(57)【要約】中心位置に開口部（４０６）を有する金属プレート（４０２）を備えるキャリアヘッド。この金属プレートは、ウエハ面および非ウエハ面を有し、このウエハ面は、ＣＭＰ操作の間、ウエハ（５０２）の裏面に面する。このプレートの非ウエハ面の上方であって、このプレートの開口部の上方に、ブラダー（４０８）または膜（７０２）が配置される。膨張圧力が、このブラダーまたは膜に付与され、この膨張圧力は、研磨圧力に実質的に等しい。ウエハの移送を容易にするために、減圧が開口部に適用されて、ウエハをキャリアヘッド（４００）に接着し得る。ウエハを解放するために、このブラダーまたは膜は、開口部を通って突出するように膨張され得る。
2005531930.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
化学機械研磨（ＣＭＰ）プロセスにおいて使用するためのキャリアヘッドであって、以下：
中心位置に形成された開口部を有する金属プレートであって、該金属プレートは、ウエハ面および非ウエハ面を有し、該ウエハ面は、ＣＭＰ操作の間、ウエハの裏面に面する、金属プレート；ならびに
該金属プレートの該非ウエハ面の上方に配置され、そして該金属プレートの該開口部の上方に位置するブラダーであって、該ＣＭＰ操作の間に利用される研磨圧力に実質的に等価な膨張圧力が、該ブラダーに付与される、ブラダー、
を備える、キャリアヘッド。
【請求項２】
前記金属プレートの前記ウエハ面上に配置されたキャリアフィルムをさらに備え、該キャリアフィルムが、ＣＭＰ操作の間、該金属プレートと前記ウエハの前記裏面との間に配置される、請求項１に記載のキャリアヘッド。
【請求項３】
前記金属プレートおよび前記ブラダーが、前記キャリアフィルムに実質的に均一な力を提供する、請求項２に記載のキャリアヘッド。
【請求項４】
前記金属プレートの前記開口部に減圧が適用されて、前記ウエハを前記キャリアヘッドに接着させ、該ウエハの移送を容易にする、請求項１に記載のキャリアヘッド。
【請求項５】
前記減圧が前記金属プレートの前記開口部に適用される場合に、前記ブラダーが収縮される、請求項４に記載のキャリアヘッド。
【請求項６】
前記ブラダーが膨張されて、前記ウエハを前記キャリアヘッドから解放する、請求項５に記載のキャリアヘッド。
【請求項７】
前記ブラダーが、前記金属プレートの前記開口部を通って突出し、前記ウエハを前記キャリアヘッドから解放するように、該ブラダーが膨張される、請求項６に記載のキャリアヘッド。
【請求項８】
化学機械研磨（ＣＭＰ）プロセスにおいて使用するためのキャリアヘッドであって、以下：
中心位置に形成された開口部を有する金属プレートであって、該金属プレートが、ウエハ面および非ウエハ面を有し、該ウエハ面が、ＣＭ操作の間、ウエハの裏面に面する、金属プレート；ならびに
該金属プレートの該非ウエハ面の上方に配置され、そして該金属プレートの該開口部の上方に位置する膜であって、ＣＭＰ操作の間、研磨圧力に実質的に等価な圧力が、該膜に付与される、膜、
を備える、キャリアヘッド。
【請求項９】
前記金属プレートの前記ウエハ面上に配置されたキャリアフィルムをさらに備え、該キャリアフィルムが、ＣＭＰ操作の間、該金属プレートと前記ウエハの前記裏面との間に配置される、請求項８に記載のキャリアヘッド。
【請求項１０】
前記金属プレートおよび前記膜が、前記キャリアフィルムに実質的に均一な力を提供する、請求項９に記載のキャリアヘッド。
【請求項１１】
前記金属プレートの前記開口部に減圧が適用されて、前記ウエハを前記キャリアヘッドに接着させ、該ウエハの移送を容易にする、請求項８に記載のキャリアヘッド。
【請求項１２】
解放圧力が前記膜に付与されて、前記ウエハを前記キャリアヘッドから解放する、請求項１１に記載のキャリアヘッド。
【請求項１３】
前記解放圧力が、前記膜を前記金属プレートにおける前記開口部を通して突出させて、前記ウエハを前記キャリアヘッドから解放する、請求項１２に記載のキャリアヘッド。
【請求項１４】
化学機械研磨（ＣＭＰ）プロセスの間にウエハを研磨するための方法であって、該方法は、以下の操作：
キャリアヘッド上のウエハを研磨する操作であって、該キャリアヘッドが、中心位置に形成された開口部を有する金属プレート、および該金属プレートの該開口部の上方であって、該金属プレートの、該ウエハが配置される面とは反対側の面に配置される、ブラダーを備える、操作；
該キャリアヘッドを使用して、該ウエハを研磨表面に適用する操作であって、該ウエハが、特定の研磨圧力で適用される、操作；
該ブラダーを、該研磨圧力に実質的に等価な圧力に膨張させる操作；ならびに
該ウエハの表面を研磨する操作、
を包含する、方法。
【請求項１５】
キャリアフィルムを、前記金属プレートと前記ウエハの裏面との間に配置する操作をさらに包含する、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記金属プレートおよび前記ブラダーが、前記キャリアフィルムに実質的に均一な力を提供する、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記金属プレートの前記開口部に減圧を適用して、前記ウエハを前記キャリアヘッドに接着し、該ウエハの移送を容易にする操作をさらに包含する、請求項１４に記載の方法。
【請求項１８】
前記減圧が前記金属プレートの前記開口部に適用される場合に、前記ブラダーを収縮させる操作をさらに包含する、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記ブラダーを膨張させて、前記ウエハを前記キャリアヘッドから解放する操作をさらに包含する、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記ブラダーが、前記金属プレートの前記開口部を通って突出し、前記ウエハを前記キャリアヘッドから解放するように、該ブラダーが膨張される、請求項１９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（発明の背景）
（１．発明の分野）
本発明は一般に、化学機械平坦化に関し、そしてより具体的には、化学機械平坦化プロセスにおいて使用するための、部分的に膜であるキャリアヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
（２．関連技術の説明）
半導体デバイスの製造において、平坦化操作がしばしば実施され、この操作は、研磨、バフィング、およびウエハ洗浄を包含し得る。代表的に、集積回路デバイスは、多レベル構造体の形態である。基板レベルにおいて、拡散領域を有するトランジスタデバイスが形成される。引き続くレベルにおいて、相互接続金属化ラインがパターン化され、そしてトランジスタデバイスに電気的に接続されて、所望の機能的デバイスを規定する。パターン化された導電性層は、誘電性材料（例えば、に酸化ケイ素）によって、他の導電性層から絶縁される。
【０００３】
さらなる金属化レベルおよび付随する誘電性層が形成されるにつれて、誘電性材料を平坦化する必要性が増加する。平坦化なしでは、さらなる金属化層の機能が、表面トポロジーのより高い変動に起因して、実質的により困難になる。他の適用において、金属化ラインパターンは、誘電性材料中に形成され、次いで、金属平坦化操作が実施されて、過剰の金属化を除去する。さらなる適用は、金属化プロセスの前に堆積された誘電性フィルム（例えば、浅い溝の隔離またはポリ金属絶縁のために使用される誘電体）の平坦化を包含する。半導体ウエハの平坦化を達成するための１つの方法は、化学機械平坦化（ＣＭＰ）プロセスである。
【０００４】
一般に、ＣＭＰプロセスは、代表的には回転しているウエハを、保持し、そして制御された圧力および相対速度の下で、動いている研磨パッドに対して擦り付けることを包含する。ＣＭＰシステムは、代表的に、軌道ステーション、ベルトステーション、またはブラシステーションを実施し、このステーションにおいて、パッドまたはブラシが、ウエハの片面または両面を擦り、バフィングし、そして研磨するために使用される。スラリーが、ＣＭＰ操作を容易にし、そして増強するために使用される。スラリーは、最も通常には、動いている調製表面上に導入され、そして調製表面およびバフィング、研磨、またはＣＭＰプロセスによって他の様式で調製されている半導体ウエハの表面にわたって、分配される。この分配は、一般に、調製表面の運動、半導体ウエハの運動、および半導体ウエハと調製表面との間に生じる摩擦の組み合わせによって、達成される。
【０００５】
図１Ａは、従来のテーブルベースのＣＭＰ装置５０を示す図である。従来のテーブルベースのＣＭＰ装置５０は、キャリアヘッド５２を備え、これは、ウエハ５４を保持し、そして並進アーム６４に取り付けられる。さらに、テーブルベースのＣＭＰ装置５０は、研磨パッド５６を備え、このパッドは、研磨テーブル５８（これはしばしば、研磨プラテンと称される）の上方に配置される。
【０００６】
操作の際に、キャリアヘッド５２は、ウエハ５４に下向きの力を付与し、このウエハは、研磨パッド５６に接触する。反作用力が、ポリシングテーブル５８によって提供され、これは、キャリアヘッド５２によって付与される下向きの力に抵抗する。研磨パッド５６は、スラリーと組み合わせて使用されて、ウエハ５４を研磨する。代表的に、研磨パッド５６は、発泡ポリウレタンまたは溝付き表面を有するポリウレタンのシートを備える。研磨パッド５６は、接着剤と他の研磨化学物質との両方を有する研磨スラリーで湿らされる。さらに、研磨テーブル５８は、その中心軸６０の周りで回転され、そしてキャリアヘッド５２は、その中心軸６２の周りで回転される。さらに、研磨ヘッドは、並進アーム６４を使用して、研磨パッド５６を横切って並進され得る。上で議論されたテーブルベースのＣＭＰ装置５０に加えて、線状ベルトＣＭＰシステムが、ＣＭＰを実施するために従来使用されている。
【０００７】
図１Ｂは、従来の線状ウエハ研磨装置１００の側面図を示す。線状ウエハ研磨装置１００は、キャリアヘッド１０８を備え、これは、ウエハ１０４を、処理の間、適所に固定および保持する。研磨パッド１０２は、回転ドラム１１２の周りに連続ループを形成し、そして１分間あたり約４００フィートの速度で、方向１０６に移動するが、この速度は、特定のＣＭＰ操作に依存して変動し得る。研磨パッド１０２が移動するにつれて、キャリアヘッド１０８が、ウエハ１０４を回転させ、そして研磨パッド１０２の頂部表面上に下ろし、このウエハに、必要な研磨圧力を負荷する。
【０００８】
ベアリングプラテンマニホルドアセンブリ１１０が、研磨プロセスの間、研磨パッド１０２を支持する。プラテンマニホルドアセンブリ１１０は、任意の型のベアリング（例えば、流体ベアリングまたは気体ベアリング）を利用し得る。プラテンマニホルドアセンブリ１１０は、プラテン周囲プレート１１６によって支持されそして適所に保持される。気体源１１４からの気体圧力が、複数の独立して制御される排出穴を介して、プラテンマニホルドアセンブリ１１０を通して投入され、これは、研磨パッド１０２に上向きの力を提供して、研磨パッドのプロフィールを制御する。
【０００９】
有効なＣＭＰプロセスは、高い研磨速度を有し、そして仕上げられ（すなわち、小規模な荒さがない）かつ平坦な（表面が大規模な地形を有さないことを意味する）基板表面を生じる。研磨速度、仕上げおよび平坦さは、パッドとスラリーとの組み合わせ、基板とパッドとの間の相対速度、およびパッドに対して基板を押し付ける力によって決定される。
【００１０】
研磨パッドは、基板をパッドに対して押し付ける力に依存する。具体的には、この力が大きいほど、研磨速度が高くなる。キャリアヘッドが不均一な負荷を付与する場合、すなわち、キャリアヘッドが、基板の１つの領域に対して別の領域より低い力を付与する場合、この低あの領域は、高圧の領域よりゆっくりと研磨される。従って、不均一な負荷は、基板の不均一な研磨を生じ得る。
【００１１】
図２は、従来のキャリアヘッド１０８を示す図であり、これは、研磨の間ウエハを適所に保持するための保持リング２００によって囲まれた、ステンレス鋼プレート（図示せず）を備える。キャリアフィルム２０２が、このステンレス鋼プレートを覆い、そして保持リング２００内に配置される。さらに、減圧穴２０４が、ステンレス鋼プレートおよび中心フィルム２０２における対応する位置に配置される。
【００１２】
キャリアフィルム２０２は、ウエハ研磨の間、圧力を吸収するように設計され、従って、熱い圧点がウエハ表面に生じることを防止する。本開示において、用語「熱い圧点」とは、増加した下向きの圧力が、ウエハ表面積についてのより高い除去速度を生じる、ウエハ表面領域をいう。従って、熱い圧点は、ＣＭＰプロセスの間、不均一性の問題を生じ得、これは、一般に、キャリアフィルム２０２の使用によって回避される。
【００１３】
ウエハ処理の間、ウエハは、ステーションからステーションへと移送されなければならない。ウエハの移送を容易にするために、キャリアヘッド１０８は、減圧穴２０４を備え、この穴は、キャリアヘッド１０８が、ウエハを取り上げ、そして下ろすことを可能にする。例えば、研磨操作の完了後、キャリアヘッド１０８は、ウエハを、研磨ベルトの表面からウエハ製造プロセスにおける次のステーションへと移動する。しかし、このウエハは、しばしば、研磨ベルトとの「付着」を経験する。すなわち、研磨ベルトの表面のポリウレタンとスラリーとの組み合わせは、しばしば、ウエハを、研磨ベルトの表面に接着させる。この接着を破壊するために、キャリアヘッド１０８は、減圧穴２０４を介してウエハの裏面に減圧を適用し、これにより、キャリアヘッド１０８がウエハを研磨ベルトの表面から持ち上げ得る。ウエハを次のウエハ製造ステーションに移送した後に、キャリアヘッド１０８は、減圧穴２０４から正の空気流を付与して、ウエハをキャリアヘッド１０８のキャリアフィルム２０２から解放する。
【００１４】
不運なことに、キャリアヘッド１０８の減圧穴２０４は、ウエハの表面上に、低い速度が低い領域を生じ、このことは、不均一性の誤差を生じる。図３は、従来のキャリアヘッドを使用するＣＭＰ操作から生じる例示的なウエハ１０４を示す図である。ＣＭＰプロセスの間、キャリアヘッド上のキャリアフィルムは湿っている。しかし、キャリアヘッドの減圧穴を介して減圧が適用される場合、この減圧は、減圧穴の周りのキャリアフィルムを乾燥させる傾向があり、このことは、減圧穴の領域において、キャリアフィルムをより柔らかくし得る。さらに、減圧穴の領域において、直接のウエハ支持が存在しない。従って、減圧穴の領域における乾燥したキャリアフィルムおよびウエハ支持の欠損に起因して、低い除去速度の「減圧穴」領域３００が、ウエハ１０４の表面に生じる。得られる不均一性は、ウエハ上に形成されるデバイスに対して劇的にネガティブな影響を有し得、しばしば、そのウエハ全体を処分させる。さらに、従来のキャリアヘッドの減圧穴は、減圧がオンである場合に、減圧の機械がスラリーを吸い込むことを可能にする。このスラリーは、しばしば、ツールの内部機構内に侵入し、ここで、一般に、有害である。
【００１５】
ウエハの表面において、低い除去速度の減圧穴を回避することを試みるキャリアヘッドが開発されている。例えば、１つの従来のキャリアヘッドは、本質的に、ステンレス鋼プレートの代わりに膨張可能なブラダーを使用して、ＣＭＰプロセスの間、ウエハの裏面に下向きの力を移動させる。しかし、この膨張可能なブラダーは、浮動保持リングを必要とし、これは、ＣＭＰプロセスを複雑にする。さらに、浮動保持リングは、一般に、所望でない縁部効果を引き起こし、ここで、ウエハの縁部の除去速度が、ウエハの残りの部分に対して非常に高い。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
上記のことを考慮して、ウエハの表面上の、除去速度が低い減圧穴領域を回避するキャリアヘッドが必要とされている。このキャリアヘッドは、種々の型のＣＭＰシステムにおいて使用可能であるべきであり、そして実施するために過度の実験および操作を必要としないべきである。具体的には、このキャリアヘッドは、全体に複雑なシステム（例えば、浮動保持リング）を必要としないべきであり、そしてＣＭＰの間、均一なウエハ表面を提供するべきである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
（発明の要旨）
広範に言えば、本発明は、ウエハの表面における除去速度が低い減圧穴領域を回避する、部分的に膜であるキャリアヘッドを提供することによって、上記必要性を満たす。本発明の実施形態は、キャリアヘッド上の複数の減圧穴を、より大きい、中心に配置された減圧穴で置き換える。研磨の間、ブラダーまたは膜は、中心に配置された減圧穴の領域で膨張され、その結果、減圧穴の領域における圧力が、研磨圧力と本質的に等しい。
【００１８】
例えば、１つの実施形態において、キャリアヘッドは、中心の位置に形成された開口部を有する、金属プレートを備える。この金属プレートは、ウエハ面（これは、ＣＭＰ操作の間、ウエハの裏面に面する）および非ウエハ面を有する。ブラダーが、金属プレートの非ウエハ面の上方に配置され、そして金属プレートの開口部の上方に位置する。研磨の間の均一性を容易にするために、ＣＭＰ操作の間に利用される研磨圧力に実質的に等価な膨張圧力が、このブラダーに付与される。キャリアヘッドは、さらに、キャリアフィルムを備え、このキャリアフィルムは、金属プレートのウエハ面に配置される。このキャリアフィルムは、ＣＭＰ操作の間、金属プレートとウエハの裏面との間に配置される。この局面において、金属プレートおよびブラダーは、キャリアフィルムに、実質的に均一な力を提供し得る。ウエハの移送を容易にするために、減圧が、金属プレートの開口部に適用されて、ウエハをキャリアヘッドに接着させ得る。減圧が金属プレートの開口部に付与される場合、ブラダーが収縮され得る。さらに、ウエハをキャリアヘッドから解放するために、このブラダーは、金属プレートの開口部を通って突出するように膨張され得る。
【００１９】
ＣＭＰプロセスにおいて使用するためのさらなるキャリアヘッドが、本発明のさらなる実施形態において開示される。このキャリアヘッドは、中心の位置に形成された開口部を有する金属プレートを備える。上記のように、この金属プレートは、ウエハ面（これは、ＣＭＰ操作の間、ウエハの裏面に面する）および非ウエハ面を有する。膜が、この金属プレートの非ウエハ面の上方に配置され、そして金属プレートの開口部の上方に位置する。研磨の間の均一性を容易にするために、この膜に、ＣＭＰ操作の間に利用される研磨圧力と実質的に等価な圧力が付与される。上記のように、このキャリアヘッドは、さらに、キャリアフィルムを備え、このキャリアフィルムは、金属プレートのウエハ面に配置される。このキャリアフィルムは、ＣＭＰ操作の間、金属プレートと、ウエハの裏面との間に配置される。この局面において、金属プレートおよび膜は、キャリアフィルムに、実質的に均一な力を提供し得る。ウエハの移送を容易にするために、減圧が、金属プレートの開口部に適用されて、ウエハをキャリアヘッドに接着させ得る。ウエハをキャリアヘッドから解放するために、解放圧力がこの膜に付与され得、その結果、この解放圧力がこの膜を、金属プレートの開口部を通して突出させる。
【００２０】
ＣＭＰプロセスの間にウエハを研磨するための方法が、本発明のなおさらなる実施形態において開示される。この方法は、ウエハをキャリアヘッド上に配置する工程を包含し、このキャリアヘッドは、中心の位置に形成された開口部を有する金属プレート、およびこの金属プレートの開口部の上方に位置するブラダーを備える。このブラダーは、上歯が配置される面とは逆の金属プレートの面に据え付けられる。このウエハは、キャリアヘッドを使用して、特定の研磨圧力で研磨表面に適用される。さらに、ブラダーが、研磨圧力に実質的に等価な圧力まで膨張され、そしてウエハの表面が研磨される。上記と同様に、キャリアフィルムが、金属プレートとウエハの裏面との間に配置され得、その結果、金属プレートおよびブラダーは、キャリアフィルムに、実質的に均一な力を提供する。さらに、減圧が、金属プレートの開口部に適用されて、ウエハをキャリアヘッドに接着させ、ウエハの移送を容易にし得る。ウエハをキャリアヘッドから解放するために、ブラダーが、金属プレートの開口部を通って突出するように、ブラダーが膨張され、ウエハをキャリアヘッドから解放し得る。
【００２１】
本発明の実施形態は、ウエハ表面の低い除去速度の領域を生じることなく、ウエハを研磨するために有利に使用され得る。特に、複数の減圧穴が除かれるので、低い除去速度の減圧穴の領域が、これらの領域におけるウエハ表面上に作製されない。さらに、ブラダーおよび膜が、研磨の間、中心に位置する減圧穴の領域に圧力を提供する。従って、低い除去速度の減圧穴の領域が、中心に位置する減圧穴の領域において、ウエハの表面に生じることが防止される。本発明の他の局面および利点は、添付の図面（本発明の原理を例として示す）と組み合わせて考慮して、以下の詳細な説明から明らかになる。
【００２２】
本発明は、さらなる利点と一緒に、添付の図面と組み合わせて考慮して以下の説明を参照することにより、最もよく理解され得る。
【００２３】
（好ましい実施形態の詳細な説明）
本発明は、部分的に膜であるキャリアヘッドに関して開示され、このキャリアヘッドは、ウエハの表面における低い除去速度の減圧穴の領域を回避する。一般に、本発明の実施形態の、部分的に膜であるキャリアヘッドは、キャリアヘッド上の複数の減圧穴を、より大きい、中心に位置する減圧穴で置き換える。研磨の間、ブラダーまたは膜は、中心に位置する減圧穴の領域で膨張され、その結果、減圧穴の領域での圧力が、研磨圧力と本質的に等しく、これは、キャリアヘッドを介してウエハに伝達される、下向きの力である。以下の説明において、多くの特定の細部が、本発明の完全な理解を提供する目的で記載される。しかし、本発明は、これらの特定の細部のいくつかまたは全てなしで実施され得ることが、当業者に明らかである。他の例において、周知のプロセス工程は、本発明を不必要にあいまいにしない目的で、詳細には記載されていない。
【００２４】
図４は、本発明の実施形態に従う、部分的に膜であるキャリアヘッド４００の底面図を示す図である。キャリアヘッド４００は、保持リング４０４に囲まれるステンレス鋼プレート４０２を備え、この保持リングは、研磨の間、ウエハを適所に保持する。実際の研磨の間、キャリアフィルム（図示せず）が、ステンレス鋼のウエハ面の上方、具体的には、ステンレス鋼プレート４０２とウエハの裏面との間に、配置される。キャリアフィルムは、ウエハ研磨の間、圧力を吸収するように設計されており、これによって、熱い圧点がウエハ表面上に生じることを防止する。上記のように、熱い圧点は、ＣＭＰプロセスの間、不均一性の問題を生じ得、このことは、キャリアフィルムの使用によって、一般的に回避される。
【００２５】
開口部４０６が、ステンレス鋼プレートの中心位置に形成され、この開口部の上方に、ブラダー４０８が配置される。本発明の実施形態は、キャリアヘッド上の複数の減圧穴を、より大きい、中心に位置する減圧穴４０６で置き換える。研磨の間、ブラダー４０８は、中心に位置する減圧穴４０６の領域において膨張され、その結果、減圧穴の領域での圧力は、研磨圧力に本質的に等しく、この圧力は、キャリアヘッドを介してウエハに伝達される下向きの力である。この様式で、金属プレートおよびブラダーは、キャリアフィルムに、実質的に均一な力を提供する。代表的に、３００ミリメートル（ｍｍ）のウエハについて、減圧穴４０６は、約１インチ〜３インチの範囲の直径を有し得る。
【００２６】
キャリアヘッド４００は、ステンレス甲のプレートを使用する観点で記載されるが、力をウエハに伝達し得る任意の型の材料が使用され得ることが、注目されるべきである。例えば、他の金属、プラスチック、またはＣＭＰプロセスにおいてキャリアヘッドに使用可能な任意の他の材料が、ステンレス鋼の代わりに利用され得る。同様に、ブラダー４０８は、撓み得、そしてウエハの裏面に圧力を付与し得る任意の型の材料を含み得る。例えば、ブラダーは、ゴム、ポリウレタン、撓んでステンレス鋼プレート４０２の開口部４０６を通して圧力を付与し得る、任意の他の材料を含み得る。
【００２７】
１つの実施形態において、保持リング４０４は、固定された保持リングであり、これは、ＣＭＰプロセスの間、動かない。しかし、本発明の実施形態は、ＣＭＰ操作の間、ウエハを適所に保持し得る、任意の型の保持リングを使用して実施され得る。例えば、保持リングは、ウエハ研磨の間、研磨ベルトの形状を調節するように作動され得る。
【００２８】
図５は、本発明の実施形態に従う、部分的に膜であるキャリアヘッド４００の側面図である。上記のように、キャリアヘッド４００は、保持リング４０４によって囲まれたステンレス鋼プレート４０２を備え、この保持リングは、研磨の間、ウエハ５０２を適所に保持する。さらに、キャリアフィルム５００が、ステンレス鋼プレート４０２のウエハ面に配置される。具体的には、キャリアフィルム５００は、ステンレス鋼プレート４０２と、ウエハ５０２の裏面との間に配置される。
【００２９】
開口部４０６が、ステンレス腔プレート４０２の中心の位置に形成され、この上方に、ブラダー４０８が配置される。１つの実施形態において、ブラダー４０８は、減圧チャンバ５０６内に配置され、この減圧チャンバは、以下にさらに詳細に記載されるように、ウエハ５０２の移送の間、完全な減圧環境または動的な減圧環境を提供し得る。先に言及されたように、本発明の実施形態は、キャリアヘッド上の複数の減圧穴を、より大きい、中心に位置する減圧穴４０６と置き換える。研磨の間、ブラダー４０８は、中心に位置する減圧穴４０６の領域で膨張され、その結果、減圧穴の領域における圧力は、研磨圧力と本質的に等しい。
【００３０】
より具体的には、ウエハ研磨の間、キャリアヘッド４００は、ウエハ５０２を、研磨ベルト５０４の表面に適用する。本開示は、線形ＣＭＰシステムの観点で記載されるが、本発明の実施形態はまた、テーブルベースのＣＭＰシステムにおいて利用され得ることが、注目されるべきである。ウエハ５０２の裏面に対して均一な下向きの力を提供するために、ブラダー４０８は、ＣＭＰプロセスの間に使用される研磨圧力と実質的に同じ圧力で膨張される。この様式で、キャリアフィルム５００を介してウエハ５０２に伝達される力は、ステンレス鋼プレート４０２の表面（ブラダー４０８によって提供される圧力に起因して、減圧穴４０６の領域を含む）にわたって本質的に均一である。
【００３１】
ＣＭＰプロセスの間、ウエハ５０２の表面にわたる均一性を促進することに加えて、本発明の実施形態は、さらに、ウエハ５００の移送を容易にする。図６は、本発明の実施形態に従う、ウエハ移送の間の、部分的に膜であるキャリアヘッド４００の側面図である。上記のように、キャリアヘッド４００は、保持リング４０４によって囲まれたステンレス鋼プレート４０２を備え、この保持リングは、研磨の間、ウエハ５０２を適所に保持する。また、キャリアフィルム５００が、ステンレス鋼プレート４０２のウエハ面、ステンレス鋼プレート４０２とウエハ５０２の裏面との間に配置される。
【００３２】
中心に位置する減圧穴４０６は、キャリアヘッド４００がウエハ５０２を取り上げ、そして降ろすことを可能にする。先に言及されたように、研磨操作の完了後、キャリアヘッド４００は、一般に、ウエハ５０２を、研磨ベルト５０４の表面から、ウエハ製造プロセスにおける次のステーションへと移送する。しかし、ウエハはしばしば、研磨ベルト５０４との「付着」を経験する。すなわち、研磨ベルトの表面のポリウレタンと、スラリーとの組み合わせが、しばしば、ウエハ５０２を研磨ベルト５０４の表面に接着させる。この接着を破壊するためには、キャリアヘッド４００は、中心に位置する減圧穴４０６を介してウエハの裏面に減圧を適用し、これにより、キャリアヘッド４００は、ウエハ５０２を研磨ベルト５０４の表面から持ち上げ得る。
【００３３】
具体的には、ウエハ５０２を持ち上げる場合、ブラダー４０８が収縮され、そして減圧が、減圧チャンバ５０６内に発生される。このブラダー４０８は、システム開発者およびシステム操作者の必要性に依存して、完全に収縮され得るか、または部分的に収縮され得る。一般に、ブラダー４０８は、減圧チャンバ５０６の減圧がキャリアフィルム５００に伝達するように収縮される。キャリアフィルム５００の多孔性の性質に起因して、減圧は、減圧穴４０６およびキャリアフィルム５００を通して、ウエハ５０２の裏面に伝達される。この様式で、減圧から生じるウエハ５０２のキャリアヘッド４００への接着が、ウエハ５０２と研磨ベルト５０４との間の付着に打ち克ち、従って、キャリアヘッド４００がウエハ５０２を持ち上げることを可能にする。
【００３４】
一般に、一旦、ウエハ５０２が研磨表面５０４から取り除かれると、減圧は消失され得る。なぜなら、ウエハ５０２は、代表的に、移送の間、湿ったキャリアフィルム５００に接着するからである。従って、減圧チャンバ５０６は、特定の期間の後に消失する、動的減圧のみを生じるように実施され得る。減圧とキャリアフィルム５００との組み合わせが、ウエハ５０２を研磨ベルト５０４の表面から持ち上げることに加えて、ウエハ５０２を任意の表面から持ち上げるために利用され得ることが、注目されるべきである。
【００３５】
ウエハ５０２をその目的位置に移送した後に、ブラダー４０８は、ブラダー４０８が減圧穴４０６を通して突出するように膨張される。ブラダー４０８を突出させることによって、キャリアフィルム５００における突出部を作製し、この突出部が、ウエハ５０２をキャリアヘッド４００から解放する。本発明の他の実施形態は、ウエハ５０２を、キャリアヘッド４００から、減圧穴４０６を通して正の空気流を適用することによって解放し得ることが、注目されるべきである。
【００３６】
上記キャリアヘッド４００を使用して、本発明の実施形態は、ウエハ表面に低い除去速度の減圧穴領域を生じることなく、ウエハを研磨するために有利に利用され得る。具体的には、複数の減圧穴が除かれるので、低い除去速度の減圧穴の領域が、これらの領域におけるウエハ表面上に作製されない。さらに、ブラダー４０８は、研磨の間、中心に位置する減圧穴４０６の領域において圧力を提供する。従って、低い除去速度の減圧穴の領域は、中心に位置する減圧穴４０６の領域において、上歯表面に生じることを防止される。ブラダー４０８を利用して、研磨の間、減圧穴４０６に圧力を提供することに加えて、本発明の実施形態は、膜を利用し得る。
【００３７】
図７は、本発明の実施形態に従う、膜を利用する、部分的に膜であるキャリアヘッド７００の側面図である。キャリアヘッド７００は、保持リング４０４に囲まれたステンレス鋼プレート４０２を備え、この保持リングは、研磨の間、ウエハ５０２を適所に保持する。さらに、キャリアフィルム５００が、ステンレス鋼プレート４０２のウエハ面に配置される。具体的には、キャリアフィルム５００が、ステンレス鋼プレート４０２とウエハ５０２の裏面との間に配置される。
【００３８】
上記のように、開口部４０６が、ステンレス鋼プレート４０２の上方の中心位置に形成され、この上方に、膜７０２が配置される。図６と類似して、図７の膜７０２は、減圧チャンバ５０６内に配置され、この減圧チャンバは、ウエハ５０２の移送の間、完全な減圧環境または動的な減圧環境を提供し得る。先に言及されたように、本発明の実施形態は、キャリアヘッドの複数の減圧穴を、より大きい、中心に位置する減圧穴４０６で置き換える。研磨の間、圧力が、中心に位置する減圧穴４０６の領域で膜７０２に付与され、その結果、減圧穴の領域での圧力が、研磨圧力に本質的に等しい。
【００３９】
先に議論されたように、キャリアヘッド４００は、ウエハ研磨の間、研磨ベルト５０４の表面にウエハ５０２を適用する。ウエハ５０２の裏面に均一な下向きの力を提供するために、ＣＭＰプロセスの間に使用される研磨圧力と実質的に等価な圧力が、膜７０２に付与される。この様式で、キャリアフィルム５００を介してウエハ５０２に伝達される力は、ステンレス鋼プレート４０２の表面（膜７０２によって提供される圧力に起因して、減圧穴４０６の領域を含む）にわたって本質的に均一である。
【００４０】
図８は、本発明の実施形態に従う、ウエハの移送の間の、部分的に膜であるキャリアヘッド７００の側面図である。上記のように、キャリアヘッド７００は、保持リング４０４によって囲まれたステンレス鋼プレート４０２を備え、この保持リングは、研磨の間、ウエハ５０２を適所に保持する。また、キャリアフィルム５００は、ステンレス鋼プレート４０２のウエハ面、ステンレス鋼プレート４０２とウエハ５０２の裏面との間に配置される。
【００４１】
中心に位置する減圧穴４０６は、キャリアヘッド７００がウエハ５０２を取り上げ、そして降ろすことを可能にする。先に言及されたように、ウエハ５０２は、しばしば、研磨ベルト５０４との「付着」を経験する。すなわち、研磨ベルトの表面のポリウレタンとスラリーとの組み合わせが、しばしば、ウエハ５０２を研磨ベルト５０４の表面に接着させる。この接着を破壊するために、キャリアヘッド７００は、中心に位置する減圧穴４０６を介してウエハの裏面に減圧を適用し、これによって、キャリアヘッド７００は、ウエハ５０２を研磨ベルト５０４の表面から持ち上げ得る。
【００４２】
具体的には、ウエハ５０２を持ち上げる場合、減圧が、減圧チャンバ５０６内に発生される。減圧チャンバ５０６内の減圧は、膜７０２をキャリアフィルム５００およびウエハ５０２の裏面から離す方に引く。従って、減圧チャンバ５０６の減圧は、キャリアフィルム５００を移動させる。キャリアフィルム５００の多孔勢に起因して、減圧は、減圧穴４０６およびキャリアフィルム５００を通って、ウエハ５０２の裏面へと移動する。この様式で、減圧から生じる、ウエハ５０２のキャリアヘッド７００への接着は、ウエハ５０２と研磨ベルト５０４との間の摩擦に打ち克ち、これによって、キャリアヘッド７００がウエハ５０２を持ち上げることを可能にする。
【００４３】
図６を参照して上で議論されたように、一旦、ウエハ５０２が研磨表面５０４から取り除かれると、減圧は消失され得る。なぜなら、ウエハ５０２は、代表的に、移送の間、湿ったキャリアフィルム５００に接着するからである。従って、減圧チャンバ５０６は、特定の期間の後に消失する動的減圧のみを生じるように実施される。
【００４４】
ウエハ５０２をその目的位置に移送した後に、キャリアヘッド４００は、圧力を膜７０２に付与し、その結果、膜７０２は、減圧穴４０６を通って突出する。突出する膜７０２は、キャリアフィルム５００に突出部を作製し、この突出部が、ウエハ５０２をキャリアヘッド４００から解放する。上記のように、本発明の実施形態はまた、減圧穴４０６を通して正の空気流を付与することによって、キャリアヘッド４００からウエハ５０２を解放し得る。
【００４５】
図５および６を参照して、ブラダーベースの実施形態が上に記載されたので、低い除去速度の減圧穴の領域は、これらの領域において、ウエハの表面に作製されない。なぜなら、複数の減圧穴が除かれるからである。さらに、膜７０２は、研磨の間、中心に位置する減圧穴４０６の領域に、圧力を提供し得る。従って、低い除去速度の減圧穴が、中心に位置する減圧穴４０６の領域において、ウエハの表面に生じることが防止される。
【００４６】
上記の本発明は、理解の明瞭さの目的でいくらか詳細に記載されたが、特定の変化および改変が、添付の特許請求の範囲の範囲内で実施され得ることが明らかである。従って、本実施形態は、例示的であって限定的ではないと解釈されるべきであり、そして本発明は、本明細書中に与えられる細部に限定されず、添付の特許請求の範囲の範囲内、およびその均等物の範囲内で、改変され得る。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１Ａ】図１Ａは、従来のテーブルベースのＣＭＰ装置を示す図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、従来の線状ウエハ研磨装置の速面図を示す。
【図２】図２は、従来のキャリアヘッドを示す図である。
【図３】図３は、従来のキャリアヘッドを使用するＣＭＰ操作から生じる、例示的なウエハを示す図である。
【図４】図４は、本発明の実施形態に従う、部分的に膜であるキャリアヘッドの底面図を示す図である。
【図５】図５は、本発明の実施形態に従う、部分的に膜であるキャリアヘッドの側面図である。
【図６】図６は、本発明の実施形態に従う、ウエハの移送の間の、部分的に膜であるキャリアヘッドの側面図である。
【図７】図７は、本発明の実施形態に従う、膜を利用する、部分的に膜であるキャリアヘッドの側面図である。
【図８】図８は、本発明の実施形態に従うウエハの移送の間の、膜を利用する、部分的に膜であるキャリアヘッドの側面図である。
【図１Ａ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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