JP2001054855A - 変更された可撓膜を有するキャリアヘッド - Google Patents
変更された可撓膜を有するキャリアヘッドInfo
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- B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
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- B24B37/27—Work carriers
- B24B37/30—Work carriers for single side lapping of plane surfaces
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- B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
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- B24B37/30—Work carriers for single side lapping of plane surfaces
- B24B37/32—Retaining rings
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- Mechanical Engineering (AREA)
- Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
- Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】スラリの凝集と蓄積および基板の変形を防止す
る。 【解決手段】 化学的機械研磨装置用のキャリアヘッド
（１００）は、基板（１０）と保持リング（１１０）と
に荷重をかける可撓膜（１２２）を含む。可撓膜の下側
面の摩擦係数が高められ、基板と保持リングとの間の接
触を防止し、それによって、そのような接触に起因す
る、スラリの凝集と蓄積および基板の変形を防止する。
る。 【解決手段】 化学的機械研磨装置用のキャリアヘッド
（１００）は、基板（１０）と保持リング（１１０）と
に荷重をかける可撓膜（１２２）を含む。可撓膜の下側
面の摩擦係数が高められ、基板と保持リングとの間の接
触を防止し、それによって、そのような接触に起因す
る、スラリの凝集と蓄積および基板の変形を防止する。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【関連出願のクロスリファレンス】本出願は、１９９９
年７月９日出願の米国仮出願第６０／１４３，２０７号
の優先権を主張する。
年７月９日出願の米国仮出願第６０／１４３，２０７号
の優先権を主張する。
【０００２】
【発明の分野】本発明は、化学的機械研磨に関し、より
詳細には、化学的機械研磨用キャリアヘッドに関する。
詳細には、化学的機械研磨用キャリアヘッドに関する。
【０００３】
【発明の背景】集積回路は、普通には、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、各層
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のに従い、基板の外
側、つまり最上部の表面、すなわち、基板の露出面は、
次第に平面でなくなる。この非平面の表面は、集積回路
製造プロセスのフォトリソグラフィーステップにおいて
問題を提起する。従って、基板表面を周期的に平面化す
るニーズがある。加えて、充填層を研磨戻しする場合、
例えば、誘電体層中のトレンチを金属で充填する場合に
平面化が必要とされる。
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、各層
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のに従い、基板の外
側、つまり最上部の表面、すなわち、基板の露出面は、
次第に平面でなくなる。この非平面の表面は、集積回路
製造プロセスのフォトリソグラフィーステップにおいて
問題を提起する。従って、基板表面を周期的に平面化す
るニーズがある。加えて、充填層を研磨戻しする場合、
例えば、誘電体層中のトレンチを金属で充填する場合に
平面化が必要とされる。
【０００４】化学的機械研磨（ＣＭＰ）は、容認された
平面化の方法の１つである。この平面化方法は、普通に
は、基板がキャリアヘッドすなわち研磨ヘッド上に搭載
される必要がある。基板の露出面は、基板に対して移動
する円形パッド又は直線ベルトのような研磨パッドに対
して載置される。研磨パッドは、「標準」パッド又は固
定砥粒パッドのいずれかである。標準研磨パッドは、耐
久性のある粗面化された、又は柔軟な表面を持ち、それ
に対して固定砥粒パッドは、封じ込め媒体中に保持され
た研磨砥粒を有する。キャリアヘッドは、基板を研磨パ
ッドに押付けるよう制御可能な荷重を、基板へ供給す
る。幾つかのキャリアヘッドは、基板用の搭載面を提供
する可撓膜と、基板を搭載面の下に保持する保持リング
とを含む。可撓膜の背後でのチャンバの加圧と排気が、
基板への荷重を制御する。少なくとも１つの化学的活性
薬剤と、（標準パッドが使用される場合であれば）研磨
砥粒とを含む研磨スラリが、研磨パッド面へ供給され
る。
平面化の方法の１つである。この平面化方法は、普通に
は、基板がキャリアヘッドすなわち研磨ヘッド上に搭載
される必要がある。基板の露出面は、基板に対して移動
する円形パッド又は直線ベルトのような研磨パッドに対
して載置される。研磨パッドは、「標準」パッド又は固
定砥粒パッドのいずれかである。標準研磨パッドは、耐
久性のある粗面化された、又は柔軟な表面を持ち、それ
に対して固定砥粒パッドは、封じ込め媒体中に保持され
た研磨砥粒を有する。キャリアヘッドは、基板を研磨パ
ッドに押付けるよう制御可能な荷重を、基板へ供給す
る。幾つかのキャリアヘッドは、基板用の搭載面を提供
する可撓膜と、基板を搭載面の下に保持する保持リング
とを含む。可撓膜の背後でのチャンバの加圧と排気が、
基板への荷重を制御する。少なくとも１つの化学的活性
薬剤と、（標準パッドが使用される場合であれば）研磨
砥粒とを含む研磨スラリが、研磨パッド面へ供給され
る。
【０００５】ＣＭＰプロセスの有効性は、その研磨レー
トにより、および基板表面の、結果として得られる仕上
度（微視的粗さの無いこと）と平坦度（巨視的トポグラ
フィの無いこと）により測定できる。研磨レート、仕上
度、および平坦度は、パッドとスラリの組合せ、基板と
パッド間の相対速度、およびパッドへ基板を押付ける
力、により決定される。
トにより、および基板表面の、結果として得られる仕上
度（微視的粗さの無いこと）と平坦度（巨視的トポグラ
フィの無いこと）により測定できる。研磨レート、仕上
度、および平坦度は、パッドとスラリの組合せ、基板と
パッド間の相対速度、およびパッドへ基板を押付ける
力、により決定される。
【０００６】ＣＭＰで頻繁に起きる問題は、不均等な研
磨、すなわち基板表面にわたる研磨レートの変動であ
り、その結果として不均等な基板厚さを生じる。不均等
研磨の原因の１つは、基板の変形、例えば、基板のたわ
みである。
磨、すなわち基板表面にわたる研磨レートの変動であ
り、その結果として不均等な基板厚さを生じる。不均等
研磨の原因の１つは、基板の変形、例えば、基板のたわ
みである。
【０００７】ＣＭＰでの別の問題は、それが「きたな
い」プロセスであることである。詳細には、研磨プロセ
スが遂行されている間に、異物が導入される。しかし、
この異物は、基板の汚染を防止するために、基板が更に
処理される前に除去される必要がある。従って、ＣＭＰ
の場合、研磨された基板上で作動デバイスの高い歩留り
を得るためには、基板上に導入されたスラリが、研磨の
終了時に完全に除去されるのがよい。
い」プロセスであることである。詳細には、研磨プロセ
スが遂行されている間に、異物が導入される。しかし、
この異物は、基板の汚染を防止するために、基板が更に
処理される前に除去される必要がある。従って、ＣＭＰ
の場合、研磨された基板上で作動デバイスの高い歩留り
を得るためには、基板上に導入されたスラリが、研磨の
終了時に完全に除去されるのがよい。
【０００８】
【発明の概要】一局面では、本発明は、保持リングと、
基板を研磨面へ押付ける可撓膜とを有するキャリアヘッ
ドに向けられる。この可撓膜は、粗面化された下側面を
有する。
基板を研磨面へ押付ける可撓膜とを有するキャリアヘッ
ドに向けられる。この可撓膜は、粗面化された下側面を
有する。
【０００９】本発明の実施形態は、以下の特長の１つ以
上を含むことができる。可撓膜は、基板が膜に対して移
動又は回転しないよう充分に粗く、又はその摩擦係数が
充分に高くてもよい。可撓膜は、高い摩擦係数を持つ材
料で形成してもよい。可撓膜は、その摩擦係数を高める
溝又はバイア等のフィーチャを含む。
上を含むことができる。可撓膜は、基板が膜に対して移
動又は回転しないよう充分に粗く、又はその摩擦係数が
充分に高くてもよい。可撓膜は、高い摩擦係数を持つ材
料で形成してもよい。可撓膜は、その摩擦係数を高める
溝又はバイア等のフィーチャを含む。
【００１０】別の局面では、本発明は、保持リングと、
基板を研磨面へ押付ける可撓膜とを有するキャリアヘッ
ドに向けられる。可撓膜は、高い摩擦係数を持つ材料で
形成される。
基板を研磨面へ押付ける可撓膜とを有するキャリアヘッ
ドに向けられる。可撓膜は、高い摩擦係数を持つ材料で
形成される。
【００１１】本発明の実施形態は、以下の特長の１つ以
上を含むことができる。可撓膜は、粗い下側面を有して
よい。可撓膜は、その摩擦係数を高めるフィーチャを含
むことができる。
上を含むことができる。可撓膜は、粗い下側面を有して
よい。可撓膜は、その摩擦係数を高めるフィーチャを含
むことができる。
【００１２】別の局面では、本発明は、保持リングと、
基板を研磨面へ押付ける可撓膜とを有するキャリアヘッ
ドに向けられる。可撓膜は、その摩擦係数を高めるフィ
ーチャを含む。
基板を研磨面へ押付ける可撓膜とを有するキャリアヘッ
ドに向けられる。可撓膜は、その摩擦係数を高めるフィ
ーチャを含む。
【００１３】本発明の実施形態は、以下の特長の１つ以
上を含むことができる。可撓膜は、大きい摩擦係数を持
つ材料で形成してよい。可撓膜の底側は、その摩擦係数
を高めるよう粗面化してよい。可撓膜の摩擦係数は、基
板が膜に対して移動又は回転しないよう充分に高くでき
る。フィーチャは溝又はバイアであってよい。
上を含むことができる。可撓膜は、大きい摩擦係数を持
つ材料で形成してよい。可撓膜の底側は、その摩擦係数
を高めるよう粗面化してよい。可撓膜の摩擦係数は、基
板が膜に対して移動又は回転しないよう充分に高くでき
る。フィーチャは溝又はバイアであってよい。
【００１４】別の局面では、本発明は、キャリアヘッド
を組立てる方法に向けられる。この方法において、可撓
膜は、粗面化された表面を持つ膜を提供するようこすら
れ、可撓膜は、基板へ圧力をかける位置でキャリアヘッ
ドに装着される。
を組立てる方法に向けられる。この方法において、可撓
膜は、粗面化された表面を持つ膜を提供するようこすら
れ、可撓膜は、基板へ圧力をかける位置でキャリアヘッ
ドに装着される。
【００１５】本発明の可能な利点は、以下の１つ以上を
含む。基板のべべル形状部上へのスラリ凝集が低減で
き、それによって、（ブラシスクラバー等の）洗浄シス
テムは、基板からスラリをより完全に除去することが可
能となり、基板清浄度を向上させる。加えて、反り等の
基板変形が低減でき、よって研磨の均等性を改善する。
含む。基板のべべル形状部上へのスラリ凝集が低減で
き、それによって、（ブラシスクラバー等の）洗浄シス
テムは、基板からスラリをより完全に除去することが可
能となり、基板清浄度を向上させる。加えて、反り等の
基板変形が低減でき、よって研磨の均等性を改善する。
【００１６】本発明の１つ以上の実施の形態の詳細を、
添付図面と以下の説明に示す。本発明の他の特長、目
的、および利点は、説明と図面から、そして特許請求の
範囲から明らかになるであろう。
添付図面と以下の説明に示す。本発明の他の特長、目
的、および利点は、説明と図面から、そして特許請求の
範囲から明らかになるであろう。
【００１７】
【詳しい説明】先に記載のように、化学的機械研磨中に
基板の表面にわたり均等な研磨レートを達成し、研磨後
に基板からスラリを完全に除去することが望ましい。キ
ャリアヘッド内の粗面化された表面を持つ基板保持膜を
提供することにより、これらの目標を達成することが可
能となる。粗面化された表面は、膜と基板の背面との間
の摩擦力を高め、それにより基板は膜に対して移動又は
回転しない。これは、基板と保持リングとの間の接触を
防止又は低減し、それによって基板のべべル形状部上へ
のスラリの凝集を低減し、基板変形を低減することがで
きる。
基板の表面にわたり均等な研磨レートを達成し、研磨後
に基板からスラリを完全に除去することが望ましい。キ
ャリアヘッド内の粗面化された表面を持つ基板保持膜を
提供することにより、これらの目標を達成することが可
能となる。粗面化された表面は、膜と基板の背面との間
の摩擦力を高め、それにより基板は膜に対して移動又は
回転しない。これは、基板と保持リングとの間の接触を
防止又は低減し、それによって基板のべべル形状部上へ
のスラリの凝集を低減し、基板変形を低減することがで
きる。
【００１８】図１を参照すると、一枚以上の基板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装置の記載は、米国特許第５，７３８，５
７４号に見出すことができ、その開示全体を引用して本
明細書に組込む。
化学的機械研磨（ＣＭＰ）装置２０により研磨される。
類似のＣＭＰ装置の記載は、米国特許第５，７３８，５
７４号に見出すことができ、その開示全体を引用して本
明細書に組込む。
【００１９】ＣＭＰ装置２０は、一連の研磨ステーショ
ン２５と、基板をローディング／アンローディングする
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、その上に研磨パッド３２が載置される回転可
能なプラテン３０を含む。各研磨ステーション２５は、
更に、研磨パッドの研磨条件を維持する関連パッドコン
ディショナ装置４０を含むことができる。
ン２５と、基板をローディング／アンローディングする
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、その上に研磨パッド３２が載置される回転可
能なプラテン３０を含む。各研磨ステーション２５は、
更に、研磨パッドの研磨条件を維持する関連パッドコン
ディショナ装置４０を含むことができる。
【００２０】液体（例えば、酸化物研磨用脱イオン水）
と、ｐＨ調節剤（例えば、酸化物研磨用水酸化カリウ
ム）とを含有するスラリ５０が、スラリ／リンス兼用ア
ーム５２により研磨パッド３２の表面へ供給できる。研
磨パッド３２が標準パッドである場合、スラリ５０は、
研磨砥粒（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。これに対し、研磨パッド３２が固定砥
粒パッドである場合、スラリ５０は、無砥粒流体でよ
い。普通は、充分なスラリが、研磨パッド３２全体を覆
って湿らせるよう供給される。スラリ／リンスアーム５
２は、幾つかの噴霧ノズル（図示せず）を含むことがで
き、研磨とコンディショニングの各サイクルの終了時に
研磨パッド３２の高圧リンスを提供する。
と、ｐＨ調節剤（例えば、酸化物研磨用水酸化カリウ
ム）とを含有するスラリ５０が、スラリ／リンス兼用ア
ーム５２により研磨パッド３２の表面へ供給できる。研
磨パッド３２が標準パッドである場合、スラリ５０は、
研磨砥粒（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。これに対し、研磨パッド３２が固定砥
粒パッドである場合、スラリ５０は、無砥粒流体でよ
い。普通は、充分なスラリが、研磨パッド３２全体を覆
って湿らせるよう供給される。スラリ／リンスアーム５
２は、幾つかの噴霧ノズル（図示せず）を含むことがで
き、研磨とコンディショニングの各サイクルの終了時に
研磨パッド３２の高圧リンスを提供する。
【００２１】回転可能なマルチヘッドカラセル（carous
el）６０が、中央支柱６２に支持され、その上でカラセ
ル軸６４周りを、カラセルモータアセンブリ（図示せ
ず）により回転される。マルチヘッドカラセル６０は、
カラセル軸６４周りに等角度間隔でカラセル支持プレー
ト６６上に搭載された、４つのキャリアヘッドシステム
７０を含む。キャリアヘッドシステムのうちの３つは、
基板を研磨ステーション上に位置決めし、キャリアヘッ
ドシステムの残りの１つは、転送ステーションから基板
を受取り、転送ステーションへ基板を引渡す。カラセル
モータは、研磨ステーションと転送ステーションとの間
でカラセル軸６４周りに、キャリアヘッドシステムとそ
れへ付着された基板とを旋回させることができる。
el）６０が、中央支柱６２に支持され、その上でカラセ
ル軸６４周りを、カラセルモータアセンブリ（図示せ
ず）により回転される。マルチヘッドカラセル６０は、
カラセル軸６４周りに等角度間隔でカラセル支持プレー
ト６６上に搭載された、４つのキャリアヘッドシステム
７０を含む。キャリアヘッドシステムのうちの３つは、
基板を研磨ステーション上に位置決めし、キャリアヘッ
ドシステムの残りの１つは、転送ステーションから基板
を受取り、転送ステーションへ基板を引渡す。カラセル
モータは、研磨ステーションと転送ステーションとの間
でカラセル軸６４周りに、キャリアヘッドシステムとそ
れへ付着された基板とを旋回させることができる。
【００２２】各キャリアヘッドシステム７０は、研磨ヘ
ッドすなわちキャリアヘッド１００を含む。各キャリア
ヘッド１００は独立して自らの軸周りに回転し、カラセ
ル支持プレート６６に形成された半径方向スロット７２
内を独立して横方向に振動する。キャリア駆動シャフト
７４が、スロット７２を通って延在し、（カラセルカバ
ー６８の４分の１を取外して示す）キャリアヘッド回転
モータ７６をキャリアヘッド１００へ結合する。各モー
タと駆動シャフトとはスライダ（図示せず）上に支持で
き、スライダは、キャリアヘッド１００を横方向に振動
させるよう、半径方向駆動モータによりスロットに沿い
直線的に駆動されることができる。
ッドすなわちキャリアヘッド１００を含む。各キャリア
ヘッド１００は独立して自らの軸周りに回転し、カラセ
ル支持プレート６６に形成された半径方向スロット７２
内を独立して横方向に振動する。キャリア駆動シャフト
７４が、スロット７２を通って延在し、（カラセルカバ
ー６８の４分の１を取外して示す）キャリアヘッド回転
モータ７６をキャリアヘッド１００へ結合する。各モー
タと駆動シャフトとはスライダ（図示せず）上に支持で
き、スライダは、キャリアヘッド１００を横方向に振動
させるよう、半径方向駆動モータによりスロットに沿い
直線的に駆動されることができる。
【００２３】実際の研磨中に、３つのキャリアヘッド
は、３つの研磨ステーションで、その上に位置決めされ
る。各キャリアヘッド１００は、基板を下降させて研磨
パッド３２に接触させる。キャリアヘッド１００は、研
磨パッドに対して適所に基板を保持し、基板の背面にわ
たり力を分配する。キャリアヘッド１００は、トルクも
駆動シャフト７４から基板へ伝達する。
は、３つの研磨ステーションで、その上に位置決めされ
る。各キャリアヘッド１００は、基板を下降させて研磨
パッド３２に接触させる。キャリアヘッド１００は、研
磨パッドに対して適所に基板を保持し、基板の背面にわ
たり力を分配する。キャリアヘッド１００は、トルクも
駆動シャフト７４から基板へ伝達する。
【００２４】図２を参照すると、キャリアヘッド１００
は、ハウジング１０２と、保持リング１１０と、可撓膜
１２２を含む基板裏打アセンブリ１２０とを含む。可撓
膜とハウジングとの間の容積は、加圧可能なチャンバ１
３０を画成できる。図示されていないが、基板裏打アセ
ンブリは、（ハウジングでなく）基部アセンブリから吊
下げることができ、基部アセンブリは、研磨面上にかか
る保持リングの圧力を制御する別のローディングチャン
バによりハウジングへ結合されることができる。この場
合、可撓膜と基部アセンブリとの間の容積が、加圧可能
チャンバ１３０を画成する。加えて、キャリアヘッド
は、（基部アセンブリの一部と考えられ得る）ジンバル
機構、マルチチャンバや、マルチ可撓膜等の他の特徴も
含むことができる。これらの特徴を持つ類似のキャリア
ヘッドの記載、１９９９年１２月２３日出願の米国特許
出願第０９／４７０，８２０号および２０００年３月２
７日出願の第０９／５３５，５７５号に見出すことがで
き、それらの開示全体を引用して本明細書に組込む。
は、ハウジング１０２と、保持リング１１０と、可撓膜
１２２を含む基板裏打アセンブリ１２０とを含む。可撓
膜とハウジングとの間の容積は、加圧可能なチャンバ１
３０を画成できる。図示されていないが、基板裏打アセ
ンブリは、（ハウジングでなく）基部アセンブリから吊
下げることができ、基部アセンブリは、研磨面上にかか
る保持リングの圧力を制御する別のローディングチャン
バによりハウジングへ結合されることができる。この場
合、可撓膜と基部アセンブリとの間の容積が、加圧可能
チャンバ１３０を画成する。加えて、キャリアヘッド
は、（基部アセンブリの一部と考えられ得る）ジンバル
機構、マルチチャンバや、マルチ可撓膜等の他の特徴も
含むことができる。これらの特徴を持つ類似のキャリア
ヘッドの記載、１９９９年１２月２３日出願の米国特許
出願第０９／４７０，８２０号および２０００年３月２
７日出願の第０９／５３５，５７５号に見出すことがで
き、それらの開示全体を引用して本明細書に組込む。
【００２５】ハウジング１０２は、駆動シャフト７４
（図１参照）へ結合でき、それと共に研磨中、研磨パッ
ド表面に対し実質的に垂直な回転軸周りに回転する。ハ
ウジング１０２は、被研磨基板の円形の外形に相応して
略円形状でよい。通路１０４が、チャンバ１３０の空気
圧制御のためにハウジング１０２を貫通して延在でき
る。基板裏打アセンブリがローディングチャンバにより
基部アセンブリから吊下げられる場合、ハウジングを貫
通する通路は、ローディングチャンバ内の圧力を制御す
ることに使用でき、基部アセンブリ内の通路は、ローデ
ィングチャンバを貫通して延在する可撓性チューブによ
りハウジング内の通路へ結合できる。
（図１参照）へ結合でき、それと共に研磨中、研磨パッ
ド表面に対し実質的に垂直な回転軸周りに回転する。ハ
ウジング１０２は、被研磨基板の円形の外形に相応して
略円形状でよい。通路１０４が、チャンバ１３０の空気
圧制御のためにハウジング１０２を貫通して延在でき
る。基板裏打アセンブリがローディングチャンバにより
基部アセンブリから吊下げられる場合、ハウジングを貫
通する通路は、ローディングチャンバ内の圧力を制御す
ることに使用でき、基部アセンブリ内の通路は、ローデ
ィングチャンバを貫通して延在する可撓性チューブによ
りハウジング内の通路へ結合できる。
【００２６】保持リング１１０は、ハウジング１０２の
外側縁部に固着された略環状のリングでよい。保持リン
グ１１０の底側面１１２は、実質的に平坦でよく、さも
なければ、保持リングの外側から基板へのスラリの輸送
を容易にする、複数のチャネルを有してもよい。必要な
場合、保持リング１１０の内側面１１４は、基板と係合
して、基板がキャリアヘッドの下から脱出することを防
止する。流体が、不図示のローディングチャンバ内へ圧
送され、基部アセンブリが下向へ押された場合、保持リ
ング１１０も下向へ押され、研磨パッド３２へ荷重をか
ける。
外側縁部に固着された略環状のリングでよい。保持リン
グ１１０の底側面１１２は、実質的に平坦でよく、さも
なければ、保持リングの外側から基板へのスラリの輸送
を容易にする、複数のチャネルを有してもよい。必要な
場合、保持リング１１０の内側面１１４は、基板と係合
して、基板がキャリアヘッドの下から脱出することを防
止する。流体が、不図示のローディングチャンバ内へ圧
送され、基部アセンブリが下向へ押された場合、保持リ
ング１１０も下向へ押され、研磨パッド３２へ荷重をか
ける。
【００２７】可撓膜１２２の縁部は、ハウジング１０２
と保持リング１１０との間にクランプでき、保持リング
１１０は、チャンバ１３０のまわりに流体密シールを形
成する。一個以上の膜スペーサリング１３２を使用し
て、可撓膜の周辺部分１２８を所望の形状に保持でき
る。膜スペーサリングは、基板縁部での圧力分配に影響
するよう選定される他の形状を有し得る。可撓膜１２２
の中央部分１２６の下側面１２４は、基板搭載面を提供
する。チャンバ１３０を加圧することにより、下向き圧
力を基板へかけることができ、基板から研磨パッド３２
へ荷重をかける。
と保持リング１１０との間にクランプでき、保持リング
１１０は、チャンバ１３０のまわりに流体密シールを形
成する。一個以上の膜スペーサリング１３２を使用し
て、可撓膜の周辺部分１２８を所望の形状に保持でき
る。膜スペーサリングは、基板縁部での圧力分配に影響
するよう選定される他の形状を有し得る。可撓膜１２２
の中央部分１２６の下側面１２４は、基板搭載面を提供
する。チャンバ１３０を加圧することにより、下向き圧
力を基板へかけることができ、基板から研磨パッド３２
へ荷重をかける。
【００２８】膜１２２の下側面１２４の摩擦係数は、普
通には、従来の膜の摩擦係数よりかなり高い。詳細に
は、可撓膜１２２は、粗面化された下側面１２４を持つ
ことができる。例えば、キャリアヘッドへの膜の装着に
先立ち、膜１２２の一面を、例えばサンドペーパーでこ
すって粗面化できる。代替として、膜１２２を、粗い下
側面を持って予成形できる。その上、溝又はバイア等の
フィーチャを、（例えば、膜を予成形することにより、
又は膜の部分を切削することにより）膜中に成形でき、
摩擦係数を高めることができる。更に、膜を、高い摩擦
係数を持つ材料、例えばシリコーンで形成できる。
通には、従来の膜の摩擦係数よりかなり高い。詳細に
は、可撓膜１２２は、粗面化された下側面１２４を持つ
ことができる。例えば、キャリアヘッドへの膜の装着に
先立ち、膜１２２の一面を、例えばサンドペーパーでこ
すって粗面化できる。代替として、膜１２２を、粗い下
側面を持って予成形できる。その上、溝又はバイア等の
フィーチャを、（例えば、膜を予成形することにより、
又は膜の部分を切削することにより）膜中に成形でき、
摩擦係数を高めることができる。更に、膜を、高い摩擦
係数を持つ材料、例えばシリコーンで形成できる。
【００２９】図３を参照すると、化学的機械研磨中、基
板に対する研磨パッド３２の動作（例えば、研磨パッド
の回転）は、基板上に摩擦力（Ｆ１）を発生させる。追
加の摩擦力を、基板の回転と基板の半径方向の移動とに
より発生させることができる。この第１の摩擦力（Ｆ
１）は、基板を保持リングの内側面１１４へ押しやる傾
向にある。
板に対する研磨パッド３２の動作（例えば、研磨パッド
の回転）は、基板上に摩擦力（Ｆ１）を発生させる。追
加の摩擦力を、基板の回転と基板の半径方向の移動とに
より発生させることができる。この第１の摩擦力（Ｆ
１）は、基板を保持リングの内側面１１４へ押しやる傾
向にある。
【００３０】基板と膜の下側面との間の接触は、基板上
に第２の摩擦力（Ｆ２）を発生させ、それは、第１の摩
擦力Ｆ１を中和する、つまり対抗する傾向である。従来
の膜は、平滑面を持つのでで、Ｆ２は、普通にはＦ１よ
り小さい。結果として、基板は、自由に移動し、基板１
０のベベル形状端１２は、保持リング１１０の内側面１
１４に接触するであろう。研磨中に、スラリが、基板と
保持リングとの間の間隙内に捕捉される。基板からの圧
力が、この残渣のスラリを基板のベベル形状端に凝集に
させる。凝集されたスラリは、ＣＭＰ後の洗浄中に除去
し難いであろう。加えて、保持リングに対する基板縁部
の力は、基板を反らす、つまり変形させることができ
る。
に第２の摩擦力（Ｆ２）を発生させ、それは、第１の摩
擦力Ｆ１を中和する、つまり対抗する傾向である。従来
の膜は、平滑面を持つのでで、Ｆ２は、普通にはＦ１よ
り小さい。結果として、基板は、自由に移動し、基板１
０のベベル形状端１２は、保持リング１１０の内側面１
１４に接触するであろう。研磨中に、スラリが、基板と
保持リングとの間の間隙内に捕捉される。基板からの圧
力が、この残渣のスラリを基板のベベル形状端に凝集に
させる。凝集されたスラリは、ＣＭＰ後の洗浄中に除去
し難いであろう。加えて、保持リングに対する基板縁部
の力は、基板を反らす、つまり変形させることができ
る。
【００３１】対照的に、キャリアヘッド１００では、膜
１２２の粗い表面が、摩擦係数と摩擦力Ｆ２を高める。
詳細には、可撓膜の摩擦係数は、基板が膜に対して移動
又は回転しないよう充分に大きくできる。摩擦力Ｆ２を
高めることにより、および膜を保持リングの内側面から
離れた位置に維持することにより、基板と保持リングと
の間の圧力、又は接触が、研磨中に低減されることがで
きる。低減された圧力又は接触は、結果としてスラリの
凝集を少なくし、ブラシスクラバー等の、ＣＭＰ後の洗
浄機が研磨後に基板上へ残留する残渣スラリを除去する
ことを容易にする。加えて、基板縁部と保持リングとの
間の低減された圧力、又は接触は、基板の変形を低減す
ることができ、それによって、研磨の均等性を改善す
る。
１２２の粗い表面が、摩擦係数と摩擦力Ｆ２を高める。
詳細には、可撓膜の摩擦係数は、基板が膜に対して移動
又は回転しないよう充分に大きくできる。摩擦力Ｆ２を
高めることにより、および膜を保持リングの内側面から
離れた位置に維持することにより、基板と保持リングと
の間の圧力、又は接触が、研磨中に低減されることがで
きる。低減された圧力又は接触は、結果としてスラリの
凝集を少なくし、ブラシスクラバー等の、ＣＭＰ後の洗
浄機が研磨後に基板上へ残留する残渣スラリを除去する
ことを容易にする。加えて、基板縁部と保持リングとの
間の低減された圧力、又は接触は、基板の変形を低減す
ることができ、それによって、研磨の均等性を改善す
る。
【００３２】膜の底側表面の摩擦係数を高め、それによ
りＦ２がＦ１に近くなることにより、基板と保持リング
との間の圧力又は接触が低減できる。摩擦係数を高め、
それにより、Ｆ２がＦ１と等しいか又はＦ１より大きく
することにより、基板と保持リングとの間の圧力又は接
触は完全に防止され、それによって実質的にスラリの凝
集が排除される。
りＦ２がＦ１に近くなることにより、基板と保持リング
との間の圧力又は接触が低減できる。摩擦係数を高め、
それにより、Ｆ２がＦ１と等しいか又はＦ１より大きく
することにより、基板と保持リングとの間の圧力又は接
触は完全に防止され、それによって実質的にスラリの凝
集が排除される。
【００３３】本発明の多くの実施形態を説明した。それ
にも関らず、種々の変更が、本発明の精神と範囲から逸
脱することなくなされ得ることは理解されよう。従っ
て、他の実施形態は、先に記載の特許請求の範囲の範囲
内にある。
にも関らず、種々の変更が、本発明の精神と範囲から逸
脱することなくなされ得ることは理解されよう。従っ
て、他の実施形態は、先に記載の特許請求の範囲の範囲
内にある。
【図１】化学的機械研磨装置の分解斜視図である。
【図２】本発明によるキャリアヘッドの断面略図であ
る。
る。
【図３】研磨中の、基板と、膜と、保持リングとの間の
相互作用を示す、キャリアヘッドの部分断面略図であ
る。種々の図面で、同じ符号は同じ部材を示す。
相互作用を示す、キャリアヘッドの部分断面略図であ
る。種々の図面で、同じ符号は同じ部材を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジアンシュ タン アメリカ合衆国， カリフォルニア州， サンタ クララ， バウアーズ アヴェニ ュー 3050 (72)発明者 ブライアン ジェイ． ブラウン アメリカ合衆国， カリフォルニア州， パロ アルト， コロラド アヴェニュー 211 (72)発明者 チャールズ シー． ギャレットソン アメリカ合衆国， カリフォルニア州， サンタ クララ， バウアーズ アヴェニ ュー 3050 (72)発明者 ベンジャミン エー． ボナー アメリカ合衆国， カリフォルニア州， サン マテオ， サウス エル ドラド ストリート 422 (72)発明者 トーマス エイチ． オスターヘルド アメリカ合衆国， カリフォルニア州， マウンテン ヴュー バーバラ アヴェニ ュー 1195 (72)発明者 フレッド シー． レデカー アメリカ合衆国， カリフォルニア州， フリーモント， シオックス ドライヴ 1801
Claims (15)
- 【請求項１】 キャリアヘッドであって、 保持リングと、 研磨面へ基板を押付けるための可撓膜と、を備え、前記
可撓膜は粗面化された下側面を有する、キャリアヘッ
ド。 - 【請求項２】 前記可撓膜は、前記基板が前記膜に対し
て移動や回転をしないように充分に粗い、請求項１記載
のキャリアヘッド。 - 【請求項３】 前記可撓膜は、高い摩擦係数を有する材
料で形成される、請求項１記載のキャリアヘッド。 - 【請求項４】 前記可撓膜は、その摩擦係数を高める溝
又はバイア等のフィーチャを含む、請求項１記載のキャ
リアヘッド。 - 【請求項５】 前記可撓膜の前記摩擦係数は、前記基板
が前記膜に対して移動や回転をしないように充分に大き
い、請求項１記載のキャリアヘッド。 - 【請求項６】 キャリアヘッドであって、 保持リングと、 研磨面に基板を押付ける可撓膜と、を備え、前記可撓膜
は高い摩擦係数を有する材料で形成される、キャリアヘ
ッド。 - 【請求項７】 前記可撓膜は、粗い下側面を有する、請
求項６記載のキャリアヘッド。 - 【請求項８】 前記可撓膜は、その摩擦係数を高めるフ
ィーチャを含む、請求項６記載のキャリアヘッド。 - 【請求項９】 キャリアヘッドであって、 保持リングと、 研磨面に基板を押付ける可撓膜と、を備え、前記可撓膜
その摩擦係数を高めるフィーチャを含む、キャリアヘッ
ド。 - 【請求項１０】 前記可撓膜は、高い摩擦係数を有する
材料で形成される、請求項９記載のキャリアヘッド。 - 【請求項１１】 前記可撓膜の前記底側は、その摩擦係
数を高めるよう粗面化される、請求項９記載のキャリア
ヘッド。 - 【請求項１２】 前記可撓膜の前記摩擦係数は、前記基
板が前記膜に対して移動や回転をしないように充分に大
きい、請求項９記載のキャリアヘッド。 - 【請求項１３】 前記フィーチャが溝である、請求項９
記載のキャリアヘッド。 - 【請求項１４】 前記フィーチャがバイアである、請求
項９記載のキャリアヘッド。 - 【請求項１５】 キャリアヘッドを組立てる方法であっ
て、 粗面化された表面を可撓膜へ提供するよう、前記可撓膜
こすること、そして、 基板へ圧力をかける位置で、前記キャリアヘッドに前記
可撓膜を装着すること、を含む方法。
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US14320799P | 1999-07-09 | 1999-07-09 | |
| US60/143207 | 1999-07-09 | ||
| US09/611,247 US6855043B1 (en) | 1999-07-09 | 2000-07-07 | Carrier head with a modified flexible membrane |
| US09/611247 | 2000-07-07 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001054855A true JP2001054855A (ja) | 2001-02-27 |
| JP4750250B2 JP4750250B2 (ja) | 2011-08-17 |
Family
ID=26840788
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000208751A Expired - Fee Related JP4750250B2 (ja) | 1999-07-09 | 2000-07-10 | 変更された可撓膜を有するキャリアヘッド |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6855043B1 (ja) |
| EP (1) | EP1066923A3 (ja) |
| JP (1) | JP4750250B2 (ja) |
| TW (1) | TW580417B (ja) |
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