特許 7142941 接触フラップを含む化学機械的研磨装置用キャリアヘッド

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-09-16

(45)【発行日】2022-09-28

(54)【発明の名称】接触フラップを含む化学機械的研磨装置用キャリアヘッド

(51)【国際特許分類】

   B24B 37/30 20120101AFI20220920BHJP

   H01L 21/304 20060101ALI20220920BHJP

【ＦＩ】

B24B37/30 E

H01L21/304 622K

【請求項の数】 12

(21)【出願番号】P 2019537375

(86)(22)【出願日】2017-09-04

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2020-04-23

(86)【国際出願番号】 KR2017009627

(87)【国際公開番号】W WO2018143530

(87)【国際公開日】2018-08-09

【審査請求日】2020-09-04

(31)【優先権主張番号】10-2017-0014667

(32)【優先日】2017-02-01

(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR

(73)【特許権者】

【識別番号】518311809

【氏名又は名称】カン，ジューン モ

(74)【代理人】

【識別番号】110001139

【氏名又は名称】ＳＫ弁理士法人

(74)【代理人】

【識別番号】100130328

【弁理士】

【氏名又は名称】奥野 彰彦

(74)【代理人】

【識別番号】100130672

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 寛之

(72)【発明者】

【氏名】カン，ジュン モ

【審査官】城野 祐希

(56)【参考文献】

【文献】韓国公開特許第１０－２０１４－００６７３２５（ＫＲ，Ａ）

【文献】特表２００１－５１３４５１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２４Ｂ ３７／３０

Ｈ０１Ｌ ２１／３０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

接触フラップを含む化学機械的研磨装置用キャリアヘッドであって、
ベースと；
前記ベースの下部に連結され、基板収容面である外部面と、前記外部面の反対側の内部面と、を備えた基板収容部材と；
前記基板収容部材の内側において前記ベースの下部に連結される連結部と、前記連結部から下方に延在するフラップ側部と、前記フラップ側部の下端から側方向に延在する接触部と、を備え、環状の開放構造を有する少なくとも一つの接触フラップと；
前記ベースの下部に連結され、前記少なくとも一つの接触フラップに隣接し、且つ前記接触部の延在方向の反対側に配置される少なくとも一つの障壁構造と；を含み、
前記少なくとも一つの障壁構造は、前記少なくとも一つの接触フラップの膨張を限定することで、前記接触部が流体の圧力によって前記内部面に密着することにより、前記接触フラップを壁とする加圧チャンバが形成されるように構成されるキャリアヘッド。

【請求項2】

前記少なくとも一つの接触フラップは、可撓性材料からなることを特徴とする請求項１に記載のキャリアヘッド。

【請求項3】

前記側方向は、内側方向、外側方向のいずれか一方であることを特徴とする請求項１に記載のキャリアヘッド。

【請求項4】

前記側方向は、内側及び外側の両方の方向であることを特徴とする請求項１に記載のキャリアヘッド。

【請求項5】

前記基板収容部材は、前記内部面から高さ方向に延在する少なくとも一つの環状隔壁部をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のキャリアヘッド。

【請求項6】

前記少なくとも一つの隔壁部は、前記少なくとも一つの接触フラップとペアを組んで側壁として作用することにより環状の加圧チャンバが形成されることを特徴とする請求項５に記載のキャリアヘッド。

【請求項7】

化学機械的研磨装置のキャリアヘッド用接触フラップであって、
基板収容部材との接触面を提供する下面と、前記下面の反対側表面である上面と、を備えた環状の接触部と；
前記上面から高さ方向に延在するフラップ側部と；
前記フラップ側部の上端から側方向に延在する連結部と；を含み、
前記上面と前記フラップ側部とが出会う少なくとも一つのコーナに突出構造が形成されることを特徴とする接触フラップ。

【請求項8】

前記突出構造は、ステップ形状であることを特徴とする請求項７に記載の接触フラップ。

【請求項9】

前記突出構造は、斜面を含むことを特徴とする請求項７に記載の接触フラップ。

【請求項10】

前記突出構造は、曲面を含むことを特徴とする請求項７に記載の接触フラップ。

【請求項11】

前記突出構造の幅は２ｍｍ～１４ｍｍであり、高さは１ｍｍ～７ｍｍであることを特徴とする請求項７に記載の接触フラップ。

【請求項12】

化学機械的研磨装置のキャリアヘッド用接触フラップであって、
基板収容部材との接触面を提供する下面と、前記下面の反対側表面である上面と、を備えた環状の接触部と；
前記上面の内縁または外縁のいずれか一方から高さ方向に延在するフラップ側部と；
前記フラップ側部の上端から側方向に延在するが、前記フラップ側部を基準として前記接触部の延在方向とは逆方向に延在する連結部と；を含む接触フラップ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、化学機械的研磨装置に係り、さらに詳細には、研磨工程時に基板に研磨圧力を印加する接触フラップを含むキャリアヘッドに関する。

【背景技術】

【0002】

半導体やガラス基板の製造及び集積回路の製造工程時に所定のステップに基板表面を研磨（ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）または基板表面を平坦化（ｐｌａｎａｒｉｚａｔｉｏｎ）する必要性が増大している。このような必要性によって化学機械的研磨（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ：ＣＭＰ）工程が広く使用されている。

【0003】

基板の化学機械的研磨は、一般的にプラテン（ｐｌａｔｅｎ）上に研磨パッド（ｐａｄ）を貼り付け、キャリアヘッド（ｃａｒｒｉｅｒ ｈｅａｄ）と呼ばれる基板収容機構に基板を装着した後、スラリーを研磨パッドに塗布しながら、プラテンとキャリアヘッドとを同時に回転させて、研磨パッドと基板との間の摩擦を起こすことにより行われる。

【0004】

キャリアヘッドは、回転軸から動力を伝達され、キャリアヘッドの構成に必要な部品を収容する空間を提供するベース（ｂａｓｅ）、ベース下部に連結されて基板を収容して回転させる基板収容部材、及び研磨工程中に基板の側面を支持することにより基板の離脱を防止する止め輪（ｒｅｔａｉｎｉｎｇ ｒｉｎｇ）などで構成されている。研磨時、基板は可撓膜（ｆｌｅｘｉｂｌｅ ｍｅｍｂｒａｎｅ）からなる基板収容部材を介して研磨圧力を印加されるが、基板全体にわたって均一な研磨圧力が印加されるとしても、研磨される膜の性質、研磨パッド、またはスラリーに応じて基板の特定の領域で（例えば、基板の真ん中または端縁）研磨速度が異なる場合がある。このような場合には、良い研磨均一度を維持するために、基板の所定の領域で研磨圧力を独立して制御することにより、各領域の研磨速度を補正する必要がある。

【0005】

図１は、従来のキャリアヘッド（韓国公開特許１０－２００６－００４４７７０号）の断面を概略的に示す。キャリアヘッドは、ベース１０４と、基板１０を収容して加圧する可撓膜１０８と、止め輪１１０と、を含む。可撓膜１０８は、基板１０を収容する面から上方に延在する外周部分１２４と、フラップ（ｆｌａｐ）形状の環状隔壁部１２８ａ、１２８ｂと、を含む。隔壁部１２８ａ、１２８ｂは、可撓膜１０８を同心円状に区画し、これにより、外周部分１２４及び隔壁部１２８ａ、１２８ｂがベース１０４の下部に連結されると、中心チャンバ１０６ａ、中間チャンバ１０６ｂ及び外郭チャンバ１０６ｃが形成される。これらの加圧チャンバ１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃに通路１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃを介して独立して圧力を印加することにより、基板１０の各領域に印加される圧力を変化させることができる。しかし、従来の技術では、フラップ形状の隔壁部の数が増加するにつれて、可撓膜の作製が難しくなり、チャンバ間の圧力差により、隔壁部が分岐した箇所で研磨均一度が急激に悪くなるという欠点があった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】韓国公開特許１０－２００６－００４４７７０号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

本発明は、上記のような従来技術の問題を解決するためのものであり、その目的は、化学機械研磨時に、基板の所定領域にそれぞれ独立した研磨圧力を印加することができる接触フラップを含む化学機械的研磨装置用キャリアヘッドを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記目的を解決するための本発明の実施例に係る接触フラップを含む化学機械的研磨装置用キャリアヘッドは、ベースと；前記ベースの下部に連結され、基板収容面である外部面と、前記外部面の反対側の内部面と、を備えた基板収容部材と；前記基板収容部材の内側において前記ベースの下部に連結される連結部と、前記連結部から下方に延在するフラップ側部と、前記フラップ側部の下端から側方向に延在する接触部と、を備えた少なくとも一つの接触フラップと；前記ベースの下部に連結され、前記少なくとも一つの接触フラップに隣接して配置される少なくとも一つの障壁構造と；を含み、前記少なくとも一つの障壁構造は、前記少なくとも一つの接触フラップの膨張を限定することで、前記接触部が流体の圧力によって前記内部面に密着するように構成される。

【0009】

本発明の実施例に係る化学機械的研磨装置のキャリアヘッド用接触フラップは、基板収容部材との接触面を提供する下面と、前記下面の反対側表面である上面と、を備えた環状の接触部と；前記上面から高さ方向に延在するフラップ側部と；前記フラップ側部の上端から側方向に延在する連結部と；を含み、前記上面と前記フラップ側部とが出会う少なくとも一つのコーナに突出構造が形成されることを特徴とする。

【0010】

本発明の他の実施例に係る化学機械的研磨装置のキャリアヘッド用接触フラップは、基板収容部材との接触面を提供する下面と、前記下面の反対側表面である上面と、を備えた環状の接触部と；前記上面の内縁または外縁のいずれか一方から高さ方向に延在するフラップ側部と；前記フラップ側部の上端から側方向に延在するが、前記フラップ側部を基準として前記接触部の延在方向とは逆方向に延在する連結部と；を含む。

【0011】

本発明のまた他の実施例に係る化学機械的研磨装置のキャリアヘッド用接触フラップは、基板収容部材との接触面を提供する下面と、前記下面の反対側表面である上面と、を備えた環状の接触部と；前記上面のうち、内縁と外縁との間の表面から高さ方向に延在するフラップ側部と；前記フラップ側部の上端から側方向に延在するが、前記フラップ側部を基準として内側方向または外側方向のいずれか一方に延在する連結部と；を含む。

【発明の効果】

【0012】

本発明の化学機械的研磨装置用キャリアヘッドは、基板収容部材が隔壁部によって区画されなくても、基板の所定の領域にそれぞれ独立した研磨圧力を印加することができ、これにより領域の境界での研磨均一度の急激な変化を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】従来のキャリアヘッドを概略的に示す断面図である。

【図2】本発明の一実施例に係る化学機械的研磨装置用キャリアヘッドの断面図である。

【図3】接触フラップの斜視断面図である。

【図4】接触フラップの部分断面図である。

【図5】接触フラップの動作を説明するための部分断面図である。

【図6】接触フラップの他の実施例を示す部分断面図である。

【図7】接触フラップのまた他の実施例を示す部分断面図である。

【図8】接触フラップのまた他の実施例を示す部分断面図である。

【図9】接触フラップのまた他の実施例を示す部分断面図である。

【図10】本発明の他の実施例に係るキャリアヘッドの断面図である。

【図11】本発明のまた他の実施例に係るキャリアヘッドの断面図である。

【図12】本発明のまた他の実施例に係るキャリアヘッドの断面図である。

【図13】接触フラップのまた他の実施例とこれを応用したキャリアヘッドの断面図である。

【図14】接触フラップのまた他の実施例とこれを応用したキャリアヘッドの断面図である。

【図15】接触フラップのまた他の実施例とこれを応用したキャリアヘッドの断面図である。

【図16】接触フラップのまた他の実施例とこれを応用したキャリアヘッドの断面図である。

【図17】接触フラップのまた他の実施例を示す断面図である。

【図18】突出構造の圧力分散機能を説明するためのキャリアヘッドの部分断面図、及び底板の位置に応じた圧力値を示すグラフである。

【図19】突出構造の他の例を示す接触フラップの断面図である。

【図20】本発明のまた他の実施例に係るキャリアヘッドの断面図である。

【図21】本発明のまた他の実施例に係るキャリアヘッドの断面図である。

【発明を実施するための最良の形態】

【0014】

以下、添付した図面を参照して、本発明に係る好適な実施例を挙げることにより、本発明を詳細に説明する。しかし、本発明は、以下に開示される実施例に限定されるものではなく、互いに異なる多様な形態で実施可能であり、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者に発明の範疇を完全に知らせるために提供されるものである。図面での構成要素は、説明の便宜のためにその大きさが誇張されることがある。

【0015】

明細書全体にわたって基板収容部材などある構成要素が他の構成要素の「下部」に連結されると言及されるときは、前記ある構成要素が他の構成要素の「下部」に接触して直接的に連結されてもよく、これらの間にまた他の構成要素が存在して、ある構成要素はまた他の構成要素に連結されてもよいものと理解されてもよい。一方、ある構成要素が他の構成要素の「下部に直接的に」に連結されると言及されるときは、これらの間にまた他の構成要素が存在していないと解釈される。同じ参照番号は同じ構成要素を意味する。また、「下部に」または「上に」及び「下部に」または「下に」などの相対的な用語は、図面で図解されるように、他の要素についてのある要素の関係を記述するためにここで使われる。相対的な用語は、図面に描かれた方向に加えて、構成要素の他の方向を含むことを意図すると理解され得る。例えば、図面において構成要素が裏返る（ｔｕｒｎｅｄ ｏｖｅｒ）と、他の構成要素の上部の面上に存在すると描写される構成要素は、前記他の要素の下部の面上に方向を有するようになる。したがって、一例として挙げた「上部に」という用語は、図面の特定の方向に依存して、「上部に」及び「下部に」の方向を両方とも含むことができる。

【0016】

図２は、本発明の一実施例に係る接触フラップ７００を含む化学機械的研磨装置用キャリアヘッド９００の断面図である。化学機械的研磨装置用キャリアヘッド９００は、回転軸１１０から動力を伝達されるベース（ｂａｓｅ）１００をもとに構成されている。まず、ベース１００の下部に止め輪（ｒｅｔａｉｎｉｎｇ ｒｉｎｇ）１２０が装着されるが、止め輪１２０は、研磨工程中、基板（図示せず）の離脱を防止する役割をする。また、前記ベース１００の下部に連結され、止め輪１２０の内側に基板収容部材６００が装着される。

【0017】

基板収容部材６００は、底板６１０、外周部６２０、締結部６５０を含む。底板６１０は、基板収容部材の外部面６１２と基板収容部材の内部面６１４とにより定義される２つの面を備えており、底板６１０の大きさ及び形状は、概ね研磨される基板（図示せず）の形状及び大きさに従う。外部面６１２は、基板を受け入れ搬送するのに必要な基板収容面であり、内部面６１４は、前記外部面６１２の反対側表面であって、流体の圧力が印加される面である。外周部６２０は、底板６１０の端縁から高さ方向に延在する部分である。図２における外周部６２０は、底板６１０に垂直な形状を有するが、外周部は、底板６１０と必ずしも垂直である必要はなく、底板６１０に対して垂直成分を含み、延在してベース１００との連結に必要なスペースを提供すればよい。締結部６５０は、外周部６２０から延在してベース１００の下部に連結される部分であって、好ましくはフラップ（ｆｌａｐ）形状を呈し、先端部にＯリング（Ｏ－ｒｉｎｇ）構造６５２を設け、確実にシーリング（ｓｅａｌｉｎｇ）することができる。

【0018】

基板収容部材６００の内側においてベース１００の下部に接触フラップ７００の連結部７３０が連結され、フラップ側部７２０が連結部７３０から下方に延在し、接触部７１０がフラップ側部７２０の下部から内側方向に延在し、基板収容部材の内部面６１４と接触するようになる。内側方向は、基板収容部材６００の中心に向いている方向であり、外側方向は、この中心から遠ざかる方向であると定義される。接触フラップ７００とベース１００の下部との連結は、金属またはプラスチックからなるクランプ５７０をボルト（図示せずに）としてベース１００に締結することにより行われる。

【0019】

接触フラップ７００と隣接する外郭に障壁構造５３０が配置されてベース１００の下部に連結されると、障壁構造５３０が接触フラップ７００を取り囲む形になる。障壁構造５３０の配置は、接触部７１０の延在方向によって決定されるが、図２に示すように接触部７１０が内側方向に延在すると、障壁構造５３０は、フラップ側部７２０を基準として、その反対側である外側に配置される。障壁構造５３０は、金属やプラスチックなどの実質的に剛性（ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌｌｙ ｒｉｇｉｄ）材料からなることが望ましい。障壁構造５３０もまたボルト（図示せず）を用いてベース１００の下部に締結されてもよい。

【0020】

流体通路３１０を介して印加された圧力Ｐ２による接触フラップ７００の膨張が障壁構造５３０によって限定されると、接触７１０が流体圧力によって基板収容部材の内部面６１４に密着するようになる。内部面６１４と密着すると、接触フラップ７００を壁とする、すなわち境界とする、加圧チャンバである中央チャンバ３００が形成される。中央チャンバ３００外郭には、流体通路２１０を介してＰ１の圧力が印加された外郭チャンバ２００が形成される。

【0021】

図３は、接触フラップ７００の一実施例を示す斜視断面図である。接触フラップ７００は、接触部７１０、フラップ側部７２０及び連結部７３０を含む。接触フラップ７００は、全体的に環状を呈し、一側断面を見ると、「コ」字状をしている。接触フラップ７００は、開放構造を有し、連結部７３０がベース１００の下部に連結されても流体を閉じ込めることができる加圧チャンバを単独で形成することはできなく、基板収容部材６００と結合して加圧チャンバを形成する。

【0022】

図４は、接触フラップ７００の部分断面図である。接触部７１０は、基板収容部材６００との接触面を提供する下面７１２と、下面７１２の反対側の上面７１４と、を備える。接触部７１０の延在長さＬは、好ましくは３ｍｍ以上である。フラップ側部７２０は、接触部の上面７１４から高さ方向に延在し、ベース１００との連結に必要なスペースを提供する。フラップ側部７２０は、接触部７１０に必ずしも垂直である必要はなく、強固な接触のために、図４に示したφが９０°～１２０°の値を有することが望ましい。連結部７３０は、フラップ側部７２０の上端から側方向に延在することができ、ベース１００に連結される部分である。連結部７３０の端部に、シーリング（ｓｅａｌｉｎｇ）を確実にするためにＯリング構造７３２を形成することができる。接触フラップ７００は、可撓性材料で成形されることが好ましい。可撓性材料としてはゴムを使用することができ、このゴムには、シリコンゴム、クロロプレンゴムまたはエチレンプロピレンゴムなどがある。Ｏリング構造７３２を除いた接触フラップ７００の厚さは、接触部７１０が０．３ｍｍ～６ｍｍの値を、そしてフラップ側部７２０及び連結部７３０が０．３ｍｍ～３ｍｍの値をそれぞれ有することができる。

【0023】

図５は、接触フラップ７００の動作を説明するための部分断面図である。中央チャンバ３００内の流体圧力Ｐ２が外郭チャンバ２００の圧力Ｐ１よりも大きい場合、中央チャンバ３００内の流体は、直線の矢印で示されているように、フラップ側部７２０を側方向に、また接触部７１０を下方向に動くようにする。このとき、障壁構造５３０がフラップ側部７２０と接触し、基板収容部材底板６１０が接触部７１０と接触することにより、それらの動きを限定する。接触フラップ７００は、図示したように、障壁構造５３０と底板６１０との間の隙間（ｋで表示）の間に部分膨張することができ、部分膨張の度合いは隙間ｋの大きさ及び接触フラップ７００の厚さなどにより調節することができる。隙間の間に部分膨張した部分が復元しようとする力、流体の圧力及び障壁構造５３０の反作用力などがバランスを取れば、部分膨張は停止し、接触部７１０は、底板６１０の内部面６１４に密着するようになる。すると、中央チャンバ３００の流体圧力Ｐ２が外郭チャンバ２００の流体圧力Ｐ１よりも大きくても、中央チャンバ３００から外側チャンバ２００に流体が流れることができる隙間がなくなり、中央チャンバ３００は、接触フラップ７００を壁とする加圧チャンバとなる。一方、外郭チャンバ２００の流体圧力Ｐ１が中央チャンバ３００の流体圧力Ｐ２よりも大きい場合、前記のような、接触部７１０と基板収容部材の内部面６１４との間で密着が起こらないので、流体は、外郭チャンバ２００から中央チャンバ３００に流れることができる。

【0024】

したがって、前記図２及び図５を参照すると、本発明の実施例に係る接触フラップ７００を含む化学機械的研磨装置用キャリアヘッドは、ベース１００と；前記ベース１００の下部に連結され、基板収容面である外部面６１２と、前記外部面６１２の反対側の内部面６１４と、を備えた基板収容部材６００と；前記基板収容部材６００の内側において前記ベース１００の下部に連結される連結部７３０と、前記連結部７３０から下方に延在するフラップ側部７２０と、前記フラップ側部７２０の下端から側方向に延在する接触部７１０と、を備えた少なくとも一つの接触フラップ７００と；前記ベース１００の下部に連結され、前記少なくとも一つの接触フラップ７００に隣接して配置される少なくとも一つの障壁構造５３０と；を含み、前記少なくとも一つの障壁構造５３０は、前記少なくとも一つの接触フラップ７００の膨張を限定することで、前記接触部７１０が流体の圧力によって前記内部面６１４に密着するように構成される。

【0025】

図６は、接触フラップ７６０の他の実施例を示す部分断面図である。前記図５では、障壁構造５３０と基板収容部材６００との間の隙間ｋの間に部分膨張した接触フラップ７００が示されているが、このような部分膨張は、加圧の領域を変化させ、接触フラップ７００の寿命を短くすることができる。したがって、図６に示すように、接触部の上面７１４とフラップ側部７２０とが出会うコーナに突出構造７４０を形成して隙間への部分膨張を抑制することができる。突出構造７４０は、図示したように、ステップ（ｓｔｅｐ）形状を呈してもよいが、このとき、幅ｓは２ｍｍ～１４ｍｍの値を有し、高さｈは１ｍｍ～７ｍｍの値を有してもよい。突出構造７４０は、接触フラップ７６０と同じ材質であることが好ましく、接触フラップ７６０の成形時に同時に成形されてもよい。

【0026】

図７は、接触フラップ７６１のまた他の実施例を示す部分断面図であり、突出構造７４１は、斜面を含んでいてもよい。また、図示してはいないが、突出構造は、曲面を含んでいてもよい。このように突出構造７４１が、単一の表面によって形状が規定される場合、突出構造７４１の幅ｓと高さｈは、図示したように、コーナにおいて突出構造７４１が接触部７１０及びフラップ側部７２０とそれぞれ出会う箇所までの距離として定義されてもよい。

【0027】

したがって、前記図６及び図７を参照すると、本発明の一実施例に係る化学機械的研磨装置のキャリアヘッド用接触フラップ７６０、７６１は、基板収容部材との接触面を提供する下面７１２と、前記下面７１２の反対側表面である上面７１４と、を備えた環状の接触部７１０と；前記上面７１４からの高さ方向に延在するフラップ側部７２０と；前記フラップ側部７２０の上部から側方向に延在する連結部７３０と；を含み、前記上面７１４と前記フラップ側部７２０とが出会う少なくとも一つのコーナに突出構造７４０、７４１が形成されることを特徴とする。

【0028】

図８は、接触フラップ７６２のまた他の実施例を示す部分断面図であり、連結部７３４が、フラップ側部７２０から延在するフラップ形状ではなく、フラップ側部７２０の先端に枠形状に成形されている。このような連結部７３４は、上下に締めてシリング（ｓｅａｌｉｎｇ）することなく、バンドなどで側方向に締めてシーリングすることができ、狭いスペースで利用することができるという利点がある。

【0029】

図９は、接触フラップ７００の別の実施例を示す部分断面図であり、フラップ側部７２０に溝７２２が形成されている。フラップ側部７２０の円周面に沿って形成された溝７２２は、フラップ側部７２０が簡単に折れるのに役に立つ。これは、中央チャンバ３００及び外郭チャンバ２００に真空が印加されて基板収容部材の底板６１０が持ち上がるとき、抵抗を少なく受けるように助けることができる。図面には１つの溝７２２だけを示したが、複数の溝を形成することもできる。

【0030】

図１０は、本発明のまた他の実施例に係るキャリアヘッド９００の断面図である。外郭チャンバ２００の流体圧力Ｐ１が中央チャンバ３００の流体圧力Ｐ２よりも大きい場合には、接触部７１０’が外側方向に延在した接触フラップ７６４を利用しなければ流体が外郭チャンバ２００から中央チャンバ３００に流れることを抑制することができない。接触部７１０’が外側方向に延在したため、障壁構造５３２は、接触部７１０’の延在方向の反対側である内側に位置する。また、クランプ５７２は、上述した図２とは異なり、外側に位置する。

【0031】

図１１は、本発明のまた他の実施例に係るキャリアヘッド９００の断面図であり、ベース１００の突出部が障壁構造１３２として作用する場合を示す。この場合にも、障壁構造１３２の位置は、接触部７１０’が延在する方向の反対側である。

【0032】

図１２は、本発明のまた他の実施例に係るキャリアヘッド９００の断面図であり、２つの接触フラップ７００、７６４が、障壁構造５３４に装着された後、ベース１００の下部に連結されている。このように２つの接触フラップ７００、７６４の間にある障壁構造５３４は、２つの接触部７１０、７１０’の延在方向と同時に反対側に配置される形態をとる。接触部７１０が内側に延在した接触フラップ７００は、中央チャンバ３００から外側チャンバ２００への流体の流れを抑制し、接触部７１０’が外側に延在した接触フラップ７６４は、逆方向への流体の流れを抑制することができる。したがって、図示のキャリアヘッド９００では、外郭チャンバ２００の圧力Ｐ１と中央チャンバ３００の圧力Ｐ２との相対的な大きさに関係なく、あるチャンバから他のチャンバへの流体の流れは抑制される。

【0033】

図１３及び図１４は、接触フラップ７６６のまた他の実施例とこれを応用したキャリアヘッド９００の断面図である。まず、図１３は、接触部７１０と連結部７３０’の延在方向がフラップ側部７２０を基準として互いに反対方向になっている接触フラップ７６６を示す。図示してはいないが、フラップ側部７２０は、接触部７１０の内縁から高さ方向に延在し、連結部は、接触部７１０の延在方向とは反対方向である内側方向に延在してもよい。また、図示してはいないが、上面７１４とフラップ側部７２０とが出会うコーナに前述の図６または図７の突出構造７４０、７４１が形成されてもよい。図１４は、前記接触フラップ７６６と、接触部及び連結部の延在方向が同一である接触フラップ７６４と、を同時に装着したキャリアヘッド９００を示す。図示したように、接触フラップ７６４、７６６は、一つの障壁構造５３６と１つのクランプ５７２とによってベース１００の下部に連結されてもよい。

【0034】

したがって、前記図１３及び図１４を参照すると、本発明のまた他の実施例に係る化学機械的研磨装置のキャリアヘッド用接触フラップ７６６は、基板収容部材との接触面を提供する下面７１２と、前記下面７１２の反対側表面である上面７１４と、を備えた環状の接触部７１０と；前記上面７１４の内縁または外縁のいずれか一方から高さ方向に延在するフラップ側部７２０と；前記フラップ側部７２０の上端から側方向に延在するが、前記フラップ側部７２０を基準として前記接触部７１０の延在方向とは逆方向に延在する連結部７３０’と；を含む。

【0035】

図１５及び図１６は、接触フラップ７６８のまた他の実施例とこれを応用したキャリアヘッド９００の断面図である。まず、図１５を参照すると、フラップ側部７２０は、接触部７１６の上面７１８のうち内縁と外縁との間（例えば、２つの縁の中間箇所）の表面から高さ方向に延在し、連結部７３０は、フラップ側部７２０の上端から内側方向に延在する。図示してはいないが、連結部７３０は、外側方向に延在してもよい。したがって、接触部７１６は、フラップ側部７２０を基準として内側及び外側の両方に延在した接触部の部分７１６’、７１６”に分けられる。内側に延在した接触部の部分７１６’は、内側から外側への流体の流れを抑制するために作用し、外側に延在した接触部の部分７１６”は、外側から内側への流体の流れを抑制するために作用する。図面では、２つの接触部の部分７１６’、７１６”がフラップ側部７２０を基準として対称になっているが、２つの接触部の部分は、厚さまたは延在長さなどを異ならせてもよい。図１６は、前記接触フラップ７６８が、２つの障壁構造５３８、５４０により締結された後、ベース１００の下部に連結されていることを示す。このように、１つの接触フラップ７６８のみを用いても、両方向に延在した接触部７１６及び障壁構造５３８、５４０を持つため、２つのチャンバ２００、３００において両方向への流体の流れを抑制することができる。

【0036】

したがって、前記図１５及び１６を参照すると、本発明のまた他の実施例に係る化学機械的研磨装置のキャリアヘッド用接触フラップ７６８は、基板収容部材との接触面を提供する下面７１７と、前記下面７１７の反対側表面である上面７１８と、を備えた環状の接触部７１６と；前記上面７１８のうち内縁と外縁との間の表面から高さ方向に延在するフラップ側部７２０と；前記フラップ側部７２０の上端から側方向に延在するが、前記フラップ側部７２０を基準として内側方向または外側方向のいずれか一方に延在する連結部７３０と；を含む。

【0037】

図１７は、接触フラップのまた他の実施例を示す断面図であり、フラップ側部７２０と接触部７１６の上面７１８が出会うコーナに突出構造７４２、７４４が形成されている。接触部７１６が、フラップ側部７２０を基準として内側及び外側の両方に延在した接触部の部分７１６’、７１６”に分けられるので、上面７１８もまた上面内側部分７１８’と上面外側部分７１８”とに分けられてもよい。図面では、互いに対称的なステップ形状の突出構造７４２、７４４が形成されているが、上面内側部分７１８’と上面外側部分７１８”とがフラップ側部７２０と出会うそれぞれのコーナに、異なる形状と大きさを有する他の突出構造が形成されてもよく、また、いずれか一方のコーナにのみ突出構造が形成されてもよい。突出構造７４２、７４４は、前述の図６の場合と同様に、障壁構造と基板収容部材との間の隙間で生じる部分膨張を抑制することができる。

【0038】

図１８は、全幅が２ｗである突出構造７４２、７４４の圧力分散機能を説明するためのキャリアヘッドの部分断面図、及び底板６１０の位置に応じた圧力値を示すグラフである。まず、図１８ａを参照すると、Ｚｏｎｅ １として表示された外郭チャンバ２００にＰ１の圧力が印加され、Ｚｏｎｅ ２として表示された中央チャンバ３００にＰ２の圧力が印加される。これらの圧力は、底板６１０に直接的に伝達されるか、または接触部７１６’、７１６”と突出構造７４２、７４４を介して底板に伝達される。まず、外郭チャンバ２００の圧力Ｐ１が突出構造７４４の上面に作用すると、この圧力Ｐ１は底板６１０に向かって降りながら隣りの突出構造７４２に分散される。その結果、外郭チャンバ２００からの圧力は、底板６１０が位置に応じて、図１８ｂのグラフＺ１ Ｅｆｆｅｃｔのように変わる。同様に、中央チャンバ３００の圧力Ｐ２が突出構造７４２の上面に印加されると、このＰ２は底板６１０に向かって降りながら隣りの突出構造７４４に分散される。その結果、中央チャンバ３００からの圧力は、底板６１０の位置に応じて、図１８ｂのグラフＺ２ Ｅｆｆｅｃｔのように変わる。したがって、底板６１０が最終的に受ける圧力は、底板６１０にかかるすべての圧力を合算した値であるため、図１８ｃのグラフＺ１＋Ｚ２ Ｅｆｆｅｃｔのように変わる。すなわち、底板６１０が受ける圧力は、突出構造７４２、７４４のため、外郭チャンバ２００であるＺｏｎｅ １から中央チャンバ３００であるＺｏｎｅ ２に変わるとき、緩やかに変わる可能性がある。

【0039】

図１９は、突出構造７４６、７４８の他の例を示す接触フラップ７７２の断面図である。突出構造７４６、７４８は、図示したように、斜面を呈しているが、このような斜面に印加された圧力は、フラップ側部７２０を渡って反対側の接触部に直接的に伝達されてもよい。例えば、外側突出構造７４８の斜面に印加された圧力は、内側突出構造７４６及び内側接触部の部分７１６’にも作用するようになる。したがって、斜面（例えば、傾斜角４５°）を有する突出構造が、緩やかな圧力変化を誘導するために効果的であり得る。突出構造の形状は、ステップ形状及び斜面形状のほか、曲面を含んでいてもよく、その形状と大きさは、膨張抑制と圧力分散効果を考慮して決定することが望ましい。

【0040】

したがって、前記図１７及び図１９を参照すると、本発明のまた他の実施例に係る化学機械的研磨装置のキャリアヘッド用接触フラップ７７０、７７２は、基板収容部材との接触面を提供する下面７１７と、前記下面の反対側表面である上面７１８と、を備えた環状の接触部７１６と；前記上面７１８からの高さ方向に延在するフラップ側部７２０と；前記フラップ側部７２０の上部から側方向に延在する連結部７３０と；を含み、前記上面７１８と前記フラップ側部７２０とが出会う少なくとも一つのコーナに突出構造７４２、７４４、７４６、７４８が形成されることを特徴とする。

【0041】

図２０は、本発明のまた他の実施例に係る化学機械的研磨装置用キャリアヘッド９００の断面図である。２つの接触フラップ７７２Ａ、７７２Ｂ及び４つの障壁構造５３８Ａ、５４０Ａ、５３８Ｂ、５４０Ｂによって外郭チャンバ２００、中央チャンバ３００及び中間チャンバ４００を形成することができ、流体通路２１０、３１０、４１０を介してそれぞれのチャンバ２００、３００、４００にＰ１、Ｐ２およびＰ３の圧力を独立して印加することができる。このように接触フラップ及び障壁構造を用いて、基板収容部材の底板６１０の所定の領域に圧力を独立して印加することができ、これは、研磨時に収容されている基板（図示せず）にもそのまま作用して、各領域の研磨速度調整に利用されてもよい。

【0042】

したがって、図２０を参照すると、本発明のまた他の実施例に係る接触フラップ７７２Ａ、７７２Ｂを含む化学機械的研磨装置用キャリアヘッド９００は、ベース１００と；前記ベース１００の下部に連結され、基板収容面である外部面６１２と、前記外部面６１２の反対側の内部面６１４と、を備えた基板収容部材６００と；前記基板収容部材６００の内側において前記ベース１００の下部に連結される連結部７３０Ａ、７３０Ｂと、前記連結部７３０Ａ、７３０Ｂから下方に延在するフラップ側部７２０Ａ、７２０Ｂと、前記フラップ側部７２０Ａ、７２０Ｂの下端から側方向に延在する接触部７１６Ａ、７１６Ｂと、を備えた少なくとも一つの接触フラップ７７２Ａ、７７２Ｂと；前記ベース１００の下部に連結され、前記少なくとも一つの接触フラップ７７２Ａ、７７２Ｂに隣接して配置される少なくとも一つの障壁構造５３８Ａ、５４０Ａ、５３８Ｂ、５４０Ｂと；を含み、前記少なくとも一つの障壁構造５３８Ａ、５４０Ａ、５３８Ｂ、５４０Ｂは、前記少なくとも一つの接触フラップ７７２Ａ、７７２Ｂの膨張を限定することで、前記接触部７１６Ａ、７１６Ｂが流体の圧力によって前記内部面６１４に密着するように構成される。

【0043】

図２１は、本発明のまた他の実施例に係る化学機械的研磨装置用キャリアヘッド９００の断面図である。基板収容部材６０２は、底板６１０の内部面６１４から高さ方向に延在した環状隔壁部６２２をさらに含んでいてもよい。図示したように、隔壁部６２２の端部をクランプ１４０でベース１００の下部に連結すると、隔壁部６２２を壁とする中央チャンバ３０２が形成される。これらの基板収容部材６０２は、図１に示す従来の技術による基板収容部材であって、隔壁部６２２により囲まれた加圧チャンバ（例えば、中央チャンバ）３０２が形成されるだけでなく、隔壁部６２２と本発明の接触フラップとがペアを組んで側壁に作用することにより、加圧チャンバが形成されてもよい。例えば、図２１に示すように、流体通路４１０にＰ３の圧力が印加されると、隔壁部６２２は内側壁として作用し、外郭に位置した接触フラップ７７２Ｂは、内部面６１４に密着することで外側壁として作用して、環状の加圧チャンバ４０２が形成される。図２１では、１つの隔壁部６２２が一つの接触フラップ７７２Ｂの内側に位置するが、キャリアヘッドは、複数の隔壁部と複数の接触フラップとを含んでいてもよく、隔壁部が接触フラップの外側に位置してもよい。

【発明を実施するための形態】

【0044】

発明を実施するための形態は、上述した「発明を実施するための最良の形態」で十分説明されているので、省略することとする。

【産業上の利用可能性】

【0045】

半導体やガラス基板の製造および集積回路の製造時に必要な化学機械的研磨工程に利用することができる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】