JP2000296458A - 研磨媒体安定化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 研磨中に研磨媒体のずれ又はしわを防止する
ための研磨媒体保持装置を用いた研磨装置である。 【解決手段】 研磨媒体は、研磨媒体と支持面との間に
加えられる負圧によって支持面に引き付けられる。更
に、多孔質層が、研磨媒体と支持面との間に配置されて
もよく、負圧をかけたときに、研磨媒体にへこみが形成
される。更に別の構成においては、研磨媒体が、キャリ
ヤ及び研磨されるべき基板に引き付けられる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【技術分野】本発明は、研磨の分野に関し、詳細には、
化学的機械研磨に関する。より詳細には、本発明は、研
磨中の研磨面の保持特性及び研磨液の保持特性を改善す
ることを目的とする。

【０００２】

【背景技術】製品を研磨して凸凹のない鏡面を形成する
ことは、様々な分野の産業で利用できる。このような研
磨工程は、半導体装置の製造などで、極めて重要になり
つつあり、且つ、普及しつつある。半導体装置を製造す
るために用いられる様々な工程を通しての多くの様々な
段階で、半導体ウェーハ又は半導体基板を研磨する重要
なステップが必要となる。

【０００３】化学的機械研磨は、基板を研磨するための
技術として、とりわけ、ウェーハ又は基板上に半導体装
置を製造するときに使用するための技術として、急速に
採用されはじめている。装置は、通常アルミニウムか又
は銅などの金属の接続線が真空堆積又はその他の適切な
工程によって配線される一般にはメタライゼーションと
呼ばれるステップによって接続される。

【０００４】装置を接続する従来の単一の金属層を用い
た半導体装置の性能レベルは、急速に要求に合わないも
のになりつつある。最新の高性能装置は、多層金属配線
を使用している。多層配線は、第１の金属層上に誘電体
層又は絶縁層を堆積し、この誘電体層を貫通するバイア
ホールをエッチングし、そして、第１の金属層に接続す
るためのバイアホールを埋める第２の金属層を堆積する
ことによって構成することができる。これらの装置は、
装置密度を増加させ、装置間の配線長を短くすることが
できる。

【０００５】これらの金属層及び誘電体層のそれぞれ
は、かなりの厚さを有するので、様々な層を次々に重ね
てパターン化すると、ウェーハ基板に平坦でない形状が
残る。この種の非平坦性は、高密度装置においては、多
くの場合、許容できない。なぜなら、回路をウェーハ上
に印刷するために使用されるリソグラフィ装置は、その
回路の配線幅が細くなればなるほど、リソグラフィ装置
の被写界深度は、ますます、ウェーハの平坦性のたとえ
わずかな変動であってもそれを補正するに足る焦点深度
が得られなくなるからである。

【０００６】製造過程でのウェーハポリッシング即ち平
坦化は、形成される装置パターンによって発生する非平
坦性だけでなく、ウェーハ全体における平坦度の変動に
も同様に責任を負わなければならない。製造工程におい
て、ウェーハは、例えば、たわみ、或いは、ゆがむこと
がある。

【０００７】従って、製造過程で研磨を行う装置は、こ
れらのパターン形状によるウェーハの凸凹及び変動だけ
でなく、全体にわたって一様に平坦なウェーハ表面を実
現するための特殊な能力が要求される。化学的機械研磨
は、多層メタライゼーションを用いた最先端の装置に要
求されるウェーハ表面の全体的な平坦性を実現する有効
な手段として幅広く受け入れられている。

【０００８】典型的な化学的機械研磨装置は、１枚の基
板又はウェーハを支持するほぼ円形の圧力板又はキャリ
ヤプラテンを有するウェーハキャリヤを含む。キャリヤ
プラテンとウェーハとの間に、キャリヤフィルムが挿入
されてもよい。ウェーハキャリヤは、下向きの力を加え
る手段を備え、ウェーハを研磨媒体（典型的には、円形
のパッド）に押し付け、その研磨媒体の上には、研磨液
が供給される。研磨媒体は、研磨プラテンによって支持
される。研磨液は、研磨材のコロイド懸濁液から構成さ
れてもよく、また、化学反応性の溶液から構成されても
よい。一般的には、収容リングが、ウェーハを取り囲
み、研磨中に、ウェーハがキャリヤプラテンからずれる
のを防止する。

【０００９】典型的には、パッドに対するウェーハの相
対運動は、化学反応性の研磨液及び／又は研磨材を含ん
だ研磨液の存在下において、且つ、ウェーハキャリヤか
ら力を加えられた状態下においては、化学的な作用と機
械的な作用とが組み合わさったものをウェーハに与え、
それは、最終的には、ウェーハ表面を全体的に平坦化す
ることになる。一般的に、研磨プラテンは、キャリヤプ
ラテンがそうであるように、回転することができる。典
型的な研磨装置においては、パッドに対するウェーハの
相対運動は、研磨プラテンか、キャリヤプラテンか、或
いは、その両方を回転させることによってなされる。

【００１０】典型的には、回転プラテン機構には、円形
の研磨パッドが取り付けられ、その研磨パッドは、それ
が、磨耗し、或いは、研磨液及び研磨微粒子が詰まって
つるつるになることによって満足な結果が得られなくな
るまで使用される。その時点で、研磨工程を中断して、
研磨パッドを交換しなければならない。別の機構におい
ては、長方形のパッドが使用されることもある。即ち、
パッド材料が継続的に供給され、このパッド材料は、所
定の量ずつ研磨プラテンへ送り出され、研磨パッドが磨
耗しすぎて効果がなくなることは決してない。

【００１１】研磨パッドの形態に関係なく、パッドが接
着剤又はその他の取り付け手段によって研磨プラテンに
固定されていないときに発生する共通の問題は、研磨圧
力がウェーハキャリヤからウェーハを介して研磨パッド
に加えられたときに、研磨パッドがそれの所定の位置か
ら移動することである。この移動は、ウェーハと、使用
してもよいあらゆる化学的な研磨媒体も含めた研磨パッ
ドとの間の摩擦力が、研磨パッドと研磨プラテンとの間
に存在する摩擦力よりも大きいことにより発生する。こ
のような移動は、生産性を低下させ、しかも、工程で使
用される研磨圧力をできるだけ減少させることが要求さ
れる研磨工程の精度を減少させ、そのために、研磨時間
を増加させる。更に悪いことには、研磨パッドは、移動
するときに座屈(buckle）することがあり、非平坦な研
磨結果又は工程の完全な失敗（例えば、基板の破損）を
もたらす。これらの問題は、化学的機械研磨だけに限定
されるものではなく、純粋に機械的な研磨工程において
も発生する可能性がある。

【００１２】特に化学的機械研磨装置において発生する
問題は、研磨動作がある程度なされると、研磨されるべ
き基板と研磨パッドとの間にある化学的な液体即ちスラ
リが枯渇することである。研磨パッド／プラテンと研磨
される基板表面とを構成する比較的に滑らかで平坦な表
面のために、研磨動作は、化学的な液体／スラリを「掃
き出す」傾向があり、研磨される基板表面と研磨パッド
との間に、真空状態又は負圧が徐々に増大する。従っ
て、この問題は、研磨する時間が経過するにつれて次第
に悪化する。また、皮肉にも、この問題は、基板の表面
がより平坦で滑らかになるにつれてより深刻になり、研
磨の効率及び工程の効率を更に減少させる。

【００１３】研磨パッドを動かないようにすることがで
き、それと同時に、研磨パッドを連続的か又は断続的に
容易に素早く交換することのできる装置を有することが
望ましい。また、例えば、研磨されるべき基板表面と研
磨パッドとの間の「スラリ欠乏」として知られている現
象のような、化学的な研磨薬剤が排除されるのを防止す
ることが望ましい。

【００１４】

【発明の概要】本発明は、以下の詳細な説明で明らかに
なる更なる利点の中でも特に上述の問題を解決しようと
するものである。研磨面を安定させるための装置は、実
質的に平坦な非柔軟性の支持ベースと、支持ベースの上
にある柔軟性のある研磨パッドと、支持ベースにあり、
且つ、支持ベース中及び研磨パッドの下にある真空ポー
トとを含む。真空ポートを介して負圧がかけられると、
研磨パッドが、支持ベースに引き付けられ、その研磨パ
ッドは、所定の研磨位置に維持される。好ましくは、シ
ールが、提供され、支持ベース上で真空ポートのまわり
に外周を構成する。負圧をかけるときに、気密状態が、
シールに沿って、支持ベースと研磨パッドとの間に形成
される。

【００１５】別の実施の形態では、かけられた負圧をよ
り均一に分散させるために、複数の真空ポートを使用す
る。例えば、複数の真空ポートが、支持ベースの外周に
沿って配置されてもよい。或いは、複数の真空ポート
が、支持ベース全体にほぼ均一に配置されてもよい。複
数の真空ポートは、支持ベースの外周に沿った比較的に
より大きな真空ポートのグループと、支持ベースの外周
内の領域の全体にほぼ均一に配置された比較的により小
さい真空ポートのグループとを含んでもよい。

【００１６】更に、本発明は、付加的な層を研磨パッド
と支持ベースとの間に配置することを含む。この付加的
な層は、負荷をかけることによって研磨パッドが支持ベ
ースに引き付けられたとき、平坦でない部分が研磨パッ
ドに形成されるように提供される。これらの平坦でない
部分は、基板を研磨中に、研磨パッドの研磨領域に研磨
液を保持するのを助ける。

【００１７】付加的な層は、好ましくは、弾性パッドで
ある。付加的な層は、負圧をかけたときに、研磨パッド
の一部分が孔に部分的に引き込まれるように孔をあけら
れる。好ましくは、孔は、約０．０６〜約０．２５イン
チの範囲にある直径又は寸法を有する。

【００１８】研磨中に研磨パッドを固定するための手段
として、本発明による研磨装置は、ほぼ平坦な非柔軟性
の支持ベースと、支持ベースの上にある柔軟性のある研
磨パッドと、研磨パッドを支持ベースに引き付けて、研
磨パッドを所定の研磨位置に維持するための手段とを備
える。好ましくは、この引き付ける手段は、支持ベース
にある少なくとも１つの真空ポートに接続された真空ソ
ースを備えるが、それの代わりとして、以下で説明する
ように、研磨パッドをヘッドに引き付けるための真空ソ
ースのようなその他の構成を使用してもよい。更に、基
板キャリヤが、研磨パッド及び支持ベースに対して移動
可能に取り付けられる。

【００１９】パッドが、柔軟性のある研磨パッドと支持
ベースとの間に挿入されてもよい。好ましくは、パッド
は、孔があけられたもの、或いは、多孔質のものであ
る。より好ましくは、パッドは、孔あき弾性パッドであ
る。

【００２０】更に、基板を研磨媒体に押し付けて研磨す
るときに、研磨媒体を安定させる方法が開示される。こ
の方法は、実質的に非柔軟性の支持面全体に研磨媒体を
提供する段階と、支持面と研磨媒体との間に負圧をかけ
て、研磨媒体を支持面に引き付ける段階とを含む。負圧
は、約０．２〜３．０ｐｓｉ、好ましくは、約１．２ｐ
ｓｉの力で加えられる。

【００２１】好ましくは、この方法は、更に、支持面に
対して研磨媒体が移動しないように負圧を維持しなが
ら、基板を研磨媒体に押し付けて研磨する段階を含む。
この方法は、さらにまた、基板を研磨媒体に接触した状
態から引き離す段階と、負圧をかけるのを停止する段階
と、洗浄、コンディショニング、又は、交換のために研
磨媒体を取り外す段階とを含んでもよい。

【００２２】この方法は、研磨媒体を洗浄及び／又はコ
ンディショニングした後に、その研磨媒体を元に戻す段
階を含んでもよい。その研磨媒体を元に戻した後、負圧
が、再度、支持面と研磨媒体との間にかけられて、研磨
媒体が支持面に引き付けられる。或いは、最初の研磨媒
体と交換するために、別の研磨媒体が、支持面に配置さ
れてもよい。新しい研磨媒体が配置されると、負圧が、
再度、別の研磨媒体と支持面との間にかけられ、その別
の研磨媒体が、支持面に引き付けられる。

【００２３】任意で、負圧をかける前に、多孔質層が、
研磨媒体と実質的に非柔軟性の支持面との間に提供され
てもよい。そして、負圧をかけると、研磨媒体の一部分
が、多孔質層の孔へ部分的に引き込まれて、研磨媒体の
研磨面上にへこみが形成される。

【００２４】研磨面を安定させるための装置が開示さ
れ、この装置は、実質的に非柔軟性の支持ベースと、支
持ベースの少なくとも一部分に重なる柔軟性のある研磨
パッドと、基板を研磨パッドにあてがって、その基板を
研磨するキャリヤとを含む。基板に対して研磨媒体を実
質的にしわのない状態に維持するための手段は、例え
ば、支持ベースにあり、且つ、研磨パッドの下にある真
空ポート、又は、柔軟性のある研磨パッドをキャリヤ及
び基板に引き付けるための機構を含んでもよい。

【００２５】少なくとも１つの真空ポートが支持ベース
に提供される場合には、それを介して負圧をかけること
によって、研磨パッドを支持ベースに引き付けて、その
研磨パッドを所定の研磨位置に維持してもよい。維持す
るための手段が、柔軟性のある研磨パッドをキャリヤ及
び基板に引き付けるための機構を含む場合には、少なく
とも１つの真空ポートが、キャリヤに形成されてもよ
い。少なくとも１つの真空ポートを介してキャリヤと研
磨パッドとの間に負圧をかけるために、真空ソースが提
供され、それによって、いつでも、少なくともキャリヤ
及び基板の下にある研磨パッドの部分を実質的にしわの
ない状態に維持することができる。

【００２６】

【実施形態の詳細な説明】詳細は図面を参照する。同一
の符号は同一の構成要素を示し、本発明は、一般的に
は、研磨装置の研磨パッドを改善することに関する。研
磨装置の基本的な構成要素を理解することによって、以
下で明らかとなる本発明をより良く理解することができ
る。

【００２７】図１を参照すると、一般的には、基板キャ
リヤ１２０は、典型的には研磨パッド又は研磨ストリッ
プ２２０を支持する支持ベース２５０の上方に配置され
ている。一般的には、基板キャリヤ１２０は、ウェーハ
又は基板を支持することができ、同時に、研磨を容易に
するために必要な力を加えることができる。基板キャリ
ヤ１２０は、基板２６０を支持ベース２５０の平面に自
動的に位置合わせする何らかの能力を有してもよい。任
意で、弾性パッド２４０が、研磨パッド又は研磨媒体２
２０と支持ベース２５０との間に挿入され、それによっ
て、ある環境下において研磨を改善してもよい。基板キ
ャリヤ１２０は、スピンドル２７０を有してもよく、こ
のスピンドル２７０に、必要な下向きの力及び回転力が
加えられる。上述したように、基板キャリヤ１２０は、
好ましくは、自己アライメントを実行する能力があり、
それによって、基板２６０を研磨媒体２２０に位置合わ
せすることができる。多くの別の可能性もあるが、基板
キャリヤ１２０は、下部部材２９０が、軸受手段２８５
を中心にして、上部部材２８０に対して相対的に回転す
ることを考慮に入れたものであってもよい。研磨液が、
計量されたやり方で、研磨液ノズル２３０から研磨媒体
２２０に供給されてもよい。

【００２８】研磨動作をなすために、様々な相対運動
が、基板２６０と研磨媒体２２０との間に提供されても
よい。例えば、相対運動の１つの形態は、支持ベース２
５０を大地に対して動かないように保持して基板キャリ
ヤ１２０を制御可能に動かすことによってなされる。基
板キャリヤは、運動制御装置（図示せず）によって制御
されてもよく、支持面２５０の平面と平行な方向に制御
された運動又はプログラムされた運動をなすことができ
る。別に、或いは、それに加えて、基板キャリヤは、ス
ピンドル２７０によって規定される軸を中心にして回転
してもよい。各方向の運動は、同時に発生するようにプ
ログラムされてもよく、典型的には、そのようにプログ
ラムされる。

【００２９】図２は、円形の支持ベース１５０を用いた
本発明の第１の実施例の平面図である。柔軟な研磨パッ
ド１７０が、円形の支持ベース１５０の上に重なる。上
述した弾性パッド２４０に類似した任意による弾性パッ
ド（図示せず）が、柔軟な研磨パッド１７０と支持ベー
ス１５０との間に使用されてもよい。円形の支持ベース
１５０は、回転可能であってもよく、それによって、基
板２６０が基板キャリヤ１８０によって研磨パッド１７
０に押し付けられて保持されるときに、研磨圧力を基板
に発生させる。それとは別の方法として、基板２６０と
研磨パッド１７０との間の研磨動作をなすためには、支
持ベース１５０を動かないように保持して、キャリヤ１
８０を動かしてもよい。基板キャリヤ１８０は、好まし
くは、プログラマブルであり、その結果として、支持ベ
ース１５０及び研磨パッド１７０に対して、直線運動、
回転運動、又は、それらの両方の種類の運動を組み合わ
せた運動をなす。

【００３０】従って、キャリヤ１８０が、支持ベース１
５０及び研磨パッド１７０と相対的になすことのできる
研磨のパターンには、事実上、何も制限がない。図１に
示す装置の更に別の方法による動作は、キャリヤ１８０
及び支持ベース１５０の両方が互いに対して同時に運動
することである。これは、一般的には、キャリヤ１８０
が、回転運動、直線運動、又は、それらの両方の種類の
運動を組み合わせた運動をなすとともに、支持ベース１
５０も回転運動をなすことを意味する。

【００３１】また、回転する支持ベースを有する多くの
従来の研磨装置は、研磨パッドを接着剤で支持ベースに
取り付ける。このような構成は、磨耗又は凝結のために
研磨パッドを交換する時期になると取り扱いが面倒であ
る。研磨パッドの取り外しは、簡単に実施することがで
きず、また、パッド及び／又は接着剤の一部が、残るこ
とがあり、新しい研磨パッドを取り付けるときに、支持
ベースが極めて平坦であることを保証するための付加的
な配慮を必要とする。そのために、これは、極めて退屈
で時間のかかる処理となることがあり、停止時間を発生
させることによって生産量を減少させる。

【００３２】しかしながら、上述したように、パッド
が、接着剤又はその他の取り付け手段によって研磨プラ
テンに固定されていないときに発生する共通の問題は、
研磨圧力が基板キャリヤから基板を介して研磨パッドに
加えられたときに、研磨パッドがそれの所定の位置から
移動することである。この移動は、基板と、使用しても
よいあらゆる化学的な研磨媒体も含めた研磨パッドとの
間の摩擦力が、研磨パッドと支持ベース（研磨プラテ
ン）との間に存在する摩擦力よりも大きいことにより発
生する。

【００３３】図２に示す構成は、接着剤で取り付けた研
磨パッドによって発生するような問題を克服するだけで
なく、接着剤で固定していないパッドに関連して上述し
たような問題をも克服するものである。真空ポート１９
０が、支持ベース１５０に形成され、真空ソース（図２
には示さず）に接続される。回転する支持ベース１５０
の場合には、真空ソースは、スリップリング又はこの分
野で既知の他の等価な装置を介して真空ポートと連絡す
る。シールバリヤ１９５が、真空ポートを取り囲み、研
磨パッド１７０の外周のすぐ内側の輪郭をなぞり、好ま
しくは、このシールバリヤ１９５は、ＩＣ１０００（Ｒ
ＯＤＥＬから市販されている）などの材料からなるスト
リップのようなシールリング、Ｏ−リング、或いは、有
効な真空密封状態を形成するその他の何らかの材料であ
る。従って、支持ベース１５０上に研磨パッド１７０が
配置されると、真空ポート１９０を介して減圧され、そ
の真空ポート１９０は、シールバリヤ１９５に沿って効
果的に密封状態を形成する。密封状態が形成されると、
研磨パッド１７０と支持ベース１５０との間にあるあら
ゆる空気は、本質的に、真空ソースによって排除され、
それによって、研磨パッド１７０を支持ベース１５０に
効果的に固定することができる。

【００３４】図３は、研磨パッドを支持ベースに接着剤
で固定することが実際上できないような研磨装置の実施
の形態を示し、そのために、この装置においては、本発
明がいよいよ重要になる。この実施の形態においては、
個々の研磨パッド１７０ではなく、研磨媒体マガジン３
５０が使用される。研磨媒体マガジン３５０は、関連す
る基板キャリヤ３５４とともに示され、この基板キャリ
ヤ３５４は、図２に示すキャリヤ１８０に関連して上述
したようなあらゆる運きができるように制御されてもよ
い。任意の研磨液送出ノズル３５２が、研磨媒体３１０
に研磨液を供給してもよい。研磨液送出ノズル３５２
は、基板キャリヤ３５４に取り付けられて、基板キャリ
ヤ３５４とともに移動してもよく、或いは、分離して配
置されてもよく、さもなければ、それらの両方の構成が
使用されてもよい。基板キャリヤは、説明だけを目的と
して図示され、例えば、リニアモータによって駆動され
る基板キャリヤのようなその他の装置と取り替えること
もできる。

【００３５】研磨媒体マガジン３５０は、好ましくは、
長い媒体のロールの形態で供給される研磨媒体３１０を
使用する。研磨媒体３１０は、好ましくは、研磨パッド
か、又は、研磨媒体３１０を少なくとも部分的な幅で被
覆する固定研磨材の何れかを有する薄い高分子フィルム
基材を備える。フィルムは、約０．００１〜０．０２０
インチの厚さであってもよく、好ましくは、約０．００
５〜０．００７インチの厚さである。研磨媒体３１０
は、実質的に、研磨液に対して不浸透性でなければなら
ない。好ましくは、その材料は、マイラー（Mylar）フ
ィルム又はポリエチレングリコールテレフタレートから
製造される。新しい研磨媒体３１０は、好ましくは、研
磨媒体マガジン３５０によって自動的に供給されるの
で、ロールの全部が消費されてしまうまでは、ユーザは
介在しなくてもよい。

【００３６】研磨媒体３１０は、研磨媒体の経路の途中
に配置することが望まれる適切な機器構成及び機構に応
じて、研磨媒体マガジンが通過する様々な経路を有して
もよい。経路については、発明の名称「改善された研磨
のための研磨媒体マガジン(Polishing Media Magazine
For Improved Polishing)」、１９９７年４月４日出願
の同時係属米国出願第０８／８３３，２７８号に詳細に
説明され、その内容は本明細書に全体として援用されて
いる。図３において、媒体は、供給ロール３００から、
第１の回転変向バー３２０の下を通り、そして、プラテ
ン支持体３５５の上面３５６を通過して送り出されるロ
ールである。研磨媒体３１０は、上面３５６を通り抜
け、第２の回転変向バー３２５の上を通り、コンディシ
ョニングシステム３０５を通過し、第３の変向バー３３
０の周りを通り、最後に、巻き取りロール３４０に巻か
れる。第３の回転変向バー３３０は、好ましくは、垂直
方向において、巻き取りロール３４０よりも低い位置に
配置される。この構成によれば、結果として得られる角
度３５９は、研磨液を第３の回転変向バー３３０に集め
ようとし、図示したように、研磨媒体３１０から廃液タ
ンク３５８の中へそれを確実に落下させることができ
る。

【００３７】正確に配置された変向バー部材によって研
磨媒体の張力の加えられた部分を支持することによっ
て、その研磨媒体の張力の加えられた部分を、研磨媒体
マガジンのその他の機構に対して正確に配置することが
できる。これらの変向バー部材は、典型的には、軸受に
よってそれぞれの端部が支持される円柱状に磨かれた細
長い円柱又はロッドである。これらの回転変向バーは、
典型的には、システム全体における摩擦及び磨耗を減少
させるために使用されるが、例として、多孔質のウェブ
ロール又は浮遊ロールのようなそれとは異なる非回転部
材を使用して、所望の研磨媒体の経路を提供してもよ
い。そのような例は、媒体を搬送する完全に非接触型の
方法を提供する。

【００３８】研磨媒体の経路を形成するためにどのよう
な部材が使用されようとも、張力の加えられた部分は、
研磨中に発生するかもしれない上述の移動及び座屈の問
題を完全にはまだ解決してはいない。研磨中に張力の加
えられた部分をさらにしっかりと所定の位置に固定する
ために、研磨媒体マガジンを用いた研磨装置は、本発明
による真空固定システムとともに使用されてもよい。本
システムは、装置がスラリ型研磨媒体又はスラリレス型
研磨媒体のどちらを使用するかに関係なく、そのような
装置に取り付けることができる。真空固定システムは、
研磨媒体の張力の加えられた部分と研磨支持面との間を
減圧し、張力の加えられた部分がそれの所定の位置に保
持される圧力を増加させる。その結果として、研磨媒体
と支持面との引き合う力は、基板と、使用されうるあら
ゆる化学的な研磨媒体も含めた研磨媒体との間の摩擦力
よりも大きくなり、研磨媒体の移動又は座屈（bucklin
g）はまったく発生しない。この種の解決方法は、化学
的機械研磨だけに限定されるものではなく、機械研磨装
置にも同様に適用することができる。更に、真空固定シ
ステムによって提供される圧力は、研磨媒体に張力を加
えることを必要とせずに、移動及び座屈を十分に防止す
るものである。

【００３９】図３に示す例においては、真空ソース１９
２が、支持体３５５を貫通する真空ポート１９０に接続
される。図示しないが、シールバリヤ１９５が、図２に
関連して説明したものと同様に、且つ、媒体３１０の張
力の加えられた部分の外周のすぐ内側に横たわって、真
空ポート１９０の周囲に配置される。真空ソースは、好
ましくは、容量の大きな低圧ブロワ（例えば、ＧＡＳ
Ｔ、ＦＵＪＩ、ＡＭＥＴＥＣから市販されている）であ
り、研磨媒体に約０．２〜３．０ｐｓｉの真空度を発生
させる。適用される好ましい真空度は、約１．２ｐｓｉ
である。使用される媒体が、上述した標準的なものより
も薄い場合には、媒体に対して約３〜４ｐｓｉの真空度
を発生させるために、ベンチュリポンプが使用されても
よい。

【００４０】図３に示す装置の典型的な動作は、媒体３
１０を割り出して、媒体の所定部分を表面３５６上に配
置し、表面３５６上にある媒体３１０の所定部分に張力
を加え、そして、真空ソース１９２によって負圧をかけ
ることを含む。シールバリヤによって媒体３１０と表面
３５６との間に密封状態が形成されると、負圧によっ
て、媒体３１０と表面３５６との間に存在する空気が全
て排気され、この時点で、媒体は、本質的に、表面３５
６に固定される。それに続いて、研磨動作を開始するこ
とができる。好ましくは、負圧状態は、コンディショニ
ング又は洗浄のために、或いは、研磨に使用されるべき
新しい媒体部分を前進させるために媒体の運動が必要と
なるまで維持される。

【００４１】図４は、本発明の別の実施の形態による研
磨システムの部分図である。研磨媒体３１０は、ローラ
４２０上を通過するが、これは、本発明に影響を及ぼさ
ない。この実施の形態においては、研磨媒体３１０の下
にある支持面の縦方向のエッジは、可動エッジ部材４６
５によって、支持面の残りの部分よりも高く持ち上げら
れている。上述しなかったが、表面３５６の縦方向のエ
ッジは、任意で、表面３５６の残りの部分よりも高く持
ち上げられてもよいが、それのエッジは、表面３５６の
残りの部分と一体成形されたものである。媒体３１０
は、持ち上げられた縁部分の中間にある平坦部分と同じ
程度の広さを有する研磨のための作業領域を有するだけ
でよい。有効幅の外側にある領域は、被覆しなくてもよ
く、それによって、材料費を節約できる。

【００４２】持ち上げられたエッジ部分は、研磨媒体３
１０の持ち上げられた縁を形成するのを助ける。研磨工
程においてスラリを使用する実施の形態の場合には、持
ち上げられたエッジは、研磨領域にスラリを保持するの
を助け、また、再循環か又は廃棄の何れかのために、ス
ラリを適切な容器に流し込むのを助ける。本発明にとっ
てより重要なことは、持ち上げられたエッジは、更に、
媒体３１０をシールバリヤに押し付けることであり、真
空ソース１９２によってシステムに負圧をかけたとき
に、確実に真空に引くことができることを保証する。

【００４３】可動エッジ部材４６５は、図５（ａ）及び
図５（ｂ）に示すように、研磨媒体３１０でシールバリ
ヤ４９５を密閉するような配置を維持するために特に有
効である。図５（ｂ）に示すように、エッジ部材４６５
は、付勢部材４６８によって、支持部材４５５に対して
垂直方向に上向きに付勢される。付勢部材４６８は、好
ましくは、ばねであり、もっとも好ましくは、コイルば
ねであるが、それと等価な付勢特性を備えたその他のば
ねと簡単に取り替えてもよく、Ｏ−リング、ブラダ、空
気圧式又は油圧式の装置などのその他の弾性付勢機構と
取り替えてもよい。

【００４４】真空ポート１９０を介して負圧をかける
と、媒体３１０とシールバリヤ４９５との間に密封状態
が形成される。そして、図５（ａ）に示すように、媒体
は、負圧によって、支持面４６５にフラットに引き付け
られ、そこに固定される。負圧は、付勢部材４６８の付
勢力に十分に勝るものであり、図５（ａ）に示すよう
に、エッジ部材４６５が最大限に押し下げられたとき、
付勢部材４６８は、圧縮され、エッジ部材４６５は、そ
れらが着座する最下の垂直位置に押し下げられることに
注意されたい。それらの最下の位置において、エッジ部
材４６５は、研磨媒体３１０と位置が合い、エッジ部材
４６５が縁取る平坦な研磨面４６５の全体にわたり滑ら
かで平坦な接触面を保証する。

【００４５】負圧を解除するのと同時に、付勢部材の付
勢力は、できるだけ少なくした媒体３１０の下向きの力
よりも大きくなる。その結果として、エッジ部材４６５
は、図５（ｂ）に示すように、それらの最上の位置に付
勢される。最上の位置にあることによって、やはり図５
（ｂ）に示すように、エッジ部材は、縦方向のエッジに
沿ったシールバリヤが、負圧がなくても媒体３１０に接
触したままであることを保証する。これによって、再
び、所望されるときに確実に真空に引くことが可能とな
り、それによって、システムの信頼性は、大幅に改善さ
れる。

【００４６】図６に示す研磨システム５５０の部分図
は、支持部材４５５の支持面４５６と研磨媒体３１０と
の接触面に負圧をかけるための別の構成を示す。この構
成においては、複数の真空ポート２９０が、シールバリ
ヤ４９５によって規定される外周のすぐ内側の表面４５
６に沿って間隔を置いて配置される。図示した例におい
ては、真空ポート２９０は、一定間隔で配置され、同じ
寸法を有する。しかしながら、本発明は、そのようなも
のに限定されない。真空ポートの配置は、横方向エッジ
の近辺に持ち上げられたエッジがないのを補償するため
に、例えば、横方向エッジに沿ってより密に配置されて
もよい。それとは別に、或いは、それに加えて、真空ポ
ートは、任意に負圧をかけることができるようにするた
めに、異なる位置においては異なる寸法を有してもよ
い。また、スラリ／液体の欠乏を防止するのを支援する
という二次的な目的を達成するために、多くの小さな真
空ポートが、表面４５６の全体に配置されてもよく、こ
のことは、以下で詳細に説明される。

【００４７】図７は、支持部材５５５の支持面５５６と
研磨媒体３１０との接触面に負圧をかけるための更に別
の構成を有する研磨システム６５０の部分図を示す。こ
の構成においては、最大１／４インチ（０．２５″）ま
での、好ましくは、最大１／８インチ（０．１２５″）
までの複数の極めて小さな真空ポート３９０が、表面５
５６の有効幅（即ち、研磨媒体の張力の加えられた部分
の下にあり、且つ、シールバリヤ４９５の境界内にある
領域）の全体に配置される。図示した例においては、真
空ポート２９０は、ほぼ一様に配置され、ほぼ同じ寸法
を有する。しかしながら、本発明は、そのようなものに
限定されない。真空ポートの配置は、例えば、シールバ
リヤ４９５の近傍の表面の外周の近くにより密集してい
てもよい。それとは別に、或いは、それに加えて、真空
ポートは、任意に負圧をかけることができるようにする
ために、異なる位置においては異なる寸法を有してもよ
い。例えば、シールバリヤ４９５の外周の内側に沿った
真空ポートは、シールバリヤのより内側にある真空ポー
ト（表面５５６の中心により近い真空ポート）に比較し
て、より大きくてもよい。

【００４８】上述した実施の形態のすべては、持ち上げ
られた一体成形の縦方向エッジ、可動の持ち上げられた
エッジ部材、或いは、支持面の残りの部分と同一平面上
にあるエッジを有するように構成されてもよい。

【００４９】図８は、支持部材４７６の支持面４７８と
研磨媒体３１０との接触面に負圧をかけるための更に別
の構成を有する研磨システム４７５の部分図を示す。こ
の構成においては、溝又は通路４７７が、支持面４７８
にそれの外周を大体において取り巻くように、しかも、
シールバリヤ４９５の境界の内側に形成される。真空ソ
ース（図示しないが、図３に関連して説明したものに類
似する）が、支持体４７６を貫通する真空ポート４７９
を介して通路４７７に接続される。

【００５０】負圧をかけると、研磨媒体３１０と、シー
ルバリヤ４９５の内側にある研磨面４７８の部分との間
に存在する空気が、通路４７７及びポート４７９を介し
て排気され、それによって、研磨媒体３１０を研磨面４
７８に引き付け、研磨工程において、研磨媒体を所定の
位置にしっかりと保持する。図示した例においては、通
路４７７は、それの全周にわたりほぼ均一な寸法を有す
る。しかしながら、本発明は、そのようなものに限定さ
れることはなく、通路は、図示した長方形パターンの角
又は端部のような選択された領域においてより太く又は
より深くなるように形成されてもよい。また、通路は、
楕円形、鼓形、などのその他のパターンで形成されても
よい。

【００５１】図９は、真空通路を用いて実施することの
できる更なる変形を示す。この実施の形態においては、
付加的な通路４８７が、通路４７７によって規定される
外周の内部に形成される。２つの通路４７７及び４８７
は、研磨面４８９の下にある接続ポート４８８によって
接続される。或いは、通路４７７及び４８７を接続する
ための通路が、研磨面４８９に形成されてもよいが、ポ
ート４８８のほうがより好ましい。通路４８７は、一般
的には、研磨領域に位置するので、必ずしもそうではな
いが、通路４７７よりも細くなるように通路４８７を形
成するほうが好ましく、その結果として、研磨面の平坦
性は、ほとんど阻害されない。ポート４９１は、通路４
７７、通路４８７、及び、ポート４８８を真空ソース
（図示せず）に接続する。

【００５２】上述した実施の形態のすべては、持ち上げ
られた一体成形された縦方向エッジ、可動の持ち上げら
れたエッジ部材、或いは、支持面の残りの部分と同一平
面上にあるエッジを有するように構成されてもよい。

【００５３】図１０は、研磨装置の構成を切取図で示
し、この装置は、同様に、化学的な液体或いはスラリ、
或いは、研磨されるべき基板と研磨パッドとの間に使用
されるその他の液体が研磨中に消耗するという問題を解
決するようになされたものである。上述したように、研
磨動作がある程度なされると、この液体は、それがます
ます消耗されてしまうという傾向を有し、最後には、液
体は、基板と研磨パッドとの間からほぼ完全になくなっ
てしまう。研磨パッド／プラテン及び研磨される基板の
表面を構成する比較的に滑らかで平坦な表面のために、
研磨動作は、化学的な液体／スラリを「掃き出す」傾向
があり、研磨される基板表面と研磨パッドとの間に、真
空状態又は負圧が徐々に増大する。

【００５４】研磨装置７５０は、研磨媒体３１０と支持
面５５６との間に、多孔質の弾性層７１０を含む。真空
ポート１９０を介して負圧をかけると、研磨媒体３１０
は、弾性層７１０を少なくとも部分的に圧縮するに足る
力で支持面５５６に押し付けられる。薄い研磨媒体は、
更に、空気が孔からなくなるにつれて、弾性層７１０に
引き付けられ、弾性層７１０の孔７２０に部分的に入り
込む。その結果として、複数の凹部即ち「へこみ」が、
研磨媒体３１０の研磨面に形成される。図１１は、支持
体５５５、弾性層７１０、研磨媒体３１０、及び基板２
６０の互いの関係を説明する部分断面図を示す。

【００５５】研磨媒体３１０の凹部８１０は、上述した
ように負圧をかけたときに、弾性層７１０の孔７２０上
に形成される。凹部は、スラリ、ＫＯＨ、水、或いは、
研磨工程において使用されるあらゆる液状媒体８４０を
蓄えるキャパシタンスとして動作する。従って、極めて
平坦な基板２６０が、研磨媒体３１０上を通過する場合
であっても、液体８４０のすべてが、研磨領域から掃き
出されることはない。即ち、ひとかたまりの流体／研磨
媒体が、へこみ８１０内に残って、研磨されるべき基板
の下のスラリ／液体が欠乏することによってよく発生す
るずれ／固着（例えば、「スティクション」）問題を防
止するのを助ける。

【００５６】好ましい弾性層は、ＲＯＤＥＬから市販さ
れているＩＣ１０００パッドであるが、市販されている
その他の等価な多孔質で弾性のある材料によって代替す
ることもできる。或いは、ＩＣ１０００に類似する孔を
有する比較的に弾性のない層が、研磨媒体３１０にへこ
みを形成するためにうまく使用されてもよい。さらにま
た、支持面５５６が、図７に示す真空ポートのようなＩ
Ｃ１０００の孔に近い大きさの真空ポート３９０を備え
る場合に、研磨媒体３１０と支持面５５５との間の層
が、完全に省略されるのであれば、へこみは、研磨媒体
３１０に形成されてもよい。

【００５７】図１２は、本発明の別の実施の形態による
研磨システムの部分図である。上述した実施の形態にお
いては、研磨媒体３１０は、ローラ４２０及び３２５上
を通過するが、上述した実施の形態の場合と同様に、こ
れは、本発明にとって重要なことではない。なぜなら、
本発明は、例えば、柔軟性のある単一シートからなる研
磨媒体のような別の媒体構成によって実施されてもよい
からである。この実施の形態においては、支持部材８５
５の支持面８５６は、それの中央部分８５７に、くぼみ
が付けられ、或いは、少なくともへこみが付けられる
（図１３も参照）。

【００５８】エッジ表面８５８は研磨媒体３１０を支持
し、研磨媒体は好ましくは表面８５５上で張力が加えら
れ、研磨媒体の縁に負圧がかけられ、或いは、負圧がか
けられずに（好ましくは、負圧がかけられ）、クランプ
８７０によってエッジ表面８５８に固定される。媒体
は、好ましくは、媒体の１インチの幅当たり少なくとも
２ｌｂｆの力で張力が加えられる。好ましくは、媒体の
固定は、図示したように、４つのクランプ８７０を用い
てテーブルの４つの角の近辺でなされるが、より多くの
クランプが使用されてもよく、或いは、より少ないクラ
ンプが使用されてもよい。別の方法として、媒体は、長
いクランプを使用して、それの両側の縁を全体にわたっ
て固定されてもよく、その長いクランプの表面には、そ
の下に横たわる発泡材又はその他の柔らかいテーパのあ
る材料が施される。

【００５９】基板キャリヤ８６０は、好ましくは、基板
２６０の外側にある収容リング８６８又はその他の構造
部材によって取り囲まれた領域に少なくとも１つの真空
ポート８６５を備える。真空ポート８６５は、真空チュ
ーブ８９０を介して真空ソース８８０に接続される。上
述した実施の形態の場合と同様に、この実施の形態は、
１つの真空ポートを使用することに限定されるものでは
なく、別の構成は、リング領域の外周に沿って様々な間
隔で配置された等しいか又は等しくない寸法の複数の真
空ポートを含んでもよい。多数の真空ポートが使用され
る場合には、好ましくは、真空ポートは、リング領域の
周囲に等しい間隔で配置されるが、これもまた、必ずし
もそうでなくてもよい。

【００６０】少なくとも１つのシールバリヤ８６６が、
基板キャリヤ８６０の外周に沿って提供され、好ましく
は、キャリヤ８６０のエッジに極めて近接して、そし
て、当然ながら、１つか又は複数の真空ポート８６５を
取り囲むようにして提供される。研磨媒体３１０に接触
する収容リング８６８の表面は、好ましくは、シールバ
リヤ８６６として動作する。任意で、専用のシールバリ
ヤが、表面に接触する収容リング８６８上か又は収容リ
ング８６８の円周の内側に隣接して配置されてもよい。
真空ポート８６５を介して負圧をかけると、媒体３１０
とシールバリヤ８６６との間に密封状態が形成される。
そして、媒体が、基板２６０及び基板キャリヤ８６０の
底面に平たく引き付けられ、真空ポート８６５を介して
真空に引かれる負圧によって、そこに固定される。

【００６１】それに続いて、基板の研磨が開始されても
よい。基板キャリヤ８６０によって基板２６０に加えら
れる力が、媒体３１０を研磨されるべき基板２６０の表
面に引き付ける負圧とは逆方向に作用し、それによっ
て、基板を研磨するために必要な加工圧力（即ち、プレ
ストンの方程式の「Ｐ」変数）を提供する。この構成の
１つの利点は、完全に平坦な平面の研磨面又は支持面を
必要としないことである。更に、それに押さえつけて研
磨がなされる支持体を提供できなくてもよいくぼみまた
はへこみを有する中央部分のために、支持部材８５５の
重量をはるかにより軽くすることができる。

【００６２】負圧を解除すると、張力が加えられた媒体
３１０の付勢力が、媒体３１０、基板２６０、キャリヤ
８６０間に依然として存在しているかもしれないどのよ
うな引き合う力よりも大きくなる。その結果として、媒
体３１０は、基板２６０及び基板キャリヤ８６０と接触
した状態から引っ込み、支持体８５５と同一平面上にあ
るほぼ平坦な形状を回復する。負圧を解除した後に正の
流体圧力（好ましくは、空気）のような正圧を媒体３１
０に提供して、媒体３１０が基板２６０及びキャリヤ８
６０から分離するのを助けるために、任意による機構
が、キャリヤ８６０に提供されてもよい。

【００６３】そして、キャリヤ８６０が、媒体３１０か
ら持ち上げられ、検査及び／又は交換のために、容易に
基板を取り除くことができる。新たな基板が、媒体３１
０とキャリヤ８６０との間に配置されると、キャリヤ８
６０が、媒体３１０の近傍に、或いは、媒体３１０に接
触するように再び配置される。再度、負圧をかけること
によって、上述したような密封状態が発生し、その時点
で、研磨が再び開始される。

【００６４】図１４は、図１２及び図１３に関連して上
述したような真空技術を用いたシステムの断面図であ
る。また、基板キャリヤ８６０の実施の形態も示され
る。基板キャリヤ８６０のプレート９５５は、上部基準
面を構成し、この基準面から、加圧手段９６０が、基板
２６０に負荷をかける。この例においては、加圧手段
は、流量を制御して気体及び／又は液体を放出するよう
に構成された同心の３つの環９６１、９６２、及び、９
６３を含む。好ましくは、加圧手段９６１、９６２、及
び、９６３は、プレート９５５と基板２６０との間に加
圧空気の層９７０を形成するように空気を放出する。し
かしながら、プレート９５５と基板２６０との間の支持
層又は固定層９７０を形成するために、その他の気体、
水、水と空気及び／又はその他の気体との混合物、又
は、負圧が使用されてもよい。もちろん、この種のキャ
リヤは、３つの環を使用することに限定されることはな
く、４以上の環を使用してもよく、或いは、１又は２の
環でもよい。

【００６５】図示した実施の形態においては、圧力管路
９６４、９６５、及び、９６６が、環９６１、９６２、
及び、９６３のそれぞれを加圧空気の発生源（図示せ
ず）に接続する。絞り弁９６７が、それぞれの管路に提
供され、オペレータは、１つの入力管路９６８を用いな
がら、環９６１、９６２、及び、９６３それぞれの流量
を個別に制御することができる。このようなキャリヤの
より詳細で完璧な説明が、本願と同じ日に出願された、
代理人整理番号第３６１７２−２００１７．００号、発
明の名称「パッドレス基板キャリヤ(Padless Substrate
Carrier)」の、同時係属出願に記載されている。この
出願「パッドレス基板キャリヤ(Padless Substrate Car
rier)」は、本明細書に全体として援用されている。

【００６６】任意で、スラリ管路９７２が、駆動プレー
ト９７１を貫通してもよく、それによって、研磨媒体と
ともにスラリを使用するシステムに、スラリを連続的
に、さもなければ、自動制御で供給することができる。
本発明は、図１４に説明されるキャリヤを使用すること
に限定されるものではなく、基材を裏打ちしたパッドを
用いたキャリヤ、回転するキャリヤなどを含めた、より
一般的なキャリヤを使用してもよい。エアー袋付きの適
合性のあるクラウン、及び、キャリヤのクラウンを適合
させるためのその他の圧力装置を備えた設計など、様々
な設計が使用されてもよい。

【００６７】図１４の実施の形態においては、環９６
１、９６２、及び、９６３の流量は、空気／液体を等し
い流量／圧力で、或いは、一定の圧力分布で送出するよ
うに調整されてもよく、或いは、その両方が同時に発生
してもよい。更に、圧力波が、面板９５５のエッジの近
くにほぼ一定の値で広がることができるように、もっと
も外側にある環９６１は、面板９５５の端に極めて近接
して形成されてもよい。支持層９７０は、更に、面板９
５５に対して基板が「揺動」又はすりこぎ運動をなすの
を可能にする。なぜなら、面板９５５は、層９７０が形
成されてしまえば、基板の裏側に接触しないからであ
る。基板２６０の半径は、面板の半径よりもいくぶん小
さく、基板は、収容リング８６８の存在によって、面板
９５５と研磨媒体３１０との間の所定の位置に保持され
る。

【００６８】基板の裏面の全体にほぼ均一に負荷圧力を
かける能力を、収容リング内で基板がすりこぎ運動又は
揺動するのを可能にする能力と組み合わせることによっ
て、材料を基板の縁から中心へ一貫して移動させる極め
て均一な研磨工程が得られる。

【００６９】別の方法として、圧力分布を具体化し或い
は適合させなければならない状況においては、環９６
１、９６２、及び、９６３それぞれの流量を変化させ
て、所望の圧力分布構造を実現してもよい。

【００７０】図１４の装置によれば、研磨中には、上述
したように、キャリヤのアプリケータ９６０によって加
圧するだけでなく、真空チューブ８９０を介してキャリ
ヤ８６０内で研磨媒体に加えられる負圧が、基板２６０
に研磨媒体３１０を引き付け、均一な圧力で研磨媒体３
１０を基板２６０の裏側に押し付ける大気圧Ｐ_aの圧力
によって、研磨媒体３１０が、そこで所定の位置に保持
され、同時に基板２６０の裏面は、キャリヤ８６０によ
って供給される液体／空気の圧力によって、或いは、例
えば、極めて多孔質なシートを介して基板をキャリヤに
吸引することによって支持される。

【００７１】好都合にも、この構成によれば、キャリヤ
８６０は、垂直方向の力を支持体８５６に加える必要が
ない。従って、駆動プレート９７１は、研磨中に、水平
方向の力を提供するだけでよい。また、精度の高い研磨
面も必要としない。なぜなら、実際の研磨動作は、支持
体８５６と接触せずになされ、研磨媒体３１０が、基板
２６０の研磨面に押し付けられるからである。これは、
研磨処理装置の重量を大幅に減少させるだけでなく、支
持体８５６のコストをも大幅に減少させる。更に、支持
体８５６をはるかに小型軽量に製造することができるの
で、これは、基板を並列処理するための複数のユニット
又はモジュールをはるかに簡単に積み重ねて組み立てる
ことを可能にする。そのようなモジュールは、水平に配
置されたウェーハの研磨面が、上を向くように、下を向
くように、或いは、ウェーハの研磨面が、垂直に配置さ
れ、或いは、水平から様々にずれて配置されるように、
積み重ねられ、或いは、配置されてもよい。

【００７２】キャリヤ８６０の任意による更なる形態
は、例えば、ポリカーボネートのような透明な材料から
形成された面板９５５を提供することであり、それの表
面には、静電フィルムを備える。透明な面板９５５を提
供することによって、オブザーバが、研磨中に、基板が
適切に処理されているかを確認することができる。

【００７３】図１５は、基板キャリヤ１０６０の更なる
好ましい実施の形態の断面図であり、この基板キャリヤ
１０６０は、キャリヤプレートによる基板の押し下げを
制御するために負圧を使用するだけでなく、基板をキャ
リヤに保持するための固定圧力を供給するためにも負圧
を使用する。この構成においては、キャリヤプレート１
１５５は、シールプレート１１２０及び収容リング支持
体１１７０から延びるキャリヤプレート降下止め１１７
２を介して、キャリヤ装填コラム１１１０に取り付けら
れる。ダイヤフラム１１４０が、シールプレート１１２
０とキャリヤプレート１１５５との間に取り付けられ、
加圧可能なチャンバ１１４５を形成する。

【００７４】キャリヤ装填コラム１１１０の配置は、キ
ャリヤ全体を配置するための基部を形成する。キャリヤ
装填コラム１１１０の配置は、研磨中に基板の横方向支
持力を制御する収容リング１１８０の負荷を主に制御す
る。

【００７５】真空ソース１１３０が、収容リング支持体
１１７０の真空孔１１４７に接続されたメイン真空管路
１１３２を介して、第２の加圧可能なチャンバ１１３４
に接続される。キャリヤプレート１１５５にある真空ウ
ェーハピックアップ孔１１８２が、真空配管及び取り付
け具（図示せず）によって少なくとも１つの真空ポート
１１６６に接続されたマニホルド１１８４を介して、個
々に制御することのできる負圧／正圧発生源（図示せ
ず）に接続される。真空孔１１８２を介して負圧をかけ
ることによって、基板の裏側が、キャリヤプレート１１
５５に固定される。この例においては、キャリヤプレー
ト１１５５の面１１５５′を貫通して中心に配置された
真空孔に加えて、真空孔の４つの環が提供されるが、別
の真空孔の構成が、それの代わりとして使用されてもよ
い。更に、監視孔１１９２が、それらが配置された箇所
における圧力及び／又は流量を監視するために使用すべ
く、真空孔１１８２の配列の中間に提供されてもよい。
監視孔は、マニホルド１１９４を介して、個々の圧力／
流量監視センサ（図示せず）に個別に接続されてもよ
く、或いは、中央感知ユニット（図示せず）に接続され
てもよい。

【００７６】他と異なる真空管路１１６０が、加圧チャ
ンバ１１４５に接続し、真空管路１１６０の反対側の端
部には、大気圧に暴露されたオリフィス１１６２が提供
される。好ましくはブリード弁であるバルブ１１６４
が、メイン真空管路１１３２と他と異なる真空管路１１
６０を互いに接続する。バルブ１１６４は、他と異なる
真空管路１１６０から真空ソース１１３０への流れを止
めるように調節されることが可能であり、この場合に
は、加圧チャンバ１１４５は、オリフィス１１６２を介
して大気圧となる。この比較的に高い圧力は、加圧チャ
ンバを膨張させ、ダイヤフラム１１４８を押しやり、そ
れによって、キャリヤプレート１１５５及び面１１５
５′を図１５において下向きに押し付け、これが、より
大きい研磨圧力を基板に効果的に加える。キャリヤプレ
ート降下止め１１７２は、キャリヤプレート１１５５の
下向きの運動を制限することによって、キャリヤ面１１
５５′が、下向きの方向へ過度に押し下げられるのを防
止する。

【００７７】バルブ１１６４は、他と異なる真空管路１
１６０から真空ソース１１３０への流れを促進するよう
に、且つ、流量を可変的に調節するように、調節される
ことが可能であり、この場合には、加圧チャンバ１１４
５は、大気圧以下の圧力値になる。これは、加圧チャン
バを収縮させ、ダイヤフラム１１４８を引き付け、それ
によって、キャリヤプレート１１５５を図１５において
上向きに押し上げ、これが、より小さい研磨圧力を基板
に効果的に加える。上述したように、上向きの運動の度
合は、バルブ１１６４を調節して流量を変化させること
によって制御することができる。

【００７８】図１４の構成と同様に、この構成によれ
ば、研磨中に、負圧が、研磨媒体に加えられ、基板２６
０に研磨媒体３１０を引き付け、そして、均一な圧力で
研磨媒体３１０を基板２６０の裏側に押し付ける大気圧
Ｐ_aの圧力によって、研磨媒体３１０が、所定の位置に
保持され、それと同時に、基板２６０の裏面は、上述し
たように、キャリヤ面板１１５５′を介して加えられる
負圧によって保持される。

【００７９】図１４に示す実施の形態に関連して説明し
た利点と同じものが、この実施の形態についても得られ
る。基板の磨耗、及び、基板と研磨媒体との間の摩擦力
の結果として起こる発熱を制御するために、噴霧器又は
空気噴射器が使用されて、研磨媒体３１０の裏側、即
ち、基板と直接に接触しない側に、１つか又はそれ以上
の冷却流を吹き付けてもよい。或いは、ウォータベッド
が、研磨媒体３１０の裏側に接触させた状態で提供され
てもよい。

【００８０】また、好ましくは、より硬質の裏材が、薄
いポリカーボネートシート（例えば、約０．０６０イン
チの厚さ）を媒体の裏側に負圧で引き付けることによっ
て、研磨媒体３１０上に提供される。或いは、ただ単
に、研磨媒体自身の厚さを厚くすることによって、強度
を強化してもよい。それに加えて、或いは、それの代わ
りとして、裏材のシートは、基板の均一性及び平坦性を
向上させるために、研磨媒体の裏側に接触する側に溝状
に切り込みを入れてもよい。

【００８１】

【実施例】１．研磨支持面は、約２２″×１９″の寸法
を有する実質的に長方形のシールバリヤを備える。１つ
の真空ポートが、シールバリヤの外周内に規定される研
磨面の一端の中央に提供される。約２ｐｓｉｇの負圧を
かけることによって、約４１８平方インチの広さは、支
持面の上に重なる研磨媒体に約８３６ポンドの引力を提
供し、それは、シールバリヤによって真空密封状態を形
成する。この付加的な負荷が、研磨媒体の伸び、移動、
座屈を除去し、そして、研磨媒体に張力を加える必要性
を除去するために使用されてもよい。研磨媒体は、固定
された研磨材をそれの研磨領域に有するマイヤー(MYLA
R)（商標）フィルムであり、これは、スリーエム（３
Ｍ）社又はデュポン(DuPont)社から市販されている。

【００８２】２．上述の１．の場合と同じ条件に加え
て、ＩＣ１０００層が、研磨媒体の下且つ支持面の上に
サブパッドとして配置される。真空ポートを介して負圧
がかけられると、研磨媒体の研磨領域は、サブパッド及
び支持面に押し付けられる。空気が、研磨媒体、サブパ
ッド、及び、支持面の間の空間から奪われ、サブパッド
を圧縮し、また、研磨媒体のサブパッドの孔の上にある
部分を部分的にその孔に入り込ませる。ＫＯＨと水の混
合物が、研磨媒体の研磨面に供給されると、研磨動作が
開始される。研磨媒体に対してのウェーハキャリヤ、ウ
ェーハ保持リング、及び、ウェーハの運動は、研磨領域
からＫＯＨ／水からなる研磨溶液を掃き出す傾向を有す
る。

【００８３】しかしながら、研磨媒体のサブパッドの孔
の上にある部分が負圧によって部分的にサブパッドの孔
に入り込むことによって形成された研磨媒体のへこみ
は、ＫＯＨ／水からなる研磨液の小さな溜まりを捕ら
え、それによって、研磨されるウェーハ表面は、絶えず
研磨液を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】研磨装置及びそれの基本構成要素の実施例を示
す部分断面図である。

【図２】円形の支持ベースを使用した本発明の第１の実
施例を示す上面図である。

【図３】研磨媒体マガジンが使用された研磨装置の概略
構成図である。

【図４】研磨媒体マガジンが使用されている本発明の別
の実施の形態による研磨システムの部分等角図である。

【図５】（ａ）は図４に示す装置の負圧をかけたときの
線分５−５に沿った断面図であり、（ｂ）は図４に示す
装置の負圧をかけないときの線分５−５に沿った断面図
である。

【図６】図４に示すシステムの変形を示す部分図であ
る。

【図７】支持部材と研磨媒体との接触面に負圧をかける
ための構成における更なる変形を有する研磨システムの
部分図である。

【図８】支持部材と研磨媒体との接触面に負圧をかける
ための構成における更に別の変形を有する研磨システム
の部分図である。

【図９】支持部材と研磨媒体との接触面に負圧をかける
ための構成において、図８の変形を有する研磨システム
の部分図である。

【図１０】研磨中に研磨液が枯渇した問題を解決するよ
うになされた研磨装置の構成の切取図である。

【図１１】研磨媒体の研磨面にへこみが形成されるのを
説明する部分断面図である。

【図１２】本発明の別の実施の形態による研磨システム
の部分斜視図である。

【図１３】図１２の実施の形態で使用される支持部材を
示す図である。

【図１４】図１２に示すシステムの原理を用いた装置の
断面図である。

【図１５】図１２に示すシステムの原理を用いる際に使
用される基板キャリヤの別の実施の形態の断面図であ
る。

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 21/304 ６２２ Ｈ０１Ｌ 21/304 ６２２Ｈ

Claims (42)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 研磨面を安定させるための装置であっ
   て、 実質的に平坦な非柔軟性の支持ベースと、 前記支持ベースの上にある柔軟性のある研磨パッドと、 前記支持ベース内にあり、前記研磨パッドの下にある真
   空ポートと、を備え、 前記真空ポートを介して負圧をかけることによって、前
   記研磨パッドを前記支持ベースに引き付けて、前記研磨
   パッドを所定の研磨位置に維持する装置。
2. 【請求項２】 前記支持ベース上で前記真空ポートのま
   わりに外周を構成するシールを更に備え、前記負圧をか
   けたときに、気密状態が、前記支持ベースと前記研磨パ
   ッドとの間に前記シールに沿って形成される請求項１に
   記載の装置。
3. 【請求項３】 前記真空ポートが、複数の真空ポートの
   中の１つである請求項１に記載の装置。
4. 【請求項４】 前記複数の真空ポートが、前記支持ベー
   スの外周に沿って配置された請求項３に記載の装置。
5. 【請求項５】 前記複数の真空ポートが、前記支持ベー
   ス全体に実質的に均一に配置された請求項３に記載の装
   置。
6. 【請求項６】 前記複数の真空ポートが、前記支持ベー
   スの外周に沿った比較的により大きな真空ポートのグル
   ープと、前記支持ベースの前記外周内の領域の全体に実
   質的に均一に配置された比較的により小さい真空ポート
   のグループとを含む請求項３に記載の装置。
7. 【請求項７】 前記柔軟性のある研磨パッドと前記支持
   ベースとの間に挿入された弾性パッドを更に備えた請求
   項１に記載の装置。
8. 【請求項８】 前記弾性パッドが、孔あき弾性パッドを
   備えた請求項７に記載の装置。
9. 【請求項９】 前記孔あきパッドが、約０．２５インチ
   以下の直径を有する孔を含む請求項８に記載の装置。
10. 【請求項１０】 前記柔軟性のある研磨パッドと前記支
    持ベースとの間に挿入された多孔質パッドを更に備えた
    請求項１に記載の装置。
11. 【請求項１１】 実質的に平坦な非柔軟性の支持ベース
    と、 前記支持ベースの上にある柔軟性のある研磨パッドと、 前記研磨パッドを前記支持ベースに引き付けて、前記研
    磨パッドを所定の研磨位置に維持する手段と、を備えた
    研磨装置。
12. 【請求項１２】 前記引きつける手段が、前記支持ベー
    スにある少なくとも１つの真空ポートに接続された真空
    ソースを備えた請求項１１に記載の研磨装置。
13. 【請求項１３】 前記研磨パッド及び前記支持ベースに
    対して移動可能に取り付けられた基板キャリヤを更に備
    えた請求項１１に記載の研磨装置。
14. 【請求項１４】 前記柔軟性のある研磨パッドと前記支
    持ベースとの間に挿入された弾性パッドを更に備えた請
    求項１１に記載の研磨装置。
15. 【請求項１５】 前記弾性パッドが、孔あき弾性パッド
    を備えた請求項１４に記載の装置。
16. 【請求項１６】 前記柔軟性のある研磨パッドと前記支
    持ベースとの間に挿入された多孔質パッドを更に備えた
    請求項１１に記載の装置。
17. 【請求項１７】 基板を研磨媒体に押し付けて研磨する
    ときに、研磨媒体を安定させる方法であって、 実質的に非柔軟性の支持面全体に研磨媒体を提供するこ
    とと、 支持面と研磨媒体との間に負圧をかけて、研磨媒体を支
    持面に引き付けることと、を備えた方法。
18. 【請求項１８】 約０．２〜３．０ｐｓｉの力で負圧が
    かけられる請求項１７に記載の安定させる方法。
19. 【請求項１９】 約１．２ｐｓｉの力で負圧がかけられ
    る請求項１８に記載の安定させる方法。
20. 【請求項２０】 支持面に対して研磨媒体が移動しない
    ように負圧を維持しながら、基板を研磨媒体に押し付け
    て研磨することを更に備えた請求項１７に記載の方法。
21. 【請求項２１】 基板を研磨媒体に接触した状態から引
    き離すことと、 負圧をかけることを停止することと、 洗浄、コンディショニング、又は、交換のために研磨媒
    体を取り外すことと、を更に備えた請求項２０に記載の
    方法。
22. 【請求項２２】 洗浄及び／又はコンディショニングの
    後に、研磨媒体を元に戻すことと、 支持面と研磨媒体との間に負圧をかけて、研磨媒体を支
    持面に引き付けることと、を更に備えた請求項２１に記
    載の方法。
23. 【請求項２３】 別の研磨媒体を支持面に配置すること
    と、 支持面と別の研磨媒体との間に負圧をかけて、別の研磨
    媒体を支持面に引き付けることと、を更に備えた請求項
    ２１に記載の方法。
24. 【請求項２４】 基板を研磨媒体に接触した状態から引
    き離すことと、 負圧をかけるのを停止することと、 支持面に対して研磨媒体を再配置することと、を更に備
    えた請求項２０に記載の方法。
25. 【請求項２５】 支持面と研磨媒体との間に、再度、負
    圧をかけて、研磨媒体を支持面に引き付けることを更に
    備えた請求項２４に記載の方法。
26. 【請求項２６】 前記負圧をかけることの前に、研磨媒
    体と実質的に非柔軟性の支持面との間に多孔質層を提供
    することを更に備え、前記負圧をかけたときに、前記研
    磨媒体の一部分が、前記多孔質層の孔へ部分的に引き込
    まれて、前記研磨媒体の研磨面上にへこみを形成する請
    求項１７に記載の方法。
27. 【請求項２７】 研磨面を安定させるための装置であっ
    て、 実質的に非柔軟性の支持ベースと、 前記支持ベースの少なくとも一部分に重なる柔軟性のあ
    る研磨パッドと、 前記研磨パッドに基板をあてがって、その基板を研磨す
    るキャリヤと、 前記柔軟性のある研磨パッドを、基板に対して実質的に
    しわのない状態に維持するための手段と、を備えた装
    置。
28. 【請求項２８】 前記維持するための装置が、前記支持
    ベースにあり、且つ、前記研磨パッドの下にある真空ポ
    ートを備え、前記真空ポートを介して負圧をかけること
    によって、前記研磨パッドを前記支持ベースに引き付け
    て、前記研磨パッドを所定の研磨位置に維持する請求項
    ２７に記載の装置。
29. 【請求項２９】 前記維持するための装置が、前記柔軟
    性のある研磨パッドを前記キャリヤ及び基板に引き付け
    るための機構を備えた請求項２７に記載の装置。
30. 【請求項３０】 前記機構が、前記キャリヤにある少な
    くとも１つの真空ポートと、前記少なくとも１つの真空
    ポートを介して前記キャリヤと前記研磨パッドとの間に
    負圧をかけるための真空ソースとを備えた請求項２９に
    記載の装置。
31. 【請求項３１】 基板キャリヤと研磨媒体との間にある
    基板を研磨するための方法であって、 研磨されるべき基板の表面に研磨媒体を押し付けること
    と、 研磨がなされない基板の表面を基板キャリヤで押さえて
    基板を支持することと、 研磨媒体と基板との少なくとも一方を動かすことによっ
    て、研磨媒体と基板とを相対的に運動させることと、を
    備えた方法。
32. 【請求項３２】 前記押しつけることが、基板キャリヤ
    と研磨媒体との間に負圧をかけ、それによって、大気圧
    が、研磨媒体を基板及び基板キャリヤに押し付けること
    を含む請求項３１に記載の方法。
33. 【請求項３３】 前記支持することが、基板キャリヤと
    基板との間の流体軸受を実現することを含む請求項３１
    に記載の方法。
34. 【請求項３４】 流体軸受が、空気軸受からなる請求項
    ３３に記載の方法。
35. 【請求項３５】 前記支持することが、基板キャリヤと
    基板との固定を実現することを含む請求項３１に記載の
    方法。
36. 【請求項３６】 前記固定が、基板キャリヤと基板との
    間を真空に引くことによって実現される請求項３５に記
    載の方法。
37. 【請求項３７】 研磨されるべき基板の表側の面に接触
    するようになされた柔軟性のある研磨パッドと、 基板の裏面を支持するようになされた基板キャリヤと、 前記柔軟性のある研磨パッドに負圧をかけ、それによっ
    て、研磨パッドを研磨されるべき基板及び基板キャリヤ
    に押し付けるようになされた前記基板キャリヤ上の少な
    くとも１つの真空ポートと、を備えた研磨装置。
38. 【請求項３８】 基板キャリヤと基板との間の流体軸受
    を実現するために、前記基板キャリヤの面に少なくとも
    １つのポートを更に備えた請求項３７に記載の装置。
39. 【請求項３９】 前記面にある前記少なくとも１つのポ
    ートが、前記面と基板との間の空気軸受を実現するよう
    になされた請求項３８に記載の装置。
40. 【請求項４０】 基板キャリヤと基板との固定を実現す
    るために、前記基板キャリヤの面に少なくとも１つのポ
    ートを更に備えた請求項３７に記載の装置。
41. 【請求項４１】 前記面にある前記少なくとも１つのポ
    ートが、基板キャリヤと基板との間を真空に引くように
    なされた請求項４０に記載の装置。
42. 【請求項４２】 前記面にある前記少なくとも１つのポ
    ートに接続された真空ソースを更に備えた請求項４１に
    記載の装置。