JP3857982B2 - 化学−機械研磨ヘッドの止めリング、研磨装置、スラリー循環システム、および方法 - Google Patents

化学−機械研磨ヘッドの止めリング、研磨装置、スラリー循環システム、および方法 Download PDF

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Description

【０００１】
本発明は、半導体ウエハを製造する装置および方法に関し、より詳細には、化学−機械研磨（ＣＭＰ）に関する。
【０００２】
化学−機械研磨（ＣＭＰ）は、超高密度の集積回路を製造する際に、ウエハの上層から材料を取り除く（「研磨」の代わりに、「平坦化」も用いられる）。多くの場合、上層は酸化被膜（例えば、二酸化シリコン）であるが、他の材料も取り除かれ得る。典型的なＣＭＰプロセスにおいて、ウエハの上層は、制御された化学物質、圧力、速度、および温度の条件下で研磨媒体に曝される。従来の研磨媒体は、スラリー溶液および研磨パッドを含む。
【０００３】
スラリー溶液は、概して、小さい研磨粒子（例えば、酸化物研磨のための二酸化シリコン）および化学的に反応する物質（例えば、酸化物研磨のための水酸化カリウム）を含む。
【０００４】
研磨パッドは、概して、ブロンポリウレタン（ｂｌｏｗｎ ｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅ）などの比較的多孔質の材料からなる平坦なパッドであり、研磨パッドは、研磨粒子も含み得る。
【０００５】
従って、パッドおよび／またはウエハが互いに対して動くと、パッドおよびまたはスラリー内の研磨粒子によって機械的に、かつ、スラリー内の化学物質によって化学的に、材料が上層から取り除かれる。
【０００６】
競合する半導体産業において、各ウエハの欠陥のあるまたは正常に機能しない回路の数を最小限に抑えることが望ましい。
【０００７】
従って、ＣＭＰは、上層の均一で平坦な面を一貫してかつ正確に生成する必要がある。なぜならば、例えば、さらなる製造工程において、回路パターンの画像の焦点を正確に合わせることが重要であるからである。集積回路の密度が増加すると、多くの場合、回路パターンの重要な寸法の焦点を約０．０１マイクロメートル（μｍ）の耐性より正確に合わせることが必要になる。
【０００８】
しかし、このように小さい耐性に回路パターンの焦点を合わせることは、リソグラフィ機器とウエハの面との間の距離が変動する場合、困難である。なぜならば、上層の面が均一に平坦でないからである。
【０００９】
ＣＭＰの用途および従来技術の設計に関して、下記の参照が有用である。米国特許第５，２０５，０８２号（Ｓｈｅｎｄｏｎら）、第５，５３３，９２４号（Ｓｔｒｏｕｐｅら）、第５，５７１，０４４号（Ｂｏｌａｎｄｉら）、第５，６２４，２９９号（Ｓｈｅｎｄｏｎ）、第５，６３５，０８３号（Ｂｒｅｉｖｏｇｅｌら）、第５，６４３，０６１号（Ｊａｃｋｓｏｎら）、第５，６６４，９８８号（Ｓｔｒｏｕｐｅら）、第５，６６４，９９０号（Ａｄａｍｓら）、第５，７００，１８０号（Ｓａｎｄｈｕら）、第５，７０７，４９２号（Ｓｔａｇｅｒら）、第５，７５５，６１４号（Ａｄａｍｓら）、第５，７６２，５３９号（Ｎａｋａｓｈｉｂａら）、第５，７６２，５４４号（Ｚｕｎｉｇａら）、第５，７９５，２１５号（Ｇｕｔｂｒｉｅ）、第５，８０３，７９９号（Ｖｏｌｏｄａｒｓｋｙら）、第５，８５７，８９９号（Ｖｏｌｏｄａｒｓｋｙら）、第５，８６８，８９６号（Ｒｏｂｉｎｓｏｎら）、第５，８７９，２２６号（Ｒｏｂｉｎｓｏｎ）、第５，８８２，２４３号（Ｄａｓら）、第５，９４８，２０４号（Ｍａｖｅｅｔｙら）、第５，９９３，３０２号（Ｃｈｅｎら）、第６，００４，１９３号（Ｎａｇａｈａｒａら）、第６，０１２，９６４号（Ａｒａｉら）、ならびに、欧州およびＰＣＴ文献ＥＰ ０ ５４８ ８４６ Ｂ１（Ｓｈｅｎｄｏｎら）、ＥＰ ０ ５８９ ４３３ Ｂ１（Ｈｉｒｏｓｅら）、ＥＰ ０ ５９９ ２９９ Ｂ１（Ｏｋｕｍｕｒａら）、ＥＰ ０ ７８６ ３１０ Ａ１（Ｖｏｌｏｄａｒｓｋｙら）、およびＷＯ ９９／５８２９７（Ｐｅｒｌｏｖら）。
【００１０】
従って、本発明の主な目的は、例えば、半導体ウエハの化学−機械研磨の際の平坦化プロセスの均一性を改善することである。
【００１１】
この問題は、Ｕの形をした断面によって特徴付けられる化学−機械研磨装置のウエハを囲む止めリングによって解決される。このリングは、圧力を加えられた流体を装置の研磨パッドに加えることに適応した部分的に開口したチャンバを囲む外壁および内壁を有する。
【００１２】
すなわち、止めリング（ウエハを研磨するキャリアヘッドの）は、概して、実質的にＵの形をした断面を有する環状体、内面、外面、および面の間の溝を含み、圧力を加えられたスラリーをウエハの周囲（すなわち、ウエハのエッジ）に沿って分配する。
【００１３】
研磨パッドおよび研磨ヘッドを有する化学−機械研磨装置は、ヘッドと噛み合うため、かつ、ウエハを囲むために（ウエハを受け取るため、かつ、ウエハをパッドに対して保持するために）、止めリングを有する。リングは、圧力を加えられたスラリーをパッドおよびウエハの周囲に分配するために、開口したチャンバを有する。
【００１４】
研磨ヘッドは、ウエハを所定の位置に保持するために、ウエハ支持面および支持面と噛み合わせられる止めリングを含む。止めリングは、ウエハと内面との間のクリアランスにスラリーを分配するために、スラリーを保持するような形を有し、ウエハに面するがパッドから離れている内面を有する。
【００１５】
化学研磨装置を操作する方法は、以下の工程、ウエハをパッドの上に配置して、ウエハを止めリングで囲む工程と、止めリング内のチャンバを介して、パッドおよびリングの内径面とウエハの周囲との間の空間にスラリーを加える工程とを含む。
【００１６】
さらなる利点および局面は、従属項から明らかである。
【００１７】
本発明は、添付の図面と合わせて、実施形態を参照することによって、より良く理解される。
【００１８】
側面図は、デカルト座標系ＸＹＺを用いる。明記しない限り、Ｘ軸は右に、Ｙ軸は紙面に対して奥に、Ｚ軸は上に向かう（右手の法則）。用語「上」および「下」は、それぞれ、Ｚ軸に沿った正および負の方向の意味を示すのに便利な類義語である。
【００１９】
便宜上、いくつかの図面は、半径Ｑおよび角度Ｖを有する極座標系ＱＶも用いる。説明のために、両方のシステムの原点は、上層におけるウエハの中心によって規定される。系の変換は、周知の関係（例えば、ピタゴラスの定理、正弦関数または余弦関数）を用いて達成され得る。
【００２０】
用語「ウエハ」は、総称して、研磨されるべき上層を有する任意の平坦なワークピースを意味する。
【００２１】
好適には、ワークピースは、半導体ウエハである。しかし、本発明による研磨技術が、半導体ウエハに制限されないワークピース（例えば、コンパクトディスク、液晶ディスプレイなど）に適用され得ることが理解される。
【００２２】
「ウエハ」の下付きの添字は「Ｗ」であり、「リング」の下付きの添字は「Ｒ」である。シンボルの用語集は、明細書の最後に提示される。
【００２３】
図１Ａ、１Ｂは、プラテン１２０（または、「ターンテーブル」）、止めリング２００／３００（左方向のハッチング）を有する研磨ヘッド１００（または、「ウエハキャリア」、右方向のハッチング）、および、スラリー１４４を有する研磨パッド１４０を含む本発明によるＣＭＰ機器１０１の簡略化された図を示す。
【００２４】
下記において、参照符号３００、３０１などは、本発明による止めリングを参照する場合に用いられる。詳細は、図５〜７を参照して説明される。本発明によって、リング３００は、Ｕの形をした断面（好適には、非対称）を有する。リング３００は、圧力を加えられた流体（好適には、スラリー）をパッド１４０に加えることに適応した部分的に開口したチャンバ３５０を囲む外壁および内壁（詳細に関しては、図５を参照）を有する。
【００２５】
参照符号２００、２０１などは、従来の止めリング（図４を参照）を参照する場合に用いられる。図１は、図１Ａのリング３００の図示に取って代わる左側の補助的な図（図１Ｂ）によってのみリング２００を示す。
【００２６】
通常、駆動アセンブリ１９１は、矢印１によって示されるようにプラテン１２０を回転させる、または、矢印２によって示されるように前後にプラテン１２０を往復移動させる。
【００２７】
ヘッド１００は、重み付きの浮動性キャリアであり得る、または、矢印３（Ｚ軸）および４によってそれぞれ示される軸性および回転性の動きを伝えるために、アクチュエータアセンブリ１９２がウエハキャリア１００に取り付けられ得る。
【００２８】
ウエハ１５０は、ウエハ１５０とヘッド１００の下面１３２との間に配置される弾性部材１３４（例えば、焼付けフィルム（ｂａｋｉｎｇ ｆｉｌｍ））に取り付けられる。特にウエハを変える（例えば、ウエハを一時的に空所にする）際にウエハ１５０をヘッド１００で保持する手段は、当該分野で周知であり、従って、簡略化のために示されない。部材１３４は、ヘッド１００がウエハ１５０の裏面１５２に直接接することを防ぐ。
【００２９】
ウエハ１５０を囲むことによって、止めリング２００／３００は、ウエハ１５０をヘッド１００より下に保つ。リング２００／３００は、内環状面２０１／３０１と外環状面２０２／３０２との間の距離によって規定される全体の幅Ｂを有する。リング２００は、下面２０５においてパッド１４０に接する。
【００３０】
以下に詳細が示される本発明の１つの局面によって、リング３００は、下面３０４においてパッド１４０に接し（図５を参照）、下面３０４は、面２０５と比較して、（ａ）より小さく、かつ、（ｂ）ウエハ１５０からより離れている。
【００３１】
ＣＭＰ機器１０１の操作において、ウエハ１５０は、上層１５４が研磨パッド１４０に接するように、表を下にして配置される。ウエハ１５０が動くと、研磨パッド１４０およびスラリー１４４は、層１５４から材料を取り除く。
【００３２】
リング２００／３００の面２０１／３０１の内径が、ウエハの直径（例えば、３００ｍｍ）よりわずかに大きい（例えば、０．２〜２０ミリメートル（ｍｍ）またはそれより下だけ）ため、リング２００／３００とウエハ周囲１５３との間の間隙１３６（「クリアランス」Ｃ）が生じる。間隙１３６と関連する望ましくないエッジ効果（ｅｄｇｅ ｅｆｆｅｃｔ）について、以下においてさらに説明する。
【００３３】
リング３００は、調整可能な下向きの力によってパッド１４０の方向に押される。リング３００によってパッド１４０に加えられる圧力は、従って、実質的に均等に分配される。下向きの力の値に関する見積りは、図５の説明と関連して行われる。当業者は、本明細書中でさらに説明する必要なく、下向きの力を調整し得る。
【００３４】
図２Ａ、２Ｂは、両方の座標系と関連して、ウエハ１５０の簡略化された平面図（２Ａ）および側面図（２Ｂ）を示す。ウエハ１５０は、両方の図において、周囲１５３と共に示され、上層１５４（研磨されるべき）および裏面１５２は、側面図のみに示される。ウエハ１５０は、直径ＤＷ（例えば、３００ｍｍ）を有する。Ｔは、上層１５４の厚さを表し、Ｇは、ウエハ１５０の厚さ（上層１５４の面と裏面１５２との間）を表す。Ｔは、ＱおよびＶの関数である。Ｔを（Ｚ軸に沿って）測定することは、当該分野で周知である。ここで、Ｇの変動は関係しない。
【００３５】
図３は、従来の止めリング２００（図１の補助的な図を参照）によって研磨した後のＤＷ＝３００ｍｍのウエハに関して得られた上層の厚さＴ（ナノメートル（ｎｍ））対座標Ｘ（ｍｍ）の簡略化されたプロットを示す。図３の例において、角度Ｖは零であり、他のＶおよび全体の円の平均化Ｖにも同様の結果が得られ得る。層の厚さＴがウエハの周囲に向かって急に増加することは望ましくない。
【００３６】
図４は、ウエハ１５０（周囲１５３、層１５４）、パッド１４０、および従来の止めリング２００（面２０１、２０２）の簡略化された部分的な図によって、研磨の際の望ましくないエッジ効果（「エッジ排除」）を示す。図４は、例を示すことを意図し、エッジ効果は、他の表現によって表現され得る。図示のように、エッジ効果は、パッド１４０に波状（ｒｉｐｐｌｅ）１４９を引き起こす。すなわち、パッドの面は、ＸＹ平面に対して、変位Ｓだけ局所的にシフトする。例えば、図４に示されるように、間隙１３６において、パッド１４０は上方向に移動する（正Ｓ）。ウエハの周囲の区域（例えば、最も遠くて５〜１０ｍｍ）におけるウエハ１５０の下で、パッド１４０は下方向に移動する（負Ｓ）。中心の区域の近くで、パッド１４０は上層１５４の方向に均一に押す（零Ｓ）。
【００３７】
エッジ効果は、例えば、（ｉ）ヘッド１００とプラテン１２０（図１を参照）との間の相対的な動きから生じる力（ＸＹ平面における）、ならびに、（ｉｉ）リング２００およびウエハ１５０がそれぞれパッド１４０に加える異なる圧力（Ｚ方向）によって引き起こされ得る。
【００３８】
不均一な変位Ｓによって、パッド１４０と層１５４との間の圧力も不均一である。従って、材料摩耗も不均一になり、材料は、中心の区域よりも周囲の区域からのほうが、より取り除かれる（図３を参照、または、逆の場合も同様）。エッジ効果によって、ウエハの周囲の区域は、集積回路に不適切になり得る。
【００３９】
エッジ効果の量（例えば、変位Ｓ、圧力、摩耗率、周囲の区域など）は、例えば、パッド１４０の硬度、間隙１３６のクリアランスＣ、ならびに、ウエハ１５０とパッド１４０との間の相対的な速度による。
【００４０】
図５は、本発明によるウエハ１５０、パッド１４０、弾性部材１３４、および止めリング３００の簡略化された部分的な断面図によって、研磨の際の改善を示す。ＸＺ平面が断面である。
【００４１】
従来技術と同様に、リング３００は、外環状面３０２を有し、それに直交して、下面３０４を有する。面３０４は、リングの形であり、かつ、実質的に平坦である。面３０４は、パッド１４０に接する。従来技術と比べて、リング３００は、パッド１４０まで好適に伸びない内環状面３０１を有する。下面３０３（３０１に実質的に直交する）は、チャネルの高さＨにおいて、パッド１４０より上に配置され、パッド１４０に接さない。チャネル３６０は、面３０３とパッド１４０との間に形成される。
【００４２】
下面３０４および３０３が互いに接さない限り、リング３００は、圧力を加えられた流体を運ぶチャンバ３５０（「溝」）を有する。この流体は、好適にはスラリー１４４であるが、実質的に研磨用でない流体も用いられ得る。
【００４３】
便宜上、図５は、スラリーをチャンバ３５０に供給するスラリー入口３７１も示す。スラリー出口（入口３７１と同様の）は、図６に示される。圧力を加えられたスラリーは、当業者によって達成され得る。例えば、チャンバ３５０内の圧力は、供給ライン３７１（図７を参照）におけるポンプおよびバルブによって調整される。入口３７１および出口３７２を面３０２（パッド１４０と実質的に平行）に提供することも可能である。
【００４４】
断面を見ると、リング３００は、ベース３５３、外壁３５２、および内壁３５１（短壁）を有する非対称のＵの形をした断面に見える。壁３５１および３５２は、面３０１および３０２によってそれぞれ部分的に制限される。チャンバ３５０の形は重要ではなく、便宜上矩形として示すだけである。
【００４５】
チャンバ３５０内でスラリー１４４に圧力を加えることによって、スラリー１４４は、チャネル３６０を介して間隙１３６に伝搬する。弾性部材１３４は、スラリー１４４のさらなる伝搬を阻止する。従って、チャンバ３５０内の圧力は、間隙１３６にも実質的に等しく分配される。パッドの湾曲（図４を参照）を引き起こす力は減少する。ウエハ全体の圧力は、研磨パッド１４０上の波状（図４を参照）の最小化によってより均一にされる。
【００４６】
すなわち、従来技術（リング２００を参照）と比べて、（ｉ）下面（図１の面２０５対図５の面３０４を参照）に接するパッドは、ウエハからより離れて配置され、（ｉｉ）間隙１３６は、流体（すなわち、スラリー）によって圧力を加えられる。従って、本発明によるリング３００を用いるヘッド１００は、エッジ効果を軽減させる。リング３００を用いることによって、半径座標Ｑ全体における材料の除去は、より均一に行われる。なぜならば、ウエハ１５０からパッド１４０への局所的な圧力が、半径座標Ｑと実質的に無関係になるからである。
【００４７】
好適には、リング３００は、プラスチックまたはセラミックからなる。Ｂの便宜上の値は、１０〜１５ｍｍの範囲内である。高さＨは、好適には、ウエハの厚さＧ（図２を参照、上層から裏面まで）より大きい。好適には、ＨおよびＧは、１．０５〜２．０の範囲内のＨ対Ｇの割合によって関連付けられる。他の値も用いられ得る。
【００４８】
上記のように、調整可能な下向きの力ＦＲ（リング３００からパッド１４０）の見積りが行われる。ＦＲは、他の力（ｏｔｈｅｒ ｆｏｒｃｅｓ）のうちの１つである。スラリー１４４によって加えられる上向きの力Ｆは、ＦＲを抑制する。弾性部材１３４を介して加えられる下向きの力ＦＷは、ウエハ１５０からパッド１４０に作用する。各力が作用する面領域（例えば、面３０４、チャンバ３５０の内部領域、ウエハの面）を考慮して、圧力ＰＲ、Ｐ、およびＰＷはそれぞれ規定され得る。圧力は、便宜上、絶対値（シンボル｜｜）によって考慮される。好適には、リング圧力ＰＲは、スラリー圧力Ｐおよびウエハ圧力ＰＷの合計以上である。
【００４９】
｜ＰＲ｜≧｜Ｐ｜＋｜ＰＷ｜
さらに、ウエハ１５０を変える場合、スラリー１４４を吸い戻す、または、チャンバ３５０内のスラリー１４４を大気圧より下に保持すると便利である。
【００５０】
図６は、止めリング３００の簡略化された平面図を示す。図５の断面図に対応して、リング３００は、内環状面３０１、外環状面３０２、およびチャンバ３５０（隠されているため、破線）と共に示される。好適な実施形態に関して図示されるように、スラリー入口３７１およびスラリー出口３７２は、角度Ｖ＝１８０°で構成される。しかし、複数の入口および複数の出口も提供され得、便宜上、これらの入口および出口は、入／出／入／出の順番で交互になり、入口／出口の全体の数にわたって、３６０°の一部分であるＶだけ離れている。
【００５１】
説明に便利であるため用語「環状」および「リング」を用いたが、リング３００のジオメトリは、中心から常に等しい距離を保つ必要はない。破線３５９によって示されるように、リングの部分は、オプションとして、ウエハの特定の向きにエッジを有する不連続な形状と一致するような大きさおよび形であり得る。
【００５２】
図７は、本発明による止めリング３００を用いるスラリー循環システム３７５の簡略化されたブロック図を示す。スラリー循環システム３７５は、図示のように、パイプ構成３７７によってスラリー入口３７１およびスラリー出口３７２（図６を参照）に連結されたスラリーポンプ３７４およびスラリー再循環ユニット３８０を含む。好適なスラリーの流れ方向が矢印によって示される。システム３７５は、スラリーの消費を減少させる。
【００５３】
すなわち、スラリーを入口３７１から出口３７２に循環させるシステム３７５は、研磨ヘッド１００の止めリング３００の一部であるスラリー分配チャネル３５０を有する。再循環ユニット３８０は、フィルタリング、混合（例えば、新鮮なスラリー３７８、活性化化学物質（ｒｅｊｕｖｅｎａｔｉｎｇ ｃｈｅｍｉｃａｌｓ）、または水との）、監視（例えば、温度、ｐＨ、伝導性）、加熱または冷却などの周知の技術によって、スラリーを再循環させる。
【００５４】
監視は、例えば、スラリー内のイオン濃度を測定することによって、研磨プロセスの終わり（ｅｎｄｐｏｉｎｔｉｎｇ）を監視するためにオプションとして拡張され得る。
【００５５】
図示のように、かつ、図１〜７の例示的な実施形態と関連して説明するように発明を実施することは、便利であるが必要ではない。以下に別の実施形態を示す。
【００５６】
図８は、別の形（半円）を有するチャンバ３５０を有する止めリング３００の部分的な断面図を示す。
【００５７】
図９は、さらに別の形（完全な円）を有するチャンバ３５０を有する止めリング３００の部分的な断面図を示す。
【００５８】
図１０は、別の下面３０を有する止めリング３００の下からの図を示す。便宜上、リング３００は、円のセグメントとして拡大されて示される。面３０３は、パッド１４０に好適に接する（すなわち、Ｈは約零である）複数のリングの部分３０７を有する。これらの部分の間に、複数のスラリー送達チャネル３０８がある。矢印によって示されるように、チャネル３０８は、チャンバ３５０からウエハの周囲１５３（点線で示す）までスラリーを運ぶ。チャネル３０８の数Ｎは、１５０〜５００であり、好適な値はＮ＝２００である。結果としてのチャネル内の角度は、３６０°／Ｎとして計算される。好適には、チャネル３０８は、（ａ）リング３００の中心に向かって放射状に（すなわち、座標の原点に向かって点線に沿って）構成される、または、（ｂ）図１０のように角度Ａによって構成される。
【００５９】
すなわち、図５の実施形態のリング３００は、パッド１４０に接するため、かつ、複数のスラリー送達チャネル３０８を形成するために複数のオフリング（ｏｆｆｒｉｎｇ）部分３０７によって提供されるチャネル３６０を介してスラリー１４４を（パッド１４０に）加えるチャンバ３５０を有する。
【００６０】
本発明を上記で詳細に説明したが、本発明は下記のように要約される。
【００６１】
本発明を特定の構成に関して説明したが、当業者は、本明細書中の説明に基づいて、本発明がこのような例のみに制限されないこと、および、本発明の全体の範囲が特許請求の範囲によって適切に決定されることを理解する。
【００６２】
本明細書において用いられるシンボルのリスト
Ａ 角度
Ｂ 幅
Ｃ クリアランスの距離
Ｄ 直径
Ｆ 力
Ｈ 高さ
Ｇ ウエハの厚さ
Ｎ 送達チャネルの数
Ｐ 圧力
Ｑ 極半径座標
Ｒ 「リング」の添字
Ｓ パッドの変位
Ｔ 層の厚さ
Ｖ 極角座標
Ｗ 「ウエハ」の添字
Ｘ デカルト座標
Ｙ デカルト座標
Ｚ デカルト座標
ｍｍ ミリメートル
μｍ マイクロメートル
ｎｍ ナノメートル
° 度
｜｜ 絶対値
【図面の簡単な説明】
【図１Ａ】 図１Ａは、プラテン、止めリングおよび弾性部材を有する研磨ヘッド、ならびにスラリーを有する研磨パッドを有する、本発明による化学−機械研磨（ＣＭＰ）機器の簡略化された側面図を示す。
【図１Ｂ】 図１Ｂは、プラテン、止めリングおよび弾性部材を有する研磨ヘッド、ならびにスラリーを有する研磨パッドを有する、本発明による化学−機械研磨（ＣＭＰ）機器の簡略化された側面図を示す。
【図２Ａ】 図２Ａは、研磨されるべき上層を有するウエハの簡略化された平面図である。
【図２Ｂ】 図２Ｂは、研磨されるべき上層を有するウエハの簡略化された側面図である。
【図３】 図３は、研磨後の上層の厚さ対座標Ｘの簡略化されたプロットを示す。
【図４】 図４は、ウエハ、パッド、および従来の止めリングの簡略化された部分的な断面図によって、研磨の際の望ましくないエッジ効果を示す。
【図５】 図５は、本発明によるウエハ、パッド、弾性部材、および止めリングの簡略化された部分的な断面図によって、研磨の際の改善を示す。
【図６】 図６は、本発明による止めリングの簡略化された平面図を示す。
【図７】 図７は、本発明による止めリングを用いるスラリー循環システムの簡略化されたブロック図を示す。
【図８】 図８は、別の形を有するチャンバを有する止めリングの部分的な断面図を示す。
【図９】 図９は、さらに別の形を有するチャンバを有する止めリングの部分的な断面図を示す。
【図１０】 図１０は、別の下面を有する止めリングの下からの図を示す。

Claims (14)

  1. 化学−機械研磨装置（１０１）においてウエハ（１５０）を囲む止めリング（３００）であって、該止めリング（３００）は、Ｕの形をした断面によって特徴付けられ、該止めリング（３００）は、外壁（３５２）および内壁（３５１）を有し、該外壁および内壁は、圧力を加えられた流体（１４４）を該装置（１０１）の研磨パッド（１４０）に加えることに適応した環状チャンバ（３５０）を囲み、
    該止めリング（３００）が該装置（１０１）において用いられるときにおいて、該圧力を加えられた流体（１４４）の伝播を可能にするように、該外壁（３５２）が該研磨パッドに接し、該内壁（３５１）が該研磨パッドに対して窪んでいる、止めリング（３００）。
  2. 前記Ｕの形をした断面のＵ形は非対称である、請求項１に記載の止めリング（３００）。
  3. 前記流体は圧力を加えられたスラリー（１４４）である、請求項１に記載の止めリング（３００）。
  4. 前記止めリング（３００）が前記装置（１０１）において用いられるときにおいて、前記チャンバ（３５０）は、前記内壁（３５１）の下面（３０３）と前記研磨パッド（１４０）との間に制限されるチャネル（３６０）を介して前記スラリーを加える、請求項３に記載の止めリング（３００）。
  5. 前記ウエハ（１５０）は厚さを有し、前記チャネル（３６０）は、前記内壁（３５１）の前記下面（３０３）と前記研磨パッド（１４０）との間の距離として規定される高さを有し、該高さは該ウエハ（１５０）の厚さより小さい、請求項４に記載の止めリング（３００）。
  6. 前記止めリング（３００）が前記装置（１０１）において用いられるときにおいて、前記チャンバ（３５０）は、前記研磨パッド（１４０）に接し、かつ、複数のスラリー送達チャネル（３０８）を形成する複数のリングの部分（３０７）によって提供されるチャネル（３６０）を介して、前記スラリー（１４４）を加える、請求項３に記載の止めリング（３００）。
  7. ウエハ（１５０）を研磨するためのキャリアヘッド（１００）に対する止めリング（３００）であって、該止めリング（３００）は、Ｕの形をした断面によって特徴付けられており、該止めリング（３００）は、圧力を加えられたスラリー（１４４）を該ウエハ（１５０）の周囲（１５３）に沿って、かつ、研磨パッド（１４０）に対して分配するために、内面（３０１）、外面（３０２）、および該内面と外面の間の環状チャンバ（３５０）を含み、
    該圧力を加えられたスラリー（１４４）の伝播を可能にするように、該外面（３０２）が該研磨パッドに接する端部を有し、該内面（３０１）が該研磨パッドに対して窪んでいる端部を有する、止めリング（３００）。
  8. 化学−機械研磨装置（１０１）であって、
    研磨パッド（１４０）と、
    ウエハ（１５０）を受け取り、かつ、該ウエハ（１５０）を該研磨パッド（１４０）に対して保持する研磨ヘッド（１００）と、
    該ヘッド（１００）と噛み合い、かつ、該ウエハ（１５０）を囲む止めリング（３００）であって、該止めリング（３００）は、該パッド（１４０）および該ウエハ（１５０）の周囲（１５３）に、圧力を加えられたスラリー（１４４）を分配するために、環状チャンバ（３５０）を囲む外壁（３５２）および内壁（３５１）を有する、止めリング（３００）と
    を含み、
    該止めリング（３００）が該装置（１０１）において用いられるときにおいて、該圧力を加えられたスラリー（１４４）の伝播を可能にするように、該外壁（３５２）が該研磨パッドに接し、該内壁（３５１）が該研磨パッドに対して窪んでいる、化学−機械研磨装置（１０１）。
  9. 前記ウエハは、全体の厚さを有し、前記内壁は、該ウエハの該全体の厚さより小さい高さを有するチャネルによって前記パッドから離されている、請求項８に記載の装置（１０１）。
  10. スラリー再循環ユニット（３８０）をさらに含み、
    前記リング（３００）は、入口（３７１）と出口（３７２）とをさらに有し、該入口（３７１）と該出口（３７２）とのそれぞれは、（ｉ）該リング（３００）の上面および（ｉｉ）前記外壁（３５２）の外面（３０２）のうちの１つから前記チャンバ（３５０）へのチャネルとして設けられており、
    該スラリー再循環ユニット（３８０）は、該リング（３００）の該出口（３７２）から該リング（３００）の該入口（３７１）にスラリー（１４４）を循環させる、請求項８に記載の装置（１０１）。
  11. 前記スラリー（１４４）を監視することによって、研磨プロセスを終わらせる、請求項１０に記載の装置（１０１）。
  12. パッド（１４０）の全体にわたって半導体ウエハ（１５０）を移動させることによって該ウエハ（１５０）を研磨する研磨ヘッド（１００）であって、該研磨ヘッド（１００）は、
    該ウエハ（１５０）を支持する面（１３２）と、
    該ウエハ（１５０）を所定の位置に保持するために該支持面（１３２）と噛み合う止めリング（３００）と
    を備え、該止めリング（３００）は、Ｕの形をした断面によって特徴付けられており、かつ、内面（３０１）および外面（３０２）を有し、該内面（３０１）および該外面（３０２）が環状チャンバ（３５０）を囲み、該ウエハ（１５０）と該内面（３０１）との間のクリアランス間隙（１３６）にスラリー（１４４）を分配するために、該外面が該研磨パッドに接する端部を有し、該内面が該ウエハに面し、かつ、該パッド（１４０）に対して窪んでいる端部を有する、研磨ヘッド（１００）。
  13. 研磨ヘッド（１００）を有する化学−機械研磨機器（１０１）のスラリー循環システム（３７５）であって、該システム（３７５）は、スラリー（１４４）を入口（３７１）から出口（３７２）に循環させ、該システム（３７５）は、該入口（３７１）および該出口（３７２）が、該研磨ヘッド（１００）の請求項１から７のいずれか１項に記載の止めリング（３００）の一部分であるスラリー分配チャネル（３６０）に接続されることを特徴とする、スラリー循環システム（３７５）。
  14. 化学研磨装置（１０１）を操作する方法であって、
    周囲（１５３）を有するウエハ（１５０）をパッド（１４０）の上に配置して、内面（３０１）および外面（３０２）を有する止めリング（３００）で該ウエハ（１５０）を囲むステップであって、該内面（３０１）および該外面（３０２）は、環状チャンバ（３５０）を囲み、該ウエハ（１５０）の該周囲（１５３）および該リング（３００）の該内面（３０１）によって、それらの間の空間（１３６）が規定され、圧力を加えられたスラリーの伝播を可能にするように、該外面（３０２）が該研磨パッドに接する端部を有し、該内面（３０１）が該研磨パッドに対して窪んでいる端部を有する、ステップと、
    該環状チャンバ（３５０）を介して、該パッド（１４０）、および、該リング（３００）の該内面（３０１）と該ウエハ（１５０）の該周囲（１５３）との間の該空間（１３６）に、スラリー（１４４）を加えるステップと
    を包含する、方法。
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