JP6158637B2 - 弾性膜及び基板保持装置 - Google Patents
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Description
以下、各加圧エリアの半径方向エリア幅を適宜エリア幅と称する。
前記研磨速度応答幅は、各中間加圧エリア毎に得られる基板の半径方向の領域であり、各中間加圧エリア内においてある圧力条件で研磨した場合の研磨速度と前記圧力条件から一定圧力だけ変化させて研磨した場合の研磨速度との変化量絶対値を算出して、各中間加圧エリア内における研磨速度変化量絶対値の最大値を基準として最大研磨速度変化量絶対値に対して20%以上100%以下の研磨速度変化量絶対値となる基板の半径方向の領域を前記研磨速度応答幅とする。
上記のある圧力条件の例としては、各中間加圧エリア内において研磨速度が均一になるようにそれぞれ調整した圧力条件などが挙げられるが、必ずしも一定の条件で調整した圧力である必要はない。
EWb=15×(t/775)3×(E/194000)
本発明の基板保持装置は、弾性膜と該弾性膜を保持する装置本体とを有し、前記弾性膜と前記装置本体の下面との間に前記弾性膜の隔壁によって仕切られた複数の圧力室を形成し、前記弾性膜の下面に厚みt(μm)でヤング率E(MPa)の半導体ウェハを保持するとともに前記複数の圧力室に圧力流体を供給することで流体圧により半導体ウェハを研磨面に押圧する基板保持装置において、前記弾性膜は、半導体ウェハを加圧する複数の加圧エリアを区画形成する同心円状に配置された複数の周壁を有し、中央に位置する円板状の中央加圧エリアと、最外周に位置する円環状のエッジ加圧エリアとの間に形成される複数の中間加圧エリアの内、少なくとも、外周側に位置し、隣接する2つの中間加圧エリアにおいて、中間加圧エリアの半径方向エリア幅は、エリア幅を変えても研磨速度応答幅が変わらない範囲内のエリア幅に設定されており、前記複数の中間加圧エリアの内、少なくとも1つの中間加圧エリアのエリア幅が2mm以上で下記の式で定義されるEWbmm以下に設定されていることを特徴とする。
EWb=15×(t/775)3×(E/194000)
このように所定の加圧エリア内においてある圧力から一定圧力を変化させた場合の研磨速度変化量を算出して、基準とする最大研磨速度変化量に対して研磨速度変化量が20%以上100%以下である半導体ウェハの半径方向領域を研磨速度応答幅と定義する。
図5および図6では、中心条件から圧力を増加させたときの研磨結果から研磨速度応答幅を決定しているが、中心条件から圧力を低下させたときの研磨結果から研磨速度応答幅を決定しても良い。
ここで、円板の曲げ剛性Dは、以下の式で表される。
D=Eh3/12(1−ν2)
ここでEはヤング率、hは板厚、νはポアソン比であり、円板の曲げ剛性Dは、板厚hの3乗に比例する。
2 装置本体
3 リテーナリング
10 弾性膜
12 中央圧力室
14 エッジ圧力室
16a〜16f 中間圧力室、
34 リテーナ室
CA 中央加圧エリア
EA エッジ加圧エリア
MA1〜MA6 中間加圧エリア
Wa 研磨速度応答幅
Claims (18)
- 基板を保持する基板保持装置に使用される弾性膜であって、
前記弾性膜は、基板を加圧する複数の加圧エリアを区画形成する同心円状に配置された複数の周壁を有し、
中央に位置する円板状の中央加圧エリアと、最外周に位置する円環状のエッジ加圧エリアとの間に形成される複数の中間加圧エリアの内、少なくとも、外周側に位置し、隣接する2つの中間加圧エリアにおいて、中間加圧エリアの半径方向エリア幅は、エリア幅を変えても研磨速度応答幅が変わらない範囲内のエリア幅に設定されていることを特徴とする弾性膜。 - 前記研磨速度応答幅は、各中間加圧エリア毎に得られる基板の半径方向の領域であり、
各中間加圧エリア内においてある圧力条件で研磨した場合の研磨速度と前記圧力条件から一定圧力だけ変化させて研磨した場合の研磨速度との変化量絶対値を算出して、各中間加圧エリア内における研磨速度変化量絶対値の最大値を基準として最大研磨速度変化量絶対値に対して20%以上100%以下の研磨速度変化量絶対値となる基板の半径方向の領域を前記研磨速度応答幅とすることを特徴とする請求項1に記載の弾性膜。 - 直径300mmの半導体ウェハを保持する基板保持装置に使用され、前記複数の中間加圧エリアの内、少なくとも1つの中間加圧エリアのエリア幅が2mm以上15mm以下に設定されていることを特徴とする請求項1に記載の弾性膜。
- 前記複数の中間加圧エリアの内、互いに隣接する少なくとも2つの中間加圧エリアの各エリア幅が2mm以上15mm以下に設定されていることを特徴とする請求項3に記載の弾性膜。
- 直径300mmの半導体ウェハを保持する基板保持装置に使用され、前記複数の中間加圧エリアの内、外周側に位置する、少なくとも1つの中間加圧エリアのエリア幅が2mm以上15mm以下に設定され、エリア幅が2mm以上15mm以下に設定された前記中間加圧エリアの半径方向内側に位置する中間加圧エリアのエリア幅が2mm以上20mm以下に設定されていることを特徴とする請求項1に記載の弾性膜。
- 直径450mmの半導体ウェハを保持する基板保持装置に使用され、前記複数の中間加圧エリアの内、少なくとも1つ中間加圧エリアのエリア幅が2mm以上26mm以下に設定されていることを特徴とする請求項1に記載の弾性膜。
- 前記複数の中間加圧エリアの内、互いに隣接する少なくとも2つの中間加圧エリアの各エリア幅が2mm以上26mm以下に設定されていることを特徴とする請求項6に記載の弾性膜。
- 直径450mmの半導体ウェハを保持する基板保持装置に使用され、前記複数の中間加圧エリアの内、外周側に位置する、少なくとも1つの中間加圧エリアのエリア幅が2mm以上26mm以下に設定され、エリア幅が2mm以上26mm以下に設定された前記中間加圧エリアの半径方向内側に位置する中間加圧エリアのエリア幅が2mm以上34mm以下に設定されていることを特徴とする請求項1に記載の弾性膜。
- 厚みt(μm)、ヤング率E(MPa)の半導体ウェハを保持する基板保持装置に使用される弾性膜であって、
前記弾性膜は、半導体ウェハを加圧する複数の加圧エリアを区画形成する同心円状に配置された複数の周壁を有し、
中央に位置する円板状の中央加圧エリアと、最外周に位置する円環状のエッジ加圧エリアとの間に形成される複数の中間加圧エリアの内、少なくとも、外周側に位置し、隣接する2つの中間加圧エリアにおいて、中間加圧エリアの半径方向エリア幅は、エリア幅を変えても研磨速度応答幅が変わらない範囲内のエリア幅に設定されており、
前記複数の中間加圧エリアの内、少なくとも1つの中間加圧エリアのエリア幅が2mm以上で下記の式で定義されるEWbmm以下に設定されていることを特徴とする弾性膜。
EWb=15×(t/775)3×(E/194000) - 前記研磨速度応答幅は、各中間加圧エリア毎に得られる半導体ウェハの半径方向の領域であり、
各中間加圧エリア内においてある圧力条件で研磨した場合の研磨速度と前記圧力条件から一定圧力だけ変化させて研磨した場合の研磨速度との変化量絶対値を算出して、各中間加圧エリア内における研磨速度変化量絶対値の最大値を基準として最大研磨速度変化量絶対値に対して20%以上100%以下の研磨速度変化量絶対値となる半導体ウェハの半径方向の領域を前記研磨速度応答幅とすることを特徴とする請求項9に記載の弾性膜。 - 直径300mmの半導体ウェハを保持する基板保持装置に使用され、前記複数の中間加圧エリアの内、少なくとも1つの中間加圧エリアのエリア幅が2mm以上15mm以下に設定されていることを特徴とする請求項9に記載の弾性膜。
- 前記複数の中間加圧エリアの内、互いに隣接する少なくとも2つの中間加圧エリアの各エリア幅が2mm以上15mm以下に設定されていることを特徴とする請求項11に記載の弾性膜。
- 直径300mmの半導体ウェハを保持する基板保持装置に使用され、前記複数の中間加圧エリアの内、外周側に位置する、少なくとも1つの中間加圧エリアのエリア幅が2mm以上15mm以下に設定され、エリア幅が2mm以上15mm以下に設定された前記中間加圧エリアの半径方向内側に位置する中間加圧エリアのエリア幅が2mm以上20mm以下に設定されていることを特徴とする請求項9に記載の弾性膜。
- 直径450mmの半導体ウェハを保持する基板保持装置に使用され、前記複数の中間加圧エリアの内、少なくとも1つ中間加圧エリアのエリア幅が2mm以上26mm以下に設定されていることを特徴とする請求項9に記載の弾性膜。
- 前記複数の中間加圧エリアの内、互いに隣接する少なくとも2つの中間加圧エリアの各エリア幅が2mm以上26mm以下に設定されていることを特徴とする請求項14に記載の弾性膜。
- 直径450mmの半導体ウェハを保持する基板保持装置に使用され、前記複数の中間加圧エリアの内、外周側に位置する、少なくとも1つの中間加圧エリアのエリア幅が2mm以上26mm以下に設定され、エリア幅が2mm以上26mm以下に設定された前記中間加圧エリアの半径方向内側に位置する中間加圧エリアのエリア幅が2mm以上34mm以下に設定されていることを特徴とする請求項9に記載の弾性膜。
- 弾性膜と該弾性膜を保持する装置本体とを有し、前記弾性膜と前記装置本体の下面との間に前記弾性膜の隔壁によって仕切られた複数の圧力室を形成し、前記弾性膜の下面に基板を保持するとともに前記複数の圧力室に圧力流体を供給することで流体圧により基板を研磨面に押圧する基板保持装置において、
前記弾性膜は、基板を加圧する複数の加圧エリアを区画形成する同心円状に配置された複数の周壁を有し、
中央に位置する円板状の中央加圧エリアと、最外周に位置する円環状のエッジ加圧エリアとの間に形成される複数の中間加圧エリアの内、少なくとも、外周側に位置し、隣接する2つの中間加圧エリアにおいて、中間加圧エリアの半径方向エリア幅は、エリア幅を変えても研磨速度応答幅が変わらない範囲内のエリア幅に設定されていることを特徴とする基板保持装置。 - 弾性膜と該弾性膜を保持する装置本体とを有し、前記弾性膜と前記装置本体の下面との間に前記弾性膜の隔壁によって仕切られた複数の圧力室を形成し、前記弾性膜の下面に厚みt(μm)でヤング率E(MPa)の半導体ウェハを保持するとともに前記複数の圧力室に圧力流体を供給することで流体圧により半導体ウェハを研磨面に押圧する基板保持装置において、
前記弾性膜は、半導体ウェハを加圧する複数の加圧エリアを区画形成する同心円状に配置された複数の周壁を有し、
中央に位置する円板状の中央加圧エリアと、最外周に位置する円環状のエッジ加圧エリアとの間に形成される複数の中間加圧エリアの内、少なくとも、外周側に位置し、隣接する2つの中間加圧エリアにおいて、中間加圧エリアの半径方向エリア幅は、エリア幅を変えても研磨速度応答幅が変わらない範囲内のエリア幅に設定されており、
前記複数の中間加圧エリアの内、少なくとも1つの中間加圧エリアのエリア幅が2mm以上で下記の式で定義されるEWbmm以下に設定されていることを特徴とする基板保持装置。
EWb=15×(t/775)3×(E/194000)
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