特許 7603660 セグメント化基板チャック付きキャリアヘッド

(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】2024-12-12

(45)【発行日】2024-12-20

(54)【発明の名称】セグメント化基板チャック付きキャリアヘッド

(51)【国際特許分類】

   B24B 37/30 20120101AFI20241213BHJP

   H01L 21/304 20060101ALI20241213BHJP

   B24B 37/32 20120101ALI20241213BHJP

【ＦＩ】

B24B37/30 E

H01L21/304 622H

H01L21/304 622K

H01L21/304 622R

B24B37/32 A

【請求項の数】 15

(21)【出願番号】P 2022510966

(86)(22)【出願日】2020-08-21

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2022-10-31

(86)【国際出願番号】 US2020047478

(87)【国際公開番号】W WO2021041240

(87)【国際公開日】2021-03-04

【審査請求日】2023-03-22

(31)【優先権主張番号】62/891,207

(32)【優先日】2019-08-23

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】16/688,348

(32)【優先日】2019-11-19

(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

【審査官】須中 栄治

(56)【参考文献】

【文献】特開２０００－３５４９５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－２５１３５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－１９０２０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－０３３７５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第０６７６４３８７（ＵＳ，Ｂ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２４Ｂ３７／００－３７／３４

Ｈ０１Ｌ２１／３０４；２１／４６３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

化学機械研磨装置用のキャリアヘッドであって、
キャリア本体と、
前記キャリア本体から支持される外膜アセンブリであって、第１の複数の個別に加圧可能な外側チャンバを画定する外膜アセンブリと、
前記外膜アセンブリから支持されている環状のセグメント化チャックであって、前記セグメント化チャックが、前記外膜アセンブリの下方に位置し、基板の外側部分に圧力をかけるために前記外膜アセンブリのそれぞれの加圧可能なチャンバによって前記キャリア本体に対して個別に垂直方向に可動である複数の同心リングを含み、前記同心リングのうちの少なくとも２つが基板を前記セグメント化チャックに吸着チャックするための通路を有する、環状のセグメント化チャックと、
前記キャリア本体から支持されている内膜アセンブリであって、前記セグメント化チャックの前記複数の同心リングのうちの最も内側のリングに取り囲まれ、第２の複数の個別に加圧可能な内側チャンバを画定し、前記基板の外側部分によって囲まれた前記基板の中央部分に圧力をかけるための下部表面を有し、前記同心リングは、前記内膜アセンブリと前記外膜アセンブリより可撓性が小さい、内膜アセンブリ、を備える、キャリアヘッド。

【請求項2】

前記セグメント化チャックの下に延在するクッションをさらに備え、前記クッションが、前記セグメント化チャックに固定され、前記基板に接触するように構成されている、請求項１に記載のキャリアヘッド。

【請求項3】

前記クッションが同心リングから構成される、請求項２に記載のキャリアヘッド。

【請求項4】

前記クッションが、前記同心リングを貫通する前記通路と位置合わせされた真空チャネルを含む、請求項２に記載のキャリアヘッド。

【請求項5】

前記クッションが、前記セグメント化チャックの隣り合う同心リング間の間隙に跨る、請求項２に記載のキャリアヘッド。

【請求項6】

前記クッションが前記内膜アセンブリの下に延在する、請求項２に記載のキャリアヘッド。

【請求項7】

前記クッションが、前記内膜アセンブリの複数の個別に加圧可能なチャンバに跨る、請求項６に記載のキャリアヘッド。

【請求項8】

前記内膜アセンブリが、前記キャリア本体の下の空間を前記複数の内側チャンバに分割する複数のフラップを有する内膜を含む、請求項１に記載のキャリアヘッド。

【請求項9】

前記外膜アセンブリが、前記キャリア本体の下の空間を前記複数の外側チャンバに分割する複数のフラップを有する外膜を含む、請求項８に記載のキャリアヘッド。

【請求項10】

前記内膜と前記外膜とが単一膜の一部である、請求項９に記載のキャリアヘッド。

【請求項11】

研磨パッドを支持するプラテンと、
キャリアヘッドであって、
キャリア本体、
前記キャリア本体から支持される外膜アセンブリであって、第１の複数の個別に加圧可能な外側チャンバを画定する外膜アセンブリ、
前記外膜アセンブリから支持されている環状のセグメント化チャックであって、前記セグメント化チャックが、前記外膜アセンブリの下方に位置し、基板の外側部分に圧力をかけるために前記外膜アセンブリのそれぞれの加圧可能なチャンバによって前記キャリア本体に対して個別に垂直方向に可動である複数の同心リングを含み、前記同心リングのうちの少なくとも２つが基板を前記セグメント化チャックに吸着チャックするための通路を有する、環状のセグメント化チャック、および
前記キャリア本体から支持されている内膜アセンブリであって、前記セグメント化チャックの前記複数の同心リングのうちの最も内側のリングに取り囲まれ、第２の複数の個別に加圧可能な内側チャンバを画定し、前記基板の外側部分によって囲まれた前記基板の中央部分に圧力をかけるための下部表面を有し、前記同心リングは、前記内膜アセンブリと前記外膜アセンブリより可撓性が小さい、内膜アセンブリ、を含む、キャリアヘッドと、
前記内側チャンバおよび前記外側チャンバに結合された圧力源と、
前記圧力源に接続されたコントローラと、を備える、化学機械研磨システム。

【請求項12】

前記セグメント化チャックの下に延在するクッションをさらに備え、前記クッションが、前記セグメント化チャックに固定され、前記基板に接触するように構成されている、請求項１１に記載のシステム。

【請求項13】

前記クッションが、前記同心リングを貫通する前記通路と位置合わせされ前記圧力源に接続された真空チャネルを含む、請求項１２に記載のシステム。

【請求項14】

前記キャリアヘッドがエッジ制御リングを含み、前記エッジ制御リングが、前記セグメント化チャックの前記複数の同心リングのうちの最も外側のリングを取り囲み、前記最も外側のリングに対して垂直方向に可動である、請求項１１に記載のシステム。

【請求項15】

化学機械研磨の方法であって、
基板をキャリアヘッド内に配置することと、
前記キャリアヘッドのセグメント化チャックの、独立して垂直方向に可動である複数の同心リングを通して送られる外膜アセンブリから前記基板の外側部分に加えられる圧力と、前記キャリアヘッドの内膜アセンブリから前記外側部分によって囲まれた前記基板の中央部分に加えられる圧力と、を使用して、前記基板を研磨することであって、前記外膜アセンブリは、前記外側部分にかけられる圧力で第１の複数の個別に加圧可能な外側チャンバを画定し、前記内膜アセンブリは前記セグメント化チャックにより囲まれた第２の複数の個別に加圧可能な内側チャンバを画定し、前記同心リングは、前記内膜アセンブリと前記外膜アセンブリより可撓性が小さい、前記基板を研磨することと、
研磨中、前記セグメント化チャックを使用して、前記キャリアヘッドに前記基板をチャックすることによって、前記基板が横方向に動かないようにすることと、を含む、方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、化学機械研磨（ＣＭＰ）に使用するキャリアヘッドに関するものである。

【背景技術】

【0002】

集積回路は、通常、半導体ウエハ上の導電層、半導電層、または絶縁層の連続した堆積によって基板に形成される。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、ある製造段階では、非平坦面全体にわたって充填層を堆積させ、充填層を平坦化させることを伴う。用途によっては、パターン化層の上面が露出するまで充填層が平坦化される。例えば、金属層をパターン化絶縁層に堆積させ、その絶縁層にあるトレンチおよび孔を埋めることができる。平坦化の後、パターン化層のトレンチおよび孔にある金属の残り部分がビア、プラグ、および線を成して、基板上に薄膜回路間の導電路をもたらす。別の例として、誘電体層をパターン化導電層全体にわたって堆積させ、次に、後続のフォトリソグラフィック段階が実施できるように平坦化することができる。

【0003】

化学機械研磨（ＣＭＰ）は、平坦化の１つの方法として認められている。この平坦化方法では、通常、基板をキャリアヘッドに装着することが必要になる。基板の露出面は、通常、回転式研磨パッドに当たっている。キャリアヘッドは、基板を研磨パッドに押し付ける制御式負荷を基板に与える。研磨粒子状態の研磨スラリが、通常、研磨パッドの表面に与えられる。

【発明の概要】

【0004】

ある態様において、化学機械研磨装置用のキャリアヘッドは、キャリア本体、外膜アセンブリ、環状セグメント化チャック、および内膜アセンブリを含む。外膜アセンブリは、キャリア本体から支持され、第１の複数の個別に加圧可能な外側チャンバを画定する。外膜アセンブリの下に支持されている環状セグメント化チャックは、外膜アセンブリのそれぞれの加圧可能なチャンバによって独立して垂直方向に可動である複数の同心リングを含む。リングのうちの少なくとも２つは、基板をチャックに吸着チャックするための通路を有する。内膜アセンブリは、キャリア本体から支持され、チャックの複数の同心リングのうちの最も内側のリングに取り囲まれている。内膜アセンブリは、第２の複数の個別に加圧可能な内側チャンバを画定し、基板に接触する下部表面を有する。

【0005】

別の態様において、化学機械研磨システムは、研磨パッドを支持するプラテン、キャリアヘッド、キャリアヘッドにある内側チャンバおよび外側チャンバに結合された複数の圧力源、および圧力源に結合されたコントローラを含む。

【0006】

別の態様において、化学機械研磨の方法は、基板をキャリアヘッド内に配置することと、キャリアヘッドの基板チャックを通して送られる外膜アセンブリからの圧力と、チャックに取り囲まれたキャリアヘッドの内膜アセンブリからの圧力と、を使用して、基板を研磨することと、研磨時、チャックを使用して、キャリアヘッドに基板をチャックすることによって、基板が横方向に動かないようにすることと、を含む。

【0007】

実装形態は、以下の特徴のうちの１つまたは複数を含み得る。

【0008】

キャリアヘッドは、上部キャリア本体および下部キャリア本体を含み得る。エッジ制御リングは、チャックの複数の同心リングのうち最も外側のリングを取り囲み、その最も外側のリングに対して垂直方向に動くことができる。加圧可能なチャンバは、キャリア本体に対するエッジ制御リングの位置付けを制御することができる。保持リングは、キャリア本体に接続され得、チャックを取り囲むことができる。

【0009】

考えられ得る利点としては、以下のうちの１つまたは複数を挙げることができるが、これらに限るわけではない。セグメント化基板チャックが、研磨パッドに対して基板を位置付けると同時に、基板をキャリアヘッドに固定することができる。このチャックは、基板が横方向に動かないようにすることによって、基板が保持リングにぶつかる可能性をなくするか減らすことができる。保持リングの内面が基板と保持リングとの接触を減らすことによってそれほど損傷を受けなくなるのにしたがって、保持リングの寿命を延ばすことができる。さらに、基板が反りにくくなるように、基板のエッジがそれほど横力を受けないようにして、より均一に研磨される望ましい基板プロファイルをもたらすことができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1A】セグメント化チャック付きキャリアヘッドの概略断面図である。

【図1B】図１Ａの膜アセンブリの概略断面図である。

【図2】セグメント化チャック付きで、浮動膜アセンブリを備えるキャリアヘッドの概略断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

研磨時、研磨パッドから基板に掛かる摩擦力により、基板が保持リングに接触する可能性がある。これにより、保持リングが損傷する可能性があり、例えば、基板と保持リングとの接触が原因で保持リングの壁の内面に引っかき傷ができる可能性がある。基板が保持リングとの衝突の結果として細かく砕けるすなわち台無しになる可能性もある。さらに、引っかき傷の結果として、研磨時に、基板のエッジが研磨パッドに乗り上がる可能性も研磨パッドに打ち付けられる可能性もあり、基板上の圧力分布を変え、非均一性をもたらす可能性がある。また、保持リングは、一定数の研磨周期の後、例えば、引っかき傷が許容限界を超えることにより誘発される非均一性の前に、取り替えが必要となる場合がある。

【0012】

これらの問題のうちの１つまたは複数に対処する技法は、基板をキャリアヘッドにチャックすることである。基板をチャックすることによって、基板が保持リングに接触しないようにすることができ、それにより基板のエッジの非均一性を軽減し、保持リングを長持ちさせることができる。しかし、当該キャリアヘッドが、基板の裏面のいくつかの部分に接触する可撓性の膜を含むこともまた可能である。

【0013】

図１Ａおよび図１Ｂを参照すると、基板１０がキャリアヘッド１００を備える化学機械研磨（ＣＭＰ）装置により研磨され得る。

【0014】

キャリアヘッド１００は、ハウジング１０２、キャリア本体１０４、ジンバル機構１０６（キャリア本体１０４の一部と見なされ得る）、および保持リング１３０を含む。

【0015】

ハウジング１０２は、通常、円形形状であり得、研磨時に中心軸１２５を中心に供回りする駆動軸１２４に接続され得る。キャリアヘッド１００の空気圧制御用にハウジング１０２を貫通する通路があってもよい。

【0016】

キャリア本体１０４は、ハウジング１０２下に位置する垂直可動アセンブリである。ローディングチャンバ１０８は、キャリア本体１０４に負荷、例えば下向きの圧力または下向きの重みが掛かるように、ハウジング１０２とキャリア本体１０４との間に位置する。チャンバ１０８は、環状湾曲の転動形ダイヤフラムすなわちベローズ１０９によって密閉され得る。研磨パッドに対するキャリア本体１０４の垂直位置は、キャリア本体１０４を垂直方向に動かすように加圧可能であるローディングチャンバ１０８によっても制御される。実装形態によっては、研磨パッドに対するキャリアヘッド１００の垂直位置は、駆動軸１２４を垂直方向に動かすことができるアクチュエータ（図示せず）によって制御される。

【0017】

ジンバル機構１０６は、キャリア本体１０４が旋回し、ハウジング１０２に対するこのベースアセンブリ１０４の横移動を防ぎながらハウジング１０２に対して垂直方向に動くことを可能にする。ただし、ジンバル機構は、任意選択の装備であり、ベースアセンブリがハウジング１０２に対して一定の傾きになっていてもよい。

【0018】

膜アセンブリ１１０は、内膜組立部１５０および外膜組立部１４０を含む。内膜組立部１５０は、キャリア本体１０４に接続された内膜１５２を含む。内膜１５２が、シリコンゴムなどの薄い可撓性材料から構成されてもよい。内膜１５０の下面１５５は、基板取り付け面となり、基板１０は、キャリアヘッド１００に押し込まれると下面１５５に直に接触する。

【0019】

内膜１５２によって、キャリア本体１０４と下面１５５との間の空間は、複数の個別に加圧可能な内側チャンバ１５４に分割され得る。この加圧可能な内側チャンバ１５４は、例えば軸１２５を中心に同心円状に配置され得る。中央内側チャンバ１５４ａが、円形であってもよく、その他の内側チャンバ１５４ｂが環状であってもよい。１～１０個の個別に加圧可能な内側チャンバ１５４があってもよい。それぞれの個別に加圧可能な内側チャンバ１５４を他の個別に加圧可能な内側チャンバ１５４とは独立して、加圧して、膨張させ、また、減圧してしぼませることができる。

【0020】

実装形態によっては、内膜１５２に、空間を個別に加圧可能な内側チャンバ１５４に分割するフラップ１５２ａ（図１Ａ参照）を含めることができる。別法として、実装形態によっては、それぞれの個別に加圧可能な内側チャンバ１５４が、内膜１５２の床１５１と２つの側壁部１５３とで画定されてもよい。各チャンバでは、フランジ部１５６が、側壁部１５３の上縁から内方に延在し、クランプ１５７によってキャリア本体１０４に固定されてもよい（図１Ｂ参照）。クランプ１５７がネジ、ボルト、または他の同様の締め具でキャリア本体１０４に固定されてもよい。

【0021】

隣り合う内側チャンバの側壁部１５３は、ブリッジング部１５９によって、例えばフランジ部１５６と同一平面上に、その上縁で接続されてもよい。これに対し、ブリッジング部１５９の下では、隣り合う側壁部１５３が間隙１５８によって分離されている。側壁部１５３が分離されていることによって、それぞれの個別に加圧可能な内側チャンバ１５４が隣り合う個別に加圧可能な内側チャンバ１５４に対して膨張することができる（具体的には、それぞれの個別に加圧可能な内側チャンバ１５４の床１５１が垂直方向に動く）。したがって、隣り合う内側チャンバに別々の側壁１５３を使用することにより、基板上の隣り合うゾーン間の圧力のクロストークが減る。

【0022】

内膜組立部１５０は、外膜組立部１４０に取り囲まれている。外膜組立部１４０は外膜１４２を含み、外膜１４２はキャリア本体１０４に接続されている。外膜１４２は、シリコンゴムなどの薄い可撓性材料から構成されてもよい。外膜１４２により、キャリア本体１０４と下面１４５との間の空間が複数の個別に加圧可能な外側チャンバ１４４に分割されている。各外側チャンバ１４４は、基板チャック１６０の一部に、例えば以下に述べるようなチャック１６０の環状リング１６２のうちの１つに、掛かる圧力を制御する。

【0023】

個別に加圧可能な外側チャンバ１４４が、環状同心チャンバであってもよい。２～１０個の個別に加圧可能な外側チャンバ１４４があってもよい。それぞれの個別に加圧可能な外側チャンバ１４４を他の外側チャンバ１４４とは独立して、加圧して膨張させ、また、減圧してしぼませることができる。

【0024】

実装形態によっては、外膜１４２は、キャリア本体１０４の下の空間を複数の個別に加圧可能な外側チャンバ１４４に分割するフラップ１４２ａを含む。別法として、実装形態によっては、それぞれの個別に加圧可能な外側チャンバ１４４が、外膜１４２の床部１４１と２つの側壁部１４３とで囲まれてもよい。各チャンバでは、フランジ部１４６が、側壁部１４３の上縁から内方に延在し、クランプ１４７によってキャリア本体１０４に固定されていてもよい（図１Ｂ参照）。クランプ１５７がネジ、ボルト、または他の同様の締め具でキャリア本体１０４に固定されていてもよい。

【0025】

隣り合う外側チャンバの側壁部１４３は、ブリッジング部１４９によって、例えばフランジ部１４６と同一平面上に、その上縁で接続されていてもよい。これに対し、ブリッジング部１４９の下では、隣り合う側壁部１４３が間隙１４８によって分離されている。側壁部１４３が分離されていることによって、それぞれの個別に加圧可能な外側チャンバ１４４が隣り合う外側チャンバ１４４に対して膨張することができる（具体的には、それぞれの個別に加圧可能な外側チャンバ１４４の床部１５１が垂直方向に動く）。したがって、隣り合う内側チャンバに別々の側壁１４３を使用することにより、基板上の隣り合うゾーン間の圧力のクロストークが減る。実装形態によっては、内膜１５２と外膜１５４とは、１つの単一膜の一部である。

【0026】

研磨作業時、個別に加圧可能なチャンバ１４４および１５４に加圧して、膨張させ、個別に加圧可能なチャンバ１４４または１５４の下にある基板１０の一部に対して研磨レートを上げることができる。同様に、個別に加圧可能なチャンバ１４４または１５４を減圧して、しぼませ、個別に加圧可能なチャンバ１４４または１４５の下にある基板１０の一部に対して研磨レートを下げることができる。

【0027】

外膜組立部１４０の下には、内膜組立部１５０を取り囲むセグメント化基板チャック１６０がある。このチャック１６０は、アルミニウム、ステンレス鋼、セラミック、またはプラスチックから構成されてよい。チャック１６０は、複数の同心環状リング１６２を含むことができる。環状リング１６２は、キャリアヘッド１００の回転軸１２５と同心円を成すことができる。環状リング１６２と外側チャンバ１４４との個数が同じであってもよい。チャック１６０の各環状リング１６２は、対応する外側チャンバ１４４の下に位置付けられ得る。したがって、各外側チャンバ１４４が膨張するかしぼむのにしたがって、そのチャンバ１４４が下にある環状リング１６２を垂直方向に動かし、基板１０に掛かる圧力を強めるか弱めるようにする。

【0028】

隣り合う環状リング１６２間には、チャネル１６４、例えば環状間隙がある。チャネル１６４は、圧力源１８０に接続され得る（以下でさらに述べる）。圧力源１８０は、環状リング１６２間から研磨副産物（例えば、研磨スラリ、粒子）を吹き飛ばすことができる。

【0029】

チャック１６０が外膜組立部１４０を下支えすることから、研磨作業時、膜１４２は、基板１０に接触することはなく、基板１０との接触に起因して摩耗の増大を受けることも裂けることもない。

【0030】

チャック１６０の下には、また場合によっては内膜部１５０の下にも、クッション１７０があってもよい。クッション１７０が、圧縮性材料、例えばゴム、例えばシリコーン、エチレンプロピレンジエン三元共重合体（ＥＰＤＭ：Ｅｔｈｙｌｅｎｅ Ｐｒｏｐｙｌｅｎｅ Ｄｉｅｎｅ Ｔｅｒｐｏｌｙｍｅｒ）もしくはフルオロエラストマー、または多孔性ポリマーシートで成っていてもよい。クッション１７０には、チャックの環状リング１６２の下の部分１７２および内膜１５２の下の部分１７５を含めることができる。

【0031】

１つまたは複数の真空チャネル１７４がクッション１７０を貫通して形成されている。具体的には、チャネル１７４は、環状リング１７２の下の領域に、クッションを貫通して形成され得る。真空チャネル１７４を、通路１８２を介して圧力源１８０に接続し、真空チャネル１７４内の圧力を変調させることができる。各通路１８２の一部は、チャック１６０の環状リング１６２を走る導管１８４によってもたらされ得る（簡単にするために、通路１８２のその他の部分は大まかに示しているが、他の中実部分を通る導管およびチャンバを通るホースを含めることができる）。例えば、圧力源１８０が、基板１０をクッション１７０に押さえ付けることができる真空を真空チャネル１７４に生み出すことができる。

【0032】

クッション１７０によりチャック１６０および内膜組立部１５０が下支えされるので、チャック１６０および内膜組立部１５０によってもたらされる非均一性に対処することができる。環状リング１６２間の間隙および個別に加圧可能なチャンバ１５４間の間隙１５８は、加圧しないので、掛かった圧力における局所非均一性をもたらす可能性がある。しかし、クッション１７０を環状リング１６２間の間隙および間隙１５８に跨らせることができる。このように、クッション１７０は、基板１０の一部に掛かる圧力を分散させ、環状リング１６２間の間隙および個別に加圧可能なチャンバ１５４間の間隙１５８を下支えする基板１０の一部に起こる可能性がある非均一性をならすことができる。

【0033】

別法として、クッション１７０が別々の環状リングから構成され、クッション１７０の各リングが、間隙によって隣り合うリングから分離され、チャックの１６０の対応する環状リング１６２の底に固定されてもよい。クッション１７０には、内膜部１５０に跨る中央領域１７５も含めることができる。

【0034】

保持リング１３０によって、膜組立体１００および基板１０を取り囲むことができ、保持リング１３０は、圧力制御リングとして働くことができる。保持リング１３０は、アクチュエータ１３４、例えば、加圧可能なチャンバまたはベローズに接続され得る。アクチュエータ１３４は、保持リング１３０に垂直方向に動くようにさせることができる。例えば、アクチュエータ１３４は、研磨作業時、保持リング１３０を研磨パッド３０に押し当てることができる。保持リング１３０は、基板１０がチャック１６０によって保持リング１３０内の所定位置に保たれるので、基板１０に接触することなく、研磨パッド３０上で基板１０を囲むように構成されている。これによって、保持リング１３０を長持ちさせることができる。つまり、保持リング１３０内の所定位置に保たれているが、保持リング１３０に押し当てられていない基板１０の接触を減らすことにより、基板１０および保持リング１３０が、それほど損傷を受けないようにすることができる。

【0035】

真空圧が基板１０をクッション１７０に押さえ付けることにより、キャリアヘッド１００内の基板１０が横方向に動かないようにすることができる。結果として、基板１０と保持リング１３０との衝突接触の影響を原因とする損傷を基板１０のエッジが受けにくくなる。同様に、基板１０と保持リング１３０との接触を減らすことにより、保持リング１３０の内面がそれほど損傷を受けなくなる。また、保持リング１３０が基板１０からそれほど損傷を受けないので、取り替えが必要になるまでの保持リング１３０の寿命を延ばすことができる。また、保持リング１３０との接触に起因して、基板１０のエッジが上方や下方に引っ張られることが起こりにくいので、特に基板のエッジ近くでは、研磨をより均一にすることができる。さらに、クッション１７０が基板１０と内膜組立部１５０との間にあるので、研磨作業時、膜１５２が基板１０との接触に起因する摩耗の増大を受けることも裂けることもない。

【0036】

コントローラ１９０が圧力源１８０に接続されてもよい。圧力源１８０とは、例えば、ポンプ、設備空気、または関連付けられたバルブ付きの真空供給ラインなどであってもよい。圧力源１８０を、ローディングチャンバ１０８、チャネル１６４、および真空チャネル１７４に接続し、それらの圧力を上げ下げすることができる。例えば、ローディングチャンバ１０８に加圧して、キャリア本体１０４を研磨パッド３０へ向かって下げるか、減圧して、真空チャネル１７４を真空にし、基板１０をクッション１７０に装着するように、コントローラ１９０が圧力源１８０を制御することができる。

【0037】

図２を参照すると、キャリアヘッド２００は、ハウジング１０２、上部キャリア本体２０４ａ、下部キャリア本体２０４ｂ、保持リング１３０、および外リング２３０を含む。以下に断りがある場合を除き、キャリアヘッド２００は、キャリアヘッド１００と同様である。

【0038】

上部キャリア本体２０４ａは、ハウジング１０２の下に位置する垂直可動アセンブリである。上部キャリア本体２０４ａに負荷、すなわち下向きの圧力または下向きの重みが掛かるように、上部ローディングチャンバ２０８ａがハウジング１０２と上部キャリア本体２０４ａとの間に位置する。研磨パッド３０に対する上部キャリア本体２０４ａの垂直位置は、上部キャリア本体２０４ａを垂直方向に動かすように加圧可能である上部ローディングチャンバ２０８ａによって制御される。上部ローディングチャンバ２０８ａは、ハウジング１０２と上部キャリア本体２０４ａとの間に延在する環状湾曲の転動形ダイヤフラムすなわちベローズ２２４によって密閉され得る。

【0039】

同様に、下部キャリア本体２０４ｂは、上部キャリア本体２０４ａの下に位置する垂直可動アセンブリである。下部キャリア本体２０４ｂに負荷、すなわち下向きの圧力または下向きの重みが掛かるように、下部ローディングチャンバ２０８ｂが、上部キャリア本体２０４ａと下部キャリア本体２０４ｂとの間に位置する。研磨パッドに対する下部キャリア本体２０４ｂの垂直位置もまた、下部キャリア本体２０４ｂを垂直方向に動かすように加圧可能である下部ローディングチャンバ２０８ｂによって制御される。コントローラ１９０は、圧力源１８０を調節することによって、上部負荷ゾーン２０８ａおよび下部負荷ゾーン２０８ｂにおける圧力を上げ下げすることができる。

【0040】

上部キャリア本体２０４ａと下部キャリア本体２０４ｂとは、例えば、上部ローディングチャンバ２０８ａにおける圧力と下部ローディングチャンバ２０８ｂにおける圧力とによって決まってくる通りに、互いに独立して動くことができる。下部ローディングチャンバ２０８ａは、上部キャリア本体２０４ａと下部キャリア本体２０４ｂとの間に延在する環状湾曲の転動形ダイヤフラムすなわちベローズ２５０によって密閉され得る。

【0041】

例えば、ダイヤフラム２５０は、上部キャリア本体２０４ａを下部キャリア本体２０４ｂに柔軟に接続することによって、上部キャリア本体２０４ａおよび下部キャリア本体２０４ｂの垂直方向移動を可能にすることができる。ダイヤフラム２５０は、可撓性で不浸透性の材料、例えばゴムであってもよい。ダイヤフラム２５０は、固定具２５２ａおよび２５２ｂを使用して、上部キャリア本体２０４ａおよび下部キャリア本体２０４ｂに固定され得る。ダイヤフラム２５０の内縁は、固定具２５２ａと上部キャリア本体２０４ａとの間に挟まれてもよい。ボルト、ネジ、または他の同様の締め具などの締め具を使用して、固定具２５２ａを上部キャリア本体２０４ａに固定することができる。同様に、ダイヤフラム２５０の外縁が固定具２５２ｂと下部キャリア本体２０４ｂとの間に挟まれてもよい。ボルト、ネジ、または他の同様の締め具などの締め具を使用して、固定具２５２ｂを下部キャリア本体２０４ｂに固定することができる。

【0042】

実装形態によっては、研磨パッドに対する上部キャリア本体２０４ａおよび下部キャリア本体２０４ｂの垂直位置は、軸１２２を垂直方向に動かすことができるアクチュエータ（図示せず）によって制御される。

【0043】

環状保持リング１３０が、アクチュエータおよび／またはベローズ２３４に接続されてもよい。アクチュエータおよび／またはベローズ２３４により、保持リング１３０は、垂直方向に動くことができる。例えば、アクチュエータおよび／またはベローズ２３４により、研磨作業時、保持リング１３０を研磨パッド３０に押し当てることができる。保持リング１３０は、基板１０がチャック１６０によって保持リング１３０内の所定位置に保たれるので、基板１０に接触することなく、研磨パッド３０上で基板１０を囲むように構成されている。

【0044】

外リング２３０に保持リング１３０を囲ませることができる。外リング２３０は、ボルト、ネジ、または他の同様な締め具などの締め具によって上部キャリア本体２０４ａに接続され得る。外リング２３０は、研磨パッド３０の表面に対するキャリアヘッド２００の位置付けまたはリファレンシングをもたらす。

【0045】

チャック１６０を取り囲むのは、エッジ制御リング２４０である。エッジ制御リング２４０は、下部ローディングチャンバ２０８ｂから切り離され、下部キャリア本体２０４ｂに接続されていてもよい。例えば、転動形ダイヤフラムすなわちベローズ２４４が、エッジ制御リング２４０と、下部キャリア本体２０４ｂから延びる唇部２４２との間に位置付けられてもよい。エッジ制御リング２４０は、基板１０のエッジにわたって位置付けられ、これにより、基板１０のエッジを独立して研磨し、的を絞ったエッジ負荷により、チャック１６０によって制御される基板１０上のその範囲を取り囲む基板１０のエッジの研磨を制御することができる。

【0046】

本明細書に記載のシステムのコントローラおよび他のコンピューティングデバイス部分は、デジタル電子回路機構において、またはコンピュータソフトウェア、ファームウェア、もしくはハードウェアにおいて実装され得る。例えば、コントローラとしては、コンピュータプログラム製品、例えば非一時的機械可読記憶媒体に記憶されたコンピュータプログラムを実行させるプロセッサを挙げることができる。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、またはコードとしても知られる）は、コンパイラ型言語やインタプリタ型言語を含む、如何なる形態のプログラミング言語でも書き込まれ得、このコンピュータプログラムは、コンピューティング環境における使用に適した、スタンドアローンプログラムとしてまたはモジュール、構成要素、サブルーチン、もしくは他のユニットとして、を含む、如何なる形態でも展開され得る。

【0047】

本明細書には多くの具体的な実装形態の詳細が含まれているが、これらは、如何なる発明の範囲に対する、また請求の対象とされ得るものの範囲に対する限定とも見なすべきはなく、特定の発明の特定の実施形態に特有の特徴の描写として見なすべきである。本明細書で、別々の実施形態の背景において説明している特定の特徴は、実施形態１つだけにおいて、組み合わせて実施されてもよい。逆に言えば、実施形態１つだけの背景において説明している様々な特徴が、複数の実施形態において、別々にでも適切な如何なる部分的組合せでも実施されてもよい。また、上記では、特徴をある組合せにおいて作用するとして説明し、また当初はそのように請求項に記載までしていることもあるが、請求項に記載の組合せからの１つまたは複数の特徴が、場合によっては、この組合せから除外されてもよく、請求項に記載の組合せが、部分的組合せを対象とするものであっても、部分的組合せの変形形態を対象とするものであってもよい。

【0048】

本発明のいくつかの実施形態について述べてきた。それでもなお、本発明の趣旨および範囲を外れない限り、様々な修正がなされてもよい、ということが分かるであろう。したがって、他の実装形態も、以下の特許請求の範囲にある。

【図1A】

【図1B】

【図2】