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JPH0679618A - 研磨ヘッド、エッジリテイナの使用方法及びこのエッジリテイナを使用するための装置 - Google Patents

研磨ヘッド、エッジリテイナの使用方法及びこのエッジリテイナを使用するための装置

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Publication number
JPH0679618A
JPH0679618A JP34078892A JP34078892A JPH0679618A JP H0679618 A JPH0679618 A JP H0679618A JP 34078892 A JP34078892 A JP 34078892A JP 34078892 A JP34078892 A JP 34078892A JP H0679618 A JPH0679618 A JP H0679618A
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JP
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wafer
retainer
carrier
polishing
pocket
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Application number
JP34078892A
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English (en)
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JP2597449B2 (ja
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Norm Shendon
ノーム・シェンドン
Kenneth C Struven
ケニス・シー・ストルヴェン
Robert J Kolenkow
ロバート・ジェイ・コレンカウ
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
CYBEQ SYST Inc
SAIBETSUKU SYST
Original Assignee
CYBEQ SYST Inc
SAIBETSUKU SYST
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Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=25206911&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=JPH0679618(A) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by CYBEQ SYST Inc, SAIBETSUKU SYST filed Critical CYBEQ SYST Inc
Publication of JPH0679618A publication Critical patent/JPH0679618A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP2597449B2 publication Critical patent/JP2597449B2/ja
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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
    • B24B37/27—Work carriers
    • B24B37/30—Work carriers for single side lapping of plane surfaces

Landscapes

  • 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】 【構成】 ウエーハを保持するリテイナが、研磨作業の
間フローティングし、なおかつ、ウエーハキャリヤを超
えて突出してウエーハを収容するポケットを画成する。
また、キャリヤがリテイナを超えて選択的に突出する。
ヘッドにおいては、正の空気圧を用いてウエーハを研磨
パッドに押し付ける。また、ヘッドには上述した状態を
形成するための機械構造干渉手段が設けられている。 【効果】 ウエーハ交換を容易にするとともに、ウエー
ハ保持のためのインサート等を交換する際にキャリヤへ
のアクセスが容易になる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、集積回路等を作成す
るための半導体ウエーハの研磨に関し、特に、ウエーハ
の表面を研磨盤面と接触させる動作を含む方法によって
半導体ウエーハの表面を研磨するために半導体ウエーハ
を位置決めするための研磨ヘッド、及びそのような研磨
方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】集積回路は、普通「チップ」として提供
され、このそれぞれが、所望の電気回路を包含する一片
の平坦な材料を有する。通常は、円板状の半導体ウエー
ハ基板にエッチング及びコーテイングを施すことによ
り、複数の所望の集積回路が同時に形成される。このウ
エーハは切断されて矩形の平坦な小片にされ、それぞ
れ、その集積回路に電気的に接続するためのリードを有
する適当な外装が施される。これらの外装された材料片
（ダイ）は集積回路チップと呼ばれる。特定の場合に
は、１枚のウエーハが２以上の集積回路を形成するため
でなく、むしろ１つの所要の集積回路を形成するために
用いられることもある。
【０００３】このウエーハ基板は、通常は、単結晶シリ
コンのような半導体の単結晶から形成される。ウエーハ
の形成のための１つの一般的な方法は、円柱状又は棒状
の単結晶を成長させ、この棒状体（ブールと呼ばれる）
をスライスして個々の円板状のウエーハとするものであ
る。現在では、半導体ウエーハの最も大きな用途は集積
回路の基板であるが、他にも、例えば太陽電池のような
用途があることに留意しなければならない。
【０００４】種々の回路の形成や、ウエーハの他の用途
のためには、活性面又はフロント面、すなわち、集積回
路が形成されるべきウエーハ面は高度に研磨されること
が必要である（ウエーハの他の面は、よくウエーハの
「背」面と呼ばれる。）。この目的のために、研磨機械
はそのような必要とされる仕上をすることができるよう
に設計されてきた。これらの機械は、通常、ウエーハの
面を、例えばコロイド状シリコンのスラリーのような所
要の研磨剤を含む回転研磨パッドの研磨盤面のような処
理面に接触させるようにしている。多くの場合、ウエー
ハをその表面を露出させた状態で保持する研磨ヘッドも
回転する。所望される研磨を行うのは、このウエーハと
研磨パッドの相対的な動きである。いくつかの例におい
ては、この「研磨」は、基本的に１つの面を平坦か又は
他の面に対して平行にする目的でなされている。これと
の関係では、ウエーハ自体が単結晶であることや、この
タイプの性質が集積回路の製造や他の必要な使用目的の
ために好適なウエーハの製造のために非常に重要である
ことが留意されなければならない。
【０００５】ここで、ウエーハの表面と、これに対して
相対的に移動する研磨パッドとの接触によってウエーハ
に横向きの力がかかり、これによってウエーハの挙動の
制御が困難になる傾向があることが分る。しかし、研磨
作業に要求される制御の精度を確保するには、このよう
な制御できない動きを排除することが望ましい。この問
題は１つのウエーハを研磨することを目的とする装置に
おいてよりも、複数のウエーハを同時に研磨することを
目的として設計されている装置において特に重要であ
る。例えば、米国特許第４，９１８，８７０号には、
「フローティングする」サブキャリヤが開示され、これ
によると、１枚のウエーハを研磨する方式の利点が、多
数のウエーハを研磨する方式における経済性とともに得
られる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】研磨されるウエーハの
キャリヤには、よくウエーハ保持用のインサート及び／
又は、ウエーハをセット位置に保持するポケットを形成
するリテイナが設けられている。難しい点は、このよう
なインサート又はリテイナが、ウエーハの露出した表面
を研磨する際の研磨作業と干渉する点である。このイン
サート又はリテイナはそれ自体は研磨パッドに対向して
固定されており、ウエーハを望ましい位置に保持するも
のの、それ自体の表面の特質や厚さの性質がウエーハの
研磨に対して有害な影響を与えることになる。
【０００７】
【課題を解決するための手段及びその作用】この発明の
研磨ヘッドは、ウエーハキャリヤに固定接続されたリテ
イナを有するもので、これは研磨作業の間は研磨盤面を
フローティングするが、さらにウエーハの搭載作業をす
ることができるようにキャリヤを超えて突出し、所要の
ポケットを形成することができる。つまり、エッジリテ
イナは、研磨パッドと係合しているときにはウエーハの
表面と研磨パッドの表面の間の角度変化に応じて必要に
応じて動くことができる。しかしながら、エッジリテイ
ナの位置は、ウエーハの表面が研磨盤面と係合していい
ないときには、必要なウエーハポケットを形成するよう
に固定されている。
【０００８】好ましい構成として、この発明は、研磨作
業のためにウエーハを研磨盤面を押し付けるために、空
気又は他の流体の正圧を用いる。この結果、ウエーハは
研磨作業の間、この表面に対して相対的にフローティン
グする。つまり、ウエーハは、ヘッドと研磨盤面の間の
距離の比較的大きな変化に対応するのに必要な程度、空
気圧に抗して動くことになる。この発明においては、リ
テイナは研磨作業の間ウエーハとは独立にフローティン
グする。さらに、圧力差に抗してリテイナをフローティ
ングさせ、リテイナがキャリヤの他の部分を超えて突出
して所要のウエーハポケットを形成することを許容する
機械構造干渉手段が設けられている。このときのポケッ
トの形成は、研磨されたウエーハを未研磨のウエーハと
交換するため、つまり、機械に搭載するために有用であ
る。この作業は典型的な場合には１０分に一度程度の割
合で行われる。
【０００９】ウエーハを研磨作業のためにこの発明の研
磨ヘッドに接着する方法としては、ウエーハポケットの
底面を形成するキャリヤの部分に、ウエーハの接着を行
わせるためのインサートを設けるのが典型的である。こ
のようなインサートとして、弾力性のある極微孔性のシ
ートがよく使用され、これは濡れているときにはウエー
ハの背面をそこに着脱自在に接着させ、ウエーハの表面
を研磨作業のために露出した状態とすることができる。
知られているように、このようなキャリヤインサートは
定期的に、例えば一日一回交換されなければならない。
【００１０】発明の組合わせの最も好ましい手段とし
て、キャリヤの一部をリテイナより突出させてポケット
の底面を形成する構造がある。これによれば、リテイナ
はインサートの取り外しと干渉せず、インサートの交換
が便利に行える。
【００１１】好ましい発明の実施として、リテイナがリ
ング状で、円板形状のウエーハを収容するためのポケッ
トを形成する部分を取り囲むようにするものがある。柔
軟性のあるダイアフラムが、上述したように、リテイナ
を研磨の間フローティングさせ、さらにリテイナがキャ
リヤの他の部分を超えて突出して所要のウエーハポケッ
トを形成することを許容するコネクタとして働く。機械
構造干渉手段は２つの位置を採り、第１の位置において
は、圧力差に反応してキャリヤがリテイナに対して動
き、リテイナがキャリヤの他の部分を超えて突出して所
要のウエーハポケットを形成することを妨げ、第２の状
態においては、動作中にリテイナよりキャリヤが突出す
る動きを妨げる。
【００１２】この発明の方法は、研磨作業の間、研磨さ
れているウエーハ面と研磨盤面の間の角度変化に対応す
るためにエッジリテイナの動きを許容し、さらにウエー
ハ面が研磨盤面と接触していないときには、ウエーハエ
ッジの位置を固定してウエーハポケットを形成する工程
を含むものである。この発明の他の特徴及び利点は、以
下の、発明の好ましい実施例のより詳しい説明により明
らかになるであろう。
【００１３】
【実施例】以下、この発明を図面を参照して詳しく説明
する。しかしながら、この分野の技術に熟練した者にと
って、特許請求の範囲によって限定された発明及びその
均等物から離れることなしに、多くの変更と改良が可能
であることが留意されなければならない。
【００１４】図１には、広く符号１１により表される研
磨装置が複数の研磨ヘッド（発明の実施態様として６つ
のヘッドを有している。）を備えて示されており、これ
らの研磨ヘッドのそれぞれが、１つの円板形状の半導体
ウエーハを保持し、その露出した表面を研磨するように
設計されている。ヘッド１２のそれぞれは、円板形状の
カルーセル（回転型コンベア）１３に搭載され、このカ
ルーセル１３は橋部１４から吊るされて中心軸１５の回
りに回転自在に搭載されている。ヘッド１２は、互いに
等しい間隔をおいて配置され、カルーセル１３の上に円
形パターンをなすように搭載されている。これらのヘッ
ド１２は図に例示するようにチェーンドライブによって
結合されている。カルーセル１３の動きと、カルーセル
１３に対するヘッド１２の動きを結合した回転が、ヘッ
ド１２によって保持されたウエーハの遊星的動きを生じ
る。
【００１５】回転する研磨盤面１７を提供する研磨パッ
ド１６が、カルーセル１３とヘッド１２の下で回転自在
に設けられている。ヘッド１２によって保持されたウエ
ーハの露出面は、ベロー１９の中に設けられた図示しな
いネジ駆動機構によって矢１８の方向に生ぜしめられた
カルーセル１３の並進運動によって研磨盤面１７と接触
させられる。このようなパッド１６、カルーセル１３及
びヘッド１２の回転によってもたらされた複合的回転運
動により所要の研磨が行われる。
【００１６】図２は、ヘッド１２の一部を破断して示し
た断面図である。ヘッド１２を搭載するスピンドルは想
像線２１によって示され、ヘッド１２の内部に正の空気
圧を与えるための手段が２２により模式的に表現されて
いる。
【００１７】ヘッド１２は円板形状であり、上部外側の
機械加工された主要部２３を有しており、これによって
中央のカプラ２４を介してスピンドル２１に所要の取付
けができるようになっている。環状に機械加工された側
部２５は、主要部２３を囲むようにしてこれに強固に固
定されている。この側部２５は、２７で表示されるウエ
ーハリテイナを取り囲む内向きの環状のフランジ２６を
有している。このリテイナ２７はさらに、円板形状のウ
エーハキャリヤ２８を取り囲んでいる。リテイナ２７の
主な目的はキャリヤ２８によって保持された円板型のウ
エーハに作用する横向きの力に抵抗することであり、こ
の力は研磨されるウエーハの表面と研磨パッド１６の表
面との間の接触によって引き起こされる。キャリヤ２８
の表面には、ウエーハが接着されるべきインサート３０
が設けられている。従来の技術においては、このインサ
ート３０はキャリヤ２８の全面を覆っていた。図解され
ている通り、また後に詳しく述べるように、柔軟性があ
るが、しかも非摩耗性のダイアフラム２９の形式のコネ
クタがキャリヤ２８とリテイナ２７を結合する。このダ
イアフラム２９はその端部の近傍においてヘッドの主要
部２３及び側部２５の間にそれぞれ挟まれて固定されて
いる。手段２２はダイアフラム２９の両側の空間におい
て圧力差を付与する。つまり、ヘッド１２の中に形成さ
れた空間３１の中の空気圧は、雰囲気圧と比較して少し
高い圧力、例えば１〜１０ゲージ圧に維持されており、
そしてダイアフラム２９に対してキャリヤ２８が設けら
れている側の空間は環境圧力に晒されている。
【００１８】柔軟性ダイアフラム２９の両側に圧力差が
あるため、ダイアフラム２９は空間３１を拡大するよう
に、つまり、図の下方向に動く傾向にあることが分る。
しかし、この発明においては、所望の場所において圧力
差に対抗するために機械構造干渉手段が設けられてい
る。これは、その内向きのフランジ４２を挿通して延び
る複数のボルト（そのうちの１つが４１として示されて
いる。）によって、上記ダイアフラム２９を挿通してキ
ャリヤ２８に固定された環状のフランジリング３９を有
している。図解されているように、フランジリング３９
は、棒状部材４９のねじの切られた端部４７とは別の端
部に設けられている固定用円板４６と係合する外向きの
棚つまりフランジ４４を有する。この棒状部材４９は、
インサート４８を密封状態で軸方向に挿通し、さらにこ
のインサート４８はヘッド１２の主要部２３を挿通す
る。図には棒状構造を有する１つのインサート４８のみ
が示されているが、複数のインサート４８をヘッド１２
に対してヘッド回りに等間隔に配置して、図解するよう
な方法でフランジリング３９と係合させて設けることが
望ましい。１つの実施形態として３つのインサート４８
がヘッド１２の回りに互いに等間隔に配置されている。
【００１９】機械構造干渉部は、さらにリテイナ２７の
一部として環状の突起５１を有している。この環状の突
起５１は、側部２５の内向きのフランジ２６と係合する
ように配置され、これによってキャリヤ２８が図２に示
す位置を超えて移動するのを防止している。
【００２０】この機械構造干渉手段は、ダイアフラム２
９の両側の圧力差に対抗し、キャリヤ２８とリテイナ２
７の間に所要の位置関係を形成する。さらに、これはキ
ャリヤ２８とリテイナ２７が研磨作業の間中フローティ
ングすることができるようにする。つまり、研磨作業の
間中ヘッド１２からウエーハに作用する圧力を均等化す
るように自由に動きまわるようにする。図３ないし図６
は、種々の位置について理解のための図である。これら
は本質的に３つの位置であり、搭載位置（図３）、研磨
位置（図４）及び交換位置（図５）である。搭載位置
は、リテイナ２７がキャリヤ２８より突出して円板状の
ウエーハを収容するポケットを構成し、このウエーハを
取り付けることができる位置である。研磨位置は、現実
の研磨作業の間中リテイナ２７がキャリヤ２８に対して
フローティングする位置である。インサート交換位置で
は、機械構造干渉手段がキャリヤ２８をリテイナ２７よ
りも突出させ、インサート３０の交換や他の種々の目的
のためにキャリヤ２８の表面へ接触することができる位
置である。この図３から図６を参照すると、リテイナ２
７の突起５１は側部２５の内向きフランジ２６と係合
し、上向きの圧力がかかっていないときに、図に示され
るように、リテイナ２７が下方に向かって突出する程度
を軽減する。（リテイナ２８には、図４に示されるよう
に、研磨作業の間には上向きの力がかかっている。）キ
ャリヤ２８は、このリテイナ２７よりやや上側の位置
に、フランジ４４と端部の固定用円板４６との係合によ
って保持されている。
【００２１】先に述べたように、固定用円板４６は棒状
部材４９の端部にある。その位置は棒状部材４９のねじ
が切られた端部４７に係合させられたナット５２を適当
に回転させることによってヘッド１２の外部から調整す
ることができる。ヘッド１２の内部で起きることを外部
から制御できるのは注目すべきことである。
【００２２】キャリヤ２８は、図３のリテイナ２７に対
して、ウエーハの収容のためのポケットを形成するよう
に位置させられる。これは、キャリヤ２８にウエーハを
取り付けるのに有用である。つまり、ウエーハのキャリ
ヤ２８上の位置が厳密に確定できる。この図によれば、
リテイナ２７がキャリヤ２８を超えて突出することによ
り、所望のウエーハポケットが形成されることが分るで
あろう。インサート３０は、ポケットの底面に接着剤で
固定される。このようなインサート３０は、研磨される
ウエーハの背面に付着力を与える。
【００２３】図３に示される搭載位置は、研磨ヘッド１
２が研磨盤面と接触していなければ、つまり、ヘッド１
２がカルーセル１３と一緒に持上げられていれば常に、
上述した構成の全てを伴って自動的に形成されるような
キャリヤ２８とリテイナ２７の位置関係を示す。図４
は、研磨作業における関係を示す。キャリヤ２８は、符
号５６で示されるウエーハを研磨盤面と接触させる位置
に運ぶ。リテイナ２７もまた、この研磨盤面と接触す
る。これとの関連で、リテイナ２７は、アセタールプラ
スチック又は同じような材料により作られ、動く研磨盤
面と接触するリングを有する。このリング及びリテイナ
２７の他の部分は研磨作業の間ウエーハとともにフロー
ティングする。つまり、ヘッド１２には、リテイナ２７
を持上げて突起５１をフランジ２６との係合から解除す
るための充分な圧力が作用する。このような圧力は勿論
キャリヤ２８をも持上げる。図４に示すように、棒状部
材４９はこのような圧力に伴って必然的に上昇する。
【００２４】この関係においては、機械構造干渉手段は
作動していないことに留意すべきである。キャリヤ２８
とリテイナ２７は研磨作業の間フローティングする。こ
れはつまり、それぞれが、充分意味のある程度に３つの
直交軸Ｘ，Ｙ，Ｚに沿って、独立に動くことができるこ
とを意味する。このようにしてリテイナ２７を少し傾
け、及び／又は上昇又は下降させることがウエーハの研
磨に伴って必要に応じて可能となる。リテイナ２７、キ
ャリヤ２８及びヘッド１２の他の部分を連結する柔軟性
のあるダイアフラム２９がこのような動きを可能とする
ことに留意するべきである。これはまた、キャリヤ２８
とリテイナ２７のフローティングする関係をも図３に示
すように可能とする。
【００２５】既に述べたように、キャリヤ２８のポケッ
トの中のウエーハ接着用インサート３０を定期的に取り
替えることが望ましい。図５，６は機械構造干渉手段の
位置を示すもので、これによって、上のような交換を行
わしめるためにキャリヤ２８をリテイナ２７より突出さ
せる。この関係において、キャリヤ２８の外側において
棒状部材４９が一対のワッシャ５８，５９を挿通する。
図６から分るように、このワッシャ５９はいわゆるＣ型
ワッシャで、ワッシャ５８を受けるための凹みと、ワッ
シャが棒状部材４９から簡単に取り除けるようにするた
めの切欠の両方を備えている。これを除去することによ
り、ディスク４６とフランジ４４を有する機械構造干渉
手段において、ダイアフラム２９が空間３１の中の圧力
に反応し、キャリヤ２８がリテイナ２７よりも伸びるこ
とを可能とする。この配列の状態が図５に示されてい
る。これによって、作業者がインサート３０を操作する
ことが簡単になり、また、リテイナ２７とインサート３
０の干渉なしにインサート３０を取り除くために、イン
サート３０をキャリヤ２８に固定することも簡単とな
る。
【００２６】このようにしてＣ型ワッシャ５９は、機械
構造干渉手段が図３又は図５に示されるような位置を与
えるかどうかを決定する手段として作用する。さらにそ
れは、インサート３０の交換のためにヘッド１２の外側
から選択的に操作できるような位置にある。このよう
に、インサート３０の交換のための位置にキャリヤ２８
を置くために、ヘッド１２の外側を簡単に操作すればよ
いということは、大きな時間の節約になることが分っ
た。
【００２７】上記のことから、発明の方法は、エッジリ
テイナ２７が研磨盤面と研磨接触している間エッジリテ
イナ２７が動くことを許容する一方、ヘッド１２が研磨
パッド１６から後退したときは、エッジリテイナ２７の
位置を固定してウエーハポケットを形成するという工程
を含むことが分る。この発明の方法はさらに、キャリヤ
２８をリテイナ２７よりも選択的に突出させる工程を含
む。これらの全ての工程は、ダイアフラム２９がキャリ
ヤ２８をリテイナ２７に固定し、リテイナ２７をヘッド
１２の他の部分に固定するため、簡単に達成できる。こ
れにおいて、柔軟なダイアフラム２９が、キャリヤがリ
テイナ及びヘッドの他の部分に対して動くのに必要な柔
軟性を与えるとともに、リテイナ２７がキャリヤ２８及
びヘッド１２の他の部分の両方に対して動くことを許容
するのに必要な柔軟性を与えるという２つの機能を果た
すことに留意すべきである。
【００２８】詳細な説明の最初で述べたように、出願人
は上述した特定の実施例に限定されるものではない。種
々の変更及び改良が可能である。例えば、発明の目的を
達成するために異なる機械構造干渉部の構成とすること
ができる。特許請求の範囲に記載された発明とその均等
物及びその均等言語により保護の範囲が確定される。
【００２９】
【発明の効果】この発明の研磨ヘッドは、ウエーハキャ
リヤに固定接続されたリテイナを有するもので、研磨作
業の間はフローティングするが、さらにウエーハの搭載
作業をすることができるようにキャリヤを超えて突出
し、所要のポケットを形成することができる。従って、
研磨作業がなされているときは、リテイナはウエーハの
表面と研磨パッドの表面の間の角度変化を伴って必要に
応じて動くことができ、また、ウエーハの表面が研磨盤
面と接触していいないときには、必要なウエーハポケッ
トを形成するように固定され、これによりウエーハの交
換作業等が確実に行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の研磨ヘッドを複数有するウエーハ研
磨装置の関連する部材を概観する図である。
【図２】研磨ヘッドの好ましい実施例の断面図である。
【図３】リテイナがウエーハ用ポケットを形成するため
にキャリヤより突出したときの各部間の関係を示す部分
拡大図である。
【図４】図３と同様に、研磨時の各部の関係を示す図で
ある。
【図５】やはり、図３と同様に、キャリヤがリテイナよ
り突出した時の各部の関係を示す図である。
【図６】この発明の一実施例のさらなる部分拡大図であ
る。
【符号の説明】
１２ ヘッド ２７ リテイナ ２８ キャリヤ ２９ ダイアフラム ３０ インサート ４４ フランジリング ４６ 固定用円板 ４８ インサート
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ケニス・シー・ストルヴェン アメリカ合衆国・94707・カリォルニア・ サン・カルロス・ブリタン・アヴェニュ・ 1968 (72)発明者 ロバート・ジェイ・コレンカウ アメリカ合衆国・94709・カリフォルニ ア・バークリー・ラ・ローマ・1717・ナン バー・１・

Claims (21)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ウエーハの表面を研磨盤面と接触させる
    動作を含む方法によって、半導体ウエーハの表面を研磨
    するための、半導体ウエーハを位置決めする研磨ヘッド
    であって、 （a）ウエーハのためのキャリヤと、 （b）上記ウエーハの表面を研磨している間、研磨盤面
    とウエーハの表面の接触によってウエーハに作用する横
    方向の力に抵抗するためのリテイナであって、上記表面
    が研磨されている間、ウエーハと上記研磨盤面を接触位
    置に保つためのリテイナ及び （c）上記キャリヤと上記リテイナを、このウエーハ表
    面が研磨されている間はリテイナがウエーハの表面上を
    フローティングすることを許容するとともに、リテイナ
    をキャリヤよりも突出させてウエーハのためのポケット
    を形成してウエーハをキャリヤに取り付けることができ
    るように連結するコネクタとを有することを特徴とする
    研磨ヘッド。
  2. 【請求項２】 上記リテイナが上記キャリヤの一部を取
    り囲み、これによって、上記ポケットを画成しさらに、
    上記部分を上記リテイナよりも選択的に突出させるため
    の手段を具備することを特徴とする請求項１に記載の研
    磨ヘッド。
  3. 【請求項３】 上記キャリヤの部分が上記ウエーハを上
    記ヘッドに接着するためのインサートを有していること
    を特徴とする請求項２に記載の研磨ヘッド。
  4. 【請求項４】 上記コネクタが柔軟性のあるダイアフラ
    ムであることを特徴とする請求項１に記載の研磨ヘッ
    ド。
  5. 【請求項５】 上記柔軟なダイアフラムは、ダイアフラ
    ムの両側の空間の圧力差に対応して変位するとともに、
    上記接触の間上記フローティングを行わせるために上記
    圧力差を形成するための手段が設けられ、機械構造干渉
    手段が上記圧力差に抗して上記リテイナの突出部を形成
    し、これによりウエーハポケットを形成するように設け
    られていることを特徴とする請求項４に記載の研磨ヘッ
    ド。
  6. 【請求項６】 上記機械構造干渉手段が上記圧力差に抗
    する位置を変更する手段が設けられていることを特徴と
    する請求項５に記載の研磨ヘッド。
  7. 【請求項７】 上記位置変更手段が上記ヘッドの外部か
    ら操作可能な位置に設けられていることを特徴とする請
    求項６に記載の研磨ヘッド。
  8. 【請求項８】 上記機械構造干渉手段が、上記圧力差に
    抗して上記リテイナを上記キャリヤより突出させ、それ
    によりポケットを形成することを許容する第１の位置
    と、上記キャリヤをリテイナより突出させる第２の位置
    を有することを特徴とする請求項５に記載の研磨ヘッ
    ド。
  9. 【請求項９】 さらに、上記機械構造干渉手段が上記第
    １又は第２の位置を提供するか否かを決定する手段を有
    していることを特徴とする請求項８に記載の研磨ヘッ
    ド。
  10. 【請求項１０】 上記決定手段は、上記ヘッドの外部か
    ら操作可能な位置に設けられていることを特徴とする請
    求項９に記載の研磨ヘッド。
  11. 【請求項１１】 上記ダイアフラムが上記キャリヤを上
    記リテイナを超えて選択的に突出させる手段を提供する
    ことを特徴とする請求項４又は５に記載の研磨ヘッド。
  12. 【請求項１２】 ウエーハ表面を研磨盤面と接触させる
    動作を含む方法により、ウエーハの表面を処理する間、
    ウエーハに作用する横方向の力に抵抗するため、ウエー
    ハ用のポケットを画成するために半導体ウエーハキャリ
    ヤにエッジリテイナを使用する方法であって、 （a）上記接触の間、上記ウエーハの表面と上記研磨盤
    面との間の角度変化を伴って上記エッジリテイナが動く
    ことを許容する工程と、 （b）上記ウエーハ表面が上記研磨盤面と接触していな
    いときに上記ウエーハポケットを画成するために上記エ
    ッジリテイナの位置を固定する工程とを含むことを特徴
    とするエッジリテイナの使用方法。
  13. 【請求項１３】 上記エッジリテイナの動きを許容する
    工程は上記接触の間は上記エッジリテイナの位置がフロ
    ーティングすることを許容する工程を含むことを特徴と
    する請求項１２に記載のエッジリテイナの使用方法。
  14. 【請求項１４】 上記リテイナが上記キャリヤの一部を
    取り囲み、これによって上記ポケットを画成し、さら
    に、上記部分を上記リテイナを超えて選択的に突出させ
    る工程を含むことを特徴とする請求項１３に記載のエッ
    ジリテイナの使用方法。
  15. 【請求項１５】 柔軟性のあるダイアフラムが上記リテ
    イナと上記キャリヤを連結し、このダイアフラムはダイ
    アフラムの両側の圧力差に対応して変位するとともに、
    上記圧力差を形成するための手段が設けられ、さらに上
    記エッジリテイナが上記接触の間動くことを許容する工
    程においては、上記接触の際に上記圧力差に抗して上記
    ダイアフラムを弛緩させることを許容する工程を含むこ
    とを特徴とする請求項１２に記載のエッジリテイナの使
    用方法。
  16. 【請求項１６】 上記エッジリテイナの位置を固定する
    工程は、上記圧力差に抗する機械構造干渉手段を提供す
    ることを含むことを特徴とする請求項１５に記載のエッ
    ジリテイナの使用方法。
  17. 【請求項１７】 上記リテイナは上記キャリヤの一部を
    取り囲み、これによって、上記ポケットを画成するとと
    もに、さらに、上記部分を上記リテイナを超えて選択的
    に突出させる工程を含むことを特徴とする請求項１６に
    記載のエッジリテイナの使用方法。
  18. 【請求項１８】 上記部分を上記リテイナよりも選択的
    に突出させる工程が、さらに、上記機械構造干渉手段が
    上記圧力差に抗する位置を変更する工程を含むことを特
    徴とする請求項１７に記載のエッジリテイナの使用方
    法。
  19. 【請求項１９】 ウエーハ表面を研磨盤面と接触させる
    動作を含む方法により、ウエーハの表面を処理する間、
    ウエーハに作用する横方向の力に抵抗するため、ウエー
    ハ用のポケットを画成するために半導体ウエーハキャリ
    ヤにエッジリテイナを使用するための装置であって、 （a）上記接触の間、上記ウエーハの表面と上記研磨盤
    面との間の角度変化を伴って上記エッジリテイナが動く
    ことを許容する手段と、 （b）上記ウエーハ表面が上記研磨盤面と接触していな
    いときに上記ウエーハポケットを画成するために上記エ
    ッジリテイナの位置を固定する手段とを含むことを特徴
    とするエッジリテイナを使用するための装置。
  20. 【請求項２０】 ウエーハの表面を研磨パッドの研磨盤
    面と接触させる動作を含む方法によって半導体ウエーハ
    の表面を研磨するために、円板状の半導体ウエーハを位
    置決めするための研磨ヘッドであって、 （a）円板状ウエーハをその研磨すべき面を露出させて
    保持するための部分を有するキャリヤと、 （b）上記部分を取り囲みそれによって円板状ウエーハ
    のポケットを画成するとともに、ウエーハの表面を研磨
    している間、研磨盤面とウエーハの表面の接触によって
    ウエーハに作用する横方向の力に抵抗するための環状の
    リテイナであって、上記表面が研磨されている間、ウエ
    ーハと上記研磨盤面を接触位置に保つリテイナと、 （c）両側の空間の圧力差に応じた位置をとって上記キ
    ャリヤと上記リテイナを連結する柔軟性を有するダイア
    フラムと、 （d）上記圧力差を形成し、これにより上記ウエーハが
    研磨されている間、上記リテイナを上記研磨盤面上をフ
    ローティングさせる手段及び、 （e）上記圧力差に抗して上記リテイナを突出させてウ
    エーハのためのポケットを形成することを許容する機械
    構造干渉手段とを有することを特徴とする研磨ヘッド。
  21. 【請求項２１】 さらに、上記ポケットに上記キャリヤ
    に対して上記ウエーハを接着するためのインサートを有
    し、上記機械構造干渉手段は、上記圧力差に抗して上記
    リテイナが上記キャリヤより突出してポケットを形成す
    ることを許容する第１の位置と、上記キャリヤがリテイ
    ナより突出し、上記リテイナに干渉することなくインサ
    ートの交換を可能とする第２の位置とを有し、さらに、
    上記機械構造干渉手段が上記圧力差に抗する位置を変え
    るためにキャリヤの外部から操作できる手段を有するこ
    とを特徴とする請求項２０に記載の研磨ヘッド。
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