(57)【要約】【解決手段】本発明は、プラテン（３０８）の空気軸受の代わりに加圧膜（３１２）および圧電体素子（７０２）を用いたＣＭＰ処理の性能向上を開示するものである。一実施形態において、ＣＭＰ装置における性能を向上させるプラテンが開示されている。そのプラテンは、プラテンの上方に配置された膜と、その膜の下方に配置されるとともに膜に力を及ぼし得る複数の環状の空気袋（３１４）とを備える。本態様では、ＣＭＰ処理の間、ゾーン制御が提供される。別の態様では、圧電体素子がプラテンの上方に配置され、ＣＭＰ処理の間、研磨ベルト（３１０）に力を及ぼす。その結果、ＣＭＰ処理中におけるゾーン制御性が高められる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
化学機械研磨（ＣＭＰ）装置における性能を向上するプラテンであって、
前記プラテンの上方に配置された膜と、
前記膜の下方に配置された複数の環状の空気袋であって、前記膜に力を及ぼし得る複数の環状の空気袋を備えるプラテン。
【請求項２】
請求項１に記載のプラテンであって、前記膜は、軟らかくしなやかな材料で構成されているプラテン。
【請求項３】
請求項２に記載のプラテンであって、前記膜は、ポリウレタンで構成されているプラテン。
【請求項４】
請求項１に記載のプラテンであって、前記複数の環状の空気袋は、様々な大きさの環状の空気袋で構成されているプラテン。
【請求項５】
請求項４に記載のプラテンであって、前記プラテンの端部付近の環状の空気袋は、前記プラテンの中心付近の環状の空気袋よりサイズが小さいプラテン。
【請求項６】
請求項１に記載のプラテンであって、前記複数の環状の空気袋の各環状の空気袋は、前記膜に対して力を及ぼすために個別に加圧され得るプラテン。
【請求項７】
請求項６に記載のプラテンであって、前記各環状の空気袋は、ガスを用いて加圧されるプラテン。
【請求項８】
請求項６に記載のプラテンであって、前記各環状の空気袋は、液体を用いて加圧されるプラテン。
【請求項９】
化学機械研磨（ＣＭＰ）装置における性能を向上するシステムであって、
ウェハを支持し得るウェハヘッドと、
前記ウェハヘッドの下方に配置された研磨ベルトと、
前記研磨ベルトの下方に配置された膜を有し、さらに、前記膜の下方に設置された環状の空気袋を含むプラテンと
を備え、前記環状の空気袋は前記膜に力を及ぼし得るシステム。
【請求項１０】
請求項９に記載のシステムであって、前記プラテンの前記膜は、軟らかくしなやかな材料として構成されているシステム。
【請求項１１】
請求項９に記載のシステムであって、前記環状の空気袋は様々な大きさであるシステム。
【請求項１２】
請求項１１に記載のシステムであって、前記プラテンの端部付近の環状の空気袋は、前記プラテンの中心付近の環状の空気袋よりサイズが小さいシステム。
【請求項１３】
請求項９に記載のシステムであって、各環状の空気袋は、前記膜に対して力を及ぼすために個別に加圧され得るシステム。
【請求項１４】
請求項１３に記載のシステムであって、前記膜に対して及ぼされる前記力は研磨ベルトへと送られ、ＣＭＰ処理の間、ゾーン制御を供給するシステム。
【請求項１５】
請求項１３に記載のシステムであって、各環状の空気袋は、ガスを用いて加圧されるシステム。
【請求項１６】
請求項１３に記載のシステムであって、各環状の空気袋は、液体を用いて加圧されるシステム。
【請求項１７】
化学機械研磨（ＣＭＰ）装置における性能を向上するプラテンであって、
前記プラテンの上方に設置された複数の圧電素子を備え、
前記複数の圧電素子は、研磨ベルトに力を及ぼし得るプラテン。
【請求項１８】
請求項１７に記載のプラテンであって、電場を用いて前記圧電素子を作動させるプラテン。
【請求項１９】
請求項１７に記載のプラテンであって、前記複数の圧電素子は、様々な大きさの圧電素子で構成されているプラテン。
【請求項２０】
請求項１９に記載のプラテンであって、プラテンの端部付近の圧電素子は、プラテンの中心付近の圧電素子よりサイズが小さいプラテン。
【請求項２１】
請求項１７に記載のプラテンであって、前記複数の環状の空気袋の各環状の空気袋は、前記研磨ベルトに対して力を及ぼすために個別に作動させられ得るプラテン。
【請求項２２】
請求項２１に記載のプラテンであって、前記複数の圧電素子の各圧電素子は、前記研磨ベルトに対する抵抗力を調整するために個別に作動させられ得るプラテン。
【請求項２３】
請求項１７に記載のプラテンであって、前記プラテンの上方に配置された犠牲材料を用いて前記プラテンの損耗を減少させるプラテン。
【請求項２４】
化学機械研磨（ＣＭＰ）装置における性能を向上するためのシステムであって、
ウェハを支持し得るウェハヘッドと、
前記ウェハヘッドの下方に配置された研磨ベルトと、
前記研磨ベルトの下方に配置された圧電素子を有するプラテンと
を備え、前記圧電素子は前記研磨ベルトに力を及ぼし得るシステム。
【請求項２５】
請求項２４に記載のシステムであって、電場を用いて前記圧電素子を作動させるシステム。
【請求項２６】
請求項２４に記載のシステムであって、前記圧電素子は様々な大きさであるシステム。
【請求項２７】
請求項２６に記載のシステムであって、プラテンの端部付近の圧電素子は、プラテンの中心付近の圧電素子よりサイズが小さいシステム。
【請求項２８】
請求項２４に記載のシステムであって、各圧電素子は、前記研磨ベルトに対して力を及ぼすために個別に作動させられ得るシステム。
【請求項２９】
請求項２８に記載のシステムであって、各圧電素子は、前記研磨ベルトに対する抵抗力を調整するために個別に作動させられ得るシステム。
【請求項３０】
請求項２４に記載のシステムであって、前記研磨ベルトに対して及ぼされる前記力はウェハへと送られ、ＣＭＰ処理の間、ゾーン制御を提供するシステム。
【請求項３１】
請求項２４に記載のシステムであって、さらに、前記プラテンの上方に設置された犠牲材料を備え、前記犠牲材料は、前記プラテンの損耗を減少させるために用いられるシステム。
【請求項３２】
請求項３１に記載のシステムであって、前記犠牲材料は、ＣＭＰ処理の間、前記プラテンの全域を覆いながらゆっくりと転がるシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して、化学機械研磨装置に関し、より具体的には、化学機械研磨装置における性能向上のために加圧膜と圧電素子とを用いたプラテンの設計に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の製造においては、研磨、バフ研磨およびウェハ洗浄を含む化学機械研磨（ＣＭＰ）工程を実施する必要がある。集積回路装置は、一般に、多層構造である。基板層には、拡散領域を有するトランジスタ素子が形成される。続く層において、金属配線はパターニングされるとともにトランジスタ素子に電気的に接続され、所望の機能装置を定義する。パターニングされた導電層は、二酸化シリコンのような絶縁体によって、他の導電層から絶縁されている。形成される金属層および付随する誘電体層の増加に伴い、誘電物質を平滑化する必要性が高まる。平滑化を行わない場合、表面のトポグラフィーのばらつきが一層多くなるため、金属層の積層が実質的により困難となる。別の実装例において、誘電材料に金属配線パターンが形成された後、余分な金属を除去するために金属ＣＭＰ工程が行われる。
【０００３】
従来技術において、ＣＭＰシステムは、通例、ベルト方式、オービタル方式、もしくはブラシ方式のステーションを実装しており、ステーション内では、ベルト、パッド、あるいはブラシによって、ウェハの片面もしくは両面が、スクラブ、バフ研磨、および研磨される。ＣＭＰ工程を円滑に実行し、効果を高めるために、スラリが用いられる。スラリは、通例、動いている処理面、例えば、ベルト、パッド、ブラシなどに導入され、バフ研磨、研磨、もしくはＣＭＰ処理によってその他の処理を施される半導体ウェハの表面だけでなく、処理面全域にも塗布される。一般に、スラリの塗布は、処理面の動作、半導体ウェハの動作及び半導体ウェハと処理面との間に生じる摩擦との組み合わせにより実施される。
【０００４】
図１は、典型的な従来技術のＣＭＰシステム１０を示している。図１のＣＭＰシステム１０はベルト型のシステムで、２つのドラム２４に取り付けられたエンドレスベルト１８が処理面となり、ドラムが、ベルト回転方向の矢印２６によって示される回転運動をするようベルト１８を駆動するため、このように呼ばれている。ウェハ１２はウェハヘッド１４に取り付けられ、方向１６の向きに回転される。次に、回転するウェハ１２は、力Ｆで回転ベルト１８に対して押し付けられ、それによってＣＭＰ処理が実現する。ＣＭＰ処理によっては、かなりの力Ｆの適用が必要とされる。プラテン２２は、ベルト１８を固定し、ウェハ１２を適用するソリッド面を提供するために設けられている。拡散した研磨粒子を含むＮＨ4ＯＨやＤＩ等の水溶液からなるスラリ２８は、ウェハ１２の上流側に導入される。ウェハ表面のスクラブ、バフ研磨および研磨の処理は、ベルト１８に接着されたエンドレス研磨パッドを用いることによって実現される。一般に、研磨パッドは、多孔質もしくは繊維質の材料で構成され、凝固材を含まない。
【０００５】
図２は、従来のウェハヘッドおよびプラテンの構成３０の詳細図である。ウェハヘッドおよびプラテンの構成３０は、ウェハヘッド１４と、ウェハヘッド１４の下方に位置づけられたプラテン２２とを備える。ウェハヘッド１４は、ウェハヘッド１４の下方に位置するウェハ１２を支持する固定留め輪３２を備える。研磨パッドもしくはベルト１８は、ウェハヘッド１４とプラテン２２との間に位置する。研磨プラテン２２は、「空気軸受」とよばれるプラテン２２と研磨パッド１８との間に定義づけられた極めて狭い空隙を有した状態で、研磨パッドもしくはベルト１８からわずかに離されている。プラテン２２とパッド１８との間の空気軸受は、従来、表面に均一な研磨処理を与えようとする意図で用いられてきた。
【０００６】
空気軸受の保持のために、通常給気孔は、プラテン２２に形成され、かつプラテン２２の中心からプラテン２２の外縁方向に同心円状に配置されている。各輪には、研磨処理中に空気源からの空気が孔を介して導かれる給気場所が設けられ、空気は、プラテンの端部を通って排気される。
【０００７】
複数の給気場所の設置により、空気軸受の空気分散プロフィールは、必要に応じて放射状に変化することが可能であり、各場所における研磨処理速度を変化させることによって、最適な研磨処理を実現する。残念なことに、各場所の分散プロフィールそれぞれは、完全に互いに独立しているわけではない。この点から、場所に応じた異なる分散プロフィールの設定は困難となっている。
【０００８】
さらに、空気軸受は、条件変化に対して極めて敏感である。例えば、空気軸受の圧力は、パッド１８とプラテン２２との隙間に応じて変化する。したがって、例えばパッド１８が、ある領域においてプラテン２２の方向に押されると空気軸受全体の圧力に影響を及ぼすため、ＣＭＰ処理に対し、不必要に複雑な処理を課すこととなる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
以上の点より、空気分散プロフィールの独立性をより高め、各場所における研磨処理速度を他の場所の研磨処理速度とは切り離して円滑に設定し、それによって、製造における柔軟性および機能性を向上させる方法が必要である。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
概して、本発明は、プラテン空気軸受の代わりに加圧膜および圧電素子を用いるＣＭＰ処理の性能を向上させることによって、上述の要求を満たす。一実施形態において、ＣＭＰ装置における性能を向上するためのプラテンが開示されている。そのプラテンは、プラテンの上方に配置された膜を備える。その膜の下には、膜に力を及ぼし得る複数の環状の空気袋が配置されている。本態様において、ＣＭＰ処理の間、ゾーン制御が行われる。
【００１１】
別の実施形態において、ＣＭＰ装置の性能向上システムが開示されている。そのシステムは、ウェハを支持し得るウェハヘッドと、ウェハヘッドの下方に位置づけられた研磨ベルトとを備える。そのシステムはさらに、研磨ベルトの下方に位置づけられた膜を有するプラテンを備える。プラテンはさらに、膜の下方に配置されるとともに膜に力を及ぼし得る環状の空気袋を備える。
【００１２】
さらに、本発明の別の実施形態において、ＣＭＰ装置の性能を向上するための別のプラテンが開示されている。そのプラテンは、プラテンの上方に配置された複数の圧電素子を備える。動作中、その圧電素子は、ＣＭＰ処理過程において研磨ベルトに力を及ぼすために用いられる。本態様において、ＣＭＰ処理の間、ゾーン制御が行われる。
【００１３】
さらに、本発明の別の実施形態において、ＣＭＰ装置の性能向上のための別のシステムが開示されている。そのシステムは、ウェハを支持し得るウェハヘッドと、ウェハヘッドの下方に位置づけられた研磨ベルトとを備える。そのシステムはさらに、研磨ベルトの下方に位置づけられた圧電素子を有するプラテンを備える。その圧電素子は、研磨ベルトに力を及ぼし得る。
【００１４】
本発明の実施形態における環状の空気袋および圧電素子は、ＣＭＰ処理の間、加圧膜へのゾーン制御性を高めることによって性能を有効に向上させる。さらに、従来の空気軸受と異なり、本発明の実施形態によって、ＣＭＰ処理中に必要とされる空気量は著しく減少する。
【００１５】
その上、本発明における加圧膜もしくは圧電素子を用いるＣＭＰ処理は、空気軸受を利用する従来のＣＭＰ処理に比べて条件変化による影響を受けにくい。空気軸受と異なり、本発明における加圧膜もしくは圧電素子の圧力は、研磨パッドとプラテンとの隙間が変化した場合に空気軸受が直面するほど大きな変動を受けることはない。したがって、研磨パッドがある領域においてプラテンの方向に押された場合、加圧膜もしくは圧電素子の他の領域の圧力は、空気軸受を用いた場合にその領域が受けるほど大きな影響を受けることはない。
本発明のその他の態様および利点は、本発明の原理を例示した添付図面と関連付ながら行う以下の詳細な説明より明らかになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明は、プラテン空気軸受の代わりに、加圧膜および圧電素子を用いるＣＭＰ処理の性能向上を開示するものである。一実施形態において、ＣＭＰ処理の間、同心円状の空気袋を介してゾーン制御を行う加圧膜が備えられている。実施形態においてさらに、ＣＭＰ処理の間、ゾーン制御を行う圧電素子がプラテン上に備えられている。以下の説明において、本発明の完全な理解を促すために、数々の具体例が説明されている。しかしながら、当業者にとって明らかなように、本発明は、これらの項目の一部または全てを特定しなくても実施され得る。そのほか、本発明が不必要に不明瞭となるのを避けるため、周知の工程動作の説明は省略した。
【００１７】
図１および２は、従来技術の観点から説明されたものである。図３は、本発明の一実施形態におけるプラテン構成３００を示す図である。プラテン構成３００は、留め輪３０４を有するウェハヘッド３０２と、ウェハヘッド３０２の下方に配置されたウェハ３０６とを備える。プラテン構成３００はさらに、研磨ベルト３１０の下方に配置されたプラテン３０８を備える。プラテン３０８は、環状の空気袋３１４を介して加圧される加圧膜３１２を備える。
【００１８】
プラテン３０８は動作中、ウェハ３０６の表面を研磨する研磨パッドもしくはベルト３１０に対面して配置される。均一な研磨処理を促すため、各空気袋３１４は、空気源を介して個別に加圧される。環状の空気袋３１４は、加圧膜３１２に対するゾーン制御性を高めることによりＣＭＰ処理の性能を向上する点につき有効である。従来の空気軸受と異なり、本発明の実施形態における加圧膜３１２によって、ＣＭＰ処理中に必要とされる空気量は著しく減少する。
【００１９】
さらに、本発明の加圧膜３１２を用いたＣＭＰ処理は、空気軸受を用いた従来のＣＭＰ処理と比べ、条件変化による影響を受けにくい。空気軸受と異なり、本発明の加圧膜３１２の圧力は、研磨パッド３１０とプラテン３０８との隙間が変化した場合に空気軸受が直面するほど大きな変動を受けることはない。したがって、研磨パッド３１０が、ある領域においてプラテン３０８の方向に押された場合、空気袋は互いに分離されるため、加圧膜３１２の他の領域における圧力は、空気軸受を利用した場合にその領域が受けるほどの影響を受けることはない。
【００２０】
図４は、本発明の一実施形態におけるプラテン構成４００を示す詳細図である。プラテン構成４００は、環状の空気袋３１４によって加圧された加圧膜３１２を有し、かつプラテン３０８の上方に位置づけられた研磨ベルト３１０を示す。図４に示すとおり、各環状の空気袋３１４は、薄いチューブ状の物質４０２を備える。一実施形態において、各空気袋３１４のチューブ状の物質４０２は、空気を介して加圧される。しかしながら、当業者にとって明らかであるように、環状の空気袋３１４を加圧し得る流体などのその他任意の手段によって、チューブ状の物質４０２の加圧が可能である。
【００２１】
加圧膜３１２は、滑らかでしなやかな物質によって構成されるのが好ましい。ポリウレタン、シリコン、厚みが薄い材料（例えばステンレス鋼）、ピークおよびテフロン（登録商標）といった物質が適している。既に説明したとおり、環状の空気袋３１４は、ＣＭＰ処理の間、ゾーン制御性を高める。以下で詳述されるように、ゾーン制御性をさらに高めるために、加圧膜３１２内の環状の空気袋３１４の大きさを変化させることが可能である。
【００２２】
図５は、本発明の一実施形態において、変化した環状の空気袋を有するプラテン構成５００を示す図である。プラテン構成５００は、環状の空気袋３１４を介して加圧された加圧膜３１２を有するプラテン３０８を含む。図５に示されるように、プラテン構成５００は、様々な大きさの環状の空気袋３１４を含む。
【００２３】
より具体的には、プラテン３０８の端部に近づくほど、環状の空気袋３１４の大きさは小さくなる。一般に、ＣＭＰ処理の間、ウェハ端部から１０−１５ミリ範囲内において困難が起こりやすい。このため、本発明の一実施形態において、プラテン３０８の端部付近における環状の空気袋３１４の大きさを縮小することにより、ウェハ端部付近の空気袋の分解能を増大している。同様に、ウェハの中心においては、一般に、あまり分解能が必要とされないため、中心の環状の空気袋３１４は多くの場合、プラテン３０８の端部における環状の空気袋よりも大きい。
【００２４】
図６Ａは、本発明の一実施形態における環状の空気袋構成６００の平面図である。環状の空気袋構成６００ａは、同心円状にある環状の空気袋３１４ａを備える。一実施形態において、環状の空気袋構成６００ａの同心円状にある各環状の空気袋３１４ａは、プラテンの中心を軸として、完全な環を形成する。本態様では、ＣＭＰ処理中におけるゾーン制御を提供するために、各環状の空気袋３１４ａは個別に加圧され得る。以下で図６Ｂを参照して説明されるように、ＣＭＰ処理中のゾーン制御性をさらに高めるために、各環状の空気袋の長さを短縮してもよい。
【００２５】
図６Ｂは、本発明の一実施形態における環状の空気袋構成６００ｂを示す平面図である。環状の空気袋構成６００ｂは、同心円状にある環状の空気袋３１４ｂを備える。図６Ａの実施形態と異なり、環状の空気袋構成６００ｂの同心円状にある各環状の空気袋３１４ｂは、プラテンの中心を軸とした完全な環を形成していない。環状の空気袋の構成６００ｂの同心円状にある各環状の空気袋３１４ｂは、所定の環状の空気袋３１４のプラテン端部への近接に応じて、その大きさが変化する。
【００２６】
上述のとおり、一般に、ＣＭＰ処理中、ウェハ端部からおよそ１０−１５ミリの範囲内において、より問題が生じやすい。このため、本発明の一実施形態は、プラテン端部付近の環状の空気袋３１４ｂの大きさを縮小することにより、ウェハ端部付近の分離を促進している。同様に、ウェハの中心においては、一般に、あまり分離が必要とされないため、中心の環状の空気袋３１４ｂは多くの場合、プラテン端部の環状の空気袋より大きい。
【００２７】
本発明の実施形態は、内部環状の空気袋を用いて加圧された膜を介し、ゾーン制御性を拡大することにより、ＣＭＰ装置における性能を有効に向上させる。さらに本発明のその他の実施形態において、圧電変換器を介したゾーン制御性の促進によっても、ＣＭＰ装置の性能が向上する。
【００２８】
多くの高分子化合物、セラミックスおよび水のような分子は永久分極を有し、分子のある部分は正電荷を帯び、別の部分は負電荷を帯びている。このような物質に電場が加えられると、分極されたこれらの分子は電場に並び、その物質の分子あるいは結晶構造内で誘導双極子となる。さらに、二酸化珪素（ＳｉＯ2）やチタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ3）のような永久分極を有する物質は、その物質に機械的な力が加わって物質の大きさが変化した場合に、電場が発生する。これらの物質には圧電性があり、この現象は圧電効果として知られている。逆に言うと、加えられた電場によって圧電性物質の大きさを変化させる。この現象は、電歪、もしくは逆圧電効果として知られている。
【００２９】
したがって、本発明の一実施例において、ＣＭＰ処理の間、ゾーン制御を提供するために圧電性物質が利用されている。図７は、本発明の一実施形態におけるプラテン構成７００を示す図である。プラテン構成７００は、ウェハ３０６の上方に配置されるとともに留め輪３０４を有するウェハヘッド３０２を備えている。
【００３０】
プラテン構成７００のプラテン３０８は、研磨ベルト３１０の下に配置された複数の圧電素子７０２を備える。動作中、プラテン３０８は、ウェハ３０６の表面を研磨する研磨パッドもしくはベルト３１０に対面して設置されている。研磨の均一性を高めるために、各圧電素子７０２は、研磨パッドに対して区画的な力を加えるため、個別に作動させられる。圧電素子７０２は、研磨ベルト３１０に対するゾーン制御性を高めることによってＣＭＰ工程の性能を向上させる点において有効である。従来の空気軸受と異なり、本発明の実施形態における圧電素子７０２によって、ＣＭＰ処理中に必要とされる空気量は著しく減少する。
【００３１】
その上、本発明の圧電素子７０２を用いたＣＭＰ処理は、空気軸受を利用する従来のＣＭＰ処理に比べ、条件変化による影響を受けにくい。空気軸受とは異なり、本発明の圧電素子７０２によって及ぼされる力は、研磨パッド３１０とプラテン３０８との隙間が変化した場合に空気軸受が直面するほどの大きな変動を受けることはない。したがって、研磨パッド３１０が、ある領域のプラテン３０８の方向に押された場合、他の圧電素子７０２によって研磨ベルト３１０に及ぼされる力は、空気軸受を利用した場合にその領域が受けるほど影響を受けることはない。
【００３２】
図８は、本発明の一実施形態における、圧電素子構成８００の平面図である。圧電素子７０２の構成８００は、同心円状にある圧電素子７０２を含む。図６Ａにおける環状の空気袋構成と同様に、本発明の一実施形態において、同心円状にある圧電素子７０２は、プラテンの中心を軸とする完全な環を形成する。しかしながら、図８に示すように、ＣＭＰ処理過程におけるゾーン制御性をさらに高めるために、各圧電素子７０２の長さを短縮してもよい。
【００３３】
図６Ａの実施形態と異なり、圧電素子の構成８００の同心円状にある各圧電素子７０２は、プラテンの中心を軸とする完全な環を形成していない。圧電素子構成８００の同心円状に配置された各圧電素子７０２は、所定の圧電素子７０２のプラテン端部への近接によって、その大きさが変化する。
【００３４】
既述のとおり、一般に、ＣＭＰ処理の間、ウェハ端部からおよそ１０−１５ミリの範囲内において、より問題が生じやすい。このため、本発明の一実施形態は、プラテン端部付近の圧電素子７０２の大きさを縮小することにより、ウェハ端部付近の分離を促進している。同様に、ウェハの中心においては、一般に、分離の必要性が比較的低いため、中心の圧電素子７０２は多くの場合において、プラテン端部の圧電素子より大きい。
【００３５】
従来の空気軸受と異なり、本発明の実施形態において、ＣＭＰ処理中に、研磨ベルトとの物理的接触が発生する。その結果、研磨ベルトとの摩擦に対し、プラテン上の損耗が増加され得る。プラテンを損耗から付加的に保護するため、続く図９を参照して説明されるように、プラテンと研磨ベルトとの間に犠牲材料を配置してよい。
【００３６】
図９は、本発明の一実施形態におけるＣＭＰシステム９００を示す図である。図９のＣＭＰシステム９００は、ベルト回転方向の矢印９０６によって示される回転運動をするよう研磨ベルト３１０を駆動する２つのドラム９１０に取り付けられたエンドレス研磨ベルト３１０を有するベルト型のシステムである。ウェハ３０６は、ウェハヘッド３０２に取り付けられ、方向９０８の向きに回転される。回転するウェハ３０６は、次に、力Ｆで回転ベルト１８に対して押し付けられ、それによってＣＭＰ処理を実施する。ＣＭＰ処理によっては、かなり大きな力Ｆの適用を要するものもある。
【００３７】
圧電素子７０２を有するプラテン３０８は、研磨ベルト３１０を固定し、かつウェハ３０６上に適用されるソリッド面を与えるために供給される。分散した研磨粒子を含むＮＨ4ＯＨやＤＩなどの水溶液からなるスラリ９０４は、ウェハ３０６の上流に導入される。ウェハ表面のスクラブ、バフ研磨および研磨処理は、研磨ベルト３１０に接着されたエンドレス研磨パッドを用いて実施される。一般に、研磨パッドは、多孔性もしくは繊維性物質で構成され、凝固材を含まない。
【００３８】
プラテン３０８と研磨ベルト３１０との間には、ローラ９１６を介してロール式でプラテン３０８の全域に提供される、犠牲物質９１４が配置されている。使用中、犠牲物質９１４は、プラテン３０８を覆うようにゆっくりあてられ、プラテンを損耗から保護する。別の実施形態において、犠牲物質９１４は、ＣＭＰ処理の進行に応じてスライドされる。本態様において、犠牲物質９１４は、プラテン３０８の材料以上に損耗する。したがって、圧電素子７０２もしくは加圧膜は、回転式研磨ベルト３１０の摩擦によって生じる損耗から保護される。
【００３９】
理解を深めるために従来技術をある程度詳しく説明したが、添付の特許請求の範囲内で一定の変更や修正が可能であることは明らかである。したがって、本実施態様は、例示的なものであって、限定するためのものではなく、本発明は、本明細書に示した詳細に限定されず、添付の特許請求の範囲および等価物の範囲内で変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】典型的な従来技術のＣＭＰシステムを示す図である。
【図２】従来のウェハヘッドとプラテンとの構成を示す詳細図である。
【図３】本発明の一実施形態におけるプラテン構成を示す図である。
【図４】本発明の一実施形態におけるプラテン構成を示す詳細図である。
【図５】本発明の一実施形態において、変化した環状の空気袋を有するプラテン構成を示す図である。
【図６Ａ】本発明の一実施形態における環状の空気袋構成の平面図である。
【図６Ｂ】本発明の一実施形態における環状の空気袋構成を示す平面図である。
【図７】本発明の一実施形態におけるプラテン構成を示す図である。
【図８】本発明の一実施形態における圧電素子構成の平面図である。
【図９】本発明の一実施形態におけるＣＭＰシステムを示す図である。
【図１】
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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６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際公開パンフレット】
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【手続補正書】
【提出日】平成15年8月14日(2003.8.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
化学機械研磨（ＣＭＰ）装置における性能を向上するプラテンであって、
前記プラテンの上方に配置された膜と、
前記膜の下方に配置された複数の環状の空気袋であって、前記膜に力を及ぼし得る複数の環状の空気袋を備えるプラテン。
【請求項２】
請求項１に記載のプラテンであって、前記膜は、軟らかくしなやかな材料で構成されているプラテン。
【請求項３】
請求項２に記載のプラテンであって、前記膜は、ポリウレタンで構成されているプラテン。
【請求項４】
請求項１に記載のプラテンであって、前記複数の環状の空気袋は、様々な大きさの環状の空気袋で構成されているプラテン。
【請求項５】
請求項４に記載のプラテンであって、前記プラテンの端部付近の環状の空気袋は、前記プラテンの中心付近の環状の空気袋よりサイズが小さいプラテン。
【請求項６】
請求項１に記載のプラテンであって、前記複数の環状の空気袋の各環状の空気袋は、前記膜に対して力を及ぼすために個別に加圧され得るプラテン。
【請求項７】
請求項６に記載のプラテンであって、前記各環状の空気袋は、ガスを用いて加圧されるプラテン。
【請求項８】
請求項６に記載のプラテンであって、前記各環状の空気袋は、液体を用いて加圧されるプラテン。
【請求項９】
化学機械研磨（ＣＭＰ）装置における性能を向上するシステムであって、
ウェハを支持し得るウェハヘッドと、
前記ウェハヘッドの下方に配置された研磨ベルトと、
前記研磨ベルトの下方に配置された膜を有し、さらに、前記膜の下方に設置された環状の空気袋を含むプラテンと
を備え、前記環状の空気袋は前記膜に力を及ぼし得るシステム。
【請求項１０】
請求項９に記載のシステムであって、前記プラテンの前記膜は、軟らかくしなやかな材料で構成されているシステム。
【請求項１１】
請求項９に記載のシステムであって、前記環状の空気袋は様々な大きさであるシステム。
【請求項１２】
請求項１１に記載のシステムであって、前記プラテンの端部付近の環状の空気袋は、前記プラテンの中心付近の環状の空気袋よりサイズが小さいシステム。
【請求項１３】
請求項９に記載のシステムであって、各環状の空気袋は、前記膜に対して力を及ぼすために個別に加圧され得るシステム。
【請求項１４】
請求項１３に記載のシステムであって、前記膜に対して及ぼされる前記力は研磨ベルトへと送られ、ＣＭＰ処理の間、ゾーン制御を供給するシステム。
【請求項１５】
請求項１３に記載のシステムであって、各環状の空気袋は、ガスを用いて加圧されるシステム。
【請求項１６】
請求項１３に記載のシステムであって、各環状の空気袋は、液体を用いて加圧されるシステム。
【請求項１７】
化学機械研磨（ＣＭＰ）装置における性能を向上するプラテンであって、
前記プラテンの上方に設置された複数の圧電素子を備え、
前記複数の圧電素子は、研磨ベルトに力を及ぼし得るプラテン。
【請求項１８】
請求項１７に記載のプラテンであって、電場を用いて前記圧電素子を作動させるプラテン。
【請求項１９】
請求項１７に記載のプラテンであって、前記複数の圧電素子は、様々な大きさの圧電素子で構成されているプラテン。
【請求項２０】
請求項１９に記載のプラテンであって、プラテンの端部付近の圧電素子は、プラテンの中心付近の圧電素子よりサイズが小さいプラテン。
【請求項２１】
請求項１７に記載のプラテンであって、前記複数の環状の空気袋の各環状の空気袋は、前記研磨ベルトに対して力を及ぼすために個別に作動させられ得るプラテン。
【請求項２２】
請求項２１に記載のプラテンであって、前記複数の圧電素子の各圧電素子は、前記研磨ベルトに対する抵抗力を調整するために個別に作動させられ得るプラテン。
【請求項２３】
請求項１７に記載のプラテンであって、前記プラテンの上方に配置された犠牲材料を用いて前記プラテンの損耗を減少させるプラテン。
【請求項２４】
化学機械研磨（ＣＭＰ）装置における性能を向上するためのシステムであって、
ウェハを支持し得るウェハヘッドと、
前記ウェハヘッドの下方に配置された研磨ベルトと、
前記研磨ベルトの下方に配置された圧電素子を有するプラテンと
を備え、前記圧電素子は前記研磨ベルトに力を及ぼし得るシステム。
【請求項２５】
請求項２４に記載のシステムであって、電場を用いて前記圧電素子を作動させるシステム。
【請求項２６】
請求項２４に記載のシステムであって、前記圧電素子は様々な大きさであるシステム。
【請求項２７】
請求項２６に記載のシステムであって、プラテンの端部付近の圧電素子は、プラテンの中心付近の圧電素子よりサイズが小さいシステム。
【請求項２８】
請求項２４に記載のシステムであって、各圧電素子は、前記研磨ベルトに対して力を及ぼすために個別に作動させられ得るシステム。
【請求項２９】
請求項２８に記載のシステムであって、各圧電素子は、前記研磨ベルトに対する抵抗力を調整するために個別に作動させられ得るシステム。
【請求項３０】
請求項２４に記載のシステムであって、前記研磨ベルトに対して及ぼされる前記力はウェハへと送られ、ＣＭＰ処理の間、ゾーン制御を提供するシステム。
【請求項３１】
請求項２４に記載のシステムであって、さらに、前記プラテンの上方に設置された犠牲材料を備え、前記犠牲材料は、前記プラテンの損耗を減少させるために用いられるシステム。
【請求項３２】
請求項３１に記載のシステムであって、前記犠牲材料は、ＣＭＰ処理の間、前記プラテンの全域を覆いながらゆっくりと転がるシステム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
加圧膜３１２は、滑らかでしなやかな物質によって構成されるのが好ましい。ポリウレタン、シリコン、厚みが薄い材料（例えばステンレス鋼）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）およびテフロン（登録商標）といった物質が適している。既に説明したとおり、環状の空気袋３１４は、ＣＭＰ処理の間、ゾーン制御性を高める。以下で詳述されるように、ゾーン制御性をさらに高めるために、加圧膜３１２内の環状の空気袋３１４の大きさを変化させることが可能である。


【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３２】
図８は、本発明の一実施形態における、圧電素子構成８００の平面図である。圧電素子の構成８００は、同心円状にある圧電素子７０２を含む。図６Ａにおける環状の空気袋構成と同様に、本発明の一実施形態において、同心円状にある圧電素子７０２は、プラテンの中心を軸とする完全な環を形成する。しかしながら、図８に示すように、ＣＭＰ処理過程におけるゾーン制御性をさらに高めるために、各圧電素子７０２の長さを短縮してもよい。


【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３５】
従来の空気軸受と異なり、本発明の実施形態において、ＣＭＰ処理中に、研磨ベルトとの物理的接触が発生する。その結果、研磨ベルトとの摩擦により、プラテン上の損耗が増加され得る。プラテンを損耗から付加的に保護するため、続く図９を参照して説明されるように、プラテンと研磨ベルトとの間に犠牲材料を配置してよい。




【手続補正書】
【提出日】平成15年8月14日(2003.8.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
化学機械研磨（ＣＭＰ）装置における性能を向上するシステムであって、
ウェハを支持し得るウェハヘッドと、
前記ウェハヘッドの下方に配置された研磨ベルトと、
前記研磨ベルトの下方に配置された膜を有し、さらに、前記膜の下方に設置された環状の空気袋を含むプラテンと
を備え、前記環状の空気袋は前記膜に力を及ぼし得るシステム。
【請求項２】
請求項１に記載のシステムであって、前記プラテンの前記膜は、軟らかくしなやかな材料で構成されているシステム。
【請求項３】
請求項１に記載のシステムであって、前記環状の空気袋は様々な大きさであるシステム。
【請求項４】
請求項３に記載のシステムであって、前記プラテンの端部付近の環状の空気袋は、前記プラテンの中心付近の環状の空気袋よりサイズが小さいシステム。
【請求項５】
請求項１に記載のシステムであって、各環状の空気袋は、前記膜に対して力を及ぼすために個別に加圧され得るシステム。
【請求項６】
請求項５に記載のシステムであって、前記膜に対して及ぼされる前記力は研磨ベルトへと送られ、ＣＭＰ処理の間、ゾーン制御を供給するシステム。
【請求項７】
請求項５に記載のシステムであって、各環状の空気袋は、ガスを用いて加圧されるシステム。
【請求項８】
請求項５に記載のシステムであって、各環状の空気袋は、液体を用いて加圧されるシステム。
【国際調査報告】
2004521488.tif 000042
2004521488.tif 000043