[发明专利]弹性膜以及基板保持装置

说明书

本发明提供一种能减小沿着基板的半径方向同心状扩展的加压区域内的研磨速度分布的范围，提高基板的研磨面的面内均匀性，提高成品率的弹性膜以及基板保持装置。弹性膜（10）具有区隔形成对基板（W）加压的多个加压区域（CA、EA、MA1～MA6）的、同心圆状配置的多个周壁（10a～10h），形成在位于中央的圆板状的中央加压区域（CA）与位于最外周的圆环状的边缘加压区域（EA）之间的多个中间加压区域（MA1～MA6）内的至少一个中间加压区域、例如中间加压区域（MA5、MA6）的半径方向区域宽度被设定为：即使改变区域宽度研磨速度响应宽度也不改变的范围内的区域宽度。

技术领域

本发明涉及在将半导体晶片等基板研磨使其平坦的研磨装置中对该基板加以保持将其按压于研磨面上的基板保持装置所使用的弹性膜。又，本发明涉及具有该弹性膜的基板保持装置。

背景技术

近年来，随着半导体器件的高集成化、高密度化，电路的配线越来越微细化，多层配线的层数也在增加。想要一边谋求电路微细化一边实现多层配线时，沿袭下侧层的表面凹凸但梯级差变得更大，因此随着配线层数的增加，薄膜形成中的对阶梯形状的膜覆盖性（阶梯覆盖；Step coverage）变坏。从而，为了形成多层配线，必须改善上述阶梯覆盖，用适当的过程进行平坦化处理。又由于在影印微细化的同时焦点深度变小，有必要对半导体器件的表面实施平坦化处理，使半导体器件表面的凹凸阶梯差在焦点深度以下。

从而，在半导体器件的制造工序中半导体器件的表面平坦化技术越来越变得重要。该平坦化技术中最重要的技术是化学性机械研磨（CMP（Chemical MechanicalPolishing））。这种化学性机械研磨是使用研磨装置，向研磨垫等研磨面上提供含二氧化硅（SiO₂）等磨料的研磨液，同时使半导体晶片等基板与研磨面滑动接触进行研磨的方法。

这种研磨装置具备具有由研磨垫构成的研磨面的研磨台、以及保持半导体晶片等基板的基板保持装置。使用这样的研磨装置进行半导体晶片的研磨的情况下，一边利用基板保持装置保持半导体晶片一边使该半导体晶片以规定的压力按压研磨面。这时使研磨台与基板保持装置相对运动以使半导体晶片与研磨面滑动接触，将半导体晶片的表面研磨为平坦的镜面。

在这样的研磨装置中，在半导体晶片的整个面上半导体晶片的研磨速度不均等的情况下，基于半导体晶片的各部分的研磨速度，会产生研磨不足或研磨过度。因此已知有在基板保持装置的下部设置用弹性膜区隔形成的多个同心状的压力室，能够通过分别控制提供给该各压力室的加压流体的压力，对与各压力室对应的沿半导体晶片的半径方向的各加压区域以不同的压力将半导体晶片按压在研磨面上的研磨装置。

图1表示上述研磨装置的基板保持装置的一个例子。如图1所示，这种基板保持装置具备装置主体200、护圈（Retainer ring）202、以及设置于装置主体200的下表面的弹性膜204。在弹性膜204的上表面设置同心状配置的多个（图中表示出4个）周壁204a、204b、204c、204d，利用这些周壁204a～204d，在弹性膜204的上表面与主体装置200的下表面之间，分别形成位于半导体晶片W的中央的圆形的中央压力室206、位于最外周的环状的边缘压力室208、以及位于中央压力室206与边缘压力室208之间的两个环状的中间压力室210、212。

借助于此，半导体晶片W以被由与中央压力室206对应的圆形的中央加压区域CA、与边缘压力室208对应的环状的边缘加压区域EA、以及与中间压力室210、212对应的环状的两个中间加压区域MA1、MA2构成的弹性膜204上的4个加压区域区隔的状态被保持于基板保持装置。

在装置主体200内分别形成与中央压力室206连通的流路214、与边缘压力室208连通的流路216、以及分别与中间压力室210、212连通的流路218、220。而且各流路214、216、218、220分别通过流路222、224、226、228连接于流体供给源230。又，在流路222、224、226、228上分别设置有开闭阀V10、V11、V12、V13和压力调节器R10、R11、R12、R13。