(57)【要約】本発明は、基板収容部材を備える化学機械的な研磨装置用のキャリアヘッドに関するものである。本発明によるキャリアヘッドは、ベースと、基板を収容する外部面及び前記外部面の反対側の内部面を有する底板と、前記底板の周縁から高さ方向に延びる外周部と、前記外周部の外側から枝分かれして前記ベースの下部に連結される緊締部及び前記外周部の内側から枝分かれしている接触部を備える基板収容部材と、前記ベースの下部に連結されて前記接触部との接触面を提供する接触対応構造と、前記接触部が流体の圧力により前記接触対応構造に密着されることにより、前記緊締部及び前記接触部を壁として形成される外周部加圧チャンバと、を備える。
2019518614.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板収容部材を備える化学機械的な研磨装置用のキャリアヘッドであって、
ベースと、基板を収容する外部面及び前記外部面の反対側の内部面を有する底板と、前記底板の周縁から高さ方向に延びる外周部と、前記外周部の外側から枝分かれして前記ベースの下部に連結される緊締部及び前記外周部の内側から枝分かれしている接触部を備える基板収容部材と、
前記ベースの下部に連結されて前記接触部との接触面を提供する接触対応構造と、
前記接触部が流体の圧力により前記接触対応構造に密着されることにより、前記緊締部及び前記接触部を壁として形成される外周部加圧チャンバと、
を備えるが、
前記外周部加圧チャンバ内の流体の圧力が前記外周部の内側面に作用する流体の圧力よりも大きいときには、前記外周部加圧チャンバ内の流体が前記外周部の内側面に向かって流れることが抑えられるのに対し、前記外周部の内側面に作用する流体の圧力が前記外周部加圧チャンバ内の流体の圧力よりも大きいときには、前記外周部の内側面に作用する流体が前記外周部加圧チャンバ内に流れるようになっていることを特徴とするキャリアヘッド。
【請求項２】
前記接触部の先端部は、上内側方向を向くことを特徴とする請求項１に記載のキャリアヘッド。
【請求項３】
前記上内側方向は、垂直方向を基準として２°〜４５°だけ傾いていることを特徴とする請求項２に記載のキャリアヘッド。
【請求項４】
前記接触部は、外周部の内側と連結されて略垂直を呈するガイド部分と、前記ガイド部分から上内側向きに延びる密着部分と、を有するが、前記密着部分の先端は、前記密着部分が延出しているガイド部分の高さよりも上に位置することを特徴とする請求項１に記載のキャリアヘッド。
【請求項５】
前記密着部分の厚さは、前記ガイド部分の厚さよりも薄いことを特徴とする請求項４に記載のキャリアヘッド。
【請求項６】
前記外周部の内側面に、前記外周部に沿って少なくとも一つの溝が形成されたことを特徴とする請求項１に記載のキャリアヘッド。
【請求項７】
前記外周部の内側面から内側向きに延びる収容補助フラップをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のキャリアヘッド。
【請求項８】
前記内部面から高さ方向に延びる少なくとも一つの固定フラップをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のキャリアヘッド。
【請求項９】
前記ベースの下部に連結されるフラップ上部と、前記フラップ上部から下側に向かって延びるフラップ側部及び前記フラップ側部の下端から内側向きに延びるフラップ下部を有する接触フラップをさらに備えるが、
前記接触フラップは、開放された構造を有して、前記外周部の内側に隣り合いて前記フラップ側部が前記接触対応構造と接触し、前記フラップ下部は前記外周部と隣り合う底板と接触することにより、前記接触フラップ内側から前記外周部加圧チャンバに向かっての流体の流れを抑えるようになっていることを特徴とする請求項１に記載のキャリアヘッド。
【請求項１０】
前記外周部の内側に隣り合い、前記ベースの下部に連結されて独立して流体を供給されて膨張するが、外側方向の膨張は前記接触対応構造により抑えられ、内側方向の膨張は前記ベースに連結された障壁構造により抑えられて前記底板の所定の領域と接触することにより、圧力が印加可能なブラダをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のキャリアヘッド。
【請求項１１】
前記ブラダの内側に隣り合い、前記ベースの下部に連結されるフラップ上部と、前記フラップ上部から下側に向かって延びるフラップ側部及び前記フラップ側部の下端から内側向きに延びるフラップ下部を有する接触フラップをさらに備えるが、
前記接触フラップは、開放された構造を有して、前記フラップ側部が前記障壁構造に接触し、前記フラップ下部は前記ブラダと隣り合う底板と接触することにより、前記接触フラップ内側から前記ブラダに向かっての流体の流れを抑えるようになっていることを特徴とする請求項１０に記載のキャリアヘッド。
【請求項１２】
基板収容部材を備える化学機械的な研磨装置用のキャリアヘッドであって、
ベースと、
基板を収容する外部面及び前記外部面の反対側の内部面を有する底板と、前記底板の周縁から高さ方向に延びる外周部と、前記外周部の外側から枝分かれして前記ベースの下部に連結される緊締部及び前記外周部の内側から枝分かれしている接触部を備えるが、前記外周部と前記内部面とが出会う角部に突出構造が形成されたことを特徴とする基板収容部材と、
前記ベースの下部に連結されて前記接触部との接触面を提供する接触対応構造と、
前記接触部が流体の圧力により前記接触対応構造に密着されることにより前記緊締部及び前記接触部を壁として形成される外周部加圧チャンバと、
を備えるが、
前記外周部加圧チャンバ内の流体の圧力が前記外周部の内側面に作用する流体の圧力よりも大きいときには、前記外周部加圧チャンバ内の流体が前記外周部の内側面に向かって流れることが抑えられるのに対し、前記外周部の内側面に作用する流体の圧力が前記外周部加圧チャンバ内の流体の圧力よりも大きいときには、前記外周部の内側面に作用する流体が前記外周部加圧チャンバ内に流れるようになっていることを特徴とするキャリアヘッド。
【請求項１３】
前記突出構造は、前記外周部に印加された圧力が分散可能なように形成されたことを特徴とする請求項１２に記載のキャリアヘッド。
【請求項１４】
前記突出構造の高さは、３ｍｍ〜１５ｍｍであり、前記突出構造の幅は、４ｍｍ〜２０ｍｍであることを特徴とする請求項１２に記載のキャリアヘッド。
【請求項１５】
前記突出構造は、ステップ状を呈することを特徴とする請求項１２に記載のキャリアヘッド。
【請求項１６】
前記突出構造の表面の円周面に沿って少なくとも一つの溝が形成されたことを特徴とする請求項１２に記載のキャリアヘッド。
【請求項１７】
前記突出構造の表面から内側向きに延びる収容補助フラップをさらに備えることを特徴とする請求項１２に記載のキャリアヘッド。
【請求項１８】
前記底板に少なくとも一つの貫通孔が形成されたことを特徴とする請求項１２に記載のキャリアヘッド。
【請求項１９】
前記内部面から高さ方向に延びる少なくとも一つの固定フラップをさらに備えることを特徴とする請求項１２に記載のキャリアヘッド。
【請求項２０】
前記ベースの下部に連結されるフラップ上部、前記フラップ上部から下側に向かって延びるフラップ側部及び前記フラップ側部の下端から内側向きに延びるフラップ下部を有する接触フラップをさらに備えるが、
前記接触フラップは、開放された構造を有して、前記外周部の内側に隣り合って前記フラップ側部が前記接触対応構造と接触し、前記フラップ下部は前記突出構造と接触することにより前記接触フラップ内側から前記外周部加圧チャンバに向かっての流体の流れを抑えるようになっていることを特徴とする請求項１２に記載のキャリアヘッド。
【請求項２１】
前記外周部の内側に隣り合い、前記ベースの下部に連結されて独立して流体を供給されて膨張するが、外側方向の膨張は前記接触対応構造により抑えられ、内側方向の膨張は前記ベースに連結された障壁構造により抑えられ、前記突出構造と接触することにより、圧力が印加可能なブラダをさらに備えることを特徴とする請求項１２に記載のキャリアヘッド。
【請求項２２】
前記ブラダの内側に隣り合い、前記ベースの下部に連結されるフラップ上部と、前記フラップ上部から下側に向かって延びるフラップ側部及び前記フラップ側部の下端から内側向きに延びるフラップ下部を有する接触フラップをさらに備えるが、
前記接触フラップは、開放された構造を有して、前記フラップ側部が前記障壁構造に接触し、前記フラップ下部は前記ブラダと隣り合う底板と接触することにより、前記接触フラップ内側から前記ブラダに向かっての流体の流れを抑えるようになっていることを特徴とする請求項２１に記載のキャリアヘッド。
【請求項２３】
前記外周部の内側に隣り合い、前記ベースの下部に連結されて独立して流体を供給されて膨張するが、外側方向の膨張は前記接触対応構造により抑えられ、内側方向の膨張は前記ベースに連結された障壁構造により抑えられ、前記突出構造と接触することにより圧力が印加可能な第１のブラダと、
前記第１のブラダの内側に隣り合い、前記ベースの下部に連結されて独立して流体を供給されて膨張するが、内側及び外側方向の膨張が前記障壁構造により抑えられて前記底板の所定の領域と接触することにより圧力が印加可能な第２のブラダをさらに備えることを特徴とする請求項１２に記載のキャリアヘッド。
【請求項２４】
化学機械的な研磨装置用のキャリアヘッドの基板収容部材であって、
基板を収容する外部面及び前記外部面の反対側の内部面を有する底板と、
前記底板の周縁から高さ方向に延びる外周部と、
前記外周部の外側から枝分かれしている緊締部と、
前記外周部の内側から枝分かれしている接触部と、
を備える基板収容部材。
【請求項２５】
前記接触部の先端部は、上内側方向を向くことを特徴とする請求項２４に記載の基板収容部材。
【請求項２６】
前記上内側方向は、垂直方向を基準として２°〜４５°だけ傾いていることを特徴とする請求項２４に記載の基板収容部材。
【請求項２７】
前記接触部は、外周部の内側と連結されて略垂直を呈するガイド部分及び前記ガイド部分から上内側向きに延びる密着部分を有するが、前記密着部分の先端は、前記密着部分が延出しているガイド部分の高さよりも上に位置することを特徴とする請求項２４に記載の基板収容部材。
【請求項２８】
前記密着部分の厚さは、前記ガイド部分の厚さよりも薄いことを特徴とする請求項２７に記載の基板収容部材。
【請求項２９】
前記外周部の内側面に前記外周部に沿って少なくとも一つの溝が形成されたことを特徴とする請求項２４に記載の基板収容部材。
【請求項３０】
前記外周部の内側面から内側向きに延びる収容補助フラップをさらに備えることを特徴とする請求項２４に記載の基板収容部材。
【請求項３１】
化学機械的な研磨装置用のキャリアヘッドの基板収容部材であって、
基板を収容する外部面及び前記外部面の反対側の内部面を有する底板と、
前記底板の周縁から高さ方向に延びる外周部と、
前記外周部の外側から枝分かれしている緊締部と、
前記外周部の内側から枝分かれしている接触部と、
を備えるが、
前記外周部と前記内部面とが出会う角部に突出構造が形成されたことを特徴とする基板収容部材。
【請求項３２】
前記突出構造は、前記外周部に印加された圧力が分散可能なように形成されたことを特徴とする請求項３１に記載の基板収容部材。
【請求項３３】
前記突出構造の高さは、３ｍｍ〜１５ｍｍであり、前記突出構造の幅は、４ｍｍ〜２０ｍｍであることを特徴とする請求項３１に記載の基板収容部材。
【請求項３４】
前記突出構造は、ステップ状を呈することを特徴とする請求項３１に記載の基板収容部材。
【請求項３５】
前記突出構造の表面の円周面に沿って少なくとも一つの溝が形成されたことを特徴とする請求項３１に記載の基板収容部材。
【請求項３６】
前記突出構造の表面から内側向きに延びる収容補助フラップをさらに備えることを特徴とする請求項３１に記載の基板収容部材。
【請求項３７】
前記底板に少なくとも一つの貫通孔が形成されたことを特徴とする請求項３１に記載の基板収容部材。
【請求項３８】
前記内部面から高さ方向に延びる少なくとも一つの固定フラップをさらに備えることを特徴とする請求項３１に記載の基板収容部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、化学機械的研磨装置に係り、さらに詳しくは、研磨行程に際して基板に研磨圧力を印加する基板収容部材を備えるキャリアヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体やガラス基板の製造及び集積回路の製造工程に当たって、所定の段階に基板の表面を研磨（ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）したり、基板の表面を平坦化（ｐｌａｎａｒｉｚａｔｉｏｎ）したりする必要性が高まりつつある。このような必要性により、化学機械的な研磨（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ；ＣＭＰ）工程が広く用いられている。
【０００３】
基板の化学機械的な研磨は、一般的に、プラテン（ｐｌａｔｅｎ）の上に研磨パッド（ｐａｄ）を取り付け、キャリアヘッド（ｃａｒｒｉｅｒ ｈｅａｄ）と呼ばれる基板収容機構に基板を装着した後、スラリーを研磨パッドに塗布しながらプラテン及びキャリアヘッドを同時に回転させて研磨パッドと基板との間の摩擦を引き起こすことにより行われる。
【０００４】
キャリアヘッドは、回転軸から動力を伝達され、キャリアヘッドの構成に必要な部品を収容する空間を与えるベース（ｂａｓｅ）と、ベースの下部に連結されて基板を収容して回転させる基板収容部材及び研磨工程の間に基板の側面を支持することにより基板の離脱を防ぐリテーニングリング（ｒｅｔａｉｎｉｎｇ ｒｉｎｇ）などから構成されている。研磨に際して、基板は、基板収容部材を介して研磨圧力を印加されるため、基板収容部材の構造に応じて基板の研磨均一度が大きく影響を受ける。とりわけ、基板の周縁（ｅｄｇｅ）の不連続特性により周縁領域及びこれと隣り合う領域において良好な研磨均一度が得られ難いため、これらの領域において圧力の制御を精度よく行う必要がある。
【０００５】
図１は、従来のキャリアヘッド（米国特許第６，８５７，９４５号公報）の断面を概略的に示す。キャリアヘッドは、ベースアセンブリ１０、４０、４２と、基板５０を収容し、且つ、加圧するメンブレイン３０と、リテーニングリング２０と、を備える。ここで、メンブレインの外周部３２は、基板５０の周縁を加圧することになるが、このためには、最外郭のチャンバＣ１に流体の圧力を印加して外周部３２を基板５０に向かって押し付けなければならない。このとき、第１の外郭フラップ（ｆｌａｐ）３３及び第２の外郭フラップ３４の厚いへり（リム）部分３３’、３４’をベース１０及びクランプ４０、４２で固定して最外郭のチャンバＣ１を封止（シール）することにより、チャンバＣ１内の流体の圧力を維持する。
【０００６】
このように、外周部の加圧に必要なチャンバを構成するフラップを全て固定しなければならない場合、それぞれのフラップの固定に必要なクランプが必要であり、しかも、これらのクランプの固定に必要な作業空間が必要である。この理由から、外周部を垂直に加圧するためにチャンバの大きさを減らしたり形状を変えたりするのに限界があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許第６，８５７，９４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上述したような従来の技術の問題を解消するために案出されたものであり、その目的は、化学機械的な研磨に当たって、基板の周縁領域及びこれと隣り合う領域を精度よく加圧することのできる基板収容部材を備える化学機械的な研磨装置用のキャリアヘッドを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した目的を達成するための本発明の実施形態による基板収容部材を備える化学機械的な研磨装置用のキャリアヘッドは、ベースと、基板を収容する外部面及び前記外部面の反対側の内部面を有する底板と、前記底板の周縁から高さ方向に延びる外周部と、前記外周部の外側から枝分かれして前記ベースの下部に連結される緊締部及び前記外周部の内側から枝分かれしている接触部を備える基板収容部材と、前記ベースの下部に連結されて前記接触部との接触面を提供する接触対応構造と、前記接触部が流体の圧力により前記接触対応構造に密着されることにより、前記緊締部及び前記接触部を壁として形成される外周部加圧チャンバと、を備えるが、前記外周部加圧チャンバ内の流体の圧力が前記外周部の内側面に作用する流体の圧力よりも大きいときには、前記外周部加圧チャンバ内の流体が前記外周部の内側面に向かって流れることが抑えられるのに対し、前記外周部の内側面に作用する流体の圧力が前記外周部加圧チャンバ内の流体の圧力よりも大きいときには、前記外周部の内側面に作用する流体が前記外周部加圧チャンバ内に流れるようになっていることを特徴とする。
【００１０】
本発明の他の実施形態による基板収容部材を備える化学機械的な研磨装置用のキャリアヘッドは、ベースと、基板を収容する外部面及び前記外部面の反対側の内部面を有する底板と、前記底板の周縁から高さ方向に延びる外周部と、前記外周部の外側から枝分かれして前記ベースの下部に連結される緊締部及び前記外周部の内側から枝分かれしている接触部を備えるが、前記外周部と前記内部面とが出会う角部に突出構造が形成されたことを特徴とする基板収容部材と、前記ベースの下部に連結されて前記接触部との接触面を提供する接触対応構造と、前記接触部が流体の圧力により前記接触対応構造に密着されることにより前記緊締部及び前記接触部を壁として形成される外周部加圧チャンバと、を備えるが、前記外周部加圧チャンバ内の流体の圧力が前記外周部の内側面に作用する流体の圧力よりも大きいときには、前記外周部加圧チャンバ内の流体が前記外周部の内側面に向かって流れることが抑えられるのに対し、前記外周部の内側面に作用する流体の圧力が前記外周部加圧チャンバ内の流体の圧力よりも大きいときには、前記外周部の内側面に作用する流体が前記外周部加圧チャンバ内に流れるようになっていることを特徴とする。
【００１１】
本発明の実施形態による化学機械的な研磨装置用のキャリアヘッドの基板収容部材は、基板を収容する外部面及び前記外部面の反対側の内部面を有する底板と、前記底板の周縁から高さ方向に延びる外周部と、前記外周部の外側から枝分かれしている緊締部と、前記外周部の内側から枝分かれしている接触部と、を備える。
【００１２】
本発明の他の実施形態による化学機械的な研磨装置用のキャリアヘッドの基板収容部材は、基板を収容する外部面及び前記外部面の反対側の内部面を有する底板と、前記底板の周縁から高さ方向に延びる外周部と、前記外周部の外側から枝分かれしている緊締部と、前記外周部の内側から枝分かれしている接触部と、を備えるが、前記外周部と前記内部面とが出会う角部に突出構造が形成されたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の基板収容部材を備える化学機械的な研磨装置用のキャリアヘッドは、研磨工程に当たって基板の周縁領域及びこれと隣り合う領域を精度よく加圧することにより、研磨均一度の制御を容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】従来のキャリアヘッドを概略的に示す断面図である。
【図２】本発明の一実施形態による化学機械的な研磨装置用のキャリアヘッドの断面図である。
【図３】他の実施形態による基板収容部材を装着したキャリアヘッドの断面図である。
【図４】流体の圧力による接触部の作用を説明する断面図である。
【図５】外周部の内側面に作用する流体の圧力Ｐ２が接触部に作用する外周部加圧チャンバ内の流体の圧力Ｐ１よりも大きい場合を示す断面図である。
【図６】上述した基板収容部材の斜視断面図である。
【図７】接触部の曲げ（ｂｅｎｄｉｎｇ）を説明するための部分断面図である。
【図８】接触部の位置を説明するための部分断面図である。
【図９】基板収容部材の他の実施形態を示す部分断面図である。
【図１０】基板収容部材の他の実施形態を示す部分断面図である。
【図１１】基板収容部材のさらに他の実施形態を示す部分断面図である。
【図１２】基板収容部材さらに他の実施形態を示す部分断面図である。
【図１３】接触部のさらに他の例を示す部分断面図である。
【図１４】基板収容部材のさらに他の実施形態を示す断面図である。
【図１５】基板収容部材のさらに他の実施形態を示す断面図である。
【図１６】上述した基板収容部材が円形プレートを収容した状態を示す断面図である。
【図１７】本発明のさらに他の実施形態による基板収容部材を示す断面図である。
【図１８】上述した基板収容部材が円形プレートを収容した状態を示す断面図である。
【図１９】固定フラップの他の実施形態を示す基板収容部材の断面図である。
【図２０】接触フラップを備えるキャリアヘッドの断面図である。
【図２１】接触フラップの一例を示す斜視断面図である。
【図２２】接触フラップの動作を説明するための断面図である。
【図２３】ブラダを備えるキャリアヘッドの断面図である。
【図２４】ブラダの他の実施形態を示すキャリアヘッドの断面図である。
【図２５】ブラダ及び接触フラップを両方とも備えるキャリアヘッドの断面図である。
【図２６】本発明の他の実施形態による基板収容部材を装着したキャリアヘッドの断面図である。
【図２７】（ａ）は、突出構造がある場合、Ｚｏｎｅ １及びＺｏｎｅ ２の圧力がそれぞれＰ１及びＰ２であることを示すキャリアヘッドの部分断面図である。（ｂ）は、Ｚｏｎｅ １の圧力Ｐ１及びＺｏｎｅ ２の圧力Ｐ２が基板の位置に応じて印加される度合いを示すグラフである。（ｃ）は、基板が最終的に受ける圧力を示すグラフである。
【図２８】（ａ）は、突出構造がない場合、各Ｚｏｎｅの圧力を示すキャリアヘッドの部分断面図である。（ｂ）は、突出構造がない場合、基板が受ける圧力を説明するためのグラフである。（ｃ）は、突出構造がない場合、基板が受ける圧力を説明するためのグラフである。
【図２９】突出構造の他の実施形態を示す断面図である。
【図３０】突出構造のさらに他の実施形態を示す断面図である。
【図３１】突出構造のさらに他の実施形態を示す断面図である。
【図３２】突出構造のさらに他の実施形態を示す断面図である。
【図３３】本発明のさらに他の実施形態による基板収容部材を示す断面図である。
【図３４】基板収容部材の底板に底板を貫通する貫通孔が形成されていることを示す断面図である。
【図３５】突出構造が形成された基板収容部材及び接触フラップを備えるキャリアヘッドの断面図である。
【図３６】突出構造が形成された基板収容部材及びブラダを備えるキャリアヘッドの断面図である。
【図３７】ブラダ及び接触フラップを両方とも備えるキャリアヘッドの断面図である。
【図３８】複数のブラダを備えるキャリアヘッドの実施形態を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、添付図面に基づいて、本発明による好適な実施形態を説明することにより、本発明を詳細に説明する。しかしながら、本発明は、以下に開示される実施形態に何等限定されるものではなく、異なる種々の形態に具体化され、実施形態は、通常の知識を有する者に発明の範囲を完全に知らせるために提供されるものである。図中、構成要素は、説明のしやすさのためにその大きさが誇張されていてもよい。
【００１６】
明細書の全般に亘って、基板収容部材などのある構成要素が他の構成要素の「下部に」連結されると言及するときには、前記ある構成要素が直接的に他の構成要素の「下部」と接触して連結されるか、あるいは、これらの間に介在されるさらに他の構成要素が存在してある構成要素はさらに他の構成要素に連結されると解釈されてもよい。これに対し、ある構成要素が他の構成要素に「直接的に下部に」連結されると言及するときには、これらの間に介在される他の構成要素が存在しないと解釈される。同じ符号は、同じ要素を意味する。なお、「上部に」又は「上に」及び「下部に」又は「下に」などの相対的な用語は、図面において図解されるように、他の要素に対するある要素の関係を記述するために使用可能である。相対的な用語は、図面において描かれる方向に加えて要素の他の方向を含むことを意図すると理解されてもよい。例えば、図中の構成要素がひっくり返されれば、他の要素の上部の面の上に存在すると描かれる要素は、前記他の要素の下部の面の上に方向を有することになる。このため、例として挙げた「上部に」という用語は、図面の特定の方向に依存して「上部に」及び「下部に」の方向を両方とも含んでいてもよい。
【００１７】
図２は、本発明の一実施形態による基板収容部材６００を備える化学機械的な研磨装置用のキャリアヘッド９００の断面図である。キャリアヘッド９００は、回転軸１１０から動力を伝達されるベース（ｂａｓｅ）１００を基本として構成されている。まず、直接的にベース１００の下部にリテーニングリング（ｒｅｔａｉｎｉｎｇ ｒｉｎｇ）１２０が装着されるが、リテーニングリング１２０は、研磨工程の間に基板（図示せず）の離脱を防ぐ役割を果たす。同様に、前記ベース１００の下部に連結されてリテーニングリング１２０の内側に基板収容部材６００が装着される。
【００１８】
基板収容部材６００は、底板６１０と、外周部６２０と、緊締部６５０及び接触部６７０を備える。底板６１０は、外部面６１２及び内部面６１４により画成される二つの面を備えており、底板６１０の大きさ及び形状は、大体研磨される基板（図示せず）の大きさ及び形状による。例えば、基板が３００ｍｍのウェーハであれば、底板６１０の形状は円形であり、直径は３００ｍｍ内外であってもよい。外部面６１２は、基板を受け入れて搬送するのに必要な基板収容面となり、内部面６１４は、前記外部面６１２の反対側の表面であって、流体の圧力が印加される面である。
【００１９】
外周部６２０は、底板６１０の周縁から高さ方向に延びる部位である。図２においては、外周部６２０が底板６１０に垂直な形状であるが、外周部６２０が底板６１０と必ずしも垂直である必要はなく、底板６１０に対して垂直成分を含んで延びてベース１００との連結に必要な空間を提供すればよい。
【００２０】
緊締部６５０は、外周部６２０の外側から枝分かれしてベース１００の下部に連結される部位であって、フラップ（ｆｌａｐ）状であることが好ましく、封止（シール）を強固にするために先端部にＯリング（Ｏ−ｒｉｎｇ）構造６５２を形成してもよい。接触部６７０は、外周部６２０の内側から枝分かれしてベース１００の下部に連結された接触対応構造５００と接触する部位である。接触部６７０は、緊締部６５０とは異なり、先端が接触対応構造５００や他の構成要素に固定される必要がない。このため、接触部６７０の固定に必要なクランプなどの部材が不要であり、ボルトを締め付けるなどのクランプの固定作業に必要なキャリアヘッド内の作業空間を考慮しなくてもよい。
【００２１】
接触対応構造５００は、ベース１００の下部に連結され、図２に示すように、突出した形状を呈してもよい。接触対応構造５００は、基板収容部材６００の接触部６７０が当接する接触面を提供する。接触対応構造５００は、力を受けても変形し難いように、プラスチック、アルミニウム合金又は鉄合金のように実質的に剛性の物質からなることが好ましい。
【００２２】
流体通路２１０を介して供給された流体が緊締部６５０と接触部６７０との間において接触部６７０を加圧すれば、接触部６７０は、接触対応構造５００に密着することになり、これにより、接触部６７０と接触対応構造５００との間に流体が抜け出ることが抑えられる。緊締部６５０と接触部６７０との間の流体はまた、外周部６２０にも作用して外周部６２０を下方に加圧することになる。このため、緊締部６５０及び接触部６７０を壁とする外周部加圧チャンバ２００が画成されるが、図２の場合には、緊締部６５０及び接触部６７０に加えて、接触対応構造５００及びベース１００が外周部加圧チャンバ２００をくるりと取り囲んだ壁となる。キャリアヘッド９００を構成する要素の形状に応じて、外周部加圧チャンバ２００の壁全体を構成する要素が異なるが、緊締部６５０及び接触部６７０は、常に外周部加圧チャンバ２００の壁を構成する要素となる。外周部加圧チャンバ２００は、流体通路２１０を介して供給される流体を閉じ込めることにより、所定の圧力を維持し、これは、研磨工程の間に外周部６２０を介して基板（図示せず）に印加される。流体としては気体を採用することが好ましく、空気や窒素を用いることもできる。隣の底板加圧チャンバ３００もまた、流体通路３１０を介して流体を供給されて底板６１０を介して基板（図示せず）に研磨圧力を印加する。
【００２３】
図３は、他の実施形態の基板収容部材６０２を装着したキャリアヘッド９００の断面図である。基板収容部材６０２の緊締部６５６は、外周部６２０の外側から枝分かれして先端がキャリアヘッド９００の中心側である内側方向に向く。先端６５８は、連結部材５２２と接触対応構造５２０により緊締された後、ベース１００の下部に連結される。接触部６７０は、外周部６２０の内側から枝分かれして接触対応構造５２０と接触することになる。このように、緊締部６５６は、キャリアヘッド９００の中心側を向いてもよく、且つ、図２に示すように、キャリアヘッド９００の外側である外側方向を向いてもよい。このように、本発明においては、緊締部が色々な方向を向いてもよいが、図面の単純化のために、以降の図面においては、図２に示すように、緊締部６５０が外側方向を向く基板収容部材のみを例にとって説明する。図４は、流体の圧力による接触部６７０の作用を説明する断面図であり、ここで、外周部加圧チャンバ２００の圧力がＰ１であり、底板加圧チャンバ３００の圧力がＰ２である。すると、接触部６７０の外側面６７２（外周部加圧チャンバを基準としては内側であるが、基板収容部材の中心の反対方向を向いているため、外側面であると定義する）にＰ１の圧力が作用し、外周部６２０の内側面６２２及びこれと接している接触部６７０の内側面６７４（外周部加圧チャンバを基準としては外側であるが、基板収容部材の中心方向を向いているため、内側面であると定義する）にＰ２の圧力が作用する。Ｐ１がＰ２よりも大きいとき、つまり、外周部加圧チャンバ２００内の流体の圧力が外周部の内側面６２２に作用する流体の圧力よりも大きいとき、接触部６７０に作用する純圧力（ｎｅｔ ｐｒｅｓｓｕｒｅ）が接触対応構造５００向きに作用するため、接触部６７０を接触対応構造５００に密着させる。これにより、外周部加圧チャンバ２００の圧力Ｐ１の方がさらに大きくても、外周部加圧チャンバ２００内の流体が外周部６２０の内側面６２２に向かって流れることが抑えられる。
【００２４】
図５は、外周部６２０の内側面６２２に作用する流体の圧力Ｐ２が接触部６７０に作用する外周部加圧チャンバ２００内の流体の圧力Ｐ１よりも大きい場合を示す。この場合、接触部６７０に作用する純圧力（ｎｅｔ ｐｒｅｓｓｕｒｅ）は、接触部６７０を接触対応構造５００から離す方向に作用するため、接触部６７０と接触対応構造５００との間に隙間２３０が生じ、この隙間２３０を介して、矢印にて示すように、外周部６２０の内側面６２２に作用する流体が外周部加圧チャンバ２００に流れることができる。
【００２５】
このため、本発明の実施形態による基板収容部材を備える化学機械的な研磨装置用のキャリアヘッド９００は、ベース１００と、基板を収容する外部面６１２及び前記外部面の反対側の内部面６１４を有する底板６１０と、前記底板６１０の周縁から高さ方向に延びる外周部６２０と、前記外周部６２０の外側から枝分かれして前記ベース１００の下部に連結される緊締部６５０及び前記外周部６２０の内側から枝分かれしている接触部６７０を備える基板収容部材６００と、前記ベース１００の下部に連結されて前記接触部６７０との接触面を提供する接触対応構造５００と、前記接触部６７０が流体の圧力により前記接触対応構造５００に密着されることにより、前記緊締部６５０及び前記接触部６７０を壁として形成される外周部加圧チャンバ２００と、を備えるが、前記外周部加圧チャンバ２００内の流体の圧力が前記外周部６２０の内側面６２２に作用する流体の圧力よりも大きいときには前記外周部加圧チャンバ２００内の流体が前記外周部６２０の内側面６２２に向かって流れることが抑えられるが、前記外周部６２０の内側面６２２に作用する流体の圧力が前記外周部加圧チャンバ２００内の流体の圧力よりも大きいときには、前記外周部６２０の内側面６２２に作用する流体が前記外周部加圧チャンバ２００内に流れるようになっていることを特徴とする。
【００２６】
図６は、上述した基板収容部材６００の斜視断面図である。基板収容部材６００は、同図に示すように、全体が同じ材料からなってもよく、このときに用いられる好適な材質としては、可撓性材料が挙げられる。可撓性材料としては、ゴムを用いることができ、好ましくは、シリコンゴムやエチレンプロピレンゴムなどの耐水性及び耐化学性に優れたゴムを用いることができる。可撓性材料からなる基板収容部材６００は、成形法により製作されてもよい。底板６１０は、円形を帯び、厚さは、０．５ｍｍ〜２ｍｍの値を有してもよく、外周部６１０の幅Ｗは、１ｍｍ〜１０ｍｍの値を有してもよい。また、図示はしないが、基板収容部材６００の底板６１０及び外周部６２０は、硬度が大きい（例えば、Ｓｈｏｒｅ Ａ硬度値が７０である）ゴムから成形され、緊締部６５０及び接触部６７０は、硬度が小さい（例えば、Ｓｈｏｒｅ Ａ硬度値が４０である）ゴムから成形されてもよい。緊締部６５０の先端は、同図に示すように、外側向き（基板収容部材の中心から遠ざかる向き）を、又は図示はしないが、内側、上側又は下側の向きを指し示してもよいのに対し、接触部６７０の先端は、上内側向きを向いて（上側向き成分及び基板収容部材の中心を向く内側向き成分を併せ持つ方向を向いて）いることが好ましい。接触部６７０の先端が水平方向を指せば、接触部６７０が接触対応構造５００の外側に嵌入し難く、垂直方向であれば、接触対応構造６５０と強固な接触を行い難い。接触部６７０の傾斜度は、垂直方向を基準として、これから傾いた角度φと定義することができるが、垂直である場合にはφが０°であり、図６に示すように、接触部６７０が上内側を向くと、φは０°と９０°との間の値を有し、水平であれば、φは９０°である。接触対応構造への円滑な嵌入及び嵌入後の強固な接触を図るために、φは、２°〜４５°の値を有することが好ましい。
【００２７】
図７は、接触部６７０の曲げ（ｂｅｎｄｉｎｇ）を説明するための部分断面図である。基板収容部材６００がベースに組み付けられていない状態では、接触部６７０が、同図に示すように全体的に真っ直ぐに伸ばされる。基板収容部材６００が、上記の図２に示すように、ベース１００に緊締されるとき、接触部６７０は、矢印の方向に曲げられて接触対応構造５００の外側に嵌入する。３次元的に見ると、接触部６７０の円形の周縁が拡張されて円筒状の接触対応構造５００が拡張された周縁内に嵌入するのである。嵌入後に負けられた状態（点線にて示す）で接触対応構造５００と接触され続けるが、このとき、元の状態に戻ろうとする力のために接触がさらに一層強固になる。
【００２８】
このため、本発明の実施形態による化学機械的研磨装置用のキャリアヘッドの基板収容部材６００は、基板を収容する外部面６１２及び前記外部面６１２の反対側の内部面６１４を有する底板６１０と、前記底板６１０の周縁から高さ方向に延びる外周部６２０と、前記外周部６２０の外側から枝分かれしている緊締部６５０と、前記外周部６２０の内側から枝分かれしている接触部６７０と、を備える。
【００２９】
図８は、接触部６７０の位置を説明するための部分断面図である。接触部６７０は、外周部６２０の内側から枝分かれするが、同図に示すように、外周部６２０の内側面６２２及び接触部６７０の内側面６７８が途切れることなくつながることなく、外周部６２０の上部面６２３が露出されてもよい。同様に、図示はしないが、緊締部６５０もまた、外周部６２０の最外側ではない部分から枝分かれしてもよい。つまり、緊締部６５０及び接触部６７０が枝分かれする外周部６２０の内側及び外側は、外周部６２０中央を境界として相対的な意味に過ぎず、必ずしも外周部６２０の最内側及び最外側を意味するわけではない。
【００３０】
図９及び図１０は、基板収容部材６００の他の実施形態を示す部分断面図であり、接触部６７０’、６７０’’が曲げ率をもって上内側を向くことを示している。まず、図９に示すように、接触部６７０’は、内側に湾曲した形状を呈してもよく、且つ、図１０に示すように、接触部６７０’’は、外側に湾曲した形状を呈してもよい。図１１及び図１２は、基板収容部材６００のさらに他の実施形態を示す部分断面図であり、それぞれ異なる形状の接触部を示している。まず、図１１に示すように、接触部６８０は、外周部６２０の内側と連結されて略垂直を呈するガイド部分６８４と、ガイド部分６８４から上内側向きに延びる密着部分６８６と、を備える。ガイド部分６８４の内径Ｄ１は、嵌入する接触対応構造（図示せず）の外径よりも僅かに大きいため、接触対応構造が外周部６２０の下端まで下がるときに引っ掛からないようにすることが好ましい。密着部分６８６は、上内側向きに延びるため、嵌入後に円筒状の接触対応構造（図示せず）を締め付けて強固な接触を行う。図１２は、密着部分６８６’がガイド部分６８４から上内側向きに延びた後に内側に曲げられた場合を示す。このように、密着部分６８６’が曲げられれば、嵌入後に元の状態に戻ろうとする力がさらに一層強くなる。しかしながら、密着部分６８６’の先端は、前記密着部分６８６’が延出しているガイド部分６８４の高さ（図面にＨにて示す）よりも上に位置することが好ましいが、これは、嵌入に際して密着部分６８６’とガイド部分６８４とが重なり合うことを防ぐためである。
【００３１】
図１３は、接触部のさらに他の例を示す部分断面図であり、密着部分６８８の厚さがガイド部分６８４の厚さよりも薄い接触部６８２を示している。このように、密着部分６８８がガイド部分６８４よりも薄ければ、同図に示すように、密着部分６８８の傾斜角をさらに大きくできる。薄い密着部分６８８の厚さは、ガイド部分６８４の厚さよりも０．２倍〜０．６倍の値を有してもよい。また、図示はしないが、上述した図１２と同様に、薄い密着部分がガイド部分６８４から上内側向きに延びた後に内側に曲げられることもあるが、このときにも、薄い密着部分の先端は、前記薄い密着部分が延出しているガイド部分の高さ（図面にＨにて示す）よりも上に位置することが好ましい。
【００３２】
図１４は、基板収容部材６００のさらに他の実施形態を示す断面図であり、外周部の内側面６２２に収容補助構造としての溝６２４が形成されたことを示す。溝６２４に金属又はプラスチックのように実質的に剛性の物質からなる環状リングや円形プレートを嵌入してもよい。溝６２４の周りよりも僅かに大きい周りを有する環状リングや円形プレートを溝６２４に嵌入すれば、垂れ下がる虞のある底板６１０を張架することができる。以上においては、一つの溝６２４のみが形成される場合を例として挙げたが、一つ以上の溝が形成されてもよい。
図１５は、基板収容部材６００のさらに他の実施形態を示す断面図であり、基板収容部材６００は、接触部６７０と底板６１０との間の外周部の内側面６２２から内側向きに延びる収容補助フラップ（ｆｌａｐ）６２６を備えている。収容補助フラップ６２６は、基板収容部材６００と同じ物質から成形され、板状のリング状を呈し、基板収容部材６００と同時に成形されることが好ましい。収容補助フラップ６２６の延びた長さｑは、５ｍｍ〜２０ｍｍの値を、且つ、厚さは、０．３ｍｍ〜１ｍｍの値を有してもよい。収容補助フラップ６２６の先端には、緊締を強固にするためのＯリング構造６２７が形成されてもよい。
図１６は、上述した図１５の基板収容部材６００が円形プレート５９０を収容した状態を示す断面図である。円形プレート５９０は、プラスチックや金属のように十分な剛性を有する物質から製作されることが好ましい。円形プレート５９０は、底板６１０と収容補助フラップ６２６との間に嵌入した後、クランプ５９４がボルト（図示せず）により円形プレート５９０と緊締されることにより基板収容部材６００に固定されてもよい。このとき、外周部６２０の内径よりも僅かに大きい直径を有する円形プレート５９０を収容することにより、底板６１０の垂れ下がりを防ぐことができる。なお、円形プレート５９０に孔５９２を形成して流体が底板６１０に自由に作用できるようにすることが好ましい。図１６には、円形プレート５９０が収容された場合を示しているが、プレートの代わりに環状リングが嵌入してもよい。
【００３３】
図１７は、本発明のさらに他の実施形態による基板収容部材６００を示す断面図であり、内部面６１４から高さ方向に固定フラップ６４０が延びている。固定フラップ６４０は、内部面６１４と連結されて高さ方向に延びる第１の部分６４２と、第１の部分６４２の先端から側方向に延びる第２の部分６４４と、からなってもよい。固定フラップ６４０は、全体的に環状を呈し、先端には緊締を強固にするためのＯリング構造６４５が形成されてもよい。固定フラップ６４０は、基板収容部材６００と同じ材質から成形されることが好ましく、基板収容部材６００と同時に成形されてもよい。
【００３４】
図１８は、上述した図１７の基板収容部材６００が円形プレート５９６を収容した状態を示す断面図である。円形プレート５９６は、底板６１０と固定フラップ６４０との間に嵌入した後、クランプ５９８がボルト（図示せず）により円形プレート５９６に緊締されることにより基板収容部材６００に固定されてもよい。次いで、クランプ５９８をベース（図示せず）の下部に連結することにより、基板収容部材６００の中央領域が強固にベース（図示せず）に装着可能になる。
図１９は、固定フラップ６４６、６４８の他の実施形態を示す基板収容部材６００の断面図であり、内部固定フラップ６４６及び内部固定フラップ６４６の外郭の外部固定フラップ６４８がそれぞれ内部面６１４から高さ方向に延びている。図示はしないが、環状のプレートを内部固定フラップ６４６と外部固定フラップ６４８との間に嵌入させた後、クランプで固定することにより、基板収容部材６００に強固さを与えることができる。このように、底板６１０の中央領域だけではなく、他の領域にも固定フラップが形成されてもよく、図示はしないが、中央領域及び外郭領域の両方ともに複数の固定フラップが形成されてもよい。
図２０は、接触フラップ（ｆｌａｐ）７００を備えるキャリアヘッド９００の断面図である。接触フラップ７００は、外周部加圧チャンバ２００に流体が流れ込むことを抑えるための部材である。接触フラップ７００のフラップ上部７３０は、同図に示すように、接触対応構造５３０とクランプ５３２により緊締されることにより、ベース１００の下部に連結される。図示はしないが、フラップ上部７３０は、ベース１００の下部に直接的に連結されてもよい。フラップ上部７３０からフラップ側部７２０が下方に延び、フラップ側部７２０の下端からフラップ下部７１０が内側向きに延びる。接触フラップ７００は、外周部６２０の内側に、つまり、外周部６２０が接触フラップ７００を囲繞する形状に、隣設されて、フラップ下部７１０は、底板６１０のうち外周部６２０と隣り合う領域と接触する。
【００３５】
図２１は、接触フラップ７００の一例を示す斜視断面図である。接触フラップ７００は、全体的に環状を呈し、片側の断面を見ると、逆「コ」字状を呈してもよい。フラップ上部７３０には、封止し易くするためにＯリング構造７３２が形成されてもよい。接触フラップ７００は、開放された構造を有して、フラップ上部７３０がベース１００の下部に連結されても単独で流体を閉じ込めるチャンバ（ｃｈａｍｂｅｒ）を形成することはできず、基板収容部材６００と組み合わせてチャンバを形成してもよい。接触フラップ７００は、可撓性材料から成形されることが好ましく、可撓性材料としては、ゴムを用いることができ、このゴムの例としては、シリコンゴム、クロロプレンゴム又はエチレンプロピレンゴムなどが挙げられる。Ｏリング構造７３２を除く接触フラップ７００の厚さは、０．３ｍｍ〜２ｍｍの値を有してもよい。
【００３６】
図２２は、接触フラップ７００の動作を説明するための断面図である。まず、上記の図５に示すように、接触フラップがない場合、底板加圧チャンバ３００の圧力が外周部加圧チャンバ２００の圧力よりも大きければ、底板加圧チャンバ３００内の流体が外周部加圧チャンバ２００に流れ込み続けることができる。しかしながら、図２２に示すように、接触フラップ７００が外周部６２０の内側に隣設されれば、接触フラップ７００の内側から（つまり、底面加圧チャンバ３００から）外周部加圧チャンバ２００に向かっての流体の流れを抑えるため、流体が外周部加圧チャンバ２００に流れ込み続けることができない。これは、接触フラップ７００の内側の流体が、直線の矢印にて示すように、接触フラップ７００に作用するとき、フラップ側部７２０の膨張が接触対応構造５３０との接触により止められ、フラップ下部７１０は、底板６１０と接触して流体が抜け出る隙間を無くすからである。接触フラップ７００を設けると、接触フラップ７００と外周部６２０との間に中間領域３０２が形成されるが、中間領域３０２には、独立して流体が供給されないため、外周部加圧チャンバ２００や底板加圧チャンバ３００とは異なり、流体の圧力を調節し難い。このため、接触フラップ７００は、できる限り外周部６２０の近くに設けられて、中間領域３０２により加圧される底板６１０の領域が最小化されることが好ましい。接触対応構造５３０と底板６１０との間の隙間を介して接触フラップ７００が部分的に膨張することにより、中間領域３０２の圧力が高くなって流体が外周部加圧チャンバ２００に向かって流れることができるが、部分的な膨張が停止されれば、流体の流れも止まることになる。
【００３７】
図２３は、ブラダ８００を備えるキャリアヘッド９００の断面図である。ブラダ８００は、底板６１０の所定の領域を独立して加圧するための部材であり、外周部６２０の内側に隣り合って配置される。ブラダ８００は、流体通路４１０を介して独立して流体を供給されてブラダチャンバ４００を形成し、ブラダチャンバ４００が膨張してブラダ８００の下面部８１０が基板収容部材６００の底板６１０と接触することにより圧力を印加する。ブラダ８００は、全体的に環状を呈してもよく、上部に二つの固定部８３０が外側に延びていて、接触対応構造５１０とクランプの役割を果たす障壁構造５４０によりベース１００の下部に連結される。接触対応構造５１０及び障壁構造５４０は、ブラダ８００の連結だけではなく、ブラダ８００の膨張に際してブラダ８００の側面部８２０と接触してブラダ８００の側方向の膨張を抑える役割を果たす。より具体的に、接触対応構造５１０は、ブラダ８００の外側方向の膨張を抑え、障壁構造５４０は、ブラダ８００の内側方向の膨張を抑える。このため、ブラダ８００は、接触対応構造５１０及び障壁構造５４０により画成される底板６１０の所定の領域と接触して圧力を印加することになる。ブラダ８００は、可撓性材料から成形されることが好ましい。可撓性材料としては、ゴムを用いることができ、このゴムとしては、シリコンゴム、クロロプレンゴム又はエチレンプロピレンゴムなどが挙げられる。
【００３８】
図２４は、ブラダ８６０の他の実施形態を示すキャリアヘッド９００の断面図である。同図に示すように、ブラダ８６０の固定部８８０がブラダ８６０の内部に向かって延びて第１のクランプ５５２と第２のクランプ５５４により緊締され、第１のクランプ５５２が再び障壁構造５５０に緊締されることにより、ブラダ８６０はベース１００の下部に連結される。ブラダ８６０は、流体通路４１２を介して流体を供給されてブラダチャンバ４０２を形成し、ブラダチャンバ４０２が膨張して基板収容部材６００の底板６１０と接触することにより圧力を印加する。障壁構造５５０は、ブラダ８６０の側方向の膨張を抑える役割及び接触部６７０が接触する接触対応構造の役割を同時に果たす。
【００３９】
図２５は、ブラダ８００及び接触フラップ７６０を両方とも備えるキャリアヘッド９００の断面図である。同図に示すように、底板６１０の所定の領域を独立して加圧するために、ブラダ８００が外周部６２０の内側に隣り合ってベース１００の下部に連結され、次いで、ブラダ８００の内側にブラダ８００の外部のうち底板６１０の中心方向に隣り合って接触フラップ７６０のフラップ上部７９０が第１のフラップクランプ５６０と第２のフラップクランプ５６２によりベース１００の下部に連結される。フラップ上部７９０からフラップ側部７８０が下方に延び、フラップ側部７８０の下端からフラップ下部７７０が内側向きに延びる。接触フラップ７６０は、同図に示すように、開放された構造を有して、フラップ下部７７０が底板６１０と接触してはじめて、流体を閉じ込めることができる。より具体的に説明すれば、接触フラップ７６０の内側の流体が接触フラップ７６０に作用するとき、フラップ側部７８０が障壁構造５４０と接触しながら側方向の膨張が抑えられ、フラップ下部７７０は、ブラダ８００と隣り合う底板６１０と接触することにより、流体が抜け出る隙間を無くすため、接触フラップ７６０の内側からブラダ８００に向かっての流体の流れを抑える。
【００４０】
図２６は、本発明の他の実施形態による基板収容部材６０４を装着したキャリアヘッドの断面図であり、基板収容部材の外周部６２０と内部面６１４とが出会う角部に突出構造６３０が形成されている。このため、３次元的に見ると、突出構造６３０は、外周部６２０と同様に環状を呈する。突出構造６３０は、基板収容部材６０４と同じ材質から成形されることが好ましく、基板収容部材６０４の成形と同時に成形されてもよい。同図に示すように、突出構造６３０は、側面６３２及び上面６３４を有するステップ（ｓｔｅｐ）状を呈してもよい。このとき、高さｈは、３ｍｍ〜１５ｍｍの値を、且つ、幅ｓは、４ｍｍ〜２０ｍｍの値を有してもよい。
【００４１】
図２７及び図２８は、突出構造６３０の圧力分散機能を説明するための断面図である。まず、キャリアヘッド９００の部分断面図である図２７（ａ）を参照すると、Ｚｏｎｅ １にて示す外周部加圧チャンバ２００にＰ１の圧力が印加され、Ｚｏｎｅ ２にて示す底板加圧チャンバ３００にＰ２の圧力が印加される。これらの圧力は、底板６１０と、外周部６２０及び突出構造６３０を介して基板５０に印加される。突出構造６３０は、角部において底板６１０が厚くなった形状でもあり、又は角部において外周部６２０が厚くなった形状でもある。このため、突出構造６３０は、底板６１０及び外周部６２０の特性を共有する。これを図２７（ｂ）及び図２７（ｃ）に示したが、まず、外周部加圧チャンバ２００の圧力Ｐ１が、幅がｗである外周部６２０の上部に印加されれば、この圧力Ｐ１は、基板５０に向かって下降しながら隣の突出構造６３０に分散される。その結果、基板５０の位置に応じて、外周部加圧チャンバ２００から受ける圧力は、図２７（ｂ）のグラフＺ１ Ｅｆｆｅｃｔのように変わる。同様に、底板加圧チャンバ３００の圧力Ｐ２が、幅がｓである突出構造の上面６３４に印加されれば、このＰ２は、基板５０に向かって下降しながら隣の外周部６２０に分散される。その結果、基板５０の位置に応じて、底板加圧チャンバ３００から受ける圧力は、図２７（ｂ）のグラフＺ２ Ｅｆｆｅｃｔのように変わる。したがって、基板５０が最終的に受ける圧力は、基板５０に及ぼす全ての圧力を加算した値であるため、図２７（ｃ）のグラフＺ１＋Ｚ２ Ｅｆｆｅｃｔのように変わる。ここで、突出構造６３０により、基板５０が受ける圧力は、外周部加圧チャンバ２００であるＺｏｎｅ １から底板加圧チャンバ３００であるＺｏｎｅ  ２へと変わるときに急変しないことが分かる。すなわち、突出構造６３０により、Ｚｏｎｅ １及びＺｏｎｅ ２の影響を同時に受ける領域が拡張されて圧力の変化が緩やかに起こる。これに対し、突出構造がない場合には、図２８に示すように、圧力Ｐ１及びＰ２が基板５０に伝わるときに分散される量が非常に少ない。このため、基板５０が受ける圧力は、Ｚｏｎｅ １からＺｏｎｅ ２へと変わるときに急変する。
【００４２】
このため、本発明の他の実施形態による基板収容部材を備える化学機械的な研磨装置用のキャリアヘッド９００は、ベース１００と、基板を収容する外部面６１２及び前記外部面６１２の反対側の内部面６１４を有する底板６１０と、前記底板６１０の周縁から高さ方向に延びる外周部６２０と、前記外周部６２０の外側から枝分かれして前記ベース１００の下部に連結される緊締部６５０と、前記外周部６２０の内側から枝分かれしている接触部６７０と、を備えるが、前記外周部６２０と前記内部面６１４とが出会う角部に突出構造６３０が形成されたことを特徴とする基板収容部材６０４と、前記ベース１００の下部に連結されて前記接触部６７０との接触面を提供する接触対応構造５００と、前記接触部６７０が流体の圧力により前記接触対応構造５００に密着されることにより、前記緊締部６５０及び前記接触部６７０を壁として形成される外周部加圧チャンバ２００と、を備えるが、前記外周部加圧チャンバ２００内の流体の圧力が前記外周部６２０の内側面６２２に作用する流体の圧力よりも大きいときには、前記外周部加圧チャンバ２００内の流体が前記外周部６２０の内側面６２２に向かって流れることが抑えられるのに対し、前記外周部６２０の内側面６２２に作用する流体の圧力が前記外周部加圧チャンバ２００内の流体の圧力よりも大きいときには、前記外周部６２０の内側面６２２に作用する流体が前記外周部加圧チャンバ２００内に流れるようになっていることを特徴とする。
【００４３】
図２９は、突出構造６３０の他の実施形態を示す断面図であり、突出構造側面６３２’が傾いている。このように、突出構造６３０の側面６３２’は、必ずしも底面６１０に対して垂直である必要はなく、垂直を基準として左右４５°内に傾いていてもよい。なお、図示はしないが、側面６３２’は曲面を含んでいてもよい。同様に、突出構造の上面６３４もまた、外周部６２０に対して必ずしも垂直である必要はない。
【００４４】
図３０は、突出構造６３１のさらに他の実施形態を示す断面図であり、突出構造６３１の表面６３３が曲面状を呈している。この場合、突出構造６３１の側面及び上面を仕切り難いため、単一の表面６３３により突出構造６３１の形状が規定され、突出構造６３１の高さ及び幅は、角部において突出部６３１がそれぞれ外周部６２０及び底板６１０と出会う個所までの距離であると定義してもよい。
図３１は、突出構造のさらに他の実施形態を示す断面図であり、突出構造６３０の表面である側面６３２に凹凸構造としての溝６３６が形成されている。溝６３６が形成されれば、金属製又はプラスチック製の環状リングや円形プレート（図示せず）を嵌入してもよい。溝６３６の周りよりも僅かに大きい周りを有する環状リングや円形プレートを溝６３６に嵌入させると、垂れ下がる虞のある底板６１０を張架することができる。以上においては、側面６３２に形成された一つの溝６３６を例にとって説明したが、側面６３２だけではなく、上面６３４又は図２０に示す曲面の表面６３３にリングやプレートを支持可能な凹凸構造としての溝や突起が一つ以上形成されてもよい。
【００４５】
図３２は、突出構造のさらに他の実施形態を示す断面図であり、突出構造の側面６３２から内側向きに延びる収容補助フラップ（ｆｌａｐ）６３８が形成されている。収容補助フラップ６３８は、基板収容部材６０４と同じ物質から成形され、板状のリング状を呈し、基板収容部材６０４の成形と同時に成形されることが好ましい。収容補助フラップ６３８の延びた長さｑは、５ｍｍ〜２０ｍｍの値を有してもよく、厚さは、０．３ｍｍ〜１ｍｍの値を有してもよい。フラップの先端には、緊締を強固にするためのＯリング構造６３９が形成されてもよい。収容補助フラップ６３８は、円形のプレートや環状リング（図示せず）を収容して固定する役割を果たす。図示はしないが、収容補助フラップは、突出構造の上面又は曲面の表面からも内側に延びてもよい。  
【００４６】
このため、本発明の他の実施形態による化学機械的な研磨装置用のキャリアヘッドの基板収容部材６０４は、基板を収容する外部面６１２及び前記外部面６１２の反対側の内部面６１４を有する底板６１０と、前記底板６１０の周縁から高さ方向に延びる外周部６２０と、前記外周部６２０の外側から枝分かれしている緊締部６５０と、前記外周部６２０の内側から枝分かれしている接触部６７０と、を備えるが、前記外周部６２０と前記内部面６１４とが出会う角部に突出構造６３０が形成されたことを特徴とする。
【００４７】
図３３は、本発明のさらに他の実施形態による基板収容部材６０４を示す断面図であり、内部面６１４から高さ方向に固定フラップ６４０が延びている。固定フラップ６４０は、基板収容部材６０４と同じ材質から成形されることが好ましく、基板収容部材６０４の成形と同時に成形されてもよい。
【００４８】
図３４は、基板収容部材６０４の底板６１０に底板を貫通する貫通孔６１６が形成されていることを示す断面図である。貫通孔６１６は、円形であることが好ましく、直径は、５ｍｍ〜３０ｍｍの値を有してもよい。貫通孔６１６を介して流体の圧力又は真空が直接的に基板（図示せず）に作用してもよい。図面には、底板６１０の中心に一つの貫通孔６１６のみが形成された場合が示されているが、底板６１０には複数の貫通孔が形成されてもよく、異なる直径を有してもよい。
【００４９】
図３５は、突出構造６３０’が形成された基板収容部材６０４及び接触フラップ７０２を備えるキャリアヘッド９００の断面図である。接触フラップ７０２のフラップ上部７３０は、接触対応構造５３０とクランプ５３２によりベース１００の下部に連結され、フラップ上部７３０からフラップ側部７２２が下方に延び、フラップ側部７２２の下端からフラップ下部７１２が内側向きに延びる。接触フラップ７０２は開放された構造を有して、外周部６２０の内側に隣り合って底板加圧チャンバ３００に圧力が印加されれば、フラップ側部７２２が接触対応構造５３０と接触し、フラップ下部７１２は突出構造６３０’と接触することにより、接触フラップ７０２内側から、すなわち、底板加圧チャンバ３００から、外周部加圧チャンバ２００に向かっての流体の流れを抑えることになる。
【００５０】
図３６は、突出構造６３０’が形成された基板収容部材６０４及びブラダ８０２を備えるキャリアヘッド９００の断面図である。ブラダ８０２は、外周部６２０の内側に隣り合い、接触対応構造５１０と障壁構造５４０によりベース１００の下部に連結されて、流体通路４１０を介して独立して流体を供給されれば、膨張することになる。このとき、外側方向の膨張は接触対応構造５１０により、且つ、内側方向の膨張は障壁構造５４０により抑えられる。このような膨張を引き起こす流体の圧力は、ブラダ８０２と接触する突出構造６３０’にそのまま印加される。突出構造６３０’により、ブラダ８０２の側面部８２２の長さ及び下面部８１２の幅が図２３に示すブラダ８００の場合よりも減少することができる。
【００５１】
図３７は、ブラダ８０２及び接触フラップ７６０を両方とも備えるキャリアヘッド９００の断面図である。接触フラップ７６０は、図３６に示すブラダ８０２の内側にブラダ８０２の外部のうち底板６１０の中心方向に隣り合い、接触フラップ７６０のフラップ上部７９０が第１のフラップクランプ５６０と第２のフラップクランプ５６２によりベース１００の下部に連結される。フラップ上部７９０からフラップ側部７８０が下方に延び、フラップ側部７８０の下端からフラップ下部７７０が内側向きに延びる。接触フラップ７６０は、開放された構造を有して、底板加圧チャンバ３００に圧力が印加されれば、フラップ側部７８０が障壁構造５４０と接触し、フラップ下部７７０は、ブラダ８０２と隣り合う底板６１０と接触することにより、接触フラップ７６０の内側から、すなわち、底板加圧チャンバ３００から、ブラダ８０２に向かっての流体の流れを抑えることになる。
【００５２】
図３８は、複数のブラダ８０２、８６４を備えるキャリアヘッド９００の実施形態を示す断面図である。ブラダ８０２、８０４は、それぞれ流体通路４１０、４１２を介して独立して流体を供給されて膨張することができる。まず、外周部６２０の内側に隣り合って固定部８３２がブラダ８０２の外部に向かって延びた第１のブラダ８０２がベース１００の下部に連結されて、外側方向の膨張は接触対応構造５１０により、且つ、内側方向の膨張は障壁構造５５０により抑えられる。このような膨張を引き起こす流体の圧力は、ブラダ８０２と接触する突出構造６３０’に印加される。次いで、第１のブラダ８０２の内側に隣り合って固定部８８４が内部に向かって延びた第２のブラダ８６４がベース１００の下部に連結されて、内側及び外側方向の膨張が障壁構造５５０により抑えられて前記底板６１０の所定の領域と接触することにより、圧力を印加することになる。
【００５３】
発明の実施のための形態は、上述した「発明を実施するための形態」の欄において十分に説明されたため、これについての詳細な説明を省略する。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
半導体やガラス基板の製造及び集積回路の製造に当たって必要な化学機械的な研磨工程に利用可能である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【国際調査報告】
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