[发明专利]基板保持装置、弹性膜、研磨装置以及弹性膜的更换方法

说明书

本发明提供基板保持装置、弹性膜、研磨装置以及弹性膜的更换方法，该基板保持装置能够精密地调整研磨轮廓。本发明的基板保持装置(1)具有：形成用于按压基板(W)的多个压力室(16a～16f)的弹性膜(10)；连结弹性膜(10)的头主体(2)。弹性膜(10)具有：与基板(W)抵接而将该基板(W)向研磨垫(19)按压的抵接部(11)；从抵接部(11)的周端部向上方延伸的边缘周壁(14f)；配置在边缘周壁(14f)的径向内侧，从抵接部(11)向上方延伸的多个内部周壁(14a～14e)。多个内部周壁(14a～14e)中的至少两个相邻的内部周壁为向径向内侧倾斜的倾斜周壁。倾斜周壁从其下端到上端整体地一边向径向内侧倾斜，一边向上方延伸。

技术领域

本发明涉及用于保持晶片等基板的基板保持装置。进一步地，本发明涉及用于基板保持装置的弹性膜以及具有基板保持装置的研磨装置。进一步地，本发明涉及弹性膜的更换方法。

背景技术

近年来，伴随着半导体装置的高集成化、高密度化，回路的配线越来越细微化，多层配线的层数也增加。谋求回路的细微化并且实现多层配线时，由于沿着下侧的层的表面凹凸而台阶变大，因此随着配线层数增加，相对于薄膜形成的台阶形状的膜覆盖性(台阶覆盖)恶化。因此，为了进行多层配线，必须改善该台阶覆盖，并利用适当的过程进行平坦化处理。另外，为了光刻的细微化并且使焦点深度变浅，需要对半导体装置表面进行平坦化处理，以使得半导体装置的表面的凹凸台阶收束到焦点深度以下。

因此，在半导体装置的制造工序中，半导体装置表面的平坦化变得越来越重要。在该表面的平坦化中最重要的技术是化学机械研磨(CMP：Chemical MechanicalPolishing)。该化学机械研磨是一边将包含二氧化硅(SiO₂)等磨粒的研磨液向研磨垫的研磨面上供给，一边使晶片与研磨面滑动接触来进行研磨。

用于进行CMP的研磨装置具有：支承研磨垫的研磨台；用于保持晶片的被称作顶环或研磨头等的基板保持装置。在利用这样的研磨装置进行晶片的研磨的情况下，利用基板保持装置保持晶片，并且以规定的压力使该晶片相对于研磨垫的研磨面按压。此时，通过使研磨台与基板保持装置相对运动，晶片与研磨面滑动接触，而对晶片的表面进行研磨。

在研磨中的晶片与研磨垫的研磨面之间的相对按压力没有均匀地遍及晶片的整面的情况下，会根据施加到晶片的各部分的按压力而产生研磨不足、过度研磨。在此，为了使相对于晶片的按压力均匀化，在基板保持装置的下部设置由弹性膜形成的压力室，通过向该压力室供给空气等流体，而经由弹性膜，利用流体压来按压晶片(例如，专利文献1)。

图22是表示以往弹性膜的一例的剖视图。如图22所示，以往的弹性膜110具有：与基板接触的圆形的抵接部111；与抵接部111直接或间接连接的多个(在图22中，八个)周壁110a、110b、110c、110d、110e、110f、110g、110h。周壁110a～110h的上端利用四个挡圈105、106、107、108安装于头主体102的下表面。利用周壁110a～110h，形成多个压力室(即，位于中央的圆形状的中央压力室116a，位于最外周的环状的边缘压力室116g、116h，以及位于中央压力室116a与边缘压力室116g、116h之间的环状的中间压力室116b、116c、116d、116e、116f)。周壁110h是最外侧的周壁，称为边缘周壁110h。周壁110a～110g配置在边缘周壁110h的径向内侧，称作内部周壁110a～110g。通过分别调整供给到各压力室的流体的压力，能够相对于基板的每个区域调整施加到基板上的按压力。因此，由于能够遍及基板整面调整精密的研磨轮廓，因此能够均匀地研磨基板整面。

专利文献1：日本特开2015-193070号公报