JP6924327B2 - 静電基板支持体幾何形状の研磨 - Google Patents

Description

背景

（分野）
本明細書で説明される諸実施形態は、概して、半導体デバイス製造処理で使用される物品の製造に関し、具体的には、処理チャンバで使用する静電チャック（ＥＳＣ）基板支持体の製造方法に関する。

（関連技術の説明）
静電チャック（ＥＳＣ）基板支持体を、半導体製造で一般的に使用して、静電チャック（ＥＳＣ）力により、処理チャンバの処理容積内で、処理位置に基板を確実に保持する。チャック力は、基板支持体の誘電材料に埋め込まれたチャック電極に供給される電圧と、誘電材料の表面上に配置された基板との間の電位の関数である。

多くの場合、基板支持体を使用して、基板を所望の温度、又は所望の温度範囲内に、基板支持体の誘電材料とその上に配置された基板との間の熱伝達によって維持する。例えば、いくつかの基板支持体は、その誘電材料に埋め込まれた加熱素子を備え、この加熱素子を用いて、処理の前に基板支持体を、それ故に基板も所望の温度に加熱する、及び／又は処理の間に基板を所望の温度に維持する。その他の半導体製造処理の場合、処理の間に基板を冷却することが望ましく、基板支持体は、冷却ベースに熱的に結合されており、典型的には、この冷却ベースは１つ以上の冷却流路を備えて、その中を冷却流体が流れている。場合によっては、基板支持体は、加熱素子と冷却流路の両方を備えて、これにより基板支持体温度を細かく制御できる。

通常は、処理チャンバの処理容積内の低圧雰囲気のために、基板支持体の誘電材料と基板との間の熱伝導は不十分であり、これにより、基板の加熱又は冷却における基板支持体の効果は低くなっている。したがって、一部の処理では、熱伝導性不活性ガス（通常はヘリウム）が、基板の非デバイス側表面と基板支持体の間に配置された背面容積に導入されて、それらの間の熱伝達を改善する。背面容積は、基板支持体の１つ以上の凹面と、１つ以上の凹面から延びる１つ以上の隆起フィーチャーと、１つ以上の隆起フィーチャーの表面上に配置された基板の非デバイス側表面とによって画定される。通常は、基板支持体の隆起フィーチャーは、基板支持体上に同心円状に配置された１つ以上の外側シールバンドを備え、凹面から延びる複数の突起は、基板を基板支持体の１つ以上の凹面から離間させる。いくつかの実施形態では、隆起フィーチャーは、複数の内部シールバンドをさらに備える。これらの内部シールバンドの各々は、基板支持体の誘電材料に形成されたそれぞれのリフトピン開口部の周りに同心円状に配置される。

基板とパターン形成表面の隆起フィーチャーとの間の接触により、基板の非デバイス側表面上又は表面内に望ましくない引っ掻き傷と、それらの間の各接触面での基板支持体の望ましくない摩耗が、しばしば生じる。通常は、基板の非デバイス側表面の引っ掻き傷及び／又は基板支持体の誘電材料の摩耗は、それぞれの基板接触面のエッジで特に顕著である。基板支持体の引っ掻き傷及び／又は摩耗から生成された微粒子状材料は、基板支持体及び／又は基板の非デバイス側表面から、後続のハンドリング及び／又は処理操作により、その基板及び／又は他の基板のデバイス側表面へ最終的に移動し、これにより、最終的に基板から得られるデバイスの歩留まりが抑制される。

したがって、当該技術分野では、基板支持体を製造する方法を改善して、基板の非デバイス側表面の望ましくない引っ掻き傷と、基板支持体の基板接触面での望ましくない摩耗を減らすことが必要とされている。

概要

本明細書で説明される諸実施形態は、概して、半導体製造処理で使用される物品の製造に関し、具体的には、プラズマ支援又はプラズマ強化の半導体処理の間に処理チャンバで使用する静電チャック（ＥＳＣ）基板支持体の製造方法に関する。

一実施形態では、基板支持体を研磨する方法が提供される。この方法は、研磨パッドが取り付けられた研磨プラテンを回転させる工程と、研磨パッドに研磨流体を塗布する工程と、基板支持体のパターン形成表面を研磨荷重で研磨パッドに押し付ける工程と基板支持体のパターン形成表面を研磨する工程とを含む。基板支持体のパターン形成表面を研磨する工程は、基板に対向する表面で、複数の突起から材料の第１厚さを除去する工程と、複数の突起の１つ以上の側面から材料の第２厚さを除去する工程であって、第２厚さは第１厚さと同じか、それより大きい工程とを含む。

本明細書では、基板支持体のパターン形成表面は、１つ以上の凹面から延びる複数の突起を備え、パターン形成表面の基板接触面積は、基板支持体上に配置される基板の非デバイス側表面積の約２０％未満である。

別の一実施形態では、基板支持体のパターン形成表面を研磨する方法が提供される。この方法は、研磨パッドが取り付けられた研磨プラテンを回転させる工程と、研磨パッドに研磨流体を塗布する工程とを含む。本明細書では、研磨流体は、約１０μｍ未満の平均直径を有するダイヤモンド研磨剤を含む。この方法は、基板支持体のパターン形成表面を研磨荷重で研磨パッドに押し付ける工程をさらに含む。本明細書では、基板支持体のパターン形成表面は、その１つ以上の凹面から延びる複数の隆起フィーチャーを備える。ここで、隆起フィーチャーの基板接触面積は、基板支持体上に配置される基板の非デバイス側表面積の約２０％未満である。この方法は、基板支持体のパターン形成表面を研磨して、隆起フィーチャーの基板接触面から約０．５μｍを超える材料を除去する工程をさらに含む。

別の一実施形態では、基板支持体のパターン形成表面を研磨する方法が提供される。この方法は、研磨パッドが取り付けられた研磨プラテンを回転させる工程と、研磨パッドに研磨流体を塗布する工程とを含む。本明細書では、研磨流体は、約１０μｍ未満の平均直径を有するダイヤモンド研磨剤を含む。この方法は、基板支持体のパターン形成表面を研磨荷重で研磨パッドに押し付ける工程をさらに含む。本明細書では、基板支持体のパターン形成表面は、その１つ以上の凹面から延びる複数の円筒形状突起を備える。ここで、複数の突起の上面の表面積は、基板支持体上に配置される基板の非デバイス側表面積の約２０％未満である。本明細書では、複数の円筒形状突起は、５００μｍから約５ｍｍの間の平均直径を有し、パターン形成表面は、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、酸化チタン（ＴｉＯ）、窒化チタン（ＴｉＮ）、酸化イットリウム（Ｙ_２Ｏ_３）、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される誘電材料で形成されている。この方法は、基板支持体のパターン形成表面を研磨して、複数の円筒形状突起の各々の上面及び側面から約０．５μｍを超える誘電材料を除去する工程と、１つ以上の凹面から約０．１μｍを超える誘電材料を除去する工程とを含む。

本開示の上記の構成を詳細に理解することができるように、上記に簡単に要約した本開示のより具体的な説明を、諸実施形態を参照して行う。そして、これら実施形態のいくつかは添付図面に示されている。しかしながら、本開示は他の等しく有効な実施形態を含み得るので、添付図面は本開示の典型的な実施形態を示しているに過ぎず、従ってこの範囲を制限していると解釈するべきではないことに留意すべきである。
基板支持体が配置された処理チャンバの概略断面図である。ここで、基板支持体は、本明細書に記載の諸実施形態に従って形成されている。 本明細書に記載の諸実施形態に従って形成された基板支持アセンブリの概略等角図である。 図２Ａに示される基板支持アセンブリの一部の拡大等角断面図である。 一実施形態による、基板支持体のパターン形成表面を研磨する方法のフロー図である。 図３Ａで説明した方法を実施するために使用する研磨システム３５０の一例の概略断面図である。 フォトリソグラフィ／ビーズブラスト処理を使用して形成した基板支持体のパターン形成表面の一部の表面粗さ分布４００を示す。 図４Ａに示すパターン形成表面の同じ部分について、本明細書に記載の方法に従って研磨した後の表面粗さ分布４０１を示す。

詳細な説明

本明細書で説明される諸実施形態は、概して、半導体製造処理で使用される物品の製造に関し、具体的には、基板の処理の間に基板を保持及び固定するために処理チャンバで使用する静電チャック（ＥＳＣ）基板支持体の製造方法に関する。

従来、ＥＳＣ基板支持体のパターン形成表面は、ネガティブマスキング／ビーズブラスト処理を使用して形成される。ここで、基板支持体の表面は、パターンが形成されたマスクの開口部を通してビーズブラストされる。ビーズブラスト処理によって生成される隆起フィーチャーは、通常、はっきりした鋭いエッジを有しており、基板支持体を処理チャンバに設置する前に、丸み付け及び／又はバリ取りが必要である。（基板との）高接触面積基板支持体でこれらのエッジを丸め、バリ取りする従来の方法では、基板支持体の非基板接触面から材料を除去しておらず、又は十分に除去しておらず、（基板との）低接触面積基板支持体に関連する引っ掻き傷、摩耗、及び微粒子の移動を最小限に抑えていない。本明細書に記載の諸実施形態は、隆起フィーチャーのエッジを丸めてバリ取りを行い、パターン形成基板支持体の非基板接触面から誘電材料を除去して、それに関連する欠陥を低減する研磨方法を提供する。

図１は、基板支持体が配置された処理チャンバの概略断面図である。ここで、基板支持体は、本明細書に記載の諸実施形態に従って形成されている。ここで、処理チャンバ１００はプラズマ処理チャンバである。そのプラズマ処理チャンバとは、プラズマエッチングチャンバ、プラズマ強化堆積チャンバ（例えば、プラズマ強化化学気相堆積（ＰＥＣＶＤ）チャンバ又はプラズマ強化原子層堆積（ＰＥＡＬＤ）チャンバ）、プラズマトリートメントチャンバ、又はプラズマベースイオン注入チャンバ（例えばプラズマドーピング（ＰＬＡＤ）チャンバ）などである。しかしながら、本明細書に記載の基板支持体は、隆起フィーチャーと凹面を含むパターン形成表面を有する基板支持体を使用する、任意の処理チャンバ又は処理システムと共に使用され得る。

本明細書で説明する処理チャンバ１００は、ＣＶＤ処理チャンバの概略図であり、処理容積１２０を画定するチャンバ蓋１０３、１つ以上の側壁１０２、及びチャンバ底部１０４を備える。シャワーヘッドと一般に呼ばれるガス分配器１１２がチャンバ蓋１０３に配置されており、このガス分配器１１２には複数の開口部１１８が貫通して配置されている。このガス分配器１１２を使用して、ガス入口１１４から処理容積１２０へ処理ガスを均一に分配する。ガス分配器１１２は、ＲＦ又はＶＨＦ電源などの第１電源１４２に接続されており、この第１電源１４２は電力を供給して、処理ガスからなる処理プラズマ１３５を、それとの容量結合によって点火し、維持する。処理容積１２０は、チャンバ排気（１つ以上の専用真空ポンプなど）に真空出口１１３を介して流体的に接続されており、この真空出口１１３によって、処理容積１２０は大気より低い条件に維持され、そこから処理ガス及び他のガスが排出される。処理容積１２０内に配置された基板支持アセンブリ２００は、チャンバ底部１０４を通って密封状態で延びる支持シャフト１２４上に配置されている。第１コントローラ１４０は、リニアモータ、ステッピングモータ及びギアなどのリフト、又は他の機構を制御して、支持シャフト１２４及びその上に配置された基板支持アセンブリ２００の昇降を制御し、処理チャンバ１００の処理容積１２０に対する基板１１５の配置及び除去を容易にする。

基板１１５は、１つ以上の側壁１０２のうちの１つにある開口部１２６を通して処理容積１２０に装填され、そこから取り出される。この開口部は、一般的には、基板１１５処理の間にドア又は弁（図示せず）で密閉されている。リフトピンフープ１３４の上に配置された（しかし、係合可能でもある）複数のリフトピン１３６が、基板支持アセンブリ２００を通って移動可能に配置されて、そこから及びそこへの基板１１５の移送を容易にする。リフトピンフープ１３４は、チャンバ底部１０４を通って密封状態で延びるリフトフープシャフト１３１に連結され、このリフトフープシャフト１３１は、アクチュエータ１３０によってリフトピンフープ１３４を上下させる。リフトピンフープ１３４が上昇位置にあるとき、複数のリフトピン１３６が下から接触されて移動し、基板支持体２０３のパターン形成表面２０１の上にまで延びて、そこから基板１１５を持ち上げ、ロボットハンドラが基板１１５へアクセスできるようにする。リフトピンフープ１３４が下降位置にあるとき、複数のリフトピン１３６の頂部は、パターン形成表面２０１と同一平面にあるか、又はそれより下にあり、基板はその隆起フィーチャー上に載っている。

通常は、基板支持アセンブリ２００は、冷却ベース１２５と、冷却ベース１２５に熱的に結合されて配置された基板支持体２０３とを備える。冷却ベース１２５を使用して、処理の間に、基板支持体２０３、及び基板支持体２０３上に配置された基板１１５の温度を調節する。本明細書の冷却ベース１２５は、その中に配置された１つ以上の流体導管１３７を備え、この流体導管１３７は、冷媒源又は水源などの冷却剤源１３３に流体的に接続され、流体連通している。通常は、冷却ベース１２５は、耐食性の熱伝導性材料（例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、又はステンレス鋼などの耐食金属）で形成され、接着剤又は機械的手段により、基板支持体２０３に熱的に結合される。

本明細書では、基板支持体２０３は、誘電材料から形成される。その誘電材料とは、バルク焼結セラミック材料など、炭化ケイ素（ＳｉＣ）など、又は金属酸化物又は金属窒化物のセラミック材料、例えば、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、酸化チタン（ＴｉＯ）、窒化チタン（ＴｉＮ）、酸化イットリウム（Ｙ_２Ｏ_３）、それらの混合物、及びそれらの組み合わせである。通常は、基板支持体２０３は、その誘電材料に埋め込まれたチャック電極２２７を備え、基板１１５とチャック電極２２７との間に電位を与えることにより、基板１１５を基板支持体２０３に固定する。基板１１５とチャック電極２２７との間の電位は、それらの間に静電チャック（ＥＳＣ）力をもたらす。本明細書のチャック電極２２７は、ＤＣ電源などの第２電源１５６に電気的に接続され、これにより、約−５０００Ｖ〜約５０００Ｖのチャック電圧が得られる。熱伝導性不活性ガス（通常はヘリウム）が、基板支持体２０３の凹面とその上に配置された基板１１５の非デバイス側表面との間に配置された背面容積１１７に供給される。通常は、熱伝導性不活性ガスは、複数のガスポート２２３（図２Ａ〜２Ｂに示す）を介して背面容積１１７に供給されており、これらのガスポート２２３は基板支持体２０３に形成されて、背面ガス供給源１４６と流体的に連通している。熱伝導性不活性ガスは、基板１１５を基板支持体２０３に熱的に結合し、それらの間の熱伝達を増大させる。本明細書では、第２コントローラ１５０を使用して、基板１１５のプラズマ処理の間に、背面容積１１７内のガス圧を約１トルから約１００トル（約１トルから約２０トルなど）に維持する。いくつかの実施形態では、基板支持アセンブリ２００は、１つ以上のセンサ（図示せず）をさらに備える。このセンサは、チャック力が加えられたときの基板１１５のたわみを測定する。基板１１５のたわみは第２コントローラ１５０に伝達され、この第２コントローラ１５０は、基板１１５に作用するチャック力を判定して、それに応じてチャック電極２２７に供給されるチャック電圧を調整する。

図２Ａは、本明細書に記載の諸実施形態に従って形成された基板支持アセンブリ２００の概略等角図である。図２Ｂは、図２Ａに示される基板支持アセンブリ２００の一部の拡大等角断面図である。本明細書では、基板支持体２０３は、１つ以上の凹面２１６から延びる複数の隆起フィーチャーを有するパターン形成表面２０１を備える。本明細書での隆起フィーチャーは、複数の突起２１７と、第２外側シールバンド２１５及び第１外側シールバンド２１３などの１つ以上の外側シールバンドと、複数の内側シールバンド２１９とを備える。本明細書では、第１外側シールバンド２１３は、パターン形成表面２０１の中心の周りに同心円状に配置され、その外周に近接している。第２外側シールバンド２１５は、パターン形成表面２０１の中心の周りに同心円状に配置され、第１外側シールバンド２１３にその半径方向内側で近接している。副シールバンド２１９の各々が、基板支持体２０３の誘電材料に形成されたそれぞれのリフトピン開口部２２１の周りに同軸で配置されている。隆起フィーチャー及び１つ以上の凹面２１６、並びに基板１１５の非デバイス側表面は、基板１１５が基板支持体２０３に固定されている時の背面容積１１７（図１に示される）の境界面を画定する。

通常は、パターン形成表面２０１は、フォトリソグラフィとビーズブラスト処理を使用して形成される。ここでは、基板支持体２０３の誘電体表面上に配置されたフォトレジストコーティング上にパターンが露光される。次に、フォトレジストを電磁放射又は熱放射に曝して、露光されたパターンをフォトレジストに硬化させる。ここで、硬化したフォトレジストは、その下の基板支持体２０３表面を保護する。露光されていないフォトレジストが除去され、１つ以上の凹面２１６を、基板支持体２０３の保護されていない誘電材料をビーズブラストすることにより形成して、ついには、複数の隆起フィーチャーがそこから所望の第１高さ（図示せず）だけ延びることになる。上記の方法を使用してパターン形成表面２０１を形成することで、複数の隆起フィーチャーの基板接触面２２９に望ましくない鋭いエッジが生じ、その結果、それらの間に形成される１つ以上の凹面２１６の誘電材料の表面粗さが増大する。隆起フィーチャーの基板接触面２２９の鋭いエッジは、丸みのあるエッジとは対照的に、基板の固定及び開放の間に生じる、基板の非デバイス側表面の望ましくない引っ掻き傷の数と重症度に対するより大きな原因となり、基板支持体２０３の誘電材料の望ましくない摩耗を引き起こしやすい。１つ以上の凹面２１６のビーズブラストされた粗い表面は、望ましくないことに微粒子を捕捉する。この微粒子は、もし補足されなければ、基板１１５の取り出しと新しい基板１１５の装填の間に処理チャンバ１００の真空出口１１３を通して除去されるであろう。捕捉された微粒子は、基板が基板支持体２０３に固定されると、望ましくないことに基板１１５の非デバイス側表面に移動する場合がある。したがって、パターン形成表面２０１を、本明細書に記載の方法に従って研磨して、隆起フィーチャーのエッジを丸め、パターン形成表面２０１の非基板接触面を研磨して滑らかにすることで、隆起フィーチャーは、凹面２１６から所望の第２高さＨだけ延びることになる。

図２Ｂに示すように、本明細書の複数の突起２１７は、複数の実質的に円筒形のメサを備え、この円筒形のメサは、約５００μｍから約５ｍｍの間の平均直径Ｄ_１と、約５ｍｍから約２０ｍｍの間の中心間（ＣＴＣ）間隔Ｄ_２と、約３μｍから約７００μｍの間の（約３μｍから約１００μｍの間など、約３μｍから約５０μｍの間など、約３μｍから２０μｍの間など、又は約３μｍを超える）高さＨを有する。１つ以上の外側シールバンドは少なくとも、基板支持体２０３上に同心円状に配置され、その外周に近接する第１外側シールバンド２１３を含む。いくつかの実施形態では、１つ以上の主シールバンドは、基板支持体２０３上に同心円状に配置され、第１外側シールバンド２１３に、その半径方向内側で近接している第２外側シールバンド２１５を含む。第１外側及び第２外側シールバンド２１３及び２１５は、通常、実質的に長方形の断面外形を有し、その断面外形は高さＨ及び約５００μｍから約５ｍｍの間の幅を有する。各々が各リフトピン開口部を囲んでいる複数の内側シールバンド２１９は、通常、その内径と外径の間に実質的に長方形の断面外形を有し、その断面外形は高さＨ及び幅Ｗを有する。複数の突起２１７は、基板１１５が基板支持体２０３に固定されたときに、少なくとも凹面２１６から間隔を空けて基板１１５を保持する。これにより、熱伝導性不活性ガス（ここではヘリウム）が、ガス入口から、基板１１５と基板支持体２０３との間の背面容積１１７全体に流れることが可能になる。シールバンド２１３、２１５、及び２１９は、基板１１５が基板支持体２０３に固定されたときに（図１に示される）、ガスが処理チャンバ１００の背面容積１１７から処理容積１２０に流れるのを防止するか、又は大幅に削減する。複数の突起２１７の実質的に円筒形の形状、並びにシールバンド２１３、２１５、及び２１９の実質的に長方形の断面形状は、本明細書に記載の方法に従って形成された丸みのあるエッジ２２９ａを有する形状を備える。他の諸実施形態では、複数の突起２１７は、任意の他の適切な形状を備える。その形状とは、正方形又は長方形のブロック、円錐、くさび、ピラミッド、柱、円筒丘、又は様々なサイズの他の突起、又はそれらの組み合わせなどであり、これらは、凹面２１６を超えて延びて基板１１５を支持し、任意の適切な方法を使用して形成される。

いくつかの実施形態では、基板支持体２０３の基板接触面２２９とその上に配置された基板の非デバイス側表面との間の接触面積は、約３０％未満（約２０％未満、約１５％未満、約１０％未満、約５％未満など、例えば、約３％未満）である。基板１１５の非デバイス側表面とパターン形成表面２０１との間の接触面積を減らすことで、引っ掻き傷の原因になり得る条件に曝される非デバイス側の基板表面が低減されるという望ましい効果が得られる。その引っ掻き傷とは、例えば、基板１１５の固定及び開放の間のそれらの間の物理的接触によるものである。しかしながら、基板１１５の非デバイス側表面とパターン形成表面２０１との間の接触面積を減らすことは、同一又は実質的に同一のチャック力条件下で、その基板接触面２２９におけるそれらの間の接触力を増加させることになる。接触力が増加することで、基板１１５の非デバイス側表面には望ましくない、より深い引っ掻き傷が、及び／又は基板支持体２０３の基板接触面２２９には望ましくない摩耗の増加が、高接触面積のために構成された基板支持体よりも、生じることになる。特に、上記の理由により、接触力が増加することで、基板１１５の非デバイス側表面には望ましくない、より深い引っ掻き傷が、及び／又は基板接触面２２９の境界面のエッジには摩耗の増加が生じることになる。さらに、引っ掻き傷及び／又は摩耗より発生し、基板支持体２０３のビーズブラストされた粗い非基板接触面に捕捉された微粒子は、その後、基板支持体２０３から、後にその上に配置される基板へ移動し得る。さらに、基板支持体２０３の誘電材料のビーズブラストされた粗い表面は、物理的及び化学的腐食に対するその感受性を高めており、また、基板支持体２０３をクリーニングして、その上に捕捉された粒子を除去することを難しくしている。それ故に、基板接触面２２９のエッジ２２９ａを丸くし、基板支持体の非基板接触面を研磨する方法の概要を図３Ａに示す。

図３Ａは、一実施形態による、基板支持体のパターン形成表面を研磨する方法のフロー図である。図３Ｂは、図３Ａで説明した方法を実施するために使用される研磨システム３５０の一例の概略断面図である。一実施形態では、研磨システムは、イリノイ州ホイーリングのエンギス社から入手可能なＨＹＰＲＥＺ（商標名）ラッピング及び研磨システムの１つである。本明細書の研磨システム３５０は、研磨パッド３５３が配置されたプラテン３５２と、プラテン３５２及び研磨パッド３５３に面するキャリア３５５とを備える。キャリア３５５は、基板支持体２０３に力を加えて、そのパターン形成表面２０１を研磨パッド３５３の研磨面に押し付けるためのバッキングプレート３５６を備える。いくつかの実施形態では、キャリア３５５は、基板支持体２０３の周りに配置されたキャリアリング３５７（セラミックキャリアリングなど）をさらに備える。通常は、キャリア３５５及び／又は研磨システム３５０は、キャリアリング３５７に別の荷重を及ぼすように構成される。本明細書では、プラテン３５２の直径は、研磨される基板支持体２０３の直径より大きい。その直径は、例えば、直径２００ｍｍの基板を支持するように構成された基板支持体の直径を超える、又は直径３００ｍｍの基板を支持するように構成された基板支持体の直径を超える、若しくは直径約２００ｍｍを超える、又は約３００ｍｍを超える、約４００ｍｍを超える、約５００ｍｍを超える、約６００ｍｍを超える、例えば、約７００ｍｍを超える。

作業３０５で、方法３００は、研磨パッド３５３が取り付けられた、図３Ｂに示すプラテン３５２などの研磨プラテンを回転させる工程を含む。通常は、研磨パッド３５３は、大きな気孔率又は起毛長さを有する柔らかい研磨パッドであることで、パターン形成表面２０１は、方法３００の間に望ましくないほどには平坦化されない。一実施形態では、研磨パッドは、約７０ショアＡ未満（約６０ショアＡ未満など）の硬度を有する、起毛が長いポロメリックポリウレタンパッド材料を含む。いくつかの実施形態ではポロメリックポリウレタンパッド材料は、約５０％を超える（例えば、約６０％を超える）孔容積（通気孔の容積％）を有する。いくつかの実施形態では、研磨パッドはポリウレタン含浸フェルト材料を含み、このポリウレタン含浸フェルト材料のデュロメーター硬度は、約７０ショアＤ未満（約６０ショアＤ未満又は約８０アスカーＣ未満など、例えば、７０アスカーＣ未満）である。いくつかの実施形態では、研磨パッド３５３の研磨面が有する起毛長さは、約３００μｍから約１ｍｍの間（例えば、約３００μｍを超える、約４００μｍを超える、例えば、約４００μｍから約１ｍｍの間）である。いくつかの実施形態では、研磨パッド３５３は環形状を有し、キャリア３５５の少なくとも一部、及び／又はその中に配置された基板支持体２０３は、研磨の間に環形状の内径と重なって、研磨の間にパターン形成表面２０１のエッジでの材料除去速度を制御する。本明細書では、研磨プラテン３５２の回転速度は、約１０ｒｐｍから約９０ｒｐｍ（約２０ｒｐｍから約７５ｒｐｍなど）である。

作業３１０で、方法３００は、研磨流体３６６を研磨パッド３５３に塗布する工程をさらに含む。図３Ｂに示すように、研磨システム３５０は、研磨流体３６６を研磨パッド３５３の研磨面に供給するためにプラテン３５２の上に配置された研磨流体ディスペンサー３６８を備える。通常は、研磨流体は、水溶性搬送流体に分散されたダイヤモンド研磨剤を含む。本明細書では、ダイヤモンド研磨剤の平均直径は約１０μｍ未満（約５μｍ未満など、例えば５０ｎｍから５μｍの間、約１００ｎｍから約３μｍの間など、又は約５００ｎｍから約２μｍの間、例えば、約１μｍ）である。

作業３１５で、方法３００は、基板支持体２０３のパターン形成表面２０１を研磨荷重で研磨パッド３５３に押し付ける工程をさらに含む。図３Ｂに示されるキャリア３５５は、基板支持体２０３が下に配置されたバッキングプレート３５６に第１荷重を及ぼすと共に、第１軸３６４を中心に第１方向に回転して、それにより、パターン形成表面２０１を研磨パッド３５３に押し付けるように構成されている。本明細書では、キャリア３５５は、キャリアリング３５７に第２荷重を加えて、キャリアリング３５７を研磨パッド３５３に押し付けるようにさらに構成される。通常は、プラテン３５２及びその上に配置された研磨パッド３５３は、第２軸３５４を中心に、第１方向とは反対の第２方向に回転する。いくつかの実施形態では、回転キャリア３５５及びその中に配置された基板支持体２０３は、研磨パッド３５３の内径から研磨パッド３５３の外径まで前後にスイープする。一実施形態では、キャリア３５５及び基板支持体２０３は、２０から５０ｒｐｍの間の速度で回転し、バッキングプレート３５６及びその下に配置された基板支持体２０３への第１荷重は、約０ポンドから約５０ポンドの間であり、キャリアリング３５７への第２荷重は、約２５ポンドから約５０ポンドの間である。本明細書の荷重は、３００ｍｍ基板を支持するように構成された基板支持体２０３を研磨するためのものである。別のサイズの基板を支持するように構成された基板支持体を研磨するには、適切なスケーリングを使用する必要がある。

作業３２０で、方法３００は、基板支持体のパターン形成表面を研磨する工程をさらに含む。本明細書の諸実施形態では、基板支持体２０３のパターン形成表面２０１を研磨する工程は、隆起フィーチャーの表面から誘電材料の第１厚さを除去し、望ましくはその角を丸める工程と、隆起フィーチャーの側面から誘電材料の第２厚さを除去する工程と、１つ以上の凹面から誘電材料の第３厚さを除去し、望ましくはその表面粗さを低減する工程とを含む。本明細書では、活動３２０で隆起フィーチャーの表面から除去される誘電材料の第１厚さは、約０．５μｍから約４μｍの間である（例えば、約０．５μｍを超える、例えば、約０．７５μｍを超える、例えば、約１μｍを超える、又は約１μｍから約４μｍの間である）。隆起フィーチャーの側面から除去される材料の第２厚さは、約０．５μｍから約１０μｍの間である（例えば、約０．５μｍを超える、例えば、約１μｍを超える）。１つ以上の凹面から除去される誘電材料の第３厚さは、約０．１μｍから約４μｍの間である（例えば、約０．１μｍを超える）。通常は、その結果として、１つ以上の凹面の表面粗さは、約０．４μｍＲａ〜約０．８μｍＲａの間の範囲から約０．０５μｍＲａ〜約０．２μｍＲａの間の範囲、又は約０．２μｍＲａ未満へ低減される。通常は、パターン形成表面は、方法３００を使用して約１０分から約１時間の間（例えば、約１５分から４５分の間、又は１０分よりも長く）研磨される。

図４Ａは、フォトリソグラフィ／ビーズブラスト処理を使用して形成された基板支持体のパターン形成表面の一部の表面粗さの分布４００を示す。図４Ｂは、本明細書に記載の方法による研磨後のパターン形成表面の同じ部分の表面粗さの分布４０１を示す。図４Ａ〜４Ｂでは、円筒状突起２１７の上面から約１μｍの材料が除去されて、研磨前の突起２１７ａの高さが、約３０分研磨する前の約１４μｍの第１高さＨ_１から研磨後の突起２１７ｂの約１３μｍの第２高さＨ_２へ減少し、基板接触面のエッジに丸みがつけられている。本明細書では、研磨前の突起２１７ａの直径Ｄ_３は約３０μｍであり、研磨後の突起２１７ｂの直径Ｄ_１は約２５μｍであり、突起の側壁から除去された材料の厚さが約２．５μｍであることが示されている。又は、本明細書に記載の方法を使用して、隆起フィーチャーの側壁から除去された材料の厚さは、少なくとも、隆起フィーチャーの基板接触面から除去される材料の厚さ以上であることが示されている。図４Ａ〜４Ｂはさらに、研磨前のビーズブラストされた粗い凹面２１６ａが、研磨後のより滑らかな凹面２１６ｂへ、望ましくも平滑化されていることを示している。

上記は本開示の実施形態を対象としているが、本開示の他のさらなる実施形態を、その基本的な範囲から逸脱することなく創作することができ、その範囲は以下の特許請求の範囲に基づいて定められる。

Claims (14)

1. 研磨パッドが取り付けられた研磨プラテンを回転させる工程と、
   研磨パッドに研磨流体を塗布する工程と、
   基板支持体のパターン形成表面を研磨荷重で研磨パッドに押し付ける工程であって、
   基板支持体のパターン形成表面は、１つ以上の凹面から延びる複数の突起を備え、
   パターン形成表面は、複数の内側シールバンドをさらに備え、各々は、基板支持体の誘電材料に形成された開口部の周りに同軸で配置され、
   パターン形成表面の基板接触面積は、基板支持体上に配置される基板の非デバイス側表面積の約２０％未満である工程と、
   基板支持体のパターン形成表面を研磨する工程であって、
   基板に対向する表面で、複数の突起から材料の第１厚さを除去する工程と、
   複数の突起の１つ以上の側面から材料の第２厚さを除去する工程であって、第２厚さは第１厚さと同じか、それより大きくなっている工程とを含む工程とを含む、基板支持体を研磨する方法。
2. 複数の突起のそれぞれが、約３μｍから約５０μｍの間の高さを有する、請求項１に記載の方法。
3. 研磨パッドは、約３００μｍを超える起毛長さを有するウレタン含浸フェルト材料を含んでいる、請求項１に記載の方法。
4. 研磨パッドは、約５０％を超える孔容積を有している、請求項１に記載の方法。
5. 基板支持体のパターン形成表面は、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、酸化チタン（ＴｉＯ）、窒化チタン（ＴｉＮ）、酸化イットリウム（Ｙ_２Ｏ_３）、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される誘電材料で形成されている、請求項１に記載の方法。
6. 基板支持体のパターン形成表面は、基板支持体上に同心円状に配置された１つ以上の外側シールバンドをさらに備え、
   １つ以上の外側シールバンドのうちの少なくとも１つは、パターン形成表面の外周に近接している、請求項１に記載の方法。
7. 複数の突起は、約５００μｍから約５ｍｍの間の平均直径を有している、請求項１に記載の方法。
8. パターン形成表面の基板接触面積は、基板支持体上に配置される基板の非デバイス側表面積の約１０％未満である、請求項７に記載の方法。
9. 研磨パッドが取り付けられた研磨プラテンを回転させる工程と、
   研磨パッドに研磨流体を塗布する工程であって、研磨流体は、約１０μｍ未満の平均直径を有するダイヤモンド研磨剤を含んでいる工程と、
   基板支持体のパターン形成表面を研磨荷重で研磨パッドに押し付ける工程であって、
   基板支持体のパターン形成表面は、その１つ以上の凹面から延びる複数の隆起フィーチャーを含み、
   パターン形成表面は、複数の内側シールバンドをさらに備え、各々は、基板支持体の誘電材料に形成された開口部の周りに同軸で配置され、
   基板接触面を画定する複数の隆起フィーチャーの表面積は、基板支持体上に配置される基板の非デバイス側表面積の約２０％未満である工程と、
   基板支持体のパターン形成表面を研磨して、隆起フィーチャーの上面から約０．５μｍを超える材料を除去する工程とを含む、基板支持体のパターン形成表面を研磨する方法。
10. パターン形成表面は、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、酸化チタン（ＴｉＯ）、窒化チタン（ＴｉＮ）、酸化イットリウム（Ｙ_２Ｏ_３）、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される誘電材料で形成されている、請求項９に記載の方法。
11. 複数の隆起フィーチャーは、
    約５００μｍから約５ｍｍの間の平均直径を有する複数の突起と、
    基板支持体上に同心円状に配置された１つ以上の外側シールバンドとを備え、
    １つ以上の外側シールバンドのうちの少なくとも１つは、パターン形成表面の外周に近接している、請求項１０に記載の方法。
12. 基板支持体のパターン形成表面を研磨する工程は、隆起フィーチャーの側面から約０．５μｍを超える材料を除去する工程をさらに含んでいる、請求項１１に記載の方法。
13. パターン形成表面を研磨する工程は、その１つ以上の凹面を約０．２μｍＲａ未満の粗さまで滑らかにする工程を含んでいる、請求項１２に記載の方法。
14. 研磨パッドが取り付けられた研磨プラテンを回転させる工程と、
    研磨パッドに研磨流体を塗布する工程であって、研磨流体は、約１０μｍ未満の平均直径を有するダイヤモンド研磨剤を含んでいる工程と、
    基板支持体のパターン形成表面を研磨荷重で研磨パッドに押し付ける工程であって、
    基板支持体のパターン形成表面は、その１つ以上の凹面から延びる複数の円筒状突起を備え、
    パターン形成表面は、複数の内側シールバンドをさらに備え、各々は、基板支持体の誘電材料に形成された開口部の周りに同軸で配置され、
    複数の円筒状突起の基板接触領域の面積は、基板支持体上に配置される基板の非デバイス側表面積の約２０％未満であり、
    複数の円筒状突起は、５００μｍから約５ｍｍの間の平均直径を有し、
    パターン形成表面は、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、酸化チタン（ＴｉＯ）、窒化チタン（ＴｉＮ）、酸化イットリウム（Ｙ_２Ｏ_３）、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される誘電材料で形成されている工程と、
    基板支持体のパターン形成表面を研磨し、
    複数の円筒状突起の表面から約０．５μｍを超える誘電材料を除去して基板接触面を形成し、
    １つ以上の凹面から約０．１μｍを超える誘電材料を除去する工程とを含む、基板支持体のパターン形成表面を研磨する方法。

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