具有復(fù)合塑膠部分的載體頭部的制作方法
【專利摘要】一種化學(xué)機(jī)械拋光頭部，包括基部組件、扣環(huán)、以及柔性隔膜，所述基部組件包括至少一部件，所述至少一部件由具有與鋁大致相等或比鋁更高的拉伸模量的復(fù)合塑膠形成，所述扣環(huán)固定于基部組件，所述柔性隔膜固定于基部組件以在基部組件與柔性隔膜的上表面之間形成可增壓腔室。柔性隔膜的下表面提供基板安裝表面。
【專利說明】具有復(fù)合塑膠部分的載體頭部
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本公開內(nèi)容涉及用于化學(xué)機(jī)械拋光的載體頭部。
【背景技術(shù)】
[0002]集成電路通常通過導(dǎo)電層、半導(dǎo)電層或絕緣層的順序沉積而形成于基板上，尤其是形成于硅晶片上。一種制造步驟涉及在非平面表面之上沉積填充層且平面化填充層。對(duì)于特定應(yīng)用，填充層被平面化直到圖案化層的頂表面被暴露。例如，導(dǎo)電填充層能沉積于圖案化絕緣層上以填充絕緣層中的溝槽與孔。在平面化之后，在絕緣層凸起的圖案之間剩余的導(dǎo)電層的各部分形成過孔、插頭和線，所述過孔、插頭和線在基板上的薄膜電路之間提供導(dǎo)電路徑。對(duì)于其他應(yīng)用，比如氧化物拋光，填充層被平面化直到非平面表面之上剩余預(yù)定的厚度。此外，基板表面的平面化對(duì)于光刻通常是需要的。
[0003]化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)是一種公認(rèn)的平面化方法。此平面化方法通常需要將基板安裝于載體頭部上。基板的暴露表面通常對(duì)著旋轉(zhuǎn)拋光墊放置。載體頭部在基板上提供可控制的荷載(load)以對(duì)著拋光墊推動(dòng)所述基板。拋光液，比如含有磨粒(abrasiveparticle)的漿料，通常被供給至拋光墊的表面。對(duì)于在基板上的金屬層的拋光，例如銅層，所述漿料能為酸性的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]載體頭部的內(nèi)部部件通常由金屬形成,例如招，以為扣環(huán)(retaining ring)提供剛性(rigidity)。然而，在基板上的金屬層的拋光過程中，酸性的漿料能到達(dá)內(nèi)部的鋁部件而導(dǎo)致腐蝕。為了解決此問題，一些內(nèi)部部件能由具有與鋁相當(dāng)或比鋁更高的拉伸模量(tensile modulus)的復(fù)合塑膠形成。
[0005]在一方面中，化學(xué)機(jī)械拋光頭部包含基部組件、扣環(huán)、以及柔性隔膜，所述基部組件包含至少一部件，所述至少一部件由具有與鋁大致相等或比鋁更高的拉伸模量的復(fù)合塑膠形成，所述扣環(huán)固定于基部組件，所述柔性隔膜固定于基部組件以在所述基部組件與所述柔性隔膜的上表面之間形成可增壓腔室。柔性隔膜的下表面提供基板安裝表面。
[0006]實(shí)施方式可包含下述特征之一或更多。塑膠可實(shí)質(zhì)上對(duì)用于銅拋光的漿料而言是惰性的。復(fù)合塑膠可為被玻璃填充的塑膠。復(fù)合塑膠可包含聚苯硫醚(polyphenylenesulfide;PPS)或聚醚醚酮(polyetheretherketone;PEEK)。復(fù)合塑膠可為被玻璃填充的聚苯硫醚(PPS)或被玻璃填充的聚醚醚酮(PEEK)?？郗h(huán)可包含不銹鋼的上部分以及塑膠的下部分?；拷M件可包含不銹鋼夾環(huán)。基部組件可包含由聚醚醚酮組成的夾環(huán)。柔性隔膜的一部分可被夾于不銹鋼夾環(huán)與由聚醚醚酮組成的夾環(huán)之間。基部組件可包含由聚苯硫醚(PPS)組成的夾環(huán)。柔性隔膜的一部分可被夾于由聚醚醚酮組成的夾環(huán)與由聚苯硫醚(PPS)組成的夾環(huán)之間。
[0007]在另一方面中，一種拋光系統(tǒng)包含:拋光墊支撐件，所述拋光墊支撐件支撐具有拋光表面的拋光墊；載體頭部，所述載體頭部具有基部組件、柔性隔膜，所述柔性隔膜對(duì)著拋光表面固持基板；以及渦流(eddy current)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，所述渦流監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括傳感器頭部，所述傳感器頭部被放置以產(chǎn)生穿過所述拋光墊且延伸進(jìn)入載體頭部的磁場(chǎng)?；拷M件可包含至少一部件，所述至少一部件具有至少一部分放置于所述磁場(chǎng)中，且由具有與鋁大致相等或比鋁更高的拉伸模量的復(fù)合塑膠形成。
[0008]實(shí)施方式能包含下述優(yōu)點(diǎn)之一或更多。尤其地，復(fù)合塑膠可更加抗腐蝕，例如抵抗來自用于基板上的金屬層拋光的漿料的腐蝕，所述金屬層例如銅，所述復(fù)合塑膠可減少缺陷且延長(zhǎng)載體頭部壽命。此外，復(fù)合塑膠部件可保持扣環(huán)的整體剛性，以致扣環(huán)在固定于載體頭部時(shí)保持大致上平坦的外形，因而保持拋光均勻性。形成復(fù)合塑膠的內(nèi)部部件可在使用渦流監(jiān)測(cè)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)基板拋光的過程中產(chǎn)生較小的噪聲，這可改善端點(diǎn)檢測(cè)。
[0009]一個(gè)或更多個(gè)實(shí)施方式的細(xì)節(jié)描述于附圖與下面的說明中。其他的方面、特征以及優(yōu)點(diǎn)將由說明書、附圖及要求保護(hù)的范圍而變得顯而易見。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1為用于化學(xué)機(jī)械拋光裝置的載體頭部的截面示意圖。
[0011]圖2為圖1的載體頭部左側(cè)的放大圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012]在拋光操作的過程中，能由包括載體頭部100的化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)裝置拋光一個(gè)或更多個(gè)基板。CMP裝置的說明能在第5，738，574號(hào)美國(guó)專利中找到。
[0013]參考圖1與圖2，示例性載體頭部100包括:殼102 ;基部組件130，基部組件130相對(duì)殼102可垂直移動(dòng)；可增壓腔室104，可增壓腔室104介于殼102與基部組件130之間，可增壓腔室104控制垂直位置或基部組件130上的向下壓力；柔性隔膜120，柔性隔膜120固定至基部組件130，柔性隔膜120具有底表面，所述底表面為基板提供安裝表面，一個(gè)或更多個(gè)可增壓腔室122介于隔膜120與基部組件130之間；以及扣環(huán)110，扣環(huán)110固定在基部組件130的邊緣附近以固持在隔膜120之下的基板。殼102能固定至傳動(dòng)軸，且所述傳動(dòng)軸能橫跨拋光墊旋轉(zhuǎn)和/或移動(dòng)載體頭部。
[0014]扣環(huán)110大體上可為環(huán)形，扣環(huán)110例如通過螺釘或螺栓固定在基部組件130的外邊緣，所述螺釘或螺栓延伸穿過基部組件120中的對(duì)齊通道而至扣環(huán)110的上表面?？郗h(huán)110的內(nèi)表面結(jié)合柔性隔膜120的下表面界定基板接收凹槽?？郗h(huán)110防止基板脫離基板接收凹槽?？郗h(huán)110能包括下部分112和上部分114，上部分114比下部分112更剛硬。下部分112能為塑膠，比如聚苯硫醚(PPS)或聚醚醚酮(PEEK)。下部分112實(shí)質(zhì)上能為純塑膠(由塑膠組成)，例如無非塑膠填充物。上部分114能為金屬，例如不銹鋼。
[0015]泵能通過殼102和/或基部組件130內(nèi)的通道而流體連接至腔室104以控制腔室104內(nèi)的壓強(qiáng)，從而控制基部組件130的位置和/或基部組件130上的向下壓力，并從而控制扣環(huán)110。類似地，泵能通過殼102和/或基部組件130內(nèi)的通道108流體連接至腔室122以控制腔室122內(nèi)的壓強(qiáng)，并從而控制基板上柔性隔膜120的向下壓力。
[0016]或者，基部組件120與殼102能結(jié)合為單一零件(沒有腔室122且基部組件120相對(duì)殼102并非垂直可移動(dòng)的)。在其中的一些實(shí)施方式中，傳動(dòng)軸120能升降以控制扣環(huán)110的在拋光墊上的壓力。在另一個(gè)可選方式中，扣環(huán)110能相對(duì)基部組件120為可移動(dòng)的且載體頭部100能包括能增加壓強(qiáng)以控制扣環(huán)上的向下壓力的內(nèi)部腔室，例如，如第7，699，688號(hào)美國(guó)專利中所述，且通過援引將所述美國(guó)專利并入本文。
[0017]柔性隔膜120能為硅樹脂(silicone)隔膜。柔性隔膜能包括多個(gè)蓋瓣(flap) 124，多個(gè)蓋瓣124將柔性隔膜120與基部組件104之間的容積隔開為獨(dú)立可控的腔室。蓋瓣124的端部能固定至基部組件130，例如夾至基部組件130。環(huán)狀外部環(huán)126能插入柔性隔膜120的外邊緣部分的外表面中的凹槽內(nèi)。環(huán)狀內(nèi)部環(huán)128能鄰接(abut)柔性隔膜120的外邊緣部分的內(nèi)表面。外部環(huán)126與內(nèi)部環(huán)128增加柔性隔膜120邊緣部分的剛性。這樣能允許多個(gè)腔室的上腔室內(nèi)的壓強(qiáng)經(jīng)由邊緣部分轉(zhuǎn)移至基板。
[0018]基部組件130能包含多個(gè)部件。蓋瓣124之一的端部能被夾于第一夾具(clamp) 132與第二夾具134之間，第二夾具134位于第一夾具132上方且鄰接第一夾具132。第一夾具132實(shí)質(zhì)上能為純塑膠，例如不具填充物的聚醚醚酮(PEEK)。第二夾具134實(shí)質(zhì)上能為純塑膠，但能為與第一夾具的塑膠不同的塑膠，例如聚苯硫醚(PPS)。另一蓋瓣124的端部能被夾于第一夾具132與第三夾具136之間，第三夾具136位于第一夾具132和第二夾具134 二者之上且與二者鄰接。第三夾具136實(shí)質(zhì)上能為純塑膠，但能為與第二夾具的塑膠不同的塑膠。此外，第三夾具136能為與第一夾具132相同的塑膠。例如第三夾具能為聚苯硫醚(PPS)。又另一蓋瓣124的端部能被夾于第三夾具136與第四夾具138之間，第四夾具138位于第三夾具136之上且鄰接第三夾具136。第四夾具138能為金屬，例如不銹鋼。再另一蓋瓣124的端部能被夾在第三夾具136與大體上在載體頭部中間附近的盤片形(disk-shaped)主體140之間，主體140在第二夾具136的部分之上延伸。大體上盤片形主體140實(shí)質(zhì)上能為純塑膠，例如聚苯硫醚(PPS)。夾具132、134、136以及主體140實(shí)質(zhì)上為純塑膠的優(yōu)點(diǎn)為可使相當(dāng)復(fù)雜形狀的加工容易地進(jìn)行。
[0019]第四夾具138的頂端能固定至第五夾具142，且鄰接第五夾具142的下側(cè)。扣環(huán)110也能固定至第五夾具142，且鄰接第五夾具142的下側(cè)。第五夾具142能為復(fù)合塑膠，例如被玻璃填充的聚苯硫醚(PPS)，或被玻璃填充的聚醚醚酮(PEEK)，例如30-50%的玻璃，例如40%的玻璃。復(fù)合塑膠的優(yōu)點(diǎn)(尤其為被玻璃填充的塑膠)為這些材料能具有與鋁相當(dāng)或比鋁更高的拉伸模量。因此，第五夾具142比鋁更能抗腐蝕，例如抵抗用于拋光在基板上的金屬層(例如銅)的漿料的腐蝕，同時(shí)保持扣環(huán)的整體剛性，從而保持拋光均勻性。
[0020]第六夾具144能放置于第五夾具142之上，且鄰接五夾具142。平衡架(gimbal)機(jī)構(gòu)的外邊緣能被夾在第四夾具138與第六夾具144之間。平衡架機(jī)構(gòu)(可視為基部組件130的一部分)允許基部組件130相對(duì)殼102垂直滑動(dòng)而限制基部組件130的橫向移動(dòng)。第六夾具144能為金屬，例如不銹鋼。第四夾具138與第六夾具144為金屬，例如不銹鋼的優(yōu)點(diǎn)為平衡架機(jī)構(gòu)的牢固裝合。
[0021]第七夾具146能放置于第五夾具142之上，且鄰接第五夾具142。第七夾具146能為不銹鋼。密封腔室104的隔膜150的外邊緣能被夾于第七夾具146與第八夾具148之間。蓋152,例如由基于聚乙二醇對(duì)苯二甲酸酯(polyethyleneterephthalate;PET_P)的半結(jié)晶熱塑性聚酯形成，例如ErtalyteTM，能覆蓋于第七夾具142上，且沿著第五夾具142的外側(cè)壁延伸。
[0022]平衡架機(jī)構(gòu)、主體140、夾具132-148以及蓋152能一起視為提供基部組件130。然而，有許多替代的實(shí)施方式能仍然使用本公開內(nèi)容中說明的技術(shù)。例如在隔膜120上能有較少的蓋瓣124，以致一些夾具變成不必要的，且非載體頭部的部分?；蛘?，在隔膜120上能有更多的蓋瓣124，以致需要額外的夾具。一些夾具的相對(duì)位置能改變，且一些夾具能合并為單一整體部分。
[0023]由于載體頭部的幾乎全部?jī)?nèi)部部件皆由非導(dǎo)電、非磁性的材料形成，因此在使用渦流監(jiān)測(cè)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)基板拋光的過程中能具有較小的噪聲，這可改善端點(diǎn)檢測(cè)。
[0024]已經(jīng)用數(shù)個(gè)實(shí)施方式來說明本發(fā)明。然而，本發(fā)明并不限于所描繪和說明的實(shí)施方式。更確切地說，本發(fā)明的范圍由所附要求保護(hù)的范圍界定。
【權(quán)利要求】
1.一種化學(xué)機(jī)械拋光頭部，包含: 基部組件，所述基部組件包含至少一部件，所述至少一部件由具有與鋁大致相等或比鋁更高的拉伸模量的復(fù)合塑膠形成； 扣環(huán)，所述扣環(huán)固定于所述基部組件；以及 柔性隔膜，所述柔性隔膜固定于所述基部組件以在所述基部組件與所述柔性隔膜的上表面之間形成可增壓腔室，所述柔性隔膜的下表面提供基板安裝表面。
2.如權(quán)利要求1所述的載體頭部，其中所述復(fù)合塑膠為被玻璃填充的塑膠。
3.如權(quán)利要求2所述的載體頭部，其中所述復(fù)合塑膠為被玻璃填充的聚苯硫醚(PPS)或被玻璃填充的聚醚醚酮(PEEK)。
4.如權(quán)利要求1所述的載體頭部，其中所述復(fù)合塑膠包含聚苯硫醚(PPS)或聚醚醚酮(PEEK)。
5.如權(quán)利要求1所述的載體頭部，其中所述扣環(huán)包含不銹鋼的上部分以及塑膠的下部分。
6.如權(quán)利要求1所述的載體頭部，其中所述基部組件包含不銹鋼夾環(huán)。
7.如權(quán)利要求6所述的載體頭部，其中所述基部組件包含由聚醚醚酮組成的夾環(huán)。
8.如權(quán)利要求7所述的載體頭部，其中所述柔性隔膜的一部分被夾在所述不銹鋼夾環(huán)與由聚醚醚酮組成的所述夾環(huán)之間。
9.如權(quán)利要求7所述的載體頭部，其中所述基部組件包含由聚苯硫醚(PPS)組成的夾環(huán)。
10.如權(quán)利要求9所述的載體頭部，其中所述柔性隔膜的一部分被夾在由聚醚醚酮組成的所述夾環(huán)與由聚苯硫醚(PPS)組成的所述夾環(huán)之間。
11.一種拋光系統(tǒng)，所述拋光系統(tǒng)包含: 拋光墊支撐件，所述拋光墊支撐件支撐具有拋光表面的拋光墊；載體頭部，所述載體頭部具有基部組件以及對(duì)著拋光表面固持基板的柔性隔膜；以及渦流監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，所述渦流監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括傳感器頭部，所述傳感器頭部被放置以產(chǎn)生穿過所述拋光墊且延伸進(jìn)入所述載體頭部的磁場(chǎng)，且其中所述基部組件包含至少一部件，所述至少一部件具有至少一部分放置于所述磁場(chǎng)中，且所述至少一部件由具有與鋁大致相等或比鋁更高的拉伸模量的復(fù)合塑膠形成。
【文檔編號(hào)】B24B37/11GK103889656SQ201280051111
【公開日】2014年6月25日 申請(qǐng)日期:2012年7月27日 優(yōu)先權(quán)日:2011年9月12日
【發(fā)明者】諾吉·A·賈金德拉, 基蘭·吉里萊普拉 申請(qǐng)人:應(yīng)用材料公司