(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベースプレート（２２．１）とリング状高台（２２．２）とを備え、対応する所定の位置において半導体基板（１２）を保持するための本体（２２）と、
上記リング状高台（２２．２）の内側から下にある研磨パッド（１１）に対して、上記半導体基板（１２）を加圧するための加圧手段とを備えた、化学機械的研磨（ＣＭＰ）により研磨される半導体基板（１２）を保持するための半導体基板ホルダ（２０）において、
上記加圧手段は、リング状高台（２２．２）の内側に与えられた移動式プレート（２３）を備え、
上記移動式プレート（２３）は、上記本体（２２）に取り付けられ、上記半導体基板（１２）に向かう方向および上記半導体基板（１２）から離れていく方向に移動可能であり、
上記半導体基板（１２）を保持するための保持表面を備えている支持部材（２７）が、上記リング状高台（２２．２）の内側の壁の一部に設けられており、
上記ベースプレート（２２．１）と移動式プレート（２３）との間には第１チャンバ（２５）が形成されており、
第１流体供給路（２５．１）が、上記第１チャンバ（２５）に流体を供給するために設けられており、
上記移動式プレート（２３）の内部には第２チャンバ（２３．３）が形成されており、
第２流体供給路（２５．２）が、上記第２チャンバ（２３．３）に流体を供給するために設けられており、
上記移動式プレート（２３）が、第１末端位置および第２末端位置の間で移動可能であり、
上記第１末端位置において、上記移動式プレート（２３）の実質的な表面は、上記半導体基板（１２）の裏側と接触し、
上記第２末端位置において、上記移動式プレート（２３）の実質的な表面が、上記半導体基板（１２）の裏側と接触しないように構成されており、
上記移動式プレート（２３）が上記第１末端位置に位置しない場合、上記半導体基板（１２）、移動式プレート（２３）、および支持部材（２７）によって囲まれた領域には、第３チャンバ（２９）が形成され、
上記第２チャンバ（２３．３）と第３チャンバ（２９）とを連結する複数の穴（２３．２）が設けられていることを特徴とする半導体基板ホルダ。
【請求項２】
上記第１流体供給路（２５．１）が、上記第１チャンバ（２５）に流体を供給するために、上記本体（２２）の壁を貫通して、上記第１チャンバ（２５）と外部とを連結するように設けられていることを特徴とする請求項１に記載の半導体基板ホルダ。
【請求項３】
上記第２流体供給路（２５．２）が、上記第２チャンバ（２３．３）に流体を供給するために、上記本体（２２）の壁、第１チャンバ（２５）、移動式プレート（２３）を貫通し、上記第２チャンバ（２３．３）と外部とを連結するようにチューブ状に設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体基板ホルダ。
【請求項４】
上記移動式プレート（２３）が上記第１末端位置に位置する場合、上記移動式プレート（２３）の実質的な表面と半導体基板（１２）とが直接機械的に接触することによって半導体基板（１２）をプレスし、半導体基板（１２）の研磨処理を行う第１処理モードを実行可能であり、
上記移動式プレート（２３）が上記第１末端位置に位置しない場合、上記第３チャンバ（２９）に形成される流体のクッションによって半導体基板（１２）をプレスし、半導体基板（１２）の研磨処理を行う第２処理モードを実行可能であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の半導体基板ホルダ。
【請求項５】
上記リング状高台（２２．２）の内側の壁の部分に、上記２つの末端位置に対応する２つの隣接表面を備えた隣接部材を備え、
上記移動式プレート（２３）は、上記隣接部材と組み合わせて動作する拡張部（２３．１）を備えていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の半導体基板ホルダ。
【請求項６】
第１流体供給路（２５．１）は、上記移動式プレート（２３）を加圧し、それにより、上記移動式プレート（２３）の移動に影響を与えるための上記移動式プレート（２３）と上記ベースプレート（２２．１）との間のスペースに流体を供給するために設けられていることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の半導体基板ホルダ。
【請求項７】
上記移動式プレート（２３）は、フレキシブル接続部材（２４）を介して、上記ベースプレート（２２．１）に接続されていることを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載の半導体基板ホルダ。
【請求項８】
上記フレキシブル接続部材（２４）は、不透性のシーリング薄膜であり、上記ベースプレート（２２．１）、上記移動式プレート（２３）および上記シーリング薄膜によって、第１チャンバ（２５）が形成されていることを特徴とする請求項７に記載の半導体基板ホルダ。
【請求項９】
上記フレキシブル接続部材（２４）は、バネ状部材であり、該バネ状部材は、上記移動式プレート（２３）の上記２つの末端位置の一方において、上記バネ状部材がその静止状態にあるように、上記移動式プレート（２３）および上記ベースプレート（２２．１）と接続されていることを特徴とする請求項７又は８に記載の半導体基板ホルダ。
【請求項１０】
上記支持部材（２７）は、上記隣接部材の一部であるか、あるいは上記隣接部材に直接接続されているか、あるいは隣接部材と一体に形成されているかの何れかであることを特徴とする請求項５に記載の半導体基板ホルダ。
【請求項１１】
第３流体供給路（２５．３）が、第３チャンバ（２９）に流体を供給するために設けられていることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の半導体基板ホルダ。
【請求項１２】
第４流体供給路（２５．４）が、第３チャンバ（２９）に流体を供給するために設けられており、
上記本体（２２）の壁から第１チャンバ（２５）および移動式プレート（２３）を貫通し、第２チャンバ（２３．３）と連結するチューブと、第２チャンバ（２３．３）と第３チャンバ（２９）とを連結する貫通穴（２３．４）とから構成されていることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の半導体基板ホルダ。
【請求項１３】
請求項１〜１２の何れか１項に記載の半導体基板ホルダ（２０）と、
研磨パッド（１１）とを備えていることを特徴とする化学機械的研磨による半導体基板（１２）の研磨装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般的に、半導体基板の表面を研磨し、平坦化するための半導体基板の化学機械的研磨（ＣＭＰ）のための研磨装置に関するものであり、特に、本発明は、前記請求項１に従って、上記基板が保持され、該保持された基板が研磨パッドに対して圧力をかけられるところの、研磨される基板を保持するための半導体基板ホルダおよびこれを備えた半導体基板の研磨装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
集積化された半導体ウエハと集積回路の処理においては、たくさんの処理段階で、半導体の局所的な構造の基板の平板化あるいは平坦化が必要とされる。それゆえ、高い平滑度を得るための、半導体基板の表面の研磨及び平坦化の方法及び装置を提供することは、非常に重要である。
【０００３】
超高密度集積回路を生産するために必要とされる平滑性、厚さの均一性の範囲を達成するために、化学機械的研磨処理が用いられる。これらの化学機械的平坦化あるいは研磨（ＣＭＰ）処理は、一般的に、研磨材料を含んでいたり、化学的に反応が早い研磨剤泥状物で濡れている移動研磨表面に対して、半導体ウエハを押し込むことを含んでいる。スラリーは、塩基性あるいは酸性の何れかであり、アルミナ、シリカやその他の研磨剤微粒子であってもよい。典型的には、研磨表面は、ポリウレタンフォームや非ウォブン構造のような、軟らかい、多孔性の材料からなる平面パッドである。
【０００４】
高い平滑度および研磨された層表面の高い厚さ均一度の実現のために主要な障害は、研磨される層の下の半導体基板か研磨パッドの何れかが、ワーピングやウエハや研磨パッドの波打ちにより、厚さや表面がばらつくかもしれないということである。これらのばらつきは、一般的に、研磨中に半導体基板に与えられ、そして研磨度の部分的なばらつきに圧力がかかった状態で、対応する部分的なばらつきとなる。この半導体基板ホルダの構造は、それゆえ、これらの不均一性を補償することを許す容易さを与える。
【０００５】
基板ホルダのシンプルなデザインは、研磨パッドに対して、半導体基板をプレスするための堅い金属プレートを含んでいる。この標準的な構造は、しかしながら、基板厚さや研磨パッドの厚さの不均一性のための補強手段を考慮していない。
【０００６】
米国特許６０１２９６４号では、ハウジング、キャリアベース、リテイナーリング、シートサポータ、ハードシートおよびソフトバッキングシートにより、形成された半導体基板ホルダ（キャリア）が開示されている。シートサポータは、キャリアベース、フレキシブルダイアフラム、外部リングの空気の出入口と通信する空間をもつサポーター本体部分により形成されている。ウエハは、圧力チャンバにおける空気圧によって不均一にプレスされ、リテイナーリングの装着に起因するウエハの外部周辺のリムに対する圧力変動は、ダイアフラムにより計算される。この書類では、研磨度を部分的に増やすための付加的なバックプレッシャーを供給することができるようになるウエハ中央の領域に、穴がハードシートソフトバッキングシートおよび内に形成されている実施形態も表されている。しかしながら、これらの実施形態は、特に既知の半導体基板および／または研磨パッドの厚さばらつきの場合にだけ、適用可能である。
【０００７】
米国特許ＵＳ５，７９１，９７３号、米国特許ＵＳ６，０７４，２８９号では、ロータリーシャフト、ロータリーシャフトの下部のエッジと一体で与えられたディスクの形状の基板保持ヘッド、弾性材料からなり、基板保持ヘッドの下部の表面の周辺部分に固定されたリングの形状のシーリング部材、シーリング部材の外側に配置されるように基板保持ヘッドの後ろ側表面に固定されたリング形状のガイド部材を備えた基板保持装置が示されている。圧力下の流体、好ましくは空気が、基板の一方の側に空気のクッションを形成し、研磨パッドに対して基板をプレスするように、その一端からロータリーシャフト内に形成され、その他端から空間を与えられた流体流路に導入されている。研磨パッドおよび／または半導体装置の表面に従って、半導体基板が変形されたという事実によれば、半導体基板は、局所的に一定の接触圧力をもって研磨パッド上にプレスされることができ、その結果、研磨度がウエハ全体に渡って局所的に一定となる。しかしながら、この構成では、圧力の局所的なバリエーションにより特別な局所的研磨の性質を導入し、研磨度を大きくすることは不可能である。これを解決する唯一の方法は、複雑すぎると思われる変化する圧力の流体を供給されるための複数のチャンバの混合であろう。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上述した米国特許ＵＳ５，７９１，９７３号の導入部分では、弾性研磨パッドが、テーブルの頂上表面に接着されている半導体基板ホルダの別の構成が、図１６にさらに述べられている。基板保持ヘッドの底部分は、基板の奥まった部分を持って形成されている。基板は、基板の奥まった部分で弾性的に変形されることができる板状弾性部材によって、堅固に支持されている。基板支持ヘッド、弾性部材および上記基板は、制御された圧力以下のガスが、ガス供給路を通じて導入されている密封してシールされたスペースを定義する。密封してシールされたスペースに導入された圧力以下のガスは、研磨パッドに対して、弾性部材により堅固に支持された基板をプレスし、その結果、基板の上部表面における圧力は、均等な研磨を実現する。この実施形態の不都合は、どちらかといえば、弾性部材に対する基板の取り付けおよび取り外しの複雑化された機構である。
【０００９】
それゆえ、本発明の課題は、半導体基板ホルダが表面領域全体に渡って卓越した均一性を備えた半導体表面の研磨を許容し、特別に好まれた研磨特性にも対応可能な半導体基板ホルダおよびこれを備えた半導体基板の研磨装置を提供することにある。
【００１０】
この課題は、請求項１によって特定された部材によって実現される。模範的で有利な実施形態が、従属した請求項の中に示されている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の半導体基板ホルダは、上記の課題を解決するために、ベースプレートとリング状高台とを備え、対応する所定の位置において半導体基板を保持するための本体と、上記リング状高台の内側からその下にある研磨パッドに対して、上記半導体基板を加圧するための加圧手段とを備えた、化学機械的研磨（ＣＭＰ）により研磨される半導体基板を保持するための半導体基板ホルダにおいて、上記加圧手段は、リング状高台の内側に与えられた移動式プレートを備え、上記移動式プレートは、上記本体に取り付けられ、上記半導体基板に向かう方向および上記半導体基板から離れていく方向に移動可能であり、半導体基板を保持するための保持表面を備えている支持部材が、上記リング状高台の内側の壁の一部に与えられていることを特徴としている。
【００１２】
上記の構成によれば、半導体基板表面全体に渡って、化学機械的研磨を用いて均一に半導体基板を研磨することができる。すなわち、半導体基板の予め選択された部分に圧力を与えることによって、半導体基板全体に渡って、所定の研磨特性を得ることができる。
【００１３】
第１流体供給路が、上記移動式プレートと半導体基板との間の第３チャンバに流体を供給するために与えられていることがより好ましい。
【００１４】
これにより、第１流体供給路を介して、本体２２の壁の部分で下向きの方向に移動式プレートを加圧するために、第１チャンバへ空気等の流体を供給することができる。よって、上方向に移動式プレートを吸引するために、第１チャンバの内側の圧力を気圧よりも低くすることで、第１チャンバを退避させることもできる。
【００１５】
上記第２流体供給路は、上記移動式プレートまで通じていることがより好ましい。
【００１６】
これにより、第２流体供給路の反対側にある半導体基板の位置へ圧力を与えることにより、圧力、研磨度の半径方向における変化度を調整することができる。
【００１７】
すなわち、この圧力により、半導体基板を変形させることができるため、半導体基板の半径方向における研磨度の差をなくすことができる。
【００１８】
上記第２流体供給路は、上記移動式プレートの内側で形成された第２チャンバと、上記移動式プレートと上記半導体基板との間に上記第２チャンバから第３チャンバへつづく複数の穴を含んでいることがより好ましい。
【００１９】
これにより、第２流体供給路および上記複数の穴と反対側にある半導体基板の位置へ圧力を与えることにより、半導体基板の半径方向における圧力、研磨度の変化度を調整することができる。
【００２０】
上記移動式プレートが、第１末端位置および第２末端位置の間で移動可能であり、上記第１末端位置において、上記移動式プレートのメイン表面は、上記半導体基板の裏側と接触し、上記第２末端位置において、上記移動式プレートのメイン表面が、上記半導体基板の裏側と接触していないことがより好ましい。
【００２１】
これにより、移動式プレートの所定の末端位置によって特定される第１・第２処理モードを決定することができる。
【００２２】
上記リング状高台の内側の壁の部分に、上記２つの末端位置に対応する２つの隣接表面を備えた隣接部材を備え、上記移動式プレートは、上記隣接部材と組み合わせて動作する拡張部を備えていることがより好ましい。
【００２３】
これにより、隣接部材が移動式プレートの末端位置を明確にすることができ、移動式プレートは、拡張部がかみ合って、奥まった部分の上部・下部端部表面の間で移動することができる。
【００２４】
第２流体供給路は、上記移動式プレートを加圧し、それにより、上記移動式プレートの移動に影響を与えるための上記移動式プレートと上記ベースプレートとの間のスペースに流体を供給するために設けられていることがより好ましい。
【００２５】
これにより、第２流体供給路および穴と反対側にある半導体基板の位置へ圧力を与えることにより、圧力、研磨度の半径方向における変化度を調整することができる。
【００２６】
上記移動式プレートは、フレキシブル接続部材と、上記ベースプレートに接続されていることがより好ましい。
【００２７】
これにより、フレキシブル接続部材は、移動式プレートがその上部の端部位置にあるときは静止状態となり、移動式プレートがその下部の端部位置にあるときは伸張した状態となる。よって、移動式プレートを上部位置へ持ってくる際には、フレキシブル接続部材の弾性力を利用することができる。
【００２８】
上記フレキシブル接続部材は、不透性のシーリング薄膜であり、上記ベースプレート、上記移動式プレートおよび上記シーリング薄膜によって、第１チャンバが形成されていることがより好ましい。
【００２９】
これにより、移動式プレートを上部位置へ持ってくる際には、シーリング薄膜の弾性力を利用することができる。
【００３０】
上記フレキシブル接続部材は、バネ状部材であり、該バネ状部材は、上記移動式プレートの上記２つの末端位置の一方において、上記バネ状部材がその静止位置にあるように、上記移動式プレートおよび上記ベースプレートと接続されていることがより好ましい。
【００３１】
これにより、移動式プレートが下部位置へ移動する際には、空気圧により移動させ、上部位置へ移動する際には、バネ状部材の弾性力を用いて移動させることができる。
【００３２】
上記支持部材は、上記隣接部材の一部であるか、あるいは上記隣接部材に直接接続されているか、あるいは隣接部材と一体に形成されているかの何れかであることがより好ましい。
【００３３】
これにより、簡易かつ安価な構成で、半導体基板を均一に研磨することができる。
【００３４】
第３および/または第４流体供給路は、第３チャンバの外側の領域に流体を供給するために設けられていることがより好ましい。
【００３５】
これにより、第３および／または第４流体供給路を介して、チャンバからの空気の出し入れを行うことができ、半導体基板に対する圧力を調整できる。
【００３６】
本発明の半導体基板ホルダを備えた半導体基板研磨装置は、上記の課題を解決するために、上記半導体基板ホルダと、研磨パッドとを備えていることを特徴としている。
【００３７】
上記の構成によれば、半導体基板表面全体に渡って、化学機械的研磨を用いて均一に半導体基板を研磨することができる半導体基板の研磨装置を得ることができる。
【００３８】
【発明の実施の形態】
図１は、堅固な材料からなる平坦な表面を持つ回転可能なテーブル１０と、上記テーブル１０の頂上表面に接着された弾性研磨パッド１１とを示された本発明の第１の実施形態にかかる研磨された半導体基板ホルダの断面図である。
【００３９】
テーブル１０上には、半導体基板１２を保持するための半導体基板ホルダが与えられている。半導体基板ホルダ２０は、図示しない回転駆動手段により回転されるロータリーシャフト２１、ロータリーシャフト２１の下部のエッジ上に与えられたディスクの形状の本体２２とを含んでいる。本体２２は、その上に、ベースプレート２２．１およびリング状高台２２．２を備えている。下向きに垂直な力は、ロータリーシャフト２１上に力を及ぼし、この図では図示していない装置によって、本体２２へ伝達されることができる。
【００４０】
リング状高台２２．２の内側では、ディスク状の移動式プレート２３が、弾性シーリング薄膜（フレキシブル接続部材）２４によって、本体２２、例えば、リング状高台２２．２に相当する本体２２の一部に添えられる。移動式プレート２３と本体２２との間では、チャンバ（第１チャンバ）２５が形成されており、チャンバ２５の壁は、移動式プレート２３の内側の壁の部分、本体２２、および弾性シーリング薄膜２４によって形成されている。このチャンバ２５は、本体２２の壁の部分で、下向きの方向に移動式プレート２３を加圧するために、気圧よりも高いチャンバ２５の内側の圧力Ｐ１を生成するために形成された第１流体供給路２５．１を介して、空気等の流体を供給されることができる。それによって上方向に移動式プレート２３を吸引するために、チャンバ２５の内側の圧力を気圧よりも低くすることで、流体供給路を介して、チャンバ２５を退避させることもできる。
【００４１】
別の方法として、チャンバ２５と第１流体供給路２５．１とを省略し、機械的手段により、ただ移動式プレート２３上に力を及ぼすだけにすることもできる。
【００４２】
本体２２の外側表面、例えば、リング状の高台２２．２上においては、本体２２と一体で形成されることができる支えリング２６が与えられている。リング状の高台２２．２の内側の壁部分においては、半導体基板１２の裏表面を受け止めるための対応するリング状保持表面を含んでいるリング状の支持部材２７が与えられている。リング状の支持部材２７と保持表面のそれとの半径の幅は、２〜１０ｍｍの範囲であることが好ましい。支持部材２７は、保持表面と支えリング２６の表面との間の高さの差が、半導体基板１２の高さよりもわずかに小さくなるように与えられている。
【００４３】
移動式プレート２３の下部表面と、支持部材２７の支持表面とは、軟質支持フィルム２８で覆われている。
【００４４】
支持部材２７は、本体２２と一体で形成されることもできる。
【００４５】
支持部材２７は、移動式プレート２３の末端位置を明確にするために、隣接部材としての役割も果たす。この目的のために、隣接部材（支持部材）２７は、内側の壁に奥まった部分２７．１を含んでおり、移動式プレート２３の拡張部２３．１がかみ合って、奥まった部分２７．１の上部・下部端部表面の間に移動可能となる。別の方法では、支持部材２７と一体で形成されていない隣接部材を与えられることもできる。弾性バネのような弾性シーリング薄膜２４は、本体２２と移動式プレート２３との間に取り付けられており、移動式プレート２３がその上部（第２）の端部位置にあるときは静止状態となり、移動式プレート２３がその下部（第１）の端部位置にあるときは伸張した状態となる。移動式プレート２３を下部位置へ持ってくる際には、空気がチャンバ２５に供給され、移動式プレート２３が、弾性バネのような弾性シーリング薄膜２４の力に対して、下方向へ加圧される。
【００４６】
図１では、半導体基板ホルダ２０が下方向（第１）の位置で示されており、図２では、半導体基板ホルダ２０が上方向（第２）の位置で示されている。
【００４７】
図１に示した第１処理モードは、従来技術として知られているような、標準的なキャリア構成と一致する。この処理モードでは、半導体基板１２の予め選択された部分に圧力を与えることによって、ウエハ全体に渡って、所定の研磨特性を得ることができる。この目的のために、本体２２の壁の中の穴から伸びているチューブを含む第２流体供給路２５．２が与えられている。内部チャンバ（第２チャンバ）２３．３から、接続路は、内部チャンバ２３．３を、移動式プレート２３と支持フィルム２８の後部表面で形成された穴２３．２に接続するように形成されている。今回のケースでは、２つの穴２３．２が、移動式プレート２３の中心に関して左右対称に形成されている。
【００４８】
第２流体供給路２５．２および穴２３．２と反対側にある半導体基板１２の位置へ圧力Ｐ２を与えることにより、半導体基板１２の半径方向における圧力、研磨度の変化度を調整することができる。圧力Ｐ２により、半導体基板１２は、穴２３．２の低部で変形される。第２流体供給路２５．２へ供給される圧力Ｐ２は、穴２３．２の領域でより高い研磨度を生成するために、ロータリーシャフト２１へ供給された垂直方向の力によって、半導体基板１２の裏側に力を及ぼす気圧よりも高くなるように選択される。別の方法としては、例えば、第２流体供給路２５．２を通じて内部チャンバ２３．３を退避させることによって、圧力Ｐ２を得ることができる。穴２３．２の領域において、低い研磨度を生成するために、圧力Ｐ２は、半導体基板１２の裏表面において、移動式プレート２３の気圧よりも低くなっている。
【００４９】
図２に示されている移動式プレート２３の第２処理モードでは、半導体基板１２の領域全体の均一の加圧と、それゆえ均一の研磨特性とを生成することができる。このモードでは、第２流体供給路２５．２は、半導体基板１２、移動式プレート２３および支持部材２７によって取り囲まれたチャンバ（第３チャンバ）２９内に空気のクッションを設けるのに役立つ。この場合では、穴２３．２が、チャンバ２９の範囲内で第２流体供給路２５．２を介して空気を分配するための穴を分配するのに役立つ。
【００５０】
圧力Ｐ２は、クリアランスが半導体基板１２と支持部材２７との間で形成されるように高く設定されており、このクリアランスを通じて、加圧された空気の一部をチャンバ２９の外へ逃がすことができる。別の方法では、本体２２の壁における貫通穴や、支持部材２７における貫通穴からチャンバ２９へ伸びる第３流体供給路２５．３を得ることができる。本体２２の外側にある第３流体供給路２５．３の一部では、図示しない適合値が、チャンバ２９の外へ空気を抜くことの制御を達成することにより実現することができる。
【００５１】
さらに、この第３流体供給路２５．３は、チャンバ２９に空気を供給することにより、あるいはそこから空気を漏らすことによる何れかによって、チャンバ２９内の空気のクッションにおける圧力の変化度および対応する研磨度の不均一性を生成するために用いられる。
【００５２】
図３は、第３流体供給路２５．３について前述されたような同様の機能を果たすべき第４流体供給路２５．４が与えられた、半導体基板ホルダ２０の別の実施形態を示している。第４流体供給路２５．４は、本体２２の壁の中の穴から移動式プレート２３の内部チャンバ２３．３の外側領域までのチューブ拡張を含んでいる。この外側領域は、同軸のシーリングリング３０によって内部領域から分離されている。穴２３．４は、外側領域からチャンバ２９へ伸びている。
【００５３】
第４流体供給路２５．４あるいは第３流体供給路２５．３は、半導体基板ホルダ２０の内側表面を泥状物のかすからきれいにするために、水のようなクリーニング媒体を供給するためにも用いられる。
【００５４】
第４流体供給路２５．４は、第３流体供給路２５．３の替わりに用いられてもよいし、第３流体供給路２５．３に加えて用いられてもよい。第３および／または第４流体供給路を通じて十分な圧力を供給することとともに、第２流体供給路２５．２内の減らされた圧力Ｐ２を調整することによって、半導体基板１２の変形が生じ、その結果、半導体基板１２のエッジでの研磨度が高くなり、半導体基板１２の中央における研磨度が低くなる。
【００５５】
研磨工程では、２つの処理モード間の時間分配は、第１処理モードが適用される研磨時間の一部分および第２処理モードが実行される研磨時間の他の部分において使用される。
【００５６】
より好ましい実施形態では、研磨パッド上におけるウエハの接触および離間は、研磨工程のこれらの期間の間、外側のウエハエッジにおける高い研磨度を防止するために、下部位置において移動式プレートで実行される。
【００５７】
もう一つの好ましい実施形態では、両方の処理モードにおいて、ウエハエッジにおける研磨度に影響を与えるために、支持部材２７の支持表面に対応して、支えリングを移動させることができる。
【００５８】
本発明に関する半導体基板ホルダにより、研磨処理は、移動式プレートの２つの異なる垂直な位置に対応する２つの基本的なモードで行われることができる。
【００５９】
第１処理モードでは、移動式プレート、好ましくはその間に軟らかい支持フィルムが半導体基板を持つ直接的な機械的な接触の中における下部位置にある。
【００６０】
第１処理モードは、それゆえ、標準的なキャリア構成に対応する。第１処理モードにおいては、所定の方法、例えば、半導体基板の所定の領域に所定の圧力を与えることにより、研磨の性質を変化させることが可能である。これは、移動式プレートを通じて形成された第１液体供給路、移動式プレートの下部位置の表面で形成された出口穴、および出口穴が第１液体供給路と接続されている支持フィルムによって完成させることができる。移動式プレートは、半導体基板と直接機械的に接続されているので、圧力は、流体が出口穴に与えられるときに、移動式プレートの出口穴の反対に位置するその基板部分にだけ力を及ぼす。
【００６１】
第２処理モードでは、移動式プレートが、半導体基板と直接機械的に接続されていない上部位置にある。この位置では、チャンバが移動式プレートと半導体基板との間で形成される。第１流体供給路および移動式プレートで形成された出口穴によって、流体、好ましくは空気が、基板の一方の側に空気のクッションを形成し、研磨パッドに対して基板をプレスするように、チャンバへ供給されることができる。この処理モードは、移動式プレートの均一な加圧を許容し、上記従来技術の説明から知られているような「クッションモード」と対応している。
【００６２】
好ましい実施形態では、第１・第２処理モードは、移動式プレートの所定の末端位置によって特定される。第１処理モードに対応する第１末端位置では、移動式プレートの下部位置の表面が上記半導体基板の裏側と接続されており、第２処理モ−ドに対応する第２末端位置では、移動式プレートの下部位置の表面が半導体基板の裏側と接触していない。移動式プレートの末端位置は、リング状の高台の内側部分に供給されることができる隣接部材によって、定義されることができる。上記隣接部材は、上記２つの末端位置に対応する２つの隣接表面を含んでいてもよいし、移動式プレートは、上記隣接部材と組み合わせて、拡張動作を含んでいてもよい。
【００６３】
リング状の高台の内側部分では、半導体基板を支持するための支持表面を含んでいる支持部材が形成されている。支持表面は、その第１末端位置で、移動式プレートの表面の多くを保持している。好ましい実施形態では、上記の隣接部材が、支持部材と一体に形成されている。
【００６４】
好ましい実施形態では、移動式プレートは、一方の側で流体圧力の供給により動作される。移動式プレートは、薄膜のような不浸透性のシーリング材によって本体に取り付けられることができ、その結果、チャンバは、移動式プレートの内側の壁と、本体と、薄膜とによって形成される。第２流体供給路は、移動式ベースプレートを加圧するためのこのチャンバに流体を供給するために与えられることができ、それゆえ、移動式ベースプレートの移動に影響を与える。シーリング材が、バネのような弾性特性を与えられていることが好ましく、バネの静止位置が、上記移動式プレートの第１あるいは第２末端位置に対応する。
【００６５】
本発明の半導体基板ホルダの以下の特有の実施形態では、添付図面に関して、異なる処理モードが示されている。
【００６６】
【発明の効果】
本発明の半導体基板ホルダは、加圧手段は、リング状高台の内側に与えられた移動式プレートを備え、上記移動式プレートは、上記本体に取り付けられ、上記半導体基板に向かう方向および上記半導体基板から離れていく方向に移動可能であり、半導体基板を保持するための保持表面を備えている支持部材が、上記リング状高台の内側の壁の一部に与えられている構成である。
【００６７】
それゆえ、半導体基板表面全体に渡って、化学機械的研磨を用いて均一に半導体基板を研磨することができる。すなわち、半導体基板の予め選択された部分に圧力を与えることによって、半導体基板全体に渡って、所定の研磨特性を得ることができるという効果を奏する。
【００６８】
第１流体供給路が、上記移動式プレートと半導体基板との間の第３チャンバに流体を供給するために与えられていることがより好ましい。
【００６９】
それゆえ、第１流体供給路を介して、本体２２の壁の部分で下向きの方向に移動式プレートを加圧するために、第１チャンバへ空気等の流体を供給することができる。よって、上方向に移動式プレートを吸引するために、第１チャンバの内側の圧力を気圧よりも低くすることで、第１チャンバを退避させることもできるという効果を奏する。
【００７０】
上記第２流体供給路は、上記移動式プレートまで通じていることがより好ましい。
【００７１】
それゆえ、第２流体供給路の反対側にある半導体基板の位置へ圧力を与えることにより、圧力、研磨度の半径方向における変化度を調整することができるという効果を奏する。
【００７２】
すなわち、この圧力により、半導体基板を変形させることができるため、半導体基板の半径方向における研磨度の差をなくすことができる。
【００７３】
上記第２流体供給路は、上記移動式プレートの内側で形成された第２チャンバと、上記移動式プレートと上記半導体基板との間に上記第２チャンバから第３チャンバへつづく複数の穴を含んでいることがより好ましい。
【００７４】
それゆえ、第２流体供給路および上記複数の穴と反対側にある半導体基板の位置へ圧力を与えることにより、半導体基板の半径方向における圧力、研磨度の変化度を調整することができるという効果を奏する。
【００７５】
上記移動式プレートが、第１末端位置および第２末端位置の間で移動可能であり、上記第１末端位置において、上記移動式プレートのメイン表面は、上記半導体基板の裏側と接触し、上記第２末端位置において、上記移動式プレートのメイン表面が、上記半導体基板の裏側と接触していないことがより好ましい。
【００７６】
それゆえ、移動式プレートの所定の末端位置によって特定される第１・第２処理モードを決定することができるという効果を奏する。
【００７７】
上記リング状高台の内側の壁の部分に、上記２つの末端位置に対応する２つの隣接表面を備えた隣接部材を備え、上記移動式プレートは、上記隣接部材と組み合わせて動作する拡張部を備えていることがより好ましい。
【００７８】
それゆえ、隣接部材が移動式プレートの末端位置を明確にすることができ、移動式プレートは、拡張部がかみ合って、奥まった部分の上部・下部端部表面の間で移動することができるという効果を奏する。
【００７９】
第２流体供給路は、上記移動式プレートを加圧し、それにより、上記移動式プレートの移動に影響を与えるための上記移動式プレートと上記ベースプレートとの間のスペースに流体を供給するために設けられていることがより好ましい。
【００８０】
それゆえ、第２流体供給路および穴と反対側にある半導体基板の位置へ圧力を与えることにより、圧力、研磨度の半径方向における変化度を調整することができるという効果を奏する。
【００８１】
上記移動式プレートは、フレキシブル接続部材と、上記ベースプレートに接続されていることがより好ましい。
【００８２】
それゆえ、フレキシブル接続部材は、移動式プレートがその上部の端部位置にあるときは静止状態となり、移動式プレートがその下部の端部位置にあるときは伸張した状態となる。よって、移動式プレートを上部位置へ持ってくる際には、フレキシブル接続部材の弾性力を利用することができるという効果を奏する。
【００８３】
上記フレキシブル接続部材は、不透性のシーリング薄膜であり、上記ベースプレート、上記移動式プレートおよび上記シーリング薄膜によって、第１チャンバが形成されていることがより好ましい。
【００８４】
それゆえ、移動式プレートを上部位置へ持ってくる際には、シーリング薄膜の弾性力を利用することができるという効果を奏する。
【００８５】
上記フレキシブル接続部材は、バネ状部材であり、該バネ状部材は、上記移動式プレートの上記２つの末端位置の一方において、上記バネ状部材がその静止位置にあるように、上記移動式プレートおよび上記ベースプレートと接続されていることがより好ましい。
【００８６】
それゆえ、移動式プレートが下部位置へ移動する際には、空気圧により移動させ、上部位置へ移動する際には、バネ状部材の弾性力を用いて移動させることができるという効果を奏する。
【００８７】
上記支持部材は、上記隣接部材の一部であるか、あるいは上記隣接部材に直接接続されているか、あるいは隣接部材と一体に形成されているかの何れかであることがより好ましい。
【００８８】
それゆえ、簡易かつ安価な構成で、半導体基板を均一に研磨することができるという効果を奏する。
【００８９】
第３および/または第４流体供給路は、第３チャンバの外側の領域に流体を供給するために設けられていることがより好ましい。
【００９０】
それゆえ、第３および／または第４流体供給路を介して、チャンバからの空気の出し入れを行うことができ、半導体基板に対する圧力を調整できるという効果を奏する。
【００９１】
本発明の半導体基板ホルダを備えた半導体基板研磨装置は、以上のように、上記の課題を解決するために、上記半導体基板ホルダと、研磨パッドとを備えている構成である。
【００９２】
それゆえ、半導体基板表面全体に渡って、化学機械的研磨を用いて均一に半導体基板を研磨することができる半導体基板の研磨装置を得ることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１処理モードに関する状態における、研磨パッドと一組の本発明の第１の実施形態にかかる半導体基板ホルダの概略的な断面図である。
【図２】第２処理モードに関する状態における、本発明の第１の実施形態にかかる半導体基板ホルダの概略的な断面図である。
【図３】第２処理モードにかかる状態における、本発明の半導体基板ホルダの第２の実施形態にかかる半導体基板ホルダの概略的な断面図である。
【符号の説明】
１０      テーブル
１１      弾性研磨用パッド（研磨パッド）
１２      半導体基板
２１      ロータリーシャフト
２２      本体
２２．１  ベースプレート
２２．２  リング状高台
２３      移動式プレート
２３．１  拡張部
２３．２  穴
２３．３  内部チャンバ（第２チャンバ）
２４      弾性シーリング部材（フレキシブル接続部材）
２５      チャンバ（第１チャンバ）
２５．１  第１流体供給路
２５．２  第２流体供給路
２５．３  第３流体供給路
２５．４  第４流体供給路
２６      支えリング
２７      リング状支持部材
２７．１  奥まった部分
２８      軟質支持フィルム
２９      チャンバ（第３チャンバ）
【図１】
0003641464.tif 000002
【図２】
0003641464.tif 000003
【図３】
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