JP7730918B2 - プロファイル制御研磨プラテン - Google Patents

Description

関連出願との相互参照
［０００１］本出願は、２０２１年３月２６日に出願の「ＣＯＮＴＲＯＬＬＥＤ ＰＲＯＦＩＬＥ ＰＯＬＩＳＨＩＮＧ ＰＬＡＴＥＮ」と題する米国仮出願第６３／１６６，６９２号の利益及び優先権を主張するものであり、その内容を全て、参照により本明細書に援用する。

［０００２］本技術は、半導体システム、プロセス、及び装置に関する。より具体的には、本技術は、化学機械研磨システムに組み込まれた構成要素に関する。

［０００３］化学機械研磨は、半導体処理において、半導体基板上に形成された材料の層を平坦化又は研磨するために一般に使用される。通常の処理では、基板は回転する研磨パッドに押し付けられ、その上に研磨スラリが流される。基板に沿って形成された材料は、研磨スラリの化学的相互作用と研磨パッドとの機械的相互作用との組み合わせによって除去される。プロセスが複雑化し、基板上の材料形成の不均一性が増すと、標準的な化学機械研磨システムでは、研磨される材料構造に十分に対応できなくなる可能性がある。

［０００４］従って、研磨及び除去の精度を向上させるシステムの改善に使用可能な改良されたシステム及び方法が必要とされている。これら及び他のニーズは、本技術によって対処される。

［０００５］化学機械研磨アセンブリは、第１の面と、第１の面とは反対の第２の面とによって特徴付けられる上部プラテンを含み得る。上部プラテンは、上部プラテンの第２の面に凹部を画定し得る。上部プラテンは、凹部内で第１の面と第２の面との間に撓み部を画定し得る。アセンブリは、上部プラテンの第１の面に結合された研磨パッドを含み得る。アセンブリは、上部プラテンの第２の面に沿って上部プラテンに結合されたプレートを含み得る。プレートは、上部プラテンの凹部内で上部プラテンの第２の面とプレートとの間に領域を画定し得る。

［０００６］幾つかの実施形態では、上部プラテンの第２の面内に画定された凹部は、上部プラテン近傍に画定された環状凹部であってよい。上部プラテンの第２の面内に画定された凹部は、段付凹部であってよい。プレートは、段付凹部内の凹部レッジに沿って上部プラテンに結合され得る。上部プラテンの凹部内に画定された領域は、プレートと上部プラテンの第２の面との間に配置されたエラストマー要素で密封され得る。１又は複数の停止部が、プレートから上部プラテンの撓み部に向かって延在し得る。１又は複数の停止部は、上部プラテンによって画定された撓み部の最大曲がり距離を画定し得る。１又は複数の停止部は複数の停止部を含み得る。複数の停止部の第１の停止部は、複数の停止部の第２の停止部とは異なる高さによって特徴付けられ得る。アセンブリは、上部プラテンの凹部内の領域に流体的に結合された空圧ポンプを含み得る。空圧ポンプからの流体ラインはプレートに結合され得る。アセンブリは、凹部内でプレートから上部プラテンの第２の面に延在するコンプライアント壁を含み得る。コンプライアント壁は、上部プラテンの凹部内の領域を第１のゾーンと第２のゾーンとに分割し得る。第１のゾーンは第２のゾーンから流体的に隔離され得る。空圧ポンプは、第１のゾーンに延在する第１の流体ラインと、第２のゾーンに延在する第２の流体ラインとを含み得る。空圧ポンプは、第１のゾーン及び第２のゾーンの各々を別々にポンピング又はパージするように動作可能であり得る。撓み部は、撓み部全体にわたって変化する断面厚さによって特徴付けられ得る。

［０００７］本技術の幾つかの実施形態は、研磨アセンブリを包含し得る。アセンブリは、第１の面と、第１の面とは反対の第２の面とによって特徴付けられる上部プラテンを含み得る。上部プラテンは、上部プラテンの第２の面に凹部を画定し得る。上部プラテンは、凹部の外側の第１の断面厚さによって特徴付けられ得る。上部プラテンは、凹部を画定する部分に沿った第２の断面厚さによって特徴付けられ得る。アセンブリは、上部プラテンの第１の面に結合された研磨パッドを含み得る。アセンブリは、上部プラテンの第２の面に沿って上部プラテンに結合されたプレートを含み得る。プレートは、上部プラテンの凹部内で上部プラテンの第２の面とプレートとの間に領域を画定し得る。

［０００８］幾つかの実施形態では、第２の断面厚さは、約１５ｍｍ以下の厚さによって特徴付けられ得る。上部プラテンの第２の断面厚さによって特徴付けられる上部プラテンの部分は、上部プラテンの中心軸を横切って位置し得る。１又は複数の突出部が、プレートから上部プラテンに向かって延在し得る。１又は複数の突出部の各突出部は、プレート近傍の環状形状によって特徴付けられ得る。アセンブリは、上部プラテンの凹部内の領域に流体的に結合された空圧ポンプを含み得る。空圧ポンプからの流体ラインはプレートに結合され得る。アセンブリは、プレートから領域を通って上部プラテンの第２の面に延在するベローズを含み得る。ベローズは、上部プラテンの凹部内の領域を第１のゾーンと第２のゾーンとに分割し得る。第１のゾーンは、第２のゾーンから流体的に隔離され得る。空圧ポンプは、第１のゾーンに延在する第１の流体ラインと、第２のゾーンに延在する第２の流体ラインとを含み得る。空圧ポンプは、第１のゾーン及び第２のゾーンの各々に別々にポンピングする、又は第１のゾーン及び第２のゾーンの各々から別々にパージするように動作可能であり得る。

［０００９］本技術の幾つかの実施形態は、研磨アセンブリを包含し得る。アセンブリは、第１の面と、第１の面とは反対の第２の面とによって特徴付けられる上部プラテンを含み得る。上部プラテンは、上部プラテンの第２の面に凹部を画定し得る。上部プラテンは、凹部内で第１の面と第２の面との間に撓み部を画定し得る。アセンブリは、上部プラテンの第１の面に結合された研磨パッドを含み得る。アセンブリは、上部プラテンの第２の面に沿って上部プラテンに結合されたプレートを含み得る。プレートは、上部プラテンの凹部内で上部プラテンの第２の面とプレートとの間に領域を画定し得る。アセンブリは、上部プラテンの凹部内の領域に流体的に結合された空圧ポンプを含み得る。空圧ポンプからの流体ラインが領域に流体的にアクセスし得る。

［００１０］幾つかの実施形態では、撓み部は、撓み部全体にわたって変化する断面積によって特徴付けられ得る。アセンブリは、プレートから領域を通って上部プラテンの第２の面に延在するコンプライアント壁を含み得る。コンプライアント壁は、上部プラテンの凹部内の領域を第１のゾーンと第２のゾーンとに分割し得る。第１のゾーンは、第２のゾーンから流体的に隔離され得る。空圧ポンプは、第１のゾーンに延在する第１の流体ラインと、第２のゾーンに延在する第２の流体ラインとを含み得る。空圧ポンプは、第１のゾーン及び第２のゾーンの各々に別々にポンピングする、又は第１のゾーン及び第２のゾーンの各々から別々にパージするように動作可能であり得る。１又は複数の突出部がプレートから上部プラテンに向かって延在し得る。１又は複数の突出部は、撓み部の最大内向きたわみ距離を画定し得る。

［００１１］上記技術は、従来のシステム及び技法に勝る多数の利点を提供し得る。例えば、プラテンの撓み部により、研磨される半導体基板に沿って露出する材料の適合性を向上させることが可能になり得る。更に、本技術に係るプラテンの構成は、特定の半径方向位置に限定された位置に影響を与えるのではなく、基板表面全体にわたる独特の接触作用に対処することが可能である。これら及び他の実施形態を、それらの多くの利点及び特徴と共に、以下の説明及び添付の図面と併せて、より詳細に説明する。

開示された技術の性質及び利点の更なる理解は、本明細書の残りの部分及び図面を参照することによって可能になり得る。

本技術の幾つかの実施形態に係る例示的な処理システムを示す概略断面図である。 Ａ及びＢは、本技術の幾つかの実施形態に係る例示的な研磨アセンブリを示す概略部分断面図である。 本技術の幾つかの実施形態に係る例示的な研磨アセンブリを示す概略部分断面図である。 本技術の幾つかの実施形態に係る例示的な研磨アセンブリを示す概略部分断面図である。 Ａ及びＢは、本技術の幾つかの実施形態に係る例示的な研磨アセンブリを示す概略部分断面図である。 本技術の幾つかの実施形態に係る半導体処理の方法における選択された工程を示す図である。

［００１９］図の幾つかは概略図として含まれている。図は説明のためのものであり、縮尺が明記されていない限り縮尺通りとみなすべきではないことを理解されたい。更に、概略としての図は理解を助けるために提供されており、現実的な表現と比較して、全ての態様又は情報を含まない場合があり、説明のために誇張された材料を含む場合がある。

［００２０］添付の図では、同様の構成要素及び／又は特徴には、同じ参照ラベルが付いている場合がある。更に、同じ種類の様々な構成要素は、参照ラベルの後に類似の構成要素を区別する文字を付けることで区別され得る。本明細書で第１の参照ラベルのみを使用した場合、その説明は、文字に関係なく、同じ第１の参照ラベルを有する類似の構成要素のいずれか１つに適用可能である。

［００２１］化学機械研磨は多くの場合、研磨アセンブリとキャリアヘッドとを含むマルチコンポーネントシステムを含む。半導体基板は、キャリアヘッドにクランプされ、反転され、研磨アセンブリ上の研磨パッドに押し下げられ得る。不均一な特徴又は異なる物理的特性によって特徴付けられる複数の膜を除去する場合、幾つかのシステムは、基板の異なるゾーンが研磨パッドに接触する圧力を調節することができる場合がある。例えば、キャリアヘッドは、その領域において基板に印加される圧力を増減させるために圧力を調整することができるチャンバを含み得る。同様に、基板の外側に延在する保持リングは、基板に対する全体的な効果に影響を与えるために、高圧又は低圧で押圧され得る。

［００２２］これらのシステムは、研磨工程に対して非常に高度な調整を提供することができるが、特定の微調整の点では制限されることがある。例えば、圧力は基板の裏側のゾーンに印加され得るが、キャリアヘッド内のチャンバは多くの場合、円形又は環状である可能性があり、基板近傍の特定の半径方向ゾーンにしか影響を与えない可能性がある。更に、基板の厚さを通して力を印加する必要があるため、基板の裏側の圧力を調整することで、研磨の微調整があまりきかなくなる可能性がある。

［００２３］本技術は、研磨プラテン上に調整可能な表面を提供することにより、従来の研磨システムにおけるこれらの問題を克服する。研磨プラテンの形状を変更できるようにすることで、処理される基板の表側、及び除去される材料が位置する場所へ直接の、対応を改善することができる。更に、本技術の幾つかの実施形態に係るプラテンに異なる収容ゾーンを含めることによって、基板の特定の半径方向ゾーンに限定されない研磨パターンを生み出すことができる。基板は、プラテンが回転し得るのとは別の軸の周りを回転し得るため、プラテン表面に沿った調整は、基板上の独特でより複雑なパターンに効果を与え得る。

［００２４］残りの開示は、開示された技術を用いた特定の研磨プロセスを常に特定するが、システム及び方法は、様々な他の化学機械研磨プロセス及びシステムにも同様に適用可能であることが容易に理解されるであろう。従って、本技術は、記載の研磨システム又は研磨プロセスのみに使用するように限定されるとみなすべきではない。本開示では、本技術の幾つかの実施形態に係る例示的なプロセスシーケンスのシステム及び方法又は工程を説明する前に、本技術と共に使用することができる１つの可能なシステムについて説明する。本技術は、記載された機器に限定されるものではなく、説明するプロセスは、一部が以下に記載される任意の数の変更例と共に、任意の数の処理チャンバ及びシステムにおいて実行され得ることを理解されたい。

［００２５］図１は、本技術の幾つかの実施形態に係る例示的な研磨システム１００を示す概略断面図である。研磨システム１００は、下部プラテン１０４及び上部プラテン１０６を含むプラテンアセンブリ１０２を含む。下部プラテン１０４は、接続が行われ得る内部領域又はキャビティを画定していてよく、またその中に、終点検出機器又は他のセンサもしくは装置、例えば渦電流センサ、光学センサ、又は研磨工程もしくは構成要素を監視するための他の構成要素が含まれ得る。例えば、以下に更に説明するように、流体カップリングが、下部プラテン１０４を通って延在するラインで形成されていてよく、上部プラテンの裏側を通って上部プラテン１０６にアクセスし得る。プラテンアセンブリ１０２は、上部プラテンの第１の面に取り付けられた研磨パッド１１０を含み得る。基板キャリア１０８、又はキャリアヘッドは、研磨パッド１１０の上方に配置されていてよく、研磨パッド１１０に面していてよい。プラテンアセンブリ１０２は、軸Ａの周りを回転可能であってよく、基板キャリア１０８は、軸Ｂの周りを回転可能であってよい。基板キャリアはまた、プラテンアセンブリに沿って内側半径から外側半径へ前後に掃引するように構成されていてよく、これにより、研磨パッド１１０の表面の不均一な摩耗が部分的に低減し得る。研磨システム１００はまた、研磨パッド１１０の上方に位置決めされ、研磨スラリ等の研磨液を研磨パッド１１０上に供給するために使用され得る流体供給アーム１１８を含み得る。更に、パッド調整アセンブリ１２０は、研磨パッド１１０の上方に配置されていてよく、研磨パッド１１０に面していてよい。

［００２６］化学機械研磨プロセスを実行する幾つかの実施形態では、回転及び／又は掃引する基板キャリア１０８は、点線で図示した、基板キャリア内に配置され得る、又は基板キャリアに結合され得る基板１１２に下向きの力を加えることができる。印加された下向きの力により、研磨パッド１１０がプラテンアセンブリの中心軸の周りを回転するときに、基板１１２の材料表面が研磨パッド１１０に対して押し下げられ得る。研磨パッド１１０に対する基板１１２の相互作用は、流体供給アーム１１８によって供給される１又は複数の研磨液の存在下で起こり得る。通常の研磨液は、研磨粒子が懸濁され得る水溶液で形成されたスラリを含み得る。多くの場合、研磨液は、基板１１２の材料表面の化学機械研磨を可能にし得るｐＨ調整剤及び酸化剤等の他の化学的に活性な成分を含む。

［００２７］パッドコンディショニングアセンブリ１２０は、前述のように回転し得る固定研磨コンディショニングディスク１２２を研磨パッド１１０の表面に適用するように動作し得る。コンディショニングディスクは、基板１１２の研磨前、研磨後、又は研磨中に、パッドに対して動作し得る。コンディショニングディスク１２２を用いて研磨パッド１１０のコンディショニングは、研磨パッド１１０の研磨面を研磨し、再生し、研磨副生成物及び他の屑を研磨パッド１１０の研磨面から除去することによって、研磨パッド１１０を所望の状態に維持することができる。上部プラテン１０６は、下部プラテン１０４の取り付け面に配置されていてよく、下部プラテン１０４の環状フランジ形状部分を通って延在するような複数の締結具１３８を用いて下部プラテン１０４に結合されていてよい。

［００２８］研磨プラテンアセンブリ１０２、従って上部プラテン１０６は、任意の所望の研磨システムに適した大きさであってよく、２００ｍｍ、３００ｍｍ、４５０ｍｍ、又はそれ以上を含む任意の直径の基板に適した大きさであってよい。例えば、直径３００ｍｍの基板を研磨するように構成された研磨プラテンアセンブリは、約３００ｍｍを超える直径、例えば約５００ｍｍから約１０００ｍｍ、又は約５００ｍｍを超える直径によって特徴付けられ得る。プラテンは、より大きい又はより小さい直径によって特徴付けられる基板を収容するように、又は複数の基板の同時研磨用の大きさの研磨プラテン１０６のために、直径を調整することができる。上部プラテン１０６は、約２０ｍｍから約１５０ｍｍの厚さによって特徴付けることができ、約１００ｍｍ以下、例えば、約８０ｍｍ以下、約６０ｍｍ以下、約４０ｍｍ以下、又はそれ未満の厚さによって特徴付けられ得る。幾つかの実施形態では、研磨プラテン１０６の厚さに対する直径の比は、約３：１以上、約５：１以上、約１０：１以上、約１５：１以上、約２０：１以上、約２５：１以上、約３０：１以上、約４０：１以上、約５０：１以上又はそれ以上であってよい。

［００２９］上部プラテン及び／又は下部プラテンは、アルミニウム、アルミニウム合金、又はステンレス鋼等の、好適に剛性、軽量、及び研磨液耐食性材料で形成されていてよいが、任意の数の材料が使用可能である。研磨パッド１１０は、ポリウレタン、ポリカーボネート、フルオロポリマー、ポリテトラフルオロエチレンポリフェニレンサルファイド等のポリマー材料、又はこれらいずれかの又は他の材料の組み合わせを含む、任意の数の材料で形成され得る。追加の材料は、オープンセル又はクローズドセルの発泡ポリマー、エラストマー、フェルト、含浸フェルト、プラスチック、又は処理化学物質と適合し得る他の材料であってよい、又はそれらを含んでいてよい。研磨システム１００は、システム１００に組み込まれ得る後述の構成要素への好適な参照を提供するために含まれるが、研磨システム１００の説明は、本技術の実施形態が、以下に更に説明されるような構成要素及び／又は機能から利益を得ることができる任意の数の研磨システムに組み込まれ得るため、本技術をいかなる形でも限定するものではないことを理解されたい。

［００３０］図２Ａは、本技術の幾つかの実施形態に係る例示的な研磨アセンブリ２００を示す概略部分断面図である。例えば、研磨アセンブリ２００は、上述したプラテンアセンブリ１０２の一部に関する更なる詳細を図示し得、そのアセンブリ又は研磨システム１００の任意の構成要素、特徴、又は特性、ならびに研磨アセンブリ２００が組み込まれ得る任意の他の研磨システムを含み得る。研磨アセンブリ２００は、いずれかの特定の縮尺で図示されているものではなく、本技術の態様の単なる例示のために含まれていることを理解されたい。

［００３１］図示したように、研磨アセンブリ２００は、第１の面２０７と、第１の面とは反対の第２の面２０９とによって特徴付けられ得る上部プラテン２０５を含み得る。研磨アセンブリ２００は、前述のように、上部プラテン２０５が、第２の面２０９に沿って、例えば上部プラテン２０５の第２の面の外側領域に沿って前述の下部プラテン１０４等の下部プラテンに結合され得る研磨システムに組み込まれ得る。幾つかの実施形態では、上部プラテン２０５は、上部プラテン２０５の第２の面２０９内に凹部２１０を画定し得る。凹部は、図示したように、減少した厚さによって特徴付けられる上部プラテンの領域に形成され得る。例えば、上部プラテン２０５は、凹部２１０の外側及び／又は内側の１又は複数の位置における第１の断面厚さ、例えば、上部プラテン１０６に関して前述したようないずれかの厚さによって特徴付けられ得る。更に、上部プラテン２０５は、凹部２１０を画定する上部プラテン２０５の一部に沿った、第１の断面厚さよりも薄くてよい第２の断面厚さによって特徴付けられ得る。

［００３２］例えば、第２の断面厚さは、以下に更に説明する幾つかの厚さであってよく、又はそれを含んでいてよく、約１５ｍｍ以下であってよく、約１２ｍｍ以下、約１０ｍｍ以下、約９ｍｍ以下、約８ｍｍ以下、約７ｍｍ以下、約６ｍｍ以下、約５ｍｍ以下、約４ｍｍ以下、約３ｍｍ以下、約２ｍｍ以下、又はそれ未満であってよい。ステンレス鋼製の上部プラテンは、アルミニウムと比較して減少した厚さによって特徴付けられ得るが、例えば、幾つかの実施形態では、第２の断面厚さは、約０．５ｍｍ以上、約１．０ｍｍ以上、約１．５ｍｍ以上、又はそれ以上であってよく、これにより、断面は、以下に更に説明するように、プラテンに対して基板を押し下げるキャリアヘッドの下向きの力に耐えるのに十分な剛性を維持することができる。

［００３３］凹部が画定される上部プラテン２０５の少なくとも一部にわたって減少した厚さを維持することによって、上部プラテン内で上部プラテン２０５の凹部に沿って第１の面２０７と第２の面２０９との間に撓み部２１５が形成され得る。研磨アセンブリ２００は、上部プラテンの第１の面２０７に沿って上部プラテン２０５に結合され得る上述の研磨パッド２２０を含んでいてよい。工程中、例えば前述のキャリアヘッドによって保持された基板２２２は、図示したように、上部プラテンに結合された面とは反対の研磨パッドの面に対して押し下げられ得る。更に、研磨アセンブリ２００は、上部プラテン２０５の第２の面に沿って上部プラテンに結合されたプレート２２５を含んでいてよい。凹部２１０は、図示したように、段付き凹部であってよく、又は段付き凹部を含んでいてよく、プレート２２５は、段付き凹部内の凹部レッジ２２７に沿って上部プラテンに結合され得る。プレート２２５及び上部プラテン２０５は、上部プラテンの凹部内に領域２３０を画定し得る。領域２３０は、上部プラテンの凹部とプレート２２５との間、例えば撓み部２１５を含む領域に画定され得る。プレート２２５は、溶接、接着、又は他の結合等によって、上部プラテンに密封結合されていてよい、又はプレートは、図示したように、上部プラテンと取り外し可能に結合又は固定されていてよい。１又は複数のエラストマー要素２３２が、プレート２２５と上部プラテン２０５の第２の面との間に配置されて又は着座していてよく、これにより、後述するように、処理又は真空工程中の流体シールが保証され得る。

［００３４］撓み部２１５は、幾つかの実施形態では、受動的構成又は能動的構成で動作することができ、動作中に上部プラテン２０５及び研磨パッド２２０のプロファイルが調整され得る。受動的な動作中、研磨される基板が、キャリアヘッドによってある量の力で研磨パッドに対して押し下げられ得る。この力は、撓み部２１５を下向きに傾斜した凹状に圧縮させるように印加され得、これにより、基板の表面上の材料に衝突したときに研磨パッドのプロファイルが調整され得る。撓み部２１５の曲がり量は、キャリアヘッドによって印加される下向きの圧力によって制御することができる。撓み部に対して印加される局所的な力は、キャリアヘッド近傍のエリアに限定され得るため、プラテンが回転すると、撓み部の前縁及び後縁で独特の接触作用が生じ、撓み部が前縁で押し下げられ始め、後縁からより平面的な配置に戻り得る。

［００３５］更に、撓み部２１５は、研磨アセンブリの付加的な構成要素と共に能動的に動作し得る。例えば、図２Ａに示すように、空圧ポンプ２３５が、撓み部２１５に隣接して形成された領域２３０に結合されていてよい。流体ライン２３７又はポートが、プレート２２５内に装備又は着座又は他の方法で結合されていてよく、領域２３０への流体アクセスを提供し得る。空圧ポンプ２３５は、領域２３０内に真空を作り出すことができ、この真空により、撓み部に沿って凹状プロファイルが形成され得、キャリアヘッドの下向きの力によるよりも容易に制御され得る。更に、空圧ポンプ２３５は、空気又は何らかの流体を流体源２３９から領域２３０内に供給することによって領域内の圧力を増加させるように動作することができ、これにより、撓み部２１５に沿って凸状のプロファイルが形成され得る。受動的又は能動的動作中の撓み部の曲がり量を制限するために、１又は複数の停止部又は突出部２４０が、領域内でプレート２２５から上部プラテン２０５に向かって延在していてよい。突出部は、撓み部の最大曲がり距離を画定する大きさであってよい。突出部は、環状形状によって特徴付けることができ、図示したようにプレート２２５近傍にリング状に延在していてよく、以下に更に説明するように、任意のサイズ又は形状であってよい。突出部は、幾つかの実施形態ではプレート２２５の一部であってよい、又はプレートに結合又は接着されていてよい。

［００３６］図２Ａに示すように、幾つかの実施形態では、凹部２１０、並びに領域２３０及びプレート２２５は、研磨アセンブリ２００の中心軸２４５を中心とした環状形状によって特徴付けられ得る。凹部は、任意の半径方向長さに形成されていてよく、処理される基板の直径より大きくても小さくてもよい。例えば、凹部は、処理される基板の直径の約１０％以上の半径方向長さによって特徴付けられ得、処理される基板の直径の約２５％以上、処理される基板の直径の約５０％以上、処理される基板の直径の約７５％以上、処理される基板の直径の約９０％以上、処理される基板の直径の約１００％以上、処理される基板の直径の約１１０％以上、処理される基板の直径の約１２０％以上、又はそれ以上の半径方向長さによって特徴付けられ得る。

［００３７］更に、図２Ｂに示すように、本技術の幾つかの実施形態に係る研磨アセンブリは、円形又は楕円形の領域によって特徴付けられ得る。例えば、図示したように、研磨アセンブリ２５０は、図２Ａの研磨アセンブリ２００の変形例を示していてよく、研磨アセンブリ２５０は、上述したような任意の構成要素、特徴、又は特性を含んでいてよい。図示したように、研磨アセンブリ２５０は、研磨アセンブリ２００と同様の特徴を含むが、凹部２６０は、上部プラテン２０５の外径よりも小さい直径に沿って上部プラテン２５５の中心軸を横切って延在し得る。従って、上部プラテンに沿って形成された撓み部２６５、又はプラテンの減少した第２の断面厚さは、上部プラテンの中心軸を横切る傾斜、凹状プロファイル、又は凸状プロファイルを形成するように変化し得る。プレート２７０も同様に、円形又は楕円形の構成要素として形成されていてよく、前述のように、上部プラテン２５５内に着座し、又は他の方法で上部プラテン２５５に結合されて、領域２７５を形成し得る。楕円形、円形、又は環状の領域を用いることにより、半導体基板を研磨するための本技術の実施形態に従って、多くの変形例を提供することができる。更に、領域が研磨アセンブリ全体で中心軸を横切って続いて延在する場合、領域の直径は、上述したように、研磨される基板の直径に対するいずれかの割合だけ延在していてよく、上述したいずれかの割合の２倍又は３倍であってよい。

［００３８］本技術の幾つかの実施形態に係る例示的な研磨アセンブリ３００を示す概略部分断面図である図３を参照する。研磨アセンブリ３００は、前述のいずれかの研磨アセンブリの態様を示していてよく、本技術の実施形態に係る研磨アセンブリの追加の特徴を例示し得る。例えば、研磨アセンブリ３００は、上述したように、研磨システム１００、又は研磨アセンブリ２００もしくは２５０の特徴の追加の詳細を示していてよく、また、本開示において説明する任意の他の特徴又は構造と共に含まれていてよい。研磨アセンブリ３００は、アセンブリに形成された環状タイプの領域を示しているが、研磨アセンブリ３００の任意の態様が、前述した任意の構造と共に組み込まれていてよく、研磨アセンブリ３００は、本技術を図示のような特定の構成に限定するものではないことを理解されたい。

［００３９］研磨アセンブリ３００は、任意の研磨アセンブリ又はシステムに関して前述したいずれかの特徴を含んでいてよく、構造の特定の特徴を例示するために部分図でのみ示されている。例えば、研磨アセンブリ３００は、第１の面３０７と、第１の面とは反対の第２の面３０９とによって特徴付けられ得る上部プラテン３０５を含んでいてよい。前述したように、撓み部３１５を画定し得る凹部３１０が、第２の面３０９内に画定されていてよい。上述したように、研磨パッド３２０は、研磨アセンブリの第１の面３０７に結合されていてよく、プレート３２５は、第２の面３０９に結合されていてよい。前述したように、領域３３０が、プレート３２５と上部プラテンの第２の面の凹部との間に画定されていてよい。同様に、空圧ポンプ３３５が、上述したように、流体ライン３３７で領域に流体的に結合されていてよく、例えばプレート３２５に画定されたポート等で、プレート３２５を通って領域にアクセスし得る。

［００４０］研磨アセンブリ３００で示したように、本技術の幾つかの実施形態に係るアセンブリは、前述したように、撓み部３１５の内向きの曲がり距離を画定し得る突出部３４０又はハードストップを含む、撓み部を収容するための特徴を含み得る。図示したように、本技術の幾つかの実施形態では、突出部は、撓み部の曲がりを調整又は制御する形状であってよい。例えば、圧痕を制限するため、又は曲がりプロファイルを制御するために、突出部３４０は、任意の数の形状又はプロファイルによって特徴付けられ得る。例えば、撓み部の中心から外向きに延在する突出部３４０ａ及び３４０ｃは、第１の高さによって特徴付けられ得る。更に、曲がりの最大位置と軸方向に一致して位置し得る突出部３４０ｂは、第１の高さよりも低い等の、第１の高さとは異なる第２の高さによって特徴付けられ得る。異なる高さの停止部を含むことにより、曲がりの間、撓みにかかる応力をより均等に分散させることができる。

［００４１］更に、幾つかの実施形態では、撓み部のいずれかは、突出部３４０ａに示すように、傾斜、湾曲、又は面取りされたプロファイルによって特徴付けられ得、いずれか又はすべての突出部は、突出部３４０ｃに示すように、丸いエッジを含み得る。突出部の上部プロファイルを調整し、全ての鋭利な角を制限することにより、例えば、撓み部３１５を保護することができ、動作中の応力を制御することができる。突出部３４０は、研磨スラリ又は他の処理環境条件に暴露されることがないため、突出部は、プラテン又はプレートと同様の金属、ならびに撓み部と接触しているときに撓み部を支持し保護することができる任意のポリマー、プラスチック、ゴム、又は組み合わせの材料を含む他の材料を含む、任意の数の材料で形成することができる。

［００４２］更に、幾つかの実施形態では、他の箇所で説明したいずれかの研磨アセンブリを含む研磨アセンブリの内部領域３３０は、上部プラテン内に画定された領域内に複数の内部ゾーンを提供し得る１又は複数の仕切り３４５を含み得る。仕切りは、図示したように撓み部３１５の裏側と結合するように、凹部内でプレート３２５から上部プラテンの第２の面３０９まで延在する仕切り壁として形成され得る柔軟材料であってよい、又は柔軟材料を含んでいてよい。仕切り３４５は、領域内の隣接する内部ゾーンを流体的に隔離することができ、これにより、本技術の幾つかの実施形態において複数の効果を適用することができる。

［００４３］例えば、幾つかの実施形態では、空圧ポンプ３３５は、第１の内部ゾーン３５０ａに延在する第１の流体ライン３３７ａと、第２の内部ゾーン３５０ｂに延在する第２の流体ライン３３７ｂとを含み得る。上記カップリングを２つのみ図示したが、任意の数の内部ゾーン及び／又は流体カップリングが、本技術の実施形態に係る研磨アセンブリに組み込まれていてよく、ゾーンを形成するために任意の数の仕切り３４５を含み得ることを理解されたい。仕切り３４５ｂが、第１の内部ゾーン３５０ａを第２の内部ゾーン３５０ｂから流体的に隔離することができるため、空圧ポンプ３３５は、２つのゾーンを別々に加圧及び／又はパージすることができる。従って、ゾーンを、異なる度合いに加圧及び／又はパージすることができる、又は１又は複数のゾーンを加圧することができ、１又は複数の分離したゾーンを、本技術の実施形態に従ってパージすることができる。その結果、本技術によって包含される構成は、組み込まれた独立ゾーンの数に応じて、緩やかな傾斜又は曲線、Ｍ字形、Ｗ字形、又は他の波形が生じるように形成され得る。その結果、半導体基板上の研磨される材料に対して、様々な独自の研磨面を生成し、適用することができる。

［００４４］仕切り３４５は、任意の数の材料又は形状であってよく、又はそれを含んでいてよく、金属、ポリマー、ゴム、又はプレートと上部プラテンとの間に結合させることができ、領域内に加えられる圧力又は真空に耐え得る他の材料を含む、前述の任意の材料であってよい、又はそれを含んでいてよい。材料は、仕切り３４５ａで示すベローズ構成だけでなく、仕切り３４５ｂで示す圧縮可能又は伸縮可能なコンプライアント壁を含む、多くの方法で含まれていてよい。任意の数の他のプロファイルを使用することができ、アセンブリの任意の内部ゾーン内で意図されるたわみ量に適合させることができる。

［００４５］図４は、本技術の幾つかの実施形態に係る例示的な研磨アセンブリを示す概略部分断面図である。研磨アセンブリ４００は、前述のいずれかの研磨アセンブリの態様を示していてよく、本技術の実施形態に係る研磨アセンブリの追加の特徴を例示し得る。例えば、研磨アセンブリ４００は、上述したように、研磨システム１００、又は研磨アセンブリ２００もしくは２５０の特徴の更なる詳細を説明することができ、また、本開示で説明する任意の他の特徴又は構造が含まれ得る。研磨アセンブリ３００と同様に、研磨アセンブリ４００は、アセンブリに形成された環状タイプの領域を示しているが、研磨アセンブリ４００のいずれかの態様が、前述のいずれかの構造を組み込んでいてよく、研磨アセンブリ４００は、本技術を図示した特定の構成に限定するものではないことを理解されたい。

［００４６］研磨アセンブリ４００は、任意の研磨アセンブリ又はシステムに関して前述したいずれかの特徴を含んでいてよく、構造の特定の特徴を説明するために部分図でのみ示している。例えば、研磨アセンブリ４００は、撓み部４１０の動作中に上部プラテン４０５を含んでいてよく、前述したいずれかの研磨アセンブリのいずれかの特徴又は特性を含み得る。真空を、図示のように領域に適用することができ、これにより撓み部が突出部４１５に向かって引き寄せられる。この説明は真空が適用されることに基づいているが、領域を加圧して逆の効果を生じさせ、点線４２０で示す凸形状を形成することもできる。

［００４７］本技術に係る実施形態では、撓み部は、内部ゾーン又は領域に印加される加圧又は真空に基づいて制御された変形を提供する剛性によって特徴付けられ得る。例えば、幾つかの実施形態では、撓み部４１０、又は他の箇所で説明したいずれかの撓み部は、高い剛性であり得る約０．１０ｍｍ／ｋＰａ以下の剛性によって特徴付けられ得、約０．０５ｍｍ／ｋＰａ以下、約０．０１ｍｍ／ｋＰａ以下、約０．００５ｍｍ／ｋＰａ以下、約０．００１ｍｍ／ｋＰａ以下、又はそれ未満の剛性によって特徴付けられ得る。更に、約１．０ｍｍ以下の利用可能な最大曲がりを提供するように、また、約０．７５ｍｍ以下、約０．７０ｍｍ以下、約０．６５ｍｍ以下、約０．６０ｍｍ以下、約０．５５ｍｍ以下、約０．５０ｍｍ以下、約０．４５ｍｍ以下、約０．４０ｍｍ以下、約０．３５ｍｍ以下、約０．３０ｍｍ以下、約０．２５ｍｍ以下、約０．２０ｍｍ以下、約０．１５ｍｍ以下、約０．１０ｍｍ以下、又はそれ未満の利用可能な最大曲がりを提供するように、撓み部が形成されていてよい、あるいは突出部が位置決めされ、サイズ設定されていてよい。従って、制御された方法でゾーンを加圧又はゾーンに真空を適用することにより、撓み部のたわみの微調整が、領域内の１又は複数のゾーンで可能になり得る。

［００４８］図５Ａ～図５Ｂは、本技術の幾つかの実施形態に係る例示的な研磨アセンブリを示す概略部分断面図であり、本技術の実施形態に係る撓み部の更なる詳細を図示し得る。図に関して図示し説明した撓み部は、前述したいずれかの研磨アセンブリを含む、他の箇所で説明したいずれかの研磨アセンブリに組み込むことができる。図示したように、幾つかの実施形態では、撓み部は、撓み部全体にわたって変化する断面厚さによって特徴付けられ得る。例えば、図５Ａに示すように、撓み部５０５は、撓み部全体にわたるテーパ状の厚さによって特徴付けられ得る。一方向に延在するように図示したが、実施形態では、テーパが反対方向に延在していてよい、又は撓み部の中心に向かって延在してから再び厚さが増すようになっていてよい。撓み部の厚さを１又は複数の箇所において、あるいは撓み部の領域全体にわたって調整することにより、曲がり特性を変化させることができる。例えば、図５Ａに示す例では、テーパに基づき、最大曲がり位置が撓みの中心点からテーパ端に向かって移動し得る。実施形態では、１又は複数の停止部５１０が、オフセットしたたわみに対応するように調整され得る。

［００４９］更に、図５Ｂに示すように、撓み部５２０は、撓み部の中心に向かって傾斜した形状によって特徴付けられ得る。幅を変化させることにより、撓み部の高い応力位置又は結合位置での支持を強めることができる。図５Ａ及び図５Ｂに示す例示的な構成は、単なる例であり、任意の数の変形例及び修正例が本技術によって包含されることを理解されたい。最大断面厚さから最小断面厚さまでの撓み部内の分散は、本技術に係る実施形態では、約５．０ｍｍ以下であってよく、約４．５ｍｍ以下、約４．０ｍｍ以下、約３．５ｍｍ以下、約３．０ｍｍ以下、約２．５ｍｍ以下、約２．０ｍｍ以下、約１．５ｍｍ以下、約１．０ｍｍ以下、約０．５ｍｍ以下、又はそれ未満であってよい。

［００５０］上記で説明した本技術の実施形態に係る研磨アセンブリは、化学機械研磨工程において使用され得る。図６は、本技術の幾つかの実施形態に係る半導体処理の方法６００における選択された工程を示す図である。方法６００は、基板上の材料の１又は複数の層を形成するための半導体処理、及び前述のように基板を研磨システムのキャリアヘッドにクランプすることを含む、記載の方法工程の開始前に１又は複数の工程を含む場合がある。研磨スラリが研磨パッドに適用され、キャリアヘッドが位置決めされて、基板が研磨パッドに対して押し下げられ得る。幾つかの実施形態では、キャリアヘッドを研磨パッドに対して適用する前又は適用中に、工程６０５において、前述のように上部プラテン内の領域に圧力又は真空を印加することができ、これにより、圧力に対して撓み部が変形し得る。圧力は、領域の１又は複数の内部ゾーンで調整することができ、これにより、前述したように、撓み部のあらゆる多様な形状が生じ得る。次に、工程６１０において、特異的に構成された撓み部に生じた形状を利用して、基板が研磨され得る。幾つかの実施形態では、空圧ポンプを使用しない場合があり、キャリアヘッド及び／又は基板による圧力に起因した曲がりによって撓み部が受動的に利用され得る。本技術の実施形態に係る撓み部を用いることにより、研磨される基板に接触するための追加の調整機構を用いることによって、より複雑な研磨工程を実行することができる。

［００５１］上記の記述では、説明の目的で、本技術の様々な実施形態の理解を提供するために、多数の詳細が示されている。しかしながら、特定の実施形態を、これらの幾つかの詳細なく、又は追加の詳細とともに実施することができることが当業者には明らかであろう。

［００５２］幾つかの実施形態を開示してきたが、当業者であれば、実施形態の主旨から逸脱することなく、様々な変更、代替的な構成、及び等価物を使用することができることを認識するであろう。更に、本技術が不必要に不明瞭にならないように、多くのよく知られたプロセスや要素は説明していない。したがって、上記の説明は、本技術の範囲を限定するものとみなすべきではない。

［００５３］値の範囲が提供される場合、文脈が明確に別段の指示をしていない限り、その範囲の上限と下限との間の、下限の単位の最小部分までの各介在値もまた、具体的に開示されることを理解されたい。いずれかの記載された値又は記載された範囲の記載されていない介在値と、その記載された範囲の他のいずれかの記載された値又は介在値との間のいかなるより狭い範囲も含まれる。これらのより小さい範囲の上限と下限は、独立して範囲に含まれる又は除外される場合があり、より小さい範囲に一方、又は両方の限界値が含まれる、又はどちらも含まれない各範囲も、記載された範囲におけるいずれかの具体的に除外された限界値に従って、本技術内に含まれる。記載された範囲に限界値の一方又は両方が含まれる場合、それら含まれる限界値の一方又は両方を除外する範囲も含まれる。

［００５４］本明細書及び添付の特許請求の範囲で使用される場合、単数形「ａ」、「ａｎ」、及び「ｔｈｅ」は、文脈が明確に別段の指示をしていない限り、複数形の参照を含む。従って、例えば、「撓み部（ａ ｆｌｅｘｕｒｅ）」への言及は、そのような撓み部の複数を含み、「突出部（ｔｈｅ ｐｒｏｔｒｕｓｉｏｎ）」への言及は、当業者に公知の１又は複数の突出部及びその等価物等への言及を含む。

［００５５］また、本明細書及び以下の特許請求の範囲で使用する場合、「含む、備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」、「含む、備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｃｏｎｔａｉｎ）」、「含む（ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｅ）」、及び「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」という用語は、記載された特徴、整数、構成要素、又は工程の存在を指定するものであるが、１又は複数の他の特徴、整数、構成要素、工程、動作、又は群の存在又は追加を排除するものではない。

Claims (20)

1. 研磨アセンブリであって、
   第１の面と、前記第１の面とは反対の第２の面とによって特徴付けられる上部プラテンであって、
   前記上部プラテンの前記第２の面に凹部を画定し、当該凹部は前記上部プラテンの厚さの減少したエリアを形成し、
   前記上部プラテンの厚さの減少した当該エリアは、前記凹部内で前記第１の面と前記第２の面との間に撓み部を形成する、上部プラテンと、
   前記上部プラテンの前記第１の面の上に着座し、かつ前記第１の面に結合された研磨パッドと、
   前記上部プラテンの前記第２の面に沿って前記上部プラテンに結合されたプレートであって、前記上部プラテンの前記凹部内で前記上部プラテンの前記第２の面と前記プレートとの間に領域を画定する、プレートと
   を備える、研磨アセンブリ。
2. 前記上部プラテンの前記第２の面内に画定された凹部は、前記上部プラテンの近傍に画定された環状凹部を含む、請求項１に記載の研磨アセンブリ。
3. 前記プレートは、前記凹部内の凹部レッジに沿って前記上部プラテンに結合され、前記上部プラテンの前記凹部内に画定された領域は、前記プレートと前記上部プラテンの前記第２の面との間に配置されたエラストマー要素で密封される、請求項１に記載の研磨アセンブリ。
4. １又は複数の停止部が、前記プレートから前記上部プラテンの前記撓み部に向かって延在し、前記上部プラテンによって画定された前記撓み部の最大曲がり距離を画定する、請求項１に記載の研磨アセンブリ。
5. 前記１又は複数の停止部は複数の停止部を含み、前記複数の停止部の第１の停止部は、前記複数の停止部の第２の停止部とは異なる高さによって特徴付けられる、請求項４に記載の研磨アセンブリ。
6. 前記上部プラテンの前記凹部内の領域に流体的に結合された空圧ポンプであって、前記空圧ポンプからの流体ラインは前記プレートに結合される、空圧ポンプ
   を更に備える、請求項１に記載の研磨アセンブリ。
7. 前記凹部内で前記プレートから前記上部プラテンの第２の面に延在するコンプライアント壁であって、前記コンプライアント壁は、前記上部プラテンの前記凹部内の領域を第１のゾーンと第２のゾーンとに分割し、前記第１のゾーンは前記第２のゾーンから流体的に隔離される、コンプライアント壁
   を更に備える、請求項６に記載の研磨アセンブリ。
8. 空圧ポンプは、前記第１のゾーンに延在する第１の流体ラインと、前記第２のゾーンに延在する第２の流体ラインとを含み、前記第１のゾーン及び前記第２のゾーンの各々を別々にポンピング又はパージするように動作可能である、請求項７に記載の研磨アセンブリ。
9. 前記撓み部は、前記撓み部全体にわたって変化する断面厚さによって特徴付けられる、請求項１に記載の研磨アセンブリ。
10. 研磨アセンブリであって、
    第１の面と、前記第１の面とは反対の第２の面とによって特徴付けられる上部プラテンであって、当該上部プラテンは、
    前記上部プラテンの前記第２の面に凹部を画定し、
    前記凹部の外側の第１の断面厚さによって特徴付けられ、
    前記凹部を画定する部分に沿った第２の断面厚さによって特徴付けられ、
    前記第２の断面厚さは、前記第１の断面厚さよりも薄く、前記第１の面と前記第２の面との間に撓み部を形成する、上部プラテンと、
    前記上部プラテンの前記第１の面の上に着座し、かつ前記第１の面に結合された研磨パッドと、
    前記上部プラテンの前記第２の面に沿って前記上部プラテンに結合されたプレートであって、前記上部プラテンの前記凹部内で前記上部プラテンの前記第２の面と前記プレートとの間に領域を画定する、プレートと
    を備える、研磨アセンブリ。
11. 前記第２の断面厚さは、約１５ｍｍ以下の厚さによって特徴付けられる、請求項１０に記載の研磨アセンブリ。
12. 前記上部プラテンの前記第２の断面厚さによって特徴付けられる前記上部プラテンの部分は、前記上部プラテンの中心軸を横切って位置する、請求項１０に記載の研磨アセンブリ。
13. １又は複数の突出部が、前記プレートから前記上部プラテンに向かって延在し、前記１又は複数の突出部の各突出部は、前記プレートの近傍の環状形状によって特徴付けられる、請求項１０に記載の研磨アセンブリ。
14. 前記上部プラテンの前記凹部内の領域に流体的に結合された空圧ポンプであって、前記空圧ポンプからの流体ラインが前記プレートに結合される、空圧ポンプ
    を更に備える、請求項１０に記載の研磨アセンブリ。
15. 前記プレートから前記領域を通って前記上部プラテンの第２の面に延在するベローズであって、前記上部プラテンの前記凹部内の前記領域を第１のゾーンと第２のゾーンとに分割し、前記第１のゾーンは前記第２のゾーンから流体的に隔離される、ベローズ
    を更に備える、請求項１４に記載の研磨アセンブリ。
16. 前記空圧ポンプは、前記第１のゾーンに延在する第１の流体ラインと、前記第２のゾーンに延在する第２の流体ラインとを含み、前記空圧ポンプは、前記第１のゾーン及び前記第２のゾーンの各々に別々にポンピングする、又は前記第１のゾーン及び前記第２のゾーンの各々から別々にパージするように動作可能である、請求項１５に記載の研磨アセンブリ。
17. 研磨アセンブリであって、
    第１の面と、前記第１の面とは反対の第２の面とによって特徴付けられる上部プラテンであって、
    前記上部プラテンの前記第２の面に凹部を画定し、当該凹部は前記上部プラテンの厚さの減少したエリアを形成し、
    前記上部プラテンの厚さの減少した当該エリアは、前記凹部内で前記第１の面と前記第２の面との間に撓み部を形成する、上部プラテンと、
    前記上部プラテンの前記第１の面の上に着座し、かつ前記第１の面に結合された研磨パッドと、
    前記上部プラテンの前記第２の面に沿って前記上部プラテンに結合されたプレートであって、前記上部プラテンの前記凹部内で前記上部プラテンの前記第２の面と前記プレートとの間に領域を画定する、プレートと、
    前記上部プラテンの前記凹部内の前記領域に流体的に結合された空圧ポンプであって、前記空圧ポンプからの流体ラインが前記領域に流体的にアクセスする、空圧ポンプと
    を備える、研磨アセンブリ。
18. 前記撓み部は、前記撓み部全体にわたって変化する断面積によって特徴付けられる、請求項１７に記載の研磨アセンブリ。
19. 前記プレートから前記領域を通って前記上部プラテンの前記第２の面に延在し、前記上部プラテンの前記凹部内の前記領域を第１のゾーンと第２のゾーンとに分割するコンプライアント壁であって、前記第１のゾーンは前記第２のゾーンから流体的に隔離され、前記空圧ポンプは、前記第１のゾーンに延在する第１の流体ラインと、前記第２のゾーンに延在する第２の流体ラインとを含み、前記空圧ポンプは、前記第１のゾーン及び前記第２のゾーンの各々に別々にポンピングする、又は前記第１のゾーン及び前記第２のゾーンの各々から別々にパージするように動作可能である、コンプライアント壁
    を更に備える、請求項１７に記載の研磨アセンブリ。
20. １又は複数の突出部が前記プレートから前記上部プラテンに向かって延在し、前記撓み部の最大内向きたわみ距離を画定する、請求項１７に記載の研磨アセンブリ。