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▶ 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】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2024-02-15
(54)【発明の名称】二重荷重付加保持リング
(51)【国際特許分類】
B24B 37/32 20120101AFI20240207BHJP
B24B 37/30 20120101ALI20240207BHJP
B24B 37/10 20120101ALI20240207BHJP
B24B 37/12 20120101ALI20240207BHJP
H01L 21/304 20060101ALI20240207BHJP
【ＦＩ】
B24B37/32 A
B24B37/30 E
B24B37/10
B24B37/12 D
H01L21/304 622G
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2023549051
(86)(22)【出願日】2022-01-31
(85)【翻訳文提出日】2023-10-12
(86)【国際出願番号】 US2022014538
(87)【国際公開番号】W WO2022177726
(87)【国際公開日】2022-08-25
(31)【優先権主張番号】17/178,746
(32)【優先日】2021-02-18
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【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】ネイゲンガスト， アンドリュー
【テーマコード（参考）】
3C158
5F057
【Ｆターム（参考）】
3C158AA07
3C158AA19
3C158AB04
3C158AC02
3C158AC04
3C158BA05
3C158BA06
3C158BA07
3C158BB02
3C158BB06
3C158BB08
3C158BC01
3C158BC02
3C158CB01
3C158DA12
3C158DA17
3C158EA11
3C158EA13
3C158EA25
3C158EB01
5F057AA03
5F057AA32
5F057BA15
5F057CA12
5F057DA03
5F057EC10
5F057FA17
5F057FA20
(57)【要約】
基板を研磨するため研磨システムに取り付けられるように構成された基板キャリアが、本明細書で説明される。基板キャリアは、複数のロードカップリングを含むハウジング、及びハウジングに結合された保持リングを含む。保持リングは、中心軸を有する環状体、環状体の中心軸に面する内縁であって、基板を取り囲むように構成された直径を有する内縁、内縁の反対側の外縁を含み得る。複数のロードカップリングが、中心軸から測定された異なる径方向距離において保持リングに接触する。複数のロードカップリングは、保持リングに径方向に異なる力を印加するように構成されている。
【選択図】図２Ａ
【選択図】図２Ａ
【特許請求の範囲】
【請求項1】
基板を研磨するための研磨システムに取り付けられるように構成された基板キャリアであって、複数のロードカップリングを含むハウジング、並びに
前記ハウジングに結合された保持リングを備え、前記保持リングは、
軸を有する環状体、
前記環状体の前記軸に面する内縁であって、前記基板を取り囲むように構成された直径を有する内縁、及び
前記内縁の反対側の外縁を含み、
前記複数のロードカップリングは、前記軸から測定された異なる径方向距離において前記保持リングに接触し、前記複数のロードカップリングは、前記保持リングに径方向に異なる力を印加するように構成されている、基板キャリア。
【請求項2】
前記複数のロードカップリングは、前記環状体の内側環状部分の上に径方向に配置され、前記内側環状部分に第１の下向きの力を印加するように構成された内側ロードカップリング、及び
前記内側ロードカップリングを取り囲む外側ロードカップリングであって、前記環状体の外側環状部分の上に径方向に配置され、前記外側環状部分に前記第１の下向きの力とは異なる第２の下向きの力を印加するように構成された外側ロードカップリングを備える、請求項１に記載の基板キャリア。
【請求項3】
前記第１の下向きの力と前記第２の下向きの力との間の差が、前記環状体内にねじりモーメントを生成するように構成されている、請求項２に記載の基板キャリア。
【請求項4】
前記保持リングに印加された前記径方向に異なる力は、研磨パッドが前記保持リングに接触して、印加された前記力に比例する距離だけ前記基板キャリアから離れるように、前記研磨パッドがたわむことをもたらす、請求項１に記載の基板キャリア。
【請求項5】
前記複数のロードカップリングの各々は、ガス圧源に流体結合されたブラダーを備える、請求項１に記載の基板キャリア。
【請求項6】
前記複数のロードカップリングの各々は、前記ハウジング内に配置されたアクチュエータに接触するプッシュロッドを備える、請求項１に記載の基板キャリア。
【請求項7】
前記アクチュエータは、複数のアクチュエータのうちの第１のアクチュエータであり、前記複数のアクチュエータは、ソレノイド、ガス圧アクチュエータ、液圧アクチュエータ、圧電アクチュエータ、ボイスコイル、ステッピングモータ、他のリニアアクチュエータ、他の同様なアクチュエータ、又はそれらの組み合わせのうちの少なくとも１つを含む、請求項６に記載の基板キャリア。
【請求項8】
前記複数のロードカップリングの各々は、前記ハウジングに固定的に結合された下側クランプ、及び
前記保持リングに固定的に結合され、前記保持リングと共に移動可能な上側クランプを更に備え、
前記下側クランプと前記上側クランプは、嵌合し、前記下側クランプと前記上側クランプとの間で相対運動可能に係合し、前記プッシュロッドは、前記上側クランプ上に形成されている、請求項６に記載の基板キャリア。
【請求項9】
前記複数のロードカップリングの各々は、前記基板キャリアの周りで連続的に延在する、請求項１に記載の基板キャリア。
【請求項10】
前記複数のロードカップリングのうちの１以上が、複数の円弧形状セグメントを含み、前記円弧形状セグメントの各々は、独立して作動可能である、請求項１に記載の基板キャリア。
【請求項11】
基板キャリア内に配置された基板を研磨するための方法であって、前記基板キャリアを研磨パッドに対して移動させることであって、前記基板キャリアの保持リングは、前記基板キャリアを移動させるプロセス中に前記研磨パッドに接触する、前記基板キャリアを研磨パッドに対して移動させること、及び
前記基板キャリアを移動させる前記プロセス中に、複数の径方向に離隔したロードカップリングを使用して、前記保持リングに径方向に異なる力を印加することを含む、方法。
【請求項12】
前記径方向に異なる力を印加することは、前記保持リングの内側環状部分の上に径方向に配置された内側ロードカップリングを介して、前記内側環状部分に第１の下向きの力を印加すること、及び
前記保持リングの外側環状部分の上に径方向に配置された外側ロードカップリングを介して、前記外側環状部分に第２の下向きの力を印加することを含み、
前記外側ロードカップリングは、前記内側ロードカップリングを取り囲んでいる、請求項１１に記載の方法。
【請求項13】
前記内側ロードカップリングと前記外側ロードカップリングの各々は、ガス圧源に流体結合されたブラダーを備え、前記第１の下向きの力と前記第２の下向きの力の各々の前記印加は、各ブラダーに供給されるそれぞれの圧力に比例する、請求項１２に記載の方法。
【請求項14】
前記内側ロードカップリングと前記外側ロードカップリングの各々は、前記基板キャリアのハウジング内に配置されたアクチュエータに接触するプッシュロッドを備え、前記第１の下向きの力と前記第２の下向きの力の各々の前記印加は、各アクチュエータによって印加されるそれぞれの力に比例する、請求項１２に記載の方法。
【請求項15】
前記径方向に異なる力を印加することによって、前記保持リング内にねじりモーメントを生成する、請求項１１に記載の方法。
【請求項16】
前記保持リングの前記ねじりモーメントは、前記研磨パッドに径方向に異なる力を印加する、請求項１５に記載の方法。
【請求項17】
研磨パッド、並びに基板を前記研磨パッドに押し付けるように構成された基板キャリアを備える、研磨システムであって、前記基板キャリアは、
複数のロードカップリングを含むハウジング、並びに
前記ハウジングに結合された保持リングを備え、前記保持リングは、
軸を有する環状体、
前記環状体の前記軸に面する内縁であって、前記基板を取り囲むように構成された直径を有する内縁、及び
前記内縁の反対側の外縁を含み、
前記複数のロードカップリングは、前記軸から測定された異なる径方向距離において前記保持リングに接触し、前記複数のロードカップリングは、前記保持リングに径方向に異なる力を印加するように構成されている、研磨システム。
【請求項18】
前記複数のロードカップリングは、前記保持リングの内側環状部分の上に径方向に配置され、前記内側環状部分に第１の下向きの力を印加するように構成された内側ロードカップリング、及び
前記内側ロードカップリングを取り囲む外側ロードカップリングであって、前記環状体の外側環状部分の上に径方向に配置され、前記外側環状部分に前記第１の下向きの力とは異なる第２の下向きの力を印加するように構成された外側ロードカップリングを備える、請求項１７に記載の研磨システム。
【請求項19】
前記第１の下向きの力と前記第２の下向きの力との間の差が、前記環状体内にねじりモーメントを生成するように構成されている、請求項１８に記載の研磨システム。
【請求項20】
前記保持リングに印加された前記径方向に異なる力は、前記研磨パッドが前記保持リングに接触して、印加された前記力に比例する距離だけ前記基板キャリアから離れるように、前記研磨パッドがたわむことをもたらす、請求項１７に記載の研磨システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
[0001] 本開示の実施形態は、広くは、基板の研磨及び／又は平坦化のための装置及び方法に関する。特に、本開示の実施形態は、化学機械研磨（CMP）に利用される研磨ヘッドに関する。
【背景技術】
【0002】
[0002] 化学機械研磨（CMP）は、一般的に、結晶シリコン（Si）基板表面上に堆積した材料の層を平坦化又は研磨するために、半導体デバイスの製造において使用される。典型的なCMPプロセスでは、基板が基板キャリア（例えば、研磨ヘッド）内に保持される。研磨ヘッドは、研磨流体の存在下で、回転している研磨パッドに向けて基板の裏側を押圧する。典型的には、研磨流体は、１種以上の化学成分の水溶液、及び水溶液中に懸濁したナノスケールの研磨粒子である。材料は、化学的及び機械的作用の組み合わせによって、研磨パッドに接触している基板の材料層の表面にわたり除去される。その組み合わせは、研磨流体、及び基板と研磨パッドとの相対運動とによって提供される。
【0003】
[0003] 基板キャリアは、基板に接触する複数の異なる径方向ゾーンを有する膜を含む。異なる径方向ゾーンを使用して、膜の裏側によって境界付けられたチャンバに印加される圧力を選択して、膜によって基板に印加される力の中心から縁部までのプロファイルを制御し、その結果、基板によって研磨パッドに印加される力の中心から縁部までのプロファイルを制御することができる。研磨ヘッドはまた、膜を取り囲む保持リングも含む。保持リングは、研磨中に研磨パッドに接触する下面と、研磨ヘッドに固定される上面とを有する。保持リングの下面の下での研磨パッドの予備圧縮は、圧力が増加した領域を基板の下から保持リングの下に移動させることによって、基板の周囲部分での圧力のスパイクを低減させる。したがって、保持リングは、結果としての基板表面の仕上げ及び平坦度を向上させ得る。
【0004】
[0004] 異なる径方向ゾーンと保持リングの使用によっても、CMPの永続的な問題は、エッジ効果（すなわち、基板の最も外側の５～１０mmの研磨が過剰又は足りないこと）の発生である。これは、基板の前縁が研磨パッドの上面に沿って削られるナイフエッジ効果に起因し得る。特定の他の事例では、従来のCMPプロセスが、研磨パッドのリバウンドによって引き起こされる基板の縁部における望ましくない高研磨速度を被り得る。
【0005】
［0005］ したがって、上述された課題を解決するための装置及び方法が、当該技術分野で必要とされている。
【発明の概要】
【0006】
[0006] 本開示の実施形態は、広くは、基板の研磨及び／又は平坦化のための装置及び方法に関する。特に、本開示の実施形態は、化学機械研磨（CMP）に利用される研磨ヘッドに関する。
【0007】
[0007] 一実施形態では、基板キャリアが、基板を研磨するための研磨システムに取り付けられるように構成されている。基板キャリアは、複数のロードカップリングを含むハウジング、及びハウジングに結合された保持リングを含む。保持リングは、中心軸を有する環状体、及び環状体の中心軸に面する内縁を含む。内縁は、基板を取り囲むように構成された直径を有する。保持リングは、内縁の反対側の外縁を含む。複数のロードカップリングは、中心軸から測定された異なる径方向距離において保持リングに接触し、複数のロードカップリングは、保持リングに径方向に異なる力（radially differential force）を印加するように構成されている。
【0008】
[0008] 別の一実施形態では、基板キャリア内に配置された基板を研磨するための方法が、基板キャリアを研磨パッドに対して移動させることを含む。基板キャリアの保持リングは、基板キャリアを移動させるプロセス中に研磨パッドに接触する。該方法は、基板キャリアを移動させるプロセス中に、複数の径方向に離隔したロードカップリングを使用して、保持リングに径方向に異なる力を印加することを含む。
【0009】
[0009] 更に別の一実施形態では、研磨システムが、研磨パッド、及び基板を研磨パッドに押し付けるように構成された基板キャリアを含む。基板キャリアは、複数のロードカップリングを含むハウジング、及びハウジングに結合された保持リングを含む。保持リングは、中心軸を有する環状体、及び環状体の中心軸に面する内縁を含む。内縁は、基板を取り囲むように構成された直径を有する。保持リングは、内縁の反対側の外縁を含む。複数のロードカップリングは、中心軸から測定された異なる径方向距離において保持リングに接触し、複数のロードカップリングは、保持リングに径方向に異なる力を印加するように構成されている。
【0010】
[0010] 上述の本開示の特徴を詳細に理解し得るように、上記で簡単に要約された本開示のより具体的な説明が、実施形態を参照することによって得られ、一部の実施形態は、付随する図面に例示されている。しかし、添付図面は例示的な実施形態のみを示すものであり、したがって、本開示の範囲を限定すると見なすべきではなく、その他の等しく有効な実施形態も許容され得ることに留意されたい。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1A】[0011] １以上の実施形態による、本明細書で説明される方法を実施するために使用されてよい例示的な研磨ステーションの概略側面図である。
【図1B】[0012] １以上の実施形態による、本明細書で説明される方法を実施するために使用されてよいマルチステーション研磨システムの一部分の概略平面図である。
【図4A】[0019] １以上の実施形態による、本明細書で開示される基板キャリアのうちのいずれか１つと共に使用されてよい例示的な保持リングの概略側面断面図である。
【図5A】[0021] １以上の実施形態による、本明細書で開示される基板キャリアのうちのいずれか１つと共に使用されてよい別の例示的な保持リングの拡大概略側面断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
[0023] 理解し易くするために、可能な場合には、図に共通する同一の要素を指し示すのに同一の参照番号を使用した。一実施形態の要素及び特徴は、追加の記述がなくても、他の複数の実施形態に有益に組み込むことができると考えられている。
【0013】
[0024] 装置及び方法の幾つかの例示的な実施形態を説明する前に、本開示が以下の説明で提示される構成又は処理ステップの詳細に限定されないということが、理解されるべきである。本開示の幾つかの実施形態は、他の実施形態と組み合わされてよいことが想定される。
【0014】
[0025] 従来の化学機械研磨（CMP）プロセスは、基板の縁部において研磨パッドのリバウンドによって引き起こされる基板の縁部の望ましくない高研磨速度を被り得る。しかし、本開示の１以上の実施形態では、研磨パッド上の保持リングの下向きの力が、径方向に制御され得る。下向きの力を径方向に制御することで、パッドのリバウンド効果を軽減することができ、それによって、基板の縁部の均一性及びプロファイルを向上させることができる。
【0015】
[0026] 図１Ａは、本明細書で説明される方法を実施するために使用されてよい、１以上の実施形態による研磨ステーション１００ａの概略側面図である。図１Ｂは、複数の研磨ステーション１００ａ～ｃを備えるマルチステーション研磨システム１０１の一部分の概略平面図である。ここで、研磨ステーション１００ｂ～ｃの各々は、図１Ａで説明される研磨ステーション１００ａと実質的に同様である。図１Ｂでは、図１Ａで説明される研磨ステーション１００ａに関連する構成要素のうちの少なくとも幾つかが、視覚的な乱雑さを減らすために、複数の研磨ステーション１００ａ～ｃには示されていない。本開示から利益を受けるように適合されてよい研磨システムは、とりわけ、カリフォルニア州サンタクララのアプライドマテリアルズ社から入手可能なREFLEXION（登録商標） LK及びREFLEXION（登録商標） LK PRIME平坦化システムを含む。
【0016】
[0027] 図１Ａで示されているように、研磨ステーション１００ａは、プラテン１０２、プラテン１０２に結合された第１のアクチュエータ１０４、プラテン１０２上に配置され、プラテン１０２に固定された研磨パッド１０６、研磨パッド１０６の上に配置された流体供給アーム１０８、基板キャリア１１０（断面で示す）、及びパッド調整器アセンブリ１１２を含む。ここで、基板キャリア１１０は、キャリッジアセンブリ１１４（図１Ｂ）のキャリッジアーム１１３から吊り下げられている。それによって、基板キャリア１１０は、研磨パッド１０６の上に配置され、研磨パッド１０６と対向する。キャリッジアセンブリ１１４は、キャリッジ軸Ｃの周りで回転可能であり、基板キャリア１１０及びしたがって基板キャリア１１０内にチャックされた基板１２２を、基板キャリア装填ステーション１０３（図１Ｂ）及び／又はマルチステーション研磨システム１０１の研磨ステーション１００ａ～ｃの間で移動させる。基板キャリア装填ステーション１０３は、基板１２２を基板キャリア１１０に装填するための装填カップ１５０（仮想線で示す）を含む。
【0017】
[0028] 基板研磨中に、第１のアクチュエータ１０４は、プラテン軸Ａの周りでプラテン１０２を回転させるために使用され、基板キャリア１１０は、プラテン１０２の上方に配置され、プラテンの方を向いている。基板キャリア１１０は、キャリア軸Ｂの周りで同時に回転しながら、内部に配置された基板１２２（仮想線で示す）の研磨される表面を、研磨パッド１０６の研磨面に押し付けるために使用される。ここで、基板キャリア１１０は、ハウジング１１１、ハウジング１１１に結合された環状保持リング１１５、及び保持リング１１５の内径に及ぶ膜１１７を含む。保持リング１１５は、基板１２２を取り囲み、基板１２２が研磨中に基板キャリア１１０から滑り落ちることを防止する。膜１１７は、基板１２２に下向きの力を印加するため、並びに、基板の装填動作中に及び／又は基板研磨ステーションの間で、基板を基板キャリア１１０の中に装填（チャック）するために使用される。例えば、研磨中に、膜１１７に下向きの力をかけ、したがって、膜１１７に接触する基板１２２に下向きの力をかけるために、加圧されたガスがキャリアチャンバ１１９に提供される。研磨の前後には、減圧がチャンバ１１９に印加されてよい。それによって、膜１１７は、上向きにたわんで、膜１１７と基板１２２との間に低圧ポケットを生成し、したがって、基板１２２を基板キャリア１１０の中に減圧チャックする。
【0018】
[0029] 基板１２２は、流体供給アーム１０８によって提供される研磨流体の存在下でパッド１０６に押し付けられる。回転している基板キャリア１１０は、プラテン１０２の内径と外径との間で振動し、研磨パッド１０６の表面の不均一な摩耗を部分的に低減させる。ここで、基板キャリア１１０は、第１のアクチュエータ１２４を使用して回転され、第２のアクチュエータ１２６を使用して振動する。
【0019】
[0030] ここで、パッド調整器アセンブリ１１２は、固定された研磨調整ディスク１２０、例えば、ダイヤモンド充填ディスクを備える。このディスクは、研磨パッド１０６に押し付けられて、研磨パッド１０６の表面を回復させ、及び／又は該表面から研磨副生成物若しくは他のデブリを除去することができる。他の実施形態では、パッド調整器アセンブリ１１２が、ブラシ（図示せず）を備えてよい。
【0020】
[0031] ここで、マルチステーション研磨システム１０１及び／又はその個々の研磨ステーション１００ａ～ｃの動作は、システムコントローラ１３６（図１Ａ）によって容易にされる。システムコントローラ１３６は、プログラム可能中央処理装置（CPU１４０）を含む。CPU１４０は、メモリ１４２（例えば、不揮発性メモリ）及びサポート回路１４４と共に動作可能である。サポート回路１４４は、通常、CPU１４０に結合されており、基板研磨プロセスの制御を容易にするために、研磨システム１０１の様々な構成要素に結合されたキャッシュ、クロック回路、入出力サブシステム、電力供給源など、及びこれらの組み合わせを含む。例えば、幾つかの実施形態では、CPU１４０が、様々な研磨システム構成要素及びサブプロセッサを制御するための、プログラム可能な論理制御装置（PLC）などの、工業設定で使用される汎用コンピュータプロセッサのうちの任意の形態のうちの１つである。CPU１４０に結合されたメモリ１４２は、非一時的なものであり、ローカル又はリモートの、容易に入手可能なメモリ（例えばランダムアクセスメモリ（RAM）、読取専用メモリ（ROM）、フロッピーディスクドライブ、ハードディスク、又は他の任意の形態のデジタルストレージ）のうちの１以上を含む。
【0021】
[0032] 本明細書では、メモリ１４２が、指示命令を含むコンピュータ可読ストレージ媒体（例えば、不揮発性メモリ）の形態にある。該指示命令は、CPU１４０によって実行されると、研磨システム１０１の動作を容易にする。メモリ１４２内の指示命令は、プログラム製品（例えば、ミドルウェアアプリケーション、機器ソフトウェアアプリケーションなどといった、本開示の方法を実装するプログラム）の形態にある。プログラムコードは、幾つかの異なるプログラミング言語のうちの任意の１つに適合してよい。一実施例では、本開示が、コンピュータシステムと共に使用されるコンピュータ可読記憶媒体に記憶されたプログラム製品として実装されてよい。プログラム製品の（１以上の）プログラムは、複数の実施形態（本明細書で説明される方法を含む）の機能を規定する。
【0022】
[0033] 例示的なコンピュータ可読ストレージ媒体は、非限定的に、（ｉ）情報が恒久的に記憶される、非書き込み可能型ストレージ媒体（例えば、CD‐ROMドライブで読み取り可能なCD-ROMディスクといった、コンピュータ内部の読み取り専用メモリデバイス、フラッシュメモリ、ROMチップ、又は任意のタイプのソリッドステート式不揮発性半導体メモリ）、及び（ｉｉ）変更可能な情報が記憶される書き込み可能ストレージ媒体（例えば、ディスケットドライブ内のフロッピーディスク若しくはハードディスクドライブ、又は任意の種類のソリッドステート式ランダムアクセス半導体メモリ）を含む。本明細書で説明される方法の機能を指示するコンピュータ可読指示命令を運ぶときには、このようなコンピュータ可読ストレージ媒体が、本開示の実施形態となる。
【0023】
[0034] 図２Ａは、図１Ｂの研磨システム１０１内で使用されてよい例示的な基板キャリア２００の概略側面断面図である。図２Ｂは、複数のロードカップリングをより詳細に示す図２Ａの一部分の拡大概略側面断面図である。基板キャリア２００は、特記されている場合を除き、図１Ａの基板キャリア１１０と同様であり、対応する説明は、限定されることなしに本明細書で援用されてよい。保持リング１１５が、ハウジング１１１に結合されている。動作では、保持リング１１５が、研磨パッド１０６に接触しており、基板１２２を基板キャリア１１０内に保持し、研磨パッド１０６に予備圧縮を加える。１以上の例示される実施形態では、保持リング１１５が、プラスチック、例えば、ポリウレタン（PU）、ポリエチレンテレフタレート（PET）、ポリエーテルエーテルケトン（PEEK）、ポリテトラフルオロエチレン（PTFE）、他の同様な材料、又はそれらの組み合わせから形成された一体成形構造を有する。幾つかの他の実施形態（図示せず）では、研磨パッド１０６に近接する保持リング１１５の下側部分が、プラスチックから形成されるが、一方で、ハウジング１１１に近接する保持リング１１５の上側部分は、金属（例えば、ステンレス鋼若しくは陽極酸化アルミニウム）、セラミック、プラスチック（例えば、ポリフェニレンサルファイド（PPS）若しくはポリエチレンテレフタレート（PET））、他の同様な材料、又はそれらの組み合わせのような比較的剛性の高い材料から形成される。そのような複数の実施形態では、保持リング１１５が、接合構造を有する。
【0024】
[0035] 保持リング１１５の環状体は、内側環状部分１２８、及び内側環状部分１２８を取り囲む外側環状部分１３０を含む。内側環状部分１２８は、環状体の中心軸１１８などの軸に面する内縁１３２を有する。外側環状部分１３０は、内縁１３２の反対側を向いている外縁１３４を有する。内側及び外側環状部分１２８、１３０は、互いに同心である。内側及び外側環状部分１２８、１３０は、保持リング１１５の内縁１３２と外縁１３４との間で径方向に配置されたライン１１６によって画定されている。ここで、ライン１１６は、内縁１３２と外縁１３４との間で等しく離隔した中心線である。それによって、内側及び外側環状部分１２８、１３０は、径方向に等しい幅を有する。幾つかの他の実施形態では、ライン１１６が、内縁１３２と外縁１３４との間で等しく離隔していない。それによって、内側及び外側環状部分１２８、１３０は、径方向に異なる幅を有する。ライン１１６は、ｚ軸に沿って整列しており、例えば重力の方向において垂直に整列している。保持リング１１５の下縁１３５は、研磨パッド１０６と対向し、内縁１３２と外縁１３４との間で延在する。下縁１３５は、ｚ軸に対して直交し、例えば、重力の方向に対して直交して水平に整列し、研磨パッド１０６の上面１０７と実質的に平行である。１以上の実施形態では、下縁１３５が、研磨スラリの輸送を容易にするための複数の放射状の溝（図示せず）を含む。
【0025】
[0036] ここで、内側及び外側環状部分１２８、１３０は、一体的に形成されている。内側及び外側環状部分１２８、１３０が一体的に形成されている１以上の実施形態では、内側及び外側環状部分１２８、１３０の一方に印加される力が、両方の部分１２８、１３０にわたり少なくとも部分的に分散される。幾つかの実施形態（図示せず）では、内側及び外側環状部分１２８、１３０が、別々に形成されている。そのような実施形態では、内側及び外側環状部分１２８、１３０のそれぞれに印加される力が、そこで分離される。幾つかの実施形態（図示せず）では、内側及び外側環状部分１２８、１３０が、互いに対して独立して可動である。１以上の実施形態では、内側及び外側環状部分１２８、１３０のうちの一方に印加される力が、保持リング１１５内にねじりモーメントを生成するように動作可能である。
【0026】
[0037] 幾つかの実施形態では、基板キャリア２００のハウジング１１１を介して、内側及び外側環状部分１２８、１３０に異なる力が印加される。それによって、保持リング１１５は、対応する異なる力を保持リング１１５に接触する研磨パッド１０６の上面１０７に印加する。幾つかの実施形態では、対応する異なる力が、内側及び外側環状部分１２８、１３０に印加される異なる力に比例する。幾つかの実施形態では、内側及び外側環状部分１２８、１３０に印加される異なる力が、保持リング１１５の環状体内にねじりモーメントを生成する。それによって、下縁１３５は、Ｚ軸に対して垂直でなく、すなわちｘ‐ｙ平面に対して傾いている。１以上の実施形態では、傾きが直線的であってよく、又は湾曲を有してよい。１以上の実施形態では、ねじりモーメント及び印加される異なる力が、保持リング１１５のねじり剛性に依存する。１以上の実施形態では、保持リング１１５のねじり剛性又はねじり定数が、約１０００N-m／radから約１５００００N-m／radであってよい。幾つかの実施形態では、ｚ軸に沿った最大たわみが、約１ミル以下、例えば約０．１ミル以下、代替的に約０．１ミルから約１ミル、例えば約０．１ミルから約０．５ミルである。幾つかの実施形態では、ｘ‐ｙ平面に対する下縁１３５の傾斜角度が、約１度以下、例えば約０．１度以下である。そのような実施形態では、保持リング１１５の下縁１３５と研磨パッド１０６の上面１０７との間の界面（接触面）が、環状体のねじりモーメントに対応する傾きを有する。ねじりモーメントと結果として生じる下縁１３５の傾きとは、研磨パッド１０６に異なる力が印加されることをもたらす。
【0027】
[0038] 図２Ａ～図２Ｂの実施形態では、複数のロードカップリング、例えば、内側及び外側ロードカップリング２１０、２１２が、ハウジング１１１内に配置されている。内側及び外側ロードカップリング２１０、２１２は、保持リング１１５の内縁１３２から異なる径方向距離において配置されている。ここで、外側ロードカップリング２１２は、内側ロードカップリング２１０を取り囲んでいる。内側及び外側ロードカップリング２１０、２１２は、互いから径方向に離隔している。幾つかの他の実施形態（図示せず）では、複数のロードカップリングが、互いから周方向に離隔し、又はＺ方向に互いから離隔されている（例えば、積み重ねられている）。幾つかの実施形態では、複数のロードカップリングが、保持リング１１５に独立して印加される力の数に等しい数のロードカップリングを含む。幾つかの実施形態では、複数のロードカップリングが、３つ、４つ、又は５つのロードカップリングなどの、２つから５つのロードカップリングを含む。
【0028】
[0039] ここで、内側ロードカップリング２１０は、保持リング１１５の内側環状部分１２８に結合されたブラダー２１４を含む。ブラダー２１４は、内側環状部分１２８の上方に配置されている。同様に、外側ロードカップリング２１２は、保持リング１１５の外側環状部分１３０に結合されたブラダー２１６を含む。ブラダー２１６は、外側環状部分１３０の上方に配置されている。幾つかの実施形態では、各ブラダー２１４、２１６が、ハウジング１１１の周りに連続的に延在している。１以上の実施形態では、各ブラダー２１４、２１６の圧力面積が、約２０in2から３０in2、例えば約２６in2である。１以上の実施形態では、各ブラダー２１４、２１６の圧力範囲が、約１psiから約６psiである。１以上の任意選択的な実施形態では、各ブラダー２１４、２１６が、それぞれのファスナ２１８、２２０によって、内側及び外側環状部分１２８、１３０のそれぞれのものに結合されている。ここで、各ブラダー２１４、２１６は、それぞれのガス圧ライン２２２、２２４に独立して結合されている。その場合、各ガス圧ライン２２２、２２４は、上側ガス圧アセンブリ（UPA）（図示せず）に流体結合されている。UPAは、ガス圧源（図示せず）、例えば、空気又はN2などの適切なガスをブラダー２１４、２１６の各々に供給するためのタンク又はポンプに流体結合されている。１以上の実施形態では、UPAが、１２psiまでを供給するように動作可能である。１以上の実施形態では、ガス圧回転フィードスルー（図示せず）が、ガス圧ライン２２２、２２４を、研磨システム１０１と回転可能なハウジング１１１との間に流体結合する。
【0029】
[0040] 幾つかの他の実施形態（図示せず）では、各ブラダー２１４、２１６が、複数の円弧形状セグメントを含む、各円弧形状セグメントは、ハウジング１１１の周りを部分的に延在する（例えば、３０度）。このような実施形態では、保持リング１１５の荷重付加が、保持リング１１５の特定の環状領域に向けて偏る場合がある。例えば、研磨パッド１０６及びプラテン１０２が基板キャリア２００の下方で回転するときに、保持リング１１５の前縁上の第１の径方向に異なる力及び後縁上の第２の径方向に異なる力を印加することが望ましいことがある。そのような実施形態では、ｚ方向において保持リング１１５に力を印加するために配置される複数のリニアアクチュエータ（例えば、ソレノイド、PZTデバイスなど）を利用することが望ましい場合がある。というのも、ガス圧制御は、基板キャリア２００の回転速度に一致する速度で作動可能ではないことがあるからである。
【0030】
[0041] 実際には、ブラダー２１４、２１６のそれぞれのものにガス圧を供給すると、内部の圧力が増加する。ブラダー２１４、２１６のそれぞれのものの中の圧力を増加させた結果として、例えば、任意選択的なそれぞれのファスナ２１８、２２０を介して、直接的にか又は間接的にかいずれかで、対応する増加した力が、保持リング１１５の内側及び外側環状部分１２８、１３０のそれぞれのものに印加される。幾つかの実施形態では、内側及び外側環状部分１２８、１３０の各々に印加される力が、ブブラダー内の圧力にブラダーの圧力面積を乗じたものに対応し、約２０lbfから約１８０lbfであってよい。
【0031】
[0042] １以上の実施形態では、内側ロードカップリング２１０が、内側環状部分１２８に第１の下向きの力２０２を印加するように動作可能である。同様に、外側ロードカップリング２１２が、外側環状部分１３０に第２の下向きの力２０４を印加するように動作可能である。１以上の実施形態では、第１及び第２の下向きの力２０２、２０４の荷重付加軸が、約０．５インチから約１インチだけ離隔してよい。１以上の実施形態では、同じ荷重の下で保持リング１１５にそれぞれ最大又は増加ねじりモーメントを与えるために、荷重付加軸の間隔を最大化し又は増加させることが望ましい場合がある。幾つかの実施形態では、内側環状部分１２８に印加される第１の下向きの力２０２が、外側環状部分１３０に印加される第２の下向きの力２０４よりも大きい。幾つかの実施形態では、第２の下向きの力２０４がゼロである。第１の下向きの力２０２がより大きい複数の実施形態では、保持リング１１５が、その配向をシフトさせる。それによって、内側環状部分１２８は、外側環状部分１３０よりも大きな程度だけ研磨パッド１０６の上面１０７に向かって傾く（すなわち、正のテーパ）。第１の下向きの力２０２がより大きい複数の実施形態では、内側環状部分１２８によって研磨パッド１０６に印加される対応する力が、外側環状部分１３０によって研磨パッド１０６に印加される対応する力よりも大きい。結果として、内側環状部分１２８の下で、研磨パッド１０６のより大きなたわみ生じる。言い換えると、研磨パッド１０６のより大きなたわみは、保持リング１１５の外縁１３４と比べて、保持リング１１５の内縁１３２で、すなわち、基板１２２の外縁に隣接して生じる。これは、ねじりモーメントを生成するブラダー又はアクチュエータによって印加される力に起因する。
【0032】
[0043] 幾つかの他の実施形態では、外側環状部分１３０に印加される第２の下向きの力２０４が、内側環状部分１２８に印加される第１の下向きの力２０２よりも大きい。幾つかの実施形態では、第１の下向きの力２０２がゼロである。第２の下向きの力２０４がより大きい複数の実施形態では、保持リング１１５が、その配向をシフトさせる。それによって、外側環状部分１３０は、内側環状部分１２８よりも大きな程度だけ研磨パッド１０６の上面１０７に向かって傾く（すなわち、負のテーパ）。第２の下向きの力２０４がより大きい複数の実施形態では、外側環状部分１３０によって研磨パッド１０６に印加される対応する力が、内側環状部分１２８によって研磨パッド１０６に印加される対応する力よりも大きい。結果として、外側環状部分１３０の下で、研磨パッド１０６のより大きなたわみ生じる。言い換えると、研磨パッド１０６のより大きなたわみは、保持リング１１５の内縁１３２と比べて、保持リング１１５の外縁１３４で生じる。これは、ねじりモーメントを生成するブラダー又はアクチュエータによって印加される力に起因する。
【0033】
[0044] 有益なことに、基板キャリア１１０は、第１及び第２の下向きの力２０２、２０４の調節を介して、径方向に沿った研磨パッド１０６のたわみを制御することができる。幾つかの実施形態では、１以上の更なる下向きの力が、保持リング１１５に独立して印加される。例えば、異なる径方向距離において合計して２つから５つの独立して印加される下向きの力、例えば、３つ、４つ、又は５つの独立して印加される下向きの力である。有益なことに、基板キャリア１１０は、保持リング１１５の交換又は再設計なしに、基板の不均一性を改善することができる。幾つかの実施形態では、本明細書で説明される第１及び第２の下向きの力２０２、２０４に加えて、予荷重力（pre-load force）が保持リング１１５に印加される。
【0034】
[0045] 図２Ｃ～図２Ｅは、図２Ａの基板キャリア２００の異なる実施形態を示す概略上面図である。図２Ｃ～図２Ｅでは、保持リング１１５に対するロードカップリング２１０、２１２の配置をより明確に示すために、ハウジング１１１の特定の部分並びに基板キャリア２００の特定の他の内部及び外部構成要素が省略されている。図２Ｃを参照すると、内側及び外側ロードカップリング２１０、２１２が、ハウジング１１１の周りで連続的に延在している。そのような複数の実施形態では、各ロードカップリング２１０、２１２が、それぞれのガス圧ライン２２２、２２４に独立して結合されている。そのような複数の実施形態では、保持リング１１５の径方向に異なる力及びねじりモーメントが、保持リング１１５の円周の周りで実質的に均一である。
【0035】
[0046] 図２Ｄを参照すると、内側及び外側ロードカップリング２１０、２１２の各々は、複数の円弧形状セグメント（例えば、２つの円弧形状セグメント）を含む。各円弧形状セグメントは、ハウジング１１１の周りを部分的に延在する（例えば、約１８０度）。図示されている複数の実施形態では、内側ロードカップリング２１０が、円弧形状セグメント２１０ａ、２１０ｂを含む。同様に、外側ロードカップリング２１２は、円弧形状セグメント２１２ａ、２１２ｂを含む。幾つかの実施形態では、複数のロードカップリング２１０、２１２の各々が、１個、２個、３個、４個、５個、６個、７個、８個、９個、１０個、１１個、又は１２個の円弧形状セグメントを含む。ここで、複数のロードカップリング２１０、２１２内のセグメントの各々は、等しいサイズであり、例えば同じ円弧長を有する。幾つかの他の実施形態では、セグメントが、互いに異なるサイズを有する。ここで、内側ロードカップリング２１０の円弧形状セグメント２１０ａ、２１０ｂは、同じガス圧ライン２２２に流体結合されている。それによって、円弧形状セグメント２１０ａ、２１０ｂの各々に印加される圧力は等しい。そのような複数の実施形態では、保持リング１１５の径方向に異なる力及びねじりモーメントが、保持リング１１５の円周の周りで実質的に均一である。同様に、外側ロードカップリング２１２の円弧形状セグメント２１２ａ、２１２ｂは、同じガス圧ライン２２４に流体結合されている。それによって、円弧形状セグメント２１２ａ、２１２ｂの各々に印加される圧力は等しい。有益なことに、基板キャリア２００は、円弧形状セグメント２１０ａ、２１０ｂ、２１２ａ、又は２１２ｂのうちの１以上によって印加される下向きの力を調節することによって、径方向に沿って、又は保持リングのセクター内で研磨パッド１０６のたわみを制御することができる。
【0036】
[0047] 図２Ｅでは、内側ロードカップリング２１０の円弧形状セグメント２１０ａ、２１０ｂが、異なるガス圧ライン２２２ａ、２２２ｂに独立して結合されている。それによって、円弧形状セグメント２１０ａ、２１０ｂの各々に印加される圧力は、独立して制御可能である。そのような複数の実施形態では、円弧形状セグメント２１０ａ、２１０ｂの各々に印加される圧力が、同じである得るか又は異なり得る。同様に、外側ロードカップリング２１２の円弧形状セグメント２１２ａ、２１２ｂは、異なるガス圧ライン２２４ａ、２２４ｂに流体結合されている。それによって、円弧形状セグメント２１２ａ、２１２ｂの各々に印加される圧力は、独立して制御可能である。そのような複数の実施形態では、円弧形状セグメント２１２ａ、２１２ｂの各々に印加される圧力が、同じである得るか又は異なり得る。そのような複数の実施形態では、保持リング１１５の径方向に異なる力及びねじりモーメントが、保持リング１１５の円周の周りで同じであり得るか又は異なり得る。有益なことに、複数の円弧形状セグメントの各々を独立に制御することにより、保持リング１１５に印加される異なる力をより正確に制御することができ、その結果、保持リング１１５によって研磨パッド１０６に印加される異なる力をより正確に制御することができる。
【0037】
[0048] 図３Ａは、図１Ｂの研磨システム１０１内で使用されてよい別の例示的な基板キャリア３００の概略側面断面図である。図３Ｂは、複数のロードカップリングをより詳細に示している図３Ａの一部分の拡大概略側面断面図である。基板キャリア３００は、特記されている場合を除き、図２Ａ～図２Ｂの基板キャリア２００と同様であり、対応する説明は、限定されることなしに本明細書で援用されてよい。図３Ｂを参照すると、内側及び外側ロードカップリング３１０が、ハウジング１１１に固定的に結合された下側クランプ３１４、及びハウジング１１１に移動可能に結合された上側クランプ３１６を含む。下側及び上側クランプ３１４、３１６は、嵌合を有する。その嵌合は、それらの間の相対的に移動可能な係合である。ここで、下側及び上側クランプ３１４、３１６は、互いに対して垂直方向に移動可能である。他の幾つかの実施形態では、下側及び上側クランプ３１４、３１６が、１以上の更なる相対運動度を有する。下側クランプ３１４は、複数のチャネル３１８（ここでは、ペア）を含み、下側及び上側クランプ３１４、３１６の間の垂直相対移動を受け入れる。上側クランプ３１６は更に、保持リング１１５に固定的に結合され、保持リング１１５と共に移動可能である。幾つかの実施形態では、上側クランプ３１６が、１以上のファスナ３２０によって保持リング１１５に固定的に結合されている。上側クランプ３１６は、下側クランプ３１４の上方に延在するプッシュロッド３２２を含む。
【0038】
[0049] 図２Ａ～図２Ｂの基板キャリア２００とは対照的に、基板キャリア３００は、複数の独立したアクチュエータ、例えば第１及び第２のアクチュエータ３０６、３０８を含む。第１のアクチュエータ３０６は、内側ロードカップリング３１０のプッシュロッド３２２と動作可能に結合されている。それによって、第１のアクチュエータ３０６の直線的な移動は、プッシュロッド３２２に力を印加する。その力は、保持リング１１５に伝達される。このやり方では、第１の下向きの力３０２が、第１のアクチュエータ３０６によって生成される。同様に、第２のアクチュエータ３０８は、外側ロードカップリング３１２のプッシュロッド３２２と動作可能に結合されている。それによって、第２のアクチュエータ３０８の直線的な移動は、プッシュロッド３２２に力を印加する。その力は、保持リング１１５に伝達される。このやり方では、第２の下向きの力３０４が、第２のアクチュエータ３０８によって生成される。
【0039】
[0050] 図３Ｃは、図３Ａの基板キャリアの概略上面図である。図３Ｃでは、保持リング１１５に対するアクチュエータ３０６、３０８及びロードカップリング３１０、３１２の配置をより明確に示すために、ハウジング１１１の特定の部品並びに基板キャリア３００の特定の他の内部及び外部構成要素が省略されている。ここで、第１及び第２のアクチュエータ３０６、３０８は、周方向に整列している。図示されているように、複数のアクチュエータ３０６、３０８は、ハウジング１１１の周りでリング状に配置されている。そのような実施形態では、複数のアクチュエータ３０６、３０８が、保持リング１１５に径方向に異なる力を印加するように動作可能である。その力は、保持リング１１５の内側及び外側環状部分１２８、１３０の各々の円周の周りで実質的に均一である。１以上の実施形態では、複数のアクチュエータ３０６、３０８が、独立して作動可能である。そのような実施形態では、複数のアクチュエータ３０６、３０８が、径方向及び周方向の両方において異なる力を印加するように動作可能であってよい。ここで、内側及び外側ロードカップリング３１０、３１２は、ハウジング１１１の周りで連続的に延在する。幾つかの他の実施形態（図示せず）では、内側及び外側ロードカップリング３１０、３１２の各々が、複数のアクチュエータ３０６、３０８の各々と整列した複数の円弧形状セグメントを含む。そのような実施形態では、複数のアクチュエータ３０６、３０８の各々をそれぞれの円弧形状セグメントとペアにすることにより、任意の時点において複数の別個の環状領域の各々内で保持リング１１５内に生成されるねじりモーメントを正確に制御することができる。例えば、研磨パッド１０６及びプラテン１０２が基板キャリア３００の下方で回転するときに、保持リング１１５の前縁上の第１のねじりモーメント及び後縁上の第２のねじりモーメントを生成することが望ましいことがある。幾つかの他の実施形態（図示せず）では、内側及び外側ロードカップリング３１０、３１２の各々が、複数の円弧形状セグメントを含む。各円弧形状セグメントは、ハウジング１１１の周りで部分的に延在する（例えば、約３０度）。
【0040】
[0051] 幾つかの実施形態では、図３Ｂ～図３Ｃで示されているように、第１及び第２のアクチュエータ３０６、３０８が、ハウジング１１１内に配置されている。幾つかの他の実施形態（図示せず）では、第１及び第２のアクチュエータ３０６、３０８が、ハウジング１１１の外側に配置されている。例えば、キャリッジアーム１１３又はキャリッジアセンブリ１１４（図１Ｂ）に結合されるなどである。幾つかの実施形態では、第１及び第２のアクチュエータ３０６、３０８が、ソレノイド、ガス圧アクチュエータ、液圧アクチュエータ、圧電アクチュエータ、ボイスコイル、ステッピングモータ、他のリニアアクチュエータ、他の同様なアクチュエータ、又はそれらの組み合わせで有り得る。
【0041】
[0052] 図２Ａ～図２Ｂ及び図３Ａ～図３Ｂで示されている複数の実施形態では、複数のロードカップリングが、ハウジング１１１内に配置されている。幾つかの他の実施形態（図示せず）では、複数のロードカップリングが、ハウジング１１１の外側に配置されている。例えば、キャリッジアーム１１３又はキャリッジアセンブリ１１４（図１Ｂ）に結合されるなどである。図２Ａ～図２Ｂ及び図３Ａ～図３Ｂで示されている複数の実施形態では、複数のロードカップリングが、例えばＺ軸に沿って、保持リング１１５のそれぞれの内側及び外側環状部分１２８、１３０と径方向に整列している。幾つかの他の実施形態（図示せず）では、複数のロードカップリングのうちの１以上が、内側及び外側環状部分１２８、１３０と整列していない、例えばそれらから径方向にオフセットされている。本明細書で説明される１以上の実施形態では、保持リング１１５の下縁１３５が、研磨パッド１０６との接触に起因して、使用中に摩耗する。幾つかの実施形態では、摩耗が、１以上のインシトゥ（in situ：その場）センサを使用して測定される。そのような実施形態では、保持リング１１５に印加される径方向に異なる力、及び結果として生じる生成されたねじりモーメントが、下縁１３５の測定された摩耗に基づいて制御される。他の幾つかの実施形態では、下縁１３５の摩耗が、保持リング１１５の材料に基づいて制御される。例えば、１以上の実施形態では、内側及び外側環状部分１２８、１３０の各々のそれぞれの下縁１３５が、異なる硬さ及び／又は耐摩耗性を有する異なる材料から形成されてよい。１以上の実施形態では、例えば、内縁１３２と下縁１３５が交差するところで、保持リング１１５の内縁１３２を削ることを緩和するように、材料が選択されてよい。
【0042】
[0053] 図４Ａは、本明細書で開示される基板キャリア１１０、２００、３００、４００のうちのいずれか１つと共に使用されてよい例示的な保持リング４１５の概略側面断面図である。図４Ｂは、図４Ａの拡大概略側面断面図である。保持リング４１５は、例示目的のみで、例示的な基板キャリア４００と組み合わされて示されている。基板キャリア４００は、例示的な複数の実施形態に特に限定されない。保持リング４１５は、非限定的に、本明細書で開示される基板キャリア２００、３００のうちのいずれか１つと組み合わされてよい。したがって、基板キャリア２００、３００の対応する説明は、非限定的に、本明細書で援用されてよい。図４Ａ～図４Ｂを参照すると、保持リング４１５は、周方向の溝４２０を有する。周方向の溝４２０は、保持リング４１５の下縁１３５内に形成されている。１以上の実施形態では、周方向の溝４２０が、保持リング４１５の周りの連続的な環状溝である。他の幾つかの実施形態では、周方向の溝４２０が、複数の円弧形状セグメントから構成される。一実施例では、円弧形状セグメントが、径方向の溝によって分離され、掃引長さで約５度と約１７５度との間の保持リングの中心軸に対する円弧長を有する。ここで、周方向の溝４２０は、断面が矩形状のプロファイルを有する。例えば、１以上の例示的な実施形態では、周方向の溝４２０が、下縁１３５と実質的に直交する内縁４２２及び外縁４２４を有する。周方向の溝４２０は、内縁４２２と外縁４２４との間で延在する上縁４２６を有する。その場合、上縁４２６は、下縁１３５と実質的に平行である。内縁４２２から外縁４２４までの周方向の溝４２０の幅は、径方向において、約０．１インチから約０．５インチである。幾つかの実施形態では、下縁１３５から上縁４２６までの周方向の溝４２０の高さが、約０．１インチから約０．５インチである。
【0043】
[0054] 幾つかの他の実施形態（図示せず）では、周方向の溝４２０が、矩形状、丸みを帯びた、又は卵型の断面を有してよい。図４Ｂで示されているように、周方向の溝４２０は、対称的にライン１１６と整列している。幾つかの他の実施形態では、ライン４２０が、保持リング４１５の内縁１３２と外縁１３４との間で等しく離隔している。それによって、内側及び外側環状部分１２８、１３０の下縁１３５ａ、１３５ｂは、それぞれ、径方向に等しい幅を有する。幾つかの他の実施形態では、周方向の溝４２０が、内縁１３２と外縁１３４との間で等しく離隔していない。それによって、内側及び外側環状部分１２８、１３０の下縁１３５ａ、１３５ｂは、それぞれ、径方向に異なる幅を有する。周方向の溝４２０は、単一の一体的な保持リング（例えば、保持リング４１５）内で２つの独立した保持リングの効果を生成し得る。これは、すなわち、内側及び外側環状部分１２８、１３０の各々について、それぞれ、別個の下縁１３５ａ、１３５ｂを形成することによってである。周方向の溝４２０は、同じ荷重の下で保持リング４１５のねじりモーメントを増加させ、径方向に沿って研磨パッド１０６に対する異なる力を印加及び制御する保持リング４１５の能力を向上させる。
【0044】
[0055] 図５Ａは、本明細書で開示される基板キャリア１１０、２００、３００、４００のうちのいずれか１つと共に使用されてよい例示的な保持リング１１５の拡大概略側面断面図である。ここで、第１の下向きの力５０２ａは、内側環状部分１２８に印加され、第２の下向きの力５０４ａは、外側環状部分１３０に印加される。図５Ｂ～図５Ｃは、図５Ａの保持リング１１５の内縁１３２から外縁１３４までの径方向距離の関数としての下向きの力／たわみを示す図である。図５Ｂ～図５Ｃで示されている図の各々は、図５Ａの保持リング１１５の概略図と径方向に整列している。
【0045】
[0056] 図５Ｂは、保持リング１１５及び研磨パッド１０６の下向きの力及びたわみをそれぞれ示している。その場合、第１の下向きの力５０２ｂは、第２の下向きの力５０４ｂよりも大きい。第１及び第２の下向きの力５０２ｂ、５０４ｂは、Ｚ方向において、それぞれ、内側及び外側環状部分１２８、１３０に印加され、保持リング１１５内にねじりモーメントを生成する。保持リング１１５のねじりモーメントは、保持リング１１５の下縁１３５と研磨パッド１０６の上面１０７との間の接触によって、研磨パッド１０６に異なる圧力を印加する。Ｚ方向において研磨パッド１０６に印加される力５０６ｂは、保持リング１１５の外縁１３４から内縁１３２まで増加する。ここで、力５０６ｂは直線的に変化する。幾つかの他の実施形態では、力５０６ｂが非直線的に変化する。力５０６ｂの結果として、Ｚ方向における研磨パッド１０６のたわみ５０８ｂは、保持リング１１５の外縁１３４から内縁１３２まで増加する。ここで、研磨パッド１０６のたわみ５０８ｂは、印加された力５０６ｂに直接的且つ直線的に比例する。幾つかの他の実施形態では、印加された力５０６ｂとたわみ５０８ｂとが、互いに直線的に比例しない。
【0046】
[0057] 図５Ｃは、保持リング１１５及び研磨パッド１０６の下向きの力及びたわみをそれぞれ示している。その場合、第１の下向きの力５０２ｃは、第２の下向きの力５０４ｃよりも小さい。第１及び第２の下向きの力５０２ｃ、５０４ｃは、Ｚ方向において、それぞれ、内側及び外側環状部分１２８、１３０に印加され、保持リング１１５内にねじりモーメントを生成する。保持リング１１５のねじりモーメントは、保持リング１１５の下縁１３５と研磨パッド１０６の上面１０７との間の接触によって、研磨パッド１０６に異なる圧力を印加する。Ｚ方向において研磨パッド１０６に印加される力５０６ｃは、保持リング１１５の外縁１３４から内縁１３２に向かって減少する。ここで、力５０６ｃは直線的に変化する。幾つかの他の実施形態では、力５０６ｃが非直線的に変化する。力５０６ｃの結果として、Ｚ方向における研磨パッド１０６のたわみ５０８ｃは、保持リング１１５の外縁１３４から内縁１３２に向かって減少する。ここで、研磨パッド１０６のたわみ５０８ｃは、印加された力５０６ｃに直接的且つ直線的に比例する。幾つかの他の実施形態では、印加された力５０６ｃとたわみ５０８ｃとが、互いに直線的に比例しない。
【0047】
[0058] １以上の実施形態では、システムコントローラ１３６（図１Ａ）が、保持リングへの複数の径方向及び／又は周方向に異なる力を制御するように動作可能である。１以上の実施形態では、制御が、所定の研磨計画に基づき得る。幾つかの実施形態では、システムコントローラ１３６が、リアルタイムで、複数の印加された力を独立してモニタし、印加された力を調整するように動作可能である。幾つかの実施形態では、システムコントローラ１３６が、インシトゥで、１以上のセンサ（例えば、光学センサ）から入力を受け取って、ウエハの厚さ及び／又はウエハの不均一性を測定するように動作可能である。幾つかの実施形態では、プラテン１０２上のセンサ又はプラテン１０２内のセンサが、ウエハの厚さを検知する。幾つかの実施形態では、システムコントローラ１３６が、インシトゥ測定に基づいて、複数のロードカップリング又はアクチュエータの各々を制御するために、信号を出力するように動作可能である。システムコントローラ１３６は、本明細書で開示される（１以上の）処理システム内で見られる１以上の構成要素を制御するために使用される汎用コンピュータである。システムコントローラ１３６は、本明細書で開示される処理シーケンスの１以上の制御及び自動化を容易にし、中央処理装置（CPU）（図示せず）、メモリ（図示せず）、及びサポート回路（又はI／O）（図示せず）を含む。CPUに指示命令するためのソフトウェア指示命令及びデータが、符号化され、メモリ（非一時的なコンピュータ可読媒体）内に記憶され得る。システムコントローラ内の処理ユニットによって可読なプログラム（又はコンピュータ指示命令）は、どのタスクが処理システムによって実行可能であるかを特定する。例えば、非一時的なコンピュータ可読媒体は、プログラムを含む。該プログラムは、処理ユニットによって実行されると、本明細書で説明される方法のうちの１以上を実行するように構成されている。好適には、プログラムが、移動、印加された力／荷重、及び／又は他の様々なプロセスレシピ変数と実行されている様々なCMPプロセスレシピ、のモニタ、実行、及び制御に関連するプログラムタスクを実行するためのコードを含む。要約すると、本開示の複数の態様は、少なくとも、保持リングに印加される径方向及び／又は周方向に異なる力の精密な制御を可能にし、それによって、研磨パッドの保持リングとの接触における圧縮の精密な制御を可能にする。結果として、本開示の複数の実施形態は、研磨パッドのたわみの改善された制御を可能にし、結果として生じる基板プロファイル問題の緩和を可能にする。
【0048】
[0059] 上記は本開示の実施形態を対象としているが、本開示の他の実施形態及び更なる実施形態が、その基本的な範囲から逸脱せずに考案されてもよく、その範囲は以下の特許請求の範囲によって決定される。
【図1A】
【図1B】
【図2A】
【図2B】
【図2C】
【図2D】
【図2E】
【図3A】
【図3B】
【図3C】
【図4A】
【図4B】
【図5A】
【図5B】
【図5C】
【国際調査報告】