JP5250243B2 - キャリアヘッド用フレキシブル膜 - Google Patents

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Description

背景
[0001]本発明は、一般的に、基板の化学的機械的研磨に関し、より具体的には、化学的機械的研磨に用いるキャリアヘッドに関する。
[0002]集積回路は、典型的には、導電層、半導電層又は絶縁層のシリコン基板上への逐次的堆積によって、基板上に形成される。１つの製造ステップは、非平坦面を覆って充填層を堆積させることと、非平坦面が露出するまで、充填層を平坦化することとを伴う。例えば、導電性充填層を、パターン化された絶縁層上に堆積して、絶縁層中のトレンチ又はホールを充填することができる。次いで、充填層は、絶縁層の隆起したパターンが露出するまで研磨される。平坦化の後、絶縁層の隆起したパターンの間に残る導電層の部分は、基板上の薄膜回路間に導電路を提供するビア、プラグ及びラインを形成する。加えて、平坦化は、フォトリソグラフィのために基板表面を平坦化するのに必要である。
[0003]化学的機械的研磨（ｃｈｅｍｉｃａｌ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ；ＣＭＰ）は、平坦化の１つの一般に認められた方法である。この平坦化方法は、典型的には、基板を、ＣＭＰ装置のキャリアヘッド又はポリシングヘッドに取り付けることを要する。基板の露出した面は、回転ポリシングディスクパッド又はベルトパッドと対向して置かれる。ポリシングパッドは、標準的なパッド又は固定された研磨パッドのいずれかとすることができる。標準的なパッドは、耐久性のある粗面を有するのに対して、固定研磨パッドは、閉じ込め媒体内に封じ込められた研磨粒子を有する。キャリアヘッドは、制御可能な負荷を基板に提供し、基板を研磨パッドに押し付ける。キャリアヘッドは、ポリシング中に所定の位置に基板を支える保持リングを有する。少なくとも１つの化学反応性薬剤及び研磨粒子を含むスラリー等の研磨液が、研磨パッドの表面に供給される。
概要
[0004]一態様では、保持リングアセンブリについて説明する。保持リングアセンブリは、環状チャンバを提供するように形作られたフレキシブル膜と、フレキシブル膜の下に配置された環状保持リングとを有する。フレキシブル膜は、同心の内側及び外側側壁と、内側及び外側側壁の上部エッジから水平方向に延びる環状同心リム部と、環状下面と、環状下面から下へ延びる２つの環状同心突出部とを有する。環状保持リングは、基板のエッジを取り囲んで基板を保持するように構成された内面と、研磨パッドに接触するように構成された下面と、環状上面と、環状上面内の２つの環状同心凹部とを有する。フレキシブル膜の環状同心突出部は、環状保持リングの環状同心凹部に嵌合するように寸法付けられている。
[0005]本発明の実施は、以下の特徴のうちの１つ以上を含むことができる。フレキシブル膜の同心内側及び外側側壁は、保持リングの上環状面の下に延びる湾曲部を有してもよい。フレキシブル膜の環状同心リム部及び環状同心突出部は、内側及び外側側壁よりも厚くてもよい。フレキシブル膜の環状下面は、各々が、環状下面から下に延びる２つの環状同心突出部の間に配置された複数の円形ホールを有することができる。保持リングの環状上面は、各々が、２つの環状同心凹部の間に配置されて、フレキシブル膜が、保持リングを締結部材で保持リングに固着できるようにする複数の円形凹部を有することができる。フレキシブル膜は、キャリアヘッドにクランプすることができる。フレキシブル膜は、シリコン等の弾性材料で形成することができる。環状保持リングは、環状下面と、環状上面と、上部と下部との間の接合層とを有することができる。保持リングの環状下部は、複数の溝を有することができる。保持リングの環状上部は、その外面に沿って環状リップ部を有することができ、環状リップ部は、水平下面と、垂直外面と、非水平方向上面とを有する。保持リングの環状上面は、下環状面と上環状面とを有することができ、下環状面は、上環状面よりも幅が広い。
[0006]別の態様においては、保持リングについて説明する。保持リングは、基板のエッジを取り囲んで基板を保持するように構成された内面を有する環状リングと、研磨パッドに接触するように構成された下面と、環状上面と、環状上面内の２つの環状同心凹部と、各々が、２つの環状同心凹部の間に配置された複数の円形凹部とを含む。
[0007]本発明の実施は、以下の特徴のうちの１つ以上を含むことができる。環状リングは、下面を有する環状下部と、上面を有する環状上部とを有することができ、上部及び下部は、異なる材料で形成してもよく、また、上部は、例えば、接合層によって下部に結合することができる。環状下部は、上部内の対応する凹部内に延びる突出部を有することができ、突出部は、保持リングの内面に沿って延びることができる。上部は、下部よりも硬くしてもよい。保持リングの下環状面は、保持リングの上環状面よりも幅を広くしてもよい。下面は、内面から外面へ延びる複数の溝を含むことができる。保持リングの外面は、環状リップ部を有することができる。環状リップ部は、水平方向の下面と、傾斜した上面とを有することができる。外面は、環状リップ部の上で凹ませてもよい。内面は、底部から上部へ内方にテーパー状になっている領域を含んでもよい。
[0008]別の態様においては、保持リングに負荷をかけるフレキシブル膜について説明する。フレキシブル膜は、環状チャンバを囲む同心の内側及び外側側壁と、内側及び外側側壁の上部エッジから水平方向に延びる環状同心リム部と、側壁に接続された環状下面と、環状下面から下へ延びる２つの環状同心突出部とを含む。
[0009]本発明の実施は、以下の特徴のうちの１つ以上を含むことができる。フレキシブル膜の同心の内側及び外側側壁は、環状下面の下に延びる湾曲部を有してもよい。フレキシブル膜の環状同心リム部及び環状同心突出部は、内側及び外側側壁よりも厚くてもよい。フレキシブル膜の環状下面はさらに、各々が、２つの環状同心突出部の間に配置された複数のホール、例えば、円形ホールを含むことができる。ホールは、下面の周りに等角で離間させることができる。フレキシブル膜は、弾性材料、例えば、シリコンで形成される。
[0010]別の態様においては、キャリアリングについて説明する。キャリアリングは、保持リングを取り囲むように構成された内面を有する環状リングと、研磨パッドに接触するように構成された下面と、キャリアヘッドに取り付けられるように構成された上面とを含む。内面は、第１の領域に隣接しかつ第１の領域の上の内面の第２の領域よりも小さな内径を有する、下面に隣接した第１の領域を含む。
[0011]本発明の実施は、以下の特徴のうちの１つ以上を含むことができる。下面は、上面よりも小さい内径を有することができる。キャリアリングの外面は、下面に隣接した凹部を有することができる。凹部は、水平下面と、垂直面と、水平下面と垂直面とを接続する傾斜部とを含むことができる。垂直面は、下面から傾斜部まで延びてもよい。凹部は、外面内に環状段部を画成してもよく、また、環状段部は、下面から延びる第２の垂直面と、垂直面と第２の垂直面とを接続する第２の水平下面とを有することができる。上面の内径縁部及び外径縁部は丸くすることができる。複数の円筒形凹部を上面内に形成してもよい。複数の円筒形凹部は、上面の周りに等角で離間させることができる。下面は、内面から外面へ延びる複数の溝を含むことができる。キャリアリングは、同じ材料、例えば、プラスチックで作製された単一のユニットとすることができる。キャリアリングは、下部を上部に結合した状態で、上面を有する環状上部と、下面を有する環状下部とを含むことができる。キャリアリングの環状上部及び環状下部は、異なる材料で形成することができ、例えば、上部は金属で形成することができ、下部は、プラスチック、例えば、ポリアミドイミドで形成することができる。接合層は、上部と下部とを接続することができる。環状下部は、上部内の環状凹部内に延びている環状突出部を含むことができ、環状突出部は、内面に沿って延びることができる。凹部は、水平上面と、内壁と、水平上面と内壁との間の丸みのあるエッジとを画成することができる。内面は、下面に隣接して内方に突出する段部を有することができる。段部は、垂直内壁と水平上面とを有することができる。内面は、底部から、内方に突出する段部に向かって内方にテーパー状にしてもよい。キャリアリングは、上面に隣接して内方に突出する縁部を有することができる。縁部は、垂直内壁と、その上及び下エッジに沿った丸みのある部分とを有することができる。内面は、上部から縁部の下の底部まで内方にテーパー状にしてもよい。
[0012]別の態様においては、キャリアリングについて説明する。キャリアリングは、ベースの下に配置されるように構成された環状上部と、環状下部とを有する。キャリアリングは、保持リングを取り囲むように構成され、また、研磨パッドに接触するように構成された下面を有する。環状上部は、その上面のエッジ及びその内径及び外径に沿った丸みのある部分を有する。環状下部は、その外径に沿った凹部と、環状上部の上面よりも小さい内径を有する下面とを有する。
[0013]本発明の実施は、以下の特徴のうちの１つ以上を含むことができる。キャリアリングは、ベースに取り付けることができる。キャリアリングは、基板のエッジに接触しないように構成することができる。環状上部は、その上面に、複数の円筒形凹部を有することができる。環状下部は、複数の溝を有することができる。キャリアリングの環状上部及び環状下部は、プラスチック等の同じ材料で形成された単一のユニットとすることができる。下部は、その外径に沿って凹部から外方に突出する環状段部を含むことができる。環状段部は、水平下面を有することができる。環状下部の径方向断面に沿って測定した場合の環状段部の最も幅が広い部分は、環状段部の最も外側のエッジにある。環状上部及び環状下部は、これら２つの部分の間に接合層がある状態で、異なる材料で形成することができる。環状上部は、その内径に沿ったその下面内に凹部を有することができ、また、環状下部は、その内径に沿ったその上面から上へ突出する環状突出部を有することができ、突出部は、凹部に嵌合するように寸法付けられる。環状上部の内径に沿った凹部は、水平上面と、内壁に沿った丸みのある部分とを有することができる。環状上部は、その上面の内径に沿った内方に突出する縁部を有することができ、縁部は、垂直内壁と、その上及び下エッジに沿った丸みのある部分とを有することができる。
[0014]別の態様においては、フレキシブル膜について説明する。フレキシブル膜は、基板取り付け面を提供する下面を有する主部と、主部の外縁部から延びる外側環状部とを有する。主部と外側環状部との接合点は、周縁ヒンジと、外側環状部の外壁に沿ったヒンジの上の環状凹部とを有する。周縁ヒンジは、丸みのある内面及び外面を有し、適合するように構成される。
[0015]
本発明の実施は、以下の特徴のうちの１つ以上を含むことができる。外側環状部は、その外壁に沿った環状凹部と、その内壁に沿って内方に突出する環状段部とを有することができる。環状凹部は、環状部が曲がることを可能にすることができる。環状段部は、非水平の上面及び下面を有することができる。フレキシブル膜は、外側環状部に接続された２つの環状フラップを有することができる。外側環状部に接続された２つの環状フラップは、内方に延びる水平部と、厚いリム部とを有することができる。リム部は、ベースアセンブリに固着されるように構成することができる。上環状フラップは、下環状フラップよりも幅が狭い水平部を有することができる。フレキシブル膜がキャリアヘッドに固着されたときに、主部の上の空間を複数のチャンバに分けるために、複数の同心環状フラップを主部に接続することができる。例えば、フレキシブル膜は、主部に接続された４つの同心環状フラップを有することができる。主部に接続された最も内側の同心環状フラップは、外側に延びる水平部と、水平部の外縁部に沿った厚いリム部と、主部と水平部の間に結合された環状傾斜部とを有することができる。環状傾斜部は、水平部との接合点よりも、主部との接合点においてより大きな半径を有することができる。主部に接続された外側の３つの同心環状フラップは、それぞれ、主部から延びる垂直部と、垂直部から延びる水平部と、水平部の外縁部に沿った厚いリム部とを有することができ、厚いリム部は、ベースアセンブリに固着することができる。水平部は、主部に接続された外側の３つの同心環状フラップのうちの少なくとも１つの垂直部よりも小さい厚さを有することができる。主部に接続された第２及び第３の外側の同心環状フラップは、約１．５〜２．０の水平部の長さと垂直部の長さの比を有することができる。主部に接続された外側の３つの同心環状フラップのうちの少なくとも１つは、水平部と垂直部の間の接合点に切り欠きを含むことができる。切り欠きは、水平部が垂直方向に曲がることを可能にする。同心環状フラップのうちの少なくとも１つは、主部との接合点に切り欠きを含むことができる。切り欠きは、主部における圧迫を低減することができる。複数の同心環状フラップのうちの第１のものは、横方向に延びる部分と、横方向に延びる部分を主部に接続する垂直方向に延びる部分とを含むことができ、複数の同心環状フラップのうちの第２のものは、横方向に延びる部分と、横方向に延びる部分を主部に接続する対角線上に延びる部分とを含むことができる。複数の同心環状フラップのうちの第１のものは、最も外側のフラップとすることができ、また、複数の同心環状フラップのうちの第２のものは、最も内側のフラップとすることができる。
[0016]別の態様においては、基板取付け面を提供する下面を持つ主部と、主部の外縁部から延びる外側環状部と、フレキシブル膜がキャリアヘッドに固着されたときに、主部の上の空間を複数のチャンバに分けるために主部に接続された複数の同心環状フラップとを有するフレキシブル膜について説明する。複数の同心環状フラップのうちの第１のものは、横方向に延びる部分と、横方向に延びる部分を主部に接続する垂直方向に延びる部分とを含み、複数の同心環状フラップのうちの第２のものは、横方向に延びる部分と、横方向に延びる部分を主部に接続する対角線上に延びる部分とを含む。
[0017]本発明の実施は、以下の特徴のうちの１つ以上を含むことができる。複数の同心環状フラップのうちの第１のものは、最も外側のフラップとすることができる。複数の同心環状フラップのうちの第２のものは、最も内側のフラップとすることができる。横方向に延びる部分は、複数の同心環状フラップのうちの第１のものの垂直方向に延びる部分よりも小さい厚みを有することができる。複数の同心環状フラップのうちの第１のものの横方向に延びる部分の長さと、垂直方向に延びる部分の長さの比は、約１．５〜２．０とすることができる。
[0018]別の態様においては、本発明は、前面と、裏面と、エッジとを有する基板の化学的機械的研磨用のキャリアヘッドに注力する。キャリアヘッドは、ベースアセンブリと、ベースアセンブリの下に配置された環状保持リングと、ベースアセンブリの下で、環状保持リングの上に配置された環状チャンバを提供するように形作られた第１のフレキシブル膜と、保持リングを取り囲み、かつ研磨パッドに接触するように構成されたキャリアリングと、ベースアセンブリと第２のフレキシブル膜との空間が、加圧可能なチャンバを形成する第２のフレキシブル膜とを有する。環状保持リングは、環状上面内の２つの環状同心凹部と、研磨パッドに接触するように構成された下面と、基板のエッジを取り囲んで、基板を保持するように構成された内面とを有する。第１のフレキシブル膜は、環状下面から下へ延びる２つの環状同心突出部を有し、環状同心突出部は、環状保持リングの環状同心凹部に嵌合するように寸法付けられている。キャリアリングは、環状上部と環状下部とを有し、下部は、その外径に沿って凹部を有する。第２のフレキシブル膜は、基板取付け面を提供する下面を持つ主部と、主部の外縁部から延びる外側環状部とを有し、主部と外側環状部の間の接合点は、周辺縁部ヒンジと、外側環状部の外壁に沿ったヒンジの上の環状凹部とを備える。周辺縁部ヒンジは、丸みのある内面及び外面を有し、適合するように構成される。
[0019]本発明の実施は、以下の特徴のうちの１つ以上を含むことができる。キャリアヘッドは、駆動軸に固着されるハウジング部をさらに含むことができ、ベースアセンブリをハウジング部に接続することができる。キャリアリングは、下向きの圧力を研磨パッドに加えるように構成することができる。キャリアリングによって加えられる下向きの圧力は、保持リングによって加えられる下向きの圧力よりも大きくすることができる。キャリアリングは、保持リングよりも硬い材料で形成することができる。キャリアリングの環状下部内の溝は、保持リングの環状下部内の溝と少なくとも同程度の幅とすることができる。キャリアヘッドは、アルミニウムからなるコーティングを有してもよい。第２のフレキシブル膜は、複数の環状フラップを有することができ、この場合、主部における圧縮を低減するために、環状フラップのうちの少なくとも１つは、チャンバのうちの少なくとも１つから、環状フラップのうちの少なくとも１つを介して膜の主部へ伝達される下向きの負荷を低減するように配置され、かつ構成された切り欠きを含むことができる。第２のフレキシブル膜は、複数の環状フラップを有することができ、この場合、環状フラップのうちの少なくとも１つは、圧力が、隣接する加圧可能なチャンバにおいて等しくない場合に、環状フラップのうちの少なくとも１つが曲がることを可能にするように適応された切り欠きを含むことができる。
[0020]別の態様においては、研磨パッド上の基板の化学的機械的研磨用のキャリアヘッドについて説明する。キャリアヘッドは、ベースと、環状保持リングと、キャリアリングとを有する。保持リングは、基板のエッジを取り囲んで基板を保持するように構成された内面と、外面と、研磨パッドに接触するように構成された下面とを有する。キャリアリングは、保持リングを取り囲む内面と、外面と、研磨パッドに接触する下面とを有する。保持リングの下面は保持リングの内面から保持リングの外面へ延びる複数の溝を有し、キャリアリングの下面は、キャリアリングの内面からキャリアリングの外面へ延びる複数の溝を有し、キャリアリングの下面内の複数の溝は、保持リングの下面内の複数の溝よりも幅が広い。
[0021]本発明の実施は、以下の特徴のうちの１つ以上を含むことができる。キャリアヘッドは、基板取り付け面を有する基板裏当て部材と、基板に対する基板取り付け面からの負荷とを含むことができ、研磨パッドに対する保持リングからの負荷と、研磨パッドに対するキャリアリングからの負荷は、別々に調節可能とすることができる。基板裏当て部材は、フレキシブル膜を含むことができる。キャリアリングの下面内の複数の溝は、その幅を、保持リングの下面内の複数の溝の幅の２倍程度にすることができる。キャリアリングの下面内の複数の溝は、保持リングの下面内の複数の溝と位置合わせすることができる。
[0022]本発明の１つ以上の実施形態の詳細は、添付図面及び以下の説明に記載されている。本発明の他の特徴、目的及び効果は、説明及び図面から、及びクレームから明確に理解できるであろう。
詳細な説明
[0035]各図において、同様の参照符号は、同様の要素を指し示す。
[0036]図１を参照すると、基板１０は、キャリアヘッド１００を有する化学的機械的研磨（ＣＭＰ）装置によって研磨される。ＣＭＰ装置の説明は、米国特許第５，７３８，５７４号に見つけることができ、特許の開示全体を本明細書に組み入れる。
[0037]キャリアヘッド１００は、ハウジング１０２と、ベースアセンブリ１０４と、（ベースアセンブリ１０４の一部と見なしてもよい）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２００と環状チャンバ３５０を提供するように形作られた第１のフレキシブル膜３００とを含む保持リングアセンブリと、キャリアリング４００と、複数の加圧可能なチャンバを画成する第２のフレキシブル膜５００を含む基板裏当てアセンブリ１１０とを含む。同様のキャリアヘッドについて記載されたキャリアヘッドの他の特徴は、米国特許出願公開第２００６／０１５４５８０号に見つけることができ、特許の開示全体を参照として本明細書に組み入れる。
[0038]ハウジング１０２は、一般的に、形状を円形とすることができ、ポリシング中に一緒に回転させるために、駆動軸に接続することができる。キャリアヘッド１００の空気制御のために、ハウジング１０２を貫通して延びる流路（図示せず）があってもよい。ベースアセンブリ１０４は、ハウジング１０２の下に置かれた垂直方向に移動可能なアセンブリである。ジンバル機構１０６は、ベースアセンブリ１０４がハウジング１０２に対してジンバルすることを可能にすると共に、ハウジング１０２に対するベースアセンブリ１０４の横方向の動きを防止する。ローディングチャンバ１０８は、負荷、すなわち、下向の圧力又は重量をベースアセンブリ１０４に加えるために、ハウジング１０２とベースアセンブリ１０４との間に置かれている。研磨パッドに対するベースアセンブリ１０４の垂直方向位置も、ローディングチャンバ１０８によって制御される。基板裏当てアセンブリ１１０は、基板１０のための取り付け面を提供することができる下面５１２を持つフレキシブル膜５００を含む。
[0039]図２Ａ〜図３Ｂを参照すると、基板１０は、ベースアセンブリ１０４にクランプされた保持リングアセンブリによって支えることができる。保持リングアセンブリは、保持リング２００と、環状チャンバ３５０を提供するように形作られたフレキシブル膜３００とから構成することができる。保持リング２００は、フレキシブル膜３００の下に配置することができ、また、フレキシブル膜３００に固着するように構成することができる。
[0040]図２Ａ〜図２Ｃに示すように、保持リング２００は、内面２３１と下面２３２とを有する。内面２３１は、ポリシング中に、基板１０のエッジを取り囲んで基板を保持するように構成することができる。保持リング２００の下面２３２は、研磨パッドに接触させることができる。保持リング２００は、２つの環状同心凹部２３３を有することができる環状上面を有する。環状同心凹部２３３は、保持リング２００の上に配置されるフレキシブル膜３００とかみ合うような大きさに寸法付けることができる。
[0041]保持リング２００は、２つのリング、すなわち、下環状部２３４と上環状部２３５とから構成することができる。下部２３４は、プラスチック、例えば、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）等の、ＣＭＰプロセスにおいて化学的に不活性である材料で形成することができる。また、下部は、耐久性があり、低摩耗率を有していなければならない。加えて、下部は、基板の保持リングに対する接触が、基板を欠損させたり、ひび割れさせたりしないように、十分に圧縮性でなければならない。一方、下部は、弾力性のために、保持リングに対する下向きの圧力が、下部を基板収容凹部中に押し出すことがないようにすべきである。保持リングの下部は、基板ローディングシステムの位置決め許容範囲に適合するように、基板の直径よりも少しだけ大きい、例えば、基板の直径よりも１〜２ｍｍ程度大きい内径を有することができる。保持リングは、約０．５インチの半径方向幅を有することができる。
[0042]保持リング２００の上部２３５は、下部２３４よりも硬い材料で形成することができる。硬い材料は、金属、例えば、ステンレス鋼、モリブデン、又はアルミニウム、あるいは、セラミック、例えば、アルミナ又は他の例示的な材料とすることができる。
[0043]保持リングの２つのリング２３４、２３５を合わせた場合、下部２３４の上面は、上部２３５の下面に隣接して配置される。２つのリングは、一般的に、２つのリング２３４、２３５が、合わされたときに２つのリング２３４、２３５が合わさる同一平面を形成するように、隣接する面上の内径及び外径において、実質的に同じ寸法を有する。
[0044]２つの環状部は、これらの隣接面の間に接合層２３６を付着することができる。２つのリングの間の接合層２３６は、スラリーの保持リング内への捕捉を防ぐことができる。接合層は、遅硬性又は速硬性エポキシ等の接着材料で作製することができる。接合層２３６の高温エポキシレジスト劣化は、ポリシングプロセス中の高熱による。特定の実施において、エポキシは、ポリアミド及び脂肪族アミンを含む。
[0045]上部２３５の上面は、保持リング２００を保持リングの上に配置されたフレキシブル膜３００に固着する、ボルト、ねじ又は他の金物類等の締結部材を収容するねじシース（図示しない）を有する円筒形凹部又はホール２１２を含むことができる。ホール２１２は、保持リングの周りに等間隔で離間させることができ、２つの環状同心凹部２３３の間に配置される。
[0046]幾つかの実施において、保持リング２００は、下面２３２内に形成された１つ以上のスラリー移送チャネル２２２を有する。スラリー移送チャネルは、ポリシング中にスラリーが、保持リングの外部から内部へ流れることができるようにするために、下部２３４の内径から外径へ延びている。スラリー移送チャネル２２２は、保持リングの周りに等間隔で離間させることができる。各スラリー移送チャネル２２２は、チャネルを通る半径に対して斜めに、例えば、４５°オフセットすることができる。チャネルは、約０．１２５インチの幅を有することができる。
[0047]幾つかの実施において、保持リング２００は、流体、例えば、空気又は水が、ポリシング中に保持リングの内部から外部へ、又は、外部から内部へ流れることができるようにするために、保持リングの本体を貫通して内径から外径まで延びる１つ以上のスルーホールを有する。スルーホールは、上部２３５を貫通して延びることができる。スルーホールは、保持リングの周りに等間隔で離間させることができる。
[0048]幾つかの実施において、保持リングの上部２３５は、その外面２３８に沿ってリップ部２３７を有することができる。リップ部は、水平下面と、垂直外面と、傾斜した非水平上面とを有することができる。リップ部２３７は、保持リングが基板ポリシング中に摩耗した際のキャリアリング４００の上部内縁に対する保持リングのためのハードストップを提供することができる。
[0049]幾つかの実施において、上部２３５の外面２３８は、リップ部２３７の上に凹部２４６を形成することができる（リップ部の上の外面の部分は、リップ部の下の外面の部分に対して凹んでいる）。この凹部２４６は、チャンバ３５０が排気されるときに回転するように、フレキシブル膜３００の側壁３２４のためのスペースを提供する。
[0050]幾つかの実施において、保持リングの上部２３５は、その下面において、その上面よりも幅を広くすることができる。例えば、内面２３１は、垂直領域２４２の下で上部から底部へ内方に傾斜した（すなわち、徐々に小さくなっていく直径を有する）テーパー状領域２４０を有することができる。テーパー状領域２４０は、上部２３５の下面に隣接することができる。下部２３４の内面は、垂直にすることができる。保持リングの下部が基板ポリシング中に摩耗する際、保持リングの上のより狭い内面は、基板取り付け面を提供する隣接するフレキシブル膜に対する摩耗を防ぐ。加えて、幾つかの実施において、保持リングの外面全体は、汚れがすぐに落ちるコーティング、例えば、パリレンで被覆することができる。
[0051]図２Ｄに示す幾つかの実施において、下部２３４の上面は、上部２３５の下面内の対応する凹部内に延びる突出部２４４を有する。突出部２４４は、例えば、保持リングの周りに延びる環状とすることができ、また、段状部材を提供するために、保持リングの内面に配置することができる。接合層２３６は、突出部２４４の外側垂直壁に沿って延びることができる。動作中、この段状部材は、研磨パッドから下部２３４に対するせん断力を、突出部２４４の垂直壁２３０に対する側方力と、接合層２３６の関連する部分に対する圧縮力とに変換する。テーパー状領域２４０は、突出部２４４に隣接する上部２３５の一部として図示してあるが、テーパー状領域２４０は、下部２３４の一部とすることができ、例えば、突出部２４４の内面をテーパー状にすることができる。
[0052]保持リング２００及びフレキシブル膜３００は一緒になって保持リングアセンブリを形成する。フレキシブル膜３００は、ベースアセンブリ１０４の上にクランプされ、環状保持リング２００の下に固着されて、保持リングの上に環状チャンバ３５０を提供するように構成される。環状チャンバ３５０が加圧されると、フレキシブル膜は、保持リングに単独で制御可能な負荷を提供する。保持リングに対する負荷は、研磨パッドに負荷を提供する。保持リングに対して単独で負荷をかけることは、リングが摩耗する際に、パッド対して一貫した負荷をかけることを可能にすることができる。保持リングとキャリアヘッドとの間のフレキシブル膜の位置決めは、リングがキャリアヘッドに直接固着された場合に起きる保持リングに対するキャリアの変形の影響を低減する、又は排除することができる。このキャリアの変形の排除は、保持リングに対する一様でない摩耗を低減し、基板エッジにおけるプロセス変動を低減し、及びより低いポリシング圧力を使用できるようにし、リング寿命を延ばす。
[0053]図３Ａ、図３Ｂに示すように、フレキシブル膜３００は、同心の内側及び外側側壁３２４を有する。フレキシブル膜３００は、側壁３２４の上縁部から水平方向及び内方に延びる１組の環状リム部３２２を有することができる。フレキシブル膜は、フレキシブル膜の環状リム部３２２の下に配置されたクランプリングによってベースアセンブリ１０４にクランプすることができる。また、フレキシブル膜３００は、下面を有する。フレキシブル膜の環状下面から下へ延びる２つの環状同心突出部３２６があってもよい。これらの環状同心突出部３２６は、フレキシブル膜の下に配置される保持リング２００の上面において、環状同心凹部２３３に嵌合するような大きさに形成することができる。
[0054]保持リングアセンブリのフレキシブル膜３００は、弾性である材料で形成することができ、膜が加圧下で曲がることを可能にする。弾性材料は、シリコン及び他の例示的な材料を含むことができる。
[0055]フレキシブル膜の下面は、円形ホール３１２を含むことができる。円形ホール３１２は、２つの環状同心突出部３２６の間に配置することができ、また、フレキシブル膜の下面の周りに等間隔で離間させることができる。円形ホール３１２は、フレキシブル膜３００を保持リング２００に固着するための、ボルト、ねじ又は他の金物類等の締結部材を収容することができる。幾つかの実施においては、フレキシブル膜３００を保持リング２００に固着するために、接着剤、例えば、Ｌｏｃｔｉｔｅが凹部２１２内に置かれ、ワンウェイねじが、フレキシブル膜３００のホール３１２を通って収容凹部２１２内に挿入される。このようにして、フレキシブル膜３００は、保持リング２００に効果的に、恒久的に結合される。
[0056]幾つかの実施において、フレキシブル膜３００の同心の内側及び外側側壁３２４は、湾曲部３２８で下面を形成するために、下を包囲することができる。フレキシブル膜が保持リング２００に固着されると、湾曲部３２８は、保持リングの上面の下に延びることができる。湾曲部３２８は、フレキシブル膜の底部が、側壁３２４の実質的な膨隆を伴うことなく、チャンバ３５０の加圧又は排気に応じて上下に動けるようにする回転ヒンジを提供する。幾つかの実施において、環状リム部３２２は、フレキシブル膜の側壁３２４よりも厚くすることができる。また、環状同心突出部３２６は、側壁３２４よりも厚くすることができる。
[0057]保持リング２００は、基板１０を保持し、かつ能動的なエッジプロセス制御を提供できるように構成されているが、キャリアリング４００は、研磨パッドの表面に対するキャリアヘッドの位置決め又はリファレンシングを提供する。加えて、キャリアリング４００は、保持リング２００に接触し、保持リング２００の横方向リファレンシングを提供できる。キャリアリング４００は、保持リング２００を取り囲むように構成できる。保持リングと同様に、キャリアリング４００の下面４３３を研磨パッドに接触させることができる。
[0058]図４Ａ〜図４Ｃに示すように、キャリアリング４００は、環状上部４３１と環状下部４３２とを有することができる。上部４３１は、ベースアセンブリ１０４の下に配置することができ、また、その上面４３４の内径及び外径に沿って丸みのある部分を有することができる。保持リング２００に接触する下部４３２の部分の内径は、保持リングの関連する部分の外径よりもわずかに大きく、保持リングの幅が約０．５インチである場合、キャリアリングの内径は、基板よりも約１インチ大きく、例えば、３００ｍｍ（１２インチ）基板の場合、内径は約１３インチである。
[0059]下部４３２は、その外径４４０に沿って凹部４４１を有することができる。凹部４４１は、底面４３３から延びる垂直面４２２と、外径４４０から延びる水平面４４３と、垂直面４４２を水平面４４３に接続する傾斜面４４４とによって画成することができる。半径方向の断面に沿って測った場合の傾斜部の最も幅が広い部分は、傾斜面４４４の最も外側のエッジとすることができる。下部４３２は、外径４４０及び水平面４４３のエッジに沿った丸みのある部分を有することができる。
[0060]図４Ｄに示すように、幾つかの実施において、凹部４４１はさらに、外方へ突出する環状段部４３５ｂによって画成されている。環状段部４３５ｂは、水平下面と、傾斜面と、これらの２つの面のエッジに沿った丸みのある部分とを有することができる。下部４３２の半径方向断面で測った環状段部４３５ｂの最も幅が広い部分は、環状段部４３５ｂの最も外側のエッジとすることができる。
[0061]幾つかの実施においては、図４Ｃに示すように、キャリアリングは、下部４３２において内面４３０に沿って内方に突出する段部を有する。他の実施においては、図４Ｅに示すように、キャリアリングは、図４Ｅにおいて点線で表すように、キャリアリングの下面４３３に対して直角になってはいない内面４３０を有する（図４Ｅでは単一ピースのリングが図示されているが、傾斜した内面は、図４Ｃ及び図４Ｄに示すような２つの部分からなるリングにも適用できる）。内面４３０は、下面４３３に隣接する内面４３０の領域が傾斜した状態で、上部から底部まで外方に傾斜させることができる。内面の高い方の領域に対して（隆起した面又は傾斜した面に関わらず）下面４３３に隣接するより小さい方の内径は、キャリアリングが、保持リング２００を横方向にリファレンシングできるようにし、キャリアリングが、基板のポリシング中に摩耗しても、保持リングとキャリアリングの間の接触位置において整合性を実現できる。加えて、キャリアリングの底部における部材の配置は、保持リングがキャリアリングに接触したときに、保持リングに回転力を与えることを防ぐことができる。幾つかの実施において、下部４３２の下面４３３は、上部４３１の上面４３４よりも小さい内径を有する。
[0062]キャリアリングは、ベースアセンブリ１０４に取り付けることができる。一般的に、キャリアリングは、保持リング２００を包囲し、かつ基板１０のエッジに接触しないように構成される。キャリアリング４００の上部４３１は、キャリアリング４００をベースアセンブリ１０４に固着する、ボルト、ねじ、又は他の金物類等の締結部材を収容するねじシース（図示せず）を有する円筒形凹部又はホール４１２を含むことができる。ホール４１２は、キャリアリングの周りに等間隔で離間させることができる。幾つかの実施において、ホール４１２は、凹部４４１の水平面４３３の上に延びてはいない。例えば、図４Ｆに示すように、ホールは、平坦な下面４３３の上全体に配置することができる。また、アパーチャー又は突出部（図示せず）等の１つ以上のアラインメント部材を、上部４３１の上面４３４に配置することができる。キャリアリングがアラインメントアパーチャーを有する場合は、ベースアセンブリ１０４は、ベースアセンブリ１０４及びキャリアリングが正しく位置合わせされた場合に、アラインメントアパーチャーと一致する対応ピンを有することができる。
[0063]幾つかの実施において、キャリアリング４００は、ポリシング中にスラリーが、キャリアリングの外部から内部へ流れることができるようにするために、下部４３２の内径から外径へ延びる１つ以上の貫通スラリー移送チャネル４２２を底面４３３上に有する。チャネル４２２は、キャリアリングの周りに等間隔で離間させることができる。各スラリー移送チャネル４２２は、チャネルを通る半径に対して斜めに、例えば、４５°オフセットすることができる。図６を参照すると、キャリアリングチャネル４２２は、保持リングのチャネルと位置合わせすることができる。幾つかの実施形態において、キャリアリングチャネル４２２は、保持リングチャネル２２２よりも幅が広く、スラリーが保持リング２００の内部に自由に流れることができるようになっている。例えば、キャリアリングチャネル４２２は、約０．２５インチの幅を有することができる。
[0064]幾つかの実施において、キャリアリング４００は、ポリシング中にスラリー又は空気が、キャリアリングの内部から外部へ、又は、外部から内部へ流れることができるようにするために、内径から外径へ延びる１つ以上のスルーホールを有する。スルーホールは、上部４３１を貫通して延びることができる。スルーホールは、キャリアリングの周りに等間隔で離間させることができる。幾つかの実施においては、キャリアリング内にはスルーホールがあるが、保持リング内にはスルーホールはない。従って、流体、例えば、キャリアリング内のスルーホールを通って噴霧される洗浄システムからの水は、保持リングの外側面に沿って下向きに流れ、その結果、キャリアリングと保持リングの間の空間を洗浄する。他の実施においては、キャリアリング内及び保持リング内の両方にスルーホールがあり、スルーホールは、流体が、キャリアリング及び保持リングの両方を通るように位置合わせされている。このような実施において、キャリアリング４００を通るスルーホールは、保持リング２００を通るスルーホールと同じか又はより幅広とすることができる。幾つかの実施において（図１参照）、スルーホール４５０は、キャリアリング自体を貫通してではなく、保持リングを包囲するハウジング１０２の一部を貫通して形成される。

[0065]図４Ａ〜図４Ｃに戻って、幾つかの実施において、上部４３１は、その内面４３０に沿って内方突出するリップ部４３９を有することができ、リップ部は、垂直内壁と、その上及び下縁部に沿った丸みのある部分とを有する。突出するリップ部４３９は、段部４３２の内径以下の内径を有することができる。リップ部４３９は、リップ部２３７に係合して、保持リング２００の過剰伸長を防ぐためのハードストップを提供することができる。幾つかの実施においては、図４Ｇに示すように、キャリアリング４００は、傾斜した内面と、内方に突出するリップ部４３９の両方を含む。幾つかの実施においては、図４Ｈに示すように、キャリアリング４００の内面は、下部４３２における内方に突出する段部と、底部から上部へ外側に傾斜している傾斜内面の両方を有する。
[0066]幾つかの実施においては、図４Ｃに示すように、キャリアリングの上部４３１と下部４３２は、異なる材料で形成される。上部４３１は、下部４３２よりも硬い材料で形成することができる。硬い材料は、金属、例えば、ステンレス鋼、モリブデン、又はアルミニウム、あるいはセラミック、例えばアルミナ、又は他の例示的な材料とすることができる。下部４３２は、プラスチック、例えば、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、カーボン充填ＰＥＥＫ、Ｔｅｆｌｏｎ（登録商標）充填ＰＥＥＫ、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）又は複合材料等の、ＣＭＰプロセスにおいて化学的に不活性である材料で形成することができる。
[0067]キャリアリングの２つの部分４３１、４３２を結合すると、下部４３２の上面は、上部４３１の下面に隣接して配置される。２つの部分は、一般的に、結合されたときに、２つの部分４３１、４３２が、２つの部分４３１、４３２が合わさる箇所で同一平面を形成するように、これらの隣接する面上の内径及び外径において、実質的に同じ寸法を有する。２つの環状部は、これらの隣接する面間で接合層４３６によって付着することができる。
[0068]下部４３２は、段状部材４３８を有することができる。段状部材４３８は、下部４３２から、上部４３１の対応する凹部４３７内に垂直に突き出ている。段状部材４３８は、キャリアリング４００の内径に隣接する環状段部である。段状部材４３８は、下リング４３２の水平部分から上へ延びている。段状部材４３８は、下リングの水平部分の内径を共有する。上部４３１における凹部４３７は、段状部材４３８に合致しているため、下部４３２と上部４３１とがくっつくと、段状部材４３８は、上部４３１の凹部４３７に嵌合する。凹部４３７は、水平上面と、丸みのある部分を有する垂直内壁とを有することができる。幾つかの実施において、ステップ４３８は、下リング４３２の内径にのみあり、外径にはない。すなわち、キャリアリング４００は、キャリアリングの内径における段状部材４３８及び凹部４３７以外に他の段状部材及び対応する凹部４３７を有することはない。幾つかの実施において、接合層４３６は、キャリアリングの凹部４３７内の段状部材４３８の面まで延びていてもよい。
[0069]キャリアリングの回転中に発生したせん断力は、水平な接合層に力を及ぼす。キャリアリング４００において、段状部材４３８は、せん断力を、段状部材４３８の垂直内壁に沿った接合層４３６に対する圧縮力に変換する。せん断力の、接合層４３６に対する圧縮力への変換は、段状部材を有しないキャリアリング内で起きる可能性のある、下部４３２の上部４３１からの剥離の可能性を低減する。また、キャリアリングが研磨パッドを押下した際の、キャリアリングの研磨パッドに対する水平方向の動きによって生じる側方力は、下部４３２から上部４３１のベースへ伝達される。加えて、垂直内壁は、境界における表面積の増加のため、接合層４３６に、より大きな接合面積を与える。また、より大きな接合面積は、下部４３２の上部４３１からの剥離の可能性を低減する。さらに、垂直内壁に沿った接合層４３６は、上部４３１の材料（例えば、ステンレス鋼等の硬い材料）と下部４３２の材料（例えば、ＰＥＥＫ複合材料等のより硬くない又はより柔軟な材料）との間の等しくない熱膨張からもたらされる応力を吸収する。

[0070]幾つかの実施においては、例えば、図４Ｅ、図４Ｇ及び図４Ｈに示すように、キャリアリングの上部４３１及び下部４３２は、同じ材料で作製された単一のユニットを備える。単一構造のキャリアリングは、プラスチック、例えば、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、カーボン充填ＰＥＥＫ、Ｔｅｆｌｏｎ（登録商標）充填ＰＥＥＫ、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）又は複合材料等の、ＣＭＰプロセスにおいて化学的に不活性である材料で形成することができる。
[0071]保持リング２００は、基板１０のエッジを取り囲んで基板を保持するように構成されているが、フレキシブル膜５００は、基板１０がマウントされる面５１２を提供する。図５は、フレキシブル膜５００の部分断面図を示し、この概して対称的なフレキシブル膜の断面の半分のみを示す。
[0072]図５に示すように、フレキシブル膜５００は、概して平坦な主部５１０と、外側環状部５２０とを有することができる。主部５１０は、基板取り付け面５１２を提供する。外側部５２０は、主部５１０の外縁部から延びている。主部５１０と外側環状部５２０との間の接合点は、周縁ヒンジ５３０と、外側環状部５２０の外壁に沿ってヒンジ５３０の上に配かれた環状凹部５３２とを有することができる。周縁ヒンジ５３０は、その内面及び外面に沿って、丸みのある部分を有することができる。周縁ヒンジ５３０及び環状凹部５３２は、適合するように構成することができ、基板１０の周辺に対するローディングの対称性を改善する。
[0073]外側環状部５２０は、その外壁に沿って環状凹部５２２を有することができ、環状凹部は、外側環状部５２０が曲がることができるように構成される。また、環状部５２０は、その内壁に沿って内方に突出する環状段部５２４を有することができる。環状段部５２４は、水平ではない（すなわち、傾斜している）上面及び下面を有することができる。
[0074]幾つかの実施において、フレキシブル膜５００は、幾つかの環状フラップを有することができる。主部５１０は、４つの同心環状フラップ５１６を有することができる。外側環状部５２０は、１組の環状フラップ５２６を有することができる。外側環状部５２０に接続された環状フラップ５２６は、内方に延びて厚いリム部５５０を有する水平部５４０を有することができる。厚いリム部５５０は、ベースアセンブリ１０４に固着するように構成することができる。図５に示すように、上の環状フラップは、下の環状フラップよりも幅が狭い（すなわち、それほど延びていない）水平部を有することができる。幾つかの実施において、外側環状部５２０は、環状三角形状部を有することができ、また、１組の環状フラップ５２６の水平部５４０は、環状三角形状部の頂点を介して外側環状部５２０に接続することができる。
[0075]主部５１０に接続された最も内側の同心環状フラップ５１６は、ベースアセンブリ１０４に固着するように構成することができる、外方に延びて厚いリム部を有する水平部と、環状の角度のついた部分５６０とを含むことができる。環状の角度のついた部分５６０は、主部５１０と、環状フラップ５１６の水平部との間に結合することができる。環状の角度のついた部分５６０は、水平部との接合点においてよりも、主部５１０との接合点において、より大きな半径を有することができる。
[0076]主部５１０に接続された外側の３つの同心環状フラップ５１６は、主部５１０から延びる垂直部５７０と、水平部の外縁に沿った厚いリム部を有する、垂直部５７０から延びる水平部とを含むことができ、水平部は、ベースアセンブリ１０４に固着するように構成することができる。幾つかの実施形態において、同心環状フラップ５１６の水平部は、同心環状フラップの垂直部５７０よりも小さい厚みを有することができる。幾つかの実施において、第２及び第３の外側の同心環状フラップ５１６は、約１．５〜２．０、例えば、約１．６６の水平部の長さと垂直部５７０の長さの比を有することができる。
[0077]幾つかの実施において、環状フラップ５１６、５２６は、１つ以上の凹み又は切り欠き（すなわち、環状凹部）を有することができる。同心環状フラップ５１６は、その水平部と、その垂直部５７０との間の接合点に切り欠き５８０を有することができる。切り欠き５８０は、同心環状フラップ５１６の水平部が垂直方向に曲がることを可能にする。同心環状フラップ５１６は、主部５１０との接合点において、切り欠き５９０を有することができる。切り欠き５９０は、主部５１０における圧縮を低減するように構成することができる。
[0078]本発明の別の態様においては、図１に示すように、ＣＭＰ用キャリアヘッドは、ベースアセンブリ１０４と、ベースアセンブリ１０４の下に配置され、かつ基板１０のエッジを取り囲んで基板を保持するように構成された環状保持リング２００と、ベースアセンブリ１０４の下に、かつ環状保持リング２００の上に配置された環状チャンバ３５０を提供するように形作られた第１のフレキシブル膜３００と、保持リング２００を取り囲むキャリアリング４００と、基板取り付け面を提供する第２のフレキシブル膜５００であって、ベースアセンブリ１０４と第２のフレキシブル膜５００の間に生成された空間が、６つの加圧可能なチャンバを形成する第２のフレキシブル膜とを含むことができる。
[0079]加圧可能なチャンバは、第２のフレキシブル膜５００を、複数の同心クランプリングを用いてベースアセンブリ１０４にクランプすることによって形成することができる。チャンバは、最も内側のチャンバから最も外側のチャンバへ連続的に幅が狭くなるように構成することができる。周縁ヒンジ５３０によって部分的に画成される第２の外側のチャンバは、基板のポリシング中に、より良好なエッジ制御を提供できるように狭く構成される。
[0080]各チャンバは、ベースアセンブリ１０４及びハウジング１０４を通る流路（図示せず）によって、ポンプ又は圧力又は真空ライン等の関連する圧力源に流体的に結合することができる。第１のフレキシブル膜３００の環状チャンバ３５０のための１つの流路と、ローディングチャンバ１０８のための１つの流路と、全部で８つの流路の場合、ベースアセンブリ１０４と第２のフレキシブル膜５００の間の６つの加圧可能なチャンバの各々のための１つの流路とがあってもよい。ベースアセンブリ１０４からの１つ以上の流路は、ローディングチャンバ１０８の内部又はキャリアヘッド１００の外部に延びるフレキシブルチューブによって、ハウジング１０２内の流路につなぐことができる。各チャンバの加圧と、基板１０上のフレキシブル膜５００の主部５１０の関連するセグメントによって加えられる力は、別々に制御することができる。このことは、ポリシング中に、異なる圧力を、基板の異なる半径方向領域に加えることを可能にし、それによって、不均一なポリシング速度を補正する。加えて、保持リング２００に対する圧力は、チャンバ３５０を使用して膜５００によって画成されるチャンバ内の圧力に無関係に変化することができ、また、キャリアリング４００に対する圧力は、保持リング２００に対する圧力と、ローディングチャンバ１０８を使用して膜５００によって画成されるチャンバ内の圧力とに関連して変化することができる。

[0081]上述したような保持リング２００、第１のフレキシブル膜３００、キャリアリング４００、第２のフレキシブル膜５００からなる多数の実施形態を、上記キャリアヘッドに実装することができる。
[0082]一般的に、キャリアヘッドは、ベースアセンブリ１０４に接続され、かつ駆動軸に固着されるように構成されたハウジング１０２をさらに備えることができる。キャリアヘッドは、材料、例えば、アルミニウム、ＰＥＥＫ又は複合材料で被覆することができる。キャリアヘッドのキャリアリング４００は、下向きの圧力を研磨パッドに加えることができる。幾つかの実施形態において、キャリアリング４００によって加えられる下向きの圧力は、保持リング２００によって加えられる下向きの圧力よりも大きい。キャリアリング４００は、保持リング２００よりも硬い材料で形成することができ、保持リングよりも遅い速度で摩耗するキャリアリングをもたらす。保持リング２００及びキャリアリング３００の幅は、プロセス結果を調節するために変えることができる。具体的には、基板エッジ上のポリシングプロファイルは、各リングに対する幅及び圧力を変化させることによって変更することができる。
[0083]幾つかの実施形態において、保持リング２００は、図１において点線で表すように、保持リング２００の内面２３１から外面２３８に延びて、流体が、リングの内部から外部へ、又は外部から内部へ流れることを可能にするスロット又はスルーホールを有することができる。これらのスロットは、キャリアヘッド１００内のスロットと位置合わせすることができ、また、保持リング２００の内部からの過剰なスラリーを洗い流す手段を提供することができる。
[0084]幾つかの実施においては、第２のフレキシブル膜５００の同心環状フラップ５１６内に切り欠き５８０、５９０を有することによって、ポリシングの均一性を改善することができる。切り欠きの可能性のある効果は、隣接するチャンバに同じでない圧力が存在する場合に、ポリシング均一性を改善することである。具体的には、隣接するチャンバに同じでない圧力が存在する場合、高い圧力のチャンバ内の圧力は、分離フラップを低い圧力のチャンバ内へたわませる傾向がある。分離フラップのこのたわみは、分離フラップに隣接する主部５１０における圧縮領域を招く可能性があり、意図せぬ圧力配分及び不均一なポリシングをもたらす。しかし、主部５１０と垂直部５７０の間の接合部に切り欠き５９０を有することが、環状フラップ５１６を接合部において、よりフレキシブルにする。このことは、フラップが同じでない圧力によって曲がった場合の主部５１０における圧縮を低減し、それによってポリシング均一性を改善する。切り欠き５９０は、同心環状フラップ５１６の両側の隣接する加圧可能なチャンバにおいて、圧力が同じでない場合に、同心環状フラップ５１６が曲がることを可能にするように適合させることができる。さらに、切り欠き５８０、５９０は、主部５１０における圧縮を低減するために、少なくとも１つの加圧可能なチャンバから同心環状フラップ５１６を介して主部５１０に伝わる下向きの負荷を低減するように配置しかつ構成することができる。
[0085]本発明の多数の実施形態について説明してきた。それでもなお、本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく、様々な変更を行うことができることが理解されるであろう。例えば、上記第２のフレキシブル膜の同心環状フラップ２１６のうちの幾つかは、環状垂直部５７０の代わりに、環状の角度のついた部分５６０を有することができる。加えて、上記切り欠きは、環状の角度のついた部分５６０との接合点における、又は、水平部５４０と周縁５５０との間の接合点における垂直部５７０の中間に設けてもよい。従って、他の実施も、以下のクレームの範囲内にある。
本発明によるキャリアヘッドの概略断面図を示す。 保持リングの一実施の平面図である。 保持リングの一実施の底面図である。 保持リングの一実施の断面図である。 保持リングの他の実施の断面図である。 フレキシブル膜の一実施の平面図である。 フレキシブル膜の一実施の断面図である。 キャリアリングの一実施の平面図である。 キャリアリングの一実施の底面図である。 キャリアリングの一実施の断面図である。 キャリアリングの他の実施の断面図である。 単一キャリアリングの実施の断面図である。 キャリアリングの他の実施の断面図である。 単一キャリアリングの実施の断面図である。 単一キャリアリングの実施の断面図である。 フレキシブル膜の部分断面図である。 キャリアヘッドの底面図である。 [符号の説明]
符号の説明
１０…基板、１００…キャリアヘッド、１０２…ハウジング、１０４…ベースアセンブリ、２００…保持リング、３００…第１のフレキシブル膜、３５０…環状チャンバ、４００…キャリアリング、５００…第２のフレキシブル膜。

Claims (13)

  1. フレキシブル膜であって、
    基板取付け面を提供する下面を持つ主部と、
    前記主部の外縁部から延びる外側環状部と、
    前記フレキシブル膜がキャリアヘッドに固着されたときに、前記主部の上の空間を複数のチャンバに分けるために、前記外側環状部に接続された２つの環状フラップと、
    を備え、
    前記主部と前記外側環状部との間の接合点が、周辺縁部ヒンジと、前記外側環状部の外壁に沿った前記ヒンジの上の環状凹部とを備え、前記周辺縁部ヒンジが、適合するように構成された丸みのある内面及び外面を有する、フレキシブル膜。
  2. 前記外側環状部が、その外壁に沿った環状凹部と、非水平の上面及び下面を有し、その内壁に沿って内方に突出している環状段部とを備える、請求項１に記載のフレキシブル膜。
  3. 前記外側環状部に接続された前記２つの環状フラップが、内方に延びる水平部と、厚いリム部とを備え、前記リム部が、ベースアセンブリに固着されるように構成されており、前記上環状フラップが、前記下環状フラップよりも幅が狭い水平部を有する、請求項１に記載のフレキシブル膜。
  4. 前記フレキシブル膜がキャリアヘッドに固着されたときに、前記主部の上の空間を複数のチャンバに分けるために、前記主部に接続された複数の同心環状フラップをさらに備える、請求項１に記載のフレキシブル膜。
  5. 前記複数の同心環状フラップのうちの第１のものが、横方向に延びる部分と、前記横方向に延びる部分を前記主部に接続する垂直方向に延びる部分とを含み、前記複数の同心環状フラップのうちの第２のものが、横方向に延びる部分と、前記横方向に延びる部分を前記主部に接続する対角線上に延びる部分とを含む、請求項４に記載のフレキシブル膜。
  6. 前記複数の同心環状フラップのうちの第１のものが、最も外側のフラップである、請求項５に記載のフレキシブル膜。
  7. 前記複数の同心環状フラップのうちの第２のものが、最も内側のフラップである、請求項５に記載のフレキシブル膜。
  8. 前記複数の同心環状フラップのうちの最も内側の同心環状フラップが、外方に延びる水平部と、ベースアセンブリに固着されるように構成された、前記水平部の外縁部に沿った厚いリム部と、前記主部との接合点に、前記水平部との接合点においてよりも大きい半径を有し、前記主部と前記水平部との間に接合された環状の角度のついた部分とを備える、請求項４に記載のフレキシブル膜。
  9. 前記複数の同心フラップの最も外側の同心環状フラップが、前記主部から延びる垂直部と、前記垂直部から延びる水平部と、ベースアセンブリに固着されるように構成された、前記水平部の外縁部に沿った厚いリム部とを備える、請求項４に記載のフレキシブル膜。
  10. 前記水平部が、前記垂直部よりも小さい厚みを有する、請求項９に記載のフレキシブル膜。
  11. 前記水平部の長さと、前記垂直部の長さの比が、約１．５〜２．０である、請求項９に記載のフレキシブル膜。
  12. 前記複数の同心環状フラップのうちの第２のものが、前記横方向に延びる部分と前記垂直方向に延びる横方向部分との間の接合点に切り欠きを含む、請求項５に記載のフレキシブル膜。
  13. 前記同心環状フラップのうちの少なくとも１つが、前記主部との接合点に切り欠きを含む、請求項４に記載のフレキシブル膜。
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