JP4829458B2 - ウェーハ研磨ヘッド及び研磨方法 - Google Patents

Description

【０００１】
発明の分野
本発明は、一般的に、半導体ウェーハを製造するための装置と方法に関し、特に、化学的機械研磨（ＣＭＰ）に用いる研磨ヘッドに関する。
【０００２】
発明の背景
超高集積回路の製造では、化学的機械研磨（“ＣＭＰ”又は“研磨”時として“平坦化”）工程によって、ウェーハ表面から材料を除去する。通常のＣＭＰ工程では、化学的条件や圧力、速度、及び温度条件を制御した状態で、ウェーハを研磨剤に曝す。従来の研磨剤は、スラリ溶液や研磨パッドを含む。一般的に、スラリ溶液は、ウェーハ表面を研磨する微小な研磨粒子と、ウェーハ表面をエッチング及び／又は酸化する化学物質とを含む。一般的に、研磨パッドは、発泡ポリウレタン等の相対的に多孔質の材料で形成された平坦なパッドであり、研磨パッドは、ウェーハ研磨用の研磨粒子を含むことがある。従って、パッド及び／又はウェーハが相対的に動くと、パッド及び／又はスラリの研磨粒子によって機械的に又スラリの化学物質によって、材料が化学的にウェーハ表面から除去される。
【０００３】
ＣＭＰを適用する従来技術による設計の場合、次の参考文献が有用である。ロビンソン（Ｒｏｂｉｎｓｏｎ）による米国特許第５、８７９、２２６号（“参考文献１”）、同じくロビンソンによる米国特許第５、８６８、８９６号（“参考文献２”）、ジャクソン（Ｊａｃｋｓｏｎ）による米国特許第５、６４３、０６１号（“参考文献３”）。
【０００４】
図１は、プラテン１２０（すなわち、“テーブル”）、ウェーハキャリア１００（すなわち、“研磨ヘッド”）、研磨パッド１４０、及び研磨ヘッド１４０上にあるスラリ１４４を有する従来のＣＭＰ装置１０１の概略図を示す。通常、駆動機構１９１によって、プラテン１２０は矢印Ａで示すように回転するか又はプラテン１２０は矢印Ｂで示すように前後に往復する。プラテン１２０の動きは、パッド１４０に伝わる。説明の便宜上、図１では、Ｘ軸が右に向かい、Ｙ軸が紙面に向かい、また、Ｚ軸が上に向かう直交座標系ＸＹＺを導入する。
【０００５】
ウェーハキャリア１３０には、ウェーハ１５０を取付け得る下面１３２がある。すなわち、ウェーハ１５０は、ウェーハ１５０と下面１３２との間に配置された弾性部材１３４（例えば、膜）に取付け得る。部材１３４が在るため、ヘッド１００は、直接ウェーハ１５０の裏面１５２に接触しない。ウェーハキャリア１００は、加重式自由浮動型であってもよい。すなわち、作動機構１９２は、矢印Ｃ（Ｚ軸）とＤで示すように、ウェーハキャリア１００に取付け、それぞれ軸方向と回転方向の運動を提供し得る。
【０００６】
ＣＭＰ装置１０１の動作において、ウェーハ１５０は、表面１５１が研磨パッド１４０に対向した状態で、下向きに配置される。ウェーハ１５０の表面１５１が平坦化用の面１４２上を横切ると、研磨パッド１４０及びスラリ１４４は、ウェーハ１５０から材料を除去する。
【０００７】
競争の激しい半導体産業においては、完成されたウェーハの処理能力を最大にし、また各ウェーハ上の不良素子すなわち損失素子の数を最小限にすることが望ましい。ＣＭＰ工程の処理能力は、幾つかの要因の関数であり、その１つは、平坦化されている際にウェーハ厚が減少する速度（“研磨速度”）である。
【０００８】
後続の製造段階において、表面１５１上に回路パターンの像を正確に結像することが極めて重要なため、ＣＭＰ工程は、ウェーハ１５０の表面１５１上に均一で平坦な表面をばらつき無く正確に形成しなければならない。集積回路の密度が大きくなると、許容誤差約０．０１マイクロメートルよりも精度良く微妙な寸法の回路パターンを正確に結像することが必要な場合が多い。しかしながら、ウェーハ表面が均一に平坦ではないため、リソグラフィ装置とウェーハ表面との間の距離が変化する場合、このような微妙な許容誤差での回路パターンの結像は非常に困難である。実際、表面が均一に平坦ではないウェーハ上には不良素子が幾つかあり得る。従って、ＣＭＰ工程では、非常に均一で平坦な表面を形成しなければならない。座標系の観点では、研磨によって、表面１５１全体がほぼ一定の高さＺになる（ＺはＸ及びＹとは独立）。
【０００９】
正確な研磨を最終的に実現するには、研磨ヘッド１００が最も重要な部位と見なし得る。特に、ウェーハ１５０の裏面１５２又は部材１３４上に凹凸があると、ヘッド１００がウェーハ１５０をパッド１４０に不均一に押付けるため、望ましくない不均一な研磨が生じる。
本発明は、従来技術のこのような又他の不利な点及び制約を軽減又は回避する改良型の研磨ヘッド及び方法を提供しようとするものである。
【００１０】
好適な実施形態の詳細な説明
本発明の好適な実施形態を図に示すが、ここでは、同じ数字を用いて、様々な図面の同じ部位及び対応する部位を表す。
【００１１】
便宜上、プライム符号は、或る量（例えば、力Ｆ、圧力Ｐ、又は面積Ａ）がウェーハの単一の部位（図２の１５３乃至１５５参照）に関係することを示し、一方、ウェーハ全体に関係する量は、プライム符号無しで示す。図において、紙面に向かう方向は、×を円で囲む記号で示す。“上”及び“下”という用語は、それぞれＺ座標で第１及び第２方向を指す便宜的な略記である。
【００１２】
手短に述べると、本発明は、半導体ウェーハを研磨ヘッドに押付けて保持する化学的機械研磨装置（図９）用の研磨ヘッド（図２）であると説明できる。ヘッドは、ウェーハ裏面にほぼ均等に下向きの力を加えるための圧力室（図２の２１０）を備えたチャック（図２のチャック２９５参照）と、ウェーハと同一面に配置された圧力室内の電極配置部（図２の２７０参照）とを備え、凹凸に対応する局所的な力の分布（すなわち、Ｆ3 ´＝ｆ（Ｘ、Ｙ））を有する補償力（例えば、Ｆ3 ´）を加えることによって、（例えば、ウェーハ、すなわちチャックの）凹凸を補償する。次に、本発明を詳細に説明する。
【００１３】
図２は、表面１５１と裏面１５２を有する半導体ウェーハ１５０（図１参照）の概略図を示す。便宜上、図２もＸＹＺ座標を示す。ＸＹグリッド線は、ウェーハ１５０の部位１５３乃至１５５を示す。グリッド線は、実際には存在しないため、破線で示す。各部位は、無限小の等しい面積Ａ´を有し得ると仮定する。更に、ウェーハ１５０は、発明の背景の項で説明した研磨ヘッドに固定され、パッド１４０に表面１５１で接触すると仮定する。便宜上、本発明は、円形ウェーハ用として説明するが、このことが本発明の本質をなすものではない。本明細書の教示に基づき、当業者は、本発明の範囲から逸脱することなく、他のウェーハ形状に対しても本発明を適合し得る。
【００１４】
次に、他の部位を代表する部位１５５への力Ｆ´と圧力Ｐ´を示す。下向きの力Ｆ2 ´（Ｚ軸と反対の通常の矢印）は、ヘッドを介して（裏面１５２の）部位１５５に加わり、（表面１５１の）部位１５５は、その力を表面側の力Ｆ1 ´（破線矢印）としてパッド１４０に伝える。Ｆ1 ´も“研磨力”と呼ばれる。以下の説明において、便宜的に、下方向の圧力Ｐ2 ´及び表面側すなわち研磨圧力Ｐ1 ´等、圧力Ｐ´（例えば、面積Ａ´当たりの力Ｆ´）について述べることによって力を標準化することがある。圧力の観点で説明すると、量は標準化されるために面積に無関係になるという利点がある。
【００１５】
表面１５１から材料を均一に除去するために、裏面１５２の各部位１５３乃至１５５において均等に研磨力Ｆ1 ´を研磨ヘッド１４０に加えることが望ましく、このことは、ＸＹ座標には無関係なことを意味する。
【００１６】
理想的なウェーハと理想的なヘッドの場合、下向きの力Ｆ2 ´は、各部位においてほぼ同じである。“〜の関数ではない”という表現を用いて、このことは、以下のように記述し得る。すなわち、
Ｆ2 ´≠ｆ（Ｘ、Ｙ）（均一な下向きの力）（２）
＝一定 （３）
更に、理想的な場合、力は、パッドに均一に伝えられる。すなわち、
Ｆ1 ´＝Ｆ2 ´（均一な伝達） （４）
である。
【００１７】
しかしながら、実際のウェーハは、均一な圧力伝達（記述（４）参照）を阻害する（裏面１５２及び／又は表面１５１の）凹凸を呈する。これらの凹凸は、例えば、ウェーハに適用された前工程のステップ、先行の層、又は材料の不要な成膜に起因する。当業者は、本明細書中で更に説明せずとも、凹凸並びに凹凸の座標を検出し得る。
【００１８】
従来技術（例えば、図１）のＣＭＰ装置によれば、ヘッドは、均一な下向きの力（記述（２）参照）を提供できない場合がある。これには様々な理由がある。例えば、部材１３４（図１参照）を均一に圧縮するのは困難である。すなわち、部材１３４が、例えば、ウェーハのバッチ毎に交換される膜である場合、膜の質もバッチ毎に変化する。更に、スラリが浸透して膜を汚染する場合がある。言い換えると、ウェーハ１５０がパッド１４０に押圧される力Ｆ2 （又は圧力Ｐ2 ）が位置によって異なると、材料の除去も位置によって異なる（各部位で異なる）。
【００１９】
従って、上記記述（２）（３）（４）はもはや有効ではなく、実際のウェーハでは、以下のように変化する。
Ｆ2 ´＝ｆ（Ｘ、Ｙ）（不均一な下向きの力）（６）
Ｆ1 ´≠Ｆ2 ´ （不均一な伝達） （８）
【００２０】
本発明によれば、任意にヘッドからウェーハへ実質的に非接触で力Ｆ2 ´を加えて、均一な下向きの力（記述（２）参照）に近づけることによって、また力Ｆ2 ´を打ち消す少なくともウェーハの部位１５５から他の力Ｆ3 ´を局所的に加えることによって、これらの課題が緩和される。
【００２１】
図２は、力Ｆ2 ´と反対方向の実線矢印で力Ｆ3 ´（又は圧力Ｐ3 ´）を示す。力Ｆ3 ´の大きさは、Ｆ2 ´の大きさより小さい。すなわち、
｜Ｆ3 ´｜＜｜Ｆ2 ´｜ （１０）
であり、その結果、力Ｆ1 ´が減少する。すなわち、
｜Ｆ1 ´｜＝｜Ｆ2 ´｜−｜Ｆ3 ´｜ （１２）
となる。
【００２２】
言い換えると、局所的に力Ｆ3 ´を生成することによって、ウェーハ１５０からパッド１４０へほぼ均一な力Ｆ1 ´を加えることができる。
上記の条件（２）と（４）を満たさない（理想的なウェーハではない）場合でも、本発明は、ほぼ均一な研磨力Ｆ1 ´を与える利点を有する。
【００２３】
以下、本発明の改良した研磨によって、力Ｆ2 ´及びＦ3 ´が、どのように加えられるかについて説明する。
図３は、本発明に基づく研磨ヘッド２００の概略図を示す。更に詳細には、図７を参照して、図３に破線円で示す部位３００を示す。ヘッド２００に属さない参照番号１４０（パッド）、１５０、１５１、１５２（ウェーハ）を有する要素については、図１及び２で既述した。便宜上、スラリは図示しない。本発明によるＣＭＰ装置は、装置１０１のヘッド１００（図１参照）をヘッド２００（図３乃至９参照）で置き換えることによって提供し得る。
【００２４】
研磨ヘッド２００は、圧力室２１０を密閉するハウジング２９５（すなわち、“チャック”）を有する。チャック２９５は、ウェーハ１５０を保持して、パッド１４０の上部に留まる。圧力室２１０は、圧力伝達媒体２６０で満たされている（点で示し、詳細は後述）。好適には、ウェーハ１５０の縁端部１５９は、圧力室２１０を加圧状態に維持するために封止されている。
【００２５】
研磨中、圧力室２１０内の圧力Ｐは、ヘッド２００の外側の空気圧よりも高いため、媒体２６０は、ウェーハ１５０をパッド１４０に押付ける（詳細は後述）。言い換えると、圧力室２１０は、下向きの力Ｆ2 （図２参照）を提供する。
【００２６】
本発明によれば、圧力室２１０内に配置するのが好ましい電極配置部２７０は、ウェーハ１５０と同一面に配置される。上述した補正力Ｆ3 を得るために、ウェーハ１５０は、例えば、パッド１４０や導電性スラリ１４２（図示せず、図１参照）を介して、第１電位（例えば、地面）に電気的に接続される。他の選択肢として、例えば、ウェーハ１５０の縁端部１５９において、電気的接点２９０を介して、ウェーハ１５０に第１電位を印加することも可能である。（図７参照）。
【００２７】
電極配置部２７０は、第２電位（例えば、電圧Ｖ）に電気的に接続され、また媒体２６０によりウェーハ１５０から実質的に絶縁される。電圧Ｖの印加の際、ウェーハ／電極コンデンサは、静電気力Ｆ3 を与える。ウェーハ裏面１５２と電極配置部２７０との間の距離Ｄは、印加した電圧Ｖに依存し、充分な静電気力Ｆ3 を与えるのに足りる程小さい必要がある。
【００２８】
力Ｆ3 とＦ2 は種類が異なる。すなわち、好適には、Ｆ3 は静電気力であり、一方、Ｆ2 は空気力又は油圧力である。
言い換えると、本発明は、表面１５１でウェーハ１５０をパッド１４０に押圧することによって、半導体ウェーハ１５０を研磨するための研磨ヘッド２００を提供する。ヘッド２００は、ウェーハの裏面にほぼ均等に第１の力（すなわち、Ｆ2 ´）を加えるための第１手段（ｉ）と、第１の力を打ち消す第２の力（すなわち、Ｆ3 ´）を局所的に提供するための第２手段を備え、こうして、ウェーハ１５０は、その結果生じる第３の力（すなわち、Ｆ1 ´、記述（１２）参照）によってパッド１４０に押圧される。
【００２９】
好適には、第１手段は、圧力室２１０を有するチャック２９５により実現し、第２手段は、第２の力を静電気的に提供する電極配置部２７０により実現する。好適には、電極配置部２７０は、媒体２６０に対して透過性の凹部を有する（詳細は図４Ａ及びＢ）。伝達媒体２６０（図１の弾性部材１３４参照、例えば、膜）は、チャック２９５から裏面１５２へ、力Ｆ2 （すなわち、圧力Ｐ）を非接触で伝達する。媒体２６０は、誘電体である。
【００３０】
基本的に、媒体２６０の選択には、２つの選択肢がある。当業者は、本明細書中での詳細な説明無しで、この選択肢を単独で又は組み合わせて実現し得る。
第１の選択肢では、媒体２６０は気体状であり、このため、力Ｆ2 は、ウェーハ１５０の裏面１５２に空気力学的に加えられる。例えば、清浄な乾燥空気や窒素が有効である。
【００３１】
第２の選択肢では、媒体２６０は液体であり、このため、力Ｆ2 は、ウェーハ１５０の裏面１５２に水力学的に加えられる。例えば、脱イオン水（誘電体である）が有効である。
【００３２】
（ウェーハ全体に対する合計）Ｆ2 の便利な値は、例えば、圧力をＰ2 とした場合、その範囲は、５乃至８０キロパスカルである。
本発明の利点は、ヘッド２００の回転が（図１のＣ方向参照）不必要なことである。ヘッド２００が、回転テーブルと共にＣＭＰ装置で用いられる場合（図１のテーブル１２０、Ｂ方向参照）、表面１５１とパッド１４０との間の摩擦力によって、ウェーハ１５０が力を受け、パッド１４０とほぼ同じ回転速度で回転する。非接触であるため、チャック２９５と裏面１５２との間にはほとんど摩擦力が存在しない。ウェーハとパッドとの間の相対速度が、ウェーハ表面全体でほぼ均等になり、こうして均一な材料の除去をサポートするということから、ほぼ同じ回転速度（例えば、毎分１０乃至２００回転以上）でウェーハとテーブルを回転することが強く望まれる。
【００３３】
図４Ａ及びＢは、図３の研磨ヘッド２００における電極配置部２７０の概略図を示しており、便宜的に図３のように見たもの（Ｙ方向、図４Ａ）と、下から見たもの（Ｚ方向、図４Ｂ）である。図４Ａ及びＢは、説明用の非制約の例であることを意図し、当業者は、本明細書の教示を他の実施形態に適用し得る。
【００３４】
電極配置部２７０は、同心円状の配置であり、環状の内部電極２７１（“セクタ指標Ａ”）及び外部電極２７２（“セクタ指標Ｂ”）を備える。凹部２７４（図３参照）は、中央に示すが、他の位置に置き換えてもよい。
【００３５】
絶縁は、電極間の間隙２７９（幅Ｗ）により提供される。間隙２７９は、凹部２７４としても機能し得る。当業者は、最小間隔及び沿面距離を考慮して、幅Ｗ及び距離Ｄ（図３参照）計算し、電気的な放電や他の有害な影響を防止し得る。
【００３６】
（裏面１５２と電極配置部２７０との間の）距離Ｄ（図３参照）での絶縁を強化するために、好適には、電極配置部は、例えば、ポリイミドから形成された絶縁層２７３で被覆する。
【００３７】
電極の形状は、補償対象の（例えば、ウェーハ１５０、チャック２９５、又は媒体２１０の）凹凸に対応する。従って、図４Ａ及びＢの環状構造は、説明に便利ではあるが本発明にとって本質的ではない非制約の例に過ぎないものである。当業者は、例えば、三角形、四角形（例えば、正方形）、六角形、又は他の多角形の形状をした他の電極を提供し得る。他の例を図８Ａ、Ｂ、及びＣに示す。
【００３８】
少なくとも２つの個別の電極２７１及び２７２（セクタＡ、Ｂ）を備える電極配置部２７０を有することは、本発明の重要な利点であり、これによって、電極２７１が与える静電気力Ｆ3A´は、電極２７２が与える静電気力Ｆ3B´と異なり得る。
【００３９】
Ｆ3 ´は、印加電圧Ｖ（図３参照）と距離Ｄに依存することから、このことは、電圧及び距離を単独で又は組み合わせて変化させることで実現し得る（Ｆ2 は一定であると仮定）。
【００４０】
例えば、（電極２７１に印加される）電圧ＶA （力Ｆ3A´）が（電極２７２に印加される）電圧ＶB （Ｆ3B´）よりも高い場合、その結果生じる研磨力は、互いに｜Ｆ1A´｜＜｜Ｆ1B´｜（記述１２参照）という関係である。すなわち、力が異なると、周辺部の研磨に比べて中央部での研磨の程度が小さくなる。従って、ウェーハの凹凸を補償し得る。
【００４１】
同様の結果は、距離Ｄを変化させる（例えば、ＤA ＜ＤB ）ことでも得られる。これによって、或るウェーハのロットに適する電極配置部を選択し得る。
次の図５及び６の図は、（ｉ）電極配置部２７０が、ウェーハ１５０と同じ直径である（Ｐ3 ＝Ｆ3 ／（π＊０．２５＊直径）、例えば、直径＝３００ミリメートル）単一電極を有し、また、（ii）媒体２６０が脱イオン水であると仮定した場合、圧力Ｐ3 と電圧Ｖとの間の関係（図５）並びに圧力Ｐ3 と距離Ｄとの間の関係（図６）を示す。
【００４２】
図５は、ウェーハ１５０に静電気力を加えることにより発生する圧力Ｐ3 と印加電圧Ｖとの間の関係を示す概略図である。Ｖの有用な値は、５乃至４０キロボルト（横軸）の範囲であり、また、有用な圧力の値は、５乃至６０キロパスカル（縦軸）の範囲である。
【００４３】
図６は、電極配置部２７０によって図３のヘッド２００に与えられた圧力Ｐ3 と、電極−ウェーハ間の距離Ｄとの間の関係を示す概略図である。
縦軸は、キロパスカル単位で（３５０ｋＰａまでの）圧力Ｐ3 を示す。横軸は、ウェーハ裏面１５２と電極２７０との間の距離Ｄをミリメートルで示す。この関係は、Ｖ＝１０キロボルトの場合は実線で、Ｖ＝２０キロボルトの場合は破線で与える。
【００４４】
図７は、本発明の好適な実施形態における図３のヘッドをより詳細に示す図である。便宜上、図７も座標系ＸＹＺを示す。図１乃至４及び７において、参照番号２００／３００、２１０／３１０、１２０／３２０、１４０／３４０、１４４／３４４、１５０／３５０、２７０／３７０、２７４／３７４、２９０／３９０、及び２９５／３９５は、同様の構成要素を表す。しかしながら、これらの機能は、これから更に詳細に説明する実施形態により異なることがある。
【００４５】
研磨ヘッド３００は、ウェーハ３５０をプラテン３２０の研磨パッド３４０に押圧する。ヘッド３００は、電極配置部３７０（凹部３７４を備え、斜線／／／で示す）、（例えば、圧縮空気で満たした）圧力室３１０、保持リング３９０、ウェーハ搬送チャック３９５、真空／圧力室３９７、支持要素３９６、空気導路３９１、３９８、ピストン３９２、及び高電圧ケーブル３７５を備える。
【００４６】
圧力室３１０は、電極３７０上方に部位３１１、ウェーハ３５０と電極３７０との間に部位３１２並びにウェーハ３５０の縁端部に部位３１３を有する。（好適には導電性の）保持リング３９０は、空気導路３９１及びピストン３９２によって押下され、ウェーハ３５０を保持する。（例えば、鋼鉄製の）チャック３９５が、圧力室３１０を密閉している。真空／圧力室３９７は、ウェーハ３５０が他のウェーハで置き換えられる際、チャック３９５を上下に動かす。支持要素３９６は、ウェーハ３５０の縁端部をパッド３４０に押圧して、空気導路３９８によって押下された時、ウェーハ３５０を気密封止する。空気導路３９１、３９８、及び真空／圧力室３９７の圧力調整は、この技術分野では既知であり、また当業者は、本明細書中で詳細に説明せずとも実現し得る。
【００４７】
好適には、プレート３２０に取付けられたケーブル３２５、第１電位をウェーハ３５０に与える導電性スラリ３４４、及び第２電位を電極配置部３７０に与えるケーブル３７５を介して、電界をウェーハ／電極コンデンサに印加する。ケーブル３７５は、多数の電極を支持するのに適切な数の配線を有する（図４Ａ及びＢ、異なる第２電位参照）。他の選択肢として、第１電位も（導電性材料製の）保持リング３９０を介して印加し得る。
【００４８】
図８Ａ、Ｂ、及びＣは、電極配置部における他の電極構成の例を示す。図には、扇形（Ａ）、六角形（Ｂ）、及び多数の環状部位（Ｃ）を有するパターンを示す。
【００４９】
図９は、ヘッド２００／３００（図３及び７参照）を用いて半導体ウェーハ３５０を研磨するための研磨装置３０１を示す。装置３０１は、研磨ヘッド３４０で覆われた研磨テーブル３２０と、ウェーハ３５０を保持するためのウェーハホルダ３９５を有しまた研磨ヘッド３００とウェーハ３５０との間に静電気力を加えるためのホルダ３９５内にある少なくとも１つの電極３７０を有する研磨ヘッド３００と、を備えている。好適には、電極３７０は、互いに絶縁された、ウェーハ３５０に対して制御装置３０２からＶ1 乃至ＶN の電圧を個別に受ける幾つかの部位を備える。オプションとして、電位をウェーハに印加するために、ウェーハ３５０と研磨テーブル３２０との間に導電性の研磨スラリを設け得る。
【００５０】
また、本発明は、ウェーハが表面でパッドに押圧される半導体ウェーハを研磨する方法として説明し得る。この方法は、次の段階を備える。すなわち、（ａ）裏面にほぼ均等に第１の力（図２のＦ2 ´参照）を加える段階（図２参照、下方向）と、（ｂ）第１の力を打ち消す反対方向（すなわち、上方向）に第２の力（Ｆ3 ´）を局所的に加える段階と、を備え、こうして、ウェーハは、その結果生じる第３の力（Ｆ1 ´（記述（１２）参照））によってパッドに押圧される。好適には、第２の力は、ウェーハと、ウェーハとは同一面にある電極配置部（図３の２７０参照）との間における電界（電圧Ｖ参照）によって加えられる。
【００５１】
本発明は、特定の構造、装置、及び方法の観点で説明したが、当業者は、本発明がこのような例のみに制約されないこと、また、本発明の全ての範囲は以下の請求項によって適切に決定されることを、本明細書中の説明に基づき理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【図１】 従来の化学的機械研磨装置を示す概略図。
【図２】 表面及び裏面を有するウェーハを示す概略図。
【図３】 本発明に基づく研磨ヘッドを示す概略図。
【図４Ａ】 図３の研磨ヘッドにおける電極配置部を示す概略図。
【図４Ｂ】 図３の研磨ヘッドにおける電極配置部を示す概略図。
【図５】 電極配置部によって図３のヘッドに付与される圧力と、電極―ウェーハ間距離との間の関係を示す概略図。
【図６】 ウェーハへの静電気力の印加により発生する圧力と印加電圧との間の関係を示す概略図。
【図７】 本発明の好適な実施形態における図３のヘッドをより詳細に示す図。
【図８Ａ】 電極配置部の他の電極構成例を示す図。
【図８Ｂ】 電極配置部の他の電極構成例を示す図。
【図８Ｃ】 電極配置部の他の電極構成例を示す図。
【図９】 図３及び７のヘッドを用いる研磨装置を示す概略図。

Claims (5)

1. 表面及び裏面のある半導体ウェーハを研磨するための研磨ヘッドであって、前記ヘッドが前記ウェーハを前記表面でパッドに押圧する前記研磨ヘッドにおいて、
   第１の力をほぼ均等に前記ウェーハの前記裏面に加えるための第１手段と、
   前記第１の力とは反対の方向に局所的に第２の力を提供するための第２手段と、を備え、前記第２の力は、前記第１の力を打ち消して、その結果生じた第３の力によって前記ウェーハが前記パッドに押圧されることを特徴とする研磨ヘッド。
2. 請求項１に記載の研磨ヘッドであって、
   前記第１手段は、圧力伝達媒体によって前記第１の力を伝達するために圧力室を有するチャックであることを特徴とする研磨ヘッド。
3. 請求項１に記載の研磨ヘッドであって、
   前記第２手段は、前記ウェーハに対して、前記第２の力を生成するのに十分な距離だけ離間した位置に配置される少なくとも１つの電極を有して前記第２の力を静電的に提供する電極配置部であることを特徴とする研磨ヘッド。
4. 表面及び裏面のある半導体ウェーハを研磨するための方法であって、前記ウェーハが、前記ウェーハの前記表面でパッドに押圧される前記方法において、
   第１の力をほぼ均等に前記ウェーハの前記裏面に加える段階と、
   前記第１の力を打ち消すように、前記第２の力とは反対の方向に局所的に第２の力を与
   える段階であって、その結果生じた第３の力によって、前記ウェーハが前記パッドに押圧される前記段階と、
   を含むことを特徴とする方法。
5. 半導体ウェーハを研磨パッドに押付けて保持する化学的機械研磨装置用の研磨ヘッドであって、
   ウェーハの裏面にほぼ均等に下向きの力を加えるための圧力室を有するチャックと、
   凹凸に対応する分布の局所力を有する補償力が加えられることによって前記凹凸を補償するための電極配置部であって、前記ウェーハに対して、前記補償力を生成するのに十分な距離だけ離間した位置に配置された前記圧力室内にある前記電極配置部と、
   を備えることを特徴とする研磨ヘッド。

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