JPH1071560A - ウエハ加圧装置 - Google Patents

ウエハ加圧装置

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JPH1071560A
JPH1071560A JP24406196A JP24406196A JPH1071560A JP H1071560 A JPH1071560 A JP H1071560A JP 24406196 A JP24406196 A JP 24406196A JP 24406196 A JP24406196 A JP 24406196A JP H1071560 A JPH1071560 A JP H1071560A
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JP
Japan
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pressure
wafer
carrier
force
load cell
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JP24406196A
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English (en)
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Shigeto Izumi
重人 泉
Hatsuyuki Arai
初雪 新井
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SpeedFam Co Ltd
Original Assignee
SpeedFam Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ウエハ研磨時の回転力や水平力が圧力検知器
に及ぼす影響を除いて、ウエハの研磨精度の向上を図っ
たウエハ加圧装置を提供する。 【解決手段】 ウエハ加圧装置を、ウエハ２００を定盤
２１０に接触させた状態で自転するキャリア１と、キャ
リア１を加圧するシリンダ３００と、ロードセルＬＳで
キャリア１への圧力を検知し、シリンダ３００の加圧力
を検知圧力信号Ｖに基づいて制御するコントローラ６と
で構成した。そして、キャリア１を、ウエハ２００を保
持する保持体２と、シリンダ３００からの加圧力を受け
る被圧体３と、ウエハ２００に対して垂直方向にのみ変
形可能に組み付けられた２枚の環状板バネ４，４とで形
成し、ロードセルＬＳを、保持体２と被圧体３との間に
介設した。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、ＣＭＰ（Chemic
al Mechanical Polishing）装置などのウエハ研磨装置
に用いられるウエハ加圧装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種のウエハ加圧装置として
は、ＣＭＰ装置がある。このＣＭＰ装置は、定盤上のウ
エハをキャリアで保持し、このキャリアを支持するキャ
リア軸を上方のシリンダで下方に押して、キャリアを加
圧することにより、ウエハを定盤に押し付けながら、キ
ャリアを自転させると共に定盤を回転させる構造となっ
ている。このようなＣＭＰ装置を用いたウエハの研磨プ
ロセスにおいては、研磨時にウエハに与える研磨圧力
が、非常に重要である。この研磨圧力のいかんによっ
て、研磨精度が左右されることとなる。そこで、ロード
セルなどの圧力検知器を用いて、研磨圧力を所望値に維
持するようにしたＣＭＰ装置が考案されている。
【０００３】図１３は、このようなＣＭＰ装置の一例を
示す概略図である。このＣＭＰ装置は、図に示すよう
に、定盤２１０上のウエハ２００を保持するキャリア１
００に取り付けられたキャリア軸１１０と、このキャリ
ア軸１１０を押し下げるシリンダ３００のピストンロッ
ド３１０との間に、ロードセルＬＳを介在させた構成と
なっている。これにより、シリンダ３００の加圧力をロ
ードセルＬＳで検知し、この検知加圧力を、実際にウエ
ハ２００に加わっている研磨圧力と想定する。そして、
検知圧力が所定の設定圧力値と異なる場合には、シリン
ダ３００の加圧力を調整して、設定圧力値に保つように
している。しかしながら、実際には、シリンダ３００に
よる加圧力だけでなく、キャリア軸１１０やキャリア１
００の重力なども、ウエハ２００に圧力として加わる。
したがって、ロードセルＬＳの検知加圧力値とウエハ２
００への実際の研磨圧力値とは相違する。このため、上
記した従来のＣＭＰ装置では、ウエハ２００への研磨圧
力の制御に大きな誤差が発生し、研磨精度が落ちてしま
う。
【０００４】そこで、ロードセルＬＳをキャリア内に設
けたＣＭＰ装置が考案されている。図１４は、このＣＭ
Ｐ装置の要部を示す概略断面図である。このＣＭＰ装置
は、ウエハ２００を保持するハウジング１０１と、この
ハウジング１０１に上下動自在に組み付けられたフラン
ジ１０２とで、キャリア１００を構成し、これらハウジ
ング１０１とフランジ１０２との間に、ロードセルＬＳ
を介設した構造となっている。ＣＭＰ装置をこのような
構造にすることで、シリンダ３００の加圧力だけでな
く、キャリア軸１１０やキャリア１００の重力による圧
力などもロードセルＬＳで検知することができ、ロード
セルＬＳによる検知加圧力値がウエハ２００への実際の
研磨圧力値に近いものとなる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記した図１
４のＣＭＰ装置では、次のような問題があった。キャリ
ア１００は、回転する定盤２１０にウエハ２００を押圧
しながら、キャリア軸１１０を中心に自転する。したが
って、図に示すように、垂直力Ｖだけでなく、キャリア
１００の自転による回転力Ｒや定盤２１０の回転による
水平力Ｈが、ロードセルＬＳに加わることとなる。この
ため、ロードセルＬＳは、ウエハ２００への研磨圧力と
して検知すべき垂直力Ｖだけでなく、回転力Ｒや水平力
Ｈをも検知してしまい、研磨圧力の制御に誤差が発生し
てしまう。また、回転力Ｒや水平力ＨがロードセルＬＳ
に加わるので、ロードセルＬＳが破壊されるおそれがあ
る。
【０００６】この発明は上述した課題を解決するために
なされたもので、ウエハ研磨時の回転力や水平力が圧力
検知器に及ぼす影響を除いて、ウエハの研磨精度の向上
を図ったウエハ加圧装置を提供することを目的としてい
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１の発明は、ウエハを定盤に接触させた状態
で自転するキャリア部と、このキャリア部を上記定盤側
に加圧する加圧部と、圧力検知器で上記ウエハへの圧力
を検知し、上記加圧部の加圧力を検知圧力値に基づいて
制御する圧力制御部とを具備するウエハ加圧装置であっ
て、上記キャリア部を、上記ウエハを保持する保持体
と、この保持体と対向した状態で、上記加圧部からの加
圧力を受ける被圧体と、上記ウエハに対して垂直方向に
のみ変形可能に、上記被圧体と保持体との間に組み付け
られた弾性部材とで構成し、上記圧力制御部の圧力検知
器を、上記被圧体と保持体との間に介設した構成として
ある。かかる構成によれば、キャリア部がウエハを定盤
に接触させた状態で自転すると、このキャリア部は加圧
部によって定盤側に加圧される。そして、圧力制御部の
圧力検知器によって、ウエハへの圧力が検知され、その
検知圧力値に基づいて、加圧部の加圧力が制御される。
すなわち、加圧部からの加圧力は、キャリア部の被圧体
を介して圧力検知器に加わり、しかる後、保持体に保持
されたウエハに加わる。このとき、保持体や被圧体に、
キャリア部の自転による回転力や定盤による水平力が加
わり、保持体や被圧体がウエハに対して垂直な方向以外
の方向に移動して、それらの力が被圧体と保持体との間
の圧力検知器に加わるおそれがある。しかし、ウエハに
対して垂直方向にのみ変形可能な弾性部材が、被圧体と
保持体との間に組み付けられているので、保持体や被圧
体が、ウエハに対して垂直な方向にのみ移動し、当該垂
直方向の力のみが圧力検知器に加わることとなる。
【０００８】請求項２の発明は、請求項１に記載のウエ
ハ加圧装置において、上記被圧体は、上記保持体側に突
出する第１の支持部を有し、上記保持体は、上記被圧体
側に突出する第２の支持部を有し、上記弾性部材は、上
記ウエハに対して平行に配置された状態で、上記第１及
び第２の支持部に支持された板バネである構成とした。
かかる構成によれば、被圧体及び保持体の第１及び第２
の支持部に支持された板バネがウエハに対して平行に配
置されているので、この板バネは、ウエハに対して垂直
方向にのみ撓む。
【０００９】請求項３の発明は、請求項２に記載のウエ
ハ加圧装置において、積層した複数の上記板バネを、上
記第１及び第２の支持部で支持した構成としてある。か
かる構成によれば、複数の板バネを積層されているの
で、ウエハの垂直方向の加圧力に対する板バネの強度が
増大する。
【００１０】請求項４の発明は、請求項２に記載のウエ
ハ加圧装置において、所定間隔だけ離した平行な複数の
上記板バネを、上記第１及び第２の支持部で支持した構
成としてある。かかる構成によれば、所定間隔だけ離し
た平行な複数の板バネを、第１及び第２の支持部で支持
したので、第１または第２の支持部が傾こうとすると、
複数の板バネに発生する曲げモーメントが互いに逆向き
になり、これらの支持部材の傾き動作を阻止する。
【００１１】請求項５の発明は、請求項１に記載のウエ
ハ加圧装置において、上記弾性部材を、上記ウエハ側に
所定量だけ変形させた状態で組み付けた構成としてあ
る。かかる構成によれば、弾性部材をウエハ側に所定量
だけ変形させた状態で組み付けたので、この状態で、ウ
エハへの加圧力を零と設定することで、圧力検知器が負
の加圧力をも検知することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態につ
いて図面を参照して説明する。 （第１の実施形態）図１は、この発明の第１の実施形態
に係るウエハ加圧装置の構成を示す概略図である。な
お、図１３及び図１４に示した部材と同一部材について
は、同一符号を付して説明する。この実施形態は、ＣＭ
Ｐ装置に適用されたウエハ加圧装置であり、図に示すよ
うに、ウエハ２００を定盤２１０に接触させた状態で自
転可能なキャリア１と、このキャリア１を定盤２１０側
に加圧する加圧部としてのシリンダ３００と、圧力検知
器としてのロードセルＬＳによりウエハ２００への圧力
を検知し、検知圧力値を示す検知圧力信号ＶＳに基づい
て、シリンダ３００の加圧力を制御する圧力制御部とし
てのコントローラ６とを具備している。
【００１３】まず、装置の要部であるキャリア１につい
て詳説する。図２は、キャリア１の断面図である。キャ
リア１は、この図に示すように、ウエハ２００を保持す
るための保持体２と、保持体２の上部に被せられ、シリ
ンダ３００からの加圧力を受ける被圧体３と、これら保
持体２と被圧体３とに、積層状態で組み付けられた２枚
の弾性部材としての環状板バネ４，４とで構成されてい
る。保持体２は、ウエハ２００を押圧するためのプレッ
シャプレート２０を下位に有しており、このプレッシャ
プレート２０の外周面に、イクステンションリング２１
が下方に若干突出した状態で嵌められている。これによ
り、ウエハ２００を保持するスペース２ａを、プレッシ
ャプレート２０の下側に画成する。そして、プレッシャ
プレート２０の上に、環状板バネ用の収納室２ｂを有し
たハウジング２２が載置され、このハウジング２２とプ
レッシャプレート２０とイクステンションリング２１と
が、一体にボルト締めされている。
【００１４】被圧体３は、このようなハウジング２２の
上部に被せられている。具体的には、被圧体３は、フラ
ンジ３０とキャリア軸３１とを有し、フランジ３０が、
水浸入防止用のＶリング２ｃを介して、収納室２ｂを覆
うようにハウジング２２の上部に被せられ、キャリア軸
３１がこのフランジ３０の上面中心部に垂直に嵌められ
ている。
【００１５】２枚の環状板バネ４，４は、ハウジング２
２の収納室２ｂ内に組み付けられている。具体的には、
図２及び図３に示すように、中心にテーパ状のロードセ
ル当接部２４を有した取付体２３が収納室２ｂの底部に
配置されて、ハウジング２２にボルト締めされている。
そして、３つの支持部２５（第２の支持部）が取付体２
３のロードセル当接部２４の周囲に１２０度間隔で突設
されている。一方、フランジ３０の内側面には、リング
３２を介して、ベースリング３３が取り付けられ、ベー
スリング３３の下面には、３つの支持部３４（第１の支
持部）が、上記３つの支持部２５の間に位置するように
１２０度間隔で突設されている。すなわち、支持部２５
がフランジ３０側に向くように突設され、支持部３４が
取付体２３側を向くように突設されている。そして、下
側の環状板バネ４が支持部２５上面に当接され且つ上側
の環状板バネ４が支持部３４の下面に当接された状態
で、積層された２枚の環状板バネ４，４が支持部２５，
３４にボルト締めされている。詳しくは、図４に示すよ
うに、各環状板バネ４には、径方向に並ぶ一対の孔４
０，４０が１２０度間隔で穿設され、周方向に並ぶ一対
の孔４１，４１が一対の孔４０，４０の間に１２０度間
隔で穿設されている。これら一対の孔４０，４０及び孔
４１，４１は、二点鎖線で示す支持部２５の上面及び同
じく二点鎖線で示す支持部３４の下面に位置されてお
り、図２及び図３に示すように、この状態で、ボルト４
２が一対の孔４０，４０を介して支持部２５のボルト孔
に上方から螺入されると共に、、ボルト４３が一対の孔
４１，４１を介して支持部３４のボルト孔に下方から螺
入されている。このようにして、２枚の環状板バネ４，
４は、キャリア軸３１の中心軸Ｌを中心として配置さ
れ、支持部２５で下から３点支持されると共に、支持部
３４で上から３点支持されて、ウエハ２００と平行にな
るように組み付けられている。
【００１６】上記のように２枚の環状板バネ４，４が内
部に組み付けられたキャリア１は、図１に示すモータ５
によって、自転されるようになっている。具体的には、
枠体５１が、ベアリング５０を介してキャリア軸３１の
上部に取り付けられ、この枠体５１にモータ５が組み付
けられている。モータ５は、回転軸にギア５２を有して
おり、このギア５２がキャリア軸３１の上端部に取り付
けられたギア５３に噛み合っている。これにより、モー
タ５の回転力が、ギア５２，５３を介してキャリア１に
伝達され、キャリア１がキャリア軸３１の中心軸Ｌの周
りで自転するようになっている。なお、枠体５１は、ガ
イド５５を介してレール５４に上下動自在に取り付けら
れている。
【００１７】シリンダ３００は、上記枠体５１に連結さ
れている。すなわち、ピストンロッド３１０の下端部が
枠体５１の上面に連結されており、シリンダ３００内の
空気圧力を変化させて、このピストンロッド３１０を上
下させることで、枠体５１がキャリア１と一体に上昇
し、また、キャリア１を加圧する。
【００１８】このシリンダ３００の加圧力を制御するコ
ントローラ６は、ロードセルＬＳと増幅器６０と比較器
６１と設定値発生器６２とトランジューサ６３とで構成
されている。ロードセルＬＳは、キャリア１の被圧体３
から受ける加圧力を検知する圧縮型の圧力検知器であ
り、保持体２と被圧体３との間に介在するように、被圧
体３に取り付けられている。具体的には、図２に示すよ
うに、ロードセルＬＳは、被圧体３のフランジ３０の内
側面中心に設けられたサポート３６に取り付けられ、そ
の圧力検知部ＬＳＨがロードセル当接部２４の上面中心
に当接されている。これにより、被圧体３が下方に加圧
されると、その加圧力が圧力検知部ＬＳＨに印加されて
検知され、その検知圧力値を示す検知圧力信号ＶＳがロ
ードセルＬＳから出力される。この検知圧力信号ＶＳを
伝送する信号線６４は、ロードセルＬＳからサポート３
６及びフランジ３０の図示しない孔とキャリア軸３１の
中心孔３１ａを通り、図１に示すように、スリップリン
グ６５を介して、増幅器６０の入力端に至っている。増
幅器６０は、検知圧力信号ＶＳの電圧を増幅するための
もので、その出力端は比較器６１に接続されている。比
較器６１は、増幅器６０からの検知圧力信号ＶＳと設定
値発生器６２からの設定値信号Ｖ０とを比較し、その差
分電圧ΔＶをトランジューサ６３に出力する機器であ
る。設定値発生器６２は、キャリア１の被圧体３に加え
るべき所望の加圧力値に対応した設定値信号Ｖ０を生成
して、比較器６１に出力する機器である。トランジュー
サ６３は、比較器６１からの差分電圧ΔＶに基づいてシ
リンダ３００内の空気圧力を調整する機器である。具体
的には、差分電圧ΔＶが正電圧の場合には、シリンダ３
００内の空気圧力を差分電圧ΔＶに対応した分だけ減少
させ、差分電圧ΔＶが負電圧の場合には、シリンダ３０
０内の空気圧力を差分電圧ΔＶに対応した分だけ増加さ
せる。
【００１９】次に、この実施形態のウエハ加圧装置が示
す動作について説明する。まず、図１において、ロード
セルＬＳに印加される圧力が、設定値発生器６２の設定
値信号Ｖ０が示す設定圧力値となるように、シリンダ３
００でキャリア１を加圧し、モータ５を用いてキャリア
１を自転させながら、定盤２１０を回転させる。これに
より、ウエハ２００は、回転する定盤２１０上でキャリ
ア１によって押圧されながら回転し、定盤２１０との接
触面が研磨される。
【００２０】この研磨状態において、水平方向の加圧力
がロードセルＬＳに加わる。すなわち、シリンダ３００
による加圧力だけでなく、枠体５１や被圧体３の重力な
どが垂直力としてロードセルＬＳに加わり、ロードセル
ＬＳで検知される。したがって、ロードセルＬＳがこの
垂直力を検知する限り、その検知圧力値は、ウエハ２０
０への実際の研磨圧力値に極めて近いものとなる。しか
し、上記したように、回転する定盤２１０上でキャリア
１が自転しており、しかも、保持体２と被圧体３とが別
体であることから、図５に示すように、垂直力Ｖの他
に、キャリア１の自転によって生じる保持体２と被圧体
３のねじれによる回転力Ｒや、定盤２１０の回転によっ
て生じる被圧体３の水平方向へのずれによる水平力Ｈ
が、ロードセルＬＳに印加されるおそれがある。ところ
が、キャリア軸３１の中心軸Ｌを中心とした２枚の環状
板バネ４，４が、支持部２５，３４を介して保持体２と
被圧体３とに連結されているので、回転力Ｒは、図６に
示すように、環状板バネ４，４の周方向に加わり、水平
力Ｈは径方向に加わる。しかし、環状板バネ４，４が多
数のボルト４２，４３で支持部２５，３４に固定されて
いることから、環状板バネ４がせん断されて周方向にず
れるということはない。また、各環状板バネ４は肉薄で
あり、水平力Ｈ方向の断面係数が大きく、しかも、ボル
ト４２，４３の間が長くないので、水平力Ｈによる径方
向への撓みは、ほとんど生じない。もし、環状板バネ４
が水平方向へ多少の撓み、保持体２や被圧体３が多少ず
れても、ロードセルＬＳの圧力検知部ＬＳＨがロードセ
ル当接部２４に当接したままずれるだけであるので、圧
力検知部ＬＳＨの損傷はほとんど生じない。したがっ
て、環状板バネ４，４は、回転力Ｒや水平力Ｈでほとん
ど変形せず、この結果、保持体２と被圧体３とがねじれ
たり、被圧体３が保持体２に対してずれたりすることは
ない。これに対して、垂直力Ｖは、図７に示すように、
支持部３４を介して環状板バネ４，４に直接印加され
る。このとき、環状板バネ４，４の垂直力Ｖ方向の断面
係数は水平力Ｈ方向の断面係数に比べて著しく小さいの
で、環状板バネ４，４が二点鎖線で示すように下方に撓
むこととなる。この結果、図５に示すように、ロードセ
ルＬＳは、回転力Ｒや水平力Ｈによる影響を受けず、垂
直力Ｖのみによって加圧され、実際の研磨圧力に極めて
近い圧力を検知することとなる。
【００２１】このようにして、ロードセルＬＳで検知さ
れた圧力値は、図１に示すように、検知圧力信号ＶＳと
して信号線６４を介して増幅器６０に入力され、増幅さ
れた後、比較器６１に出力される。そして、比較器６１
において、この検知圧力信号ＶＳと設定値発生器６２か
らの設定値信号Ｖ０とが比較され、その差分電圧ΔＶが
トランジューサ６３に出力される。すると、トランジュ
ーサ６３が、差分電圧ΔＶに基づいて、ロードセルＬＳ
に印加される検知圧力信号Ｖが所望の圧力値になるよう
に、シリンダ３００の加圧力を増幅又は減少する。
【００２２】このように、この実施形態のウエハ加圧装
置によれば、ウエハ２００の研磨時における回転力Ｒや
水平力ＨがロードセルＬＳに及ぼす影響を除いて、ロー
ドセルＬＳが実際の研磨圧力に近い検知圧力信号Ｖのみ
を検知することができるようにしたので、ロードセルＬ
Ｓによる検知精度が高くなる。この結果、コントローラ
６による高精度な圧力制御が可能となり、研磨レートな
どの研磨精度の向上を図ることができる。また、弾性部
材として、安価な環状板バネ４，４を用い、これらを支
持部２５，３４で支持するという簡単な構造で、回転力
Ｒや水平力Ｈの影響を除く機構を構成したので、装置を
安価に製造することができる。さらに、２枚の環状板バ
ネ４，４を積層した構造としたので、垂直力Ｖに対する
強度が増大し、装置の耐久性が高くなっている。
【００２３】（第２の実施形態）図８は、この発明の第
２の実施形態に係るウエハ加圧装置の要部を示す断面図
である。この実施形態のウエハ加圧装置は、図８に示す
ように、２枚の環状板バネ４，４を積層せず、所定間隔
だけ離して、平行に取り付けた点が、上記第１の実施形
態に係るウエハ加圧装置と異なる。具体的には、テーパ
状に凹んだロードセル当接部２４´を有する取付体２３
´が、ハウジング２２に取り付けられている。そして、
支持部２５，２５´が、この取付体２３´の上下面に各
々１２０度間隔で３つずつ穿設され、この支持部２５，
２５´に各々当接された環状板バネ４，４がボルト４２
にて固定されている。また、取付体２３´には、図９に
も示すように、孔２３ａ´が１２０度間隔で３つ穿設さ
れており、この孔２３ａ´内に、ブロック３７が上下動
自在に嵌挿されている。そして、このブロック３７の上
下面に環状板バネ４，４が各々当接され、環状板バネ４
の孔４１内にスリーブ３８が嵌め込まれている。そし
て、ボルト４３´が下側から３８に挿入され、支持部３
４´のボルト孔に螺入されている。これにより、２枚の
環状板バネ４，４が、支持部３４´及びブロック３７を
介して垂直力Ｖを受け、下方に撓むようになっている。
【００２４】かかる構成により、垂直力Ｖによる圧力が
ウエハ２００に均一に加わるようになっている。すなわ
ち、研磨時におけるウエハ２００は、定盤２１０に対し
て相対的に公転しており、定盤２１０との間の摩擦力な
どによって、公転方向につんのめるような状態となるこ
とがある。この状態が発生すると、キャリア１の保持体
２が傾斜した状態になる。例えば、図１０の（ａ）に示
すように、上記第１の実施形態のような積層された２枚
の環状板バネ４，４では、取付体２３が角度θだけ傾い
て、支持部２５が傾斜すると、支持部２５を境として、
環状板バネ４，４の左側部分に、上向きの曲げモーメン
トＭ１が発生し、右側部分に下向きの曲げモーメントＭ
１が発生して、環状板バネ４，４全体が図のようにねじ
れる。すると、保持体２がウエハ２００と共に角度θだ
け傾いた状態を維持することとなり、傾き側の加圧力が
他の部分の加圧力よりも大きくなって、ウエハ２００に
対する圧力分布が均一でなくなり、ウエハ２００の研磨
状態が不均一になる。つまり、ウエハ２００の面内で均
一な研磨レートが保てなくなる。
【００２５】これに対して、この実施形態では、ウエハ
２００がつんのめって、取付体２３´が傾こうとする
と、図１０の（ｂ）に示すように、上側の環状板バネ４
に生じる曲げモーメントＭ１を相殺する逆向きの曲げモ
ーメントＭ１が下側の環状板バネ４に発生し、環状板バ
ネ４，４のねじれを防止する。したがって、支持部２５
２５´の傾きは極めて小さく、無視できる程度となる。
このため、ウエハ２００は、保持体２と共に定盤２１０
に対して平行な状態を維持し、ウエハ２００に対する圧
力が均一になる。この結果、研磨レートがウエハ２００
の面内で均一となり、ウエハ２００のバッチ間及びロッ
ト間での研磨におけるユニフォーミティが向上する。そ
の他の構成，作用効果は上記第１の実施形態と同様であ
るので、その記載は省略する。
【００２６】（第３の実施形態）図１１は、この発明の
第３の実施形態に係るウエハ加圧装置の要部を示す概略
断面図である。この実施形態のウエハ加圧装置は、圧縮
型のロードセルＬＳを圧縮型及び引っ張り型の検知器と
して兼用することができるようにした点が、上記第１及
び第２の実施形態のウエハ加圧装置と異なる。すなわ
ち、図１１に示すように、キャリア１の被圧体３に予圧
をかけ、環状板バネ４を撓ませておき、このときの被圧
体３への加圧力を「０」としておく。この状態から、被
圧体３が上方に引っ張られると、環状板バネ４が復旧し
ていき、被圧体３への加圧力が減少していく。例えば、
キャリア１に予圧をかけない上記第１及び第２の実施形
態では、ロードセルＬＳへの加圧力と被圧体３への加圧
力との関係が、図１２の直線Ｌ１に示すようになるが、
直線Ｌ２に示すように、予圧すなわちロードセルＬＳへ
の加圧力を「２００ｋｇ・ｆ」とし、この状態での被圧
体３への加圧力を「０ｋｇ・ｆ」と設定しておくと、被
圧体３が上方に引っ張られ、環状板バネ４が水平に復旧
する。すると、被圧体３への加圧力すなわち引っ張り力
が「−２００ｋｇ・ｆ」となり、ロードセルＬＳは、保
持体２の重力が「２００ｋｇ・ｆ」であることを検知す
ることができる。したがって、この保持体２によるウエ
ハ２００への加圧力「２００ｋｇ・ｆ」を考慮して、ロ
ードセルＬＳに「２００ｋｇ・ｆ」の予圧がかかってい
る状態でウエハ２００への加圧力を「０ｋｇ・ｆ」と設
定することで、ウエハ２００に加わっている実際の研磨
圧力を正確に検知することができる。その他の構成，作
用効果は上記第１及び第２の実施形態と同様であるの
で、その記載は省略する。
【００２７】なお、この発明は、上記実施形態に限定さ
れるものではなく、発明の要旨の範囲内において種々の
変形や変更が可能である。上記実施形態ではウエハ加圧
装置をＣＭＰ装置に適用したが、ベアウエハを研磨する
片面ポリッシング装置などの研磨装置にも適用すること
ができることは勿論である。また、第１の実施形態で
は、２枚の環状板バネ４，４を積層した構造としたが、
１枚の環状板バネ４だけを用いた構造、又は環状板バネ
４を３層以上積層した構造としても良い。また、第２の
実施形態では、２枚の環状板バネ４，４を離間させて平
行に取り付けたが、上側と下側とに、各々同数の環状板
バネ４を積層し、これらの積層環状板バネを離間した構
造とすることもできる。また、環状板バネ４の形状を円
形にしたが、環状の形状であるならば良く、この形状に
限定されるものではない。また、圧力検知器として、ロ
ードセルＬＳを用いたが、歪みゲージ変換器などの圧力
変換器を用いても良い。また、ロードセルＬＳを被圧体
３側に取り付けたが、保持体２側に付けても良い。さら
に、上記実施形態では、ウエハ２００を定盤２１０上で
直接研磨する場合を想定したが、パッドが上面に貼られ
た定盤２１０でも、上記実施形態のウエハ加圧装置を用
いてウエハ２００を研磨することができる。この場合に
は、ウエハ２００とバッドとの摩擦力が高く、ウエハ２
００がつんのめり易いので、上記第３の実施形態のウエ
ハ加圧装置を用いることが好ましい。
【００２８】
【発明の効果】以上詳しく説明したように、請求項１の
発明によれば、ウエハに対して垂直方向にのみ変形可能
な弾性部材を、被圧体と保持体との間に組み付け、当該
垂直方向の力のみが圧力検知器に加わるようにしたの
で、圧力検知器はウエハの垂直方向に加わる加圧力のみ
を検知することができる。この結果、加圧部に対する加
圧制御部の誤差のない制御が可能となり、ウエハの研磨
精度の向上を図ることができるという優れた効果があ
る。
【００２９】請求項２の発明によれば、弾性部材を安価
な板バネとし、この板バネをウエハに対して平行に配置
し且つ被圧体及び保持体の第１及び第２の支持部で支持
するという簡単な構造としたので、装置コストの低廉化
を図ることができるという効果がある。
【００３０】請求項３の発明によれば、複数の板バネを
積層して、ウエハの垂直方向の加圧力に対する強度を増
大させたので、装置の耐久性の向上を図ることができる
という効果がある。
【００３１】請求項４の発明の発明によれば、所定間隔
だけ離した平行な複数の板バネを、第１及び第２の支持
部で支持して、これらの支持部材の傾き動作を阻止する
構造としたので、偏りのない安定した圧力をウエハに加
えることができるという効果がある。
【００３２】請求項５の発明の発明によれば、ウエハへ
の加圧力を零と設定することで、圧力検知器が負の加圧
力も検知することができるので、１つの圧力検知器で、
圧縮型及び引っ張り型の検知器を兼用することができる
という効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施形態に係るウエハ加圧装
置の構成を示す概略図である。
【図２】キャリアの断面図である。
【図３】キャリアを一部破断して示す斜視図である。
【図４】環状板バネの平面図である。
【図５】ロードセルに対する垂直力と回転力と水平力の
印加状態を示す断面図である。
【図６】環状板バネに対する回転力と水平力の印加状態
を示す平面図である。
【図７】環状板バネに対する垂直力の印加状態を示す概
略図である。
【図８】この発明の第２の実施形態に係るウエハ加圧装
置の要部を示す断面図である。
【図９】支持部への環状板バネの取付状態を示す断面図
である。
【図１０】環状板バネのねじれを説明するための概略図
であり、図１０の（ａ）は積層された環状板バネのねじ
れ状態を示し、図１０の（ｂ）は第２の実施形態による
ねじれ阻止状態を示す。
【図１１】この発明の第３の実施形態に係るウエハ加圧
装置の要部を示す概略断面図である。
【図１２】ロードセルへの加圧力と被圧体への加圧力と
の関係を示す線図である。
【図１３】従来例に係るＣＭＰ装置を示す概略図であ
る。
【図１４】他の従来例に係るＣＭＰ装置を示す概略断面
図である。
【符号の説明】
１・・・キャリア、 ２・・・保持体、 ３・・・被圧
体 ４・・・環状板バネ、 ６・・・コントローラ、
２００・・・ウエハ、 ２１０・・・定盤、３００・・
・シリンダ、ＬＳ・・・ロードセル、 ＶＳ・・・検知
圧力信号。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ウエハを定盤に接触させた状態で自転す
    るキャリア部と、このキャリア部を上記定盤側に加圧す
    る加圧部と、圧力検知器で上記ウエハへの圧力を検知
    し、上記加圧部の加圧力を検知圧力値に基づいて制御す
    る圧力制御部とを具備するウエハ加圧装置であって、 上記キャリア部を、上記ウエハを保持する保持体と、こ
    の保持体と対向した状態で、上記加圧部からの加圧力を
    受ける被圧体と、上記ウエハに対して垂直方向にのみ変
    形可能に、上記被圧体と保持体との間に組み付けられた
    弾性部材とで構成し、 上記圧力制御部の圧力検知器を、上記被圧体と保持体と
    の間に介設した、ことを特徴とするウエハ加圧装置。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載のウエハ加圧装置におい
    て、 上記被圧体は、上記保持体側に突出する第１の支持部を
    有し、 上記保持体は、上記被圧体側に突出する第２の支持部を
    有し、 上記弾性部材は、上記ウエハに対して平行に配置された
    状態で、上記第１及び第２の支持部に支持された板バネ
    である、 ことを特徴とするウエハ加圧装置。
  3. 【請求項３】 請求項２に記載のウエハ加圧装置におい
    て、 積層した複数の上記板バネを、上記第１及び第２の支持
    部で支持した、 ことを特徴とするウエハ加圧装置。
  4. 【請求項４】 請求項２に記載のウエハ加圧装置におい
    て、 所定間隔だけ離した平行な複数の上記板バネを、上記第
    １及び第２の支持部で支持した、 ことを特徴とするウエハ加圧装置。
  5. 【請求項５】 請求項１に記載のウエハ加圧装置におい
    て、 上記弾性部材を、上記ウエハ側に所定量だけ変形させた
    状態で組み付けた、 ことを特徴とするウエハ加圧装置。
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