JP2023516869A - 接点延長部又は調節可能な止め具を有する基板研磨装置 - Google Patents

Abstract

本明細書では、基板の化学機械研磨（ＣＭＰ）のための装置について説明する。装置は、保持リングとチャック膜との間に配置された延長部を含む。延長部は、基板のエッジから半径方向外側に配置され、基板処理中に保持リングと接触するように構成される。延長部は、保持リングとチャック膜との間に、反復可能な制御された接点を提供する。延長部は、保持リングとチャック膜との間の接点が所定の位置に設定されるように、又は接点が調整可能な止め具によって移動可能であるように、複数の構成を有してもよい。【選択図】図３Ａ

Description

［０００１］ 本開示の実施形態は概して、半導体デバイスの製造に使用される化学機械研磨（ＣＭＰ）システムに関する。具体的には、本明細書の実施形態は、ＣＭＰ処理中にエッジ付近で基板を均一に処理するための装置及び方法に関する。

関連技術の説明
［０００２］ 化学機械研磨（ＣＭＰ）は、基板表面上に堆積された材料の層を平坦化又は研磨するために、半導体デバイスの製造において一般的に使用される。典型的なＣＭＰ処理では、基板は、研磨流体の存在下で、基板の裏面を回転研磨パッドに向かって押圧するキャリア内に保持される。一般的に、研磨流体は、水溶液中に懸濁された１つ又は複数の化学成分およびナノスケール研磨粒子の水溶液を含む。材料は、研磨流体及び基板と研磨パッドとの相対運動によって提供される化学的及び機械的活性の組み合わせによって、研磨パッドと接触する基板の材料層表面を横切って除去される。

［０００３］ 研磨流体は、一般的に、流体送達アームから研磨パッドの中心に向かって研磨パッド上に分注され、その結果、研磨パッドが回転すると、研磨流体は研磨パッドの外側エッジに向かって移動する。基板は、キャリアの下をわずかに移動することが多く、周期的に保持リングの内面に衝突する。保持リングに対する基板の力は、基板のエッジ、並びに保持リング自体の両方を損傷する可能性がある。更に、基板とキャリアの保持リングとの間の相互作用は、ＣＭＰ処理中に基板のエッジ付近に不均一性を引き起こす。

［０００４］ したがって、当技術分野では、上述の問題を解決する物品及び関連する方法が必要とされている。

［０００５］ 本開示は概して、基板のエッジ付近の研磨均一性を改善するための装置及び方法に関する。一実施形態では、基板研磨のための装置が説明される。基板研磨のための装置は、ハウジング部材と、ハウジング部材に連結されたキャリア部材と、キャリア部材に連結された支持プレートと、支持プレートに連結された基板チャック部材とを含む。キャリア部材は、キャリア空間の少なくとも一部を形成する。支持プレートは、キャリア空間の半径方向内側に配置される。基板チャック部材は、複数のチャネル領域を含む第１の膜と、第１の膜の底面に連結された第２の膜とを含む。第２の膜は、チャック部分と、延長部材とを更に含み、延長部材は、第１の硬度を有し、チャック部分は、第１の硬度未満の第２の硬度を有し、延長部材は、チャック部分及び第１の膜の半径方向外側に延在する。

［０００６］ 別の実施形態では、基板研磨のための別の装置が説明される。この装置は、研磨パッド上に配置されるように構成された基板支持キャリアを含む。基板支持キャリアは、ハウジング部材と、ハウジング部材に連結され、キャリア部材の内部のキャリア空間の一部を形成するキャリア部材と、キャリア部材及びキャリア空間の内側に配置された支持プレートと、基板チャック部材とを含む。基板チャック部材は、複数のチャネル領域を含む第１の膜と、第１の膜の底面に連結された第２の膜とを含む。第２の膜は、チャック部分と延長部材とを更に含み、延長部材は、第１の硬度を有し、チャック部分は、第１の硬度未満の第２の硬度を有し、延長部材は、チャック部分の一部を囲み、第２の膜及び第１の膜のチャック部分の半径方向外側に延びる。延長部材は、基板チャック部材がキャリア空間内を移動するときに、保持リングの内面に接触するように構成された外面を含む。更に別の例では、基板研磨のための更に別の装置が説明される。装置は、基板支持キャリアを含む。基板支持キャリアは、ハウジング部材と、ハウジング部材に連結され、内部にキャリア空間の一部を形成するキャリア部材と、キャリア空間の半径方向内側に配置され、キャリア部材に連結された支持プレートと、支持プレートに連結され、支持プレートの下方に配置された基板チャック部材と、キャリア部材に連結された支持プレート止め具とを含む。支持プレート止め具は、本体と、本体内に形成され、キャリア部材に連結された開口部内に配置されたガイドピンと、本体と支持プレートとの間に配置された延長アームと、本体とキャリア部材との間で本体の上部に配置されたブラダと、を含む。

［０００７］ 本開示の上記の特徴を詳細に理解することができるように、上記に簡潔に要約された本開示のより具体的な説明は、その一部が添付の図面に示されている実施形態を参照することによって得ることができる。しかしながら、添付の図面は、例示的な実施形態のみを示し、したがって、その範囲を限定するものと見なされるべきではなく、他の同等に有効な実施形態を認めうることに留意されたい。

本明細書に開示の実施形態により使用するための研磨システムの概略側面図である。 図１のキャリアアセンブリなどのキャリアアセンブリの概略側面図である。 図１のキャリアアセンブリなどのキャリアアセンブリの概略側面図である。 一実施形態による、本明細書で提供される延長部材の概略断面図である。 別の実施形態による、本明細書で提供される延長部材の概略断面図である。 一実施形態による、本明細書で提供される延長アームの概略断面図である。 図３Ａの延長部材の概略力図である。 図３Ｂの延長部材の概略力図である。

［００１４］ 理解を容易にするために、図面に共通する同一の要素は、可能であれば同一の参照番号を使用して示してある。更なる説明なしに一実施形態の要素及び機能を他の実施形態に有利に組み込みうることが想定される。

［００１５］ 本開示の実施形態は概して、基板研磨中に保持リングの内面に対する基板の衝撃を低減するための装置に関する。具体的には、本明細書の実施形態は、基板チャック部材及び基板の外側エッジから半径方向外側に配置された延長部材を備えた化学機械研磨（ＣＭＰ）システムに関する。

［００１６］ 基板チャック部材から外側に配置された延長部材を設けることによって、基板チャック部材は、基板よりも大きな直径を有する。基板チャック部材は、ＣＭＰシステム内の研磨パッドの上に配置されたキャリア部材内に配置された支持プレートに連結されている。延長部材は、キャリア部材の移動量を減少させ、基板が摺動して保持リングの内面に衝突するのを防止する。延長部材は、保持リングの内面に衝突するように設計されている。延長部材は、硬質であってもよく、基板チャック部材と保持リングとの間の制御された接触面を提供する。接触面の制御は、延長部材と保持リングとの間の接触の位置、並びに延長部材と保持リングとの間の衝突からの力が向けられる方向の制御を更に可能にする。

［００１７］ 基板のエッジと保持リングとの間の現在の位置及び接触方向が、従来のシステムでは、不均一かつ予測不可能であるため、基板上の保持リングによって提供される力もまた、予測不可能である。基板に加わる予測不可能な力は、研磨の不均一性を引き起こす可能性がある。本明細書に開示の延長部材は、この予測不可能性を低減し、接触の位置及び方向を制御して、基板の研磨均一性を改善し、基板及び保持リングへの損傷を低減することを可能にする。

［００１８］ 保持リングの他の実施形態は、キャリア部材に連結され、基板チャック部材に向かって内向きに延在する、調節可能な支持プレート止め具を含む。支持プレート止め具は、支持プレート止め具と基板チャック部材との間に延在して基板チャック部材のエッジに衝撃を与えるアームを有することができる。支持プレート止め具は、延長部材と同様の機能を提供するが、代わりにキャリア部材に連結され、ブラダ又はアクチュエータアセンブリの膨張又は収縮によって垂直方向に調整されうる。支持プレート止め具の調整可能な垂直方向は、異なる位置で基板チャック部材に力を加えることを可能にし、異なるモーメントを基板に加える原因となる。基板に加えられる力を調整することは、研磨作業中に有益でありうる。

［００１９］ 図１は、本明細書に開示される実施形態による使用のための研磨システム１００の概略側面図である。典型的には、研磨システム１００は、基板処理環境１０３を画定するフレーム（図示せず）及び複数のパネル１０１を特徴とする。研磨システム１００は、複数の研磨ステーション１０２（１つは図示）と、基板処理環境１０３内に配置される複数のキャリアアセンブリ１０４（１つは図示）とを含む。

［００２０］ 図１に示したように、研磨ステーション１０２は、プラテン１０６と、プラテン１０６上に取り付けられ、そこに固定された研磨パッド１０８と、研磨パッドを洗浄及び／又は再生するためのパッドコンディショナアセンブリ１１０と、研磨パッド１０８上に研磨流体を分注するための流体送達アーム１１２とを含む。ここで、プラテン１０６は、ベースプレート１１４の上方に配置され、プラテンシールド１２０（両方とも断面で示されている）によって外接されており、これらは集合的に排液槽１１６を画定する。排液槽１１６は、プラテン１０６から半径方向外向きに回転された流体を収集し、これと流体連通している排液管１１８を通して流体を排出するために使用される。

［００２１］ パッドコンディショナアセンブリ１１０は、研磨パッドコンディショナディスク１２４（例えば、ダイヤモンド含浸ディスク）をそこに付勢することにより、研磨パッド１０８の表面を研磨することによって、研磨パッド１０８を洗浄及び／又は再生するために使用される。パッドコンディショニング操作は、基板研磨の間に行われてよく（すなわち、エクスシトゥコンディショニング）、又は１つの基板の研磨と同時に行われてもよく（すなわち、インシトゥ（その場）コンディショニング）、或いはその両方であってもよい。

［００２２］ ここで、パッドコンディショナアセンブリ１１０は、ベースプレート１１４に配置された第１のアクチュエータ１２６と、第１のアクチュエータ１２６に連結されたコンディショナアーム１２８と、これに固定的に連結されたコンディショナディスク１２４を有するコンディショナ装着プレート１３０とを備えている。コンディショナアーム１２８の第１の端部は、第１のアクチュエータ１２６に連結され、装着プレート１３０は、第１の端部から遠位にあるコンディショナアーム１２８の第２の端部に連結される。第１のアクチュエータ１２６は、コンディショナアーム１２８、したがって、コンディショナディスク１２４を、軸Ｃを中心として掃引するために使用され、これにより、研磨パッド１０８の内半径と研磨パッド１０８の外半径との間でコンディショナディスク１２４が振動し、一方、研磨パッド１０８はその下で回転する。いくつかの実施形態では、パッドコンディショナアセンブリ１１０は更に、コンディショナアーム１２８の第２の端部に配置され、これに連結された第２のアクチュエータ１３２を含み、第２のアクチュエータ１３２は、コンディショナディスク１２４を軸Ｄを中心に回転させるために使用される。典型的には、装着プレート１３０は、その間に配置されたシャフト１３４を用いて第２のアクチュエータ１３２に連結される。

［００２３］ 一般的に、回転キャリアアセンブリ１０４は、プラテン１０６の内半径から外半径まで前後に掃引され、その間、プラテン１０６、したがって、研磨パッド１０８は、その下にあるプラテン軸Ｂを中心に回転する。研磨流体は、その上に配置された流体送達アーム１１２を用いて研磨パッド１０８に送達され、プラテン軸Ｂを中心とした研磨パッド１０８の回転によって、研磨パッド１０８と基板１０５との間の研磨インターフェースに更に送達される。多くの場合、流体送達アーム１１２は、送達延長部材及び複数のノズルを更に含む。複数のノズルは、研磨パッド１０８に、研磨流体又はクリーナー流体、例えば脱イオン水の比較的高圧の流れを送るために使用される。

［００２４］ キャリアアセンブリ１０４は、基板１０５のための装着面を提供する。基板処理中、キャリアアセンブリ１０４は、基板１０５を取り囲み、基板１０５に下向きの力を加えて、基板１０５がキャリアアセンブリ１０４の下から滑るのを防止する。基板１０５は、多くの場合、キャリアアセンブリ１０４に真空チャックされる。キャリアアセンブリ１０４は、基板１０５を研磨パッド１０８に付勢しながら、キャリア軸Ａを中心に回転する。キャリアアセンブリ１０４は、研磨パッドの上面にわたって半径方向に付加的に振動する。

［００２５］ 図２Ａ、図２Ｂは、キャリアアセンブリ１０４の概略側面図である。キャリアアセンブリ１０４の各々は、ハウジング部材２０２、キャリア部材２０４、キャリア部材２０４に連結されたキャリアリングアセンブリ２０６、キャリア部材２０４及びキャリアリングアセンブリ２０６の半径方向内側に配置された支持プレート２１２、及び基板１０５のための取り付け面を提供するために支持プレート２１２の下方に配置された基板チャック要素２１５を特徴とする。図２Ａ、図２Ｂ及び図３Ａ～図３Ｃの説明に関しては、特に明記しない限り、半径方向外側という用語は、図１及び図２Ａのキャリアアセンブリ１０４の中心軸Ａを参照して使用される。

［００２６］ 上述のように、図２Ａ及び図２Ｂのキャリアアセンブリ１０４は、基板１０５などの基板に圧力を加えるために使用される。キャリアアセンブリ１０４内の構成要素によって加えられる圧力は、基板１０５を研磨パッド１０８の表面に対して押しつけるか、又は付勢する。キャリアアセンブリ１０４は、研磨処理全体にわたって基板１０５を保持するように構成される。いくつかの例では、基板１０５及び／又は支持プレート２１２全体及び基板チャック要素２１５は、キャリア空間２５２内で移動可能である。キャリア空間２５２は、キャリアアセンブリ１０４のハウジング部材２０２及びキャリア部材２０４の下で、かつ研磨パッド１０８の表面より上の空間として定義される（図１）。キャリア空間２５２の大部分は、支持プレート２１２及び基板チャック要素２１５によって占められる。

［００２７］ ハウジング部材２０２は、支持部材であり、キャリアアセンブリ１０４の最上部である。ハウジング部材２０２はセンタリングピース２２２を含み、センタリングピースはハウジング部材２０２の底面に配置され、中心軸Ａを中心としてセンタリングされている。センタリングピース２２２は、カバー２２４を更に含む。カバー２２４は、センタリングピース２２２の延長部の一部の周囲に配置されており、この延長部は下方に延びている。カバー２２４は、センタリングピースとキャリア部材２０４内の凹部との間の摩擦力を低減するように構成される。

［００２８］ キャリア部材２０４は、第２の可撓性支持体２２０の使用によって、ハウジング部材２０２の周りに配置され、それに可撓的に連結される。キャリア部材２０４は、支持プレート２１２及び基板チャック要素２１５の各々の周りに配置される。キャリア部材２０４は、支持プレート２１２及び基板チャック要素２１５の各々を覆い、支持プレート２１２とハウジング部材２０２との間に配置されている。キャリア部材２０４は、支持プレート２１２及び基板チャック要素２１５の外径の周りで下方に延びる外側リングを含む。

［００２９］ キャリアリングアセンブリ２０６は、キャリア部材２０４の外側部分に取り付けられる。キャリアリングアセンブリ２０６は、キャリア部材２０４の外側リングの底部に連結される。キャリアリングアセンブリ２０６は、それぞれ、基板保持リング２１０及びバッキングリング２０８などの、下側環状部分及び上側環状部分を含む。基板保持リング２１０は、典型的には、その中に配置された結合層（図示せず）を使用してバッキングリング２０８に結合されるポリマーから形成される。バッキングリング２０８は、金属又はセラミックなどの剛性材料から形成され、複数のファスナ（図示せず）を使用してキャリア部材２０４に固定される。基板保持リング２１０及びバッキングリング２０８をそれぞれ形成するために使用される適切な材料の例は、本明細書に記載の研磨流体化学耐性ポリマー、金属、及び／又はセラミックのいずれか１つ又は組み合わせを含む。基板処理中、基板保持リング２１０は、基板１０５を取り囲み、基板１０５がキャリアアセンブリ１０４の下から滑り落ちるのを防止する。

［００３０］ 典型的には、第１の膜２１４に形成された第１の空間２３０及び複数のチャネル２２６は、研磨中にそれぞれ個別に加圧され、支持プレート２１２、膜２１４、及び基板チャック要素２１５が、キャリアアセンブリ１０４がキャリア軸Ａを中心に回転する間に基板１０５に下向きの力を加え、これにより、基板１０５を研磨パッド１０８に対して付勢する（図１）。研磨の前後に、基板チャック要素２１５が上方に偏向されて基板チャック要素２１５と基板１０５との間に低圧ポケットを作り、これにより、支持プレート２１２とチャック基板１０５とを研磨パッドの表面から持ち上げるように、第１の空間２３０に真空が印加される。基板は、第１の膜２１４に形成された複数のチャネル２２６のうちの１つ又は複数に真空圧力を印加することによって、膜２１４に「チャック」されうる。

［００３１］ 基板保持リング２１０の内径は、基板１０５の直径よりも大きく、研磨処理及び基板のロード及びアンロード操作の間にそれらの間にある程度のクリアランスを許容する。基板保持リング２１０の内径は、基板１０５の直径よりも約２ｍｍ以上、又は約３ｍｍ以上大きくてもよい。同様に、基板チャック要素２１５の基板装着面の外径は、基板チャック要素２１５がそれに対して移動できるように、基板保持リング２１０の内径よりも小さい。基板１０５と基板保持リング２１０との間、及び基板チャック要素２１５と基板保持リング２１０との間のクリアランスは、間隙を形成する。基板チャック要素２１５と基板保持リング２１０との間の寸法及び間隙距離は、以下でより詳細に説明される。

［００３２］ 基板チャック要素２１５は、支持プレート２１２の底部に連結される。いくつかの実施形態では、基板チャック要素２１５は、複数の層を含み、第１の膜２１４内に形成された複数のチャネル２２６のうちの１つ又は複数に真空を印加することによって、基板１０５の表面を把持するように構成される。基板チャック要素２１５は、支持プレート２１２の実質的に全底面を横切って延在している。

［００３３］ 基板チャック要素２１５は、第１の膜２１４及び第２の膜要素２１６を含む。第１の膜２１４は、それを通って形成される複数のチャネル２２６を含む。チャネル２２６のうちの１つ又は複数は、環状であり、軸Ａを中心とする。図２Ａ及び図２Ｂの実施形態では、１個の中心チャネルが軸Ａを通って配置され、８個の環状チャネルが中心チャネルの周囲に配置され、軸Ａは、基板チャック要素２１５の第１の膜２１４内に形成された合計９個のチャネル２２６に等しい。いくつかの実施形態では、約５個のチャネル２２６～約１５個のチャネル２２６、例えば、約６個のチャネル２２６～約１２個のチャネル２２６、例えば、約７個のチャネル２２６～約１０個のチャネル２２６を含むことができる。チャネル２２６の各々は、支持プレート２１２（図示せず）を貫通して形成されたガス通路と流体連通している。チャネル２２６は、ガスを分配し、軸Ａを中心として正及び負のガス圧を等しく印加する。基板チャック要素２１５の第１の膜２１４は、弾性材料（例えば、シリコーン材料）などの軟性及び／又は可撓性材料であり、チャネル２２６の各々内の圧力が増加又は減少するにつれて、第１の膜２１４の撓みを可能にする。

［００３４］ 第２の膜要素２１６は、第１の膜２１４の底面に配置される。いくつかの実施形態では、第２の膜要素２１６は、第１の膜材料２１４と比較して、比較的堅い材料を含む。第２の膜要素２１６は、プラスチック材料であってもよい。いくつかの実施形態（図３Ａ、図３Ｂの実施形態など）では、第２の膜要素２１６は、柔軟な材料と半剛性（ｓｅｍｉ－ｒｉｇｉｄ）又は剛性の材料との両方を含む複数の層を含む。第２の膜要素２１６は、チャック面２２８と、チャック面２２８を貫通して配置された複数の溝２２５とを含む。チャック面２２８及び溝２２５は柔軟であるため、基板１０５などの基板がチャック面２２８に接触すると、チャック面２２８は、基板１０５を損傷することなく変形する。１つ又は複数のチャネル２２６内の圧力変化は、溝２２５内の圧力を変化させ、基板１０５と第２の膜要素２１６との間にチャック作用又はチャック解除作用を生じさせる。基板１０５の表面の異なる位置におけるチャック力は、チャネル２２６及び溝２２５を通して基板１０５の裏面に加えられる圧力を制御することによって制御される。チャネル２２６の各々内の圧力は、研磨処理の均一性を改善するために、基板研磨処理全体にわたって変更されてもよい。いくつかの実施態様において、溝２２５は、溝２２５内に圧力を発生させるために、ガス源及び／又は真空源に、或いは、更にはチャネル２２６に連結された１つ又は複数のガスチャネル（図示せず）と流体連通している。チャネル２２６の各々は、基板１０５の半径にわたって異なるレベルの真空力を可能にするために、異なる又は同じガス圧力を有してもよい。

［００３５］ 支持プレート２１２及び基板チャック要素２１５は、本明細書に記載のように、第１の可撓性支持体２１８を使用してキャリア部材２０４に取り付けられる。第１の可撓性支持体２１８は、環状湾曲部であり、基板１０５、支持プレート２１２、及び基板チャック要素２１５が、垂直方向及び水平方向の両方（ここで、垂直方向は、軸Ａに平行であり、水平方向は、研磨パッド１０８の上面に平行である）で基板処理中に、キャリア部材２０４に対して移動することを可能にする（図１）。支持プレート２１２、キャリア部材２０４、及び第１の可撓性支持体２１８は、集合的に、支持プレート２１２とキャリア部材２０４との間の第１の空間２３０を画定する。第１の可撓性支持体２１８は、キャリア部材２０４に対する支持プレート２１２の垂直移動を可能にするように曲がることができる。第１の可撓性支持体２１８は、支持プレート２１２の制御された移動を可能にしながら、支持プレート２１２の荷重を同時に支持する。

［００３６］ 第２の可撓性支持体２２０は、キャリア部材２０４とハウジング部材２０２との間に配置される。第２の可撓性支持体２２０は、キャリア部材２０４をハウジング部材２０２に連結する環状支持体である。第２の空間２３２は、キャリア部材２０４とハウジング部材２０２との間に画定される。第２の可撓性支持体２２０は、キャリア部材２０４とハウジング部材２０２との間に密閉を形成して、第２の空間２３２が周囲環境よりも高い圧力又は低い圧力のいずれかにポンピングされることを可能にする。第２の空間２３２内の圧力は、ハウジング部材２０２に対するキャリア部材２０４の垂直方向の撓みに影響を及ぼす。

［００３７］ 図２Ａの実施形態は、第２の膜要素２１６の延長部材２４４を含む。第２の膜要素２１６の延長部材２４４の実施形態は、図３Ａ及び図３Ｂにおいてより詳細に説明される。延長部材２４４は、第２の膜要素２１６の中央領域から基板保持リング２１０に向かって外側に延びる。延長部材２４４は、加圧されていないとき、基板１０５の直径及び第１の膜２１４の直径よりも大きい直径を有する。延長部材２４４は、基板１０５のエッジから外側に延在することによって、基板１０５が基板保持リング２１０に接触するのを防止する。

［００３８］ いくつかの実施態様では、基板１０５の半径は、第１の半径２３８として定義される。第１の半径２３８は、約１４０ｍｍ～約１５５ｍｍ、例えば、約１４５ｍｍ～約１５２ｍｍ、例えば、約１５０ｍｍであってもよい。一例を挙げると、３００ｍｍウエハの半導体研磨処理では、第１の半径２３８は、１５０ｍｍ±０．１ｍｍの範囲で変化するであろう。第２の膜要素２１６の延長部材２４４の外半径は、第２の半径２４０として画定される。第２の半径２４０は、約１５１ｍｍ～約１５５ｍｍ、例えば、約１５１ｍｍ～約１５３ｍｍ、例えば、約１５２ｍｍ～約１５３ｍｍであってもよい。第２の半径２４０は、第１の半径２３８よりも約０．５％～約２％大きくてもよく、例えば、約０．７５％～約１．５％大きくてもよい。基板保持リング２１０の内径は、第３の半径２４２として定義される。第３の半径２４２は、約１５３ｍｍ～約１５６ｍｍ、例えば、約１５３ｍｍ～約１５５ｍｍ、例えば、約１５４ｍｍ～約１５５ｍｍであってもよい。第３の半径２４２は、第１の半径２３８よりも約３％～約５％大きい、例えば、第１の半径２３８よりも約３％～約４％大きい、例えば、第１の半径２３８よりも約３．５％～約４％大きい。第３の半径２４２は、第２の半径２４０よりも約０．５％～約５％大きくてもよく、例えば、約０．７５％～約３％、例えば、約０．７５％～約２％、例えば、約１％～約２％大きくてもよい。第３の半径２４２は、第２の半径２４０よりも約１ｍｍ～約１０ｍｍ大きく、例えば、約１ｍｍ～約５ｍｍ、例えば、約１ｍｍ～約３ｍｍ大きくてもよい。

［００３９］ ブラダ（袋）２３５は、キャリア部材２０４と第１の可撓性支持体２１８との間に配置される。ブラダ２３５は、第１のブラダ部材２３４によってキャリア部材２０４に連結され、第２のブラダ部材２３６によって第１の可撓性支持体２１８に連結される。第１のブラダ部材２３４及び第２のブラダ部材２３６は、環状であり、互いに連結されてブラダ２３５を形成する。第１のブラダ部材２３４及び第２のブラダ部材２３６の各々は、大まかなＵ字形又はＹ字形であってもよい。第１のブラダ部材２３４は、Ｕ字形又はＹ字形の開口端が上方を向くように配置されている。第２のブラダ部材２３６は、Ｕ字形又はＹ字形の開口端が下方を向くように配置されている。第１及び第２のブラダ部材２３４、２３６の両方の開放端のアームは、相互接続され、密閉キャビティ２３７を形成する。密閉キャビティ２３７は、第１の可撓性支持体２１８をキャリア部材２０４に対して押したり引いたりするために膨張又は収縮されうる。

［００４０］ 図２Ｂの実施形態は、図２Ａの実施形態と同様であるが、ブラダ２３５又は、第２の膜要素２１６から基板１０５のエッジの半径方向外側に延在する延長部材２４４を含まない。図２Ｂの実施形態は、代わりに、キャリア空間２５２内に配置された支持プレート止め具２５０を含む。支持プレート止め具２５０は、代替的に、延長部材２４４（図２Ａ）と組み合わせて使用されてもよいが、この実施形態では、ブラダ２３５は存在しない。

［００４１］ 図２Ｂの第２の膜要素２１６の外側エッジは、延長部材２４４を含まず、したがって、第１の膜２１４の外側エッジ及び基板１０５の外側エッジと一致する。第２の膜要素２１６は、図２Ａに記載されたものと同様である。

［００４２］ 支持プレート止め具２５０は、図３Ｃに詳細に記載されている。支持プレート止め具２５０は、キャリア部材２０４とバッキングリング２０８との間に配置される。支持プレート止め具２５０は、支持プレート２１２及び基板チャック要素２１５から半径方向外側に配置されている。支持プレート止め具２５０は、キャリア部材２０４と支持プレート２１２との間に横方向に配置されている。図３Ｃに関して更に説明するように、支持プレート止め具２５０は、図２Ａの延長部材２４４と同様に、基板が基板保持リング２１０の内面に接触するのを防止するように構成される。支持プレート止め具２５０の一部は、支持プレート２１２及び基板チャック要素２１５がハウジング部材２０２の下の中心から外れた位置にシフトするときに、支持プレート２１２又は基板チャック要素２１５のうちの１つの外面に接触する。

［００４３］ 図３Ａは、一実施形態による、本明細書に提供される延長部材２４４の概略断面図である。延長部材２４４は、第１の膜２１４の外面３７２から半径方向外側に配置される。上述のように、延長部材２４４は、支持プレート２１２、基板チャック要素２１５及び基板保持リング２１０の間の空間内に延在する。

［００４４］ 第２の膜要素２１６は、上面３０２と、底面３０８と、外面３０６とを含む。第２の膜要素２１６の上面３０２は、第１の膜２１４の底面と接触し、それに連結される。第２の膜要素２１６の底面３０８は、チャック面２２８及び溝２２５を含む。外面３０６は、第２の膜要素２１６の最外面であり、上面３０２と底面３０８との間に延在する。第２の膜要素２１６の外面３０６は、第１の膜２１４の外面３７２から半径方向外側に配置される。延長部材２４４は、第２の膜要素２１６のチャック面２２８から外側に延在する第２の膜要素２１６の部分である。上述のように、外面３０６は、基板１０５の外側エッジから半径方向外側に配置されている。

［００４５］ 第２の膜要素２１６の外面３０６は、第１の膜２１４の外面３７２から第１の距離３０５だけ延びる。第１の距離３０５は、約１ｍｍ～約５ｍｍ、例えば、約１．５ｍｍ～約４ｍｍ、例えば、約２ｍｍ～約３ｍｍであってもよい。第２の膜要素２１６の外面３０６は、基板保持リング２１０の内面３７０からの第２の距離３０７にある。第２の距離３０７は、約１ｍｍ～約１０ｍｍ、例えば、約２ｍｍ～約７ｍｍ、例えば、約３ｍｍ～約５ｍｍであってもよい。第２の膜要素２１６の外面３０６と第１の膜２１４の外面３７２との間の差は、第２の膜要素２１６の外面３０６と第１の膜２１４の外面３７２との半径の差によって生じる。第２の膜要素２１６の外半径は、第１の膜２１４の外半径より約０．５％～約５％大きく、第１の膜２１４の外半径より約０．５％～約２％大きく、例えば、第１の膜２１４の外半径より約０．７５％～約１．５％大きい。

［００４６］ 外面３０６は、基板１０５の外側エッジよりも更に外側に延在する。延長部材２４４は、基板１０５から半径方向外側に配置される。基板１０５のエッジと基板保持リング２１０の内面３７０との間の半径方向距離は、第３の距離３０４である。第３の距離３０４は、約４ｍｍ～約１０ｍｍ、例えば、５ｍｍ～６ｍｍであってもよい。

［００４７］ 図３Ａ及び図３Ｂに示されるように、第２の膜要素２１６は、剛性部分３２１及び軟性部分３２３などの２つの別個の部分であってもよい。いくつかの実施形態では、剛性部分３２１は固く、軟性部分３２３と比較して高い硬度又は弾性率を有する。剛性部分３２１は、第１の膜２１４の硬度又は弾性率以上の硬度又は弾性率を有してもよい。いくつかの実施形態では、軟性部分３２３は、第１の膜２１４と同様の硬度又は弾性率を有する。いくつかの実施形態では、剛性部分３２１は、第１の膜２１４の一部であってもよい。剛性部分３２１は、硬質プラスチック又はポリエチレンであってもよい。剛性部分３２１は、デュロメータを使用してショアＡスケールで測定することができる硬度を有する。ショアＡスケールを使用する場合、剛性部分３２１は、約４０Ａ超、例えば、約５０Ａ超、例えば、約６０Ａ超、例えば、約８０Ａ超の第１の硬度を有する。剛性部分３２１は、軟性部分３２３の上方に配置され、延長部材２４４を含む。延長部材２４４は、剛性部分３２１の中央本体３１５の外側に延在する。延長部材２４４は、軟性部分３２３の外側及び周囲に配置される。延長部材２４４は、剛性部分３２１の残りの部分と同じ硬度を有する。いくつかの実施形態では、剛性部分３２１は、軟性部分３２３が第１の膜２１４の底部に連結され、延長部材２４４が軟性部分３２３の周囲に配置されて剛性部分３２１を形成するように、延長部材２４４のみを含んでもよい。いくつかの実施形態では、剛性部分３２１は、剛性層又は剛性膜と呼ばれることがある。

［００４８］ 延長部材２４４は、研磨処理中に第２の膜要素２１６の延長部材２４４と基板保持リング２１０の内面３７０との間に生成される衝撃によって形成される任意の力ベクトルの方向をより良好に制御するために、剛性部分３２１から形成される。延長部材２４４の形状は、基板保持リング２１０の内面３７０との接触時の延長部材２４４の変形が制限されるように制御され、延長部材２４４の形状が衝撃によって作り出される力ベクトルを一貫して方向付けるように設計されている。図３Ａの実施形態では、第２の膜要素２１６及び延長部材２４４の外面３０６の形状は、平坦かつ垂直であり、その結果、外面３０６は、第２の膜要素２１６の周りに配置された垂直リングを形成する表面を有する。いくつかの実施形態では、外面３０６は、異なる方向に提供されるように、及び／又は基板保持リング２１０の内面３７０の形状に一致するように、力ベクトルを変更するために、垂直方向に対して傾斜しているか、又は湾曲した形状を有しうる。また、第１の距離３０５は、軟性部分３２３の外面と剛性部分３２１の外面３２０との間の距離を表しうる。

［００４９］ 軟性部分３２３は、剛性部分３２１の下に配置され、チャック面２２８及び複数の溝２２５を含む。軟性部分３２３は、チャック部分、軟性層、又は軟性膜と呼ばれることがある。軟性部分３２３は、軟性シリコーン等の軟性プラスチックからなる。いくつかの実施形態では、軟性部分３２３の硬度は、デュロメータによってショアＡスケールを使用して測定される。ショアＡスケールを使用する場合、軟性部分３２３は、約４０Ａ未満、例えば、約３０Ａ未満、例えば、約２０Ａ未満、例えば、約１０Ａ～約２０Ａの第２の硬度を有する。いくつかの実施形態では、軟性部分３２３は、２０デュロメータのシリコーンである。第２の硬度は、第１の硬度よりも小さく、その結果、軟性部分３２３は、剛性部分３２１よりも柔らかい。

［００５０］ いくつかの実施形態では、軟性部分３２３は、剛性部分３２１の下に配置され、その結果、軟性部分３２３の上面及び側面は、剛性部分３２１によって囲まれる。延長部材２４４は、軟性部分３２３の外側エッジを取り囲む。いくつかの実施形態では、延長部材２４４は、軟性部分３２３のエッジの周りに延在せず、代わりに、剛性部分３２１の中央本体３１５から直接外側に延在し、その結果、延長部材の底面３０８は、剛性部分３２１の残りの底面と一致し、軟性部分３２３の上面の上にある。延長部材２４４は、延長部材２４４が軟性部分３２３の周りのリングとなりうるように、軟性部分３２３の少なくとも一部の周りに延在する。いくつかの実施形態では、延長部材２４４は、軟性部分３２３の周囲に配置された複数の別個の延長部である。

［００５１］ いくつかの実施形態では、軟性部分３２３は、接着剤を使用して剛性部分３２１に結合される。更に他の実施形態では、軟性部分３２３及び剛性部分３２１は、単一片であり、軟性部分３２３から剛性部分３２１へ徐々に移行する。この実施形態では、軟性部分３２３及び剛性部分３２１は、３Ｄ印刷することができ、第２の膜要素２１６の密度は、より密度の低い材料（軟性部分３２３）からより密度の高い材料（剛性部分３２１）に徐々に変化する。移行は、硬度が軟性部分３２３と剛性部分３２１／延長部材２４４との間で徐々に増すように、漸増的であってよい。

［００５２］ 一実施形態では、第２の膜要素２１６の軟性部分３２３を通って配置された溝２２５の各々が、第１の膜２１４を通って配置されたチャネル２２６に流体接続されるように、複数の通路３２５が、軟性部分３２３、剛性部分３２１、及び第１の膜２１４の一部を通って配置される。通路３２５は、明確にするために破線で示されている。通路３２５は、各溝２２５を、第１の膜２１４内に形成された複数のチャネル２２６内のチャネル２２６に接続する。いくつかの実施形態では、複数のチャネル２２６（例えば、基板チャックチャネル）のうちの１つ又は複数は、通路３２５及び溝２２５と流体連通しており、一方、複数のチャネル２２６の別の流体的に分離された別個のセット（例えば、負荷印加チャネル）は、第２の膜要素２１６及び基板１０５の裏面に圧力を印加するために使用される。通路３２５は、各溝２２５をチャネル２２６と接続する単一通路として示されているが、各溝２２５をチャネル２２６と接続する複数の通路３２５が存在してもよい。いくつかの実施態様では、各溝の異なる部分をチャネル２２６に接続するために、通路は円筒形であって、複数の通路が各溝の半径を中心として配置される。

［００５３］ 図３Ｂは、別の実施形態による、本明細書に提供される延長部材３１０の概略断面図である。図３Ｂに示された延長部材３１０は、図３Ａの延長部材２４４とは異なる。延長部材３１０は、図２Ａの延長部材２４４の代わりに延長部材３１０が使用されるように、延長部材２４４を置換してもよい。延長部材３１０は、第２の膜要素２１６の剛性部分３２１から延び、その一部となっている。延長部材３１０は、第１の膜２１４の外面３７２と基板保持リング２１０との間に配置される。延長部材３１０は、基板１０５の外側エッジから半径方向外側に配置される。延長部材３１０は、支持プレート２１２及び／又は基板チャック要素２１５がキャリア部材２０４の下を移動するとき、又は基板２０５が基板チャック要素２１５に対して摺動するとき、基板１０５が基板保持リング２１０の内面３７０に接触する代わりに、基板保持リング２１０の内面３７０に接触するように構成される。

［００５４］ 延長部材３１０は、第１の上面３１８と、第１の下面３２７と、第１の段差面３３３と、第２の段差面３２９と、第２の下面３３１と、第２の上面３３５と、外面３２０とを含む。第１の上面３１８は、剛性部分３２１の中央本体３１５の上部から延びている。第１の下面３２７は、剛性部分３２１の中央本体３１５の底部から延びている。第１の上面３１８及び第１の下面３２７は、平行であり、第２の膜要素２１６から基板保持リング２１０に向かって外側に延びる。

［００５５］ 第１の上面３１８は、第１の段差面３３３と交差し、第１の段差面３３３は、剛性部分３２１の中央本体３１５から最も遠い第１の上面３１８の遠位端に配置される。第１の下面３２７は、第２の段差面３２９と交差し、第２の段差面３２９は、剛性部３２１の中心体３１５から最も遠い第１の下面３２７の遠位端に配置される。第１の段差面３３３は、第１の上面３１８から１８０度以外の角度で、例えば、第１の上面３１８から９０度の角度で配置される。第１の段差面３３３が第１の上面３１８から９０度の角度で配置されると、第１の段差面３３３は第１の上面３１８に対して垂直となる。第２の段差面３２９は、第１の下面３２７から１８０度以外の角度で、例えば、第１の下面３２７から９０度の角度で配置される。第２の段差面３２９が第１の下面３２７から９０度の角度で配置されると、第２の段差面３２９は第１の下面３２７に対して垂直となる。

［００５６］ 第１の段差面３３３及び第２の段差面３２９は共に、互いに平行である。第１の段差面３３３及び第２の段差面３２９は、第１の段差面３３３及び第２の段差面３２９が垂直面であり、第１の下面３２７及び基板１０５から離れるように、それぞれ、第１の上面３１８及び第１の下面３２７とのそれらの交点から上方に進むように配置される。

［００５７］ 上方延長部３１４は、第１の段差面３３３と第２の段差面３２９との間に形成され、その結果、上方延長部３１４は第１の上面３１８及び中央本体３１５の上方に垂直に延在する。

［００５８］ 第２の上面３３５は、第１の上面３１８から最も遠い第１の段差面３３３の遠位端から延びる。第２の上面３３５は、第２の上面３３５が剛性部分３２１の中央本体３１５から離れて、基板保持リング２１０に向かって延在するように、外側に延在する。第２の上面３３５は水平面であり、第１の上面及び第１の下面３２７に平行である。

［００５９］ 第２の下面３３１は、第１の下面３２７から最も遠い第２の段差面３２９の遠位端から延びている。第２の下面３３１は、第２の下面３３１が剛性部分３２１の中央本体３１５から離れて、基板保持リング２１０に向かって延在するように、外側に延在する。第２の下面３３１は水平面であり、第２の上面３３５、第１の上面、及び第１の下面３２７のうちの少なくとも１つと平行である。

［００６０］ 外面３２０は、第２の上面３３５と第２の下面３３１との間に配置され、その結果、外面３２０は、中心軸（例えば、軸Ａ）から延びる半径方向において延長部材３１０の最外面となる。いくつかの実施態様では、外面３２０は、垂直面であり、第１の段差面３３３及び第２の段差面３２９の両方に平行である。いくつかの実施形態では、外面３２０は、異なる形状を有してもよく、又は、外面３２０が基板保持リング２１０の内面３７０に衝突するときに力ベクトルの方向を変更するために、中心軸に対して傾斜してもよい。

［００６１］ 上方接触部３１６は、上方延長部３１４に取り付けられて形成される。上方接触部３１６は、少なくとも第２の上面３３５、第２の下面３３１、及び外面３２０によって画定されている。上方接触部３１６は、中央本体３１５の半径方向外側に、かつ中央本体３１５の上方に垂直に配置される。延長部材３１０の上方接触部３１６及び外面３２０が基板保持リング２１０に接触する位置は、上方延長部３１４の高さ３１３に少なくとも部分的に依存する。上方延長部の高さ３１３は、第１の上面３１８と第２の上面３３５との間の距離として定義される。高さ３１３は、約０ｍｍ～約１０ｍｍ、例えば、約１ｍｍ～約８ｍｍ、例えば、約２ｍｍ～約７ｍｍ、例えば、約３ｍｍ～約６ｍｍであってもよい。上方延長部３１４の高さ３１３は、以下で更に説明するように、基板チャック要素２１５、したがって、基板１０５上に所望のモーメントを与えるように変化させることができる。高さ３１３が増すと、基板１０５に作用するモーメントが変化する。いくつかの実施形態では、基板１０５の異なる部分に、より大きいモーメント又はより小さいモーメントのいずれかを有することが望ましい場合がある。モーメントは、高さ３１３によって少なくとも部分的に制御される。延長部材３１０は、延長部材３１０が軟性部分３２３の周りのリングとなりうるように、軟性部分３２３の少なくとも一部の周りに延在する。いくつかの実施形態では、延長部材３１０は、複数の上方接触部分３１６及び／又は複数の上方延長部３１４が存在するように、軟性部分３２３の周囲に配置された複数の別個の延長部である。

［００６２］ 第１の膜２１４の外面３７２と延長部材３１０の外面３２０との間の距離は、第４の距離３１９である。第４の距離３１９は、約２ｍｍ～約１０ｍｍ、例えば、約３ｍｍ～約６ｍｍ、例えば、約４ｍｍ～約５ｍｍであってもよい。延長部材３１０の外面３２０と基板保持リング２１０の内面３７０との距離は、第５の距離３１７である。第５の距離３１７は、約１ｍｍ～約５ｍｍ、例えば、約２ｍｍ～約４ｍｍ、例えば、約２ｍｍ～約３ｍｍであってもよい。また、第４の距離３１９は、軟性部分３２３の外面と剛性部分３２１の外面３２０との間の距離を表しうる。第２の膜要素２１６の外面３２０と第１の膜２１４の外面３７２との間の差は、第２の膜要素２１６の外面３０６と第１の膜２１４の外面３７２との半径の差によって生じる。第２の膜要素２１６の外半径は、第１の膜２１４の外半径より約０．５％～約５％大きく、第１の膜２１４の外半径より約０．５％～約２％大きく、例えば、第１の膜２１４の外半径より約０．７５％～約１．５％大きい。

［００６３］ 図３Ｃは、更に別の実施形態による、本明細書で提示される支持プレート止め具２５０の概略断面図である。図３Ｃの支持プレート止め具２５０は、図２Ｂと同様の実施形態において利用される。支持プレート止め具２５０は、図３Ａの延長部材２４４の１つ又は図３Ｂの延長部材３１０などの延長部の代わりに、又はそれと同時に使用される。図３Ｃの実施形態では、支持プレート止め具２５０は、延長部材２４４、３１０のいずれかの代わりに使用される。支持プレート止め具２５０は、単一の環状支持プレート止め具であってよく、又は支持プレート２１２及び基板チャック要素２１５の周りの異なる外周方向位置に配置された複数の個別の支持プレート止め具２５０であってもよい。複数の個別の支持プレート止め具２５０が存在する実施形態では、支持プレート止め具２５０の各々は、支持プレート２１２及び基板チャック要素２１５の外周のほんの一部分にしか配置されない。本明細書での支持プレート止め具２５０の説明は、環状支持プレート止め具又は複数の個別の支持プレート止め具のいずれかを記述するように変更することができる。支持プレート２１２、第１の膜２１４、第２の膜要素２１６、及び基板保持リング２１０は、上述のものと同様であるが、第２の膜要素２１６は、延長部を含まない。

［００６４］ 支持プレート止め具２５０は、バッキングリング２０８とキャリア部材２０４との間に配置される。いくつかの実施形態では、支持プレート止め具２５０の一部は、バッキングリング２０８の上面２５６及びキャリア部材２０４の底面３６０に連結される。支持プレート止め具２５０は、本体３３４と、ガイドピン３３８と、延長アーム３４２と、ブラダ３３６とを含む。本体３３４は、支持プレート止め具２５０の主本体であり、ガイドピン３３８によってバッキングリング２０８に接続され、ブラダ３３６によってキャリア部材２０４に接続される。

［００６５］ ガイドピン３３８は、バッキングリング２０８の上面２５６内に配置されたキャビティ３３２内に配置される。キャビティ３３２は、円筒形キャビティであってもよい。キャビティ３３２の内面は、ガイドピン３３８の外面とほぼ同じ大きさであってもよい。ガイドピン３３８は、１つ又は複数のファスナ又は接着剤を使用して、バッキングリング２０８のキャビティ３３２に連結される。キャビティ３３２から最も遠いガイドピン３３８の反対側の端部は、本体３３４の一部を貫通する開口部３５６内に配置される。開口部３５６は、本体３３４の底面３５２を貫通して形成された円筒形の開口部である。開口部３５６は、底面３５２を貫通して配置された開口端を有し、壁３５８で停止する。壁３５８は、開口部３５６の後端に配置される。ばね３４０は、ガイドピン３３８の上端と開口部３５６の表面との間に配置される。ばね３４０は、開口部３５６の壁３５８及びガイドピン３３８の端部に対して配置される。ばね３４０は、圧縮性ばねであり、ガイドピン３３８から本体３３４に上向きの力を与えるように構成される。ばね３４０は、本体３３４の重量を支持しながら、本体３３４が指定された範囲内で上下に移動できるようにする。ガイドピン３３８は、上方及び／又は下方への動きのように、開口部３５６の長さに沿った本体３３４の移動を可能にするように構成される。

［００６６］ ブラダ（袋）３３６は、本体３３４とキャリア部材２０４の底面３６０との間に配置される。ブラダ３３６は、ブラダ３３６が伸張することなく形状を変化させることができるように、可撓性材料から作製される。ブラダ３３６は、ブラダ３３６がその中に配置された様々な量の流体を有することができるように、ガス源又は流体源に流体接続される。ブラダ３３６内の可変量の流体は、ブラダ３３６内の圧力を変化させ、これにより、ブラダ３３６の形状を変化させることができる。ブラダ３３６内の圧力は、ブラダ３３６の内部領域内の圧力を調整することによって、本体３３４を下方に押すか、又はキャリア部材２０４の底面３６０に対して本体３３４を上方に引くことによって、本体３３４を作動させることができる。ばね３４０及び空気圧制御式ブラダ３３６は、本体３３４の垂直位置を制御するために組み合わせて使用される。ブラダ３３６が本体３３４を作動させるように構成される方向は、ガイドピン３３８が本体３３４の移動を可能にする方向と同じ方向である。

［００６７］ 延長アーム３４２は、本体３３４に取り付けられ、本体３３４から研磨パッド１０８に向かって下方に延びる（図１）。いくつかの実施形態では、延長アーム３４２は、本体３３４の一部である。延長アーム３４２は、Ｌ字形状を有していてもよい。延長アーム３４２は、第１の部材３４４及び第２の部材３４６を有する。いくつかの実施形態では、延長アーム３４２は、第１の部材３４４及び第２の部材３４６を含む中実リングである。他の実施形態では、延長アーム３４２は、本体３３４の中心軸を中心として円形方向に延在する等間隔のアレイに配置された複数の個別要素を含む。一実施例では、６つ以上の個別の延長アーム３４２は、本体３３４の中心軸の周りに延在するアレイ内に配置される。第１の部材３４４は、本体３３４の底面３５２から延在する垂直部材である。第１の部材３４４は、第２の部材３４６に接続し、その結果、第２の部材３４６は、第１の部材３４４から直角に配置される。第２の部材３４６は、本体３３４から最も遠い第１の部材３４４の遠位端に配置される。第２の部材３４６は、本体３３４から内向きに、支持プレート２１２、第１の膜２１４、及び第２の膜要素２１６に向かって延在する。接触面３４８は、第２の部材３４６の最内端に配置される。接触面３４８は、第１の膜２１４の外面３７２に平行な面である。第２の部材３４６は、第１の膜２１４又は第２の膜要素２１６に接触するところまでは延在しない。

［００６８］ 間隙は、第２の部材３４６の接触面３４８と第１の膜２１４の外面３７２との間に配置される。基板チャック要素２１５がキャリア部材２０４の下の中心に位置するとき、第２の部材３４６の接触面３４８と第１の膜２１４の外面３７２との間の間隙は、第１の間隙距離３５０である。第１の間隙距離３５０は、約５ｍｍ未満、例えば、約４ｍｍ未満、例えば、約３ｍｍ未満、例えば、約２ｍｍ未満であってもよい。いくつかの実施形態では、第１の間隙距離３５０は、約１ｍｍ～約５ｍｍ、例えば、約２ｍｍ～約４ｍｍ、例えば、約２ｍｍ～約３ｍｍである。基板チャック要素２１５は、基板処理中にキャリア部材２０４の下をわずかに移動するように構成されるため、第１の膜２１４又は第２の膜２１６（図３Ｃの第１の膜）と第２の部材３４６の接触面３４８との間の間隙は、接触面３４８が第１の膜２１４又は第２の膜２１６と接触するように、約０の距離にされうる。

［００６９］ 第２の部材３４６の少なくとも一部は、基板保持リング２１０の内面３７０と第１の膜２１４の外面３７２との間の領域に配置される。接触面３４８は、基板保持リング２１０と外面３７２との間に放射状に配置される。接触面３４８は、基板保持リング２１０の内面３７０から半径方向距離３４５に配置される。半径方向距離３４５は、約１ｍｍ～約７ｍｍ、例えば、約２ｍｍ～約６ｍｍ、例えば、約３ｍｍ～約５ｍｍであってもよい。

［００７０］ ブラダは、本体３３４とキャリア部材２０４とを分離する。いくつかの実施形態では、本体３３４の上面３４３とキャリア部材２０４の底面３６０との間の高さ３６２は、ある範囲にわたって変化する。高さ３６２が変化する範囲は、約１ｍｍ～約１５ｍｍ、例えば、約３ｍｍ～約１２ｍｍ、例えば、約５ｍｍ～約１０ｍｍでありうる。本体３３４の上面３４３とキャリア部材２０４の底面３６０との間の高さ３６２を変化させることによって、接触面３４８と第１の膜２１４又は第２の膜２１６との間の接触位置を、研磨動作中又は研磨動作間のいずれかで変化させることができる。接触位置の変化は、基板に働く力及びモーメントを制御することを可能にする。研磨作業を改善するために、力及びモーメントを移動させてもよく、又は大きさを変化させてもよい。

［００７１］ 図４Ａ～図４Ｂは、図３Ａ～図３Ｂの延長部材２４４及び延長部材３１０などの延長部材の概略力図である。図４Ａ～図４Ｂでは、第２の膜要素２１６が、底面に連結された基板１０５と共に示されている。基板１０５は、本明細書に記載のチャック動作を使用して連結される。基板研磨の間、研磨パッド１０８（図１）は、基板１０５の下面を横切って摺動し、基板１０５上に摩擦力４０３を生成する。摩擦力４０３は、基板１０５を横方向（例えば、水平方向）に押し出す。基板１０５は、第１の膜２１４及び支持プレート２１２も第２の膜要素２１６を介して基板１０５に連結されるように、第２の膜要素２１６に連結される。したがって、摩擦力４０３によって基板１０５が横方向に移動すると、第２の膜要素２１６、第１の膜２１４、及び支持プレート２１２のそれぞれは、基板１０５と共に移動する。

［００７２］ 処理中、図３Ａ及び図４Ａの延長部材２４４の一部、又は図３Ｂ及び図４Ｂの延長部材３１０は、基板保持リング２１０の内面３７０に接触することになる（図３Ａ及び図３Ｂ）。延長部材２４４又は延長部材３１０を基板保持リング２１０の内面３７０に接触させることによって、基板１０５のエッジは、基板保持リング２１０の内面３７０に接触しないように保たれる。基板１０５が基板保持リング２１０に接触しないようにすることにより、基板１０５のエッジが基板保持リング２１０によって損傷を受けないようにする。延長部材２４４、３１０は、上述のように剛性材料から作製される。剛性材料は、延長部材２４４又は延長部材３１０が基板保持リング２１０と接触するときにそれらが変形することを防止する。変形を防止することは、延長部材２４４又は延長部材３１０と基板保持リング２１０との間に繰り返し可能で制御された接点を提供する。基板保持リング２１０が延長部材２４４、３１０のいずれかと接触すると、基板保持リング２１０は、延長部材２４４又は延長部材３１０を介して第２の膜要素２１６に反力４０２を作用させる。摩擦力４０３及び反力４０２は、モーメント４０４を生成する。モーメント４０４は、基板１０５のエッジの周りに作用し、接点に最も近い基板のエッジをわずかに持ち上げる原因となりうる。

［００７３］ 図４Ａ～図４Ｂに示されたモーメント４０４は、反力４０２を構成しているが、第２の膜２１６及び支持プレート２１２によって引き起こされる垂直抗力、又は基板と研磨パッドとの相互作用によって生成される力など、基板１０５の表面上に生成される他の力を含まない。モーメント４０４によって引き起こされ、研磨パッド１０８（図１）によって基板１０５に加えられる垂直抗力が、第１のグラフ４０５に示されている。第１のグラフ４０５は、研磨パッド１０８によって基板１０５に加えられた反力から与えられる基板１０５の長さにわたる第１の力勾配４０６を示す。第１の力勾配４０６は、延長部材２４４、３１０が基板保持リング２１０と接触することと、研磨パッド１０８によって基板１０５に加えられる反力から与えられるモーメント４０４とによって引き起こされる。したがって、第１の力勾配４０６の大きさは、延長部材２４４又は延長部材３１０と基板保持リング２１０との間の接点から最も離れた基板のエッジ付近で最大となる。基板１０５によって研磨パッド１０８に加えられる力は、第２のグラフ４０８に示されている。第２のグラフ４０８は、研磨パッド１０８と接触する、基板１０５の長さにわたる第２の力勾配４１０を示す。基板１０５によって研磨パッド１０８上に与えられる垂直抗力の大きさは、延長部材２４４又は延長部材３１０と基板保持リング２１０との間の接点から最も離れている研磨パッド１０８に接触する基板１０５のエッジ付近で最も大きい。第１の力勾配４０６及び第２の力勾配４１０の大きさは、上方延長部３１４が、より長いモーメントアームを提供し、モーメント４０４の大きさを増大させるため、図４Ａに示された実施形態と比較して、図４Ｂの実施形態と同様の実施形態ではより大きい。

［００７４］ 第２の力勾配４１０は、第２の膜２１６によって基板１０５に加えられる圧力などの他の力勾配と組み合わせることができる。モーメント４０４、したがって、第２の力勾配４１０の生成は、基板１０５のエッジと研磨パッド１０８との相互作用に起因する研磨中に基板１０５のエッジで発生する高い接触力を補正するために有用であることに留意されたい。例として、研磨パッド１０８を利用する研磨処理中の基板１０５のエッジにおける不均一な高い接触力の原因は、Ｇｕｔｈｒｉｅらの米国特許第５，７９５，２１５号（１９９６年６月１９日出願）の図７Ａ～図７Ｃに関連して更に説明される。したがって、当業者は、第２の力勾配４１０の生成を利用して、支持プレート２１２を介して第２の膜２１６によって基板１０５に加えられる圧力に少なくとも起因して基板のエッジ付近で生成される不均一な接触力を打ち消せることを理解するであろう。

［００７５］ 図３Ｃの実施形態は、本明細書において作用する同様の摩擦力、反力、及びモーメントを生成するように構成される。図３Ｃの実施形態の反力は、図４Ｂに示されるものと同様であるが、延長部は、延長アーム３４２と置き換えられ、反力は、第１の膜２１４の外面３７２に沿ってわずかに異なる位置で作用しうる。

［００７６］ 本明細書に開示の装置は、基板自体が基板保持リングに接触することなく、基板保持リングと基板チャック膜との間の制御された接点を可能にする。装置は、基板チャック膜から外側に配置された接触延長部、又はキャリア部材に連結され、基板チャック膜に接触するように内側に延在する支持プレート止め具のいずれか１つであってもよい。制御された接点は、基板研磨中に基板に加えられる力の改善された調整／予測可能性を提供する。

［００７７］ 本明細書で使用されるように、用語「約」は、近似値を定義する。用語「約」で修飾される値は、用語「約」に続く値の±約０．５％になりうる。「約」が利用される各測定値又は範囲は、用語「約」なしで定義されてもよい。

［００７８］ 上記は、本開示の実施形態を対象とするが、本開示の他の及び更なる実施形態は、その基本的範囲から逸脱することなく考案されてよく、その範囲は、以下の特許請求の範囲によって決定される。

Claims (20)

1. 基板研磨のための装置であって、
   ハウジング部材と、
   前記ハウジング部材に連結されたキャリア部材であって、キャリア空間の少なくとも一部を形成するキャリア部材と、
   キャリア空間の半径方向内側に配置され、前記キャリア部材に連結される支持プレートと、
   前記支持プレートに連結された基板チャック部材であって、
   複数のチャネル領域を備える第１の膜、及び
   前記第１の膜の底面に連結された第２の膜であって、前記第２の膜はチャック部分と延長部材とを更に備え、前記延長部材は第１の硬度を有し、前記チャック部分は前記第１の硬度未満の第２の硬度を有し、前記延長部材は、前記チャック部分及び前記第１の膜の半径方向外側に延在する、第２の膜、
   を備える、基板チャック部材と、
   を備える、装置。
2. 前記ハウジング部材、前記キャリア部材、前記支持プレート、前記第１の膜、及び前記第２の膜が、共通の中心軸を共有する、請求項１に記載の装置。
3. 前記第２の膜の上面は、前記第１の膜の前記底面に結合される、請求項１に記載の装置。
4. 前記第１の膜及び前記第２の膜を通って配置される５～１５個のチャネルが存在する、請求項１に記載の装置。
5. 前記延長部材が、約１５１ｍｍ～約１５５ｍｍの外半径を有する、請求項１に記載の装置。
6. 前記延長部材は、前記第２の膜の剛性部分の一部であり、前記チャック部分は、前記第２の膜の軟性部分の一部である、請求項１に記載の装置。
7. 前記剛性部分は、前記軟性部分の上に配置された中央本体を更に備え、前記延長部材は、前記中央本体の外側に延在する、請求項６に記載の装置。
8. 前記延長部材が、ショアＡスケールで約４０Ａを超える硬度を有する、請求項７に記載の装置。
9. 研磨パッド上に配置されるように構成された基板支持キャリアを備える基板研磨のための装置であって、
   前記基板支持キャリアは、
   ハウジング部材と、
   前記ハウジング部材に連結されたキャリア部材であって、前記キャリア部材の内側にキャリア空間の一部を形成するキャリア部材と、
   前記キャリア部材及び前記キャリア空間の内部に配置された支持プレートと、
   基板チャック部材であって、
   複数のチャネル領域を備える第１の膜、及び、
   前記第１の膜の底面に連結された第２の膜であって、前記第２の膜はチャック部分と延長部材とを更に備え、前記延長部材は第１の硬度を有し、前記チャック部分は前記第１の硬度未満の第２の硬度を有し、前記延長部材は、前記チャック部分の一部を囲み、前記第２の膜及び前記第１の膜の前記チャック部分の半径方向外側に延在し、前記延長部材は、前記基板チャック部材が前記キャリア空間内で移動するときに、保持リングの内面に接触するように構成された外面を含む、第２の膜、
   を備える、基板チャック部材と、
   を備える、装置。
10. 前記延長部材は、前記第２の膜の剛性部分の一部であり、前記チャック部分は、前記第２の膜の軟性部分の一部である、請求項９に記載の装置。
11. 前記剛性部分は、前記軟性部分の上に配置された中央本体を更に備え、前記延長部材は、前記中央本体の外側に延在する、請求項１０に記載の装置。
12. 前記延長部材は、ショアＡスケールで約４０Ａを超える硬度を有し、前記軟性部分は、ショアＡスケールで約３０Ａ未満の硬度を有する、請求項１１に記載の装置。
13. 前記延長部材は、
    中央本体と、
    前記中央本体の上方に延在する上方延長部と、
    前記上方延長部の上方遠位端に取り付けられ、前記中央本体から離れるように配置された上方接触部と、
    を更に備える、請求項９に記載の装置。
14. 前記キャリア部材に連結され、前記キャリア空間を更に形成する保持リングを更に備え、前記延長部材が、前記保持リングの半径方向内側に配置される、請求項９に記載の装置。
15. 前記延長部材の外面は、前記保持リングの内面に平行である、請求項１４に記載の装置。
16. 前記チャック部分から前記延長部材まで硬度が徐々に変化することを含む、請求項９に記載の装置。
17. 基板支持キャリアを備える基板研磨のための装置であって、
    前記基板支持キャリアは、
    ハウジング部材と、
    前記ハウジング部材に連結され、内部にキャリア空間の一部を形成するキャリア部材と、
    前記キャリア空間の半径方向内側に配置され、前記キャリア部材に連結された支持プレートと、
    前記支持プレートに連結され、前記支持プレートの下に配置された基板チャック部材と、
    前記キャリア部材に連結された支持プレート止め具であって、
    本体、
    前記本体内に形成された開口部内に配置され、前記キャリア部材に連結されたガイドピン、
    前記本体と前記支持プレートとの間に配置された延長アーム、及び
    前記本体の上部で、かつ前記本体と前記キャリア部材との間に配置されたブラダ、
    を備える、支持プレート止め具と、
    を備える、装置。
18. 前記開口部内に配置された圧縮可能なばねを更に備える、請求項１７に記載の装置。
19. 前記キャリア部材は、バッキングリングを更に備え、前記支持プレート止め具は、前記ガイドピンが前記バッキングリングに連結されるように、前記バッキングリングの上面の上に配置される、請求項１７に記載の装置。
20. 前記延長アームは、前記支持プレート止め具の前記本体の下に延在し、前記支持プレートの外面に向かって延在する、請求項１７に記載の装置。

Images