JPH0819960A - 軌道運動をする化学的機械的研磨装置 - Google Patents
軌道運動をする化学的機械的研磨装置Info
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- JPH0819960A JPH0819960A JP32289094A JP32289094A JPH0819960A JP H0819960 A JPH0819960 A JP H0819960A JP 32289094 A JP32289094 A JP 32289094A JP 32289094 A JP32289094 A JP 32289094A JP H0819960 A JPH0819960 A JP H0819960A
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- polishing
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- B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
- B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
- B24B37/04—Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces
- B24B37/07—Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces characterised by the movement of the work or lapping tool
- B24B37/10—Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces characterised by the movement of the work or lapping tool for single side lapping
- B24B37/105—Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces characterised by the movement of the work or lapping tool for single side lapping the workpieces or work carriers being actively moved by a drive, e.g. in a combined rotary and translatory movement
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- B24B37/04—Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces
- B24B37/042—Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces operating processes therefor
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- B24B49/00—Measuring or gauging equipment for controlling the feed movement of the grinding tool or work; Arrangements of indicating or measuring equipment, e.g. for indicating the start of the grinding operation
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
- Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 材料除去率が一様で、研磨パドの寿命の長い
化学的機械的研磨装置を提供する。 【構成】 基板を研磨するための方法は、基板を受容
し、それをゆっくりと回転する研磨パドに対して位置決
めするキャリアを含む。そのキャリアは回転するパド上
で、研磨パドの回転スピ−ドよりも十分大きなスピ−ド
で基板を軌道運動させ、研磨パドの動きがそのパドと基
板との間の累積的運動距離を非常に僅かしか増加させな
いようにしている。
化学的機械的研磨装置を提供する。 【構成】 基板を研磨するための方法は、基板を受容
し、それをゆっくりと回転する研磨パドに対して位置決
めするキャリアを含む。そのキャリアは回転するパド上
で、研磨パドの回転スピ−ドよりも十分大きなスピ−ド
で基板を軌道運動させ、研磨パドの動きがそのパドと基
板との間の累積的運動距離を非常に僅かしか増加させな
いようにしている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は化学的機械的研磨（ｃｈ
ｅｍｉｃａｌ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｏｌｉｓｈｉ
ｎｇ）の分野に関する。特に本発明は、集積回路（ｉｎ
ｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔｓ）の製造に使用さ
れる基板の化学的機械的研磨のための方法及び装置に関
する。
ｅｍｉｃａｌ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｏｌｉｓｈｉ
ｎｇ）の分野に関する。特に本発明は、集積回路（ｉｎ
ｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔｓ）の製造に使用さ
れる基板の化学的機械的研磨のための方法及び装置に関
する。
【０００２】
【従来の技術】化学的機械的研磨とは、半導体や他の種
類の基板を平面化する（ｐｌａｎａｒｉｚｉｎｇ）或い
は研磨する方法である。基板上にデバイスを作る工程の
ある段階に於いては、更に次の工程を実行する前にその
基板の表面を研磨するのが望ましい。基板の表面上を適
合性のある（ｃｏｎｆｏｒｍａｂｌｅ）研磨パド（ｐｏ
ｌｉｓｈｉｎｇ ｐａｄ）を通過させて研磨を行う一つ
の研磨方法は、普通機械的研磨と呼ばれる。この種類の
研磨は又化学的スラリ−（ｃｈｅｍｉｃａｌ ｓｌｕｒ
ｒｙ）を用いて実行することもでき、それは普通、機械
的研磨に於けるよりも、材料除去率が高く又半導体基板
のフィルム間の化学的選択性（ｓｅｌｅｃｔｉｖｉｔ
ｙ）が高い。機械的研磨と組み合わせて化学的スラリ−
を使う時は、その方法は化学的機械的研磨或いはＣＭＰ
と呼ぶのが普通である。除去される材料の量はその基板
上のいずれの個所に於いても、基板表面上の研磨パドの
累積的運動距離（ｃｕｍｕｌａｔｉｖｅ ｍｏｖｅｍｅ
ｎｔ）、基板と研磨パドの界面（ｓｕｂｓｔｒａｔｅ／
ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ ｐａｄ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）に
於ける圧力及びスラリ−の直接的関数（ｄｉｒｅｃｔ
ｆｕｎｃｔｉｏｎ）である。他のすべてのファクタ−が
変らないとすれば、基板と研磨パドの間の累積的運動距
離が大きければ大きい程、基板表面から除去される材料
の量は大きくなる。
類の基板を平面化する（ｐｌａｎａｒｉｚｉｎｇ）或い
は研磨する方法である。基板上にデバイスを作る工程の
ある段階に於いては、更に次の工程を実行する前にその
基板の表面を研磨するのが望ましい。基板の表面上を適
合性のある（ｃｏｎｆｏｒｍａｂｌｅ）研磨パド（ｐｏ
ｌｉｓｈｉｎｇ ｐａｄ）を通過させて研磨を行う一つ
の研磨方法は、普通機械的研磨と呼ばれる。この種類の
研磨は又化学的スラリ−（ｃｈｅｍｉｃａｌ ｓｌｕｒ
ｒｙ）を用いて実行することもでき、それは普通、機械
的研磨に於けるよりも、材料除去率が高く又半導体基板
のフィルム間の化学的選択性（ｓｅｌｅｃｔｉｖｉｔ
ｙ）が高い。機械的研磨と組み合わせて化学的スラリ−
を使う時は、その方法は化学的機械的研磨或いはＣＭＰ
と呼ぶのが普通である。除去される材料の量はその基板
上のいずれの個所に於いても、基板表面上の研磨パドの
累積的運動距離（ｃｕｍｕｌａｔｉｖｅ ｍｏｖｅｍｅ
ｎｔ）、基板と研磨パドの界面（ｓｕｂｓｔｒａｔｅ／
ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ ｐａｄ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）に
於ける圧力及びスラリ−の直接的関数（ｄｉｒｅｃｔ
ｆｕｎｃｔｉｏｎ）である。他のすべてのファクタ−が
変らないとすれば、基板と研磨パドの間の累積的運動距
離が大きければ大きい程、基板表面から除去される材料
の量は大きくなる。
【０００３】商業的に受け入れられて来た基板研磨装置
の一つは、大きなプラテン（ｐｌａｔｅｎ）と６０〜８
０ｒ．ｐ．ｍ．で回転する研磨パド組立体及び基板を保
持しその基板を前述の大きい研磨パドに対向して位置決
めする基板キャリア（ｃａｒｒｉｅｒ）を用いている。
その基板キャリアは、回転パドが基板から所望の量の材
料を研磨して取り去っている間、回転研磨パド上の固定
位置に基板を保持している。固定された基板を研磨する
のに回転研磨パドが使われる場合は、固定された基板上
の基準点（ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｐｏｉｎｔ）を通り過
ぎる研磨パドの速度、ひいてはある与えられた時間増加
量（ｉｎｃｒｅｍｅｎｔ）に渡って生じる前記基準点を
通過する研磨パドの累積的運動距離は、その基準点と研
磨パドの回転軸との間の距離が増えるにつれて増大す
る。それ故、基板と研磨パドとの間の累積的運動距離は
基板の面上で一様ではない。研磨パドの回転軸から離れ
た所に位置する基板の領域は、研磨パドの回転軸に近い
所に維持されている基板の領域よりも、大きな累積的運
動距離を体験することとなりそれ故材料の除去量も大き
くなる。
の一つは、大きなプラテン（ｐｌａｔｅｎ）と６０〜８
０ｒ．ｐ．ｍ．で回転する研磨パド組立体及び基板を保
持しその基板を前述の大きい研磨パドに対向して位置決
めする基板キャリア（ｃａｒｒｉｅｒ）を用いている。
その基板キャリアは、回転パドが基板から所望の量の材
料を研磨して取り去っている間、回転研磨パド上の固定
位置に基板を保持している。固定された基板を研磨する
のに回転研磨パドが使われる場合は、固定された基板上
の基準点（ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｐｏｉｎｔ）を通り過
ぎる研磨パドの速度、ひいてはある与えられた時間増加
量（ｉｎｃｒｅｍｅｎｔ）に渡って生じる前記基準点を
通過する研磨パドの累積的運動距離は、その基準点と研
磨パドの回転軸との間の距離が増えるにつれて増大す
る。それ故、基板と研磨パドとの間の累積的運動距離は
基板の面上で一様ではない。研磨パドの回転軸から離れ
た所に位置する基板の領域は、研磨パドの回転軸に近い
所に維持されている基板の領域よりも、大きな累積的運
動距離を体験することとなりそれ故材料の除去量も大き
くなる。
【０００４】大きな回転研磨パドの使用に固有な問題即
ち材料除去率に差があるという問題を克服するための試
みの中でおびただしい種類のプロセス装置が提案されて
きた。この格差を生じる（ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ）
研磨に対する一つの解決方法は基板と研磨パドを同一回
転方向に同一スピ−ドで回転することである。これによ
って基板の表面全体に渡って均等な累積運動距離、ひい
ては均等な材料除去量が確保される。しかしながらこの
形態で生じる慣性力と速度を制御することは困難であ
り、又基板と研磨パドの相対的な速度が正確に制御でき
なければ、その基板は一様には研磨されない。大きい回
転研磨パドの使用に固有な研磨格差を克服するための別
のアプロ−チには、回転するパド上で基板を振動させる
或いは往復運動させるという方法がある。この構造の一
つの公知例が米国特許第５，２３２，８７５号タットル
（Ｔｕｔｔｌｅ）に示されている。尚この公知例では、
プラテン（ｐｌａｔｅｎ）及び研磨パドは軌道運動をし
ている。即ちそれらの中心とは別の軸に関して動いてお
り、基板は、基板とパドの間の累積的運動を均等化する
ことを意図して、軌道運動をしているパドに対向して
（ａｇａｉｎｓｔ ｔｈｅ ｏｒｂｉｔｉｎｇ ｐａ
ｄ）置かれている。
ち材料除去率に差があるという問題を克服するための試
みの中でおびただしい種類のプロセス装置が提案されて
きた。この格差を生じる（ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ）
研磨に対する一つの解決方法は基板と研磨パドを同一回
転方向に同一スピ−ドで回転することである。これによ
って基板の表面全体に渡って均等な累積運動距離、ひい
ては均等な材料除去量が確保される。しかしながらこの
形態で生じる慣性力と速度を制御することは困難であ
り、又基板と研磨パドの相対的な速度が正確に制御でき
なければ、その基板は一様には研磨されない。大きい回
転研磨パドの使用に固有な研磨格差を克服するための別
のアプロ−チには、回転するパド上で基板を振動させる
或いは往復運動させるという方法がある。この構造の一
つの公知例が米国特許第５，２３２，８７５号タットル
（Ｔｕｔｔｌｅ）に示されている。尚この公知例では、
プラテン（ｐｌａｔｅｎ）及び研磨パドは軌道運動をし
ている。即ちそれらの中心とは別の軸に関して動いてお
り、基板は、基板とパドの間の累積的運動を均等化する
ことを意図して、軌道運動をしているパドに対向して
（ａｇａｉｎｓｔ ｔｈｅ ｏｒｂｉｔｉｎｇ ｐａ
ｄ）置かれている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】この構造は制御し維持
することが困難である。何故ならばプラテンの軌道運動
をしている質量がかなりの大きさの望ましくない慣性力
及び振動力を創り出すからである。前記引用例は又固定
パドに対向して（ａｇａｉｎｓｔ）基板を軌道運動させ
るという方法も開示している。しかしながら基板が固定
されたパドに対向して軌道運動する時は、パド上の研磨
が生じている領域が急速に圧迫されることとなり、スラ
リ−が基板と研磨パドとの間の界面に入り込まないよう
になる。このことが、研磨パドの除去率の一様性を含む
研磨特性を、基板が軌道運動をしている領域内で不安定
なものにし、その結果研磨された基板は使用に耐えない
ものとなる。固定パド上で基板を軌道運動させることに
固有な研磨特性の変化により、研磨パドの寿命も短くな
り、それ故パドをより頻繁に交換する必要が生じ、或い
は研磨パドをより頻繁に修理する必要が生じる。いずれ
にしてもＣＭＰの使用者にとって、処理した基板一個当
たりのコストが高くなるという結果になる。
することが困難である。何故ならばプラテンの軌道運動
をしている質量がかなりの大きさの望ましくない慣性力
及び振動力を創り出すからである。前記引用例は又固定
パドに対向して（ａｇａｉｎｓｔ）基板を軌道運動させ
るという方法も開示している。しかしながら基板が固定
されたパドに対向して軌道運動する時は、パド上の研磨
が生じている領域が急速に圧迫されることとなり、スラ
リ−が基板と研磨パドとの間の界面に入り込まないよう
になる。このことが、研磨パドの除去率の一様性を含む
研磨特性を、基板が軌道運動をしている領域内で不安定
なものにし、その結果研磨された基板は使用に耐えない
ものとなる。固定パド上で基板を軌道運動させることに
固有な研磨特性の変化により、研磨パドの寿命も短くな
り、それ故パドをより頻繁に交換する必要が生じ、或い
は研磨パドをより頻繁に修理する必要が生じる。いずれ
にしてもＣＭＰの使用者にとって、処理した基板一個当
たりのコストが高くなるという結果になる。
【０００６】
【課題を解決するための手段及び作用】本発明は、基板
の化学的機械的研磨のための方法及び装置を提供する。
本発明は大きい研磨パドを含んでおり、そのパドは比較
的低速で回転しており、その上に基板を研磨のために受
け止めている。その基板は、研磨パド上を、研磨パドの
回転速度に比較して比較的速い軌道運動速度で動かされ
軌道運動をしている。その基板をゆっくりと回転してい
る研磨パド上を軌道運動で動かすことによって、研磨パ
ドと基板との間の正味相対移動量は、基板上のどの位置
に於いても実質的に均等となる。一方その基板が処理さ
れている間、研磨パド上には実質的なパタ−ンが痕跡と
して残されることはない。
の化学的機械的研磨のための方法及び装置を提供する。
本発明は大きい研磨パドを含んでおり、そのパドは比較
的低速で回転しており、その上に基板を研磨のために受
け止めている。その基板は、研磨パド上を、研磨パドの
回転速度に比較して比較的速い軌道運動速度で動かされ
軌道運動をしている。その基板をゆっくりと回転してい
る研磨パド上を軌道運動で動かすことによって、研磨パ
ドと基板との間の正味相対移動量は、基板上のどの位置
に於いても実質的に均等となる。一方その基板が処理さ
れている間、研磨パド上には実質的なパタ−ンが痕跡と
して残されることはない。
【０００７】
【実施例】図１に、基板を研磨するためのＣＭＰ装置が
示されている。この装置は、大きな回転プラテン１４の
上に搭載された研磨パド１６と共にその大きな回転プラ
テン１４を回転可能に支えているベ−ス１０、研磨する
ための研磨パド１６に対して基板７２を位置決めしてい
る基板キャリア２０及び研磨パド１６上で基板キャリア
２０を動かし且つ押し付けている（ｂｉａｓ）制御組立
体２２とを含む。研磨パド１６はニュ−ジャ−ジ−州ニ
ュ−ワ−クのロウデル（Ｒｏｄｅｌ）から入手可能な、
ス−バＩＶ（Ｓｕｂａ ＩＶ）或いはＩＣ１０００の商
品名で売られているポリウレタン（ｐｏｌｙｅｕｒｅｔ
ｈａｎｅ）パドとするのが好ましい。研磨パド１６上で
の基板７２のハイドロプレ−ニング（ｈｙｄｒｏｐｌａ
ｎｉｎｇ）を押さえるために、研磨パド１６の表面に複
数の溝（ｇｒｏｏｖｅｓ）或いは凹み（ｒｅｃｅｓｓｅ
ｓ）を作ってもよい。制御部材２２は、研磨パド１６が
ゆっくりと回転するにつれて、基板キャリア２０を、そ
してそれ故にその中に保持された基板７２を、軌道行路
（ｏｒｂｉｔａｌ ｐａｔｈ）に沿って動かす。即ち、
基板キャリア２０はある一点の回りを軌道運動するが回
転はせず、そのため基板キャリア２０のデカルト座標
（ｃａｒｔｅｓｉａｎ ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｓ）は、
基板キャリア２０上のどの点もが軌道運動している間、
ベ−ス１０上の座標に対して平行を保つ。基板キャリア
２０の軌道行路の半径及び軌道運動の速度は、基板７２
と研磨パド１６との間の速度が１８００から４２００ｃ
ｍ毎分になり、基板７２と研磨パド１６との間の累積的
運動距離が第一には基板キャリア２０の軌道運動によっ
て定まるように、研磨パド１６の回転運動速度に関し
て、定めるのが好ましい。研磨パド１６の、基板７２と
キャリア２０との間の累積的運動距離に与える影響が５
％未満であるようにするのが好ましい。更に、基板表面
上の研磨率を選択的に高めるために、水（ｗａｔｅｒ
ｂａｓｅ）の中の約５％のＫＯＨ及び５％のＮａＯＨか
ら好ましくは形成され、約３００ｎｍの粒子サイズをも
ったコロイドシリカ（ｃｏｌｌｏｉｄａｌ ｓｉｌｉｃ
ａ）を含む、ｐＨが約１０のスラリ−を、研磨パド１６
のスラリ−ポ−ト、貫通穴、スロット或いは溝或いは他
のスラリ−供給手段を通して、パド１６に供給する。そ
のスラリ−は基板上の少なくとも一つの材料と化学的に
活性であるのが好ましく、それ故に異なった反応作用を
有する他のスラリ−組成で本発明の範囲から逸脱するこ
となく置き換えることができる。
示されている。この装置は、大きな回転プラテン１４の
上に搭載された研磨パド１６と共にその大きな回転プラ
テン１４を回転可能に支えているベ−ス１０、研磨する
ための研磨パド１６に対して基板７２を位置決めしてい
る基板キャリア２０及び研磨パド１６上で基板キャリア
２０を動かし且つ押し付けている（ｂｉａｓ）制御組立
体２２とを含む。研磨パド１６はニュ−ジャ−ジ−州ニ
ュ−ワ−クのロウデル（Ｒｏｄｅｌ）から入手可能な、
ス−バＩＶ（Ｓｕｂａ ＩＶ）或いはＩＣ１０００の商
品名で売られているポリウレタン（ｐｏｌｙｅｕｒｅｔ
ｈａｎｅ）パドとするのが好ましい。研磨パド１６上で
の基板７２のハイドロプレ−ニング（ｈｙｄｒｏｐｌａ
ｎｉｎｇ）を押さえるために、研磨パド１６の表面に複
数の溝（ｇｒｏｏｖｅｓ）或いは凹み（ｒｅｃｅｓｓｅ
ｓ）を作ってもよい。制御部材２２は、研磨パド１６が
ゆっくりと回転するにつれて、基板キャリア２０を、そ
してそれ故にその中に保持された基板７２を、軌道行路
（ｏｒｂｉｔａｌ ｐａｔｈ）に沿って動かす。即ち、
基板キャリア２０はある一点の回りを軌道運動するが回
転はせず、そのため基板キャリア２０のデカルト座標
（ｃａｒｔｅｓｉａｎ ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｓ）は、
基板キャリア２０上のどの点もが軌道運動している間、
ベ−ス１０上の座標に対して平行を保つ。基板キャリア
２０の軌道行路の半径及び軌道運動の速度は、基板７２
と研磨パド１６との間の速度が１８００から４２００ｃ
ｍ毎分になり、基板７２と研磨パド１６との間の累積的
運動距離が第一には基板キャリア２０の軌道運動によっ
て定まるように、研磨パド１６の回転運動速度に関し
て、定めるのが好ましい。研磨パド１６の、基板７２と
キャリア２０との間の累積的運動距離に与える影響が５
％未満であるようにするのが好ましい。更に、基板表面
上の研磨率を選択的に高めるために、水（ｗａｔｅｒ
ｂａｓｅ）の中の約５％のＫＯＨ及び５％のＮａＯＨか
ら好ましくは形成され、約３００ｎｍの粒子サイズをも
ったコロイドシリカ（ｃｏｌｌｏｉｄａｌ ｓｉｌｉｃ
ａ）を含む、ｐＨが約１０のスラリ−を、研磨パド１６
のスラリ−ポ−ト、貫通穴、スロット或いは溝或いは他
のスラリ−供給手段を通して、パド１６に供給する。そ
のスラリ−は基板上の少なくとも一つの材料と化学的に
活性であるのが好ましく、それ故に異なった反応作用を
有する他のスラリ−組成で本発明の範囲から逸脱するこ
となく置き換えることができる。
【０００８】次に図２及び３を参照する。制御組立体２
２は、基板キャリア２０に軌道運動を伝えるための駆動
部分（ｄｒｉｖｅ ｐｏｒｔｉｏｎ）２４及び基板７２
と研磨パド１６との間の界面に於ける力を制御するため
のバイアシング（ｂｉａｓｉｎｇ）組立体９０とを含
む。駆動部分２４及びバイアシング組立体９０とは一緒
になって、研磨パド１６上で基板７２を研磨するために
必要な回転及び力の状態を作り出す。
２は、基板キャリア２０に軌道運動を伝えるための駆動
部分（ｄｒｉｖｅ ｐｏｒｔｉｏｎ）２４及び基板７２
と研磨パド１６との間の界面に於ける力を制御するため
のバイアシング（ｂｉａｓｉｎｇ）組立体９０とを含
む。駆動部分２４及びバイアシング組立体９０とは一緒
になって、研磨パド１６上で基板７２を研磨するために
必要な回転及び力の状態を作り出す。
【０００９】特に図３を参照すると、駆動部分２４は、
クロスバ−２６上に支えられた駆動モ−タ−２８を含ん
でおり、基板キャリア２０を軌道運動させるような動き
を与えており、又駆動部分２４は駆動ベルト３０を介し
て、モ−タ−２８の回転運動を基板キャリア２０の軌道
運動に変換するトランスファ−ケ−ス３２に接続されて
いる。この変換をするために、トランスファ−ケ−ス３
２は、ハウジング３４を含んでおり、そのハウジング３
４は、回転しないようにクロスバ−２６の下側にしっか
りと取付けられており、又その中にスピンドル３８を受
容しており又回転可能に支持している。そのスピンドル
３８は、クロスバ−２６の穴を通して上側に延長してお
りその先端に滑車（ｓｈｅａｖｅ）が取付けられた上部
軸４１と、ハウジング３４から外側に向かってスピンド
ル３８の下端部から延長している下部軸４２とを含む。
スピンドル３８をトランスファ−ケ−スハウジング３４
内に保持し、しかしスピンドル３８がハウジング３４に
関して回転できるようにするために、スピンドル３８の
上端部及び下端部は円錐ベアリング３６内にしっかりと
取り付けられている。ハウジング３４とスピンドル３８
とは協働して、回転運動をモ−タ−２８から、研磨パド
１６上に受け止められた基板キャリア２０の上方の位置
にまで伝えている。この回転運動を基板キャリア２０の
軌道運動に変換するために、トランスファ−ケ−ス３２
は又オフセットア−ム４０を含んでいる。オフセットア
−ム４０の一端は、スピンドル３８の下部軸４２に取り
付けられており、ア−ム４０のもう一方の端部は下方に
突き出したステム５０を受け止め支えている。ステム５
０の下端部は基板キャリア２０内の凹みと噛みあってい
る。スピンドル３８が回転すると、ア−ム４０はステム
５０を円弧状に動かす（ｓｗｅｅｐ，スイ−プする）こ
ととなり、それ故にそれに取付けられた基板キャリア２
０を、スピンドル３８を中心とする円形の行路を通し
て、スイ−プすることとなる。その円形の行路の半径
は、軸４２とステム５０との間のア−ム４０上の距離に
等しい。
クロスバ−２６上に支えられた駆動モ−タ−２８を含ん
でおり、基板キャリア２０を軌道運動させるような動き
を与えており、又駆動部分２４は駆動ベルト３０を介し
て、モ−タ−２８の回転運動を基板キャリア２０の軌道
運動に変換するトランスファ−ケ−ス３２に接続されて
いる。この変換をするために、トランスファ−ケ−ス３
２は、ハウジング３４を含んでおり、そのハウジング３
４は、回転しないようにクロスバ−２６の下側にしっか
りと取付けられており、又その中にスピンドル３８を受
容しており又回転可能に支持している。そのスピンドル
３８は、クロスバ−２６の穴を通して上側に延長してお
りその先端に滑車（ｓｈｅａｖｅ）が取付けられた上部
軸４１と、ハウジング３４から外側に向かってスピンド
ル３８の下端部から延長している下部軸４２とを含む。
スピンドル３８をトランスファ−ケ−スハウジング３４
内に保持し、しかしスピンドル３８がハウジング３４に
関して回転できるようにするために、スピンドル３８の
上端部及び下端部は円錐ベアリング３６内にしっかりと
取り付けられている。ハウジング３４とスピンドル３８
とは協働して、回転運動をモ−タ−２８から、研磨パド
１６上に受け止められた基板キャリア２０の上方の位置
にまで伝えている。この回転運動を基板キャリア２０の
軌道運動に変換するために、トランスファ−ケ−ス３２
は又オフセットア−ム４０を含んでいる。オフセットア
−ム４０の一端は、スピンドル３８の下部軸４２に取り
付けられており、ア−ム４０のもう一方の端部は下方に
突き出したステム５０を受け止め支えている。ステム５
０の下端部は基板キャリア２０内の凹みと噛みあってい
る。スピンドル３８が回転すると、ア−ム４０はステム
５０を円弧状に動かす（ｓｗｅｅｐ，スイ−プする）こ
ととなり、それ故にそれに取付けられた基板キャリア２
０を、スピンドル３８を中心とする円形の行路を通し
て、スイ−プすることとなる。その円形の行路の半径
は、軸４２とステム５０との間のア−ム４０上の距離に
等しい。
【００１０】基板７２と研磨パド１６との界面に於ける
力を制御するために、制御組立体２２は又バイアシング
組立体９０を含んでおり、それは基板７２上の力を制御
し且つ伝達し、研磨パド１６に対して基板に負荷をかけ
ている。再び図２を参照する。バイアシング組立体９０
は、研磨パド１６上にハウジング３４を剛性的に（ｒｉ
ｇｉｄｌｙ）支持するクロスバ−２６と、基板７２に異
なる負荷を掛けるために異なる力を掛けることのできる
気体シリンダ−１６４とを含む。研磨操作中の界面に於
ける好ましい負荷は、０．３から０．７Ｋｇ／ｃｍ2 で
ある。研磨パド１６上にクロスバ−２６を保持し基板７
２と研磨パド１６との界面に於ける負荷圧力を制御する
ために、クロスバ−２６の一方の端部５６はピボット６
１に於いて直立材５８に回動自在に接続されており、ク
ロスバ−２６の反対側の端部６２は可変シリンダ−６４
に接続されている。シリンダ−１６４に隣接して止め具
６５が備わっており、クロスバ−２６の端部６２の下方
向の動きを制限し、又トランスファ−ケ−ス３２或いは
基板キャリア２０の過負荷を防止している。駆動モ−タ
−２８及びハウジング３４はクロスバ−２６上に搭載さ
れているので、基板７２を研磨パド１６に押しつけるた
めの実質的な質量が存在している。しかしながらこれら
の部品の質量は、界面に於ける負荷を好ましい負荷に等
しくするには不十分である。界面に於ける負荷を増大さ
せるために、シリンダ−１６４はクロスア−ム２６の端
部６２に下方向の力を印加し、クロスア−ム２６がトラ
ンスファ−ケ−ス３２に負荷を掛け、このようにして基
板キャリア２０を研磨パド１６に押しつけている。端部
６２に於けるこの下方向の力を制御するために、シリン
ダ−１６４内の流体圧力が制御される。クロスア−ム２
６上の部品の与えられた質量及び与えられたシリンダ−
１６４の設計に対して、異なるシリンダ−流体圧力に対
応する基板７２と研磨パド１６の界面に於ける負荷が予
測され且つ制御され、基板７２と研磨パド１６の界面に
於ける所望の負荷を創り出す。
力を制御するために、制御組立体２２は又バイアシング
組立体９０を含んでおり、それは基板７２上の力を制御
し且つ伝達し、研磨パド１６に対して基板に負荷をかけ
ている。再び図２を参照する。バイアシング組立体９０
は、研磨パド１６上にハウジング３４を剛性的に（ｒｉ
ｇｉｄｌｙ）支持するクロスバ−２６と、基板７２に異
なる負荷を掛けるために異なる力を掛けることのできる
気体シリンダ−１６４とを含む。研磨操作中の界面に於
ける好ましい負荷は、０．３から０．７Ｋｇ／ｃｍ2 で
ある。研磨パド１６上にクロスバ−２６を保持し基板７
２と研磨パド１６との界面に於ける負荷圧力を制御する
ために、クロスバ−２６の一方の端部５６はピボット６
１に於いて直立材５８に回動自在に接続されており、ク
ロスバ−２６の反対側の端部６２は可変シリンダ−６４
に接続されている。シリンダ−１６４に隣接して止め具
６５が備わっており、クロスバ−２６の端部６２の下方
向の動きを制限し、又トランスファ−ケ−ス３２或いは
基板キャリア２０の過負荷を防止している。駆動モ−タ
−２８及びハウジング３４はクロスバ−２６上に搭載さ
れているので、基板７２を研磨パド１６に押しつけるた
めの実質的な質量が存在している。しかしながらこれら
の部品の質量は、界面に於ける負荷を好ましい負荷に等
しくするには不十分である。界面に於ける負荷を増大さ
せるために、シリンダ−１６４はクロスア−ム２６の端
部６２に下方向の力を印加し、クロスア−ム２６がトラ
ンスファ−ケ−ス３２に負荷を掛け、このようにして基
板キャリア２０を研磨パド１６に押しつけている。端部
６２に於けるこの下方向の力を制御するために、シリン
ダ−１６４内の流体圧力が制御される。クロスア−ム２
６上の部品の与えられた質量及び与えられたシリンダ−
１６４の設計に対して、異なるシリンダ−流体圧力に対
応する基板７２と研磨パド１６の界面に於ける負荷が予
測され且つ制御され、基板７２と研磨パド１６の界面に
於ける所望の負荷を創り出す。
【００１１】再び図３を参照する。基板キャリア２０
は、その上に基板７２を受容し、その基板７２を研磨パ
ド１６上で軌道運動させるように形成されている。基板
キャリア２０は、一般的に円形の縁部６３を有する一般
的に平坦な円形の本体６０を備える。環状の（ａｎｎｕ
ｌａｒ）突き出ているスリ−ブ６２が本体６０の中心か
ら上方に延び出しており、環状のリング６４が縁部６３
に隣接した本体６０の下側に配設されている。環状の突
出スリ−ブ６２は、円形の環状ボス（ｒｉｇｈｔｃｉｒ
ｃｕｌａｒ ａｎｎｕｌａｒ ｂｏｓｓ）６８を備えて
いる。そのボス６８は本体６０と一体の突出延長部であ
るのが好ましい。そして環状スリ−ブ６６がボス６８の
中に受け止められている。スリ−ブ６６は、ホモポリマ
−アセタ−ル樹脂（ｈｏｍｏｐｏｌｙｍｅｒ ａｃｅｔ
ａｌ ｒｅｓｉｎ）で作るのが好ましい。リング６４は
本体６０から下方に延びており、空洞７０を形成しその
中に基板７２を受容できるようになっている。基板キャ
リア２０の下側に形成された空洞７０は、その中に適合
性のある（ｃｏｎｆｏｒｍｉｎｇ）パド７４を保持して
いる。そのパド７４は好ましくは緩衝性を持たせた（ｂ
ｕｆｆｅｄ）重合体の（ｐｏｌｙｍｅｒｉｃ）フィルム
で形成されており、そのフィルムは僅かに適合性のある
表面を形成しており、その表面に対して基板７２が処理
中に保持されるようになっている。パド７４は閉じた
（ｃｌｏｓｅｄ）気孔性の（ｐｏｒｅ）材料で形成され
ているのが好ましく、その材料は開腔（ｏｐｅｎ ｃｅ
ｌｌｓ）をその面に備えており、それ故に処理中にその
中に少量のスラリ−や他の液体或いは空気を保持する。
基板７２を基板キャリア２０にチャックする（ｃｈｕｃ
ｋ）ために、基板７２はパド７４に押しつけられ、パド
７４を僅かに圧縮し、表面張力或いは真空によって基板
７２をそこに把持する。それは、基板キャリア２０が研
磨パド１６の上に置かれているので、基板７２を基板キ
ャリア２０に維持するのに十分である。基板７２が基板
キャリア２０から外れないようにするために、空洞７０
を形成しているリング６４は、パド７４よりも下に延び
だしているが、研磨パド１６の表面にまでは延びていな
い。それ故、リング６４は、基板７２が処理中にパド７
４から外れたとしても、基板７２の外周縁をひっかける
ことができる。一方処理中は、リング６４の下側と研磨
パド１６との間には小さいギャップが残されている。
は、その上に基板７２を受容し、その基板７２を研磨パ
ド１６上で軌道運動させるように形成されている。基板
キャリア２０は、一般的に円形の縁部６３を有する一般
的に平坦な円形の本体６０を備える。環状の（ａｎｎｕ
ｌａｒ）突き出ているスリ−ブ６２が本体６０の中心か
ら上方に延び出しており、環状のリング６４が縁部６３
に隣接した本体６０の下側に配設されている。環状の突
出スリ−ブ６２は、円形の環状ボス（ｒｉｇｈｔｃｉｒ
ｃｕｌａｒ ａｎｎｕｌａｒ ｂｏｓｓ）６８を備えて
いる。そのボス６８は本体６０と一体の突出延長部であ
るのが好ましい。そして環状スリ−ブ６６がボス６８の
中に受け止められている。スリ−ブ６６は、ホモポリマ
−アセタ−ル樹脂（ｈｏｍｏｐｏｌｙｍｅｒ ａｃｅｔ
ａｌ ｒｅｓｉｎ）で作るのが好ましい。リング６４は
本体６０から下方に延びており、空洞７０を形成しその
中に基板７２を受容できるようになっている。基板キャ
リア２０の下側に形成された空洞７０は、その中に適合
性のある（ｃｏｎｆｏｒｍｉｎｇ）パド７４を保持して
いる。そのパド７４は好ましくは緩衝性を持たせた（ｂ
ｕｆｆｅｄ）重合体の（ｐｏｌｙｍｅｒｉｃ）フィルム
で形成されており、そのフィルムは僅かに適合性のある
表面を形成しており、その表面に対して基板７２が処理
中に保持されるようになっている。パド７４は閉じた
（ｃｌｏｓｅｄ）気孔性の（ｐｏｒｅ）材料で形成され
ているのが好ましく、その材料は開腔（ｏｐｅｎ ｃｅ
ｌｌｓ）をその面に備えており、それ故に処理中にその
中に少量のスラリ−や他の液体或いは空気を保持する。
基板７２を基板キャリア２０にチャックする（ｃｈｕｃ
ｋ）ために、基板７２はパド７４に押しつけられ、パド
７４を僅かに圧縮し、表面張力或いは真空によって基板
７２をそこに把持する。それは、基板キャリア２０が研
磨パド１６の上に置かれているので、基板７２を基板キ
ャリア２０に維持するのに十分である。基板７２が基板
キャリア２０から外れないようにするために、空洞７０
を形成しているリング６４は、パド７４よりも下に延び
だしているが、研磨パド１６の表面にまでは延びていな
い。それ故、リング６４は、基板７２が処理中にパド７
４から外れたとしても、基板７２の外周縁をひっかける
ことができる。一方処理中は、リング６４の下側と研磨
パド１６との間には小さいギャップが残されている。
【００１２】基板キャリア２０とその中の基板７２とを
軌道運動させるために、トランスファ−ケ−ス３２のス
テム５０がスリ−ブ６６の中にまで延長している。ステ
ム５０とスリ−ブ６６との間に低摩擦カップリングを提
供するために、ステム５０の下端部は球形ヘッド７８と
して形成するのが好ましい。ヘッド７８の直径は、スリ
−ブ６６内の環状内径の直径よりも僅かに小さい。それ
故、スリ−ブ６６とヘッド７８との間の接触は、スリ−
ブ６６内のある場所に於ける点接触である。スピンドル
３８が回転すると、ステム５０とその球形ヘッド７８は
スピンドル３８を中心とした円形行路を通ってスイ−プ
（ｓｗｅｅｐ）する。球形ヘッド７８は、スリ−ブ６６
を、そしてひいてはそれに付着した基板キャリア２０
を、その同じ行路を通ってスイ−プする。球形ヘッド７
８はスリ−ブ６６内の内径の直径よりも僅かに小さいの
で、球形ヘッド７８はスリ−ブ６６内で実質的に無摩擦
で動き、ヘッド７８とスリ−ブ６６との間の接触点は球
形ヘッド７８が円形軌道を通って動く際、スリ−ブ６６
の内径に沿って動く。それ故、球形ヘッド７８とスリ−
ブ６６との間の接触点に於いては、該円形行路を通して
基板キャリア２０を動かす接触力は殆ど全くリニア（ｌ
ｉｎｅａｒ）である。そして基板７２と研磨パド１６と
の間の累積的運動距離に対する研磨パド１６の動きの貢
献度よりも実質的に小さい、非常に小さい回転性の、非
軌道性の、運動成分のみが基板キャリア２０に対してス
テム５０によって伝達される。
軌道運動させるために、トランスファ−ケ−ス３２のス
テム５０がスリ−ブ６６の中にまで延長している。ステ
ム５０とスリ−ブ６６との間に低摩擦カップリングを提
供するために、ステム５０の下端部は球形ヘッド７８と
して形成するのが好ましい。ヘッド７８の直径は、スリ
−ブ６６内の環状内径の直径よりも僅かに小さい。それ
故、スリ−ブ６６とヘッド７８との間の接触は、スリ−
ブ６６内のある場所に於ける点接触である。スピンドル
３８が回転すると、ステム５０とその球形ヘッド７８は
スピンドル３８を中心とした円形行路を通ってスイ−プ
（ｓｗｅｅｐ）する。球形ヘッド７８は、スリ−ブ６６
を、そしてひいてはそれに付着した基板キャリア２０
を、その同じ行路を通ってスイ−プする。球形ヘッド７
８はスリ−ブ６６内の内径の直径よりも僅かに小さいの
で、球形ヘッド７８はスリ−ブ６６内で実質的に無摩擦
で動き、ヘッド７８とスリ−ブ６６との間の接触点は球
形ヘッド７８が円形軌道を通って動く際、スリ−ブ６６
の内径に沿って動く。それ故、球形ヘッド７８とスリ−
ブ６６との間の接触点に於いては、該円形行路を通して
基板キャリア２０を動かす接触力は殆ど全くリニア（ｌ
ｉｎｅａｒ）である。そして基板７２と研磨パド１６と
の間の累積的運動距離に対する研磨パド１６の動きの貢
献度よりも実質的に小さい、非常に小さい回転性の、非
軌道性の、運動成分のみが基板キャリア２０に対してス
テム５０によって伝達される。
【００１３】ここで図４及び５を参照すると、ステム５
０による基板キャリア２０の非回転性の軌道運動の効果
が示されている。図解の便宜上、基板キャリア２０上に
は仮想の基準ベクトル８２が示してある。図４に示され
るように、運動は、ステム５０がスリ−ブ６６に受容さ
れている基板キャリア２０に伝えられる。ステム５０ひ
いては基板キャリア２０の中心は、ステム５０の中心線
とスピンドル３８の中心線との間の距離によって定まる
半径を有する円形行路内を移動する。図５に示されるよ
うに、スピンドル３８は図４に示される位置から反時計
方向に約９０度だけ移動した。そしてそれがステム５０
ひいてはスリ−ブ６６を該円形軌道行路を９０度だけス
イ−プする。更には、その中の基板７２上の各点は、実
質的に前記と同一の行路を移動する。なぜなら、その駆
動システムは、基板７２に対して最小限の回転運動成分
しか伝えないからである。図５に示されるように、基板
７２とキャリア２０は軌道運動するが回転行路上で回転
はしないので、ベクトル８２は、図４に於けるのと同一
の方向を維持する。基板７２が研磨される際に基板７２
に生じる唯一の回転運動は、主として基板７２と研磨パ
ド１６との界面に於ける面の非連続性（ｓｕｒｆａｃｅ
ｄｉｓｃｏｎｔｉｎｕｉｔｉｅｓ）或いは摩擦差（ｄ
ｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ ｆｒｉｃｔｉｏｎ）によって
生じる。そしてそれが、基板７２が軌道運動をする際
に、基板７２にゆっくりとした回転運動を生じさせ得
る。
０による基板キャリア２０の非回転性の軌道運動の効果
が示されている。図解の便宜上、基板キャリア２０上に
は仮想の基準ベクトル８２が示してある。図４に示され
るように、運動は、ステム５０がスリ−ブ６６に受容さ
れている基板キャリア２０に伝えられる。ステム５０ひ
いては基板キャリア２０の中心は、ステム５０の中心線
とスピンドル３８の中心線との間の距離によって定まる
半径を有する円形行路内を移動する。図５に示されるよ
うに、スピンドル３８は図４に示される位置から反時計
方向に約９０度だけ移動した。そしてそれがステム５０
ひいてはスリ−ブ６６を該円形軌道行路を９０度だけス
イ−プする。更には、その中の基板７２上の各点は、実
質的に前記と同一の行路を移動する。なぜなら、その駆
動システムは、基板７２に対して最小限の回転運動成分
しか伝えないからである。図５に示されるように、基板
７２とキャリア２０は軌道運動するが回転行路上で回転
はしないので、ベクトル８２は、図４に於けるのと同一
の方向を維持する。基板７２が研磨される際に基板７２
に生じる唯一の回転運動は、主として基板７２と研磨パ
ド１６との界面に於ける面の非連続性（ｓｕｒｆａｃｅ
ｄｉｓｃｏｎｔｉｎｕｉｔｉｅｓ）或いは摩擦差（ｄ
ｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ ｆｒｉｃｔｉｏｎ）によって
生じる。そしてそれが、基板７２が軌道運動をする際
に、基板７２にゆっくりとした回転運動を生じさせ得
る。
【００１４】パド１６上のウエハキャリア２０の軌道運
動は、研磨パド１６と基板７２との間に十分な累積的運
動距離を作り出し基板７２を研磨するが、基板７２が常
に同一領域上を運動する場合には、研磨パド１６には逃
げ（ｓｅｔ）が生じ、それは研磨率及び研磨の一様性に
影響を与える。再び図２を参照する。この問題に対処す
るために、ベ−ス１０の下側に位置するモ−タ−７０
が、減速歯車装置及び駆動軸を通して、プラテン１４の
下側に連結されている。モ−タ−７０は、プラテン１４
及び研磨パド１６を低回転数、好ましくは２ｒｐｍ或い
はそれより遅い回転数で回転する。そのモ−タ−スピ−
ドは、基板７２と研磨パド１６との間の累積的運動距離
に対する回転成分が最小限になるように選択される。一
方同時にそれは、研磨パド１６上の基板７２が合わさっ
ている部分に過度の圧縮が掛らないようにするに十分な
速さで研磨パド１６を動かす。研磨パド１６の回転に起
因する、基板７２と研磨パド１６との界面に於ける運動
距離は、その位置に於ける累積的運動距離の１０％未満
であるのが好ましく、５％未満であるのが更に好まし
い。例えば、キャリア２０が２００ｍｍの基板を半径
２．５ｃｍの軌道で毎分２７０軌道の割合で（ａｔ ２
７０ ｏｒｂｉｔｓ ｐｅｒ ｍｉｎｕｔｅ）軌道運動
させ、研磨パド１６が６００ｃｍの半径を有し１ｒｐｍ
未満の回転数で回転する場合には、パド１６の回転運動
が基板７２と研磨パド１６との界面に於ける総運動距離
に対する貢献度は、基板７２と研磨パド１６との界面上
のいずれの位置に於いても累積的運動距離の５％未満で
ある。この例に於いては、軌道運動に起因する基板７２
の速度は、およそ４０００ｃｍ／ｍｉｎであり、研磨パ
ド１６の動きに起因する最高の速度はおよそ１８０ｃｍ
／ｍｉｎである。さらに、ＣＭＰ装置に於いて発生する
慣性力の大きさを低減するために、基板７２はその半径
よりも実質的に小さい半径で軌道運動するのが好まし
く、基板上のダイ（ｄｉｅ）の縁部寸法と等しいかそれ
よりも小さい半径で、基板が軌道運動するのが更に好ま
しい。例えば、ダイ縁部寸法が３ｍｍである時には、軌
道の半径は約３ｍｍよりも小さくなるであろう。その場
合には、基板が、半径３ｍｍで、毎分約２０００軌道の
軌道スピ−ドで、軌道運動し、研磨パドが１ｒｐｍで回
転するならば、研磨パドに起因する累積的運動距離の貢
献度の割合は、研磨パド１６と基板７２との間の総運動
距離の５％未満である。更に研磨パドの回転速度を毎分
五分の一回転まで低減することによって、研磨パド１６
の貢献度は、累積的運動距離の１％未満まで低減され
る。基板７２上の部分であって、研磨パド１６の中心か
らはなれた所に維持されている部分は、研磨パド１６の
中心に近い所に維持されている基板７２の領域よりも、
それらの累積的運動距離に対して、研磨パド１６から大
きな貢献度を受ける。ここで開示された実施例に於いて
は、基板の半径に対する制約としては、オフセットア−
ム４０の長さが円形基板の半径よりも小さいということ
がある。基板の研磨パド１６上に於ける累積的運動距離
に対する研磨パド１６の貢献度は、１０％未満であるの
が好ましいが、２５％の割合であっても部分的には本発
明の効果を奏する。加うるに、基板７２の軌道運動速度
を、研磨パド１６の運動速度の変化とは独立して或いは
それと関連させて、変化させることによって、研磨パド
１６と基板７２との間の相対速度に於ける、及び研磨パ
ド１６の回転運動によるその運動への相対的貢献度に於
ける実質的変化を容易に変更することができる。
動は、研磨パド１６と基板７２との間に十分な累積的運
動距離を作り出し基板７２を研磨するが、基板７２が常
に同一領域上を運動する場合には、研磨パド１６には逃
げ（ｓｅｔ）が生じ、それは研磨率及び研磨の一様性に
影響を与える。再び図２を参照する。この問題に対処す
るために、ベ−ス１０の下側に位置するモ−タ−７０
が、減速歯車装置及び駆動軸を通して、プラテン１４の
下側に連結されている。モ−タ−７０は、プラテン１４
及び研磨パド１６を低回転数、好ましくは２ｒｐｍ或い
はそれより遅い回転数で回転する。そのモ−タ−スピ−
ドは、基板７２と研磨パド１６との間の累積的運動距離
に対する回転成分が最小限になるように選択される。一
方同時にそれは、研磨パド１６上の基板７２が合わさっ
ている部分に過度の圧縮が掛らないようにするに十分な
速さで研磨パド１６を動かす。研磨パド１６の回転に起
因する、基板７２と研磨パド１６との界面に於ける運動
距離は、その位置に於ける累積的運動距離の１０％未満
であるのが好ましく、５％未満であるのが更に好まし
い。例えば、キャリア２０が２００ｍｍの基板を半径
２．５ｃｍの軌道で毎分２７０軌道の割合で（ａｔ ２
７０ ｏｒｂｉｔｓ ｐｅｒ ｍｉｎｕｔｅ）軌道運動
させ、研磨パド１６が６００ｃｍの半径を有し１ｒｐｍ
未満の回転数で回転する場合には、パド１６の回転運動
が基板７２と研磨パド１６との界面に於ける総運動距離
に対する貢献度は、基板７２と研磨パド１６との界面上
のいずれの位置に於いても累積的運動距離の５％未満で
ある。この例に於いては、軌道運動に起因する基板７２
の速度は、およそ４０００ｃｍ／ｍｉｎであり、研磨パ
ド１６の動きに起因する最高の速度はおよそ１８０ｃｍ
／ｍｉｎである。さらに、ＣＭＰ装置に於いて発生する
慣性力の大きさを低減するために、基板７２はその半径
よりも実質的に小さい半径で軌道運動するのが好まし
く、基板上のダイ（ｄｉｅ）の縁部寸法と等しいかそれ
よりも小さい半径で、基板が軌道運動するのが更に好ま
しい。例えば、ダイ縁部寸法が３ｍｍである時には、軌
道の半径は約３ｍｍよりも小さくなるであろう。その場
合には、基板が、半径３ｍｍで、毎分約２０００軌道の
軌道スピ−ドで、軌道運動し、研磨パドが１ｒｐｍで回
転するならば、研磨パドに起因する累積的運動距離の貢
献度の割合は、研磨パド１６と基板７２との間の総運動
距離の５％未満である。更に研磨パドの回転速度を毎分
五分の一回転まで低減することによって、研磨パド１６
の貢献度は、累積的運動距離の１％未満まで低減され
る。基板７２上の部分であって、研磨パド１６の中心か
らはなれた所に維持されている部分は、研磨パド１６の
中心に近い所に維持されている基板７２の領域よりも、
それらの累積的運動距離に対して、研磨パド１６から大
きな貢献度を受ける。ここで開示された実施例に於いて
は、基板の半径に対する制約としては、オフセットア−
ム４０の長さが円形基板の半径よりも小さいということ
がある。基板の研磨パド１６上に於ける累積的運動距離
に対する研磨パド１６の貢献度は、１０％未満であるの
が好ましいが、２５％の割合であっても部分的には本発
明の効果を奏する。加うるに、基板７２の軌道運動速度
を、研磨パド１６の運動速度の変化とは独立して或いは
それと関連させて、変化させることによって、研磨パド
１６と基板７２との間の相対速度に於ける、及び研磨パ
ド１６の回転運動によるその運動への相対的貢献度に於
ける実質的変化を容易に変更することができる。
【００１５】基板７２を、ゆっくりと動いている研磨パ
ド１６上を軌道運動させること及び研磨パド１６と基板
７２との間の累積的運動距離の非常に僅かな割合のみが
研磨パド１６の動きによって引き起こされるということ
を確実にすることによって、基板７２上の点の各々が実
質的に等しい累積的運動距離を享受でき、それ故に基板
７２の異なった領域から除去される材料の量が実質的に
等しくなる。以上、このような運動を与えるための好ま
しい実施例を示したが、本発明は他の形態によっても、
本発明の範囲から逸脱することなく用いることができ
る。例えば、軌道運動はモ−タ−２８によって直接的に
伝達することができ、他のサイズの基板７２及び研磨パ
ド１６を用いることができ、研磨パド１６と基板７２は
反対方向に動いてもよい。更には、相対的な回転速度
は、基板７２の表面に渡る研磨率の臨界性（ｃｉｒｔｉ
ｃａｌｉｔｙ）、研磨パド１６及び基板７２のサイズ、
基板７２と研磨パド１６の界面に於ける負荷に従って変
えてもよい。
ド１６上を軌道運動させること及び研磨パド１６と基板
７２との間の累積的運動距離の非常に僅かな割合のみが
研磨パド１６の動きによって引き起こされるということ
を確実にすることによって、基板７２上の点の各々が実
質的に等しい累積的運動距離を享受でき、それ故に基板
７２の異なった領域から除去される材料の量が実質的に
等しくなる。以上、このような運動を与えるための好ま
しい実施例を示したが、本発明は他の形態によっても、
本発明の範囲から逸脱することなく用いることができ
る。例えば、軌道運動はモ−タ−２８によって直接的に
伝達することができ、他のサイズの基板７２及び研磨パ
ド１６を用いることができ、研磨パド１６と基板７２は
反対方向に動いてもよい。更には、相対的な回転速度
は、基板７２の表面に渡る研磨率の臨界性（ｃｉｒｔｉ
ｃａｌｉｔｙ）、研磨パド１６及び基板７２のサイズ、
基板７２と研磨パド１６の界面に於ける負荷に従って変
えてもよい。
【００１６】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、研
磨パドを回転させながら、その回転速さよりも大きな速
さで、基板キャリアを軌道運動させて基板を研磨するの
で、基板上の材料除去量が一様となる。
磨パドを回転させながら、その回転速さよりも大きな速
さで、基板キャリアを軌道運動させて基板を研磨するの
で、基板上の材料除去量が一様となる。
【００１７】本発明の、以上述べたような或いは他の特
徴及び利点は、実施例の記載を以下の図面と合わせて読
むことによって明らかとなるであろう。
徴及び利点は、実施例の記載を以下の図面と合わせて読
むことによって明らかとなるであろう。
【図１】図１は、本発明のＣＭＰ装置を、内部が見える
ように一部を切り取って示した基板キャリアと共に示す
斜視図である。
ように一部を切り取って示した基板キャリアと共に示す
斜視図である。
【図２】図２は、図１の装置の部分断面立面図である。
【図３】図３は、図１の装置の部分拡大断面図である。
【図４】図４は、図１の装置を断面４−４に於いて上か
ら見た図である。
ら見た図である。
【図５】図５は、図１の装置を断面４−４で上から見
た、基板キャリアが図４の位置に関して９０度だけ動い
た状態を示す、もう一つの図である。
た、基板キャリアが図４の位置に関して９０度だけ動い
た状態を示す、もう一つの図である。
１０…ベース、１４…プラテン、１６…研磨パド、２０
…基板キャリア、２２…制御組立体、２２…、２４…駆
動部分、２６…クロスバー、２８…駆動モーター、３０
…駆動ベルト、３２…トランスファーケース、３４…ハ
ウジング、３６…円錐ベアリング、３８…スピンドル、
４０…オフセットアーム、４１…上部軸、４２…下部
軸、５０…ステム、７２…基板、 …、９０…バイアシ
ング組立体。
…基板キャリア、２２…制御組立体、２２…、２４…駆
動部分、２６…クロスバー、２８…駆動モーター、３０
…駆動ベルト、３２…トランスファーケース、３４…ハ
ウジング、３６…円錐ベアリング、３８…スピンドル、
４０…オフセットアーム、４１…上部軸、４２…下部
軸、５０…ステム、７２…基板、 …、９０…バイアシ
ング組立体。
フロントページの続き (72)発明者 デニス スミス アメリカ合衆国， カリフォルニア州 95120， サン ノゼ， パソ ロス セ リトス 6067
Claims (11)
- 【請求項１】 回転する研磨パドと、 基板を前記研磨パド上に位置決めし、該基板を軌道行程
上を動かすように、該基板を受容するキャリアと、 前記キャリアに接続されており、そのキャリアに前記軌
道行程運動をさせる駆動部材とを備えており、 ここで、前記駆動部材が前記キャリアを、前記研磨パド
の回転速さよりも実質的に大きい軌道上速さで軌道運動
させる、 基板研磨装置。 - 【請求項２】 前記研磨パドが、回転できるプラテンに
受容されている、請求項１記載の装置。 - 【請求項３】 前記研磨パドが、２ｒｐｍより低い早さ
で回転する、請求項１記載の装置。 - 【請求項４】 前記キャリアが、毎分２５０軌道を越え
るスピードで軌道運動する、請求項３記載の装置。 - 【請求項５】 前記軌道が、基板の直径より小さい直径
を有する、請求項４記載の装置。 - 【請求項６】 前記基板が少なくとも１個のダイ（ｄｉ
ｅ）をその上に有し、前記軌道の半径が該ダイの縁部寸
法よりも小さい、請求項１記載の装置。 - 【請求項７】 前記研磨パドの回転運動に起因する、そ
の研磨パドの基板上の累積的運動距離（ｃｕｍｕｌａｔ
ｉｖｅ ｍｏｖｅｍｅｎｔ）が、その基板と該研磨パド
との間の累積的運動距離（ｃｕｍｕｌａｔｉｖｅ ｍｏ
ｔｉｏｎ）の１％よりも小さい、請求項１記載の装置。 - 【請求項８】 研磨パドを保持するための回転可能なプ
ラテンと、 該研磨パドに密接対抗して（ｉｎ ｉｎｔｉｍａｔｅ
ｏｐｐｏｓｉｔｉｏｎ）基板を保持するための可動キャ
リアと、 前記キャリアを、前記研磨パドの表面に渡って、軌道運
動で動かす駆動機構とを備えており、 ここで、前記駆動機構は、前記キャリアを、前記軌道運
動の間、前記キャリアの回転運動速さよりも実質的に大
きい軌道運動速さで軌道運動させる、 基板研磨機。 - 【請求項９】 前記プラテンを、前記キャリアの前記軌
道運動速さよりも実質的に小さい回転早さで回転させる
第２の駆動機構をさらに備える、請求項８記載の基板研
磨機。 - 【請求項１０】 研磨パドをある回転速さで回転させる
行程と、 その研磨パドに基板を押しつける行程と、 その基板を、ある軌道運動速さで、軌道運動をさせる行
程とを含み、 ここで、前記軌道運動速さと前記回転速さとの比率が少
なくとも１０である、 基板を研磨する方法。 - 【請求項１１】 基板を運動させる前記行程が、最小限
の前記基板の回転を生じさせる、請求項１０記載の方
法。
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| US08/173846 | 1993-12-27 |
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