と、 前記ベースと前記可撓性部材との間に位置する支持プレ
    ートと、を備え、前記支持プレートは、センサ開口部
    と、前記センサ開口部の周りに延び、基板取付け手順の
    結果として基板と前記可撓性部材との間に存在する可能
    性がある流体を閉じ込めるための複数のポケットを設け
    る複数の開口部と、を有しているキャリアヘッド。
30. 【請求項３０】 化学機械研磨システム用のアセンブリ
    であって、 ベースと、前記ベースに連結され、チャンバを画成する
    第一の可撓性部材であって、その下面が基板受取面を形
    成している可撓性部材と、前記ベースと前記可撓性部材
    の間に位置する支持パッドであって、センサ開口部とセ
    ンサ開口部を通る複数の開口部を有し、前記複数の開口
    部は、取付け手順中に基板と前記可撓性部材の間に閉じ
    込めることができる第一の流体を閉じ込めるための複数
    のポケットを前記可撓性部材と共同で設ける支持パッド
    と、を有するキャリアヘッドと、 前記チャンバに連結され、前記チャンバを排気する真空
    ソースと、 前記チャンバが排気されたときに前記可撓性部材の一部
    が前記センサ開口部中に撓むか否かを判定することによ
    り、前記基板が前記基板受取面に取り付けられているか
    否かを示すように構成されたセンサ機構と、を備える化
    学機械研磨装置用アセンブリ。
31. 【請求項３１】 基板受取面を有する可撓膜と、 チャンバが排気され、基板が前記基板受取面に取り付け
    られていないときに前記可撓膜が撓んで入る開口部を有
    する剛体と、 前記基板が前記基板受取面に取り付けられるときに前記
    基板と前記可撓膜との間に位置する可能性がある流体が
    前記可撓膜を前記開口部中に撓ませることを防止する前
    記剛体上の障壁と、を備えるキャリアヘッド。
32. 【請求項３２】 前記障壁は、流体ポケットを設けるよ
    うに前記可撓膜が中に膨張することのできる領域を含ん
    でいる、請求項３１記載のキャリアヘッド。
33. 【請求項３３】 前記障壁は、前記剛体の底面に固定さ
    れる複数の貫通開口部有する支持パッドを含んでいる、
    請求項３２記載のキャリアヘッド。
34. 【請求項３４】 前記障壁は、前記剛体の底面内に形成
    された複数の凹部を含んでいる、請求項３２記載のキャ
    リアヘッド。
35. 【請求項３５】 前記障壁は、前記剛体の底面に接合さ
    れたバッフルを含んでいる、請求項３１記載のキャリア
    ヘッド。
36. 【請求項３６】 基板受取面を有する可撓膜と、 基板検出機構と、 前記基板と前記可撓膜との間に位置する可能性がある流
    体が前記基板検出機構を妨害することを防止する手段
    と、を備えるキャリアヘッド。
37. 【請求項３７】 ベースと、 前記ベースに連結されて加圧可能チャンバおよび基板受
    取面を設ける透明可撓性部材と、を備えるキャリアヘッ
    ド。
38. 【請求項３８】 前記可撓膜が、顔料を含まないシリコ
    ーンから形成されている、請求項３７記載のキャリアヘ
    ッド。
39. 【請求項３９】 前記ベースおよび前記可撓膜間の支持
    構造と、前記ベースの下面上のバルブと、を更に備え、
    前記支持構造は、前記バルブと位置合わせされた貫通開
    口部を有している、請求項３７記載のキャリアヘッド。
40. 【請求項４０】 前記バルブの前記開口部との位置合わ
    せが、前記透明膜を通して視認可能となっている、請求
    項３９記載のキャリアヘッド。