JPH11198027A - 密封された流体チャンバを有する研磨パッド支持体及び研磨方法 - Google Patents
密封された流体チャンバを有する研磨パッド支持体及び研磨方法Info
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- JPH11198027A JPH11198027A JP31473098A JP31473098A JPH11198027A JP H11198027 A JPH11198027 A JP H11198027A JP 31473098 A JP31473098 A JP 31473098A JP 31473098 A JP31473098 A JP 31473098A JP H11198027 A JPH11198027 A JP H11198027A
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- B24—GRINDING; POLISHING
- B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
- B24B57/00—Devices for feeding, applying, grading or recovering grinding, polishing or lapping agents
- B24B57/02—Devices for feeding, applying, grading or recovering grinding, polishing or lapping agents for feeding of fluid, sprayed, pulverised, or liquefied grinding, polishing or lapping agents
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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- B24B21/00—Machines or devices using grinding or polishing belts; Accessories therefor
- B24B21/04—Machines or devices using grinding or polishing belts; Accessories therefor for grinding plane surfaces
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B24—GRINDING; POLISHING
- B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
- B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
- B24B37/11—Lapping tools
- B24B37/12—Lapping plates for working plane surfaces
- B24B37/16—Lapping plates for working plane surfaces characterised by the shape of the lapping plate surface, e.g. grooved
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- B24—GRINDING; POLISHING
- B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
- 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
- B24B49/16—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 taking regard of the load
Abstract
(57)【要約】
【課題】 従って半導体ウエハ表面からの材料の除去
を均一にし、ウエハ表面を一様に研磨する方法及びシス
テムを提供する。 【解決手段】 研磨機は、研磨されるパッドに当接し
て研磨パッドを支持する流体を含む密封キャビティを用
いる。１つの実施例では、キャビティの境界は、支持構
造体、研磨材料の一部、並びに支持構造体と研磨材料と
の間にある封止材とを備える。研磨材料は、支持構造体
及び封止材に対して移動する。種々の封止材形状によ
り、キャビティ内の流体を保持することができる。１つ
の封止材は、ばね、磁石或いは空気圧の力により、研磨
材料に当接して押圧されるＯ−リングを備える。キャビ
ティの外側からの、或いはキャビティ内の注入口からの
ガス流は、キャビティ内に、Ｏ−リングに隣接するガス
ポケットを形成し、Ｏ−リングを通り流体が漏出するの
を防ぐことができる。
を均一にし、ウエハ表面を一様に研磨する方法及びシス
テムを提供する。 【解決手段】 研磨機は、研磨されるパッドに当接し
て研磨パッドを支持する流体を含む密封キャビティを用
いる。１つの実施例では、キャビティの境界は、支持構
造体、研磨材料の一部、並びに支持構造体と研磨材料と
の間にある封止材とを備える。研磨材料は、支持構造体
及び封止材に対して移動する。種々の封止材形状によ
り、キャビティ内の流体を保持することができる。１つ
の封止材は、ばね、磁石或いは空気圧の力により、研磨
材料に当接して押圧されるＯ−リングを備える。キャビ
ティの外側からの、或いはキャビティ内の注入口からの
ガス流は、キャビティ内に、Ｏ−リングに隣接するガス
ポケットを形成し、Ｏ−リングを通り流体が漏出するの
を防ぐことができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は研磨システムに関連
し、詳細には研磨パッドを支持するために流体を用いる
化学機械研磨システム及び方法に関連する。
し、詳細には研磨パッドを支持するために流体を用いる
化学機械研磨システム及び方法に関連する。
【０００２】
【従来の技術】半導体処理においては、化学機械研磨
（ＣＭＰ）によりウエハの表面から最も高い突出部を除
去し、その表面を研磨する。ＣＭＰ操作は未処理のウエ
ハ及び部分的に処理されたウエハ上で実行される。典型
的な未処理のウエハは、概ね円形のウエハに形成される
結晶性シリコン或いは別の半導体材料である。典型的な
未処理のウエハ或いは部分的に処理されたウエハは、研
磨を行うまでの段階において、ウエハの表面上に約１μ
ｍの高さの局部的な位相幾何学的構造を生成する１つ或
いはそれ以上のパターン化された層上にガラス、二酸化
シリコン或いは窒化シリコンのような誘電体材料の最上
層を有する。理想的にウエハの表面が平坦になるよう
に、すなわちそのウエハ上に形成されるダイの領域に渡
って平坦にされるように、研磨することにより局部的な
構造を平滑化する。現在研磨では、約１０ｍｍ×１０ｍ
ｍのサイズのダイの領域に渡って約０．３μｍの公差ま
でウエハを局部的に平坦化するということが求められ
る。
（ＣＭＰ）によりウエハの表面から最も高い突出部を除
去し、その表面を研磨する。ＣＭＰ操作は未処理のウエ
ハ及び部分的に処理されたウエハ上で実行される。典型
的な未処理のウエハは、概ね円形のウエハに形成される
結晶性シリコン或いは別の半導体材料である。典型的な
未処理のウエハ或いは部分的に処理されたウエハは、研
磨を行うまでの段階において、ウエハの表面上に約１μ
ｍの高さの局部的な位相幾何学的構造を生成する１つ或
いはそれ以上のパターン化された層上にガラス、二酸化
シリコン或いは窒化シリコンのような誘電体材料の最上
層を有する。理想的にウエハの表面が平坦になるよう
に、すなわちそのウエハ上に形成されるダイの領域に渡
って平坦にされるように、研磨することにより局部的な
構造を平滑化する。現在研磨では、約１０ｍｍ×１０ｍ
ｍのサイズのダイの領域に渡って約０．３μｍの公差ま
でウエハを局部的に平坦化するということが求められ
る。
【０００３】従来のベルト研磨機は、ベルト搬送式研磨
パッド、ウエハを保持するウエハキャリアヘッド並びに
ウエハ下でベルトの一部を支持する支持アセンブリを含
む。ＣＭＰの場合、研磨パッドはスラリーを噴霧され、
プーリがベルトを駆動する。キャリアヘッドはウエハを
研磨パッドと接触させ、研磨パッドがウエハの表面に当
接して摺動するようにする。スラリーの化学的作用並び
に研磨パッド及びスラリーに含まれる粒子のウエハの表
面に対する機械的作用により、ウエハの表面から材料が
除去される。米国特許第５，５９３，３４４号及び第
５，５５８，５６８号は、ベルトを支持するために静水
圧式流体ベアリングを用いるＣＭＰシステムを記載す
る。そのような静水圧式流体ベアリングは、ベルトを支
持する薄膜を形成する流体フローが通過する流体注入口
及び排出口、並びに研磨パッドを有する。
パッド、ウエハを保持するウエハキャリアヘッド並びに
ウエハ下でベルトの一部を支持する支持アセンブリを含
む。ＣＭＰの場合、研磨パッドはスラリーを噴霧され、
プーリがベルトを駆動する。キャリアヘッドはウエハを
研磨パッドと接触させ、研磨パッドがウエハの表面に当
接して摺動するようにする。スラリーの化学的作用並び
に研磨パッド及びスラリーに含まれる粒子のウエハの表
面に対する機械的作用により、ウエハの表面から材料が
除去される。米国特許第５，５９３，３４４号及び第
５，５５８，５６８号は、ベルトを支持するために静水
圧式流体ベアリングを用いるＣＭＰシステムを記載す
る。そのような静水圧式流体ベアリングは、ベルトを支
持する薄膜を形成する流体フローが通過する流体注入口
及び排出口、並びに研磨パッドを有する。
【０００４】半導体処理において必要とされる公差にま
で表面を研磨するために、ＣＭＰシステムは、全体に渡
って一様な圧力を有するウエハに研磨パッドを適用す
る。静水圧式流体ベアリングについてはある難題が生じ
ているが、それはそのようなベアリングの流体の支持圧
が、注入口付近で高くなり、排出口付近で低くなるとい
う傾向によるものである。従って、そのような流体ベア
リングでは、ベルト及び研磨パッドを支持する際に一様
でない圧力が加えられることが多く、その非一様性の圧
力が研磨中材料の除去を不均一にしてしまう。一様な研
磨を実現する方法及び構造が求められる。
で表面を研磨するために、ＣＭＰシステムは、全体に渡
って一様な圧力を有するウエハに研磨パッドを適用す
る。静水圧式流体ベアリングについてはある難題が生じ
ているが、それはそのようなベアリングの流体の支持圧
が、注入口付近で高くなり、排出口付近で低くなるとい
う傾向によるものである。従って、そのような流体ベア
リングでは、ベルト及び研磨パッドを支持する際に一様
でない圧力が加えられることが多く、その非一様性の圧
力が研磨中材料の除去を不均一にしてしまう。一様な研
磨を実現する方法及び構造が求められる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従って半導体ウエハ表
面からの材料の除去を均一にし、ウエハ表面を一様に研
磨する方法及びシステムを提供する。
面からの材料の除去を均一にし、ウエハ表面を一様に研
磨する方法及びシステムを提供する。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明においては、研磨
機は可撓性の研磨材料を支持するために調整圧力を有す
る密封された流体チャンバを備える。その流体チャンバ
は静的な状態、或いは概ね静的な状態にあり、流体フロ
ーがなく一定の圧力に保たれている。従って、流体注入
口及び排出口の周囲の領域で圧力が高くなる、或いは低
くなるということは避けられる。しかしながら、チャン
バの圧力場は、所望により時間的に或いは空間的に変化
させることができる。時間的に変化させる場合、制御回
路が圧力調整器を操作し、キャビティ内の圧力を変化さ
せる。圧力の時間的な変化により、研磨材料内に振動が
誘発され、研磨性能を改善することができる。空間的に
変化させる場合、流体注入口及び排出口が、高い圧力或
いは低い圧力が望まれる場所に応じて分布される。各流
体注入口／排出口は、注入口／排出口のごく近くの支持
流体圧が注入口／排出口に対する圧力に依存するよう
に、独立の圧力調整器並びにまた流体供給源に接続され
ることができる。バッフル或いは障壁が注入口／排出口
の間に配置され、差圧を増加することができる。
機は可撓性の研磨材料を支持するために調整圧力を有す
る密封された流体チャンバを備える。その流体チャンバ
は静的な状態、或いは概ね静的な状態にあり、流体フロ
ーがなく一定の圧力に保たれている。従って、流体注入
口及び排出口の周囲の領域で圧力が高くなる、或いは低
くなるということは避けられる。しかしながら、チャン
バの圧力場は、所望により時間的に或いは空間的に変化
させることができる。時間的に変化させる場合、制御回
路が圧力調整器を操作し、キャビティ内の圧力を変化さ
せる。圧力の時間的な変化により、研磨材料内に振動が
誘発され、研磨性能を改善することができる。空間的に
変化させる場合、流体注入口及び排出口が、高い圧力或
いは低い圧力が望まれる場所に応じて分布される。各流
体注入口／排出口は、注入口／排出口のごく近くの支持
流体圧が注入口／排出口に対する圧力に依存するよう
に、独立の圧力調整器並びにまた流体供給源に接続され
ることができる。バッフル或いは障壁が注入口／排出口
の間に配置され、差圧を増加することができる。
【０００７】本発明の１つの実施例では、チャンバ内の
流体は研磨パッドを搬送する移動式ベルトに直接接触
し、キャビティ内の固定部分間の封止材並びにベルト
が、キャビティからの漏れを防ぐか或いは減少させる。
１つのタイプの封止材は、ばね、磁石或いは空気圧の力
によりベルトに対して押圧されるＯ−リングを有する。
キャビティの外部或いはキャビティ内部の注入口からの
ガス流は、キャビティ内に、Ｏ−リングに隣接するガス
ポケットを形成し、流体がＯ−リングに達し、そこから
漏出することを防ぐ。別の封止材は、空気ベアリング或
いはガスベアリングにより形成される。キャビティ内の
流体圧は時間的に変化し、研磨材料内に振動を誘発し、
研磨性能を高めることができるか、或いは空間的に変化
させることにより圧力プロファイルを変更することがで
きる。本発明の１つの実施例は、キャビティに対する１
つ或いはそれ以上の流体注入口／排出口、１つ或いはそ
れ以上の圧力調整器並びにキャビティ内の圧力を制御す
るために圧力調整器を操作するコントローラを有する。
流体は研磨パッドを搬送する移動式ベルトに直接接触
し、キャビティ内の固定部分間の封止材並びにベルト
が、キャビティからの漏れを防ぐか或いは減少させる。
１つのタイプの封止材は、ばね、磁石或いは空気圧の力
によりベルトに対して押圧されるＯ−リングを有する。
キャビティの外部或いはキャビティ内部の注入口からの
ガス流は、キャビティ内に、Ｏ−リングに隣接するガス
ポケットを形成し、流体がＯ−リングに達し、そこから
漏出することを防ぐ。別の封止材は、空気ベアリング或
いはガスベアリングにより形成される。キャビティ内の
流体圧は時間的に変化し、研磨材料内に振動を誘発し、
研磨性能を高めることができるか、或いは空間的に変化
させることにより圧力プロファイルを変更することがで
きる。本発明の１つの実施例は、キャビティに対する１
つ或いはそれ以上の流体注入口／排出口、１つ或いはそ
れ以上の圧力調整器並びにキャビティ内の圧力を制御す
るために圧力調整器を操作するコントローラを有する。
【０００８】本発明の別の態様に従って、研磨機内にお
いて研磨材料を支持するための支持構造体は、その支持
構造体の方向を制御するアクチュエータ上に取り付けら
れる。研磨中、研磨されるウエハのような物体は、研磨
材料に生じる傾きと同じ傾きに傾くことができる。研磨
作用の不均一性を減少させるために、支持構造体は向き
を変え、研磨材料の傾きと一致するようにする。センサ
及び制御システムが研磨材料の方向をモニタし、アクチ
ュエータの向きを変え、それに応じて支持構造体を配置
する。本発明のこの態様では、研磨材料を支持するため
に密封された流体ポケットを用いるか、或いは研磨材料
を支持するために静水圧式ベアリングのような他のデバ
イスを有する支持体が用いられる。１つの特定の実施例
においては、空気静力学式ベアリングが流体ポケットを
密封し、制御システムがアクチュエータを操作すること
により、空気静力学式ベアリングが適切に機能するよう
に支持構造体を方向づける。この実施例では、センサと
して、空気静力学式ベアリングからの漏れにより生じる
密封された流体ポケット内の局部的な圧力降下を検出す
る圧力センサを備えることができる。また支持構造体と
研磨材料との間の距離を測定する距離センサを用いるこ
ともできる。
いて研磨材料を支持するための支持構造体は、その支持
構造体の方向を制御するアクチュエータ上に取り付けら
れる。研磨中、研磨されるウエハのような物体は、研磨
材料に生じる傾きと同じ傾きに傾くことができる。研磨
作用の不均一性を減少させるために、支持構造体は向き
を変え、研磨材料の傾きと一致するようにする。センサ
及び制御システムが研磨材料の方向をモニタし、アクチ
ュエータの向きを変え、それに応じて支持構造体を配置
する。本発明のこの態様では、研磨材料を支持するため
に密封された流体ポケットを用いるか、或いは研磨材料
を支持するために静水圧式ベアリングのような他のデバ
イスを有する支持体が用いられる。１つの特定の実施例
においては、空気静力学式ベアリングが流体ポケットを
密封し、制御システムがアクチュエータを操作すること
により、空気静力学式ベアリングが適切に機能するよう
に支持構造体を方向づける。この実施例では、センサと
して、空気静力学式ベアリングからの漏れにより生じる
密封された流体ポケット内の局部的な圧力降下を検出す
る圧力センサを備えることができる。また支持構造体と
研磨材料との間の距離を測定する距離センサを用いるこ
ともできる。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明の１つの実施例に従って、
調整圧力を有する流体チャンバが研磨機内の可撓性研磨
材料を支持する。流体チャンバの圧力場は時間的に或い
は空間的に一定である、すなわち変化しない。図１は本
発明に従った研磨機を示し、その中でキャリアヘッド１
１０は可撓性研磨材料１３０に当接する位置にウエハ１
２０を保持する。「Ｗａｆｅｒ Ｃａｒｒｉｅｒ Ｈｅ
ａｄ ｗｉｔｈ Ｉｎｆｌａｔａｂｌｅ Ｂｌａｄｄｅ
ｒ ａｎｄ Ａｔｔａｃｋ Ａｎｇｌｅ Ｃｏｎｔｒｏ
ｌ ｆｏｒ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ」というタイトルの同
時出願の米国特許出願は、適当なキャリアヘッドを記載
しており、参照によりその全体を本出願の一部としてい
る。可撓性研磨材料１３０は、例えば、厚さ約０．０１
３〜０．１５２ｃｍ（０．００５〜０．０６０ｉｎｃ
ｈ）のステンレス鋼からなるエンドレスベルトを含み、
ＩＣ１０００、ＳｕｂａＩＶ、ＩＣ１４００或いは他の
同等な研磨材料からなる研磨パッドが取着されている。
ＩＣ１０００、ＳｕｂａＩＶ並びにＩＣ１４００は、Ｒ
ｏｄｅｌ社から購入することができる。ベルトの幅はウ
エハ１２０の大きさに依存する。概ね静的な状態にある
流体は、固定構造体１４２、封止材１４４並びに可撓性
研磨材料１３０の一部１３４により境界を画定されるキ
ャビティ１４０に含まれる。流体の圧力（典型的には０
〜６０ｐｓｉの範囲にある）は、ウエハ１２０の真下に
あり、かつ接触する可撓性研磨材料１３０の一部を支持
する。部分１３４はウエハ１２０の真下にある領域より
大きい。キャビティ１４０内の流体は水のような液体で
あることが好ましく、注入口／排出口１４６を介してキ
ャビティ１４０内に導入される。注入口／排出口１４６
は圧力調整器１５０を介して圧力供給源１７０に接続さ
れる。
調整圧力を有する流体チャンバが研磨機内の可撓性研磨
材料を支持する。流体チャンバの圧力場は時間的に或い
は空間的に一定である、すなわち変化しない。図１は本
発明に従った研磨機を示し、その中でキャリアヘッド１
１０は可撓性研磨材料１３０に当接する位置にウエハ１
２０を保持する。「Ｗａｆｅｒ Ｃａｒｒｉｅｒ Ｈｅ
ａｄ ｗｉｔｈ Ｉｎｆｌａｔａｂｌｅ Ｂｌａｄｄｅ
ｒ ａｎｄ Ａｔｔａｃｋ Ａｎｇｌｅ Ｃｏｎｔｒｏ
ｌ ｆｏｒ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ」というタイトルの同
時出願の米国特許出願は、適当なキャリアヘッドを記載
しており、参照によりその全体を本出願の一部としてい
る。可撓性研磨材料１３０は、例えば、厚さ約０．０１
３〜０．１５２ｃｍ（０．００５〜０．０６０ｉｎｃ
ｈ）のステンレス鋼からなるエンドレスベルトを含み、
ＩＣ１０００、ＳｕｂａＩＶ、ＩＣ１４００或いは他の
同等な研磨材料からなる研磨パッドが取着されている。
ＩＣ１０００、ＳｕｂａＩＶ並びにＩＣ１４００は、Ｒ
ｏｄｅｌ社から購入することができる。ベルトの幅はウ
エハ１２０の大きさに依存する。概ね静的な状態にある
流体は、固定構造体１４２、封止材１４４並びに可撓性
研磨材料１３０の一部１３４により境界を画定されるキ
ャビティ１４０に含まれる。流体の圧力（典型的には０
〜６０ｐｓｉの範囲にある）は、ウエハ１２０の真下に
あり、かつ接触する可撓性研磨材料１３０の一部を支持
する。部分１３４はウエハ１２０の真下にある領域より
大きい。キャビティ１４０内の流体は水のような液体で
あることが好ましく、注入口／排出口１４６を介してキ
ャビティ１４０内に導入される。注入口／排出口１４６
は圧力調整器１５０を介して圧力供給源１７０に接続さ
れる。
【００１０】調節器１５０に接続されるコントローラ１
６０は、キャビティ１４０に対する所定の圧力を選択す
る。圧力供給源１７０の動作は選択可能であり、キャビ
ティ１４０内の流体圧が注入口／排出口圧力より小さい
か或いは大きいかにより、流体源、或いは流体シンクの
何れかとして動作する。本発明の１つの態様に基づい
て、コンピュータコントローラ１６０は調整器１５０に
対する制御信号を調整し、注入口／排出口１４６に対す
る圧力及びチャンバ１４０内の圧力を時間的に変化させ
る。キャビティ１４０内の圧力を調整することにより、
可撓性研磨材料１３０を振動させることができる。例え
ば、１ｋＨｚ〜１０ｋＨｚの周波数に圧力を調整するこ
とにより、研磨材料に同様の周波数の信号を誘発する。
また超音波周波数振動を用いることもできる。そのよう
な振動は、そのシステムの固有周波数或いは共振周波数
が避けられるのであれば、研磨性能を改善するものと考
えられる。
６０は、キャビティ１４０に対する所定の圧力を選択す
る。圧力供給源１７０の動作は選択可能であり、キャビ
ティ１４０内の流体圧が注入口／排出口圧力より小さい
か或いは大きいかにより、流体源、或いは流体シンクの
何れかとして動作する。本発明の１つの態様に基づい
て、コンピュータコントローラ１６０は調整器１５０に
対する制御信号を調整し、注入口／排出口１４６に対す
る圧力及びチャンバ１４０内の圧力を時間的に変化させ
る。キャビティ１４０内の圧力を調整することにより、
可撓性研磨材料１３０を振動させることができる。例え
ば、１ｋＨｚ〜１０ｋＨｚの周波数に圧力を調整するこ
とにより、研磨材料に同様の周波数の信号を誘発する。
また超音波周波数振動を用いることもできる。そのよう
な振動は、そのシステムの固有周波数或いは共振周波数
が避けられるのであれば、研磨性能を改善するものと考
えられる。
【００１１】図２は空間的に調整された圧力を有する流
体を含むキャビティ２４０を用いる研磨システムの一部
を示す。以下異なる図面であっても類似の或いは同じ要
素には同じ番号を付す。キャビティ２４０は、独立の圧
力供給源２７０及び２７２に接続される複数の流体注入
口／排出口２４６及び２４８を備える。コントローラ１
６０は個別の圧力調整器２５０及び２５２を用いてお
り、注入口／排出口２７０及び２７２における圧力を制
御する。図２に示されるように２つの注入口／排出口の
みを用いる場合、一般的に注入口／排出口２７０の１つ
は流体注入口として機能し、他の注入口／排出口は流体
排出口として機能する。３つ以上の注入口／排出口を含
む実施例の場合、注入口／排出口間の流体フローはさら
に変化させることができるが、注入口付近の圧力が排出
口付近の圧力より高くなる傾向がある。バッフル２４４
或いは障壁が、注入口／排出口２４６と注入口／排出口
２４８との間に用いられ、流体フローを制限し、流体内
の差圧を増加することができる。コントローラ１６０は
注入口／排出口２４４と２４８との間の差圧を一定に保
つか、或いは時間的な圧力の不均一性を生成するために
差圧を変化させることができる。
体を含むキャビティ２４０を用いる研磨システムの一部
を示す。以下異なる図面であっても類似の或いは同じ要
素には同じ番号を付す。キャビティ２４０は、独立の圧
力供給源２７０及び２７２に接続される複数の流体注入
口／排出口２４６及び２４８を備える。コントローラ１
６０は個別の圧力調整器２５０及び２５２を用いてお
り、注入口／排出口２７０及び２７２における圧力を制
御する。図２に示されるように２つの注入口／排出口の
みを用いる場合、一般的に注入口／排出口２７０の１つ
は流体注入口として機能し、他の注入口／排出口は流体
排出口として機能する。３つ以上の注入口／排出口を含
む実施例の場合、注入口／排出口間の流体フローはさら
に変化させることができるが、注入口付近の圧力が排出
口付近の圧力より高くなる傾向がある。バッフル２４４
或いは障壁が、注入口／排出口２４６と注入口／排出口
２４８との間に用いられ、流体フローを制限し、流体内
の差圧を増加することができる。コントローラ１６０は
注入口／排出口２４４と２４８との間の差圧を一定に保
つか、或いは時間的な圧力の不均一性を生成するために
差圧を変化させることができる。
【００１２】入力圧の空間的な圧力変動により、密封さ
れたキャビティの支持圧力場の変動に対処することがで
きる。例えば、もし流体がキャビティ２４０から漏れた
場合、注入口２４６及び２４８に対する圧力は調整さ
れ、漏れにより生じた支持差圧を補償することができ
る。さらに、流体圧の空間的不均一性は、流体により支
持されないことに起因する影響を補償することができ
る。例えば、もしウエハが研磨中に回転するなら、パッ
ドに対するウエハの部分的な速度は半径と共に変化す
る。空間的不均一な圧力プロファイルを有する流体ポケ
ットは、ベルトに対するウエハの速度の違いにより生じ
る除去速度の差を補償することができる。また圧力プロ
ファイルを変更することにより、スラリーを有するベル
トを調整する際の不均一性を補償することもできる。特
に、そうしなければ研磨速度が低下してしまう場所に、
より高い圧力を加えることができる。さらに、研磨作用
はトラフの形状にパッドをすり減らし、パッドの中央領
域上のウエハの部分からの材料の除去を遅くする傾向が
ある。さらにパッドはベルト上のいずれかの部分に低い
スポットを有する場合がある。圧力の空間的並びに／ま
た時間的な不均一性を用いて、その低い部分のベルト上
をより強く押圧することができ、除去速度はより一様に
なり、研磨性能は改善される。そのような圧力の不均一
性は、ベルトの特性を測定するセンサを含むフィードバ
ックループに接続される。「Ｉｎ−ＳｉｔｕＭｏｎｉｔ
ｏｒｉｎｇ ｏｆ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ Ｐａｄ Ｗｅ
ａｒ」というタイトルの同時出願の米国特許出願は、研
磨パッドを測定するためのセンサと（ベルト支持体の圧
力プロファイルのような）研磨機の動作パラメータを変
更するための制御システムとを有する研磨機を記載して
おり、参照してその全体を本出願の一部としている。
れたキャビティの支持圧力場の変動に対処することがで
きる。例えば、もし流体がキャビティ２４０から漏れた
場合、注入口２４６及び２４８に対する圧力は調整さ
れ、漏れにより生じた支持差圧を補償することができ
る。さらに、流体圧の空間的不均一性は、流体により支
持されないことに起因する影響を補償することができ
る。例えば、もしウエハが研磨中に回転するなら、パッ
ドに対するウエハの部分的な速度は半径と共に変化す
る。空間的不均一な圧力プロファイルを有する流体ポケ
ットは、ベルトに対するウエハの速度の違いにより生じ
る除去速度の差を補償することができる。また圧力プロ
ファイルを変更することにより、スラリーを有するベル
トを調整する際の不均一性を補償することもできる。特
に、そうしなければ研磨速度が低下してしまう場所に、
より高い圧力を加えることができる。さらに、研磨作用
はトラフの形状にパッドをすり減らし、パッドの中央領
域上のウエハの部分からの材料の除去を遅くする傾向が
ある。さらにパッドはベルト上のいずれかの部分に低い
スポットを有する場合がある。圧力の空間的並びに／ま
た時間的な不均一性を用いて、その低い部分のベルト上
をより強く押圧することができ、除去速度はより一様に
なり、研磨性能は改善される。そのような圧力の不均一
性は、ベルトの特性を測定するセンサを含むフィードバ
ックループに接続される。「Ｉｎ−ＳｉｔｕＭｏｎｉｔ
ｏｒｉｎｇ ｏｆ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ Ｐａｄ Ｗｅ
ａｒ」というタイトルの同時出願の米国特許出願は、研
磨パッドを測定するためのセンサと（ベルト支持体の圧
力プロファイルのような）研磨機の動作パラメータを変
更するための制御システムとを有する研磨機を記載して
おり、参照してその全体を本出願の一部としている。
【００１３】研磨中に、研磨材料１３０は、固定構造体
１４２及び封止材１４４に対して移動する。封止材１４
４は、固定構造体１４２と可撓性研磨材料１３０との境
界にあり、チャンバ１４０からの流体の漏れを防ぐか、
或いは減少させる。図３は、キャビティ１４０を密封す
るにの適当である封止材３００の実施例を示す。封止材
３００は、ばねを含む機構により、研磨材料１３０の下
側に当接し押圧されるＯ−リング３２０を備える。種々
の別の構造体をＯ−リング３２０の代わりに用いること
ができる。例えば、面密封用リップを研磨材料１３０に
適用することができる。摩耗或いは擦り切れを減少させ
るために、Ｏ−リング３２０は、研磨材料１３０と固定
構造体１４２との間の隙間に磁気的に閉じ込められる磁
気流体により置き換えることができる。
１４２及び封止材１４４に対して移動する。封止材１４
４は、固定構造体１４２と可撓性研磨材料１３０との境
界にあり、チャンバ１４０からの流体の漏れを防ぐか、
或いは減少させる。図３は、キャビティ１４０を密封す
るにの適当である封止材３００の実施例を示す。封止材
３００は、ばねを含む機構により、研磨材料１３０の下
側に当接し押圧されるＯ−リング３２０を備える。種々
の別の構造体をＯ−リング３２０の代わりに用いること
ができる。例えば、面密封用リップを研磨材料１３０に
適用することができる。摩耗或いは擦り切れを減少させ
るために、Ｏ−リング３２０は、研磨材料１３０と固定
構造体１４２との間の隙間に磁気的に閉じ込められる磁
気流体により置き換えることができる。
【００１４】Ｏ−リング３２０を研磨材料１３０に適用
するために別の機構では、加圧或いは液圧シリンダ、も
しくは磁石を含む。Ｏ−リング３２０とはベルトの反対
側にある構造体３１０内の磁石は、Ｏ−リング３２０下
の鉄或いは磁性材料に引き付けられ、Ｏ−リング３２０
を研磨材料１３０に対して押圧する。別法では、Ｏ−リ
ング３２０下にある磁石は、鉄か、或いは構造体３１０
内の、もしくは研磨材料１３０内の任意の磁性材料のい
ずれかに引き付けられることができる。例えば、ベルト
研磨機内のベルトが鉄（例えばステンレス鋼ベルト）或
いは任意の磁性材料を含み、Ｏ−リング３２０下の磁石
とベルトとの相互引力により、Ｏ−リング３２０を研磨
材料１３０に押し込むことができるようにする。ベルト
に対して磁気的な引力が用いられるとき、Ｏ−リング３
２０と反対側の研磨材料側にある構造体３１０は不要で
ある。そうしないと、構造体３１０は、研磨材料１３０
がＯ−リング３２０から離れていくのを防ぐために逆向
きの力を加えてしまう。構造体３１０は、例えば、キャ
リアヘッド１１０の一部であるか、或いはキャビティに
対する固定位置を有する独立の構造体であることができ
る。
するために別の機構では、加圧或いは液圧シリンダ、も
しくは磁石を含む。Ｏ−リング３２０とはベルトの反対
側にある構造体３１０内の磁石は、Ｏ−リング３２０下
の鉄或いは磁性材料に引き付けられ、Ｏ−リング３２０
を研磨材料１３０に対して押圧する。別法では、Ｏ−リ
ング３２０下にある磁石は、鉄か、或いは構造体３１０
内の、もしくは研磨材料１３０内の任意の磁性材料のい
ずれかに引き付けられることができる。例えば、ベルト
研磨機内のベルトが鉄（例えばステンレス鋼ベルト）或
いは任意の磁性材料を含み、Ｏ−リング３２０下の磁石
とベルトとの相互引力により、Ｏ−リング３２０を研磨
材料１３０に押し込むことができるようにする。ベルト
に対して磁気的な引力が用いられるとき、Ｏ−リング３
２０と反対側の研磨材料側にある構造体３１０は不要で
ある。そうしないと、構造体３１０は、研磨材料１３０
がＯ−リング３２０から離れていくのを防ぐために逆向
きの力を加えてしまう。構造体３１０は、例えば、キャ
リアヘッド１１０の一部であるか、或いはキャビティに
対する固定位置を有する独立の構造体であることができ
る。
【００１５】Ｏ−リング３２０により設けられた封止材
を改善するために、空気（或いは他のガス）流３４０
が、外側のキャビティ１４０からＯ−リング３２０に配
向される。空気流は流体１４０の圧力より大きい圧力で
あり、Ｏ−リング３２０を通りキャビティ１４０内に入
る漏れを防ぎ、Ｏ−リング３２０に隣接してガスポケッ
ト３５０を形成するようにする。ガスポケット３５０
は、流体がキャビティ１４０から漏出するのを防ぐ。図
４は封止材４００を示しており、封止材４００は図３の
封止材３００と同じ要素の多くを備えている。封止材４
００は、キャビティ１４０内部に、かつＯ−リング３２
０に隣接してガス注入口４４０を備える点で封止材３０
０とは異なる。注入口４４０を通ってくる空気流は、キ
ャビティ１４０内に、かつ封止材３２０から離して流体
を保持するガスポケット４５０を形成する。従って、Ｏ
−リング３２０を通る漏れは、概ね封止材３２０からの
ガスであり、ウエハ１２０下で研磨材料１３０を支持す
る流体は、キャビティ１４０内に保持される。所望な
ら、ガスポケット３５０或いは４５０からのガス排出口
がキャビティ１４０内に設けられ、ガスポケット内の圧
力調整を改善することができる。
を改善するために、空気（或いは他のガス）流３４０
が、外側のキャビティ１４０からＯ−リング３２０に配
向される。空気流は流体１４０の圧力より大きい圧力で
あり、Ｏ−リング３２０を通りキャビティ１４０内に入
る漏れを防ぎ、Ｏ−リング３２０に隣接してガスポケッ
ト３５０を形成するようにする。ガスポケット３５０
は、流体がキャビティ１４０から漏出するのを防ぐ。図
４は封止材４００を示しており、封止材４００は図３の
封止材３００と同じ要素の多くを備えている。封止材４
００は、キャビティ１４０内部に、かつＯ−リング３２
０に隣接してガス注入口４４０を備える点で封止材３０
０とは異なる。注入口４４０を通ってくる空気流は、キ
ャビティ１４０内に、かつ封止材３２０から離して流体
を保持するガスポケット４５０を形成する。従って、Ｏ
−リング３２０を通る漏れは、概ね封止材３２０からの
ガスであり、ウエハ１２０下で研磨材料１３０を支持す
る流体は、キャビティ１４０内に保持される。所望な
ら、ガスポケット３５０或いは４５０からのガス排出口
がキャビティ１４０内に設けられ、ガスポケット内の圧
力調整を改善することができる。
【００１６】図５は封止材５００を示しており、封止材
５００は、キャビティ１４０からの漏れを防ぐために空
気静力学的ベアリングを用いる。空気静力学的ベアリン
グは、研磨との境界をなす粒子を生成しない概ね摩擦の
ない接触を実現するという利点がある。空気静力学的ベ
アリングは、ガス注入口５４０及び５４４、並びにウエ
ハ１２０の真下にある研磨材料を支持する流体の最も近
くにある注入口５４０を備えるキャビティの外辺部周囲
に配列されるガス排出口５４２を有する。注入口５４０
及び５４４からのガスは、固定構造体５３０と研磨材料
１３０との間で緩衝部を形成する排出口５４２を通り流
れ出る。流体注入口５４０に対するガス圧は、キャビテ
ィ１４０内の流体圧より高くなり、ガスポケット５５０
が形をなし、キャビティ１４０からの流体の漏れを防ぐ
か、或いは減少させるようにする。例示的な実施例で
は、注入口５４０及び５４４の圧力は、約５〜１００ｐ
ｓｉであり、排出口５４２の圧力は約０〜１０ｐｓｉで
あり、表面５３０と研磨材料１３０との間の隙間は、約
５〜２０μｍである。
５００は、キャビティ１４０からの漏れを防ぐために空
気静力学的ベアリングを用いる。空気静力学的ベアリン
グは、研磨との境界をなす粒子を生成しない概ね摩擦の
ない接触を実現するという利点がある。空気静力学的ベ
アリングは、ガス注入口５４０及び５４４、並びにウエ
ハ１２０の真下にある研磨材料を支持する流体の最も近
くにある注入口５４０を備えるキャビティの外辺部周囲
に配列されるガス排出口５４２を有する。注入口５４０
及び５４４からのガスは、固定構造体５３０と研磨材料
１３０との間で緩衝部を形成する排出口５４２を通り流
れ出る。流体注入口５４０に対するガス圧は、キャビテ
ィ１４０内の流体圧より高くなり、ガスポケット５５０
が形をなし、キャビティ１４０からの流体の漏れを防ぐ
か、或いは減少させるようにする。例示的な実施例で
は、注入口５４０及び５４４の圧力は、約５〜１００ｐ
ｓｉであり、排出口５４２の圧力は約０〜１０ｐｓｉで
あり、表面５３０と研磨材料１３０との間の隙間は、約
５〜２０μｍである。
【００１７】図６は、流体ポケット１４０を密封するた
めの空気静力学的ベアリングを備える支持構造体６５０
を有する研磨機６００を示す。空気静力学的ベアリング
は、オリフィスサイズ、ガスフロー速度、ガスパッドサ
イズ、並びにランディング部サイズのような、研磨機６
００の要件に従って選択されるいくつかのパラメータを
有する。特に、研磨されるウエハのサイズは、流体ポケ
ット１４０の必要な直径と、流体ポケット１４０を包囲
する空気静力学的ベアリングの直径とを決定する。空気
静力学的ベアリングは、ウエハ１２０を保持するキャリ
アヘッド１１０の直径に概ね一致するべきである。また
空気静力学的ベアリングは、研磨中に加えられる圧力に
応じて選択される剛性及び負荷容量を必要となる。
めの空気静力学的ベアリングを備える支持構造体６５０
を有する研磨機６００を示す。空気静力学的ベアリング
は、オリフィスサイズ、ガスフロー速度、ガスパッドサ
イズ、並びにランディング部サイズのような、研磨機６
００の要件に従って選択されるいくつかのパラメータを
有する。特に、研磨されるウエハのサイズは、流体ポケ
ット１４０の必要な直径と、流体ポケット１４０を包囲
する空気静力学的ベアリングの直径とを決定する。空気
静力学的ベアリングは、ウエハ１２０を保持するキャリ
アヘッド１１０の直径に概ね一致するべきである。また
空気静力学的ベアリングは、研磨中に加えられる圧力に
応じて選択される剛性及び負荷容量を必要となる。
【００１８】構造体６５０とベルト１３０との間を流れ
るガス薄膜の厚さは、空気静力学的ベアリング／封止材
が動作する上で重要である。薄膜厚δ1及びδ２は、空
気静力学的ベアリングの反対側にある隙間のためのもの
であり、理想的には等しくなるべきである。研磨中に、
ベルト１３０の動きにより、ウエハ１２０上に摩擦及び
せん断力が生じ、ウエハ１２０は傾くようになる。これ
によりベルト１３０に傾きが生じ、薄膜厚δ１及びδ２
が変化する。最悪時には、空気静力学的ベアリングが機
能しなくなり、移動式ベルト１３０が支持構造体６５０
と接触するようになる。本発明の１つの態様に従って、
支持構造体６５０は、構造体６５０の傾きがベルトの角
度と一致するようにするマウンティング部と、支持構造
体６５０の相対的な動きをモニタする制御システムとを
有し、空気静力学的ベアリングのための一様な隙間を保
持するために必要に応じて支持構造体６５０の方向を調
整する。そのような制御システムは、専用のハードウエ
ア、並びにまた適当なソフトウエアを実行する汎用コン
ピュータを用いて実装される。
るガス薄膜の厚さは、空気静力学的ベアリング／封止材
が動作する上で重要である。薄膜厚δ1及びδ２は、空
気静力学的ベアリングの反対側にある隙間のためのもの
であり、理想的には等しくなるべきである。研磨中に、
ベルト１３０の動きにより、ウエハ１２０上に摩擦及び
せん断力が生じ、ウエハ１２０は傾くようになる。これ
によりベルト１３０に傾きが生じ、薄膜厚δ１及びδ２
が変化する。最悪時には、空気静力学的ベアリングが機
能しなくなり、移動式ベルト１３０が支持構造体６５０
と接触するようになる。本発明の１つの態様に従って、
支持構造体６５０は、構造体６５０の傾きがベルトの角
度と一致するようにするマウンティング部と、支持構造
体６５０の相対的な動きをモニタする制御システムとを
有し、空気静力学的ベアリングのための一様な隙間を保
持するために必要に応じて支持構造体６５０の方向を調
整する。そのような制御システムは、専用のハードウエ
ア、並びにまた適当なソフトウエアを実行する汎用コン
ピュータを用いて実装される。
【００１９】図６では、支持構造体６５０は独立した圧
力源６３０及び６３５にそれぞれ接続される空気ばね６
２０及び６２５上に取付けされる。圧力センサ６１０及
び６１５は、流体ポケット１４０内の局部的な圧力を測
定するものであり、空気静力学的ベアリングから等距離
にあり、しかも関連する空気ばね６２０及び６２５それ
ぞれの近くに位置する。研磨中に、ベルト１３０が傾
き、隙間δ１及びδ２が変化するなら、ポケット１４０
からの流体の漏れは、より幅広い隙間δ１及びδ２にお
いて増大し、幅広の隙間付近で圧力が降下するようにな
る。制御ユニット６１０は、圧力センサ６１０及び６１
５、並びに空気ばね６２０及び６２５のための圧力源６
３０及び６３５に接続されており、センサ６２０及び６
２５により測定された圧力差を検出し、幅広の隙間付近
の空気ばね６２５或いは６２０に対する圧力を上昇させ
る、並びにまた狭い隙間付近の空気ばね６２０或いは６
２５に対する圧力を減少させることにより対応する。空
気ばね６２０及び６２５に対する圧力の変化により、支
持構造体６５０は、センサ６１０及び６１５が同じ圧力
を測定し、隙間δ１及びδ２が同じ値を示すまで傾くよ
うになる。
力源６３０及び６３５にそれぞれ接続される空気ばね６
２０及び６２５上に取付けされる。圧力センサ６１０及
び６１５は、流体ポケット１４０内の局部的な圧力を測
定するものであり、空気静力学的ベアリングから等距離
にあり、しかも関連する空気ばね６２０及び６２５それ
ぞれの近くに位置する。研磨中に、ベルト１３０が傾
き、隙間δ１及びδ２が変化するなら、ポケット１４０
からの流体の漏れは、より幅広い隙間δ１及びδ２にお
いて増大し、幅広の隙間付近で圧力が降下するようにな
る。制御ユニット６１０は、圧力センサ６１０及び６１
５、並びに空気ばね６２０及び６２５のための圧力源６
３０及び６３５に接続されており、センサ６２０及び６
２５により測定された圧力差を検出し、幅広の隙間付近
の空気ばね６２５或いは６２０に対する圧力を上昇させ
る、並びにまた狭い隙間付近の空気ばね６２０或いは６
２５に対する圧力を減少させることにより対応する。空
気ばね６２０及び６２５に対する圧力の変化により、支
持構造体６５０は、センサ６１０及び６１５が同じ圧力
を測定し、隙間δ１及びδ２が同じ値を示すまで傾くよ
うになる。
【００２０】空気静力学的ベアリングのための空気の隙
間及び方向をより全般的に制御するためには、３つない
しはそれ以上のアクチュエータが必要になる。図７は、
６つの空気ベアリング７２０を用いる支持体の拡大斜視
図を示す。空気ベアリング７２０上に取り付けられるの
は、流体ポケットのためのキャビティ７４５を含むプレ
ート７４０及び７５０である。キャビティ７４５には、
８つの圧力センサ７１０がある。制御回路は圧力センサ
７１０からの測定値を用いて、キャビティ内の圧力分布
を判定し、その判定された圧力分布から、プレート７４
０と支持される研磨材料との間に形成される空気静力学
的ベアリングを適切に動作させるために必要に応じて空
気ばね７２０を押圧する。
間及び方向をより全般的に制御するためには、３つない
しはそれ以上のアクチュエータが必要になる。図７は、
６つの空気ベアリング７２０を用いる支持体の拡大斜視
図を示す。空気ベアリング７２０上に取り付けられるの
は、流体ポケットのためのキャビティ７４５を含むプレ
ート７４０及び７５０である。キャビティ７４５には、
８つの圧力センサ７１０がある。制御回路は圧力センサ
７１０からの測定値を用いて、キャビティ内の圧力分布
を判定し、その判定された圧力分布から、プレート７４
０と支持される研磨材料との間に形成される空気静力学
的ベアリングを適切に動作させるために必要に応じて空
気ばね７２０を押圧する。
【００２１】図６及び図７の実施例は、本発明と一致し
て、種々の方法において変更されることができる。例え
ば、圧電変換器、液圧シリンダ或いはソレノイドのよう
な任意のアクチュエータを空気ばねの代わりに用いて支
持構造体の方向を制御することができる。さらに、距離
センサは、支持構造体とその上側のベルトとの間の隙間
を直接測定するのもであり、キャビティ内の圧力センサ
の代わりに、或いはそれと組み合わせて用いることがで
きる。制御システムは、多数の距離測定値を用いて、支
持構造体を配置する。さらに、調整用マウンティング部
及びフィードバック制御システムが、周囲を包囲する空
気静力学的ベアリングを有する密封された流体ポケット
を含む支持体と共に用いるために記載されているが、本
発明の他の実施例では、調整自在な方向及び研磨材料の
方向と一致させるために制御システムを有し、密封され
た流体ポケット或いは空気静力学的ベアリングを用いな
い支持体を含むことができる。例えば、そのような実施
例では静水圧式ベアリングを用いて、包囲する空気静力
学的封止材を用いても用いなくても研磨材料を支持する
ことができる。「Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ
Ｉｎｃｌｕｄｉｎｇａ Ｈｙｄｒｏｓｔａｔｉｃ Ｆｌ
ｕｉｄ Ｂｅａｒｉｎｇ Ｓｕｐｐｏｒｔ」というタイ
トルの米国特許出願は、調整自在な方向を有する支持体
において用いるために適当な静水圧式ベアリングを記載
しており、ここで参照してその全体を本出願の一部とし
ている。そのような実施例では、支持体は方向を調整
し、研磨される物体の傾きを調節する。従って、支持体
はより均一な研磨圧力を実現する。
て、種々の方法において変更されることができる。例え
ば、圧電変換器、液圧シリンダ或いはソレノイドのよう
な任意のアクチュエータを空気ばねの代わりに用いて支
持構造体の方向を制御することができる。さらに、距離
センサは、支持構造体とその上側のベルトとの間の隙間
を直接測定するのもであり、キャビティ内の圧力センサ
の代わりに、或いはそれと組み合わせて用いることがで
きる。制御システムは、多数の距離測定値を用いて、支
持構造体を配置する。さらに、調整用マウンティング部
及びフィードバック制御システムが、周囲を包囲する空
気静力学的ベアリングを有する密封された流体ポケット
を含む支持体と共に用いるために記載されているが、本
発明の他の実施例では、調整自在な方向及び研磨材料の
方向と一致させるために制御システムを有し、密封され
た流体ポケット或いは空気静力学的ベアリングを用いな
い支持体を含むことができる。例えば、そのような実施
例では静水圧式ベアリングを用いて、包囲する空気静力
学的封止材を用いても用いなくても研磨材料を支持する
ことができる。「Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ
Ｉｎｃｌｕｄｉｎｇａ Ｈｙｄｒｏｓｔａｔｉｃ Ｆｌ
ｕｉｄ Ｂｅａｒｉｎｇ Ｓｕｐｐｏｒｔ」というタイ
トルの米国特許出願は、調整自在な方向を有する支持体
において用いるために適当な静水圧式ベアリングを記載
しており、ここで参照してその全体を本出願の一部とし
ている。そのような実施例では、支持体は方向を調整
し、研磨される物体の傾きを調節する。従って、支持体
はより均一な研磨圧力を実現する。
【００２２】本発明は特定の実施例を参照して記載され
ているが、その記載は本発明を例示をしているにすぎ
ず、制限するものと見なされるべきではない。種々の適
用例及び開示された実施例の特徴の組み合わせは、請求
の範囲のおいて確定される本発明の範囲内に入る。
ているが、その記載は本発明を例示をしているにすぎ
ず、制限するものと見なされるべきではない。種々の適
用例及び開示された実施例の特徴の組み合わせは、請求
の範囲のおいて確定される本発明の範囲内に入る。
【００２３】
【発明の効果】上記のように密封された流体チャンバに
より研磨パッドを支持することにより、半導体ウエハ表
面からの材料の除去を均一にし、ウエハ表面を一様に研
磨する方法及びシステムを提供することができる。
より研磨パッドを支持することにより、半導体ウエハ表
面からの材料の除去を均一にし、ウエハ表面を一様に研
磨する方法及びシステムを提供することができる。
【図１】本発明の実施例に従って、研磨パッドを支持す
る密封された流体チャンバを含む研磨機の一部を示す。
る密封された流体チャンバを含む研磨機の一部を示す。
【図２】本発明の実施例に従って、空間的調整圧を有す
る密封された流体チャンバを含む研磨機の一部を示す。
る密封された流体チャンバを含む研磨機の一部を示す。
【図３】図１及び図２の流体チャンバに用いるために適
切な封止材の実施例を示す。
切な封止材の実施例を示す。
【図４】図１及び図２の流体チャンバに用いるために適
切な封止材の実施例を示す。
切な封止材の実施例を示す。
【図５】図１及び図２の流体チャンバに用いるために適
切な封止材の実施例を示す。
切な封止材の実施例を示す。
【図６】研磨材料の方向を調節することにより、方向を
調整する支持構造体の実施例を示す。
調整する支持構造体の実施例を示す。
【図７】研磨材料の方向を調節することにより、方向を
調整する支持構造体の実施例を示す。
調整する支持構造体の実施例を示す。
１１０ キャリアヘッド １２０ ウエハ １３０ 可撓性研磨材料 １３４ 可撓性研磨材料の一部 １４０ キャビティ １４２ 固定構造体 １４４ 封止材 １４６ 注入口／排出口 １５０ 調整器 １６０ コントローラ １７０ 圧力供給源 ２４０ キャビティ ２４２ 固定構造体 ２４４ バッフル ２４６、２４８ 注入口／排出口 ２５０、２５２ 圧力調整器 ２７０、２７２ 注入口／排出口 ３００ 封止材 ３１０ 構造体 ３２０ Ｏ−リング ３４０ 空気流 ３５０ ガスポケット ４００ 封止材 ４４０ 注入口 ４５０ ガスポケット ５００ 封止材 ５３０ 固定構造体 ５４０ 注入口 ５４２ 排出口 ５４４ 注入口 ５５０ ガスポケット ６００ 研磨機 ６１０、６１５ 圧力センサ ６２０、６２５ 空気ばね ６３０、６３５ 圧力源 ６４０ 制御ユニット ６５０ 支持構造体 ７１０ 圧力センサ ７２０ 空気ベアリング ７４０、７５０ プレート ７４５ キャビティ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 シュ−シン・カオ アメリカ合衆国カリフォルニア州94065・ レッドウッドシティー・バウスプリット 344 (72)発明者 デイビッド・イー・ウェルドン アメリカ合衆国カリフォルニア州95051・ サンタクララ・ハドソンドライブ 604
Claims (25)
- 【請求項１】 研磨機のための支持体であって、 可撓性研磨パッドと、 前記可撓性研磨パッドに隣接して配置される凹部を備え
る支持構造体と、 前記凹部を包囲し、前記支持体から前記可撓性研磨パッ
ドまで延在する封止材と、 前記凹部、前記封止材、並びに前記可撓性材料の一部に
より境界を画定されるキャビティ内に封入される流体と
を有し、 前記流体の圧力により前記研磨パッドが支持されること
を特徴とする支持体。 - 【請求項２】 前記流体が概ね静的状態にあることを
特徴とする請求項１に記載の支持体。 - 【請求項３】 前記封止材が前記キャビティを包囲す
るＯ−リングからなることを特徴とする請求項１に記載
の支持体。 - 【請求項４】 前記封止材がさらに前記キャビティの
内部にあり、かつ前記Ｏ−リングに隣接するガスポケッ
トを有し、前記ガスポケットにより、前記流体がＯ−リ
ングからの漏れを防ぐことを特徴とする請求項３に記載
の支持体。 - 【請求項５】 前記キャビティ内部にあり、かつ前記
Ｏ−リングに隣接するガス注入口をさらに有し、前記ガ
スポケット内のガスが、前記ガス注入口を介して導入さ
れることを特徴とする請求項４に記載の支持体。 - 【請求項６】 前記キャビティの外側から前記Ｏ−リ
ングに向かうガス流のガス源をさらに有し、前記ガスポ
ケット内のガスが、前記Ｏ−リングから漏出される前記
ガス流から導入されることを特徴とする請求項４に記載
の支持体。 - 【請求項７】 前記可撓性研磨パッドに当接して前記
Ｏ−リングを押圧するばね機構をさらに有することを特
徴とする請求項１に記載の支持体。 - 【請求項８】 磁力により前記可撓性研磨パッドに当
接して前記Ｏ−リングを押圧する磁石をさらに有するこ
とを特徴とする請求項１に記載の支持体。 - 【請求項９】 前記可撓性研磨パッドが、前記磁石と
前記可撓性研磨パッドとの間に働く引力により生じる磁
力により、前記可撓性研磨パッドに当接して前記Ｏ−リ
ングを押圧する鉄或いは前記磁石を含むことを特徴とす
る請求項８に記載の支持体。 - 【請求項１０】 流体供給源と、 前記キャビティに対する流体注入口／排出口と、 前記流体源及び前記注入口／排出口に結合される圧力調
整器と、 前記圧力調整器に結合されるコントローラとをさらに有
し、 前記コントローラが前記圧力調整器を操作して、前記キ
ャビティ内の流体圧力を変化させることを特徴とする請
求項１に記載の支持体。 - 【請求項１１】 前記キャビティに対する複数の流体
注入口／排出口と、 複数の圧力調整器とをさらに有し、 各圧力調整器が関連する注入口／排出口に結合されるこ
とを特徴とする請求項１０に記載の支持体。 - 【請求項１２】 前記封止材が空気静力学式ベアリン
グからなることを特徴とする請求項１に記載の支持体。 - 【請求項１３】 前記支持構造体の傾きを、前記研磨
パッドの方向と一致させるようにする調整自在マウンテ
ィング部をさらに有することを特徴とする請求項１２に
記載の支持体。 - 【請求項１４】 前記研磨パッドと前記支持構造体と
の相対的な方向を測定するセンサと、 前記支持構造体の前記方向を調整することができるアク
チュエータと、 前記センサ及び前記アクチュエータに接続される制御シ
ステムとをさらに有することを特徴とする請求項１３に
記載の支持体。 - 【請求項１５】 研磨機内で研磨パッドを支持するた
めの支持体であって、 支持構造体と、 前記研磨パッドと前記支持構造体との相対的な方向を測
定するセンサと、 前記支持構造体の前記方向を調整することができるアク
チュエータと、 前記センサ及び前記アクチュエータに接続される制御シ
ステムとを有し、 前記制御システムが前記アクチュエータを操作すること
により、前記支持構造体を研磨を行うために方向に保持
することを特徴とする支持体。 - 【請求項１６】 前記支持構造体が、 前記研磨パッドを支持する密封された流体ポケットを有
するためのキャビティと、 前記キャビティを包囲し、かつ前記研磨パッドに隣接し
て配置される空気静力学式ベアリングとを有することを
特徴とする請求項１５に支持構造体。 - 【請求項１７】 前記センサが前記キャビティ内に配
置される圧力センサからなり、前記流体ポケット内の局
部的な圧力を測定することを特徴とする請求項１６に記
載の支持構造体。 - 【請求項１８】 前記センサが、前記支持構造体と前
記研磨パッドとの間の隙間の距離を測定するために配置
される距離センサからなることを特徴とする請求項１６
に記載の支持構造体。 - 【請求項１９】 前記支持構造体が前記研磨パッドを
支持する静水圧式ベアリングからなることを特徴とする
請求項１５に記載の支持構造体。 - 【請求項２０】 前記センサが、前記支持構造体と前
記研磨パッドとの間の隙間の距離を測定するために配置
される距離センサからなることを特徴とする請求項１９
に記載の支持構造体。 - 【請求項２１】 物体を研磨するために方法であっ
て、 前記物体を研磨パッドに接触させて配置する過程と、 複数の注入口／排出口を有する密封された流体ポケット
を用いて前記研磨パッドを支持する過程と、 前記注入口／排出口の第１の注入口／排出口に対して第
１の圧力で、かつ前記注入口／排出口の第２の注入口／
排出口に対して第２の圧力で流体を適用する過程と、 前記流体ポケットが前記研磨パッドを支持すると共に、
前記物体に対して前記研磨パッドを移動する過程とを有
し、 前記注入口／排出口に対する圧力が、前記流体ポケット
の支持圧プロファイルを制御することを特徴とする方
法。 - 【請求項２２】 研磨中に前記物体からの材料除去速
度が低くなる場所において、前記圧力プロファイルがよ
り高い圧力を与えることを特徴とする請求項２１に記載
の方法。 - 【請求項２３】 前記圧力プロファイルが、前記研磨
パッド内の低いスポット下でより高い圧力を与えること
を特徴とする請求項２２に記載の方法。 - 【請求項２４】 前記支持圧プロファイルが、前記研
磨パッドと前記物体との間の相対的な速度が低くなる領
域下でより高い圧力を与えることを特徴とする請求項２
２に記載の方法。 - 【請求項２５】 前記物体がウエハであることを特徴
とする請求項２１に記載の方法。
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