專利名稱：帶有漿液輸送槽的保持環(huán)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及襯底的化學(xué)機(jī)械拋光，并且更具體地涉及用在化學(xué)機(jī)械拋光中的保持環(huán)。
背景技術(shù)：
通常通過在硅襯底上順序地沉積導(dǎo)電層、半導(dǎo)體層或絕緣層而在襯底上形成集成電路。一個制造步驟包括在非平面表面上沉積填充層，并平坦化填充層直到暴露非平面表面。例如，導(dǎo)電填充層可以沉積在圖案化絕緣層上以填充絕緣層中的溝槽或孔。然后拋光填充層直到暴露絕緣層的凸起的圖案。在平坦化之后，保留在絕緣層的凸起圖案之間的導(dǎo)電層的部分形成過孔、插塞和線路，它們提供了襯底上的薄膜電路之間的導(dǎo)電路徑。此外，需要平坦化以平坦化襯底表面用于光刻。
化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)是平坦化的一種可接受的方法。這種平坦化方法通常需要襯底安裝在CMP設(shè)備的載具頭或拋光頭上。襯底的暴露的表面靠近旋轉(zhuǎn)的拋光盤狀墊或帶狀墊放置。拋光墊可以是“標(biāo)準(zhǔn)”墊或固定的研磨墊。標(biāo)準(zhǔn)墊具有耐用的粗糙表面，而固定的研磨墊具有保持在容納介質(zhì)中的研磨顆粒。載具頭在襯底上提供可控的載荷，以將其推靠在拋光墊上。包含至少一種化學(xué)活性劑的拋光漿液和研磨顆粒(如果使用標(biāo)準(zhǔn)墊)，供應(yīng)到拋光墊的表面。

發(fā)明內(nèi)容
在一個方面中，本發(fā)明涉及保持環(huán)。保持環(huán)具有大致環(huán)形的體，所述環(huán)形的體具有頂表面、底表面、內(nèi)徑表面和外徑表面。所述底表面包括多個溝道，每個溝道從所述內(nèi)徑表面延伸到所述外徑表面并具有圓形頂。
本發(fā)明的實現(xiàn)方式可以包括以下特征中的一個或多個。所述圓形頂可以具有半圓形的橫截面，并且所述半圓形的橫截面可以具有與所述溝道的寬度大約相等的直徑。所述圓形頂可以具有平坦的部分。所述圓形頂可以在所述平坦的部分與所述溝道的豎直側(cè)壁相交處是圓形的。每個溝道可以包括大致垂直的側(cè)壁。所述多個溝道可以具有基本一致的深度。所述多個溝道可以以相對于延伸穿過所述保持環(huán)中心的徑向線段的角度，例如30°與60°之間的角度來定位。所述外徑表面可以包括凸緣。所述外徑表面可以包括與所述底表面鄰近的第一部分，第一部分具有比靠近所述頂表面的第二部分小的外徑。每個溝道可以包括大致垂直的側(cè)壁，并且所述側(cè)壁可以延伸至與所述凸緣大致相同的深度。所述環(huán)形體可以包含耐磨材料。所述環(huán)形體可以包括上部和下部，并且所述上部可以比所述下部更剛性。所述溝道可以形成在所述下部中。多個通道可以從所述內(nèi)徑表面穿過所述上部延伸到所述外徑表面。所述多個溝道可以圍繞所述保持環(huán)以大致相等的角度間隔分布。
在另一個方面中，本發(fā)明涉及一種載具頭。所述載具頭具有襯底接收表面和圍繞所述襯底接收表面的大致環(huán)形保持環(huán)。所述保持環(huán)具有頂表面、底表面、內(nèi)徑表面和外徑表面。所述底表面包括多個溝道，每個溝道從所述內(nèi)徑表面延伸到所述外徑表面并具有圓形頂。
在另一個方面中，本發(fā)明涉及一種拋光的方法。所述方法包括在襯底與拋光表面之間產(chǎn)生相對運(yùn)動；用保持環(huán)約束所述襯底；并且向所述拋光表面供應(yīng)拋光液體。所述保持環(huán)具有頂表面、底表面、內(nèi)徑表面和外徑表面，并且所述底表面包括多個溝道，每個溝道從所述內(nèi)徑表面延伸到所述外徑表面并具有圓形頂。所述拋光液體穿過所述溝道并在所述保持環(huán)下方流向所述襯底。
本發(fā)明的一個可能的優(yōu)點是因為保持環(huán)的底表面上的槽沒有棱角的拐角，所以漿液很難聚集在槽中。由此，漿液很難凝結(jié)或干燥并形成大的顆粒，并且由此可以減少諸如擦傷之類的缺陷。
本發(fā)明的另一個可能的優(yōu)點是如果在保持環(huán)的底表面處的槽的一部分具有垂直的側(cè)壁，則保持環(huán)的漿液輸送性能將隨著保持環(huán)的磨損保持相對穩(wěn)定。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的保持環(huán)的示意性立體圖。
圖2是圖1的保持環(huán)的示意性的平面仰視圖。
圖3是沿圖2中的線3-3所取的剖視圖。
圖4是沿圖2中的線4-4所取的剖視圖。
圖5是保持環(huán)的另一種實現(xiàn)方式的剖視圖。
具體實施例方式
參考圖1，保持環(huán)100通常是能夠緊固到CMP設(shè)備的載具頭的環(huán)形環(huán)。在美國專利No.5,738,574中描述了合適的CMP設(shè)備，而在美國專利No.6,251,215和2000年11月13日提交的美國專利申請序列號No.09/712,389中描述了合適的載具頭，其整個內(nèi)容通過引用包含在這里。保持環(huán)100安裝到裝載座中用于將襯底定位、定中并保持在CMP設(shè)備的傳輸臺處。在1999年10月8日提交、名為EDGE CONTACT LOAD CUP(EP公開號No.1061558)、并轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明受讓人的專利申請No.09/414,907中描述了合適的裝載座，，其整個內(nèi)容通過引用包含在這里。
參考圖1和3，保持環(huán)100可以由兩片構(gòu)造，包括下部110和上部120。下部110具有大致平坦的底表面112、圓柱形的內(nèi)表面114、圓柱形的外表面116和大致平坦的頂表面118。下部110的內(nèi)表面114形成直的垂直圓柱形表面。相反，下部110的突出部分142具有比下部的最底部144大的外徑，使得下部110的外表面116包含凸緣140。
內(nèi)表面114的內(nèi)徑可以被選擇成約束200mm或300mm的晶片。例如，在前面的情況下，內(nèi)徑可以是大約7.902英寸。
參考圖1和2，下部110的底表面112包括十二個溝道或槽130(可以有不同數(shù)量的溝道，例如十八個溝道)，以允許諸如漿液之類的拋光流體(其可以包含研磨劑或沒有研磨劑)在保持環(huán)之下流到襯底。溝道130可以是大致直的，并從保持環(huán)100的內(nèi)表面114延伸到外表面116。每個溝道130可以具有大約0.030至1.0英寸(例如0.125英寸)的寬度W(見圖4)。
底表面112上的溝道130可以以相等的角度間隔圍繞保持環(huán)100分布。溝道通常以相對于從保持環(huán)100的中心延伸的徑向線段(R)成角度α定位，例如45°，但是諸如30°與60°之間的其它定位角度也是可以的。
參考圖4，每個溝道130包括兩個垂直側(cè)壁132和圓形頂134，使得溝道130沒有棱角的內(nèi)部拐角。例如，圓形頂134可以具有半圓形的橫截面，其直徑等于兩個側(cè)壁132之間的距離。作為另一個示例，如圖5中所示，溝道的頂可以具有大致水平的平坦的部分136，并且彎曲部分138可以剛好位于頂與側(cè)壁相交的拐角處。
回到圖2和3，側(cè)壁132的高度H可以與凸緣140的高度相匹配，并且可以是大約0.030至0.30英寸。側(cè)壁可以沿溝道的長度上具有一致的高度，使得溝道130的整個深度在內(nèi)表面114處與外表面116處相同。
保持環(huán)100的下部110可以由對CMP工藝呈化學(xué)惰性并比上部120的材料軟的材料形成。該材料應(yīng)當(dāng)足夠有彈性使得襯底邊緣抵靠保持環(huán)100的接觸不會引起襯底破裂或破碎。但是，保持環(huán)100不應(yīng)當(dāng)過于有彈性使得當(dāng)載具頭在保持環(huán)100上施加向下的壓力時保持環(huán)100擠入到襯底接收凹槽中。保持環(huán)100還應(yīng)當(dāng)耐用并具有低的磨耗率，盡管保持環(huán)100的磨損是可接受的。例如，保持環(huán)100可以由塑料制成，例如聚苯硫醚(PPS)、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚醚醚酮(PEEK)、聚對苯二甲酸丁二醇脂(PBT)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚苯并咪唑(PBI)、聚醚酰亞胺(PEI)或合成材料。
參考圖1和3，上部120具有大致平坦的底表面122、圓柱形內(nèi)表面124、圓柱形外表面126和大致平坦的頂表面128。頂表面128包含孔，以接收機(jī)械緊固件，例如螺栓、螺釘或其它硬件(例如螺釘套或插入件)，用于將保持環(huán)100緊固到載具頭(可以有不同數(shù)量的孔)。此外，頂表面128可以具有一個或多個對準(zhǔn)孔，對準(zhǔn)孔被定位成當(dāng)保持環(huán)100緊固到載具頭時配合到載具頭上的對應(yīng)的銷以確保正確的對準(zhǔn)。
上部120的外表面126通常是垂直的，并具有與下部110的突出部分142相同的外徑。類似地，上部120的內(nèi)表面124通常是垂直的，并具有與下部110相同的內(nèi)徑。
保持環(huán)100的上部120可以包括用于清潔流體的注入或廢物的排放的一個或多個通道160，例如圍繞保持環(huán)以相等的角度間隔隔開的四個排放孔，以提供壓力均衡。這些排放孔160從內(nèi)表面124到外表面126水平地延伸穿過上部120?？商鎿Q地，排放孔可以傾斜，例如在內(nèi)徑表面處比在外徑表面處高，或者保持環(huán)可以制造成沒有排放孔。
上部120可以由諸如金屬的剛性材料制成。用于形成上部的合適材料包括不銹鋼、鉬或鋁?？商鎿Q地，可以使用陶瓷。上部120可以比下部110更加剛性。
下部110和上部120分別在它們的頂表面118和底表面122處連接，以形成保持環(huán)100。當(dāng)下部110和上部120對準(zhǔn)并配合時，保持環(huán)100具有整體的表面。兩個部分可以用粘結(jié)劑、諸如螺釘之類的機(jī)械緊固件或壓力配合構(gòu)造來連接。粘結(jié)劑層可以是雙組份(two-part)慢干環(huán)氧樹脂，例如Magnobond-6375TM，其可以從Magnolia Plastics of Chamblee，Ga得到。
當(dāng)保持環(huán)100緊固到載具頭的基底時，外徑180的頂部圓周可以與載具頭的基底圓周基本相同，使得沿著載具頭的外邊緣不存在間隙。
其它的實現(xiàn)方式也是可以的。例如，內(nèi)或外表面114、116、124和126的各個部分可以具有直線的、傾斜的或直線與傾斜混合的幾何形狀。諸如凸緣或法蘭之類的各種其它特征可以出現(xiàn)在上表面128上以允許保持環(huán)配合到載具頭。用于螺釘或螺釘套的孔可以形成在法蘭部分上。
作為另一個示例，保持環(huán)100可以利用例如PPS由單片塑料制成，而不是由分離的上部145和下部105形成。
作為另一個示例，其它類型的溝道也是可以的。溝道可以向外展開使得它們在外表面116處比在內(nèi)表面115處寬。溝道可以是彎曲的而不是直線的。在內(nèi)表面114處溝道可以比在外表面114處深，或者反之亦然。
盡管使用諸如“頂”和“底”之類的各種位置描述，但是這些術(shù)語應(yīng)當(dāng)被理解為相對于拋光表面，因為保持環(huán)可以用在其中襯底朝上、朝下或其中拋光表面豎直的拋光系統(tǒng)中。
已經(jīng)根據(jù)大量實施例描述了本發(fā)明。但是，本發(fā)明不限于所說明和描述的實施例。更確切來說，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求來限定。
權(quán)利要求書(按照條約第19條的修改)1.一種保持環(huán)，包括大致環(huán)形的體，其具有頂表面、底表面、內(nèi)徑表面和外徑表面，其中所述底表面包括多個溝道，每個溝道從所述內(nèi)徑表面延伸到所述外徑表面并具有圓形頂和大致豎直的側(cè)壁。
2.如權(quán)利要求1所述的保持環(huán)，其中所述圓形頂具有半圓形的橫截面。
3.如權(quán)利要求2所述的保持環(huán)，其中所述半圓形的橫截面具有與所述溝道的寬度大約相等的直徑。
4.如權(quán)利要求1所述的保持環(huán)，其中所述圓形頂具有平坦的部分。
5.如權(quán)利要求4所述的保持環(huán)，其中所述圓形頂在所述平坦的部分與所述溝道的豎直側(cè)壁的相交處是圓形的。
6.如權(quán)利要求1所述的保持環(huán)，其中所述多個溝道具有基本一致的深度。
7.如權(quán)利要求1所述的保持環(huán)，其中所述多個溝道以相對于延伸穿過所述保持環(huán)中心的徑向線段的角度定位。
8.如權(quán)利要求7所述的保持環(huán)，其中所述角度在30°與60°之間。
9.如權(quán)利要求l所述的保持環(huán)，其中所述外徑表面包括凸緣。
10.如權(quán)利要求9所述的保持環(huán)，其中所述外徑表面包括與所述底表面鄰近的第一部分，所述第一部分具有比靠近所述頂表面的第二部分小的外徑。
11.如權(quán)利要求9所述的保持環(huán)，其中所述每個溝道包括大致垂直的側(cè)壁，所述側(cè)壁延伸至與所述凸緣大致相同的深度。
12.如權(quán)利要求1所述的保持環(huán)，其中所述環(huán)形體包含耐磨材料。
13.如權(quán)利要求1所述的保持環(huán)，其中所述環(huán)形體包括上部和下部，所述上部比所述下部更剛性。
14.如權(quán)利要求13所述的保持環(huán)，其中所述溝道形成在所述下部中。
15.如權(quán)利要求14所述的保持環(huán)，其中所述下部由耐磨材料形成。
16.如權(quán)利要求14所述的保持環(huán)，還包括從所述內(nèi)徑表面穿過所述上部延伸到所述外徑表面的多個通道。
17.如權(quán)利要求1所述的保持環(huán)，其中所述多個溝道圍繞所述保持環(huán)以大致相等的角度間隔分布。
18.一種載具頭，包括襯底接收表面；圍繞所述襯底接收表面的大致環(huán)形的保持環(huán)，所述保持環(huán)具有頂表面、底表面、內(nèi)徑表面和外徑表面，其中所述底表面包括多個溝道，每個溝道從所述內(nèi)徑表面延伸到所述外徑表面并具有圓形頂和大致垂直的側(cè)壁。
19.一種拋光的方法，包括在襯底與拋光表面之間產(chǎn)生相對運(yùn)動；用保持環(huán)約束所述襯底，其中所述保持環(huán)具有頂表面、底表面、內(nèi)徑表面和外徑表面，其中所述底表面包括多個溝道，每個溝道從所述內(nèi)徑表面延伸到所述外徑表面并具有圓形頂和大致垂直的側(cè)壁；并且向所述拋光表面供應(yīng)拋光液體，使得所述拋光液體穿過所述溝道并在所述保持環(huán)下方流向所述襯底。
權(quán)利要求
1.一種保持環(huán)，包括大致環(huán)形的體，其具有頂表面、底表面、內(nèi)徑表面和外徑表面，其中所述底表面包括多個溝道，每個溝道從所述內(nèi)徑表面延伸到所述外徑表面并具有圓形頂。
2.如權(quán)利要求1所述的保持環(huán)，其中所述圓形頂具有半圓形的橫截面。
3.如權(quán)利要求2所述的保持環(huán)，其中所述半圓形的橫截面具有與所述溝道的寬度大約相等的直徑。
4.如權(quán)利要求1所述的保持環(huán)，其中所述圓形頂具有平坦的部分。
5.如權(quán)利要求4所述的保持環(huán)，其中所述圓形頂在所述平坦的部分與所述溝道的豎直側(cè)壁的相交處是圓形的。
6.如權(quán)利要求1所述的保持環(huán)，其中每個溝道包括大致垂直的側(cè)壁。
7.如權(quán)利要求1所述的保持環(huán)，其中所述多個溝道具有基本一致的深度。
8.如權(quán)利要求1所述的保持環(huán)，其中所述多個溝道以相對于延伸穿過所述保持環(huán)中心的徑向線段的角度定位。
9.如權(quán)利要求8所述的保持環(huán)，其中所述角度在30°與60°之間。
10.如權(quán)利要求1所述的保持環(huán)，其中所述外徑表面包括凸緣。
11.如權(quán)利要求10所述的保持環(huán)，其中所述外徑表面包括與所述底表面鄰近的第一部分，所述第一部分具有比靠近所述頂表面的第二部分小的外徑。
12.如權(quán)利要求10所述的保持環(huán)，其中所述每個溝道包括大致垂直的側(cè)壁，所述側(cè)壁延伸至與所述凸緣大致相同的深度。
13.如權(quán)利要求1所述的保持環(huán)，其中所述環(huán)形體包含耐磨材料。
14.如權(quán)利要求1所述的保持環(huán)，其中所述環(huán)形體包括上部和下部，所述上部比所述下部更剛性。
15.如權(quán)利要求14所述的保持環(huán)，其中所述溝道形成在所述下部中。
16.如權(quán)利要求15所述的保持環(huán)，其中所述下部由耐磨材料形成。
17.如權(quán)利要求15所述的保持環(huán)，還包括從所述內(nèi)徑表面穿過所述上部延伸到所述外徑表面的多個通道。
18.如權(quán)利要求1所述的保持環(huán)，其中所述多個溝道圍繞所述保持環(huán)以大致相等的角度間隔分布。
19.一種載具頭，包括襯底接收表面；圍繞所述襯底接收表面的大致環(huán)形的保持環(huán)，所述保持環(huán)具有頂表面、底表面、內(nèi)徑表面和外徑表面，其中所述底表面包括多個溝道，每個溝道從所述內(nèi)徑表面延伸到所述外徑表面并具有圓形頂。
20.一種拋光的方法，包括在襯底與拋光表面之間產(chǎn)生相對運(yùn)動；用保持環(huán)約束所述襯底，其中所述保持環(huán)具有頂表面、底表面、內(nèi)徑表面和外徑表面，其中所述底表面包括多個溝道，每個溝道從所述內(nèi)徑表面延伸到所述外徑表面并具有圓形頂；并且向所述拋光表面供應(yīng)拋光液體，使得所述拋光液體穿過所述溝道并在所述保持環(huán)下方流向所述襯底。
全文摘要
用于化學(xué)機(jī)械拋光的保持環(huán)具有大致環(huán)形的體，所述大致環(huán)形的體具有頂表面、底表面、內(nèi)徑表面和外徑表面。所述底表面包括多個溝道，每個溝道從所述內(nèi)徑表面延伸到所述外徑表面并具有圓形頂。
文檔編號B24B37/04GK1890054SQ200480036410
公開日2007年1月3日 申請日期2004年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月10日
發(fā)明者宏·沁·陳, 史蒂文·M·祖尼格 申請人:應(yīng)用材料公司