特許 7532572 基板を保持するための研磨ヘッドおよび基板処理装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-08-02

(45)【発行日】2024-08-13

(54)【発明の名称】基板を保持するための研磨ヘッドおよび基板処理装置

(51)【国際特許分類】

   B24B 37/32 20120101AFI20240805BHJP

   H01L 21/304 20060101ALI20240805BHJP

   H01L 21/68 20060101ALI20240805BHJP

【ＦＩ】

B24B37/32 Z

H01L21/304 622G

H01L21/304 622T

H01L21/68 G

【請求項の数】 11

(21)【出願番号】P 2023019855

(22)【出願日】2023-02-13

(62)【分割の表示】P 2019067207の分割

【原出願日】2019-03-29

(65)【公開番号】P2023054081

(43)【公開日】2023-04-13

【審査請求日】2023-02-13

(73)【特許権者】

【識別番号】000000239

【氏名又は名称】株式会社荏原製作所

(74)【代理人】

【識別番号】100106208

【弁理士】

【氏名又は名称】宮前 徹

(74)【代理人】

【識別番号】100146710

【弁理士】

【氏名又は名称】鐘ヶ江 幸男

(74)【代理人】

【識別番号】100186613

【弁理士】

【氏名又は名称】渡邊 誠

(72)【発明者】

【氏名】小林 賢一

(72)【発明者】

【氏名】柏木 誠

【審査官】山村 和人

(56)【参考文献】

【文献】特開２００３－０４８１４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０６－２５４７６３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２４Ｂ ３７／００ － ３７／３４

Ｈ０１Ｌ ２１／３０４

Ｈ０１Ｌ ２１／６８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

研磨装置の研磨対象である角形の基板を保持するためのヘッドであって、
基板を保持するための基板保持面と、
前記基板保持面の外側に位置するリテーナと、を有し、
前記リテーナは端部領域を有し、前記端部領域は、前記ヘッドに保持される基板の角部に隣接するように配置され、且つ、前記端部領域の前記基板保持面側の端面は、前記リテーナの長手方向の端部に向かうにしたがって前記基板保持面から離れるように構成され、
前記端部領域は曲線部分を有し、前記曲線部分は、前記リテーナの長手方向の寸法以上の曲率半径を備え、且つ、前記端部領域の曲線部分は、前記ヘッドに保持される基板の角部が前記リテーナに接触しないように構成されている、
ヘッド。

【請求項2】

請求項１に記載のヘッドであって、
前記ヘッド内における前記リテーナの位置を決めるための位置決め部材を有し、
前記位置決め部材は、基板の辺から垂直に前記リテーナの方を見た場合に前記リテーナの前記端部領域に位置する、
ヘッド。

【請求項3】

請求項１または２に記載のヘッドであって、
前記リテーナの曲線部分は、前記ヘッドに保持される基板の角部に隣接するように配置されている、
ヘッド。

【請求項4】

請求項１から３のいずれか一項に記載のヘッドであって、
前記リテーナは中央領域を有し、前記リテーナの前記端部領域は前記中央領域から延在している、
ヘッド。

【請求項5】

請求項１から４のいずれか一項に記載のヘッドであって、
複数の前記リテーナを有し、
前記複数のリテーナの各々は、前記ヘッドに保持される基板の各辺に沿って配置されている、
ヘッド。

【請求項6】

角形の基板を研磨するための研磨装置であって、
研磨パッドを保持するテーブルと、
請求項１から５のいずれか一項に記載のヘッドと、有し、
前記ヘッドに保持された基板を、前記研磨パッドに押し当てて、基板と前記研磨パッドとを相対的に運動させて、基板を研磨するように構成されている、
研磨装置。

【請求項7】

研磨装置の研磨対象である角形の基板を保持するためのヘッドに使用されるリテーナであって、
前記リテーナは端部領域を有し、前記端部領域は、前記ヘッドに保持される基板の角部に隣接するように配置され、且つ、前記端部領域の基板側の端面は、前記リテーナの長手方向の端部に向かうにしたがって基板から離れるように構成され、
前記端部領域は曲線部分を有し、前記曲線部分は、前記リテーナの長手方向の寸法以上の曲率半径を備え、且つ、前記端部領域の曲線部分は、前記ヘッドに保持される基板の角部が前記リテーナに接触しないように構成されている、
リテーナ。

【請求項8】

請求項７に記載のリテーナであって、
ヘッド内における前記リテーナの位置を決めるための位置決め部材を取り付けるための位置決め特徴を有し、前記位置決め特徴は、前記リテーナの端部領域に位置する、
リテーナ。

【請求項9】

請求項７または８に記載のリテーナであって、
前記リテーナの曲線部分は、前記ヘッドに保持される基板の角部に隣接するように配置されている、
リテーナ。

【請求項10】

請求項７から９のいずれか一項に記載のリテーナであって、
前記リテーナは中央領域を有し、前記リテーナの前記端部領域は前記中央領域から延在している、
リテーナ。

【請求項11】

請求項１０に記載のリテーナであって、
前記リテーナの中央領域は直線部分を有し、前記リテーナの前記直線部分は、前記ヘッドに保持される基板の辺に沿うように配置されている、
リテーナ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本願は、基板を保持するための研磨ヘッドおよび基板処理装置に関する。

【背景技術】

【0002】

半導体デバイスの製造に、基板の表面を平坦化するために化学機械研磨（ＣＭＰ）装置が使用されている。半導体デバイスの製造に使用される基板は、多くの場合、円板形状である。また、半導体デバイスに限らず、ＣＣＬ基板（Copper Clad Laminate基板）やＰＣＢ（Printed Circuit Board）基板、フォトマスク基板、ディスプレイパネルなどの四角
形の基板の表面を平坦化する際の平坦度の要求も高まっている。また、ＰＣＢ基板などの電子デバイスが配置されたパッケージ基板の表面を平坦化することへの要求も高まっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１８－１８３８２０号公報

【文献】特開２０００－９４３０８号公報

【文献】特開平１１－９９４７１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

また、円形の半導体基板は規格（たとえばＳＥＭＩ規格）により寸法が定まっているが、上述のＣＣＬ基板（Copper Clad Laminate基板）やＰＣＢ（Printed Circuit Board）
基板、フォトマスク基板、ディスプレイパネルなどの四角形の基板は、規格などにより寸法が決まっていないので、様々な寸法の基板が存在し得る。近年、デバイスの製造効率の点から基板の寸法が大きくなる傾向にある。大きく重量のある基板はそりや変形が生じやすく、従来の円形の基板の処理装置と同様の技術を適用できるとは限らない。

【0005】

一般に、ＣＭＰ装置は、基板を保持する研磨ヘッドと、研磨パッドを保持するテーブルと、を備える。基板を研磨するときは、研磨ヘッドに保持された基板をテーブル上の研磨パッドに押圧し、基板を保持する研磨ヘッドと研磨パッドを保持するテーブルとをそれぞれ回転させることで、基板と研磨パッドとを相対的に移動させて基板を研磨する。研磨ヘッドは、研磨ヘッドが回転しているときに基板が研磨ヘッドから飛び出すことを防止するためのリテーナを備える。リテーナにより基板が研磨ヘッドから飛び出すことをある程度は防止することができるが、研磨ヘッドの回転中に基板が研磨ヘッド内で移動して、リテーナに衝突することがある。基板の寸法や重量によっては、基板がリテーナに衝突すると、基板にダメージを与えることがあり、基板を破損するリスクがある。また、基板の寸法や重量によっては、基板がリテーナに衝突すると、基板が研磨ヘッドから飛び出すリスクもある。本願は、基板がリテーナに衝突する際のリスクを軽減することを一つの目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0006】

一実施形態によれば、研磨装置の研磨対象である角形の基板を保持するためのヘッドが提供され、基板を保持するための基板保持面と、前記基板保持面の外側に位置するリテーナと、を有し、前記リテーナは端部領域を有し、前記端部領域は、前記ヘッドに保持される基板の角部に隣接するように配置され、且つ、前記端部領域の前記基板保持面側の端面は、前記リテーナの長手方向の端部に向かうにしたがって前記基板保持面から離れるように構成される。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】一実施形態による、基板処理装置である基板研磨装置の構成を概略的に示す斜視図である。

【図2】一実施形態による、研磨ヘッドの模式的な断面図である。

【図3】一実施形態による、研磨ヘッドを研磨テーブル側から見た図である。

【図4】一実施形態による、研磨ヘッドと研磨テーブルとを互いに回転させながら、研磨ヘッドに保持された基板ＷＦを研磨テーブル上の研磨パッドに押し当てて、基板ＷＦを研磨しているところを概略的に示す上面図である。

【図5】図４の矢印５の方向からみた断面を概略的に示す断面図である。

【図6】一実施形態による、基板ＷＦの研磨中の様子を研磨パッドの方から見た様子を概略的に示す下面図である。

【図7】基板ＷＦにダメージが発生する場合を模式的に示す断面図である。

【図8】一実施形態による、基板の研磨中の様子を研磨パッドの方から見た様子を概略的に示す下面図である。

【図9】図８中の符号９で示される領域を拡大して示す図である。

【図10】一実施形態による、リテーナ部材の端部付近を示す図である。

【図11】一実施形態による、研磨ヘッドのリテーナ部材の近くを模式的に示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下に、本発明に係る研磨ヘッドおよび研磨ヘッドを備える基板処理装置の実施形態を添付図面とともに説明する。添付図面において、同一または類似の要素には同一または類似の参照符号が付され、各実施形態の説明において同一または類似の要素に関する重複する説明は省略することがある。また、各実施形態で示される特徴は、互いに矛盾しない限り他の実施形態にも適用可能である。

【0009】

図１は、一実施形態による基板処理装置である基板研磨装置の構成を概略的に示す斜視図である。図１に示される研磨装置３００は、研磨テーブル３５０と、研磨対象物である基板を保持して研磨テーブル３５０上の研磨面に押圧する研磨ヘッド３０２と、を備えている。研磨テーブル３５０は、テーブルシャフト３５１を介してその下方に配置される研磨テーブル回転モータ（図示せず）に連結されており、そのテーブルシャフト３５１周りに回転可能になっている。研磨テーブル３５０の上面には研磨パッド３５２が貼付されており、研磨パッド３５２の表面３５２ａが基板を研磨する研磨面を構成している。一実施形態において、研磨パッド３５２は、研磨テーブル３５０からの剥離を容易にするための層を介して貼り付けられてもよい。そのような層は、たとえばシリコーン層やフッ素系樹脂層などがあり、例えば特開２０１４－１７６９５０号公報などに記載されているものを使用してもよい。

【0010】

なお、市場で入手できる研磨パッドとしては種々のものがあり、例えば、ニッタ・ハース株式会社製のＳＵＢＡ８００（「ＳＵＢＡ」は登録商標）、ＩＣ－１０００、ＩＣ－１０００／ＳＵＢＡ４００（二層クロス）、フジミインコーポレイテッド社製のＳｕｒｆｉｎ ｘｘｘ－５、Ｓｕｒｆｉｎ ０００等（「ｓｕｒｆｉｎ」は登録商標）がある。ＳＵＢＡ８００、Ｓｕｒｆｉｎ ｘｘｘ－５、Ｓｕｒｆｉｎ ０００は繊維をウレタン樹脂で固めた不織布であり、ＩＣ－１０００は硬質の発泡ポリウレタン（単層）である。発泡ポリウレタンは、ポーラス（多孔質状）になっており、その表面に多数の微細なへこみまたは孔を有している。

【0011】

研磨テーブル３５０の上方には研磨液供給ノズル３５４が設置されており、この研磨液供給ノズル３５４によって研磨テーブル３５０上の研磨パッド３５２上に研磨液が供給さ
れるようになっている。また、図１に示されるように、研磨テーブル３５０およびテーブルシャフト３５１には、研磨液を供給するための通路３５３が設けられている。通路３５３は、研磨テーブル３５０の表面の開口部３５５に連通している。研磨テーブル３５０の開口部３５５に対応する位置において研磨パッド３５２は貫通孔３５７が形成されており、通路３５３を通る研磨液は、研磨テーブル３５０の開口部３５５および研磨パッド３５２の貫通孔３５７から研磨パッド３５２の表面に供給される。なお、研磨テーブル３５０の開口部３５５および研磨パッド３５２の貫通孔３５７は、１つであっても複数でもよい。また、研磨テーブル３５０の開口部３５５および研磨パッド３５２の貫通孔３５７の位置は任意であるが、一実施形態においては研磨テーブル３５０の中心付近に配置される。

【0012】

図１には示されていないが、一実施形態において、研磨装置３００は、液体、又は、液体と気体との混合流体、を研磨パッド３５２に向けて噴射するためのアトマイザを備えてもよい。アトマイザから噴射される液体は、例えば、純水であり、気体は、例えば、窒素ガスである。

【0013】

研磨ヘッド３０２は、シャフト１８に接続されており、このシャフト１８は、上下動機構により揺動アーム３６０に対して上下動するようになっている。このシャフト１８の上下動により、揺動アーム３６０に対して研磨ヘッド３０２の全体を上下動させ位置決めするようになっている。シャフト１８は、図示しない回転モータの駆動により回転するようになっている。シャフト１８の回転により、研磨ヘッド３０２がシャフト１８を中心にして回転するようになっている。

【0014】

研磨ヘッド３０２は、その下面に四角形の基板を保持できるようになっている。揺動アーム３６０は支軸３６２を中心として旋回可能に構成されている。研磨ヘッド３０２は、揺動アーム３６０の旋回により、基板受け渡し位置と研磨テーブル３５０の上方との間で移動可能である。シャフト１８を下降させることで、研磨ヘッド３０２を下降させて基板を研磨パッド３５２の表面（研磨面）３５２ａに押圧することができる。このとき、研磨ヘッド３０２および研磨テーブル３５０をそれぞれ回転させ、研磨テーブル３５０の上方に設けられた研磨液供給ノズル３５４から、および／または、研磨テーブル３５０に設けられた開口部３５５から研磨パッド３５２上に研磨液を供給する。このように、基板を研磨パッド３５２の研磨面３５２ａに押圧して基板の表面を研磨することができる。基板ＷＦの研磨中に、研磨ヘッド３０２が研磨パッド３５２の中心を通過するように（研磨パッド３５２の貫通孔３５７を覆うように）、アーム３６０を固定あるいは揺動させてもよい。

【0015】

一実施形態による研磨装置３００は、研磨パッド３５２の研磨面３５２ａをドレッシングするドレッシングユニット３５６を備えている。このドレッシングユニット３５６は、研磨面３５２ａに摺接されるドレッサ５０と、ドレッサ５０が連結されるドレッサシャフト５１と、ドレッサシャフト５１を回転自在に支持する揺動アーム５５とを備えている。ドレッサ５０の下部はドレッシング部材５０ａにより構成され、このドレッシング部材５０ａの下面には針状のダイヤモンド粒子が付着している。

【0016】

揺動アーム５５は図示しないモータに駆動されて、支軸５８を中心として旋回するように構成されている。ドレッサシャフト５１は、図示しないモータの駆動により回転し、このドレッサシャフト５１の回転により、ドレッサ５０がドレッサシャフト５１周りに回転するようになっている。また、ドレッサシャフト５１は、上下動可能に構成されており、ドレッサシャフト５１を介してドレッサ５０を上下動させ、ドレッサ５０を所定の押圧力で研磨パッド３５２の研磨面３５２ａに押圧することができる。

【0017】

研磨パッド３５２の研磨面３５２ａのドレッシングは次のようにして行われる。ドレッ
サ５０はエアシリンダなどにより研磨面３５２ａに押圧され、これと同時に図示しない純水供給ノズルから純水が研磨面３５２ａに供給される。この状態で、ドレッサ５０がドレッサシャフト５１周りに回転し、ドレッシング部材５０ａの下面（ダイヤモンド粒子）を研磨面３５２ａに摺接させる。このようにして、ドレッサ５０により研磨パッド３５２が削り取られ、研磨面３５２ａがドレッシングされる。

【0018】

図２は、一実施形態による、研磨ヘッド３０２の模式的な断面図である。図２おいては、研磨ヘッド３０２を構成する主要構成要素だけを模式的に図示している。図３は、一実施形態による、研磨ヘッド３０２を研磨テーブル３５０側から見た図である。

【0019】

図２に示されるように、研磨ヘッド３０２は、基板ＷＦを研磨面３５２ａに対して押圧する本体２と、研磨面３５２ａを直接押圧するリテーナ部材３とを有する。本体２は概略四角形の平板状の部材からなり、リテーナ部材３は本体２の外側に取り付けられている。一実施形態において、リテーナ部材３は、図３に示さるように細長い長方形の板状の部材である。図３に示される実施形態においては、リテーナ部材３は、４本の板状の部材が研磨ヘッド３０２の四角形の本体２の各辺の外側に設けられている。また、一実施形態において、図３に示されるようにリテーナ部材３は複数の溝３ａを備えている。図３に示されるリテーナ部材３は、研磨ヘッド３０２の内側から外側に延びる溝３ａが形成されている。図３に示されるリテーナ部材３は、細長いリテーナ部材３の端部が扇形になった形状である。そのため、図３に示されるように４個のリテーナ部材３を組み合わせることで、研磨ヘッド３０２の本体２の角部も含めてほぼ全体をリテーナ部材３で囲むことができる。本体２は、ステンレス鋼（ＳＵＳ）などの金属や、エンジニアリングプラスティック（例えば、ＰＥＥＫ）などの樹脂により形成されている。本体２の下面には、基板の裏面に接触する弾性膜（メンブレン）４が取り付けられている。一実施形態において、弾性膜（メンブレン）４は、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）、ポリウレタンゴム、シリコンゴム等の強度および耐久性に優れたゴム材によって形成される。一実施形態において、弾性膜（メンブレン）４は、金型を使用してゴム材から形成することができる。なお、本体２は、複数の部材を結合させて構成されてもよい。

【0020】

図２に示されるように、弾性膜（メンブレン）４は同心状の複数の隔壁４ａを有し、これら隔壁４ａによって、弾性膜４の上面と本体２の下面との間に円形状のセンター室５、センター室５を囲う四角の環状のリプル室６、リプル室６を囲う四角の環状の中間室７、中間室７を囲う四角の環状のアウター室８、アウター室８を囲う四角の環状のエッジ室９が形成されている。すなわち、本体２の中心部にセンター室５が形成され、中心から外周方向に向かって、順次、同心状に、リプル室６、中間室７、アウター室８、エッジ室９が形成されている。図２に示されるように、本体２内には、センター室５に連通する流路１１、リプル室６に連通する流路１２、中間室７に連通する流路１３、アウター室８に連通する流路１４、エッジ室９に連通する流路１５がそれぞれ形成されている。そして、センター室５に連通する流路１１、リプル室６に連通する流路１２、中間室７に連通する流路１３、アウター室８に連通する流路１４、エッジ室９に連通する流路１５は、ロータリージョイントを介して流体供給源および／または真空源に接続されている。また、リテーナ部材３の上にも弾性膜からなるリテーナ部材加圧室１０が形成されており、リテーナ部材加圧室１０は、研磨ヘッド３０２の本体２内に形成された流路１６およびロータリージョイントを介して流体供給源および／または真空源に接続されている。

【0021】

図２に示されるように構成された研磨ヘッド３０２においては、上述したように、本体２の中心部にセンター室５が形成され、中心から外周方向に向かって、順次、同心状に、リプル室６、中間室７、アウター室８、エッジ室９が形成され、これらセンター室５、リプル室６、中間室７、アウター室８、エッジ室９およびリテーナ部材加圧室１０に供給する流体の圧力をそれぞれ独立に調整することができる。このような構造により、基板ＷＦ
を研磨パッド３５２に押圧する押圧力を基板ＷＦの領域毎に調整でき、かつリテーナ部材３が研磨パッド３５２を押圧する押圧力を調整できる。なお、弾性膜４には、基板ＷＦを研磨ヘッド３０２に真空吸着させるための複数の真空吸着孔が設けられていてもよい。

【0022】

図４は、一実施形態による、研磨ヘッド３０２と研磨テーブル３５０とを互いに回転させながら、研磨ヘッド３０２に保持された基板ＷＦを研磨テーブル３５０上の研磨パッド３５２に押し当てて、基板ＷＦを研磨しているところを概略的に示す上面図である。図４において、リテーナ部材３および基板ＷＦは破線で示してある。図５は、図４の矢印５の方向からみた断面を概略的に示す断面図である。図４に示されるように、研磨パッド３５２および基板ＷＦは回転しているので、基板ＷＦと研磨パッド３５２との間の摩擦力により、基板ＷＦには平面方向に力が作用する。図５において、基板ＷＦに水平方向に作用する力、弾性膜４から基板ＷＦに下方向に与えられる力、およびリテーナ部材３に下方向に与えられる力が矢印で示されている。基板ＷＦの研磨中は、リテーナ部材加圧室１０へ流体を供給することでリテーナ部材３にも下方向に力が与えられている。そのため、リテーナ部材３は、基板ＷＦが研磨ヘッド３０２から飛び出すことを防止する。

【0023】

図６は、一実施形態による、基板ＷＦの研磨中の様子を研磨パッド３５２の方から見た様子を概略的に示す下面図である。上述のように、研磨中は基板ＷＦに平面方向に力が作用するので、図６に示されるように、リテーナ部材３で囲われる領域内で基板ＷＦが移動して、基板ＷＦがリテーナ部材３に衝突することがある。図示のように、基板ＷＦが四角形の場合、基板ＷＦの角部がリテーナ部材３に衝突することがあり、リテーナ部材３および基板ＷＦに局所的に大きな力が与えられることになる。基板ＷＦの寸法や重量によっては、衝突によって非常に大きな力が発生し、基板ＷＦやリテーナ部材３にダメージを与えたり、場合によっては基板ＷＦやリテーナ部材３を破損したりすることもあり得る。また、研磨ヘッド３０２に保持された基板ＷＦが、リテーナ部材３と研磨パッド３５２との間をすり抜けて、基板ＷＦが研磨ヘッド３０２から飛び出すこともあり得る。

【0024】

図７は、基板ＷＦにダメージが発生する場合を模式的に示す断面図である。図７に示されるように、基板ＷＦの研磨中に、基板ＷＦに平面方向に力が作用し、基板ＷＦに座屈が発生することがある。基板ＷＦに座屈が発生すると、基板ＷＦが破断することがあり得る。基板ＷＦが破断すると、破断した基板の一部がリテーナ部材３と弾性膜４との間に入り込み、研磨ヘッド３０２の内部に配置された弾性膜４やその他の部品にダメージを与えることがある。また、座屈により基板ＷＦが破断しなかったとしても、図７に示されるように、基板ＷＦが屈曲することで基板ＷＦの端部に下方向の力が発生し、基板ＷＦがリテーナ部材３と研磨パッド３５２との間に潜り込み、基板ＷＦが研磨ヘッド３０２から飛び出すことがあり得る。

【0025】

上述のような、基板ＷＦがリテーナ部材３へ衝突することに起因する基板ＷＦやリテーナ部材３へのダメージを防止するための１つの解決策として、リテーナ部材３と基板ＷＦとの間の隙間を小さくすることが考えられる。リテーナ部材３と基板ＷＦとの間の隙間を小さいと、基板ＷＦがリテーナ部材３へ衝突したときの衝撃が小さくなる。しかし、リテーナ部材３と基板ＷＦとの間の隙間を小さくすると、研磨ヘッド３０２へ基板ＷＦを保持させることが困難になる。一般に、基板研磨装置において、研磨ヘッド３０２に基板ＷＦを保持させるときは、所定の位置に基板ＷＦを配置し、その上に研磨ヘッド３０２を移動させて、真空吸着などの方法により、基板ＷＦをリテーナ部材３で囲まれた所定の位置に保持させる。リテーナ部材３と基板ＷＦとの間の隙間が小さいと、研磨ヘッド３０２へ基板ＷＦを受け渡す際の研磨ヘッドの位置決めに高い精度が必要となる。そのため、研磨ヘッド３０２の移動機構が複雑になり、製造コストが増大する。

【0026】

また、研磨中におけるリテーナ部材３の研磨パッド３５２への押しつけ圧力を大きくす
ることで、基板ＷＦが研磨ヘッド３０２から飛び出すことを防止できる。しかし、リテーナ部材３の押しつけ圧力は、研磨レートに影響を与えるので、基板ＷＦが研磨ヘッド３０２から飛び出すことを防止するという観点だけからリテーナ部材３の押しつけ圧力を大きくすることはできない。たとえば、リテーナ部材３の押しつけ圧力を大きくすると、リテーナ部材３付近の研磨レートが下がり、基板ＷＦを均一に研磨できなくなる可能性がある。

【0027】

本開示は、上記の問題の少なくとも一部を解決または緩和することができるリテーナ部材を提供する。図８は、一実施形態による、基板ＷＦの研磨中の様子を研磨パッド３５２の方から見た様子を概略的に示す下面図である。図９は、図８中の符号９で示される領域を拡大して示す図である。図８に示される実施形態において、リテーナ部材３は、細長い略長方形の板状の部材である。図８に示される実施形態においては、リテーナ部材３は、４本の板状の部材が研磨ヘッド３０２の四角形の本体２の各辺の外側に設けられている。図８に示される各リテーナ部材３は、中央領域３ｂおよび端部領域３ｃを備える。中央領域３ｂは、リテーナ部材３の長手方向の中心を含む所定の領域である。端部領域３ｃは、リテーナ部材３の中央領域３ｂから長手方向の外側に配置する領域であり、中央領域３ｂの両側に位置している。また、リテーナ部材３の端部領域３ｃは、研磨ヘッド３０２に保持された基板ＷＦの角部に隣接するように位置している。端部領域３ｃの基板ＷＦ側の端面は、リテーナ部材３の長手方向の端部に向かうにしたがって基板ＷＦから離れるように構成されている。

【0028】

図８、９に示される実施形態において、リテーナ部材３の中央領域３ｂは直線部分を備える。また、リテーナ部材３の端部領域３ｃは曲線部分を備える。リテーナ部材３の直線部分は、基板ＷＦに対向する辺が直線となっている部分である。中央領域３ｂの直線部分は、研磨ヘッド３０２に正しく保持された基板ＷＦの対向する辺に平行に延びる。リテーナ部材３の曲線部分は、基板ＷＦに対向する辺が曲線となっている部分である。また、リテーナ部材３の曲線部分は、研磨ヘッド３０２に保持された基板ＷＦの角部に隣接するように位置している。なお、リテーナ部材３は、厚さ方向（図８、９の紙面に垂直な方向）の寸法を備えているので、基板ＷＦに対向するのは、実際は一次元の「線」および「辺」ではなく二次元の「面」であるが、本明細書においては既述のように「直線部分」、「曲線部分」のように記載している。

【0029】

図８、９は、研磨中に基板ＷＦが研磨ヘッド３０２内で回転してリテーナ部材３に衝突した状態を模式的に示している。本実施形態によるリテーナ部材３は、基板ＷＦの角部に隣接した曲線部分を備えているので、基板ＷＦの角部がリテーナ部材３に接触しない。逆にいえば、リテーナ部材３の曲線部分は、基板ＷＦが研磨ヘッド３０２内で回転した場合にでも、基板ＷＦの角部がリテーナ部材３に接触しないように設けられている。本実施形態によるリテーナ部材３を備える研磨ヘッド３０２においては、基板ＷＦの角部がリテーナ部材３に衝突しないので、基板ＷＦの角部に局所的に大きな力が加わることを防止でき、基板ＷＦやリテーナ部材３へダメージを与えるリスクを軽減することができる。また、研磨中に基板ＷＦが研磨ヘッド３０２から飛び出すリスクも軽減することができる。

【0030】

また、本実施形態によるリテーナ部材３は、直線部分を備えているので、基板ＷＦが研磨ヘッド３０２内で、中央領域３ｂの直線部分と隣接する基板ＷＦの辺とが平行な状態で直線的に移動した場合は、基板ＷＦの辺がリテーナ部材３の直線部分に接触するので、基板ＷＦおよびリテーナ部材３に局所的に大きな力が加わることがない。

【0031】

図８、９に示される実施形態によるリテーナ部材３の曲線部分は、基板ＷＦの角部がリテーナ部材３に接触しない形状であれば任意の形状とすることができる。たとえば、曲線部分は、円弧形状を備えるものとすることができる。一例として、曲線部分は、リテーナ
部材３の長手方向の寸法と同程度、あるいはそれ以上の曲率半径を備える円弧の一部としてもよい。

【0032】

なお、図８、９に示される実施形態によるリテーナ部材３において、図３に示されるような溝３ａを備えるように構成してもよい。

【0033】

図１０は、一実施形態による、リテーナ部材３の端部付近を示す図である。図１０に示される実施形態においては、リテーナ部材３は、図８、９に示されるリテーナ部材３と同様に中央領域３ｂおよび端部領域３ｃを備える。図１０に示される実施形態においては、中央領域３ｂは直線部分を備え、端部領域３ｃも直線部分を備える。図１０に示されるように、中央領域３ｂの直線部分と端部領域３ｃの直線部分とは鈍角θをなす。図１０に示される実施形態によるリテーナ部材３は、図８、９に示される曲線部分を備えるリテーナ部材３と同様の効果を備える。なお、図１０に示される実施形態において、中央領域３ｂの直線部分と端部領域３ｃの直線部分とが鈍角θで結合される部分は、角を持たないように面取りされていることが望ましく、特に丸く面取りされていることが望ましい。なお、図１０に示される実施形態によるリテーナ部材３において、図３に示されるような溝３ａを備えるように構成してもよい。

【0034】

一実施形態によるリテーナ部材３は、研磨ヘッド３０２内においてリテーナ部材３を位置決めするための位置決め特徴３ｄを有する。位置決め特徴３ｄは、リテーナ部材３に形成された凹部とすることができる。研磨ヘッド３０２の本体２の所定位置にも凹部を設け、リテーナ部材３の凹部３ｄと研磨ヘッド３０２の本体２の凹部とに位置決めピンを配置することで、リテーナ部材３を研磨ヘッド３０２の所定位置に位置決めすることができる。リテーナ部材３の位置決め特徴３ｄの少なくとも１つは、端部領域３ｃに設けられていることが望ましい。また、研磨中に、基板ＷＦが研磨ヘッド３０２内で回転して、基板ＷＦがリテーナ部材３に接触する場合において、接触位置が位置決め特徴３ｄよりもリテーナ部材３の中央領域３ｂ側になるように構成されることが望ましい。リテーナ部材３の位置決め特徴３ｄは、端部領域３ｃだけでなく中央領域３ｂにも設けてもよく、複数の位置決め特徴３ｄを等間隔で設けてもよく、また、複数の位置決め特徴３ｄを任意の配置で設けてもよい。

【0035】

図１１は、一実施形態による、研磨ヘッド３０２のリテーナ部材３の近くを模式的に示す断面図である。図１１に示される研磨ヘッド３０２は、図２に示される研磨ヘッド３０２と概ね同様の構成とすることができる。ただし、図１１に示される実施形態による、研磨ヘッド３０２において基板ＷＦを保持する弾性膜４により形成される最も外側に位置する圧力室の高さ２１が小さくなるように構成されている。図１１に示される研磨ヘッド３０２においては、最も外側に位置する圧力室は、エッジ室９であるので、エッジ室９の高さ２１が小さくなるように構成されている。圧力室の高さ２１は、圧力室内の圧力と圧力室外の圧力が同一の条件（たとえば大気圧）における、圧力室の基板ＷＦに垂直な方向の寸法である。基板ＷＦを保持する弾性膜４の最も外側の領域において圧力室の高さ２１が小さいので、圧力室の上面２１ａと研磨パッド３５２の研磨面３５２ａとの間の距離が小さくなる。そのため、研磨中に基板ＷＦがリテーナ部材３に接触したときに、図７に示されるような基板ＷＦの座屈を抑制することができる。研磨中の基板ＷＦの座屈を抑制することで、基板ＷＦの破損や、研磨ヘッド３０２からの飛び出しのリスクを低減することができる。なお、基板ＷＦを保持する弾性膜４の最も外側の領域において圧力室の高さ２１は、基板ＷＦの座屈を抑制することができる程度に設定する。

【0036】

なお、図１１に示される実施形態においては、最も外側に位置する圧力室であるエッジ室９の高さ２１を他の圧力室よりも小さくしているが、全ての圧力室の高さをエッジ室９の高さと同様に小さくしてもよい。また、図１１に示される実施形態においては、弾性膜
４が複数の圧力室を形成しているが、他の実施形態として１つの圧力室だけを備えるようにし、圧力室の高さを小さくしてもよい。このとき、１つの圧力室の最も外側の領域だけ高さを小さくしてもよい。さらに、図１１に示される実施形態においては、圧力室の高さ２１は、研磨ヘッド３０２の本体２の下面と弾性膜４の上面との間により画定されているが、研磨ヘッド３０２の本体２に取り付けられる他の剛体部材と弾性膜４の上面との間により画定されてもよい。他の剛体部材は、たとえば弾性膜４を本体２に取り付けるためのホルダであってもよい。

【0037】

以上、いくつかの例に基づいて本発明の実施形態について説明してきたが、上記した発明の実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明には、その均等物が含まれることはもちろんである。また、上述した課題の少なくとも一部を解決できる範囲、または、効果の少なくとも一部を奏する範囲において、特許請求の範囲および明細書に記載された各構成要素の任意の組み合わせ、または、省略が可能である。

【0038】

上述の実施形態から少なくとも以下の技術的思想が把握される。
［形態１］形態１によれば、研磨装置の研磨対象である角形の基板を保持するためのヘッドが提供され、かかるヘッドは、基板を保持するための基板保持面と、前記基板保持面の外側に位置するリテーナと、を有し、前記リテーナは端部領域を有し、前記端部領域は、前記ヘッドに保持される基板の角部に隣接するように配置され、且つ、前記端部領域の前記基板保持面側の端面は、前記リテーナの長手方向の端部に向かうにしたがって前記基板保持面から離れるように構成される。

【0039】

［形態２］形態２によれば、形態１によるヘッドにおいて、前記ヘッド内における前記リテーナの位置を決めるための位置決め部材を有し、前記位置決め部材は、基板の辺から垂直に前記リテーナの方を見た場合に前記リテーナの前記端部領域に位置する。

【0040】

［形態３］形態３によれば、形態１または形態２によるヘッドにおいて、前記リテーナの端部領域は曲線部分を有し、前記リテーナの曲線部分は、前記ヘッドに保持される基板の角部に隣接するように配置されている。

【0041】

［形態４］形態４によれば、形態１から形態３のいずれか１つの形態によるヘッドにおいて、前記リテーナは中央領域を有し、前記リテーナの前記端部領域は前記中央領域から延在している。

【0042】

［形態５］形態５によれば、形態１から形態４のいずれか１つの形態によるヘッドにおいて、複数の前記リテーナを有し、前記複数のリテーナの各々は、前記ヘッドに保持される基板の各辺に沿って配置されている。

【0043】

［形態６］形態６によれば、角形の基板を研磨するための研磨装置が提供され、かかる研磨装置は、研磨パッドを保持するテーブルと、形態１から形態５のいずれか１つの形態によるヘッドと、有し、前記ヘッドに保持された基板を、前記研磨パッドに押し当てて、基板と前記研磨パッドとを相対的に運動させて、基板を研磨するように構成されている。

【0044】

［形態７］形態７によれば、研磨装置の研磨対象である角形の基板を保持するためのヘッドに使用されるリテーナが提供され、かかるリテーナは、前記リテーナは端部領域を有し、前記端部領域は、前記ヘッドに保持される基板の角部に隣接するように配置され、且つ、前記端部領域の基板側の端面は、前記リテーナの長手方向の端部に向かうにしたがって基板から離れるように構成される。

【0045】

［形態８］形態８によれば、形態７によるリテーナにおいて、ヘッド内における前記リテーナの位置を決めるための位置決め部材を取り付けるための位置決め特徴を有し、前記位置決め特徴は、前記リテーナの端部領域に位置する。

【0046】

［形態９］形態９によれば、形態７または形態８によるリテーナであって、前記リテーナの端部領域は曲線部分を有し、前記リテーナの曲線部分は、前記ヘッドに保持される基板の角部に隣接するように配置されている。

【0047】

［形態１０］形態１０によれば、形態７から形態９のいずれか１つの形態によるリテーナにおいて、前記リテーナは中央領域を有し、前記リテーナの前記端部領域は前記中央領域から延在している。

【0048】

［形態１１］形態１１によれば、形態１０によるリテーナであって、前記リテーナの中央領域は直線部分を有し、前記リテーナの前記直線部分は、前記ヘッドに保持される基板の辺に沿うように配置されている。

【符号の説明】

【0049】

２…本体
３…リテーナ部材
３ａ…溝
３ｂ…中央領域
３ｃ…端部領域
３ｄ…位置決め特徴
４…弾性膜
４ａ…隔壁
５…センター室
６…リプル室
７…中間室
８…アウター室
９…エッジ室
１０…リテーナ部材加圧室
１８…シャフト
３００…研磨装置
３０２…研磨ヘッド
３５０…研磨テーブル
３５２…研磨パッド
３５２ａ…研磨面
ＷＦ…基板

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】