運(yùn)用于化學(xué)機(jī)械拋光工藝中的保持環(huán)的輪廓及表面制備的方法和設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本公開(kāi)內(nèi)容的實(shí)施方式設(shè)及用于對(duì)諸如半導(dǎo)體基板之類的基板進(jìn)行拋光的拋光 系統(tǒng)。更具體地，實(shí)施方式設(shè)及在化學(xué)機(jī)械平坦化（chemical mechanical planarization ; CM巧系統(tǒng)中可用的保持環(huán)。
【背景技術(shù)】
[0002] 化學(xué)機(jī)械拋光（CM巧是常用于制造高密度的集成電路W對(duì)沉積于基板上的材料 層進(jìn)行平坦化或拋光的工藝。承載頭可將保持在其中的基板提供至CMP系統(tǒng)的拋光站，并 且可控地推動(dòng)基板抵靠移動(dòng)的拋光墊。在存在拋光流體的情況下，通過(guò)提供基板的特征側(cè) 之間的接觸并且相對(duì)于拋光墊移動(dòng)基板而有效利用CMP。通過(guò)化學(xué)和機(jī)械活動(dòng)的組合從與 拋光表面接觸的基板的特征側(cè)去除材料。在拋光時(shí)從基板去除的顆粒變成懸浮在拋光流體 中。懸浮顆粒在用拋光流體拋光基板時(shí)被去除。
[0003] 承載頭通常包括界定基板范圍并且可有助于將該基板保持在承載頭中的保持環(huán)。 該保持環(huán)的底表面通常由在拋光期間一般與拋光墊接觸的犧牲（sacrificial)塑料材料 制成。犧牲塑料材料被設(shè)計(jì)成經(jīng)過(guò)連續(xù)運(yùn)行而逐漸地磨損。
[0004] 該保持環(huán)通常使用常規(guī)CNC加工方法制造。然而，通過(guò)常規(guī)加工方法生產(chǎn)的犧牲 塑料材料的表面通常太過(guò)粗糖并且必須經(jīng)修整W產(chǎn)生更平滑的表面W及可接受的平整度 (flatness)。一種用于新保持環(huán)的"磨合化reak in)"修整的方法設(shè)及將保持環(huán)安裝在全 功能CMP系統(tǒng)上并且利用許多測(cè)試晶片（dummy wafer)來(lái)運(yùn)行配方（recipe)。然而，運(yùn)種 方法因高資本和勞動(dòng)力成本而效率較差。
[0005] 因此，存在對(duì)用于生產(chǎn)具有所希望的粗糖度和表面平整度的保持環(huán)的簡(jiǎn)化方法和 設(shè)備的需要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 公開(kāi)了一種保持環(huán)、一種保持環(huán)修整方法W及一種修整固定裝置。在一個(gè)實(shí)施 方式中，用于在保持環(huán)上形成犧牲表面的固定裝置包括：固定板，所述固定板被定尺寸W 實(shí)質(zhì)匹配所述保持環(huán)的外徑；W及夾緊裝置，所述夾緊裝置適于提供側(cè)向負(fù)載（lateral loading)至所述保持環(huán)的下部部分的內(nèi)徑側(cè)壁或外徑側(cè)壁之一。
[0007] 在另一個(gè)實(shí)施方式中，公開(kāi)了一種用于拋光工藝的保持環(huán)。所述保持環(huán)包括：主 體，所述主體包括上部部分和下部部分；W及犧牲表面，所述犧牲表面設(shè)置在所述下部部分 上，所述犧牲表面包括倒錐形（negative tapered)表面，所述倒錐形表面具有約0.0003英 寸至約0.00015英寸的錐高。
[0008] 在另一個(gè)實(shí)施方式中，公開(kāi)了一種用于拋光工藝的保持環(huán)。所述保持環(huán)包括：環(huán)形 主體，所述環(huán)形主體包括上部部分和下部部分，所述上部部分具有設(shè)置在第一平面中的平 坦表面；W及犧牲表面，所述犧牲表面設(shè)置在所述下部部分上，所述犧牲表面設(shè)置在相對(duì)第 一平面成負(fù)角度的第二平面中，并且具有約0. 0003英寸至約0. 00015英寸的錐高。
[0009] 在另一個(gè)實(shí)施方式中，提供了一種用于形成拋光工藝所用保持環(huán)的方法。所述方 法包括：將固定板禪接至環(huán)形主體的上部部分；提供側(cè)向負(fù)載至所述環(huán)形主體的下部部分 的內(nèi)徑側(cè)壁或外徑側(cè)壁之一；W及將所述環(huán)形主體的所述下部部分推向旋轉(zhuǎn)的拋光墊。
[0010] 附圖簡(jiǎn)要說(shuō)巧
[0011] 因此，W可詳細(xì)理解本公開(kāi)內(nèi)容的上述特征的方式，本公開(kāi)內(nèi)容的更具體的描述 可W通過(guò)參照實(shí)施方式來(lái)獲得，運(yùn)些實(shí)施方式中的一些實(shí)施方式圖示在附圖中。然而，應(yīng)注 意的是，附圖僅圖示本公開(kāi)內(nèi)容的典型實(shí)施方式，且因此不應(yīng)被視為對(duì)本公開(kāi)內(nèi)容的范圍 的限制，因?yàn)楸竟_(kāi)內(nèi)容可W允許其他有效實(shí)施方式。
[0012] 圖1是化學(xué)機(jī)械拋光系統(tǒng)的局部橫截面視圖。
[0013] 圖2是圖1的承載頭和保持環(huán)的一部分的橫截面視圖。
[0014] 圖3是如本文所述的保持環(huán)的一個(gè)實(shí)施方式的第一支撐結(jié)構(gòu)的等距（isometric) 仰視圖。
[0015] 圖4是沿圖3的線4-4的保持環(huán)的側(cè)視橫截面視圖。
[0016] 圖5是圖4的保持環(huán)的放大局部截面視圖。
[0017] 圖6是用于在保持環(huán)的下部部分上產(chǎn)生倒錐形表面的固定裝置的一個(gè)實(shí)施方式 的側(cè)視橫截面視圖。
[0018] 圖7是圖6中示出的固定裝置的放大局部截面視圖。
[0019] 圖8是圖6和圖7的固定裝置的固定板的平面俯視圖。
[0020] 圖9A是圖8的固定板的側(cè)視橫截面視圖。
[0021] 圖9B是圖9A的固定板的放大局部橫截面視圖。
[0022] 圖9C和圖9D是示出在保持環(huán)上形成倒錐形表面的工藝的示意圖。
[0023] 圖10是用于在保持環(huán)的下部部分上產(chǎn)生倒錐形表面的固定裝置的另一實(shí)施方式 的局部側(cè)視橫截面視圖。
[0024] 圖11是修整系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施方式的示意性透視圖。
[0025] 為促進(jìn)理解，已盡可能使用相同的附圖標(biāo)記來(lái)指示各圖所共有的相同元件。預(yù)期 在一個(gè)實(shí)施方式中所公開(kāi)的元件可有益地用于其他實(shí)施方式而無(wú)需具體敘述。
【具體實(shí)施方式】
[0026] 本文描述用于拋光基板的保持環(huán)、W及用于修整和/或重新磨光（re化rbish)保 持環(huán)的方法。用于實(shí)施該方法的設(shè)備包括固定組件，固定組件被禪接至保持環(huán)W促進(jìn)修整 和/或重新磨光。
[0027] 圖1是化學(xué)機(jī)械拋光（CMP)系統(tǒng)100的局部橫截面視圖。CMP系統(tǒng)100包括承載 頭105,承載頭105將基板110 ( W虛線（地antom)來(lái)示出）保持在保持環(huán)115中，并將基 板110放置成在處理期間與拋光墊125的拋光表面120接觸。拋光墊125設(shè)置在壓板130 上。壓板130可通過(guò)壓板軸134禪接至電機(jī)132。電機(jī)132使得壓板130 W及因此使得拋 光墊125的拋光表面120在CMP系統(tǒng)100正在拋光基板110時(shí)繞壓板軸134的軸線136旋 轉(zhuǎn)。
[0028] CMP系統(tǒng)100可W包括化學(xué)物質(zhì)輸送系統(tǒng)138 W及墊清洗系統(tǒng)140。化學(xué)物質(zhì)輸 送系統(tǒng)138包括化學(xué)物質(zhì)罐142,化學(xué)物質(zhì)罐142裝有諸如漿料或去離子水之類的拋光流體 144。拋光流體144可由噴涂噴嘴146噴涂到拋光表面120上。排泄管道（化ain) 148可W 收集可流出拋光墊125的拋光流體144。所收集的拋光流體144可被過(guò)濾W去除雜質(zhì)，并被 運(yùn)輸回至化學(xué)物質(zhì)罐142 W供再次使用。
[0029] 墊清洗系統(tǒng)140可W包括噴嘴152,所述噴嘴152將去離子水154輸送至拋光墊 125的拋光表面120。噴嘴152被禪接至去離子水罐（未示出）。在拋光后，來(lái)自噴嘴152 的去離子水154可將碎屑W及多余的拋光流體144從基板110、承載頭105 W及拋光表面 120洗去。雖然墊清洗系統(tǒng)140和化學(xué)物質(zhì)輸送系統(tǒng)138被描繪為分隔的元件，但應(yīng)理解的 是，單個(gè)輸送管道也可執(zhí)行輸送去離子水154和輸送拋光流體144運(yùn)兩個(gè)功能。
[0030] 承載頭105被禪接至軸156。軸156被禪接至電機(jī)158,電機(jī)158可被禪接至臂 160。電機(jī)158可被用來(lái)W線性運(yùn)動(dòng)狂和/或Y方向）相對(duì)臂160側(cè)向（laterally)移動(dòng) 承載頭105。承載頭105還包括致動(dòng)器162,所述致動(dòng)器162被配置成沿著Z方向相對(duì)臂 160和/或拋光墊125移動(dòng)承載頭105。承載頭105還被禪接至旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器或電機(jī)164,旋 轉(zhuǎn)致動(dòng)器或電機(jī)164使得承載頭105相對(duì)臂160繞中屯、線166 (中屯、線166也可為旋轉(zhuǎn)軸 線）旋轉(zhuǎn)。電機(jī)158、164 W及致動(dòng)器162使得承載頭105相對(duì)拋光墊125的拋光表面120 定位和/或移動(dòng)。在一個(gè)實(shí)施方式中，電機(jī)158、164使得承載頭105相對(duì)拋光表面120旋 轉(zhuǎn)，并提供向下的力W在處理期間推動(dòng)基板110抵靠拋光墊125的拋光表面120。
[0031] 承載頭105包括主體168,所述主體168容納柔性膜的exible membrane) 170。柔 性膜170在承載頭105的下側(cè)上提供接觸基板110的表面。主體168 W及柔性膜170是由 保持環(huán)115來(lái)界定范圍的。保持環(huán)115可具有多個(gè)槽172 (示出一個(gè)槽），運(yùn)些槽促進(jìn)漿料 運(yùn)輸。
[0032] 承載頭105還可包括與柔性膜170相鄰的一個(gè)或多個(gè)囊袋化ladder)，所述囊袋諸 如是外囊袋174和內(nèi)囊袋176。如上所述，當(dāng)基板110保持在承載頭105中時(shí)，柔性膜170接 觸基板110的背側(cè)。囊袋174、176被禪接至第一變壓源（vari油le pressure source) 178A， 第一變壓源178A選擇性地將流體輸送至囊袋174、176, W將力施加于柔性膜170。在一個(gè) 實(shí)施方式中，囊袋174把力施加于柔性膜170的外部區(qū)域，而囊袋176把力施加于柔性膜 170的中屯、區(qū)域。從囊袋174、176施加于柔性膜170的力被傳遞至基板110的部分，并可 用W控制邊緣至中屯、的壓力輪廓，邊緣至中