▶ アプライド マテリアルズ インコーポレイテッドの特許一覧
(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】2024-10-29
(45)【発行日】2024-11-07
(54)【発明の名称】変形可能な基板チャック
(51)【国際特許分類】
B24B 37/30 20120101AFI20241030BHJP
H01L 21/304 20060101ALI20241030BHJP
【ＦＩ】
B24B37/30 E
H01L21/304 622K
【請求項の数】
18
【外国語出願】
(21)【出願番号】P 2024017728
(22)【出願日】2024-02-08
(62)【分割の表示】P 2022544713の分割
【原出願日】2021-06-17
(65)【公開番号】P2024069195
(43)【公開日】2024-05-21
【審査請求日】2024-03-08
(31)【優先権主張番号】63/045,023
(32)【優先日】2020-06-26
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(73)【特許権者】
【識別番号】390040660
【氏名又は名称】アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド
【氏名又は名称原語表記】ＡＰＰＬＩＥＤ ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ，ＩＮＣＯＲＰＯＲＡＴＥＤ
【住所又は居所原語表記】３０５０ Ｂｏｗｅｒｓ Ａｖｅｎｕｅ Ｓａｎｔａ Ｃｌａｒａ ＣＡ ９５０５４ Ｕ．Ｓ．Ａ．
(74)【代理人】
【識別番号】110002077
【氏名又は名称】園田・小林弁理士法人
(72)【発明者】
【氏名】ズニガ， スティーブン エム．
(72)【発明者】
【氏名】グルサミー， ジェイ
(72)【発明者】
【氏名】ナーゲンガスト， アンドリュー ジェー．
【審査官】マキロイ 寛済
(56)【参考文献】
【文献】米国特許出願公開第２００３／００７３３８１（ＵＳ，Ａ１）
【文献】特開２０１５－１６８０１５（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ２４Ｂ ３７／００
Ｂ２４Ｂ ４９／１２
Ｈ０１Ｌ ２１／３０４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
キャリアヘッドであって、ハウジングと、
前記ハウジングに対して垂直方向に可動であるように前記ハウジングに接続された支持アセンブリであって、支持プレートと、流体不透過性の複数の可撓性パーツとを含み、流体不透過性の前記複数の可撓性パーツは、前記支持プレートよりも可撓性が高く、前記支持プレートに固定され、且つ前記支持プレートの下方に延びて、基板に圧力を加えるように前記支持プレートの下方に複数の個別に加圧可能な下方チャンバを提供するためのものである、支持アセンブリと、
少なくとも１つの上方バリアであって、前記少なくとも１つの上方バリアは、複数の第１のゾーンにおいて前記支持プレートの上面に圧力を加えるために前記支持プレートと前記ハウジングとの間の空間を複数の個別に加圧可能な上方チャンバに分割するものであり、前記支持プレートが、前記上方チャンバ間の圧力差のもとで曲がるように十分に可撓性がある、少なくとも１つの上方バリアと、
を備えた、キャリアヘッド。
【請求項2】
前記支持プレートは、０．４～１０Ｐａ・ｍ３の曲げ剛性を有する、請求項１に記載のキャリアヘッド。
【請求項3】
前記支持プレートは金属またはプラスチックであり、前記複数の可撓性パーツはエラストマである、請求項１に記載のキャリアヘッド。
【請求項4】
前記支持プレートはポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）であり、２．５ｍｍと７．０ｍｍの間の厚さを有する、または、前記支持プレートはステンレス鋼であり、０．６ｍｍと１．８ｍｍの間の厚さを有する、請求項３に記載のキャリアヘッド。
【請求項5】
前記エラストマが、ゴム又はシリコーンを含む、請求項３に記載のキャリアヘッド。
【請求項6】
前記複数の可撓性パーツが、ショアＡ硬度３０～６０を有する、請求項３に記載のキャリアヘッド。
【請求項7】
前記複数の可撓性パーツが、単一の成形部品によって設けられる、請求項１に記載のキャリアヘッド。
【請求項8】
前記下方チャンバは、前記上方チャンバよりも狭い、請求項１に記載のキャリアヘッド。
【請求項9】
前記上方チャンバよりも前記下方チャンバのゾーンの数が多い、請求項１に記載のキャリアヘッド。
【請求項10】
前記支持プレートと前記ハウジングの間の空間は、２から１０の上方チャンバに分割される、請求項９に記載のキャリアヘッド。
【請求項11】
前記複数の可撓性パーツは、４～１００の個別に加圧可能な下方チャンバを提供する、請求項９に記載のキャリアヘッド。
【請求項12】
各上方チャンバの下方の領域は、複数の下方チャンバに分割される、請求項１に記載のキャリアヘッド。
【請求項13】
前記支持プレートは、曲げ剛性が、ケイ素で形成され前記キャリアヘッド上で適合するよう成形された平面的な基板の曲げ剛性の１～２５倍である、請求項１に記載のキャリアヘッド。
【請求項14】
前記複数の可撓性パーツは、前記支持プレートの底部から突出し、前記基板が前記キャリアヘッド内にロードされたとき、前記複数の可撓性パーツが前記基板と接触して前記支持プレートと前記基板との間の空間を前記下方チャンバに分割するように、配置され構成された、請求項１に記載のキャリアヘッド。
【請求項15】
化学機械研磨システムであって、研磨面を有するプラテンと、
キャリアヘッドであって、
ハウジングと、
前記ハウジングに対して垂直方向に可動であるように前記ハウジングに接続された支持アセンブリであって、支持プレートと、流体不透過性の複数の可撓性パーツとを含み、流体不透過性の前記複数の可撓性パーツは、前記支持プレートよりも可撓性が高く、前記支持プレートに固定され、且つ前記支持プレートの下方に延びて、基板に圧力を加えるように前記支持プレートの下方に複数の個別に加圧可能な下方チャンバを提供するためのものである、支持アセンブリと、
少なくとも１つの上方バリアであって、前記少なくとも１つの上方バリアは、複数の第１のゾーンにおいて前記支持プレートの上面に圧力を加えるために前記支持プレートと前記ハウジングとの間の空間を複数の個別に加圧可能な上方チャンバに分割するものであり、前記支持プレートが、前記上方チャンバ間の圧力差のもとで曲がるように十分に可撓性がある、少なくとも１つの上方バリアと、
を備えた、キャリアヘッドと、
前記上方チャンバ及び前記下方チャンバに接続された１つ以上の圧力源と、
前記基板の形状を測定するよう構成されたインシトゥ監視システムと、
前記インシトゥ監視システム及び前記１つ以上の圧力源に接続されたコントローラであって、前記基板の前記形状に基づいて圧力を制御するよう構成されたコントローラと、
を備えた、化学機械研磨システム。
【請求項16】
前記コントローラは、前記基板を変形させるための前記下方チャンバへの圧力を制御するように構成されている、請求項１５に記載のシステム。
【請求項17】
前記インシトゥ監視システムは、光学的監視システムを備える、請求項１５に記載のシステム。
【請求項18】
前記コントローラは、基準形状に対する前記基板の変形を測定するように構成されている、請求項１５に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、化学機械研磨（ＣＭＰ：ｃｈｅｍｉｃａｌ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）で使用するためのキャリアヘッドに関する。
【背景技術】
【0002】
集積回路は、典型的には、半導体ウエハ上に導電層、半導体層、又は絶縁層を順次堆積させることによって、基板上に形成される。様々な製造プロセスでは、基板上の層の平坦化が必要となる。例えば、１つの製造ステップは、平面的ではない表面上に充填層を堆積させ、充填層を平坦化することを含む。特定の用途のために、充填層は、パターン層の上面が露出するまで平坦化される。例えば、パターニングされた絶縁層上に金属層を堆積させて、絶縁層内のトレンチ及び孔を充填することが可能である。平坦化の後で、パターニングされた層のトレンチ内及び孔内に残っている金属の部分によって、基板上の薄膜回路間の導電経路を提供するビア、プラグ、及び線が形成される。他の例として、パターニングされた導電層の上に誘電体層を堆積させ、次いで、後続のフォトリソグラフィステップを可能にするために平坦化することが可能である。
【0003】
化学機械研磨（ＣＭＰ：ｃｈｅｍｉｃａｌ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）は、認められた平坦化方法の１つである。この平坦化方法では、典型的に、キャリアヘッド上に基板を取り付けることが必要となる。基板の露出表面が、典型的に、回転する研磨パッドに当たるように配置される。キャリアヘッドが、制御可能な荷重を基板にかけて、基板を研磨パッドに押し付ける。研磨粒子を含む研磨スラリが、典型的に、研磨パッドの表面に供給される。
【発明の概要】
【0004】
一態様において、キャリアヘッドが、ハウジングと、ハウジングに対して垂直方向に可動であるようにハウジングにフレキシブルに接続された支持プレートを有する支持アセンブリと、支持プレートの底部から突出した、支持プレートの底部側で開口する複数の凹部を画定する複数の流体不透過性バリアと、空気圧制御線と、を備える。支持プレートとハウジングとの間の空間が、１つ以上の第１のゾーン内で支持プレートの上面に圧力を加えるための１つ以上の個別に加圧可能な第１のチャンバを含む。バリアは、平面的な基板がキャリアヘッド内へとロードされたときには、バリアが基板と接触して支持プレートと基板との間の空間を複数の第２のチャンバに分割するように、配置され構成される。空気圧制御線が、複数の個別に加圧可能な第２のゾーンを提供するよう複数の凹部と接続されている。
【0005】
想定される利点として以下のうちの１つ以上が挙げられるが、これらには限定されない。変形可能な基板チャックは、追加のプロセス調整パラメータを提供し、圧力分解能を改善することが可能である。というのは、複数のマイクロゾーンが、圧力及び真空を使用して、基板形状を制御する（例えば、基板における屈曲又は湾曲の度合いを制御する）ことが可能であり、１つ以上のマクロゾーンが、基板に対して研磨圧力を加えることが可能であるからである。
【0006】
変形可能な基板チャックは、基板の形状及び研磨パッドの剛性に従って基板全体に圧力を分散させることによって、例えば、付加的な圧力が必要な基板の部分において印加する圧力を増大させることによって、かつより小さな圧力が必要な基板の部分において印加する圧力を低減することによって、ウエハ内の均一性を改善することが可能である。さらに、基板の形状及び研磨パッドの剛性に従って圧力が分散されるため、各基板に適用される研磨プロファイルを調整することによって、ウエハ間の均一性を改善することが可能である。インシトゥ（Ｉｎ－ｓｉｔｕ）計測を使用して、基板の形状を測定することが可能であり、このデータをコントローラへのフィードバックとして使用して、目標の形状を実現するために圧力を調整することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【発明を実施するための形態】
【0008】
幾つかの研磨処理では、基板の表面に亘って厚さの不均一性が生じる。不均一性の原因の１つは、基板の形状のばらつきである。研磨される基板が均一な厚さを有していると仮定しても、基板全体が非平面的であり、例えば、凹状又は凸状の湾曲を有し又はポテトチップのように湾曲しているということが起こりうる。この曲率はわずか、例えば最大数十ミクロンでありうるが、作製される構造よりもはるかに大きなスケールで、例えば１～１０ｃｍの横方向距離に亘って生じる。このような非平面的な基板が研磨パッドに押し付けられると、湾曲又は凸凹がもたらす基板の「ピーク」が、研磨パッドに対してより強く押し付けられ、従って研磨中により高い圧力を受ける。従って、キャリアヘッドによって均一な圧力がウエハの裏面に加えられていたとしても、基板の一部の領域がより高い割合で研磨され、これらの領域が過度に研磨されることに繋がりうる。
【0009】
この問題に対処するために、「形状ベースの（ｓｈａｐｅ－ｂａｓｅｄ）」アプローチを使用して、基板の形状及び研磨支持パッドの剛性に従って圧力を分散させることが可能である。１つ以上のマクロゾーンが、研磨支持パッドに圧力を加えるために使用可能であり、圧力入力及び真空入力を含む複数のマイクロゾーンが、基板の形状を制御するために使用可能である。
【0010】
図１は、１つ以上のキャリアヘッド１４０（１つだけ図示）を含む研磨システム１００の一例を示している。各キャリアヘッド１４０は、ウエハといった基板１０を、研磨のために研磨パッド１１０に当てて保持するよう動作可能である。各キャリアヘッド１４０は、各対応する基板と関連付けられた研磨パラメータ、例えば圧力を個別に制御することが可能である。
【0011】
各キャリアヘッド１４０は、例えばカルーセル又はトラックといった支持構造１５０から懸架されており、かつ駆動シャフト１５２によってキャリアヘッドの回転モータ１５４に接続されており、これにより、キャリアヘッドは、軸１５５の周りを回転することが可能である。任意選択的に、各キャリアヘッド１４０は、カルーセル自体の回転振動によって又はトラックに沿ってキャリアヘッド１４０を支持する運び台の動きによって、例えばカルーセル１５０のスライダ上を横方向に振動することが可能である。
【0012】
研磨システム１００に含まれるプラテン１２０は、回転可能なディスク形状のプラテンであり、当該プラテン上に研磨パッド１１０が位置している。プラテンは、軸１２５の周りを回転するよう動作可能である。例えば、モータ１２１が、駆動シャフト１２４を回してプラテン１２０を回転させることが可能である。研磨パッド１１０は二層の研磨パッドとすることができ、外側の研磨層１１２が、研磨面１１３と、より柔らかいバッキング層１１４と、を有する。
【0013】
研磨システム１００は、スラリといった研磨液１３２を、研磨パッド１１０上のパッドへと分注するためのポート１３０を含みうる。研磨装置は、研磨パッド１１０を研磨して当該研磨パッド１１０を一定の研磨状態に維持する研磨パッドコンディショナも含みうる。コンディショニングは、一定の速度で研磨パッドを磨耗させる可能性もある。
【0014】
稼働時には、プラテンは、自身の中心軸１２５の周りを回転させられ、各キャリアヘッドは、自身の中心軸１５５の周りを回転させられ研磨パッドの上面全体を横方向に平行移動させられる。
【0015】
キャリアヘッド１４０が１つだけ示されているが、より多くのキャリアヘッドを設けて追加の基板を保持することが可能であり、これにより、研磨パッド１１０の表面積が効率良く使用されうる。従って、同時の研磨プロセスのために基板を保持するよう適合されたキャリアヘッドアセンブリの数が、少なくとも部分的には、研磨パッド１１０の表面積に基づきうる。
【0016】
幾つかの実現において、研磨装置は、インシトゥ（ｉｎ－ｓｉｔｕ）監視システム１６０を含む。インシトゥ監視システムは、研磨中の基板から反射された光のスペクトルを測定するために使用しうる光学的な監視システム、例えば分光学的監視システムとすることができる。研磨パッドを通る光アクセスが、開穴（すなわちパッドを貫通する孔）又は中実の窓１１８を含むことによって設けられる。インシトゥ監視システムは、代替的又は追加的に、渦電流監視システムを含みうる。
【0017】
幾つかの実現において、監視システム１６０が、２つの研磨装置間又は研磨装置と移送ステーションとの間に配置されたプローブ（図示せず）を有するインシーケンス（ｉｎ－ｓｅｑｕｅｎｃｅ、順次）光学的監視システムである。監視システム１６０は、研磨中に、基板のゾーンの１つ以上の特徴を連続的又は周期的に監視することが可能である。例えば、１つの特徴は基板の各ゾーンの厚さである。
【0018】
インシトゥ又はインシーケンスのいずれの実施形態においても、監視システム１６０は、光源１６２、光検出器１６４、及び、遠隔コントローラ１９０、例えばコンピュータと、光源１６２と、光検出器１６４と、の間で信号を送受信するための回路１６６を含みうる。１つ以上の光ファイバ１７０を使用して、光源１６２からの光を研磨パッド内の光アクセスへと伝送し、さらに、基板１０から反射された光を検出器１６４へと伝送することが可能である。
【0019】
【0020】
保持リング１４２は、支持アセンブリ２００の下方に基板１０を保持するよう構成されている。保持リング１４２は、垂直方向に可動にハウジング１０２に接続された浮動する保持リングでありうる。シール２０６、例えば、環状のフレクチャ、回転ダイヤフラム、又はベローズを使用して、保持リング１４２をハウジング１０２に接続し、加圧可能なチャンバ２１５を形成することが可能であり、この加圧可能なチャンバ２１５が、保持リング１４２の垂直位置の制御、及び保持リング１４２への下向きの圧力の制御を可能とする。加圧可能なチャンバ２１５は、個別に制御可能な圧力源２２０に接続されうる。例えば、各チャネル２２２上の弁２２４が、加圧可能なチャンバ２１５に流入するガスの流量を調節することが可能である。
【0021】
支持アセンブリ２００は、支持プレート２０２を含む。支持プレート２０２は、基板１０全体に及ぶように十分に広くすることが可能である。支持プレートがしなやか過ぎる場合、支持プレートは、基板に対する形状変更を強化することができない。しかしながら、支持プレートが硬すぎる場合、背面の圧力分散に対する応答を抑え過ぎている。支持プレート２０２の最適な剛性は、形状の制御可能性と、印加される圧力の分解能と、の間のトレードオフである。
【0022】
ハウジング１０２と支持プレート２０２との間の空間が、フレキシブルで流体不透過性の１つ以上の第１のバリア２０８によって、例えば、環状のフレクチャ、回転ダイヤフラム、又はベローズによって、複数の上方チャンバ２１０に分割される。第１のバリア２０８によって、支持プレート２０２は、ハウジング１０２に対して垂直方向に移動することが可能となる。第１のバリア２０８はまた、支持プレート２０２をハウジング１０２に固定するために役立ちうるが、ハウジング又は他の機構から内方に突出するフランジが、支持プレート２０２の下方への動きを制限するため及び／又はフレキシブルなバリア２０８が伸長し過ぎることを防止するために、使用されうる。１～１０個の上方チャンバ２１０が存在しうる。上方チャンバの数は、支持プレート２０２の剛性に基づいて選択されうる。一般に、プレートの剛性が高いほど、必要とされる上方チャンバが少なくなる。強固な支持プレートの場合、１つ又は２つの上方チャンバが適切でありうる。上方チャンバ２１０は、１つ以上の圧力源２２０を使用してチャネル２２２を介して加圧されうる。各上方チャンバ２１０は、個別に制御可能な圧力源２２０に接続することが可能である。例えば、各チャネル２２２上の圧力調整器２２４が、各上方チャンバ２１０内の圧力を調整することが可能である。
【0023】
複数の流体不透過性の第２のバリア２０４が、支持プレート２０２の底面に固定されうる。第２のバリア２０４は、支持プレート２０２の底面からほぼ垂直方向に下方に、例えば支持プレート２０２から直角に延在しうる。支持プレート２０２より下方の第２のバリア間の間隙が、支持プレート２０２の底端で開口する凹部を画定する。
【0024】
幾つかの実現において、第２のバリア２０４が、第２のバリア２０４と同じ材料で形成された裏当て膜から下方に延在する。膜の裏面は、支持プレートに当接することができ、例えば接着剤によって、又はクランプといった機械的固定具によって取り付けられうる。第２のバリア２０４は、単一の成形部品によって設けることが可能であり、例えば、裏当て膜から下方に延びる隆起部として又は裏当て膜を必要としない相互接続したメッシュとして、設けられうる。代替的に、第２のバリア２０４が、支持プレート２０２に個別に固定される別々のパーツとして設けられうる。
【0025】
流体不透過性の第２のバリア２０４は、軟質で圧縮性を備えうる。例えば、流体不透過性の第２のバリア２０４は、ショアＡ硬度３０～６０及び／又は弾性率が５０ＭＰａ未満の材料から形成されうる。第２のバリア２０４は、エラストマ、例えば熱可塑性エラストマとすることができる。第２のバリアは、シリコーンゴムといったゴム材料とすることができる。幾つかの実現において、第２のバリアは、支持プレート２０２よりも高い弾性及び／又は圧縮性を備える。
【0026】
第２のバリア２０４は軟質で圧縮性を備えるが、キャリアヘッド１４０のための３つの構成が、支持プレート２０２の曲げ剛性に従って可能であり、そのそれぞれが、関連付けられた動作モードを有する。
【0027】
第１に、キャリアヘッド１４０が、基板を変形させず印加する圧力を分散させて基板を真空チャックするために使用されうる。この場合、コンプライアントな（ｃｏｍｐｌｉａｎｔ、柔な）シール層及びコンプライアントな支持プレート２０２が使用されうる。これは、コンプライアント／コンプライアントの組合せと称しうる。この場合、支持プレート２０２の曲げ剛性は、基板の曲げ剛性の０．１～１倍の範囲内にありうる。
【0028】
第２に、キャリアヘッド１４０が、基板を変形させ印加する圧力を分散させて基板を真空チャックするために使用されうる。このケースでは、コンプライアントなシール層及び半硬質の（ｓｅｍｉ－ｒｉｇｉｄ）支持プレート２０２が使用されうる。これは、半硬質／コンプライアントの組合せと称しうる。このケースでは、支持プレート２０２の曲げ剛性は、基板の曲げ剛性の１～２５倍の範囲内にありうる。支持プレート２０２が硬すぎる場合には、支持プレート２０２は、圧力分散が基板の前面に伝達されるように、基板の背面に対して圧力分散を適用することができない。
【0029】
例えば、支持プレート２０２は、金属、例えばステンレス鋼、又はプラスチック、例えば、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）から作製されうる。先に記載の曲げ剛性を実現するために、ＰＥＥＫで形成された支持プレートは、約２．５ｍｍと７．０ｍｍとの間の厚さを有することができ、ステンレス鋼で形成された支持プレートは、約０．６ｍｍと１．８ｍｍとの間の厚さを有することができる。支持プレートが、基板を変形させるためではなく、基板をチャックするためにのみ使用される場合には、支持プレートはより一層可撓性を備えてよく、例えば基板の剛性の０．０１～１．０倍でありうる。先に記載の曲げ剛性を実現するために、ＰＥＥＫで形成された支持プレートは、約０．５ｍｍと２．５ｍｍとの間の厚さを有しうる。
【0030】
第３に、キャリアヘッド１４０が、基板を変形させるが印加する圧力を分散させずに基板を真空チャックするために使用されうる。この場合、コンプライアントなシール層及び硬質の支持プレート２０２を使用されうる。この最後のケースでは、支持プレート２０２に対して均一な圧力が加えられる。これは、硬質／コンプライアントの組合せと称しうる。このケースでは、支持プレート２０２の曲げ剛性は、基板の曲げ剛性の少なくとも２５倍でありうる。
【0031】
曲げ剛性（又は剛性）は、Ｄ＝Ｅｔ３／１２＊（１－ｎｕ＾２）と計算することができ、ここで、Ｅは曲げ弾性率であり、ｔは厚さであり、ｎｕはポアソン比である。第１の近似として、基板の曲げ剛性は、下にあるケイ素ウエハの曲げ剛性によって支配される。直径３００ｍｍのウエハは、１１２ＧＰａのヤング率を有する。従って、コンプライアント／コンプライアントの組合せでは、支持プレート２０２は、約０．０２～０．４０Ｐａ・ｍ３の曲げ剛性を有しうる。半硬質／コンプライアントの組合せでは、支持プレート２０２は、約０．４～１０Ｐａ・ｍ３の曲げ剛性を有しうる。硬質／コンプライアントの組合せでは、支持プレート２０２は、１０Ｐａ・ｍ３より大きな曲げ剛性を有しうる。
【0032】
第２のバリア２０４が基板と接触したときには、当該バリアは、支持プレート２０２と基板１０との間の空間を複数の下方チャンバ２１２に分離する流体密シールを形成することが可能であり、各下方チャンバ２１２が凹部のうちの１つに対応している。下方チャンバ２１２は、基板１０をキャリアヘッド１４０にチャックするために減圧されうる。
【0033】
第２のバリア２０４は、支持プレート２０２と基板１０との間の空間を、複数の下方チャンバ２１２に分離する。支持プレート２０２に固定された２～１００個の第２のバリア２０４が存在しうる。特に、各上方チャンバ２１０より下方の領域が、複数の下方チャンバ２１２、例えば、２～１０個の下方チャンバ２１２に分割されうる。従って、少なくとも幾つかの第２のバリア２０４は、上方チャンバを画定する隣り合う第１のバリア２０２の間に横方向（ただし、隣り合う第１のバリア２０２より垂直方向に下方）に位置している。第２のバリア２０４は、環状でありうる。第２のバリア２０４は、２～１００ｍｍの間隔を置いて配置されうる。支持プレート２０２より下の、中央の下方チャンバは、直径が２０～２００ｍｍでありうる。例えば、単一の大きな中心ゾーンと、単一の狭い外側ゾーンと、が存在する場合に、（直径３００ｍｍの基板について）中心ゾーンは直径２００ｍｍを有することができ、外側ゾーンは幅５０ｍｍを有することができる。その一方で、下方チャンバ２１２が１０個ある場合、中心ゾーンは直径６０ｍｍを有することができ、残りのチャンバはそれぞれ３０ｍｍの幅を有することができる。当然のことながら他の構成も可能であり、例えば、キャリアヘッドの外縁に向かって下方チャンバを次第に狭くすることが可能である。
【0034】
図３Ａ～図３Ｃも参照すると、１つ以上の下方チャンバ２１２は、１つ以上の圧力源２２０を使用してチャネル２２２を介して加圧又は減圧することが可能である。各下方チャンバ２１２は、個別に制御可能な圧力源２２０に接続することが可能である。例えば、各チャネル２２２上の弁又は圧力調整器２２４が、各下方チャンバ２１２に入るガスの流量を調整することが可能である。マイクロゾーン２１２が１つだけ圧力源２２０に接続されているのが示されているが、各下方チャンバ２１２は、対応する個別に制御可能な圧力源２２０に接続可能である。しかしながら、幾つかの実現において、複数の下方チャンバ、例えば隣り合う下方チャンバ２１２の一群が、共通の圧力源２２０に接続されうる。このケースでは、第２のバリア２０４は、基板が第２のバリア２０４に対してチャックされたときに、基板のための支持を提供することが可能である。
【0035】
１つ以上の下方チャンバ２１２は、１つ以上の真空源２３０を使用して真空チャネル２３２を介して減圧することが可能である。各下方チャンバ２１２は、個別に制御可能な真空源２３０に接続することが可能である。例えば、各真空チャネル２３２上の弁２３４が、各下方チャンバ２１２から吸引され又は吸い出されるガスの流量を調節することが可能である。下方チャンバ２１２が１つだけ真空源２３０に接続されているのが示されているが、各下方チャンバ２１２が真空源２３０に接続可能であると理解されたい。
【0036】
１つ以上の下方チャンバ２１２を減圧することで、対応する下方チャンバ２１２内に真空を発生させて、キャリアヘッド１４０内の支持プレート２０２に基板１０をチャックすることが可能である。
【0037】
キャリアヘッドの半硬質／コンプライアントの構成、及び硬質／コンプライアントの構成では、下方チャンバ２１２は、基板１０を変形させるよう制御されうる。例えば、支持プレートは、一部の下方チャンバ２１２を減圧すると同時に他の下方チャンバ２１２を加圧することによって基板を曲げさせることが可能な十分な剛性を有する（支持プレート２０２は、相対的な曲げ剛性に従って基板よりも小さく曲がった状態にある）。
【0038】
キャリアヘッドのコンプライアント／コンプライアントの構成、及び半硬質／コンプライアントの構成では、マクロゾーン２１０を、圧力源２２０によって様々な圧力に加圧して、様々な研磨圧力を基板１０の様々な領域に加えることが可能である。特に、支持プレート２０２は、マクロゾーン内で印加された圧力に基づいてわずかに曲がることができ、この圧力差が、第２のバリア２０４を介して基板に伝達される。支持プレート２０２が硬すぎる場合には、マクロゾーン２１０からのいかなる圧力差も、支持プレート２０２によって吸収される。
【0039】
幾つかの実現において、下方チャンバ２１２が、基板に対して正味ゼロの下向き力が存在するように、加圧される。
【0040】
インシトゥ（Ｉｎ－ｓｉｔｕ）計測を使用して、基板の形状を測定することが可能であり、このデータをコントローラへのフィードバックとして使用して、目標の形状を実現するために圧力を調整することが可能である。図１を参照すると、監視システム１６０が、基板１０の形状を測定するために使用されうる。例えば、基準形状に対する基板の変形を測定することが可能である。測定値は、コントローラ１９０に送信することが可能であり、コントローラ１９０はその後、研磨のために、１つ以上の圧力源２２０及び／又は１つ以上の真空源２３０を制御して、下方チャンバ２１２を加圧及び／又は減圧して基板１０を変形させることが可能である。圧力又は真空のいずれかが基板１０を変形させるために使用されうることに注意されたい。幾つかの実現において、公称真空が、（基板を固定するために）全ての下方チャンバ２１２に対して適用可能であり、「より高度の（ｈｉｇｈｅｒ）」真空、すなわちより低い圧力さえも、基板１０を変形させるために、特定の下方チャンバに印加されうる。
【0041】
本明細書に記載のシステムのコントローラ及び他の計算装置部分は、デジタル電子回路で、又はコンピュータソフトウェア、ファームウェア、若しくはハードウェアで実装されうる。例えば、コントローラは、コンピュータプログラム製品に、例えば非一過性の機械可読な記憶媒体に格納されたコンピュータプログラムを実行するプロセッサを含みうる。このようなコンピュータプログラム（プログラム、ソフトウェア、ソフトウェアアプリケーション、又はコードとしても知られる）は、コンパイルされ又は解釈された言語を含む任意の形式のプログラミング言語で書くことができ、スタンドアロンプログラムとして、又はモジュール、コンポーネント、サブルーチン、又は計算環境で使用するのに適した他のユニットとして、を含めた任意の形式で導入されうる。
【0042】
本明細書は特定の実現の詳細を多数含むが、これらは、いかなる発明の範囲、又は特許請求されうるものの範囲も限定すると解釈すべきでなく、特定の発明の特定の実施形態に固有の特徴の説明であると解釈すべきである。別々の実施形態に関連して本明細書に記載された特定の特徴は、１つの実施形態で組み合わせて実行することも可能である。反対に、１つの実施形態に関連して記載された様々な特徴は、複数の実施形態において、別々に又は任意の適切なサブコンビネーション（構成要素の組み合わせ、ｓｕｂｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ）において実現することも可能である。さらに、特徴は、特定の組み合わせにおいて機能するものとして先に記載され、そのようなものとして当初は特許請求されうるが、特許請求される組み合わせからの１つ以上の特徴が、場合によっては、その組み合わせから削除されてよく、特許請求される組み合わせが、サブコンビネーション又はサブコンビネーションの変形例を対象としてよい。
【0043】
本発明の幾つかの実施形態が記載されてきた。それにかかわらず、様々な変更を行えることが分かるであろう。例えば、
・下方のチャンバは、上側のチャンバよりも大きくてよく又は小さくてよい。
・シール部は、同心円状にある必要はない。例えば、シール部は、パイ形状のゾーンを形成しうる。
・シール部及び支持プレートは、単一の成形体、例えば熱可塑性エラストマ（ＴＰＥ）から形成されうる。
・下方のチャンバは、上側のチャンバよりも大きくてよく又は小さくてよい。
・シール部は、同心円状にある必要はない。例えば、シール部は、パイ形状のゾーンを形成しうる。
・シール部及び支持プレートは、単一の成形体、例えば熱可塑性エラストマ（ＴＰＥ）から形成されうる。
【0044】
これに対応して、他の実現が以下の特許請求の範囲に入る。
【図1】
【図2】
【図3A-3C】