(57)【要約】  基板の化学機械研磨のための方法及び装置、具体的には、化学機械研磨において使用されるキャリアヘッドに関係する方法及び装置を提供する。一実施形態では、キャリアヘッドアセンブリは、基板を支持するためのベースアセンブリと、ベースアセンブリ上に取り付けられた、基板取り付け面となる下側表面を具備するほぼ円形の中央部分を有する柔軟なメンブレンと、ベースアセンブリと柔軟なメンブレンとの間に形成された、環状の外側チャンバと非円形の内側チャンバとを備える独立に加圧可能な複数のチャンバとを備えている。
2012527119.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の化学機械研磨のために中心線の周りで回転可能なキャリアヘッドアセンブリであって、
前記基板を支持するように構成されたベースアセンブリと、
前記ベースアセンブリ上に取り付けられる柔軟なメンブレンであって、基板用の取り付け面となる下側表面を具備するほぼ円形の中央部分を有する柔軟なメンブレンと、
前記ベースアセンブリと前記柔軟なメンブレンとの間に形成された独立に加圧可能な複数のチャンバであって、
環状の外側チャンバ、及び
非円形の内側チャンバ
を含む独立に加圧可能な複数のチャンバと
を備えたキャリアヘッドアセンブリ。
【請求項２】
前記柔軟なメンブレンが、前記独立に加圧可能な複数のチャンバを形成するために前記ベースアセンブリに固定された少なくとも１つの柔軟なフラップをさらに含む、請求項１に記載のキャリアヘッドアセンブリ。
【請求項３】
前記柔軟なメンブレンが、前記独立に加圧可能な複数のチャンバを形成するために前記ベースアセンブリに固定された長円形の形状をしたフラップをさらに含む、請求項１に記載のキャリアヘッドアセンブリ。
【請求項４】
前記柔軟なメンブレンが、前記独立に加圧可能な複数のチャンバを形成するために前記ベースアセンブリに固定された三角形のフラップをさらに含む、請求項１に記載のキャリアヘッドアセンブリ。
【請求項５】
柔軟なメンブレンが、前記独立に加圧可能な複数のチャンバを形成するために前記ベースアセンブリに固定された星形の形状をしたフラップをさらに含み、前記非円形の内側チャンバが、前記環状の外側チャンバに対して同心に配置される、請求項１に記載のキャリアヘッドアセンブリ。
【請求項６】
前記非円形の内側チャンバが前記中心線に対して中心を外して配置される、請求項１に記載のキャリアヘッドアセンブリ。
【請求項７】
前記非円形の内側チャンバが、前記ベースアセンブリと前記柔軟なメンブレンとの間に前記独立に加圧可能なチャンバを形成するために前記ベースアセンブリに固定された、星形の形状をしたフラップ、三角形のフラップ、及び長円形のフラップからなる群から選択されるフラップによって画定される、請求項２に記載のキャリアヘッドアセンブリ。
【請求項８】
前記非円形の内側チャンバが前記環状の外側チャンバに対して同心に配置される、請求項３に記載のキャリアヘッドアセンブリ。
【請求項９】
前記非円形の内側チャンバが前記環状の外側チャンバに対して同心に配置される、請求項４に記載のキャリアヘッドアセンブリ。
【請求項１０】
前記少なくとも１つ又は複数の柔軟なフラップが環状のクランプリングによって前記ベースアセンブリに固定される、請求項１に記載のキャリアヘッドアセンブリ。
【請求項１１】
前記柔軟なメンブレンの環状の外縁部分が前記環状のクランプリングによって前記ベースアセンブリに固定され、前記環状の外縁部分が保持リングと前記ベースアセンブリとの間にクランプされる、請求項１０に記載のキャリアヘッドアセンブリ。
【請求項１２】
化学機械研磨キャリアヘッドアセンブリのベースアセンブリと連結するための柔軟なメンブレンであって、
内側表面と、基板用の取り付け面となる外側表面とを有する中央部分、
ベースアセンブリと連結するために、前記取り付け面から遠くへ延びる環状の外縁部分、及び
前記中央部分の前記内側表面から延びる１つ又は複数の非円形の内側フラップであって、前記１つ又は複数の非円形の内側フラップが、独立に加圧可能なチャンバを形成するために前記ベースアセンブリとの連結のために構成されている、１つ又は複数の非円形の内側フラップ
を備えた柔軟なメンブレン。
【請求項１３】
前記１つ又は複数の内側フラップが、星形のフラップ、三角形のフラップ、及び長円形のフラップからなる群から選択される、請求項１２に記載の柔軟なメンブレン。
【請求項１４】
前記１つ又は複数の非円形の内側フラップが、前記環状の外縁部分に対して同心でない、請求項１２に記載の柔軟なメンブレン。
【請求項１５】
前記１つ又は複数の内側フラップが、星形のフラップ、三角形のフラップ、及び長円形のフラップからなる群から選択される、請求項１４に記載の柔軟なメンブレン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、一般に基板の化学機械研磨に関し、より詳しくは、化学機械研磨において使用するためのキャリアヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造業界では、平坦化は、基板の表面を平滑化するためにか、露出した層を薄くするためにか、又は基板の表面下方の層を露出させるために、基板から物質を除去するプロセスである。基板上に物質の層を作る１つ又は複数の堆積プロセスの後で、基板は典型的には平坦化を受ける。１つのかかるプロセスでは、開口部が、基板のフィールド領域内に形成され、電気めっきなどのめっきプロセスによって金属で埋められる。表面内に配線又はコンタクトなどのフィーチャを作り出すために、金属が開口部を埋める。周囲の基板の高さにまでだけ金属で開口部を埋めることが望ましいが、堆積は、開口部上と同様にフィールド領域上で起きる。この余分な望まれない堆積物を除去しなければならず、平坦化は、過剰な金属を除去するための選択方法である。
【０００３】
化学機械平坦化（ＣＭＰ）は、平坦化プロセスのより一般的なタイプのうちの１つである。基板を、キャリアヘッド又は研磨ヘッド上にマウントし、研磨パッド又は研磨織布を用いてみがく。織布が基板の下方を直線的に移動するので、基板を織布に抗して回転させることができる、又は、パッドが、やはり、同じ方向もしくは反対方向に回転するか、直線的に移動するか、円形運動で移動するか、又はこれらの任意の組み合わせの間に、基板をパッドに抗して回転させることができる。物質除去を加速させるために、研磨剤混合物をみがき用パッドに頻繁に追加する。混合物は、典型的には、基板をこすり取るための研磨剤材料、及び基板表面から物質を溶かすための化学薬品を含有する。電気−化学機械平坦化のケースでは、電気化学的手段によって物質の除去を加速するために、電圧を基板にやはり印加する。
【０００４】
あるキャリアヘッドは、基板を受ける取り付け面を具備する柔軟なメンブレンを含む。柔軟なメンブレンの後方のチャンバを加圧し、メンブレンを外側に向けて膨張させ基板に荷重をかけるようにする。多くのキャリアヘッドは、例えば、柔軟なメンブレンの下方のキャリアヘッド中に基板を保有するために、基板を取り囲む保持リングをやはり含む。基板の異なる領域に異なる圧力を与えるために、あるキャリアヘッドは複数のチャンバを含む。
【０００５】
ＣＭＰの目的は、研磨プロセスを実行したときに各ウェーハ内及びウェーハ間の両方の一様な表面トポグラフィを実現しつつ、物質の予測可能な量を除去することである。
【０００６】
それゆえ、基板を研磨するための改善された方法及び装置についての必要性がある。
【発明の概要】
【０００７】
本発明の実施形態は、一般に基板の化学機械研磨に関し、より詳しくは、化学機械研磨において使用するためのキャリアヘッドに関する。一実施形態では、基板の化学機械研磨のために中心線の周りで回転可能なキャリアヘッドアセンブリを提供する。キャリアヘッドアセンブリは、基板を支持するためのベースアセンブリと、基板取り付け面となる下側表面を具備する円形の中央部分を有し、ベースアセンブリ上に取り付けられた柔軟なメンブレンと、環状の外側チャンバと非円形の内側チャンバとを備え、ベースアセンブリと柔軟なメンブレンとの間の体積によって形成された独立に加圧可能な複数のチャンバとを備える。
【０００８】
別の一実施形態では、基板の化学機械研磨のために中心線の周りで回転可能なキャリアヘッドアセンブリを提供する。キャリアヘッドアセンブリは、基板を支持するためのベースアセンブリと、基板取り付け面となる下側表面を具備するほぼ円形の中央部分を有し、ベースアセンブリ上に取り付けられた柔軟なメンブレンと、環状の外側チャンバと非円形の内側チャンバとを備え、ベースアセンブリと柔軟なメンブレンとの間の体積によって形成された独立に加圧可能な複数のチャンバとを備える。
【０００９】
さらに別の一実施形態では、化学機械研磨キャリアヘッドアセンブリのベースアセンブリと連結するための柔軟なメンブレンを提供する。柔軟なメンブレンは、内側表面及び基板用の取り付け面となる外側表面を有する中央部分と、ベースアセンブリと連結するために取り付け面から遠くへ延びる環状の外縁部分と、中央部分の内側表面から延びる１つ又は複数の非円形の内側フラップであって、１つ又は複数の非円形の内側フラップが、メンブレンとベースアセンブリとの間の体積を独立に加圧可能なチャンバへと分割するために、ベースアセンブリと連結するために構成される、１つ又は複数の非円形の内側フラップとを備える。
【００１０】
したがって、本発明の上に記述したフィーチャを詳細に理解することが可能な方式で、上に簡潔に要約されている本発明のより詳しい説明を、その一部が添付した図面に示されている実施形態を参照することによって知ることができる。しかしながら、添付した図面が本発明の典型的な実施形態だけを示し、本発明が他の同様に有効な実施形態を許容することができるので、それゆえ、本発明の範囲を限定するようには見なされないことに、留意すべきである。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１Ａ】従来技術の化学機械研磨プロセス後の基板の研磨プロファイルの概略図である。
【図１Ｂ】これまでに公知のキャリアヘッド及び研磨技術で実行した化学機械研磨プロセス後の基板の研磨プロファイルの概略図である。
【図２】キャリアヘッドアセンブリの一実施形態の断面図である。
【図３】図２の線３−３に沿って取った図２のキャリアヘッドアセンブリの柔軟なメンブレンの一実施形態の断面の上面図である。
【図４】本明細書において説明する実施形態によるキャリアヘッドアセンブリ及び研磨技術で実行した化学機械研磨プロセス後の基板の研磨プロファイルの概略図である。
【図５】キャリアヘッドアセンブリの別の一実施形態の断面図である。
【図６】図５の線６−６に沿って取った図５のキャリアヘッドアセンブリの一実施形態の断面の上面図である。
【図７】本明細書において説明する実施形態によるキャリアヘッドアセンブリ及び研磨技術で実行した化学機械研磨プロセス後の基板の研磨プロファイルの概略図である。
【図８】キャリアヘッドアセンブリの別の一実施形態の断面の上面図である。
【図９】キャリアヘッドアセンブリの別の一実施形態の断面の上面図である。
【図１０】キャリアヘッドアセンブリの一実施形態の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
理解を容易にするために、可能である場合には、複数の図に共通な同一の要素を示すために、同一の参照番号を使用している。一実施形態の要素及びフィーチャを、さらに記述しなくても別の実施形態において利益をもたらすように組み込むことができることが予想される。
【００１３】
本発明の実施形態は、一般に基板の化学機械研磨に関し、より詳しくは、化学機械研磨において使用するためのキャリアヘッドに関する。
【００１４】
図１Ａは、典型的な化学機械研磨プロセス後の基板の研磨プロファイル１００の概略図である。図１Ｂは、公知のキャリアヘッド及び研磨技術を使用する別の１つの典型的な化学機械研磨プロセス後の基板の研磨プロファイル１０８の概略図である。図１Ａは、基板の中心ゾーン１０２を基板の端部ゾーン１０４よりも早い速度でポリッシュする２つの圧力同心円ゾーンキャリアヘッドに関する典型的な基板研磨プロファイル１００を例示する。図１Ａに示したように中心部が速い研磨プロファイル１００を補償するために、典型的な対応は、端部ゾーン１０４のプロファイルを下に向けてシフトさせる大きな圧力を端部ゾーン１０４に加え、図１Ｂに示したように、端部ゾーン１０４と中心ゾーン１０２との間の平均厚さを一致させることである。しかしながら、端部ゾーン１０４に大きな圧力を加えることは、中心ゾーン１０２と端部ゾーン１０４との間の急に変化する境界遷移部１０６を結果としてもたらす。図１Ｂに示したように、急に変化する境界遷移部１０６又は「圧力スパイク」は、研磨プロファイルに意図しない不均一性を生み出す。したがって、これらの急に変化する境界遷移部を縮小する又は削除して、より均一な研磨プロファイルを与えることが望ましい。
【００１５】
より平滑な境界遷移部を作り出すためにキャリアヘッドメンブレンに対する基板の回転を利用することによって、急に変化する境界遷移部１０６を縮小する又は削除することができる。キャリアヘッドアセンブリ内の圧力ゾーンの場所及び／又は圧力ゾーンの幾何学的形状を変更することは、より平滑な境界遷移部の実現に役立つ。本明細書中で論ずるように、キャリアヘッドアセンブリのメンブレンに対する基板の不均一な回転運動は、急に変化する境界遷移部を平均化するであろう。一実施形態では、キャリアヘッドアセンブリ内の少なくとも１つの圧力ゾーンが非円形である。非円形であることは、円の形状又は形を持たないことと定義される。基板が非円形の圧力ゾーンの周りをスリップしかつ回転するので、圧力ゾーン間の急に変化する境界遷移部が平均化され、より平滑なゾーン境界遷移部を結果としてもたらす。長円形、三角形、正方形、及び星形を含む非円形形状のゾーンは、ゾーン境界遷移部について類似の効果を有する。別の一実施形態では、少なくとも１つの圧力ゾーンを、メンブレンの中心線に対して又はキャリアヘッドの回転の軸に対して中心を外して又は非同心に配置する。メンブレンに対する基板回転を利用することによって、急に変化する境界部を平滑化することができる。
【００１６】
本明細書において説明する実施形態をその中で実行することができる特定の装置を限定しないが、Ｓａｎｔａ  Ｃｌａｒａ、ＣａｌｉｆｏｒｎｉａのＡｐｐｌｉｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．によって販売されているＲＥＦＬＥＸＩＯＮ（登録商標）ＣＭＰシステムか、ＲＥＦＬＥＸＩＯＮ（登録商標）ＬＫ  ＣＭＰシステムか、又はＭＩＲＲＡ  ＭＥＳＡ（登録商標）システムにおいて本実施形態を実施することは、特に有益である。加えて、他の製造業者から入手可能なＣＭＰシステムは、やはり、本明細書において説明する実施形態から利益を得ることができる。適したＣＭＰ装置の説明を、米国特許第５，７３８，５７４号中に見出すことができる。本明細書において説明する実施形態を、やはり、オーバーヘッド円形トラック研磨システムにおいて実施することができる。
【００１７】
図２は、キャリアヘッドアセンブリ２００の一実施形態の断面図である。キャリアヘッドアセンブリ２００は一般に、研磨中に又は他の処理中に基板１０を保有するように構成される。研磨プロセスでは、キャリアヘッドアセンブリ２００は、回転可能なプラテンアセンブリ２０２によって支持される研磨パッド２０１に抗して基板１０を保有することができ、基板１０の裏側表面１２の全域に下向きの圧力を分配することができる。
【００１８】
キャリアヘッドアセンブリ２００は、（回転可能な駆動シャフト２０５と直接的に又は間接的に連結することができる）ベースアセンブリ２０４、保持リング２１０、及び柔軟なメンブレン２０８を含む。非円形の内側チャンバ２１２ａ及び隣接する外側チャンバ２１２ｂを含む複数の加圧可能なチャンバを設けるために、柔軟なメンブレン２０８は、ベースアセンブリ２０４の下方に広がり、ベースアセンブリ２０４と連結される。研磨装置内の圧力調整器にそれぞれチャンバ２１２ａ及び２１２ｂを流体連結するために、ベースアセンブリ２０４を貫通して流路２１４ａ及び２１４ｂを形成する。図２が２つの加圧可能なチャンバを示しているが、キャリアヘッドアセンブリ２００は、任意の数のチャンバ、例えば、３つか、４つか、５つか、又はそれ以上のチャンバを有することができる。
【００１９】
示していないが、キャリアヘッドアセンブリ２００は、駆動シャフト２０５を固定可能であり、ベース２０４がそこから移動可能に吊される軸受箱か、ベースアセンブリ２０４が旋回することを可能にする（ベースアセンブリの一部と考えることができる）ジンバル機構か、ベース２０４と軸受箱との間のローディングチャンバか、チャンバ２１２ａ及び２１２ｂ内側の１つもしくは複数の支持構造物か、又は基板に補助的な圧力を加えるために柔軟なメンブレン２０８の内側表面と接触する１つもしくは複数の内部メンブレンなどの、他の構成要素を含むことができる。例えば、２００１年２月６日に発行された米国特許第６，１８３，３５４号、又は２００２年７月２３日に発行された米国特許第６，４２２，９２７号、又は２００５年２月２２日に発行された米国特許第６，８５７，９４５号中に記載されたように、キャリアヘッドアセンブリ２００を組み立てることができる。
【００２０】
柔軟なメンブレン２０８は、研磨プロセスとの関係で疎水性、耐久性、且つ化学的に不活性である場合がある。柔軟なメンブレン２０８は、基板用の取り付け面２２２を与える外側表面を具備する中央部分２２０と、ベースアセンブリ２０４への接続のために取り付け面２２２から遠くへ延びる環状の外縁部分２２４と、柔軟なメンブレン２０８とベース２０４との間の体積を独立に加圧可能な非円形の内側チャンバ２１２ａ及び外側環状チャンバ２１２ｂへと分割するために、中央部分２２０の内側表面２２６から延びかつベース２０４に接続された１つ又は複数の非円形の内側フラップ２２８とを含むことができる。一実施形態では、非円形の内側フラップ２２８及び環状の外縁部分２２４は、キャリアヘッドアセンブリ２００の中心線２３４に対して同心的である。一実施形態では、非円形の内側フラップ２２８及び環状の外縁部分２２４は、柔軟なメンブレン２０８の中心に対して同心的である。（ベース２０４の一部と考えることができる）環状のクランプリング２１５によって、フラップ２２８の外側端部２３０をベース２０４に固定することができる。環状の外縁部分２２４の外側端部２３２を、やはり、（ベース２０４の一部とも考えることができる）環状のクランプリング２１６によってベース２０４に固定することができる、又は外縁部分の端部を保持リングとベースとの間にクランプすることができる。図２は１つのフラップ２２８を示しているが、キャリアヘッドアセンブリ２００は、所望の加圧可能なチャンバの数に対応する複数のフラップを有することができる。
【００２１】
図３は、図２の線３−３に沿って取った図２のキャリアヘッドアセンブリ２００の柔軟なメンブレン２０８の一実施形態の断面の上面図である。非円形の内側チャンバ２１２ａを、非円形の内側フラップ２２８によって形成する。同心的な外側チャンバ２１２ｂが、非円形の内側フラップ２２８及び柔軟なメンブレン２０８の環状の外縁部分２２４によって境界を決められる。各チャンバ２１２ａ、２１２ｂを、同じ圧力又は違った圧力に個別に加圧可能である。非円形の内側チャンバ２１２ａを長円形の内側チャンバとして説明するが、中心ゾーンと端部ゾーンとの間の急に変化する遷移境界部を縮小するために、他の非円形のチャンバを使用することができることが、理解されるはずである。
【００２２】
図４は、本明細書において説明する実施形態によるキャリアヘッドアセンブリ及び研磨技術で実行した化学機械研磨プロセス後の基板の研磨プロファイル４１０の概略図である。研磨プロファイル４１０は、中心ゾーン４０２、端部ゾーン４０４、及び中心ゾーン４０２と端部ゾーン４０４との間に位置する遷移ゾーン４１２を示す。図１Ｂの研磨プロファイル１０８と図４の研磨プロファイル４１０との比較は、図１Ｂの急に変化する境界遷移部１０６が中心ゾーン４０２と端部ゾーン４０４との間のより平滑な遷移ゾーン４１２によって置き換えられ、従って、従来技術の研磨プロセスにおいて存在する急に変化する境界遷移部を縮小する又は削除することを示している。
【００２３】
図２、図３、及び図４を参照すると、非円形の内側チャンバ２１２ａは、短軸３０４及び長軸３０８を有する。キャリアヘッドアセンブリ２００が回転する間に、基板は、柔軟なメンブレン２０８に対して相対的に静止したままである、しかしながら、矢印３１０によって示したように、基板は、柔軟なメンブレン２０８に対して時折スリップする。短軸３０４と長軸３０８との間の領域の全域にわたり基板がスリップするので、遷移ゾーン４１２が作り出され、内側遷移部境界４２０及び外側遷移部境界４２２によって境界を決められ固定されていない遷移ゾーン４１２を本質的に作り出す。キャリアヘッドアセンブリ２００に対して基板１０がスリップするので、長円形のゾーンが基板全域にわたりスリップする。基板の中心ゾーン４０２は、基板と柔軟なメンブレンとの間のスリップに拘わらず一定の圧力に曝され、基板の遷移ゾーン４１２が、長円形の短軸３０４と長軸３０８との間の領域に時折接する。
【００２４】
図５は、キャリアヘッドアセンブリ５００の別の一実施形態の断面図である。キャリアヘッドアセンブリ５００は、「オフセット」又は「同心的でない」内側チャンバ５１２ａを含有する。一実施形態では、同心的でない内側チャンバ５１２ａは、キャリアヘッドアセンブリ５００の中心線５３４に対して同心的でない。一実施形態では、同心的でない内側チャンバ５１２ａは、柔軟なメンブレン５０８の中心に対して同心的でない。キャリアヘッドアセンブリ５００は、（回転可能な駆動シャフト２０５と直接的に又は間接的に連結することができる）ベースアセンブリ５０４、保持リング５１０、及び柔軟なメンブレン５０８を含む。環状の形状を有する同心的でない内側チャンバ５１２ａ及び環状の外側チャンバ５１２ｂを含む複数の加圧可能なチャンバを設けるために、柔軟なメンブレン５０８が、ベースアセンブリ５０４の下方に延び、ベースアセンブリ５０４と連結する。研磨装置内の圧力調整器にそれぞれチャンバ５１２ａ及び５１２ｂを流体連結するために、ベースアセンブリ５０４を貫通して流路５１４ａ及び５１４ｂを形成する。図５が２つの圧力チャンバを示すが、キャリアヘッドアセンブリ５００は、任意の数のチャンバ、例えば、３つか、４つか、５つか、又はそれ以上のチャンバを有することができる。
【００２５】
柔軟なメンブレン５０８は、研磨プロセスとの関係で疎水性、耐久性、且つ化学的に不活性である場合がある。柔軟なメンブレン５０８は、基板用の取り付け面５２２を与える外側表面を具備する中央部分５２０と、ベースアセンブリ５０４への接続のために研磨面から遠くへ延びる環状の外縁部分５２４と、柔軟なメンブレン５０８とベースアセンブリ５０４との間の体積を独立に加圧可能な同心的でない内側チャンバ５１２ａ及び環状の外側チャンバ５１２ｂへと分割するために、柔軟なメンブレン５０８の中央部分５２０の内側表面５２６から延びかつベース５０４に接続された１つ又は複数の環状の内側フラップ５２８とを含むことができる。（ベースアセンブリ５０４の一部と考えることができる）環状のクランプリング５１５によって、フラップ５２８の外側端部５３０をベースアセンブリ５０４に固定することができる。環状の外縁部分５２４の外側端部５３２を、やはり、（ベース５０４の一部とも考えることができる）環状のクランプリング５１６によってベース５０４に固定することができる、又は環状の外縁部分５２４の外側端部５３２を保持リング５１０とベースアセンブリ５０４との間にクランプすることができる。図５は１つのフラップ５２８を示しているが、キャリアヘッドアセンブリ５００は、２つ以上のフラップを有することができる。
【００２６】
図６は、図５の線６−６に沿って取った図５のキャリアヘッドアセンブリ５００の一実施形態の断面の上面図である。一実施形態では、同心的でない内側チャンバ５１２ａは、柔軟なメンブレン５０８の中心に対してオフセットしている。同心的でない内側チャンバ５１２ａを、環状の形状をした内側フラップ５２８によって形成する。外側チャンバ５１２ｂは、環状の形状をした内側フラップ５２８及び柔軟なメンブレン５０８の環状の外縁部分５２４によって境界を決められる。各チャンバ５１２ａ、５１２ｂは、同じ圧力又は違った圧力に個別に加圧可能である。
【００２７】
図７は、本明細書において説明するキャリアヘッドアセンブリ５００及び研磨技術を使用して化学機械研磨プロセスを実行した後の基板の研磨プロファイル７００の概略図である。研磨プロファイル７００は、中心ゾーン７０２と、端部ゾーン７０４と、中心ゾーン７０２と端部ゾーン７０４との間の場所にある遷移ゾーン７０６とを示す。図７の研磨プロファイル７００と図１Ｂの研磨プロファイル１０８との比較は、図１Ｂの急に変化する境界遷移部１０６がより平滑な遷移ゾーン７０６によって置き換えられ、従って、従来技術の研磨プロセスにおいて存在する急に変化する境界遷移部を縮小する又は削除することを示す。内側遷移部境界７０８及び外側遷移部境界７１０は、遷移ゾーン７０６を画定する。中心ゾーン７０２は、研磨プロセス全体を通して内側チャンバ５１２ａの一部に接し、遷移ゾーン７０６によって画定される領域は、研磨プロセス中に内側チャンバ５１２ａに周期的に接する。
【００２８】
図８は、キャリアヘッドアセンブリ８００の別の一実施形態の断面の上面図である。キャリアヘッドアセンブリ８００は、星形の形状をした内側チャンバ８１２ａ及び外側の円形チャンバ８１２ｂを備える。星形の形状をした内側チャンバ８１２ａを、星形の形状をしたフラップ８２８によって形成する。外側の円形チャンバ８１２ｂは、星形の形状をしたフラップ８２８及び柔軟なメンブレン８０８の環状の外縁部分８２４によって境界を決められる。各チャンバ８１２ａ、８１２ｂを、同じ圧力又は違った圧力に個別に加圧可能である。動作では、星形の形状をしたフラップ８２８によって形成される星形の形状をしたゾーンの中心部分８３０は、研磨プロセスの全体を通して基板の裏側の領域と接触したままであるが、星形の形状をしたフラップ８２８によって形成される星形の形状をしたゾーンの点８３２は、研磨プロセスの全体を通して周期的に基板の異なる領域と接触する。
【００２９】
図９は、キャリアヘッドアセンブリ９００の別の一実施形態の断面の上面図である。キャリアヘッドアセンブリ９００は、三角形のチャンバ９１２ａ及び外側の円形チャンバ９１２ｂを備える。三角形のチャンバ９１２ａを、三角形の形状をしたフラップ９２８によって形成する。外側の円形チャンバ９１２ｂは、三角形の形状をしたフラップ９２８によって、また柔軟なメンブレン９０８の環状の外縁部分９２４によって境界を決められる。各チャンバ９１２ａ、９１２ｂを、同じ圧力又は違った圧力に個別に加圧可能である。動作では、三角形の形状をしたゾーン９２８の中心部分９３０は、研磨プロセスの全体を通して基板の裏側の領域と接触したままであるが、三角形の形状をしたゾーン９２８の点９３２は、研磨プロセスの全体を通して周期的に基板の裏側の異なる領域と接触する。
【００３０】
本明細書において説明した、非円形で、同心でなく、及び／又は複雑な内側レリーフを有する特定の実施形態は、やはり、基板に非対称な圧力プロファイルを伝える手段として、例えば、発泡材料などの負荷伝達材料を含むことができる。圧縮されるので、負荷伝達材料は、基板に負荷を伝達する。特定の実施形態では、負荷伝達材料を、本明細書において説明した柔軟なメンブレンとともに使用することができる。特定の実施形態では、本明細書において説明した柔軟なメンブレンの代わりに、負荷伝達材料を使用することができ、その場合、負荷伝達材料は、本明細書において説明した非対称の柔軟なメンブレンと同様に機能するように設計される。
【００３１】
特定の実施形態では、優れた負荷伝達特性を与えるように、負荷伝達材料を、わずかな復元力しかない又は復元力がない粘弾性物質とすることができる。特定の実施形態では、負荷伝達材料を、温度に敏感であり高い密度を有する復元性発泡体とすることができる。特定の実施形態では、負荷伝達材料を、圧力に敏感であり低い密度を有する復元性発泡体とすることができる。特定の実施形態では、負荷伝達材料を、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）などの軟質高分子材料とすることができる。あるいは、負荷伝達材料を、例えば、重量で５５％／３５％／１０％である硫化ポリフェニレン（ＰＰＳ）と、炭素ファイバと、ポリテトラフロロエチレン（ＰＴＦＥ、例えば、Ｅ．Ｉ．Ｄｕｐｏｎｔから入手可能なＴｅｆｌｏｎ（登録商標））との混合物などの硬質高分子化合物とすることができる。他の可能性のある負荷伝達材料は、スチレン−無水マレイン酸（ＳＭＡ）、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリウレタン（熱硬化性樹脂）、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、及びアクリロニトリルブタジエンスチレンを含むが、これらに限定されない。
【００３２】
図１０は、キャリアヘッドアセンブリ１０００の一実施形態の断面図である。キャリアヘッドアセンブリ１０００は、キャリアヘッドアセンブリ１０００中に負荷伝達材料１０１０の追加及び環状のクランピングリング１０１５の修正を除いては、図２のキャリアヘッド２００に類似している。負荷伝達材料１０１０が環状のクランピングリング１０１５と柔軟なメンブレン２０８との間に配置されるように示されているが、負荷伝達材料が基板に負荷を伝達することを助けるキャリアヘッドアセンブリ１０００内の任意の場所に、負荷伝達材料１０１０を配置することができることが、理解されるはずである。例えば、特定の実施形態では、負荷伝達材料を、柔軟なメンブレン２０８の統合した部分とすることができる。
【００３３】
特定の実施形態では、異なる負荷、キャリアヘッド回転速度、研磨パッド回転速度、負荷伝達材料などを有する動作条件において最適な結果を与えるように、負荷伝達材料の厚さを変えることができる。
【００３４】
上記は本発明の実施形態に向けられているが、本発明の他の実施形態及びさらなる実施形態を、本発明の基本的な範囲から乖離せずに考案することができ、本発明の範囲は、下記の特許請求の範囲によって決められる。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
2012527119.tif 000004
【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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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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