用于cmp抛光头的基板进动机制的利记博彩app
【专利说明】
本发明的背景
技术领域
[0001]本文所述的实施例一般涉及一种化学机械抛光承载头。更具体地，本文所述的实施例涉及一种用于承载抛光头的基板进动机制。
【背景技术】
[0002]通常通过在硅基板上顺序沉积导电层、半导电层或绝缘层来在基板上形成集成电路。一个制造步骤涉及将填料层沉积在非平面的表面上，以及平面化该填料层直到暴露非平面的表面为止。举例而言，可将导电的填料层沉积在图案化绝缘层上以填充绝缘层中的沟槽或孔。随后抛光填料层直到暴露绝缘层的凸起图案为止。在平面化之后，余留在绝缘层的凸起图案之间的导电层的部分形成通孔、插塞及线，该通孔、插塞及线提供基板上的薄膜电路之间的导电通路。另外，需要平面化来平面化基板表面以用于光刻。
[0003]化学机械抛光(CMP)是一种被接受的平面化方法。此平面化方法通常要求将基板安装在CMP装置的承载头或抛光头上。抵靠旋转的抛光盘垫或带垫来置放基板的暴露表面。抛光垫可为标准垫或固着磨料垫。标准垫可具有耐用的粗糙化表面，而固着磨料垫可具有保持在容纳介质中的磨料颗粒。承载头在基板上提供可控负载以推动基板抵靠抛光垫。承载头可具有在抛光期间将基板保持在适当位置的保持环。可在抛光期间将包括至少一种化学反应剂及磨料颗粒的抛光液体(诸如，浆料)供应至抛光垫的表面。
[0004]维持基板的均匀移除轮廓是CMP工艺的重要方面。可能希望在极方向及径向方向两者上维持基板的表面上的相对均匀的轮廓。由此，采用降低平面化轮廓的局部不均匀性的方法可为重要的。
【发明内容】
[0005]本文所述的实施例一般涉及一种用于CMP承载头的基板进动机制。提供一种用于CMP承载头的基板进动装置。该装置赋能基板进动，该基板进动是在基板的抛光期间基板相对于承载头的旋转运动。承载头与保持环组件可解耦(de-couple)，从而允许承载头与保持环组件独立于彼此移动以在CMP工艺期间促进基板进动。
[0006]在一个实施例中，提供一种用于抛光基板的装置。该装置包括头组件，以及保持环组件。该保持环组件包括内齿轮及设置在头组件与保持环组件之间的轴承。该轴承被适配成使保持环组件与头组件解耦。亦提供被适配成使保持环组件相对于头组件旋转的驱动组件。
[0007]在另一实施例中，提供一种用于抛光头的保持环组件。该保持环组件包括具有上环形部分及下环形部分的保持环以及被耦接至该上环形部分的承载环。该保持环组件进一步包括被耦接至该承载环的轴承夹持器以及被耦接至该轴承夹持器的内齿轮，该轴承夹持器被适配成接收轴承。
[0008]在又一实施例中，提供一种操作抛光装置的方法。该方法包括提供抛光头组件及保持环组件。该保持环组件与该抛光头组件解耦。该方法亦提供以第一速度旋转抛光头以及以大于该第一速度的第二速度旋转保持环组件。
【附图说明】
[0009]为了可详细理解本发明的上述特征的方式，可通过参照实施例对简要概述于上的本发明进行更加详细的描述，该等实施例中的一些实施例图示于附图中。然而应注意的是，这些附图仅图示本发明的典型实施例且因此不被视为限制本发明的范畴，因为本发明可允许其他等效实施例。
[0010]图1是具有解耦的保持环组件的承载头的部分剖视图。
[0011]图2是图1的承载头的局部透视图。
[0012]图3是保持环组件及基板的示意性仰视图。
[0013]为了便于理解，已经在可能的地方使用相同的附图标记来指示诸图所共有的相同元件。可构想，一个实施例的元件及特征可有利地并入其他实施例而无需进一步详述。
【具体实施方式】
[0014]本文所述的实施例一般涉及一种用于CMP承载头的基板进动机制。提供一种用于承载头的基板进动装置。该装置赋能基板进动，该基板进动是在基板的抛光期间基板相对于承载头的旋转运动。承载头与保持环组件可解耦且独立于彼此移动以在CMP工艺期间促进基板进动。
[0015]—般而言，可将变化的压力施加至膜构件的各个径向区以创建背面压力，该背面压力可将基板夹持至CMP头。可使压力横跨各个区变化以在每个径向区中提供预定的移除轮廓。然而，调整径向区中的压力不完全地调整极方向上的不均匀性。膜构件的不均匀性可引起基板中的不均匀移除轮廓。由此，在抛光工艺中提供“极(polar)不对称”可移除或降低移除轮廓中的局部不均匀性的影响。
[0016]本文所述的实施例一般是关于抛光300mm基板而提供。然而，本文所述的实施例可被适配成抛光其他大小的基板(诸如，10mm或450_基板)。可被适配成受益于本文所述的实施例的CMP头是可从加州圣克拉拉市的应用材料公司(Applied Materials, Inc.)获得的TITAN HEAD?或TITAN CONTOUR0然而，可以预期，可从其他制造商获得的承载头可被适配成采用本文所述的实施例。
[0017]图1是传统的承载头100的部分剖视图。承载头100包括外壳106、头组件102及保持环组件104。外壳106—般可为圆形形状且可被连接至驱动轴(未图示)以在抛光期间利用该驱动轴旋转。可存在延伸通过外壳106用于承载头100的气动控制的通道(未图示)。承载头100亦包括保持环组件104，该保持环组件104包括保持环120、承载环140、轴承夹持器110及内齿轮112。轴承130可使头组件102与保持环组件104解耦。
[0018]图2是图1的具有头组件102及经解耦的保持环组件104的承载头100的局部透视图。头组件102可包含外壳106，该外壳106—般可为圆形形状且可被连接至驱动轴(未图示)以在抛光期间利用该驱动轴旋转。可存在延伸通过外壳106用于承载头100的气动控制的通道(未图示)。承载主体208可被柔性地耦接至外壳106且与外壳106共旋转。承载主体208亦可被耦接至柔性膜250，该柔性膜250可被适配成在CMP工艺期间夹持基板201。柔性膜250可限定用于夹持基板201的数个可加压腔室。
[0019]如先前所述，保持环组件104可包含保持环组件120、承载环140、轴承夹持器110及内齿轮112。承载环140大体上可为环状结构。承载环140可具有环形上部244及环形下部242。环形上部244可被设置成毗邻于轴承夹持器110且在轴承夹持器110下方。环形下部242可被设置成毗邻于保持环120且在保持环120上方。承载环140可具有穿过该承载环140设置的凹槽或孔以容纳紧固装置(诸如，螺钉或螺栓(未图示))以耦接轴承夹持器110、承载环140及保持环120。
[0020]保持环120可由两个环(下圆环224及上圆环222)形成。下圆环224与上圆环222可被耦接在一起。当接合下圆环224与上圆环222时，两个环在其毗邻表面上的内径及外径处具有基本上相同的尺寸，以使得下圆环224与上圆环222在其接合处形成齐平表面。
[0021]在配置用于300mm基板的实施例中，基板201可具有约11.811英寸的外径。在一个实施例中，下圆环224的内径可在约11.830英寸与约11.870英寸之间，诸如11.852英寸。在此实施例中，基板201外径与下圆环224内径之间的齿轮比可为约0.99654。在另一实施例中，下圆环224的内径可在约11.890英寸与约11.950英寸之间，诸如约11.912英寸。在此实施例中，基板201外径与下圆环224内径之间的齿轮比可为约0.99152。
[0022]在某些实施例中，下圆环224与上圆环222可通过接合材料(未图示)在其毗邻表面处附连。下圆环224与上圆环222之间的相接可防止将浆料材料俘获在保持环120中。接合材料可为粘合材料，诸如缓慢固化或快速固化环氧树脂。高温环氧树脂可抵抗在CMP工艺期间接合材料由于高热量而劣化。在某些实施例中，环氧树脂包括聚酰胺及脂肪胺。
[0023]上圆环222可具有内表面228，该内表面228可被适配成与柔性膜250耦接且向柔性膜250提供支撑。上圆环222可由与下圆环224相比可更为刚性的材料(诸如，例如不锈钢、钼、招的金属，陶瓷材料，或其他示例性材料)形成。
[0024]下圆环224可被设置成毗邻于上圆环222且在该上圆环222下方。下圆环224可具有基板保持表面226，该基板保持表面226可被适配成在CMP工艺期间保持基板201。下圆环224可由在CMP工艺中为化学惰性的材料(诸如，塑胶，例如，聚苯硫(PPS))形成。下圆环224亦可被适配成提供耐久性及低磨损率。下圆环224可为可足够压缩的，以使得基板201边缘抵靠下圆环224的接触不致使基板201碎裂或破裂。然而，下圆环224不应如此有弹性以致保持环120上的向下压力致使在CMP工艺期间挤出下圆环224。
[0025]轴承夹持器110大体上可为环状的。轴承夹持器110可被设置成毗邻于承载环140的环形上部244且在该环形上部244上方。轴承夹持器110可通过紧固件213 (诸如，螺钉或螺栓)被耦接至承载环140。轴承夹持器110可由诸如金属(例如，不锈钢、钼、铝)、陶瓷材料或其他示例性材料之类的材料形成。轴承夹持器110的上部216可为内齿轮112提供支撑。轴承夹持器110可包括数个孔(未图示)，该数个孔可与内齿轮112的数个孔(未图示)对准。轴承接收区域218可被适配成接收轴承130。
[0026]轴承130可被耦接在轴承夹持器110与承载主体208之间。轴承