JP2008302495A - 基板保持リング - Google Patents
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Abstract
【解決手段】研磨装置において使用するための基板保持リング166であって、保持リングが、研磨時に研磨パッド135に当接するための下面と、基板113取付面の周縁部に対して隣接配置される円筒状内面と、リング外周部に位置し、前記研磨パッドの公称平面に対して実質的に平行とされた第1平面124と、前記研磨パッドの公称平面に対して垂直とされた第2平面125との間に設けられた遷移領域と、を有し、前記遷移領域が、前記研磨パッドの前記公称平面の平行方向に対して15°〜25°の角度で平面的に傾斜したことを特徴とする基板保持リングを採用する。
【選択図】図2
Description
図2は、本発明による2チャンバ型研磨ヘッドの簡略的な実施形態を概略的に示す図である。
図3は、本発明による2チャンバ型研磨ヘッドの簡略的な実施形態を概略的に示す図であって、この図においては、連結部材(ダイヤフラム)がウェハサブキャリアとウェハ保持リングとを相対移動可能とする様式が誇張したスケールで示されている。
図4は、カルーセルとヘッド取付アセンブリと回転ユニオンとウェハサブキャリアアセンブリとの部分の実施態様を組立状態で概略的に示す断面図である。
図5は、本発明によるウェハサブキャリアアセンブリの実施態様を詳細に示す断面図である。
図6は、図5のウェハサブキャリアアセンブリの実施態様の一部を展開して示す図である。
図7は、図5のウェハサブキャリアアセンブリの実施態様の一部を詳細に示す断面図である。
図8は、図5のウェハサブキャリアアセンブリの実施態様の他の部分を詳細に示す図である。
図9は、本発明による保持リングの実施態様を概略的に示す平面図である。
図10は、図9に示すような本発明による保持リングの実施態様を概略的に示す断面図である。
図11は、図9に示すような本発明による保持リングの実施態様を詳細に示す図である。
図12は、図9に示すような本発明による保持リングの実施態様を概略的に示す斜視図である。
図13は、図9に示す保持リングの一部を示す断面図であって、保持リングの径方向外周縁部に、面取遷移領域が設けられている様子が詳細に示されている。
図14は、図5の研磨ヘッドにおいて使用される本発明による保持リングアダプタの実施態様を概略的に示す図である。
図15は、図14の保持リングアダプタの代替可能な実施態様を概略的に示す図である。
図16は、図14の保持リングアダプタの断面図である。
図17は、保持リングアダプタに対して保持リングを取り付ける様式を断面図でもって詳細に示す図である。
図18は、リング領域から研磨スラリーを除去するための排出チャネルおよびオリフィスを詳細に示す図である。
図19は、保持リングと研磨パッドとの間の境界のところが矩形コーナーとされている保持リングの場合における、保持リングと研磨パッドとの間の相互作用の仮説を概略的に示す図である。
図20は、保持リングと研磨パッドとの間の境界のところが本発明に従って複数平面型面取遷移領域とされている保持リングの場合における、保持リングと研磨パッドとの間の相互作用の仮説を概略的に示す図である。
図21は、ウェハローディング手順の一実施形態を概略的に示すフローチャートである。
図22は、ウェハ研磨手順の一実施形態を概略的に示すフローチャートである。
図23は、ウェハアンローディング手順の一実施形態を概略的に示すフローチャートである。
図24は、本発明によるウェハサブキャリアのグルーブ無しタイプの一実施形態のウェハ取付面を概略的に示す図である。
図25は、本発明によるウェハサブキャリアの単一グルーブかつ単一付加圧力チャンバ付きの実施形態のウェハ取付面を概略的に示す図である。
図26は、図25に示す単一グルーブかつ単一付加圧力チャンバ付きのウェハサブキャリアの一部を示す断面図である。
図27は、本発明によるウェハサブキャリアの3個グルーブかつ3個付加チャンバ付きの実施形態のウェハ取付面を概略的に示す図である。
図28は、カルーセルとヘッド取付アセンブリと回転ユニオンとウェハサブキャリアアセンブリとの部分の実施態様を組立状態で概略的に示す断面図であり、この場合、単一グルーブかつ単一付加チャンバ付きのウェハサブキャリアが使用されている。
図29は、図28における本発明によるウェハサブキャリアアセンブリの実施態様を詳細に示す図である。
図30は、図28における本発明によるウェハサブキャリアアセンブリの実施態様の一部を詳細に示す断面図である。
図31は、図28における本発明によるウェハサブキャリアアセンブリの実施態様の他の部分を詳細に示す断面図である。
図32は、除去速度に対してのサブキャリアのグルーブ圧力の影響を、位置の関数として概略的に示す図である。
本発明の基板保持リングは、研磨装置において使用するための基板保持リングであって、前記保持リングが、研磨時に研磨パッドに当接するための下面と、基板取付面の周縁部に対して隣接配置される円筒状内面と、リング外周部に位置し、前記研磨パッドの公称平面に対して実質的に平行とされた第1平面と前記研磨パッドの公称平面に対して垂直とされた第2平面との間に設けられた遷移領域と、を有し、前記遷移領域が、前記研磨パッドの前記公称平面の平行方向に対して15°〜25°の角度で平面的に傾斜したことを特徴とする。
また、本発明の基板保持リングは、先に記載の基板保持リングにおいて、前記第1平面に対して直線的に連接されているとともに、前記研磨パッドの前記公称平面の平行方向に対して平面的に65°〜75°の角度で傾斜した第2平面を有することが好ましい。
また本発明の基板保持リングは、研磨装置において使用するための基板保持リングであって、前記保持リングは摩耗性材料からなるとともに、研磨時に研磨パッドに当接するための下面と、基板取付面の周縁部に対して隣接配置される円筒状内面と、リング外周部に位置する遷移領域と、を有することを特徴とする。
また、本発明の基板保持リングは、基板を研磨する研磨装置において、該基板を保持するために使用される基板保持リングであって、前記研磨装置が前記基板を研磨する際に、研磨の非線形性を除去しうるように、前記基板保持リングの径方向外面が径方向に変化する形状とされた遷移領域構造であることを特徴とする。
更に、本発明の基板保持リングは、前記研磨装置が基板を研磨する際には、保持リングアダプタと一体的に構成されて保持リングアセンブリを構成するようにされたことが好ましい。
更にまた、本発明の基板保持リングは、保持リングアダプタと脱着可能なように構成され、前記研磨装置が基板を研磨する際には保持リングアダプタと一体的に構成されて保持リングアセンブリを構成するようにされたことが好ましい。
また、本発明の基板保持リングは、前記遷移領域が、リング外周部に位置し、前記研磨パッドの公称平面に対して実質的に平行とされた第1平面と前記研磨パッドの公称平面に対して垂直とされた第2平面との間に設けられていることが好ましい。
(1) 研磨装置であって、ハウジングと;研磨されるべき基板を取り付けるためのディスク状サブキャリアと;前記サブキャリアの面と共にポケットを形成し、該ポケット内に前記基板を保持するための保持リングであり、前記サブキャリアを実質的に取り囲むものとされた保持リングと;前記保持リングが前記サブキャリアに対して相対的に少なくとも1方向において並進移動可能でありかつ軸回りに揺動可能であるようにして、前記保持リングを前記サブキャリアに対して取り付けるための第1フレキシブルカップリングと;前記サブキャリアが前記ハウジングに対して相対的に少なくとも1方向において並進移動可能でありかつ軸回りに揺動可能であるようにして、前記サブキャリアを前記ハウジングに対して取り付けるための第2フレキシブルカップリングと;を具備してなり、前記ハウジングと前記第1フレキシブルカップリングとは、第1チャンバを形成し、該第1チャンバは、加圧ガスの第1ソースに対して流体連通しており、第1圧力とされた前記加圧ガスが前記第1チャンバに対して接続されたときには前記保持リングに対して第1押圧力がもたらされるようになっており、前記ハウジングと前記第2フレキシブルカップリングとは、第2チャンバを形成し、該第2チャンバは、加圧ガスの第2ソースに対して流体連通しており、第2圧力とされた前記加圧ガスが前記第2チャンバに対して接続されたときには前記サブキャリアに対して第2押圧力がもたらされるようになっていることを特徴とする研磨装置。
(2) (1)記載の研磨装置において、前記サブキャリアの前記並進移動および前記揺動が、前記保持リングの前記並進移動および前記揺動に対して、独立的なものであることを特徴とする研磨装置。
(3) (1)記載の研磨装置において、前記サブキャリアの前記並進移動および前記揺動が、前記保持リングの前記並進移動および前記揺動に対して、所定程度だけ連携したものであることを特徴とする研磨装置。
(4) (1)記載の研磨装置において、前記サブキャリアの前記並進移動および前記揺動と、前記保持リングの前記並進移動および前記揺動と、の各々は、他方に対して独立的な成分と他方に対して従属的な成分とを有していることを特徴とする研磨装置。
(5) (4)記載の研磨装置において、前記サブキャリアと前記保持リングとの前記並進移動および前記揺動の前記従属成分の大きさが、前記第1および第2フレキシブルカップリングの材質特性と形状とに依存することを特徴とする研磨装置。
(6) (5)記載の研磨装置において、従属程度に影響を与える前記材質特性としては、弾性と硬さとバネ定数とがあり、前記形状特性としては、前記保持リングと前記サブキャリアとの間の取付間隔と、前記サブキャリアと前記ハウジングとの間の取付間隔と、前記ハウジングや前記保持リングや前記サブキャリアの隣接構造と前記第1および第2フレキシブルカップリングとの間の境界形状と、があることを特徴とする研磨装置。
(7) (1)記載の研磨装置において、前記第1圧力と前記第2圧力とが、互いに異なる圧力値であることを特徴とする研磨装置。
(8) (1)記載の研磨装置において、前記第1圧力と前記第2圧力とが、実質的に同じ圧力値であることを特徴とする研磨装置。
(9) (1)記載の研磨装置において、前記第1圧力と前記第2圧力とが、実質的に同じ圧力値であり、前記保持リングに対してもたらされる前記押圧力と前記サブキャリアに対してもたらされる前記押圧力とは、前記保持リングおよび前記サブキャリアの、前記各圧力が印加される表面積によって決定されることを特徴とする研磨装置。
(10) (1)記載の研磨装置において、前記第1圧力と前記第2圧力とは、互いに独立に、正圧とも負圧ともすることができることを特徴とする研磨装置。
(11) (10)記載の研磨装置において、前記サブキャリアの面と前記保持リングの円筒状内面とによって形成されるポケットの深さが、前記第1圧力および前記第2圧力による基板ローディング時に確立されることを特徴とする研磨装置。
(12) (1)記載の研磨装置において、前記基板が、半導体ウェハとされることを特徴とする研磨装置。
(14) (13)記載の研磨装置において、前記研磨パッド制御部材が、前記研磨パッドの前記公称平面の平行方向に対して実質的に15°〜25°の角度を呈することによって特徴づけられるものであることを特徴とする研磨装置。
(15) (13)記載の研磨装置において、前記研磨パッド制御部材が、前記研磨パッドの前記公称平面の平行方向に対して実質的に18°〜22°の角度を呈することによって特徴づけられるものであることを特徴とする研磨装置。
(16) (13)記載の研磨装置において、前記研磨パッド制御部材が、前記研磨パッドの前記公称平面の平行方向に対して実質的に20°の角度を呈することによって特徴づけられるものであることを特徴とする研磨装置。
(17) (13)記載の研磨装置において、前記研磨パッド制御部材が、前記研磨パッドの前記公称平面の平行方向に対して実質的に20°の角度を呈することによって特徴づけられるものであり、前記研磨パッド制御部材が、さらに、前記研磨パッドの前記公称平面の平行方向に対して実質的に70°という第2角度を呈することによって特徴づけられるものであることを特徴とする研磨装置。
(18) (13)記載の研磨装置において、実質的に20°の角度を呈する前記部分が、前記保持リングの前記下面から0.762mm(0.03インチ)〜1.016mm(0.04インチ)の距離にわたって延在し、実質的に70°の角度を呈する前記部分が、前記保持リングの前記下面から少なくとも5.08mm(0.2インチ)の距離にまで延在していることを特徴とする研磨装置。
(19) (13)記載の研磨装置において、前記研磨パッド制御部材が、前記研磨パッドの前記公称平面の平行方向に対して実質的に15°〜25°の角度と、前記研磨パッドの前記公称平面の平行方向に対して実質的に65°〜75°という第2角度と、を呈することによって特徴づけられるものであることを特徴とする研磨装置。
(21) (1)記載の研磨装置において、前記フレキシブルカップリングが、ダイヤフラムであることを特徴とする研磨装置。
(22) (1)記載の研磨装置において、前記ダイヤフラムが、金属、プラスチック、ゴム、ポリマー、チタン、ステンレススチール、カーボンファイバ複合材料、および、これらの組合せからなるグループの中から選択された材料から形成されていることを特徴とする研磨装置。
(23) (1)記載の研磨装置において、前記サブキャリアが、セラミック材料から形成されていることを特徴とする研磨装置。
(25) (24)記載の基板保持リングにおいて、前記研磨パッド制御部材が、前記研磨パッドの前記公称平面の平行方向に対して実質的に15°〜25°の角度を呈することによって特徴づけられるものであることを特徴とする基板保持リング。
(26) (24)記載の基板保持リングにおいて、前記研磨パッド制御部材が、前記研磨パッドの前記公称平面の平行方向に対して実質的に18°〜22°の角度を呈することによって特徴づけられるものであることを特徴とする基板保持リング。
(27) (24)記載の基板保持リングにおいて、前記研磨パッド制御部材が、前記研磨パッドの前記公称平面の平行方向に対して実質的に20°の角度を呈することによって特徴づけられるものであることを特徴とする基板保持リング。
(28) (24)記載の基板保持リングにおいて、前記研磨パッド制御部材が、前記研磨パッドの前記公称平面の平行方向に対して実質的に20°の角度を呈することによって特徴づけられるものであり、前記研磨パッド制御部材が、さらに、前記研磨パッドの前記公称平面の平行方向に対して実質的に70°という第2角度を呈することによって特徴づけられるものであることを特徴とする基板保持リング。
(29) (24)記載の基板保持リングにおいて、実質的に20°の角度を呈する前記部分が、前記保持リングの前記下面から0.762mm(0.03インチ)〜1.016mm(0.04インチ)の距離にわたって延在し、実質的に70°の角度を呈する前記部分が、前記保持リングの前記下面から少なくとも5.08mm(0.2インチ)の距離にまで延在していることを特徴とする基板保持リング。
(30) (24)記載の基板保持リングにおいて、前記研磨パッド制御部材が、前記研磨パッドの前記公称平面の平行方向に対して実質的に15°〜25°の角度と、前記研磨パッドの前記公称平面の平行方向に対して実質的に65°〜75°という第2角度と、を呈することによって特徴づけられるものであることを特徴とする基板保持リング。
(32) (31)記載の方法において、前記研磨パッド制御力を、前記研磨力とは独立に印加することを特徴とする方法。
(33) (31)記載の方法において、前記研磨パッド制御力を、前記研磨力と連携したものとすることを特徴とする方法。
(34) (31)記載の方法において、前記研磨パッド制御力を、前記研磨パッドの公称平面に対する直交方向において前記研磨パッドの第1領域に対して印加するとともに、前記研磨パッドの第2領域に対しては、前記公称平面に対して直交した第1摩擦成分と前記公称平面に平行な第2摩擦成分とを有したものとして印加することを特徴とする方法。
(36) (34)に記載された方法によって平坦化された半導体ウェハを備えていることを特徴とする製造物品。
No.P06342)である。
Claims (7)
- 研磨装置において使用するための基板保持リングであって、前記保持リングが、
研磨時に研磨パッドに当接するための下面と、
基板取付面の周縁部に対して隣接配置される円筒状内面と、
リング外周部に位置し、前記研磨パッドの公称平面に対して実質的に平行とされた第1平面と前記研磨パッドの公称平面に対して垂直とされた第2平面との間に設けられた遷移領域と、を有し、
前記遷移領域が、前記研磨パッドの前記公称平面の平行方向に対して15°〜25°の角度で平面的に傾斜したことを特徴とする基板保持リング。 - 請求項1記載の基板保持リングにおいて、
前記第1平面に対して直線的に連接されているとともに、前記研磨パッドの前記公称平面の平行方向に対して平面的に65°〜75°の角度で傾斜した第2平面を有することを特徴とする基板保持リング。 - 研磨装置において使用するための基板保持リングであって、
前記基板保持リングは摩耗性材料からなるとともに、研磨時に研磨パッドに当接するための下面と、
基板取付面の周縁部に対して隣接配置される円筒状内面と、
リング外周部に位置する遷移領域と、を有することを特徴とする基板保持リング。 - 基板を研磨する研磨装置において、該基板を保持するために使用される基板保持リングであって、
前記研磨装置が前記基板を研磨する際に、研磨の非線形性を除去しうるように、前記基板保持リングの径方向外面が径方向に変化する形状とされた遷移領域構造であることを特徴とする基板保持リング。 - 前記基板保持リングは、前記研磨装置が基板を研磨する際には、保持リングアダプタと一体的に構成されて保持リングアセンブリを構成するようにされたことを特徴とする請求項3または請求項4に記載の基板保持リング。
- 前記基板保持リングは、保持リングアダプタと脱着可能なように構成され、前記研磨装置が基板を研磨する際には保持リングアダプタと一体的に構成されて保持リングアセンブリを構成するようにされたことを特徴とする請求項3または請求項4に記載の基板保持リング。
- 前記遷移領域が、リング外周部に位置し、研磨パッドの公称平面に対して実質的に平行とされた第1平面と前記研磨パッドの公称平面に対して垂直とされた第2平面との間に設けられていることを特徴とする請求項3または請求項4に記載の基板保持リング。
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