JP2001001250A - 圧縮可能なフィルムを有するキャリアヘッド - Google Patents

圧縮可能なフィルムを有するキャリアヘッド

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＣＭＰで発生する、不均一研磨を防止する。 【解決手段】 化学的機械研磨用のキャリアヘッドは、
ベース１０４と、ベースの下に延在して第１の加圧可能
なチャンバを形成する第１の可撓膜１１８と、第１のチ
ャンバ１２０に配置される支持構造体１１４と、支持構
造体の底面に隣接する圧縮可能なフィルム１８０と、を
有する。第１の可撓膜１１８の下面は、基板用の搭載面
を備える。圧縮可能なフィルム１８０は、第１の可撓膜
１１８の上面上へ圧力分布を確立するパターンで配列さ
れた複数の開口を有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の背景】本発明は、一般に、基板の化学的機械研
磨に関し、より詳細には、化学的機械研磨のためのキャ
リアヘッドに関する。
【０００２】集積回路は、通常は、基板、特にシリコン
ウェーハ上に、導電性、半導体性、又は絶縁性の層の順
次堆積により形成される。各層が堆積された後に、それ
はエッチングされ、回路フィーチャを生成する。一連の
層が、順次堆積され、エッチングされるに従い、基板の
外側又は最上面、即ち、基板の露出面は、次第に平面で
はなくなる。この非平面は、集積回路製造プロセスのフ
ォトリソグラフィックステップで問題を生じる。従っ
て、基板面を定期的に平面化するニーズがある。
【０００３】化学的機械研磨（ＣＭＰ）は、容認されて
いる平面化方法の一つである。この平面化方法は、通常
は、基板がキャリア又は研磨ヘッドへ搭載される必要が
ある。基板の露出面は、回転する研磨パッドに対して配
置される。研磨パッドは、「標準」又は固定研磨剤のパ
ッドであってよい。標準の研磨パッドは、耐久性のある
粗面を有するのに対して、固定研磨剤のパッドは、包含
媒体に保持される研磨剤粒子を有する。キャリアヘッド
(carrier head) は、基板を研磨パッドに対して押付け
る、制御可能な負荷、即ち圧力を提供する。幾つかのキ
ャリアヘッドは、基板用の搭載面を提供する可撓な膜、
及び基板を搭載面の下に保持する保持リングを含む。可
撓膜の背後のチャンバの加圧、又は排気 (evacuation)
が基板の負荷を制御する。標準のパッドが使用される場
合、少なくとも一つの化学反応性の薬品(agent) と研磨
剤粒子とを含む研磨スラリが、研磨パッドの表面へ供給
される。
【０００４】ＣＭＰプロセスの有効性は、その研磨レー
トにより、及び基板面の結果の面仕上げ (finish)（小
規模 (small scale) の粗さの欠如）及び平坦度（大規
模のトポグラフィ (large scale topography) の欠如）
によって測定できる。研磨レート、面仕上げ、及び平坦
度は、パッドとスラリの組合せ、基板とパッド間の相対
速度、及びパッドに対して基板を押付ける力により決定
される。
【０００５】ＣＭＰで再々起こる問題は、不均一研磨、
即ち、基板のある部分が、基板の他の部分と異なるレー
トで研磨される傾向である。この不均一研磨は、たとえ
圧力が基板へ均等に加えられても起こり得る。
【０００６】
【発明の概要】一局面では、本発明は、ベースと、ベー
スの下に延在して第１の加圧可能なチャンバを形成する
第１の可撓膜と、第１のチャンバに配置される支持構造
体と、支持構造体の底面に隣接する圧縮可能なフィルム
と、を有するキャリアヘッドに向けられる。第１の可撓
膜の下面は、基板のための搭載面を提供する。圧縮可能
なフィルムは、第１の可撓膜の上面へ圧力分布を確立す
るパターンに配列される複数の開口を有する。
【０００７】本発明の実施例は、以下の特徴を含むこと
ができる。複数の開口パターンは、研磨の均一性を改善
する不均一な圧力分布を提供するように選定できる。開
口は、一般的に対称のパターンで配設でき、直径で約１
／２インチ未満にできる。第２の可撓膜により形成され
る第２の加圧可能なチャンバは、支持構造体へ下向きの
圧力を加えることができる。
【０００８】別の局面は、本発明は、ベースと、ベース
の下に延在し、基板用の搭載面を備える可撓膜と、ベー
スと可撓膜との間の支持構造体と、支持構造体と可撓膜
との間の圧縮可能なフィルムと、を有するキャリアヘッ
ドに向けられる。圧縮可能なフィルムは、基板の面にわ
たって圧力分布を確立する複数の開口を含む。
【０００９】別の局面では、本発明は、ハウジングと、
ハウジングへ移動可能に接続される剛構造体と、剛構造
体の底面上に配置される圧縮可能なフィルムとを有する
キャリアヘッドに向けられる。圧縮可能なフィルムは、
研磨中に基板面にわたって圧力分布を生成するパターン
に配列される複数の開口を有する。
【００１０】別の局面では、本発明は、ハウジングと、
ハウジングへ移動可能に接続される剛構造体、剛構造体
の底面に形成される複数の凹み (indentations)と、剛
構造体の底面上に配置された圧縮可能なフィルムとを有
するキャリアヘッドに向けられる。剛構造体での凹み
は、研磨中に基板面にわたって圧力分布を生成するパタ
ーンに配列されている。
【００１１】別の局面では、本発明は、ハウジングと、
ハウジングへ移動可能に接続される剛構造体と、剛構造
体の底面上に配置される圧縮可能なフィルムとを有する
キャリアヘッドに向けられる。圧縮可能なフィルムは、
異なる圧縮性の複数の領域を含む。異なる圧縮性の領域
は、研磨中に基板面にわたって圧力分布を生成するパタ
ーンに配列されている。
【００１２】先の三つの実施の形態の実施例は、以下を
含むことができる。キャリアヘッドは、基板受取面を有
する可撓膜を有することができる。フィルムは、剛構造
体と可撓膜との間に配置できる。
【００１３】別の局面では、本発明は、キャリアヘッド
で剛構造体の面へ取外し可能に固定されている圧縮可能
なフィルムに向けられる。圧縮可能なフィルムは、研磨
の均一性を改善するように、研磨中に基板上へ不均一な
圧力分布を生成するよう配置される複数の開口を有す
る。
【００１４】別の局面では、本発明は、ハウジングとハ
ウジングへ移動可能に接続される剛構造体を有するキャ
リアヘッドと、剛構造体の底面へ取外し可能に固定され
る圧縮可能なフィルムとを有するキットに向けられる。
各圧縮可能なフィルムは、研磨中に基板上へ不均一な圧
力分布を生成する複数の開口を有する。少なくとも２枚
の圧縮可能なフィルムが、基板上に異なる圧力分布を生
成する異なるパターンで配列される開口を有する。
【００１５】別の局面では、本発明は、ハウジングと、
ハウジングへ移動可能に接続された剛構造体と、研磨中
に基板へ圧力を転送するための剛構造体の面へ固定され
る圧縮可能なフィルムと、圧縮可能なフィルムから基板
上に不均一な圧力分布を生成するための手段とを有する
キャリアヘッドに向けられる。
【００１６】本発明の利点は、以下を含むことができ
る。不均一な圧力が基板の背面へ付加でき、研磨レート
の不均一性を補正する。基板の不均一な研磨は、それに
より低減され、結果として得られる基板の平坦度と仕上
げが改善される。キャリアヘッドは、基板上に異なる圧
力分布を提供するよう容易に変更できる。
【００１７】本発明の他の有利点及び特長は、図面及び
特許請求の範囲を含む以下の詳細な説明から明らかとな
るであろう。
【００１８】同じ部品を示すために、種々の図面で同じ
参照番号を指定した。プライム記号付き（’）の参照番
号、又は、文字の接尾語を有する参照番号は、要素が、
変更された機能、動作、又は構造を有することを示す。
【００１９】
【実施形態の詳細な説明】図１を参照すると、１枚以上
の基板１０が、化学的機械研磨（ＣＭＰ）装置２０によ
り研磨される。類似のＣＭＰ装置の説明は、米国特許第
５，７３８，５７４号で見出すことができ、その開示の
全体を本明細書に援用する。
【００２０】ＣＭＰ装置２０は、一連の研磨ステーショ
ン２５及び基板をロードとアンロードするための転送ス
テーション２７を含む。各研磨ステーション２５は、研
磨パッド３２が設置される回転可能なプラテン３０を含
む。各研磨ステーション２５は、更に、研磨パッドの研
磨剤の状態を維持する付属のパッド調整装置４０を含む
ことができる。
【００２１】反応性の薬品（例えば、酸化物研磨用の脱
イオン水）及び化学反応性の触媒（例えば、酸化物研磨
用の水酸化カリウム）を含有するスラリ５０が、兼用の
スラリ／リンスアーム５２により研磨パッド３２の面へ
供給できる。研磨パッド３２が標準のパッドの場合、ス
ラリ５０は、研磨剤粒子（例えば、酸化物研磨用の二酸
化ケイ素）も含むことができる。通常は、スラリは、研
磨パッド３２の全体を覆い、湿らせるよう充分に供給さ
れる。スラリ／リンスアーム５２は、各研磨及び調整サ
イクルの終わりに研磨パッド３２の高圧すすぎ洗いを提
供する幾つかの噴霧ノズル（図示せず）を含む。
【００２２】回転可能なマルチヘッドカルーセル (mult
i-head carousel) ６０は、中央の柱６２により支持さ
れ、カルーセルモータ組立体（図示せず）によりカルー
セル軸６４のまわりにその上で回転される。マルチヘッ
ドカルーセル６０は、カルーセル支持盤６６上に搭載さ
れた四つのキャリアヘッドシステム７０を含む。カルー
セルモータは、キャリアヘッドシステム７０とそこに取
付けられた基板とを、研磨ステーションと転送ステーシ
ョンとの間のカルーセル軸６４のまわりに旋回できる。
【００２３】各キャリアヘッドシステム７０は、研磨又
はキャリアヘッド１００を含む。各キャリアヘッド１０
０は、独立してそれ自体の軸のまわりで回転し、カルー
セルの支持盤６６に形成された半径方向のスロット７２
で独立して横方向へ振動する。キャリア駆動シャフト７
４は、スロット７２を通り延在し、（カルーセルカバー
６８の４分の１の除去により示す）キャリアヘッド回転
モータ７６をキャリアヘッド１００へ接続する。各モー
タと駆動シャフトは、スライダ（図示せず）上に支持で
き、それは、半径方向駆動モータによりスロットに沿っ
て直線的に駆動でき、キャリアヘッドを横方向に振動さ
せる。
【００２４】研磨中、キャリアヘッドの三つは、三つの
研磨ステーションにおいて、及び、その上で配置され
る。各キャリアヘッド１００は、基板を研磨パッド３２
と接触させるよう降下させる。一般に、キャリアヘッド
１００は、基板を研磨パッドに対向する位置に保持し、
基板の背面にわたり力を配分する。キャリアヘッドは、
トルクも駆動シャフトから基板へ転送する。
【００２５】図２を参照すると、キャリアヘッド１００
は、ハウジング１０２と、ベース１０４と、ジンバル機
構１０６と、ローディングチャンバ１０８と、保持リン
グ１１０と、基板裏打 (backing) 組立体１１２とを含
む。類似のキャリアヘッドの説明は、Zuniga他による１
９９６年１１月８日出願の米国特許出願第０８／７４
５，６７０号、発明の名称「化学的機械研磨システム用
の可撓膜を有するキャリアヘッド」で、本発明の譲受人
へ譲渡された出願で見出され、その開示の全体を本明細
書に組み込んで、これを引用する。キャリアヘッドの右
半分のみを、図２に図示する。キャリアヘッドの左半分
は、一般的に右半分と対称であるが、以下に検討する基
板検知バルブを含まない。
【００２６】ハウジング１０２は、駆動シャフト７４へ
接続でき、研磨中に研磨パッドの表面へ実質的に垂直で
ある回転軸１０７のまわりに研磨中にそれと共に回転す
る。ハウジング１０２は、一般的に研磨される基板の円
形外形に相応する円形形状であり得る。垂直の穴 (bor
e) １３０がハウジングを通して形成でき、二つの経路
（一つの経路１３２のみを図示する）が、キャリアヘッ
ドの圧搾空気制御のためにハウジングを通して延在でき
る。Ｏ−リング１３８は、ハウジングを通る経路と駆動
シャフトを通る経路との間の防流体 (fluid-tight) シ
ールを形成するのに使用できる。
【００２７】ベース１０４は、一般に、ハウジング１０
２の下に位置する剛性のリング形状又は円盤形状体であ
る。弾性のある、可撓膜１４０が、クランプリング１４
２によりベース１０４の下面へ取付でき、ブラダ (blad
der) １４４を画成する。クランプリング１４２は、例
えば、図示していないのねじ又はボルトによりベース１
０４へ固定できる。経路１５６が、クランプリングとベ
ースを通って延在でき、二つの取付具 (fixture) １４
８が、ハウジング１０２とベース１０４との間に可撓性
チューブを接続する取付点を提供でき、経路１３２をブ
ラダ１４４へ流体で結合する。加えて、バルブ１５８
が、経路１５６をベース１０４の下のチャンバ１２０へ
接続できる。バルブ１５８は、Boris Govzman他による
１９９７年５月２３日出願の米国特許出願第０８／８６
２，３５０号、発明の名称「化学的機械研磨システム用
の基板検出システムを有するキャリアヘッド」で、本発
明の譲受人へ譲渡された出願に説明されているように、
基板の存在を検知するのに使用でき、その開示の全体を
本明細書に組み込んで、これを引用する。第１のポンプ
（図示せず）が、ブラダ１４４へ接続でき、流体、例え
ば、空気等ガスをブラダへ出し入れする。
【００２８】ジンバル機構１０６は、ベース１０４の一
部と考えられるが、ハウジング１０２に対してベースを
枢動することを可能にし、それによって、ベースは、研
磨パッドの表面に実質的に平行に保たれる。ジンバル機
構１０６は、垂直の穴１３０内へ嵌合するジンバルロッ
ド１５０、及び、ベース１０４へ固定されるたわみリン
グ (flexure ring) １５２を含む。ジンバルロッド１５
０は、穴１３０に沿って垂直に摺動でき、ベース１０４
の垂直の移動を提供するが、ハウジング１０２に対する
ベース１０４の横方向のどんな移動も防止する。ジンバ
ルロッド１５０は、ジンバルロッドの長さ方向に延在
し、チャンバ１２０との流体連通を提供する経路１５４
を含むことができる。
【００２９】一般的にリング形状の回転ダイアフラム１
６０の内側端は、内側クランプリング１６２によりハウ
ジング１０２へクランプでき、外側クランプリング１６
４が、回転ダイアフラム１６０の外側端をベース１０４
へクランプできる。このように、回転ダイアフラム１６
０は、ハウジング１０２とベース１０４との間のスペー
スを密封して、ローディングチャンバ１０８を画成す
る。第２のポンプ（図示せず）がハウジングで図示され
ていない経路によりローディングチャンバ１０８へ流体
で接続でき、ローディングチャンバでの圧力及びベース
１０４へ付加される負荷を制御する。研磨パッド３２に
対するベース１０４の垂直位置もローディングチャンバ
１０８により制御される。
【００３０】保持リング１１０は、例えば、ボルト１２
８によりベース１０４の外側端で固定される一般的に環
状のリングであることができる。流体がローディングチ
ャンバ１０８内へ圧送され、ベース１０４が下方へ押付
けられる場合、保持リング１１０も下方へ押付けられ、
研磨パッド３２に負荷を加える。保持リング１１０の底
面１２４は、実質的に平面であってもよく、又は、保持
リングの外側から基板へのスラリの移送を容易にする複
数のチャンネルを有してもよい。保持リング１１０の内
側面１２６は、基板と係合し、それがキャリアヘッドの
下から脱離するのを防止する。
【００３１】基板裏打組立体１１２は、支持構造体１１
４、可撓部材又は膜１１８、及びスペーサリング１１６
を含む。可撓膜１１８は、可撓性で、弾性のある材料か
ら形成される一般的に円形のシートである。可撓膜１１
８の中央部分２１０は、支持構造体１１４の下に延在し
て、基板のための搭載面１２２を提供する。可撓膜の周
辺部分２１２は、支持構造体１１４とスペーサリング１
１６との間に延在して、キャリアヘッド、例えば、ベー
ス１０４又は保持リング１１０へ固定される。可撓膜１
１８とベース１０４との間の密閉された容積は、加圧可
能なチャンバ１２０を画成する。第３のポンプ（図示せ
ず）が、経路１５４によってチャンバ１２０へ流体で接
続して、チャンバ１２０での圧力を制御し、従って、基
板上の搭載面の下向き力を制御してもよい。加えて、チ
ャンバ１２０は、排気 (evacuated) されて、可撓膜１
１８を上向きへ引張り、それにより基板をキャリアヘッ
ドへ真空チャックしてもよい。可撓膜の周辺部分２１２
は、支持構造体１１４とスペーサリング１１６との間に
位置する比較的厚い部分２１６、及び中央部分２１０の
端に位置するフラップ部分２１４を含む。チャンバ１２
０が排気される場合、フラップ部分２１４は、Zuniga他
の１９９８年８月３１日出願の米国特許出願第０９／１
４９，８０６号、発明の名称「化学的機械研磨のための
キャリアヘッド」で、本発明の譲受人へ譲渡された出願
に説明され、その開示の全体を本明細書に組み込んで、
引用するように、基板１０に抗して引張られて、シール
を形成し、基板の真空チャッキングを改善する。
【００３２】スペーサリング１１６は、保持リング１１
０と支持構造体１１４との間に配置される一般的に環状
の部材である。詳細には、スペーサリング１１６は、可
撓膜１１８のフラップ部分の上に位置できる。
【００３３】支持構造体１１４は、チャンバ１２０の内
側に位置しており、基板のチャッキング中に基板のため
の支持を提供し、チャンバ１２０が排気される場合、基
板と可撓膜の上方向の移動を限定し、可撓膜１１８の所
望の形状を維持し、研磨中に局部で基板に対して追加の
圧力を加える。詳細には、支持構造体１１４は、円盤形
状プレート部分１７０と、プレート１７０から上方向へ
延在する一般的に環状のフランジ部分１７４とを有する
一般に剛性の部材であり得る。開口１７２が、プレート
１７０を通って延在して、バルブ１５８を起動すること
を、可撓膜に可能にする。加えて、図示されていない複
数の開口が、プレート部分を通して形成され、支持構造
体１１４の上下にあるチャンバ１２０の部分間の流体の
流れを提供する。これらの図示されていない開口は、プ
レート１７０のリム１７３近くに位置できる。加えて、
プレート１７０は、その外側端で外側へ突出する舌状部
１７６を有することができる。支持構造体１１４は、
「自由浮動」、即ちキャリアヘッドの残部へ固定されて
おらず、可撓膜により所定の場所に保持できる。
【００３４】フランジ１７４は、ベース１０４から突出
する棚部１９２の上へ延在する。研磨が完了し、ローデ
ィングチャンバ１０８が、排気されて、ベース１０４を
研磨パッドから持上げる場合、及び、チャンバ１２０
が、加圧又は排気のいずれか行われる場合、フランジ１
７４の下面は、棚部１９２と係合して、支持構造体１１
４の下方向の移動を限定し、可撓膜の過伸張を防止する
堅固な止め (hard stop)として作用する。
【００３５】図３と４を参照すると、圧縮可能な裏打フ
ィルム１８０が、プレート１７０の底面１７８へ付着さ
れる。裏打フィルム１８０は、圧縮可能な材料、例え
ば、Newark, Delaware の Rodel, Inc. から入手可能な
DF200等の、キャリアフィルムから形成された薄いシー
トである。裏打材料は、約２５ミルの厚さであってよ
い。接着層で裏打フィルムをプレート１７０へ固定でき
る。裏打フィルムは、一般的に平面の底面を有するプレ
ートの領域、例えば、開口を有するプレートの領域の内
側へ固定される一般的に円形のフィルムであり得る。
【００３６】ブラダ１４４が、Steven M. Zuniga他の１
９９７年８月８日出願、米国特許出願第０８／９０７，
８１０号、発明の名称「化学的機械研磨装置用の局所的
圧力制御を有するキャリアヘッド」で、本発明の譲受人
へ譲渡された出願で検討され、その開示の全体を本明細
書に組み込んで引用されるような、支持構造体１１４へ
下向き力を加えるのに使用でき、それにより、裏打フィ
ルム１８０が、可撓膜１１８の上面へ直接接触して、基
板の選定された領域へ圧力を選択的に加える。
【００３７】ブラダが支持構造体上へ下向きに押付ける
場合、裏打フィルムは、可撓膜の上面へ所望の圧力分布
又はプロファイルを提供するよう「パターン化」され
る。詳細には、複数の穴即ち、開口１８２が、裏打フィ
ルムを通し形成される。裏打フィルムで開口の間隔と大
きさを適切に選択することにより、基板上への圧力増加
の領域が、研磨性能を最適化するよう提供できる。裏打
フィルムは、可撓膜に対して柔軟な接触の領域をも提供
して基板への損傷を防止する。
【００３８】図５（ａ）と５（ｂ）により示すように、
ブラダが下向き力を支持構造体１１４上へ加える場合、
可撓膜の上面に接触している裏打フィルム１８０の部分
は、可撓膜１１８の上面に対して不連続の圧力分布を付
加するであろう（この圧力分布のプロファイルを実線Ａ
により示す）。しかし、この圧力は、裏打フィルム、可
撓膜、及び基板自体により配分され、散開され、基板の
前面で比較的平滑な圧力分布を提供する（この圧力分布
のプロファイルを、想像線 (phantom line) Ｂにより示
す）。開口１８２の大きさと位置は、所望の圧力分布を
提供するよう選定される。例えば、開口を互いにより密
な間隔にすることにより、又は、開口を大きくすること
により、比較的小さい圧力が基板へ加えられるであろ
う。これに反して、開口をより遠く離れた間隔にするこ
とにより、又は、開口を小さくすることにより、比較的
大きい圧力が基板へ加えられるであろう。開口が、ほど
よく均一に間隔をおき、臨界直径より小さい直径を有す
る場合、圧力は、基板前面にわたり有効に配分されるで
あろう。この圧力分布は、局所的には均一な、即ち、個
々の開口の領域上では一般に均一であるが、グローバル
には不均一な、即ち、基板にわたり変化する圧力分布を
生成する。上記で検討した裏打フィルムに対して、臨界
直径は、約１／２インチであるように見えるが、これ
は、研磨パラメータ、及び、膜、裏打フィルム、基板及
び研磨パッドの組成に依存するであろう。開口は、臨界
直径より小さくてよく、局所的には均一であるが、グロ
ーバルには不均一である圧力分布を提供する。
【００３９】記載のように、パターン化された裏打フィ
ルムは、研磨の不均一性を補正するよう設計できる。例
えば、ある研磨プロセスが、基板中央近辺で研磨不足で
ある基板での結果を生じる場合、裏打フィルムは、フィ
ルムの中央近辺で開口を少なくパターン化でき、それに
より、基板の中央で圧力増加領域を生成する。これは、
基板中央での研磨レートを増加させ、その結果、それが
基板の他の領域での研磨レートと調和し、それによっ
て、研磨の均一性を実質的に改善する。開口は一般に、
裏打フィルムにわたり半径方向に対称のパターンを形成
できる。
【００４０】動作中、流体が、チャンバ１２０内へ圧送
され、可撓膜１１８により基板へ加えられる下向きの圧
力を制御する。加えて、ブラダ１４４は、膨張させら
れ、フランジ１７４を接触させて、支持構造体１１４上
へ下向きの圧力を及ぼす。このように、裏打フィルム１
８０は、可撓膜の上面に対して押付けられ、基板上への
圧力を局所的に増加させ、必要な際に不均一な研磨を補
正する。
【００４１】この構成の有利点は、異なる開口パターン
を有する多様な裏打フィルムが製作でき、使用できるこ
とである。支持構造体により生成される圧力分布を変更
するために、単に１枚の裏打フィルムを支持構造体から
取外し、別のものを取付けるだけである。異なる開口パ
ターンを有する裏打フィルムは、キットにパッケージ化
することができる。
【００４２】図６を参照すると、別の実施例では、圧縮
可能な裏打フィルム１８０'が剛性のキャリアベース１
０４'の下側へ付着される。裏打フィルム１８０'は、基
板１０の裏面へ直接接触して、基板へ力を加える。裏打
フィルムは、基板又はキャリアベースでの小さな面欠陥
を補正する。加えて、基板自体が、裏打フィルムにより
生成された圧力分布を平滑化する緩衝物として作用す
る。裏打フィルムは、パターン化でき、基板の前面で所
望の圧力分布を提供する。
【００４３】図７（ａ）を参照すると、別の実施例で
は、支持構造体１１４ａの底面１７８（ａ）は、凹み
２２０を提供される。この実施例では、裏打フィルム１
８０ａは、必ずしも開口を含まない。支持構造体１１４
ａは、凹み２２０の領域では裏打フィルムへ圧力を加え
ない。しかし、支持構造体１１４ａからの圧力は、裏打
フィルム及び基板により再配分され、基板の前面で比較
的平滑な圧力分布を生成する。加えて、支持構造体１１
４ａでの凹み２２０のパターンは、選定でき、基板の前
面で所望の圧力分布を提供し、それによって研磨の均一
性を改善する。
【００４４】図７（ｂ）を参照すると、裏打フィルム１
８０ａ'が基板１０の上面に直接接触する場合、凹み２
２０'は、キャリアベース１０４ａ'の底面１７８
（ａ）'で形成でき、類似の効能を提供する。
【００４５】図８（ａ）を参照して、別の実施例では、
裏打フィルム１８０ｂは、高圧縮性領域２３０と低圧縮
性領域２３２をを含む。低圧縮性領域より、高圧縮性領
域で、より大きな圧力が基板背面へ転送され、それによ
り、不均一圧力分布を生成する。圧力は、支持構造体１
１４ｂから可撓膜１１８ｂと基板１０により再配分さ
れ、基板の前面で比較的平滑な圧力分布を生成する。加
えて、裏打フィルム１８０ｂでの高及び低圧縮性領域２
３０及び２３２のパターンは、選定でき、基板の前面で
所望の圧力分布を提供し、それにより研磨の均一性を改
善する。
【００４６】図８（ｂ）を参照すると、裏打フィルム１
８０ｂ'が基板１０の上面に直接接触する場合、高及び
低圧縮性領域２３０'及び２３２'が、類似の効能を提供
する。
【００４７】本発明は、数多くの実施の形態に関して説
明された。しかし、本発明は、図示され、説明された実
施の形態に限定されない。むしろ、本発明の適用範囲
は、添付の特許請求の範囲によって定義される。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、化学的機械研磨装置の分解斜視図であ
る。
【図２】図２は、本発明によるキャリアヘッドの略断面
図である。
【図３】図３は、図２のキャリアヘッドの裏打フィルム
の、それぞれ拡大図と斜視図である。
【図４】図４は、図２のキャリアヘッドの裏打フィルム
の、それぞれ拡大図と斜視図である。
【図５】（ａ）は、支持構造体、裏打フィルム、及び可
撓膜を図示する断面線図であり、（ｂ）は、図２のキャ
リアヘッドの使用から結果として得られる基板の前面と
背面での圧力分布のグラフである。
【図６】図６は、裏打フィルムが基板に直接接触するキ
ャリアヘッドの断面線図である。
【図７】（ａ）と（ｂ）は、裏打フィルム、及び、凹み
を有するそれぞれパターン化された支持構造体又はベー
スを含むキャリアヘッドの断面線図である。
【図８】（ａ）と（ｂ）は、異なる圧縮性の領域を有す
る裏打フィルムを含むキャリアヘッドの断面線図であ
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 スティーヴン エム． ズニガ アメリカ合衆国， カリフォルニア州， ソークエル， ロス ローブルズ ロード 351

Claims (17)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 キャリアヘッドであって、 ベースと、 前記ベースの下に延在して第１の加圧可能なチャンバを
    形成する第1の可撓膜であって、前記第1の可撓膜の下面
    が、基板のための搭載面を備える第１の可撓膜と、 前記第１のチャンバに配置された支持構造体と、 前記支持構造体の底面に隣接した圧縮可能なフィルム
    と、を備え、前記圧縮可能なフィルムが、前記第１の可
    撓膜の上面上に圧力分布を確立するパターンに配列され
    た複数の開口を有する、キャリアヘッド。
  2. 【請求項２】 前記複数の開口の前記パターンが、研磨
    の均一性を改善する不均一な圧力分布を提供するように
    選定される、請求項１記載のキャリアヘッド。
  3. 【請求項３】 前記開口が、一般的に対称なパターンに
    配設される、請求項１記載のキャリアヘッド。
  4. 【請求項４】 前記開口は、局所的には均一だが、全体
    的には不均一である前記基板上の圧力分布を提供するよ
    うに、間隔をおいて配置された、請求項１記載のキャリ
    アヘッド。
  5. 【請求項５】 前記開口は、直径で約１／２インチ未満
    である、請求項４記載のキャリアヘッド。
  6. 【請求項６】 更に、前記支持構造体へ下向きの圧力を
    加える第２の加圧可能なチャンバを備えた、請求項１記
    載のキャリアヘッド。
  7. 【請求項７】 前記第２の加圧可能なチャンバが、第２
    の可撓膜により形成される、請求項６記載のキャリアヘ
    ッド。
  8. 【請求項８】 キャリアヘッドであって、 ベースと、 前記ベースの下に延在し、基板のための搭載面を備える
    可撓膜と、 前記ベースと前記可撓膜との間の支持構造体と、 前記支持構造体と前記可撓膜との間の圧縮可能なフィル
    ムと、を備え、前記圧縮可能なフィルムは、前記基板の
    面にわたり圧力分布を確立する複数の開口を含む、キャ
    リアヘッド。
  9. 【請求項９】 キャリアヘッドであって、 ハウジングと、 前記ハウジングに移動可能に接続される剛構造体と、 前記剛構造体の底面上に配置される圧縮可能なフィルム
    と、を備え、前記圧縮可能なフィルムは、研磨中に基板
    の面にわたり圧力分布を生成するパターンに配列される
    複数の開口を有する、キャリアヘッド。
  10. 【請求項１０】 更に、基板受納面を有する可撓膜を備
    え、前記フィルムは、前記剛構造体と前記可撓膜との間
    に配置される、請求項９記載のキャリアヘッド。
  11. 【請求項１１】 キャリアヘッドであって、 ハウジングと、 前記ハウジングへ移動可能に接続される剛構造体と、 前記剛構造体の底面に形成される複数の凹みと、 前記剛構造体の前記底面上に配置される圧縮可能なフィ
    ルムと、を備え、前記剛構造体における前記凹みは、研
    磨中に基板の面にわたり圧力分布を生成するパターンに
    配設される、キャリアヘッド。
  12. 【請求項１２】 更に、基板受納面を有する可撓膜を備
    え、前記フィルムは、前記剛構造体と前記可撓膜との間
    に配置される、請求項１１記載のキャリアヘッド。
  13. 【請求項１３】 キャリアヘッドであって、 ハウジングと、 前記ハウジングへ移動可能に接続される剛構造体と、 前記剛構造体の底面上に配置される圧縮可能なフィルム
    と、を備え、前記圧縮可能なフィルムは、異なる圧縮性
    の複数の領域を含み、前記異なる圧縮性の領域は、研磨
    中に基板の面にわたり圧力分布を生成するパターンに配
    列される、キャリアヘッド。
  14. 【請求項１４】 更に、基板受納面を有する可撓膜を備
    え、前記フィルムは、前記剛構造体と前記可撓膜との間
    に配置される、請求項１３記載のキャリアヘッド。
  15. 【請求項１５】 キャリアヘッドにおける使用のための
    物品であって、前記キャリアヘッドにおける剛構造体の
    面に取外し可能に固定可能である圧縮可能なフィルムを
    備え、前記圧縮可能なフィルムは、研磨の均一性を改善
    するように、研磨中に基板上に不均一な圧力分布を生成
    するよう配置され複数の開口を有する、物品。
  16. 【請求項１６】 キットであって、 ハウジング、及び前記ハウジングに移動可能に接続され
    た剛構造体を含むキャリアヘッドと、 前記剛構造体の底面に取外し可能に固定可能な複数の圧
    縮可能なフィルムと、を備え、各圧縮可能なフィルム
    は、研磨中に基板上に不均一な圧力分布を生成する複数
    の開口を有し、前記圧縮可能なフィルムの少なくとも２
    枚は、前記基板上に異なる圧力分布を生成する異なるパ
    ターンに配設される開口を有する、キット。
  17. 【請求項１７】 キャリアヘッドであって、 ハウジングと、 前記ハウジングへ移動可能に接続される剛構造体と、 研磨中に基板へ圧力を転送するための前記剛構造体の面
    へ固定される圧縮可能なフィルムと、 前記圧縮可能なフィルムから前記基板上に不均一な圧力
    分布を生成するための手段と、を備える、キャリアヘッ
    ド。
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