(57)【要約】【課題】研磨動作中におけるポリッシャヘッドのバッキング膜のスリップを防止する。【解決手段】バッキングプレート（１５０）に対するスリップを阻止するポリッシャヘッドバッキング膜（１４０）である。一つの実施形態において、ポリッシャヘッドバッキング膜／バッキングプレートアセンブリ（１８０）が設けられる。バッキング膜／バッキングプレートアセンブリ（１８０）は、孔パターン（１４８）に加えて前記膜面の一方から突出する保持ピン（１４４）を備えるバッキング膜（１４０）を含む。バッキング膜／バッキングプレートアセンブリ（１８０）は、バッキング膜（１４０）およびバッキングプレート（１５０）の双方の孔パターンが、位置合わせされ得るように、対応する孔パターン（１５８）および受け入れ孔（１５４）を有するバッキングプレート（１５０）も含む。受け入れ孔（１５４）は、孔パターン（１４８、１５８）が位置合せされたときに、保持ピン（１４４）および受け入れ孔（１５４）も位置合せされるので、バッキング膜（１４０）の保持ピン（１４４）を受け入れ得る。保持ピン（１４４）は、それゆえ、一旦保持ピン（１４４）が適切に挿入されると、バッキング膜（１４０）がバッキングプレート（１５０）に対して移動することが防止されるように、位置合せされた状態で受け入れ孔（１５４）に挿入され得る。【選択図】図２
2004519096.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッキングプレートに対するバッキング膜のスリップを防止するためのポリッシャヘッドバッキング膜／バッキングプレートアセンブリであって、
そこに配置された第１の孔パターンとバッキング膜の表面から突出する保持手段とを有するバッキング膜と、
そこに配置された第２の孔パターンおよび受け入れ手段を有するバッキングプレートと、
を具備し、
前記第２の孔パターンは、前記第１および第２の孔パターンが位置合せされ得るように、前記バッキング膜の前記第１の孔パターンに対応し、
前記受け入れ手段は、前記第１および第２の孔パターンが位置合わせされるときに前記保持手段および前記受け入れ手段もまた位置合わせされるように、前記バッキング膜の前記保持手段を受け入れるべく適合され、
前記保持手段は、前記受け入れ手段内への前記保持手段の挿入後に前記バッキング膜が前記バッキングプレートに対して移動するのが防止されるように、位置合わせ直後に前記受け入れ手段内に挿入可能である、
ポリッシャヘッドバッキング膜／バッキングプレートアセンブリ。
【請求項２】
前記保持手段は、複数の保持ピンを備える、請求項１に記載のポリッシャヘッドバッキング膜／バッキングプレートアセンブリ。
【請求項３】
前記保持手段は、前記バッキング膜の表面の縁部近傍に配置されている、請求項１に記載のポリッシャヘッドバッキング膜／バッキングプレートアセンブリ。
【請求項４】
前記保持手段は、前記バッキング膜の表面に対して実質的に直交させて配向されている、請求項１に記載のポリッシャヘッドバッキング膜／バッキングプレートアセンブリ。
【請求項５】
前記保持手段は、前記バッキング膜を作るのに使用される材料から作られる、請求項１に記載のポリッシャヘッドバッキング膜／バッキングプレートアセンブリ。
【請求項６】
前記バッキング膜を前記バッキングプレートに取り付けるのに接着剤が用いられない、請求項１に記載のポリッシャヘッドバッキング膜／バッキングプレートアセンブリ。
【請求項７】
前記受け入れ手段からの前記保持手段の偶発的な位置ずれを防止するためのロッキング手段をさらに具備する、請求項１に記載のポリッシャヘッドバッキング膜／バッキングプレートアセンブリ。
【請求項８】
ウェーハ上に行なわれる後続の半導体処理ステップを容易にするために前記ウェーハの頂面にプレーナ形状が作成されるようにウェーハを研磨するために用いられる化学的機械的研磨（ＣＭＰ）マシーンであって、
前記ＣＭＰマシーン上に取り付けられたポリッシングパッドであって、研磨動作を行うように適合され、これにより前記ＣＭＰマシーンが研磨動作を実行するポリッシングパッドと、
前記ＣＭＰマシーン上に取り付けられたポリッシャヘッドバッキング膜／バッキングプレートアセンブリと、
を具備し、
前記ポリッシャヘッドバッキング膜／バッキングプレートアセンブリは、前記半導体ウェーハを前記ポリッシングパッド上に配置すべく適合され、
そこに配置された第１の孔パターンとバッキング膜の表面から突出する保持手段とを有するバッキング膜を含み、
前記ポリッシャヘッドバッキング膜／バッキングプレートアセンブリは、そこに配置された第２の孔パターンおよび受け入れ手段を有するバッキングプレートをも含み、
前記第２の孔パターンは、前記第１および第２の孔パターンが位置合せされ得るように、前記バッキング膜の前記第１の孔パターンに対応し、
前記受け入れ手段は、前記第１および第２の孔パターンが位置合わせされるときに前記保持手段および前記受け入れ手段もまた位置合わせされるように、前記バッキング膜の前記保持手段を受け入れるべく適合され、
前記保持手段は、前記受け入れ手段内への前記保持手段の挿入後に前記バッキング膜が前記バッキングプレートに対して移動するのが防止されるように、位置合わせ直後に前記受け入れ手段内に挿入可能である、
ＣＭＰマシーン。
【請求項９】
前記ポリッシャヘッドバッキング膜／バッキングプレートアセンブリの前記保持手段は、複数の保持ピンを備える、請求項８に記載のＣＭＰマシーン。
【請求項１０】
前記ポリッシャヘッドバッキング膜／バッキングプレートアセンブリの前記保持手段は、前記バッキング膜の表面の縁部近傍に配置されている、請求項８に記載のＣＭＰマシーン。
【請求項１１】
前記ポリッシャヘッドバッキング膜／バッキングプレートアセンブリの前記保持手段は、前記バッキング膜の表面に対して実質的に直交させて配向されている、請求項８に記載のＣＭＰマシーン。
【請求項１２】
前記ポリッシャヘッドバッキング膜／バッキングプレートアセンブリの前記保持手段は、前記バッキング膜を作るのに使用される材料から作られる、請求項８に記載のＣＭＰマシーン。
【請求項１３】
前記バッキング膜を前記バッキングプレートに取り付けるのに接着剤が用いられない、請求項８に記載のＣＭＰマシーン。
【請求項１４】
前記ポリッシャヘッドバッキング膜／バッキングプレートアセンブリは、前記受け入れ手段からの前記保持手段の偶発的な位置ずれを防止するためのロッキング手段をさらに具備する、請求項８に記載のＣＭＰマシーン。
【請求項１５】
化学的機械的研磨（ＣＭＰ）マシーンのポリッシャヘッドバッキング膜／バッキングプレートアセンブリにおける、バッキング膜が、バッキングプレートに対してスリップするのを防止するための方法であって、
そこに配置される第１の孔パターンを有するバッキング膜に保持手段を提供するステップであり、前記保持手段は、前記バッキング膜の表面から突出している、ステップと、
そこに配置される第２の孔パターンを有するバッキングプレートに受け入れ手段を提供するステップであり、前記受け入れ手段は、前記保持手段を受け入れるべく適合され、且つ前記第２の孔パターンは、前記第１および第２の孔パターンが位置合せされ得るように、前記第１の孔パターンに対応する、ステップと、
前記保持手段および前記受け入れ手段も位置合わせされるように、前記第１および第２の孔パターンを位置合せするステップと、
前記保持手段の前記受け入れ手段内への挿入後に前記バッキング膜が前記バッキングプレートに対して移動することを防止するように、位置合わせ直後に前記保持手段を前記受け入れ手段に挿入するステップと、
を具備する、方法。
【請求項１６】
前記保持手段は、複数の保持ピンを備える、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記保持手段は、前記バッキング膜の表面の縁部近傍に配置されている、請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
前記保持手段は、前記バッキング膜の表面に対して実質的に直交させて配向されている、請求項１５に記載の方法。
【請求項１９】
前記保持手段は、前記バッキング膜を作るのに使用される材料から作られる、請求項１５に記載の方法。
【請求項２０】
前記バッキング膜を前記バッキングプレートに取り付けるのに接着剤が用いられない、請求項１５に記載の方法。
【請求項２１】
係止されたときに前記保持手段を前記受け入れ手段内の適正位置にロックするロッキング手段を提供するステップと、
前記受け入れ手段からの前記保持手段の偶発的な位置ずれが防止されるように、前記ロッキング手段を係止させるステップと、
をさらに具備する、請求項１５に記載の方法。
【請求項２２】
頂面の化学的機械的研磨のステップを具備する半導体装置の製造方法であって、前記ポリッシングのために、請求項８乃至１４のいずれかに記載の、ウェーハのＣＭＰマシーンが用いられる方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明の技術分野は、半導体製造処理に属する。さらに詳細には、本発明は、化学的機械的研磨マシーンにおけるポリッシャヘッドにバッキング膜をより効果的に取り付ける方法およびデバイスに関する。
【０００２】
【従来の技術】
今日のディジタル集積回路（ＩＣ）デバイスの能力および有用性の多くは、集積化の増大レベルにあるものとされ得る。抵抗、ダイオード、トランジスタなどのような、ますます多くの構成要素が、基礎をなすチップ、またはＩＣ、内に継続的に集積化されている。典型的なＩＣのための出発点材料は、非常に高い純度のシリコンである。材料は、単結晶として成長され、中実シリンダの形状をとる。この結晶は、それから、典型的には直径１０から３０ｃｍで厚さ２５０ミクロンのウェーハを生成すべく、一塊りのパンをスライスするのと同様に、挽かれる。
【０００３】
ＩＣ構成要素の特徴の外面的形状は、フォトリソグラフィとして知られるプロセスを通して写真技術によって、一般に、定義される。非常に細かい面の外面形状が、この技術によって正確に再現される。フォトリソグラフィプロセスは、構成要素領域を定義するために用いられ、頂部上に１層ずつ逐次重ねて構成要素を作る。複合ＩＣは、多くの異なる作られた層をしばしば持つことができ、各層が、相互接続が異なる、独自の構成要素を有し、そして前の層の頂部に積層される。ＩＣ構成要素は、シリコンウェーハの基礎となる面上に作られるので、これらの複合ＩＣの最終的な形状は、よく知られている地上の多くの「丘」および「谷」を有する「山脈」にしばしば似ている。
【０００４】
フォトリソグラフィプロセスにおいて、マスクイメージ、または種々の構成要素を定義するパターンは、紫外光を用いて感光層上に焦点合わせされる。イメージは、フォトリソグラフィツールの光学手段を用いて面上に焦点合わせされ、且つ感光層に刷り込まれる。より小さな形状を作るため、ますます細かいイメージが、感光層の表面に焦点合わせされなければならず、あるいは、異なった言い方をすれば、光学的分解能が増大しなければならない。光学的解像度が増大するにつれて、マスクイメージの焦点の深さも対応して狭くなる。このことは、フォトリソグラフィツールにおける高開口数レンズによって組み付けされる焦点の深さにおける狭い範囲に起因している。この焦点深さの狭小化は、しばしば、取得可能な解像度における制限因子となり、そして、それゆえ、フォトリソグラフィツールを用いて取得可能な最小の構成要素となる。上述されたように、「丘」および「谷」によって定義された、複合ＩＣの極端な形状は、焦点の深さ減少の影響を激化させる。それゆえ、サブミクロンの形状を定義するマスクイメージを、感光層上に適正に焦点合わせするためには、精密に平坦な面が要求される。精密に平坦な（例えば、プレーナ化された）面により、焦点合わせの極度に小さな深さ、そして、次には、極度に小さな構成要素の定義および後続の製造を可能となるであろう。
【０００５】
化学的・機械的研磨（ＣＭＰ：Ｃｈｅｍｉｃａｌ−Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）は、半導体製造およびシリコンウェーハのプレーナ化および／またはその上の被覆物質の除去のための処理に広く用いられている。典型的には、ＣＭＰは、ウェーハとポリッシングスラリーとして知られる薬品で飽和含浸された作動するポリッシングパッドとの間の機械的接触を用いる誘電体材料の犠牲層の除去を伴う。研磨は、研磨プロセスの期間中に、より高いスポット（「丘」）は、より低いスポット（「谷」）よりも早く除去されるので、ウェーハ上の高いスポットと低いスポットとの間の高さの差を、最小化する。このやり方での研磨は、それがミリメータスケール上で検査されるときは、処理されたウェーハ上に平滑な形状を生成する単なる技術である。すなわち、ウェーハは、プレーナ形状を持つ頂面を有している。それは、ミリメータの距離について計測されたときに、本質的に平坦（例えば、プレーナ化された）であり、ＣＭＰ後に残っている高いスポットと低いスポットとの間の角度は、概して１度未満である。「ウェーハ」（用語）とは、その上にかなり多数の層が存在する基板を意味している。概して、基板は、半導体材料から作られるが、このことは必須ではない。
【０００６】
その正確な設計にかかわらず、典型的なＣＭＰマシーンは、ポリッシャヘッドおよび研磨プロセスの間ウェーハを保持するキャリアを有している。ポリッシャヘッドの内側に、ウェーハとキャリアのバッキングプレートとの間に、バッキング膜が通常存在する。バッキングプレート上に、多数の空孔からなり、そして、ウェーハに印加される背圧の大きさおよび方向を調整することを可能とする孔パターンが存在する。バッキング膜は、キャリアのバッキングプレート上のそれに対応する孔パターンを有する。穿孔されたバッキング膜は、それらそれぞれの孔パターンが位置合わせされるように、バッキングプレートに取り付けられる。ユーザーによって特定された適切な圧力が、それなりに、ポリッシャヘッドによって、バッキングプレートおよびバッキング膜の両方を介して、ウェーハに印加され得る。
【０００７】
伝統的には、バッキング膜が研磨動作の間にキャリアに対して回転して、結果としてバッキング膜上の穿孔が、バッキングプレートの空孔と、位置合わせ不良となることを防止するために、接着剤が、バッキング膜を適正位置に保持すべく、バッキング膜および／またはバッキングプレートの接触面に施される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この方法は、時間超過によりバッキング膜／バッキングプレート境界面の接着剤が、劣化して効かなくなるので、問題がある。結果として、バッキング膜は回転するキャリアの逆方向にスリップし始める。スリップする傾向は、多くの機械的動作を必要とするプロセスの間に特に強い。結局、バッキング膜の穿孔は、バッキングプレートの空孔ともはや位置合わせされず、それによって、ポリッシャヘッドからウェーハに印加される気流が部分的にまたは完全に阻止される。したがって、所望の圧力がウェーハに正確に印加されることができなくなる。
【０００９】
接着剤の使用に伴う他の問題は、特定の高温研磨プロセスに関する。動作温度が１００°Ｆを充分に超え得るそのようなプロセスの間に、バッキング膜の能力が接着剤の存在に起因して低下され得る。さらに、強い接着剤は、スリップすることを防止するため、バッキング膜を貼り付けるのに、通常、使用される。その上、強い接着剤の使用は、該接着剤は清掃するのが非常に困難であるので、キャリアの復元時にさらに他の問題を発生させる。加えて、より多い接着剤の使用は、バッキング膜および／またはバッキングプレート上の孔も詰らせるおそれがあり、それゆえウェハーの背後における適正な背圧を印加させるべきキャリアの能力にやはり否定的に影響する。
【００１０】
要するに、先行技術の解決法のこれらの短所は、ＣＭＰマシーンの能力に不利に影響する。より詳細には、それらは、バッキング膜および／またはキャリアの予想される寿命を劣化させる。少なくとも、上述されたようにスリップが一旦はじまると、ユーザーは、ＣＭＰマシーンにおいて処理されているウェーハに印加される圧力を適切に制御するために、位置合わせ不良となったバッキング膜を、再調整または再配置しなければならなくなる。
【００１１】
それゆえ、必要とされることは、ＣＭＰマシーンのポリッシャヘッドにおけるバッキング膜が、研磨動作の間にスリップすることを高い信頼性を有して防止するメカニズムである。さらに、必要とされることは、上述した欠点、すなわち、バッキング膜および／またはキャリアの短い有用寿命の予測、キャリア再構築の実施の困難性、空孔および／またはバッキング膜穿孔の詰まり、そして高温に起因する能力劣化なしに、上述を達成するメカニズムである。本発明は、上述したニーズを満たす解決法を提供する。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
ＣＭＰマシーンのポリッシャヘッドにおけるバッキング膜が研磨動作の間にスリップするのを高い信頼性を有して防止するメカニズムを提供することは有利であろう。より詳細には、バッキング膜および／またはキャリアの短い有用寿命予測を強要すること、または実施が困難なキャリアの再構築をすることなしに、上述を達成するメカニズムを提供することは望ましいであろう。また、空孔および／またはバッキング膜穿孔が詰ることを生じさせ、または高温度プロセスの間の能力劣化を被ることなく、解決法を提供することも有益であろう。
【００１３】
したがって、本発明は、ＣＭＰマシーンに使用するためのノンスリップポリッシャヘッドバッキング膜を提供する。より詳細には、本発明は、延長された期間について、バッキング膜のスリップが発生するのを、高い信頼性を有して防止するため、バッキング膜およびキャリアが拡張された有用寿命を有する。本発明は、高温処理の間の能力の劣化をも免除する。さらに、本発明は、キャリアの再構築における逆効果を有しておらず、空孔またはバッキング膜穿孔の詰まりを生ずることもない。
【００１４】
さらに詳細には、一つの実施態様において、本発明のポリッシャヘッドバッキング膜／バッキングプレートアセンブリは、孔パターンおよび前記膜面の一方から突出する保持ピンを有するバッキング膜を含んでいる。前記バッキング膜／バッキングプレートアセンブリはまた、前記バッキング膜およびバッキングプレートの上の孔パターンが位置合せされ得るように、対応する孔パターンおよび受け入れ孔を有するバッキングプレートをも含んでいる。前記受け入れ孔は、前記バッキング膜の前記保持ピンを受け入れし得るとともに、前記孔パターンが位置合わせされたときに、前記保持ピンと前記受け入れ孔が良好に位置合わせされるように、配置される。それゆえ、適切に位置合わせされた状態では、前記保持ピンが前記受け入れ孔内に挿入され得るとともに、一旦、前記保持ピンが適切に挿入されると、前記バッキング膜は、前記バッキングプレートに対して移動することができない。本発明のこの実施態様は、このようにして、研磨されるウェーハに対して前記ポリッシャヘッドによって適切な圧力の印加を提供するだけでなく、上述したようにバッキング膜接着の手段としての接着剤の使用に関連する問題をも除去する。
【００１５】
一つの実施態様において、前記保持ピンは、前記バッキング膜の縁部に沿って配置され、そこでは、それらは、研磨動作の間に前記バッキングプレートに対して回転またはスリップするバッキング膜の傾向を最もよく阻止し得る。現時点で好ましい実施態様においては、保持ピンが、バッキング膜の表面から実質的に垂直に突出する。
【００１６】
さらに他の実施態様においては、本発明は、前記保持ピンが適正な位置にロックされて前記受け入れ孔から偶発的に位置ずれしないことをさらに確実にするために、前記保持ピンが前記受け入れ孔に挿入された後に係止され得るロッキングメカニズムをも提供する。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明は、添付図面の図中に、限定的ではなく、例示的に示され、そこでは同様の参照数字は同様のエレメントを示している。
【００１８】
添付図面にその実施例が図解されている、本発明の好ましい実施形態であるノンスリップポリッシャヘッドバッキング膜について、詳細に言及する。本発明は、好ましい実施形態に関連して説明されるが、それらは、これら実施形態に本発明を限定しようとするものではないことは理解されるであろう。それどころか、本発明は、ここに付された特許請求の範囲によって定義されたような本発明の精神および範囲内に含まれ得る代替技術、変更技術および均等技術を包含することが意図されている。さらに、以下における本発明の詳細な説明において、非常に多くの特定の詳細が、本発明の完全な理解を提供するために述べられている。しかしながら、当業者には、本発明はこれらの特定な詳細なしに実行され得ることは明らかであろう。他の例において、よく知られた方法、手順、構成要素、および回路は、本発明の態様を不必要にあいまいにしないようにするため詳細には説明されていない。
【００１９】
本発明は、ＣＭＰマシーンにおいて使用するためのノンスリップポリッシャヘッドバッキング膜を提供する。さらに詳細には、本発明のノンスリップポリッシャヘッドバッキング膜は、研磨動作の間、キャリアのバッキングプレートに動かないように取り付けられたままとなるため、バッキングプレートのおよびバッキング膜の孔パターンが位置合わせされた状態にとどまる。重要なことに、前記バッキング膜のスリップは、延長された期間を超えてさえも完全に回避され、そして前記バッキング膜およびキャリアは、延長された実用寿命を有する。さらに、本発明は、先行技術におけるような接着剤の使用が必要とされないので、高温プロセスの間における能力の劣化の心配がなく、キャリア再構築に反する影響がなく、そして空孔またはバッキング膜穿孔の詰まりを生ずることがない。これらおよび本発明の他の態様に関する詳細は以下において議論される。特に、次の本発明の説明は、本発明の実施形態が実施され得るＣＭＰマシーンの構造および術語の説明により始められるであろう。この説明は、それから本発明の動作を述べる詳細な説明へと続くであろう。
【００２０】
（本発明の実施形態を実施するための具体的なＣＭＰマシーン）
図１Ａは、ＣＭＰマシーン１００の平面図を示しており、図１Ｂは、図１ＡのＣＭＰマシーン１００の切欠側面図を示している。研磨されるべきウェーハは、ＣＭＰマシーン１００に供給され、該ＣＭＰマシーン１００は、該ウェーハをポリッシャヘッド１０１でピックアップし、そしてそれらを回転ポリッシングパッド１０２上に配置する。ポリッシングパッド１０２は、弾性材料で作られ、かつ、研磨プロセスを助けるべく、しばしば複数の所定の溝１０３を有して、特定のテクスチャード加工されている。ポリッシングパッド１０２は、ポリッシングパッド１０２の下方に設置されるプラテン、すなわちターンテーブル１０４上で、所定のスピードにて回転する。ウェーハ１０５は、キャリアリング１１２およびキャリア１０６によってポリッシングパッド１０２上の適正位置に保持され、そして該ウェーハ１０５は、ポリッシャヘッド１０１に取り付けられる。特に、ウェーハ１０５の一方の面は、ポリッシングパッド１０２上に載置されており、同時にウェーハ１０５の他方の面は、ポリッシャヘッド１０１のキャリア１０６の下面に向かって保持されている。ポリッシングパッド１０２が回転するにつれて、ポリッシャヘッド１０１は、ウェーハ１０５を所定の割合にて回転させ、且つウェーハ１０５を、所定量の下向きの力によってポリッシングパッド１０２上に押し付ける。
【００２１】
図１Ａおよび図１Ｂをさらに参照すると、ポリッシャヘッド１０１のキャリア１０６は、バッキングプレート１５０を含んでいる。加えて、バッキング膜１４０は、それがウェーハ１０５とキャリア１０６のバッキングプレート１５０との間に位置するように、バッキングプレート１５０に取り付けられる。多数の空孔（図示されていない）を備える孔パターンが、ウェーハ１０５に印加される背圧の大きさと方向をユーザーが調整することを可能として、バッキングプレート１５０に存在する。バッキング膜１４０は、キャリア１０６のバッキングプレート１５０のそれに対応する孔パターン（図示されていない）を有している。穿孔されたバッキング膜１４０は、それらのそれぞれの孔パターンを位置合わせするように、バッキングプレート１５０に取り付けられる。それ自体、ユーザーによって特定される通りの適切な圧力が、ポリッシャヘッド１０１によって、バッキングプレート１５０およびバッキング膜１４０の両方を通してウェーハ１０５に印加され得る。
【００２２】
ＣＭＰマシーン１００は、ポリッシングパッド１０２の半径にわたって延びるスラリーディスペンスアーム１０７も含んでいる。スラリーディスペンスアーム１０７は、ポート１３２を経由してスラリーの流れをポリッシングパッド１０２上に施す。通常は、スラリーは、スラリーディスペンスアーム１０７がポリッシングパッド１０２の半径にわたって横切って行くにつれて、そしてポリッシングパッド１０２が回転するにつれて、施されるため、ポリッシングパッド１０２の表面にわたってスラリーが均一に施される。それにもかかわらず、スラリーディスペンスアーム１０７によって施されるスラリーの小さな部分のみが、いつもウェーハ１０５に接することになる。大部分のスラリーは、結局、使用されることなくポリッシングパッド１０２から流れ去る。
【００２３】
スラリーは、通常、イオンが除去された水とウェーハ１０５の予想されるプレーナ化を化学的に助けるために設計された研磨剤との混合物である。さらに詳細には、ＣＭＰプロセスは、典型的にポリッシングパッド１０２上で研磨用のスラリーを使用する。スラリーの研磨動作は、研磨用摩擦要素と化学的要素とからなっている。前記研磨用摩擦要素は、ポリッシングパッド１０２の表面、ウェーハ１０５の表面、そしてスラリー内に浮遊される研磨用粒子の間の摩擦による。前記化学的要素は、ウェーハ１０５の誘電体層の材料との間で化学的に相互作用する研磨剤のスラリー内における存在による。
【００２４】
スラリーの化学的動作に関連して、ポリッシングパッド１０２とウェーハ１０５の両方の回転動作は、ウェーハ１０５をプレーナ化、すなわち研磨するために除去レートと称されるある適切な割合で併用する。一定のそして予想できる除去レートは、ウェーハ製造プロセスの均一性および性能にとって重要である。除去は、表面形態に制約されずに、精密にプレーナ化されたウェーハをもたらすけれども、適切であるべきである。もしも、除去レートが低すぎると、与えられた時間内で製造されるプレーナ化されたウェーハの数が、それに応じて低くなり、製造プロセスのウェーハスループットを劣化させる。もしも、除去レートが高すぎると、ＣＭＰプレーナ化プロセスは、ウェーハの表面にわたって均一でなくなり、製造プロセスの生産量を劣化させる。
【００２５】
スラリーの成分要素は、最も最適のＣＭＰプレーナ化を成し遂げるために精密に決定され且つ制御される。スラリーの相違は、各スラリーは、各タイプの層に特有の除去特性を有しているために、半導体ウェーハの層の相違のために用いられる。しかも、スラリーは、研磨プロセスにおいて「消費される」ので、ウェーハ１０５の表面への新たなスラリーの移送およびウェーハ１０５の表面からの研磨の副生成物の除去は、適正な除去レートの維持において非常に重要なものとなる。
【００２６】
安定で且つ最適な除去レートの維持を助けるために、ＣＭＰマシーン１００は、ポリッシングパッド１０２のコンディションを整えるためにコンディショナーアセンブリ１２０を含んでいる。コンディショナーアセンブリ１２０は、ポリッシングパッド１０２の半径にわたって延びるコンディショナーアーム１０８を含んでいる。エンドエフェクター１０９は、コンディショナーアーム１０８に結合され、そしてポリッシングパッド１０２の表面を粗くするために使用される粗いコンディショニングディスク１１０を含んでいる。コンディショニングディスク１１０は、コンディショナーアーム１０８によってポリッシングパッド１０２と同一方向に回転される。コンディショニングディスク１１０が回転されるにつれて、それもまた、コンディショニングディスク１１０の移動がポリッシングパッド１０２の半径をたどるように、ポリッシングパッド１０２の中心に向かい且つそれから遠ざかるように並進的に且つ反復的に移動される。そうすることにおいて、コンディショニングディスク１１０は、ポリッシングパッド１０２のほぼ全表面領域をそれが回転するにつれてカバーする。
【００２７】
スラリー移送が、ポリッシングパッド１０２の表面の粗くされたテクスチャによって容易にされるので、ポリッシングパッド１０２のコンディションを整えることは、最適な除去レートを持続させるのを助ける。このテクスチャは、ポリッシングパッド１０２がそれから作られている材料の固有の粗い表面だけでなく、ポリッシングパッド１０２の表面に作り込まれている予め定義されたピットおよび溝を含む。ポリッシングパッド１０２の粗くされた表面は、コンディショナーアセンブリ１２０の動作による研磨プロセス全体を通して維持され、そして該表面は、典型的にはダイヤモンドでコートされている。粗くされた表面テクスチャは、研磨の下向きの力のより効果的な印加のみならず、ウェーハ１０５の表面への増加されたスラリー移送によって、ウェーハ１０５からの物質の効率の良い除去を促進する。そのようなコンディショニングがなければ、ポリッシングパッド１０２の表面は、研磨プロセスの間に平滑化され、結果として、除去レートは、時間と共にドラマティックに低下するであろう。コンディショナーアセンブリ１２０は、ポリッシングパッド１０２の表面を再粗面化し且つ前記溝を清掃し続けるのに役立ち、それによってスラリーの移送を改善し且つ最適な除去レートを持続させる。
【００２８】
（本発明のポリッシャヘッドバッキング膜／バッキングプレートアセンブリの実施形態）
次の図２を参照すると、本発明の一つの実施形態に従った穿孔されたバッキング膜１４０だけでなくキャリア１０６のバッキングプレート１５０も一層詳細に示されている。図２において、バッキング膜１４０およびバッキングプレート１５０は、取り付ける前の分離された部品として示されている。バッキングプレート１５０には、集合的に孔パターンを形成する多数の空孔１５８が、図示の通り存在する。他方では、バッキング膜１４０は、図解されている通り孔１４８を含む、対応する孔パターンをそこに有している。参照の便宜のために、バッキング膜１４０およびバッキングプレート１５０は、集合的にポリッシャヘッドバッキング膜／バッキングプレートアセンブリ１８０として参照され得る。
【００２９】
図２に図解されているように本発明の一つの実施形態に従えば、穿孔されたバッキング膜１４０は、多数の保持ピンすなわちスタブ１４４をもそこに有しており、同時にバッキングプレート１５０は多数の受け入れ孔１５４をそこに有している。より詳細には、受け入れ孔１５４の各々は、スタブ１４４が受け入れ孔１５４内に嵌め込まれ得るように、スタブ１４４の一つに適合する。スタブ１４４は、受け入れ孔１５４内へのスタブ１４４の挿入を容易にし且つ好結果の挿入後はスタブ１４４が適正位置にしっかり固定されるのを可能にする種々の形態または形状に構成され得る。図２に示される目下の好ましい実施形態においては、スタブ１４４は、バッキング膜１４０の一方の面から突出する画鋲のように形成されている。この実施形態において、スタブ１４４は、バッキング膜１４０の表面に対して実質的に直交するように配向されている。バッキング膜１４０上のスタブ１４４およびバッキングプレート１５０の受け入れ孔１５４の配置は、バッキング膜１４０およびバッキングプレート１５０の孔パターンが位置合わせされたときに、スタブ１４４および受け入れ孔１５４も位置合わせされるようになっていることが認められる。目下の好ましい実施形態においては、スタブ１４４は、バッキング膜１４０と同一の材料で作られている。とはいえ、それに代えて他の両立できる材料（例えば、充分な強度を有するもの）が用いられ得る。
【００３０】
キャリアの再構築の間、バッキング膜１４０は、バッキングプレート１５０の表面上に配置されている。バッキング膜１４０およびバッキングプレート１５０の孔パターンは、位置合わせされており、そしてスタブ１４４は、バッキング膜１４０がバッキングプレート１５０に対してしっかりと取り付けられるように、受け入れ孔１５４に押し通されている。その後は、オプション的なロッキングメカニズム（図示されていない）が、スタブ１４４が適正位置にロックされ且つ受け入れ孔１５４から偶発的に抜き出されることがないであろうことをさらに確実にすべく係止される。それゆえ、一旦それらが受け入れ孔１５４内に適正に嵌め込まれたならば、スタブ１４４は、研磨動作の間バッキングプレート１５０に関してバッキング膜１４０の移動または他の形態での位置ずれを阻止するのに役立っている。目下の好ましい実施形態においては、スタブ１４４は、図２に図解される通り、バッキング膜１４０の縁部に沿って配置され、そしてそこは、研磨動作の間、バッキング膜１４０をバッキングプレート１５０に対して回転（例えば、スリップ）させようとする傾向を最も阻止し得る場所である。孔パターンの位置合わせがスタブ１４４によってしっかりと確保されれば、ユーザーによって指定された通りの所望の圧力が、ポリッシャヘッド１０１によってウェーハ１０５に対して正確に印加され得る。
【００３１】
重要なことに、上述した通りの目下のところ好ましい実施形態においては、本発明は、バッキングプレート１５０に対してバッキング膜１４０を取り付けるために接着剤を使用する必要性を排除している。それ自体、先行技術のアプローチを悩ませた接着剤の使用に内在する問題も都合よく回避される。特に、多くの接着剤ベースのアプローチとは異なり、本発明の実施形態は、バッキング膜／バッキングプレートアセンブリおよびそのようなキャリアについての延長された使用可能寿命を提供する。さらに、本発明は、不安定な接着剤の存在に起因する高温プロセスの間の性能劣化を免れる。さらにまた、本発明を使用することによって、本発明によれば接着剤の使用が要求されないので、キャリア再構築は、残留接着剤を除去しまたは詰った空孔を清掃するという困難な作業をもはや含むことはない。それにもかかわらず、ここに説明された通りの本発明の目下のところ好ましい実施形態は、接着剤の使用を全く排除しているけれども、本発明は、本発明のバッキング膜／バッキングプレートアセンブリに対する接着剤の使用を妨げるものではないことは認められる。実際、もしもここに上述された短所（例えば、熱故障、清浄困難など）によって障害となることのない接着剤が、識別され得るならば、そのような接着剤は、バッキングプレート１５０に対するバッキング膜１４０の取り付けをさらに確実にするために上述されたバッキング膜／バッキングプレートアセンブリと共に有益に使用され得る。
【００３２】
加えて、現代のＣＭＰプロセスは、より高いポリッシングパッド回転スピードの使用にむけて拡大している。増大されたポリッシングパッドスピードは、研磨動作の間バッキング膜を効果的に且つ高信頼性をもって適正位置に保持し得るメカニズムを持つことを、一層重要にさえしている。本発明のノンスリップポリッシャヘッドバッキング膜は、実施することが容易な高度に望ましい解決法を提供する。本発明は、それ自体、バッキング膜の取り付けのために接着剤の使用に非常に頼っている、現存のアプローチに優っている。
【００３３】
（ポリッシャヘッドにおけるバッキング膜のスリップを防止するための方法）
さて、図３を参照すると、本発明の一つの実施形態に従ったＣＭＰマシーンのポリッシャヘッドバッキング膜／バッキングプレートアセンブリにおけるバッキング膜がバッキングプレートに対する相対的にスリップするのを防止するためのプロセスにおける各ステップのフローチャート３００が示されている。プロセス３００は、本発明の一つの実施形態に従ったポリッシャヘッドバッキング膜／バッキングプレートアセンブリを用いて半導体ウェーハ（例えば、図１Ａおよび図１Ｂのウェーハ１０５）を研磨するＣＭＰマシーン（例えば、図１Ａおよび図１ＢのＣＭＰマシーン１００）の動作プロセスを説明している。
【００３４】
図２も参照すると、図３のプロセス３００は、ステップ３１０で始められており、そこでは、保持手段１４４が、バッキング膜１４０に設けられ、該バッキング膜１４０は、そこに配置された第１の孔パターンを有している。一つの実施形態においては、保持手段１４４は、バッキング膜１４０の表面から突出している。
【００３５】
図２および図３を再び参照すると、ステップ３２０において、受け入れ手段１５４が、バッキングプレート１５０に設けられており、該バッキングプレート１５０は、そこに配置された第２の孔パターンを有している。上述したように、受け入れ手段１５４は、保持手段を受け入れるように適合構成されており、前記２つの孔パターンは、それらが位置合せされ得るように、互いに対応している。
【００３６】
図２および図３をやはり参照すると、ステップ３３０において、前記第１および第２の孔パターンは、保持手段１４４と受け入れ手段１５４も位置合わせされるようにして位置合わせされる。
【００３７】
ステップ３４０において、保持手段１４４は、その後にバッキング膜１４０がバッキングプレート１５０に対して移動するのが防止されるように位置合わせされた上で受け入れ手段１５４内に挿入される。
【００３８】
オプション的なステップ３５０において、ロッキング手段が設けられ、該ロッキング手段は係止されると、保持手段１４４を受け入れ手段１５４内で適正位置にロックする。
【００３９】
オプション的なステップ３６０において、前記ロッキング手段が、受け入れ手段１５４からの保持手段１４４の偶発的な脱離が防止されるようにして、係止される。
【００４０】
このように、多くの接着剤ベースのアプローチとは異なり、本発明の実施形態は、バッキング膜／バッキングプレートアセンブリおよびそのようなキャリアについての延長された使用可能寿命を提供する。さらに、本発明は、不安定な接着剤の存在に起因する高温プロセスの間の性能劣化の損害を被ることはない。さらにまた、本発明の実施形態を使用することによって、本発明によれば接着剤の使用が要求されないので、キャリア再構築は、残留接着剤を除去し且つ詰った空孔を清掃するという煩雑な作業を行なうことをもはや要求されることはない。
【００４１】
本発明の特有の実施形態の上述の説明は、図解および記述の目的のために提示されている。それらは、網羅的であること、または発明を開示されたそのままの形態に限定することを意図してはおらず、明確に多くの変更および変形が、上述の教示の見解において可能である。前記実施形態は、本発明の原理およびその実際的な応用を最もよく説明するため、そして意図された特定の使用に適合されるように、当該技術における他の熟達者に本発明および種々の実施形態を種々の変更と共に最もよく利用するために、選定され且つ記述された。本発明の範囲はここに付された特許請求の範囲およびそれらの均等技術によって定義されることが意図されている。
【図面の簡単な説明】
【図１Ａ】
図１Ａは、本発明の実施形態がそこで実施され得るＣＭＰマシーンの俯瞰図を示す。
【図１Ｂ】
図１Ｂは、図１Ａに示されたＣＭＰマシーンの切欠側面図を示す。
【図２】
図２は、本発明の一つの実施形態に従って、それらの接合前に穿孔されたバッキング膜と共にキャリアのバッキングプレートを図解している。
【図３】
図３は、本発明の一つの実施形態に従ってＣＭＰマシーンのポリッシャヘッドバッキング膜／バッキングプレートアセンブリにおけるバッキングプレートに対するバッキング膜のスリップを防止するためのプロセスにおける各ステップのフローチャートである。
【符号の説明】
１４０  ポリッシャヘッドバッキング膜
１４４  保持ピン
１４８  第１の孔パターン
１５０  バッキングプレート
１５４  受け入れ孔
１５８  第２の孔パターン
１８０  ポリッシャヘッドバッキング膜／バッキングプレートアセンブリ
【図３】
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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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