(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロボットとリテーナリングとの間で半導体ワークピースを搬送する装置であって、
前記リテーナリングと位置合わせされるように構成されたコーンと、
前記コーンに連結された可撓体と、
半導体ワークピースを支持するためのチャックであって、前記可撓体へ連結され、前記コーンと実質的に同心であり、前記コーンに対して軸方向に移動可能であるチャックと、
ピンアセンブリにより前記コーンへ可動式に連結されたコーン支持プレートであって、前記ピンアセンブリは、前記コーンが前記コーン支持プレートに対して横方向に移動することを許容する、コーン支持プレートと、
を備える装置。
【請求項２】
前記コーン支持プレートと前記コーンとの間に捕捉された複数のばねを更に備える請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記コーンは、
前記コーンの外径上に配置されたリップと、
前記リップの径方向内側面上に配置されたガイドと、
を更に備えている、請求項１記載の装置。
【請求項４】
前記ピンアセンブリは、
前記コーンの第１座ぐりに一部が配置され、前記コーン支持プレート中の孔に一部が配置されたピンと、
前記コーン支持プレートの前記孔と同心の座ぐりに配置されたパッドと、
前記ピン、前記パッド、前記コーンおよび前記コーン支持プレートを貫通し、前記コーンの第１座ぐり内に配置されたヘッドを有するボルトと、
前記ボルト上に配置され、前記座ぐり内で前記パッドを捕捉するナットと、
を更に備え、
前記ナットは、前記コーンおよび前記コーン支持プレート間の離間距離を調節可能に設定する、請求項１記載の装置。
【請求項５】
前記チャックは、前記チャックの中心部から放射状に延びる複数の脚部を
更に備える、請求項１記載の装置。
【請求項６】
前記複数の脚部が３本である、請求項５記載の装置。
【請求項７】
前記チャックがポリマーである、請求項１記載の装置。
【請求項８】
前記チャックがウェーハセンサを更に備えている、請求項１記載の装置。
【請求項９】
１つ以上の研磨ステーションを有するケミカルメカニカルポリッシャを更に備える請求項１記載の装置。
【請求項１０】
半導体ワークピースを研磨する装置であって、
１つ以上の研磨ステーションを有するケミカルメカニカルポリッシャと、
前記半導体ワークピースを前記研磨ステーションへ搬送し、前記半導体ワークピースを研磨中に保持する１つ以上のリテーナリングと、
前記ケミカルメカニカルポリッシャ内に配置されたロードカップと、
を備え、
前記ロードカップは、
前記リテーナリングと位置合わせされるように構成されたコーン、
コーン支持プレート、および
半導体ワークピースを支持するためのチャックを備え、
前記コーン、前記コーン支持プレートおよび前記チャックが、可撓体とともに固定され、前記コーン支持プレートがピンアセンブリにより前記コーンへ可動式に連結され、
前記可撓体は、
前記コーンに対する前記チャックの横方向の移動を制限しつつ、前記チャックの軸方向の移動を可能にし、
前記ピンアセンブリは、前記コーンが前記コーン支持プレートに対して横方向に移動することを許容する、装置。
【請求項１１】
前記ロードカップは、ウェーハセンサを更に備えている、請求項１０記載の装置。
【請求項１２】
前記センサは、前記チャック中に配置された少なくとも１つの開口を更に備えている、請求項１１記載の装置。
【請求項１３】
前記センサは、前記コーン中に配置された少なくとも１つの開口を更に備えている、請求項１１記載の装置。
【請求項１４】
前記ピンアセンブリは、
前記コーンの第１座ぐりに一部が配置され、前記コーン支持プレート中の孔に一部が配置されたピンと、
前記コーン支持プレートの前記孔と同心の座ぐりに配置されたパッドと、
前記ピン、前記パッド、前記コーンおよび前記コーン支持プレートを貫通し、前記コーンの第１座ぐり内に配置されたヘッドを有するボルトと、
前記ボルト上に配置され、前記座ぐり内で前記パッドを捕捉するナットと、
を更に備え、
前記ナットは、前記コーンおよび前記コーン支持プレート間の離間距離を調節可能に設定する、請求項１０記載の装置。
【請求項１５】
前記チャックは、前記チャックの中心部から放射状に延びる複数の脚部を備える、請求項１０記載の装置。
【請求項１６】
前記複数の脚部が３本である、請求項１５記載の装置。
【請求項１７】
前記チャックがウェーハセンサを備えており、このウェーハセンサは、センサによって測定される圧力降下を生成するリストリクタを通過する作動流体を有している、請求項１０記載の装置。
【請求項１８】
撓みクランププレートと、
前記撓みクランププレートから突出する複数の調節ねじと、
前記調節ねじに接触し、前記撓みクランププレートに移動を伝達するアクチュエータと、
を更に備える請求項１０記載の装置。
【請求項１９】
前記チャックがポリマーである、請求項１０記載の装置。
【請求項２０】
ウェーハを検出する装置であって、
リテーナリングと位置合わせされるように構成されたコーンと、
前記コーンに連結された可撓体と、
半導体ワークピースを支持するためのチャックであって、少なくとも１つの開口を有し、前記可撓体へ連結され、前記コーンに対して軸方向に移動可能であるチャックと、
ピンアセンブリにより前記コーンへ可動式に連結されたコーン支持プレートであって、前記ピンアセンブリは、前記コーンが前記コーン支持プレートに対して横方向に移動することを許容する、コーン支持プレートと、
少なくとも１つの開口に接続された流体ソースと、
前記開口を通る流体の圧力を測定する流体流センサと、
を備える装置。
【請求項２１】
前記圧力が背圧である、請求項２０記載の装置。
【請求項２２】
前記流体が水である、請求項２１記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、全体として、半導体ウェーハケミカルメカニカルポリシングシステムに関する。本発明は、特に、ケミカルメカニカルポリシングシステムのリテーナリング内にワークピースまたは半導体ウェーハを配置するロードカップに関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体ウェーハ処理では、半導体ワークピース、すなわちウェーハ上に複数のフィーチャ層を重ねる高い能力のため、ケミカルメカニカルポリシング、すなわちＣＭＰの使用が支持を得ている。半導体製造プロセスの一部としてのウェーハポリシングの需要が高まるにつれて、ウェーハの損傷と汚染の危険性を最小限に抑えつつより高い処理速度を実現することへの要求が、より大きな緊急改善課題となってきている。
【０００３】
これらの問題を解決するような２つのＣＭＰシステムが、Perlov他への特許（１９９８年９月８日発行の米国特許第５，８０４，５０７号）とTolles他への特許（１９９８年４月１５日発行の米国特許第５，７３８，５７４号）に記載されている。Perlov特許およびTolles特許は、本明細書に援用される。Perlov特許およびTolles特許は、隣接する液体充填槽内に位置するカセットからウェーハが供給されるポリシング装置を有するＣＭＰシステムを開示している。搬送機構、すなわちロボットが、槽から搬送ステーションへのウェーハの搬送を容易にする。
【０００４】
搬送ステーション内のペデスタルが上昇して、ロボットからウェーハを受け取る。ウェーハは、ロボットから解放され、真空チャックによりペデスタルに固定、あるいはチャックされる。次に、ペデスタルは搬送ステーション内に後退する。搬送ステーションでは、複数のアライメントジョーが、ペデスタル上でセンタリングされた位置へウェーハを操作できるように、ウェーハがペデスタルから一時的に解放される。次に、ウェーハはペデスタルへ再チャックされ、ペデスタルが上昇し、ウェーハを研磨ヘッドのリテーナリングに係合させリテーナリングへウェーハを搬送する。ペデスタルの中心へのウェーハの位置合わせは、ウェーハがリテーナリング内へ適切に固定されることを確実にする。
【０００５】
ウェーハがリテーナリング内へ固定された後、カルーセルがリテーナリングとウェーハを研磨ステーションへ送る。ポリシングプロセスの完了後、ウェーハは、ペデスタルによって槽内に位置する適切なカセットへ戻される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このプロセスは、ケミカルメカニカルポリシングシステムの内外へウェーハをローディングおよびアンローディングする効率的な手法であることがわかったが、リテーナリング内へのウェーハの搬送を改善することができ、ウェーハの損傷と汚染の危険性を低減させ、同時に、ペデスタルチャック上でのリテーナリングに対するウェーハのセンタリング精度を高め、ウェーハローディングの信頼性、ウェーハ破損の最小化、およびウェーハインプロセスに対する粒子汚染の低減を改善するという改良点が明確になった。
【０００７】
具体的に述べると、ペデスタルの中心へウェーハを位置合わせするプロセスは、ペデスタルの上昇と下降を必要とする。ペデスタルを搬送ステーション内へ下降させる必要をなくすことは、各ウェーハの処理に必要な給送時間を改善し、これに応じたウェーハスループットの増加をもたらすことになる。さらに、アライメントプロセスは、アライメントジョーのウェーハへの接触およびペデスタル上でのウェーハの物理的摺動の双方を必要とするので、両動作がウェーハの損傷と粒子汚染の可能性を招く。摩損、スクラッチ、その他の損傷はウェーハのフィーチャ面で生じる可能性があるので、これは特別な関心を呼んでいる。
【０００８】
従って、ＣＭＰリテーナリングへのウェーハの搬送を容易にする装置であって、ウェーハの破損と粒子汚染を最小限に抑えつつ、ペデスタルチャックおよびリテーナリングへのウェーハのセンタリング精度が改善される装置がこの技術分野で要望されている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
従来技術に伴う欠点は、ケミカルメカニカルポリシングシステムのリテーナリング等の取付具に半導体ウェーハを配置する本発明のエッジ接触ロードカップによって克服される。具体的には、エッジ接触ロードカップ、またはロードカップは、可撓体により相互に連結されたコーンとワークピース（またはウェーハ）チャックとを備える。可撓体は、ウェーハチャックおよびコーン間の軸方向移動を可能にしつつ、コーンに対するワークピースチャックの横方向移動を防止する。
【００１０】
半導体ワークピース、またはウェーハは、上昇したウェーハチャック上に搬送機構（またはロボット）によって配置される。コーンおよびウェーハチャックは、ウェーハをエッジ接触によってセンタリングする内側テーパ面を有する。ウェーハがコーンの内側に配置されると、第１アクチュエータが作動し、コーンを上方へ移動させて、ケミカルメカニカルポリシング中にウェーハを保持するために使用されるリテーナリングと連結させる。コーンとリテーナリングが係合するとコーンはリテーナリングと同心に位置合わせされるので、それに応じてウェーハがリテーナリングと同心に位置合わせされる。コーンがリテーナリング内に設置された後も、ウェーハがリテーナリング内へロードされるまで、チャックとウェーハはチャックして垂直方向に移動を続ける。
【００１１】
任意で、ウェーハ検出装置がロードカップ機構に組み込まれる。この検出装置は、少なくとも１つの流体開口を備える。この開口を出る流体は、ウェーハに衝突して背圧を生成する。流体の背圧は、ウェーハの存在および／またはウェーハの適切な位置合わせを示すために検出される。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の教示は、添付図面と共に以下の詳細な説明を検討することによって容易に理解することができる。
【００１３】
理解を容易にするため、図面に共通の同一要素を示すために可能な限り同一の参照番号を使用した。
【００１４】
ケミカルメカニカルポリッシャ８００が、図１および図２に概略的に示されている。本発明を最も良く理解するために、図１と図２を同時に参照されたい。ポリッシャ８００は、複数、すなわち３つの研磨ステーション８０６と、エッジ接触ロードカップ１００を有する。研磨ステーション８０６およびロードカップ１００は、ポリッシャ８００の上面８１４からアクセス可能である。各研磨ステーション８０６は、ロードカップ１００と研磨ステーション８０６との間を移動するリテーナリング５０２によって補助される。簡単のため、リテーナリング５０２を支持して移動させるアセンブリ、すなわち研磨ヘッドカルーセルは、図１および図２には示されていない。
【００１５】
ウェーハ５１４は、ウェーハ搬送機構（すなわち、ロボット）８０８によってポリッシャ８００と他のシステムまたはカセット（図示せず）との間を搬送される。搬送機構８０８は、搬送中にウェーハ５１４を保持するグリッパ型の装置８１２を有しており、ロードカップ１００内にウェーハ５１４を設置する。ロードカップ１００がウェーハ５１４をロボット８０８から受け取り、ロボット８０８がカップ１００を離れた後、ロードカップ１００が上昇して、ウェーハ５１４をリテーナリング５０２内へ「固定する」。リテーナリング５０２は、次に、更なる処理のためにウェーハを研磨ステーション８０６へ移動させる。
【００１６】
ロードカップ１００は、図３の簡単な分解図に全体的に示されている。ロードカップ１００は、コーン１０２、ウェーハチャック１０４、可撓体３０２、撓みクランププレート１０６、３個の撓みクランプブロック１０７、およびコーン支持プレート２２４を有する。可撓体３０２は、撓みクランプブロック１０７および複数のファスナ３３０（その１つが図示されている）によって３個所でコーン１０２に締結される。可撓体３０２は、コーン１０２、可撓体３０２および撓みクランプブロック１０７を貫通するように配置される複数のだぼピン１０３（すなわち３本のだぼピンであり、その１つが図示されている）の使用によってコーン１０２と位置合わせされる。また、可撓体３０２は、複数のファスナ１１２（その１つが図示されている）によって６ヶ所でウェーハチャック１０４と撓みクランププレート１０６との間に締結される。可撓体３０２は、ウェーハチャック１０４、可撓体３０２、および撓みクランププレート１０６を貫通するように配置される複数のだぼピン１０５（すなわち３本のだぼピンであり、その１つが図示されている）の使用によってウェーハチャック１０４と位置合わせされる。ファスナ３３０および１１２は、小ねじや他の適切な締結装置、例えばリベット、ねじ、接着剤、かしめ等とすることができる。コーン支持プレート２２４は、ピンアセンブリ２６４によってコーン１０２に可動式に連結される。コーン１０２およびウェーハチャック１０４は任意の数の材料から製造することができるが、ポリマーが好ましい。
【００１７】
コーン１０２は、図４、図５および図６の詳細を同時に参照することによって最も良く理解することができる。コーン１０２は、径方向内向きに突出する３つのウェブ１２０を有する外側リング１１８を有する。外側リング１１８とウェブ１２０は、ウェーハチャック通路１２２を画成する。
【００１８】
コーン１０２の外側リング１１８における３つの孔２０８を貫通するのは、３つの保持ボルト１０８である。孔２０８は、中心線２６０を中心とした極配置で等間隔に離間している。ボルト１０８は、コーン１０２の第１側面２１４から通り、第２側面２１６を出る。孔２０８は、第１座ぐり２１０を第１側面２１４上に、第２座ぐり２１２を第２側面２１６上に有する。コーン１０２は、複数の、例えば９つの、第３座ぐり２７０も第２側面２１６上に有する。第３座ぐり２７０も中心線２６０を中心とした極配置で等間隔に離間しており、コーン１０２の外縁部２５６の近くに位置している。第３座ぐり２７０と第２座ぐり２１２は、孔２０８と同じ位置的半径を共有する。
【００１９】
コーン１０２の外側リング１１８は、第１側面２１４から突出するリップ２０２を有する。リップ２０２は、内径上にリップアール２０４を有する。外側リング１１８は、第１側面２１４において外側リング１１８の内径上に位置する３つのウェーハガイド２０６も有している。ウェーハガイド２０６は、中心線２６０に対して２０〜３０°の角度をなす。ウェーハガイド２０６は、リップ２０２と同心である。
【００２０】
撓みクランプブロック１０７は、図３と図５を同時に参照することにより最も良く理解することができる。撓みクランプブロック１０７は、例えば、アルミニウムである。各撓みクランプブロック１０７は、第１孔５６０、第２孔５６２および第３孔５６４を有する。第１孔５６０と第３孔５６４は、ファスナ３３０を収容するためにねじ切りされている。第２孔５６２は、だぼピン１０５を収容するような大きさを有している。
【００２１】
コーン支持プレート２２４は、図５および図６を同時に参照することにより最も良く理解される。コーン支持プレート２２４は、第１側面２３２、第２側面２３４、および内径２３６を有する。コーン支持プレート２２４は、複数のガイド孔２２６を有する。各ガイド孔２２６は、コーン支持プレート２２４の第２側面２３４上に第１座ぐり２２８をガイド孔２２６と同心に有する。各第１座ぐり２２８の底には、ステップ２３８がある。ガイド孔２２６は、コーン１０２の貫通孔２０８と同じ数量および幾何学的位置を有している。また、コーン支持プレート２２４は、複数の第２座ぐり２６８を第１側面２３２上に有する。座ぐり２６８は、コーン１０２の第３座ぐり２７０と同じ数量および幾何学的位置を有している。
【００２２】
図３と図５に見られるピンアセンブリ２６４は、保持ボルト１０８、アライメントピン２１８、パッド２２２、およびナット２３０を有している。保持ボルト１０８のヘッド２６２は、第１座ぐり２１０内に位置する。保持ボルト１０８は、コーン１０２の貫通孔２０８を通り、アライメントピン２１８を貫通する。パッド２２２は、アライメントピン２１８の下端で滑動する。パッド２２２は、ポリマーやステンレス鋼などの非腐食性材料から製造される。パッド２２２は、保持ボルト１０８上に装着されるナット２３０によってアライメントピン２１８上に保持され、したがって、アライメントピン２１８をコーン１０２に捕捉する。アライメントピン２１８の一部は、ガイド孔２２６内に配置される。アライメントピン２１８は、矢印２５４によって示されるようにコーン１０２（およびコーン１０２に取り付けられた他の部品）が横方向へ移動できるように、ガイド孔２２６との間に十分なクリアランスを有する。
【００２３】
主として図６を参照すると、複数のばね２２０が、コーン１０２とコーン支持プレート２２４との間に捕捉される。各ばね２２０は、第１端部２４４と第２端部２４６を有する。各ばね２２０の第１端部２２４は、コーン１０２の各第３座ぐり２７０内に配置され、一方、ばね２２０の第２端部２４６は、コーン支持プレート２２４の第２座ぐり２６８内に配置される。上述したように、また、図５および図６を同時に参照すると分かるように、ばね２２０は、静止時にコーン１０２とコーン支持プレート２２４を分離し、パッド２２２をステップ２３８に対して押し付けるように選択された軽いばね定数を有している。リテーナリング５０２との垂直の接触によりコーン１０２へ加えられる軽い力に応答して、パッド２２２はステップ２３８から外れ、これにより、ばね２２０は、コーン１０２がコーン支持プレート２２４に対して横方向に移動することを許容できるようになる。コーン支持プレート２２４に対して（矢印２５４で示すように）「浮動する」コーン１０２の能力は、アライメントピン２１８とガイド孔２２６との間のクリアランスに起因する。この「浮動」は、（図８に見られるように）ウェーハ５１４がリテーナリング５０２内へ配置される前に、コーン１０２がリテーナリング５０２と同心に位置合わせされた状態になることを可能にする。図５に示すように、コーン支持プレート２２４に対するコーン１０２の垂直の撓みは、ウェーハチャック１０４の第２側面２１６上に配置された止りボタン５３０と、コーン支持プレート２２４に螺入された突出可調整ストップねじ５３２との接触によって調整可能に制限される。
【００２４】
ウェーハチャック１０４は、図３、図４、図５および図６、ならびに図９を同時に参照することにより最も良く理解することができる。ウェーハチャック１０４は、第１側面６０６、第２側面６０８、および中心部６０２を有する。中心部６０２は、可撓体３０２を位置決めおよび締結するとともにプレート１０６を可撓体３０２の第２側面６０８へ位置決めおよび締結するだぼピン１０５およびねじ１１２を収容する複数の孔６０４を有する。３本の脚１１４が、中心部６０２から放射状外向きに延在する。各脚１１４には、アクセスホール６０５が配設されている。アクセスホール６０５は、チャック調節ねじ１１０の調節を可能にする（図６を参照）。各脚１１４は、Ｔ字形端部１２４で終端する。Ｔ字形端部１２４は、一段高いウェーハ接触面３１６を有する。ウェーハ接触面３１６は、階段形状を有してもよいし、あるいは隆起したピンであってもよい。ウェーハ接触面３１６は、ウェーハ５１４がロードカップ１００内にある間、その上で静止する面を提供する（図８を参照）。ウェーハ接触面３１６上で静止するウェーハ５１４は、仮想面５１０を画成する。
【００２５】
ウェーハチャック１０４は、コーン１０２と実質的に同心である。ウェーハチャック１０４は、ウェーハチャック１０４がコーン１０２のチャック通路１２２を通って移動できるようにするような寸法にされる。ウェーハチャック１０４およびコーン１０２間のクリアランスは、ウェーハチャック１０４がコーン１０２と接触することなく中心線２６０を中心として、および中心線２６０に沿って、揺動、縦揺れ、および軸方向移動を行うことができるような大きさである。当業者は、異なる数の脚１１４を使用し、ウェーハチャック１０４、通路１２２、および可撓体３０２の形状を収容するために必要な相応する変更を行うことにより、本発明の有用性を容易に再現できるので、ウェーハチャック１０４を構成する脚１１４の数は重要ではない。
【００２６】
可撓体３０２は、図７に更に詳細に示されている。本発明の他の部品に対する可撓体３０２の相互関係を理解するために、図８を併せて参照されたい。可撓体３０２は、３つのラジアル要素４１６ａ、４１６ｂ、および４１６ｃと、３つの連結タブ４０６ａ、４０６ｂ、および４０６ｃを有する。連結タブ４０６ａ、４０６ｂ、および４０６ｃは、複数の取付け孔４０８を有する。タブ４０６ａ、４０６ｂ、および４０６ｃは、ウェーハチャック１０４と撓みクランププレート１０６との間にねじ１１２によって締結されている。
【００２７】
各ラジアル要素４１６ａ、４１６ｂ、および４１６ｃは、第１外側プロング４１０、第２外側プロング４１２および中間プロング３３２を有する。これらのプロングは、相互に平行であり、端部４１４によって相互に接続される。第１外側プロング４１０と第２外側プロング４１２は、Ｗ／２の幅を有する。中間プロング３３２は、Ｗの幅を有する。
【００２８】
通常、３個所以上の中間プロング３３２が、取付けタブ４０２で終端する。取付けタブ４０２は、複数の取付け孔４０４を有する。図５に示すように、ねじ３３０が、取付けタブ４０２をコーン１０２と撓みクランプブロック１０７との間に締結する。
【００２９】
ラジアル要素４１６ｃの外側脚部４１０は、連結タブ４０６ａへ連結される。隣接するラジアル要素４１６ａの隣接する外側脚部４１８も、連結タブ４０６ａへ連結される。隣接する脚部を連結するパターンは、３つのラジアル要素４１６ａ、４１６ｂ、および４１６ｃが撓み中心４２０のまわりに連結されるまで繰り返される。
【００３０】
可撓体３０２は、ばねの製作に適した任意の弾性材料から製作でき、高度の耐蝕性を有する。可撓体３０２は、ステンレス鋼やばね組成に適した他の材料から製作され、また、コーン１０２に対するウェーハチャック１０４の横方向の移動（矢印２５４）を防止しつつ、矢印５２２によって表されるように、図８に示される仮想面５１０が中心線２６０に対する角方位を変更できるように設計される。可撓体３０２は、ウェーハチャック１０４が矢印２６６によって示されるように中心線２６０に沿って移動することも可能にする。横方向の移動を制限しつつ面の方位を変更する能力が存続する限り、他の材料および他のばねの種類を利用することができる。さらに、脚部４１０、４１２、および３３２の幅Ｗおよびプロング間の幅の比、厚さ、ならびに長さを含む可撓体３０２の幾何学的比率を変更することにより、所望のばね定数を調節することができる。
【００３１】
プレート１０６は、図８に見ることができる。プレート１０６は、複数のチャック調節ねじ１１０を有している。こららのチャック調節ねじ１１０は、プレート１０６を貫通して延在し、プレート１０６の下面２５２の下方へ突出する。チャック調節ねじ１１０は、第１アクチュエータ２４０の表面２４２が周期的に接触する球状端部２４８を有する。調節ねじ１１０は、（第１アクチュエータ２４０と接触しているときに）仮想面５１０の方位を制御する。調節ねじ１１０は、ウェーハチャック１０４とリテーナリング５０２の仮想面５１２との間の非平行または平面不一致をユーザーが修正できるようにする。
【００３２】
引き続き図８を参照すると、ウェーハ５１４のリテーナリング５０２への「固定」に備えるエッジ接触ウェーハカップ１００が示されている。リテーナリング５０２は、研磨面５０８と外径５１８を有する。研磨面５０８は、ボア５０６を有する。外径５１８は、コーンセンタリングガイド５０４を有する。コーンセンタリングガイド５０４は、ボア５０６と同心である。カップ１００が第２アクチュエータ５４０によって上昇させられると、コーンセンタリングガイド５０４は、コーン１０２のリップアール２０４と係合し、コーン１０２がリテーナリング５０２と位置合わせされるようにコーン１０２を押す（コーン１０２の横方向移動を示す矢印２５４を参照）。
【００３３】
第１アクチュエータ５４０および第２アクチュエータ２４０は、ボールねじ、液圧、空気圧、ステッパモータ、サーボモータ、ロッドレスシリンダなどを含む従来の任意の手段によって駆動することができる。
【００３４】
動作中、カップ１００がウェーハ５１４を搬送機構８０８から受け取るとポリシング手順が始まる（図１および図２に示す）。ウェーハ５１４は、ウェーハガイド２０６の使用によりカップ１００中でセンタリングされる。ウェーハガイド２０６の角方位が、ウェーハ５１４をウェーハチャック１０４上でセンタリングされるようにする。リテーナリング５０２がカップ１００の上に配置されると、第２アクチュエータ５４０が作動して上昇し、コーン支持プレート２２４に接触する。これにより、コーン支持プレート２２４を上昇させる。コーン支持プレート２２４が上方へ移動すると、ばね２２０がコーン１０２へ力を印加し、矢印２６６ａによって示されるように、他のカップ１００部品を上方へ移動させる。
【００３５】
コーン１０２がリテーナリング５０２への接触を開始すると、リップアール２０４とコーンセンタリングガイド５０４との相互作用が、コーン１０２をリテーナリング５０２と同心に位置合わせさせる（矢印２５４を参照）。可撓体３０２はコーン１０２に対するウェーハチャック１０４の横方向の移動を許容しないので、ウェーハチャック１０４およびウェーハ５１４もリテーナリング５０２と同心に位置合わせされる。
【００３６】
所定のロード圧力が第２アクチュエータ５４０によって検出されると、第２アクチュエータ５４０は停止し、第１アクチュエータ２４０が作動して上方に移動する（矢印２６６を参照）。第１アクチュエータ２４０は、プレート１０６から突出する調節ねじ１１０に接触し、矢印２６６ｂによって示されるように、可撓体３０２が撓むにつれてプレート１０６、ウェーハチャック１０４およびウェーハ５１４を中心線２６０に沿って上昇させる。ウェーハ５１４がボア５０６内で固定されるようになるまで、ウェーハ５１４は、リテーナリング５０２内へ向かって上方に移動させられる。
【００３７】
ウェーハ５１４がリテーナリング５０２内に固定される際、第１アクチュエータ２４０および第２アクチュエータ５４０が下降して、カップ１００がリテーナリング５０２から脱離できるようにする。リテーナリング５０２は、次に、図２に示す研磨ステーション８０６へ移動する。ポリシングが完了すると、リテーナリング５０２は、ウェーハ５１４を保持しながらカップ１００の上方の位置へ戻る。ロードカップ１００は、リテーナリング５０２と再係合する。この後、ウェーハ５１４は、リテーナリング５０２からウェーハチャック１０４上へ解放され、最終的に搬送機構８０８によってシステムまたはカセット（図示せず）へ戻される。
【００３８】
図１０に示すように、ウェーハチャック１０４は、ウェーハセンサ７００を装備していてもよい。ウェーハチャック１０４の各脚部１１４は、ウェーハ接触面３１６において、好ましくはウェーハ５１４の外径の３ｍｍ以内で、Ｔ字形端部１２４を貫通する開口７０４を有している。各開口７０４には、導管７０６、７０８および７１０が接続されている。導管７０６、７０８および７１０は、レストリクタ７１４を含む供給導管７１２へ接続される。差圧センサ７１８が、レストリクタ７１４の両端での圧力降下を測定する。供給導管７１２は、供給装置７２０で終端する。このほかに、各導管７０６、７０８および７１０は、個々にレストリクタおよび差圧センサを備えることができる。
【００３９】
供給装置７２０は、通常、水７０２または他の流体を低圧、例えば３０ｐｓｉで送出する。水７０２は、供給導管７１２、導管７０６、７０８および７１０、を通過し、最後にウェーハチャック１０４の各脚部１１４中の開口７０４を通って出る。
【００４０】
ウェーハ５１４がウェーハ接触面３１６上で静止している場合、開口７０４を出る水７０２は、ウェーハ５１４に衝突し、管路７０６内に背圧を生成する。開口７０４のオリフィスまたは孔の大きさは、ウェーハ５１４が水７０２の薄い層の上で「浮動」できるように供給圧力７２０に関連して決められる。これにより、ウェーハチャック１０４との接触が無いため、ウェーハ５１４の表面への汚染粒子の移動が最小限に抑えられる。次いで、背圧は、差圧センサ７１８によって検出される。検出された圧力差は、ウェーハ５１４がウェーハチャック１０４上に配置されてコーン１０２内に存在するか、あるいは存在しないかの指標である。さらに、コーン１０２とリテーナリング５１４がドッキングすると、ウェーハがエアブラダ（図示せず）によってリテーナリング５０２の内側にロードされるにつれてウェーハ５１４が曲がるので、ウェーハ５１４が受ける力の量に相関する圧力変動がセンサによって検出される。この圧力変動を監視することにより、ブラダによってウェーハ５１４上に生じる力をウェーハ５１４にダメージを与えないように制御することができる。導管の直径、検出用開口７０４の数、および絞り７１４の量に応じて、当業者は他の供給圧力を使用することができる。これに応じて、開口７０２を出る水７０２の量と速度を操作することにより、ウェーハチャック１０４上でのウェーハ５１４のセンタリングを助けながらウェーハ５１４を「浮動」させることができる。
【００４１】
センサ７００は、ウェーハ接触面３１６上またはウェーハ接触面３１６付近に位置する３つの開口７０４を利用するように説明したが、この構成は例示に過ぎない。当業者は、開口７０４の数および位置を容易に変更できる。例えば、チャック１０４の中心部に少なくとも１つの開口７０４を設けることで、水７０４の流れに生成される背圧を監視することによりウェーハ５１４の存在をユーザーが検出することが可能になる。さらに、個別のセンサが各導管７０６、７０８および７１０上で使用される場合、リテーナリング５０２に対するウェーハ５１４の相対的な位置を検出することができる。このほかに、コーン１０４内に少なくとも１つの開口７０４を有するセンサ７００を利用することもできる。
【００４２】
この例示の実施形態は、ウェーハをＣＭＰ機へ固定するための本発明の使用を開示しているが、取付具へのウェーハの精密な位置決めが必要な場合であれば、本発明は同等の価値を有する。したがって、本発明の教示を本明細書で詳細に図示および記載したが、当業者は、この教示を依然として取り入れつつ本発明の趣旨から逸脱せずに、他の種々の実施形態を容易に考案することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のケミカルメカニカルポリッシャの概略正面図である。
【図２】図１のケミカルメカニカルポリッシャの概略平面図である。
【図３】本発明のエッジ接触ロードカップの簡単な分解斜視図である。
【図４】エッジ接触ロードカップの平面図である。
【図５】図４の５−５線に沿ったエッジ接触ロードカップおよび２つのアクチュエータの断面図である。
【図６】図４の６−６線に沿ったエッジ接触ロードカップおよび２つのアクチュエータの断面図である。
【図７】可撓体の平面図である。
【図８】ウェーハ、アクチュエータおよびリテーナリングと共に示す図６の断面図である。
【図９】ウェーハチャックの平面図である。
【図１０】ウェーハセンサを持つウェーハチャックの概略図である。
【符号の説明】
１００…エッジ接触ロードカップ、１０２…コーン、１０３…ピン、１０４…ウェーハチャック、１０５…ピン、１０６…クランププレート、１０７…クランプブロック、１０８…ボルト、１１２…ファスナ、１１４…脚部、１１８…外側リング、１２０…ウェブ、１２２…ウェーハチャック通路。
【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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