專利名稱：：用于化學(xué)機(jī)械拋光裝置中運(yùn)載頭上的固定環(huán)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本實(shí)用新型一般關(guān)于基片的化學(xué)機(jī)械拋光(chemicalmechanicalpolishing)，更具體地關(guān)于用于化學(xué)機(jī)械拋光裝置中運(yùn)載頭上的固定環(huán)(retainingring)。
背景技術(shù)：
：通過導(dǎo)電層、半導(dǎo)電層或者絕緣層的順序沉積，集成電路通常形成在基片上，特別是硅片上。在每一層沉淀之后，層被蝕刻以形成電路特征。當(dāng)一系列的層被順序地沉積而且蝕刻的時(shí)候，基片的外表面或者最上面表面，即，基片的暴露表面，逐漸地變得較不平坦。這個(gè)非平坦(non-planar)的外表面給集成電路制造者帶來了問題，因?yàn)?，非平坦表面能妨礙光刻裝置(photolithographyapparatus)的正確聚焦。因此，需要定期地平面化(planarize)基片表面以提供一個(gè)平坦表面。事實(shí)上，平面化(planarization)拋掉非平坦的外表面，無論是導(dǎo)電層、半導(dǎo)電層或者絕緣層，以形成一個(gè)相對平坦的、光滑的表面?；瘜W(xué)機(jī)械拋光是平面化的一個(gè)公認(rèn)方法。這種平面化方法典型地需要將基片裝在運(yùn)載頭(carrierhead)或者拋光頭(polishinghead)上，并且暴露出要被拋光的基片表面。然后，基片對著旋轉(zhuǎn)的拋光墊(rotatingpolishingpad)放置。運(yùn)載頭也可以旋轉(zhuǎn)和/或振動(dòng)(oscillate)，以便在基片和拋光表面之間提供附加運(yùn)動(dòng)。此外，為了在墊和基片之間的交界面上提供研磨化學(xué)溶液(abrasivechemicalsolution)，可以在拋光墊(polishingpad)上散布拋光漿料(polishingslurry)，其中包括研磨劑(abrasive)和至少一種化學(xué)活性試劑。另外，拋光墊可以被周期性地調(diào)節(jié)(conditioned)，以保持均勻拋光率(uniformpolishingrate)。
實(shí)用新型內(nèi)容一方面，本實(shí)用新型涉及一個(gè)固定環(huán)，它用在化學(xué)機(jī)械拋光裝置中的運(yùn)載頭上。該固定環(huán)包括環(huán)形圈(annularring)，它有下表面(bottomsurface)、內(nèi)表面(innersurface)和外表面(outersurface)，以及下表面上的多個(gè)凹槽(recesses)。每個(gè)凹槽包括內(nèi)拖曳表面(innertrailingsurface)，漿料捕集區(qū)域(slurrycapturearea)，以及通道(channel)，它把漿料捕集區(qū)域連接到內(nèi)表面。本實(shí)用新型的實(shí)施例可以包括一個(gè)或者多個(gè)下面的特征。內(nèi)拖曳表面可以向后傾斜，并相對于下表面形成一個(gè)銳角，或者向前傾斜，相對于下表面形成一個(gè)鈍角。內(nèi)拖曳表面可以被設(shè)置成，在其中固定有一個(gè)嵌入工具(inserttool)，此嵌入工具有一個(gè)接觸邊，用于和化學(xué)機(jī)械拋光裝置上的拋光墊磨損性地接觸(abrasivelycontacting)。環(huán)形圈可以用選自包括下面材料的組中的材料制成，這些材料包括聚苯硫醚(polyphenylsulfide)(PPS)、聚酰亞胺、聚苯并咪唑(PBI)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚醚醚酮(PEEK)、聚碳酸酯、乙縮醛、聚醚酰亞胺(PEI)，或者它們的組合。至少一個(gè)凹槽可以擁有一個(gè)被設(shè)計(jì)用來嵌套(nesting)的形狀，而且可以被放置在下表面，與至少另外一個(gè)凹槽嵌套。被多個(gè)凹槽覆蓋的總凹進(jìn)面積(totalrecessedarea)可占下表面的總設(shè)計(jì)表面面積(totalprojectedsurfacearea)的20％到80％之間。通道可以被放置在一個(gè)平面中，此平面基本上平行于下表面，并且和下表面有一定距離。每個(gè)凹槽具有的三維形狀可用以在固定環(huán)的厚度減小的時(shí)候，保持固定環(huán)的功能特性。每個(gè)凹槽可以有漿料進(jìn)料區(qū)域(slurryfeedingarea)，它可以包括一個(gè)位于環(huán)形圈的外表面的開口。在外表面上的所有開口的總表面面積可占外表面的總設(shè)計(jì)表面面積的20％到80％之間。內(nèi)表面可以包括與通道相連的切口(cut)。每個(gè)凹槽可以包括外拖曳表面。外拖曳表面可以向后傾斜，相對于下表面形成一個(gè)銳角，或者向前傾斜，相對于下表面形成一個(gè)鈍角?？梢栽趦?nèi)拖曳表面上固定一個(gè)嵌入工具。嵌入工具是用金屬碳化物制成的。嵌入工具的表面可以被處理一增強(qiáng)其抗磨損性。嵌入工具可以有接觸邊，它包括單個(gè)接觸點(diǎn)(contactpoint)、或者多個(gè)接觸點(diǎn)。嵌入工具的一端的形狀可以為刮片(scraperblade)狀，或者為弧形隆起(roundedpeak)狀。嵌入工具可以具有頭部(head)，它包括弧形表面和一個(gè)傾斜表面(tiltedsurface)。嵌入工具可以具有肩部(shoulder)，用于調(diào)整接觸邊相對于下表面的高度。在另外一方面，本實(shí)用新型涉及一個(gè)固定環(huán)，它用于化學(xué)機(jī)械拋光裝置中的運(yùn)載頭上。固定環(huán)具有環(huán)形圈，它具有下表面、內(nèi)表面和外表面，以及下表面上的多個(gè)凹槽。每個(gè)凹槽包括內(nèi)拖曳表面，其被構(gòu)造用于在其上固定嵌入工具，此嵌入工具有接觸邊，用于磨損性地接觸化學(xué)機(jī)械拋光裝置上的拋光墊。本實(shí)用新型的實(shí)施方式可以包括一個(gè)或者多個(gè)以下的特征。嵌入工具可以被固定在內(nèi)拖曳表面上。嵌入工具可以用金屬制造，并且嵌入工具的至少一部分表面可以被金剛石覆蓋。嵌入工具可以有一個(gè)銳邊(sharpedge)，其表面覆蓋有金剛石層，或者一個(gè)弧形表面，其表面覆蓋有金剛石砂粒(diamondgrit)。嵌入工具可以具有接觸邊，其包括單個(gè)接觸點(diǎn)或者多個(gè)接觸點(diǎn)。嵌入工具的一端的形狀可以為刮片狀，或者為弧形隆起狀。嵌入工具可以具有頭部，它包括弧形表面和一個(gè)傾斜表面。嵌入工具可以具有肩部，用于調(diào)整接觸邊相對于下表面的高度。在另外一個(gè)方面，本實(shí)用新型涉及一個(gè)固定環(huán)，它用在化學(xué)機(jī)械拋光裝置的運(yùn)載頭上。固定環(huán)包括環(huán)形圈，它具有下表面、內(nèi)表面和外表面，并且在下表面上具有多個(gè)凹槽。每個(gè)凹槽包括內(nèi)拖曳表面、外拖曳表面、以及位于內(nèi)拖曳表面和外拖曳表面之間的漿料捕集區(qū)域。在內(nèi)表面上的多個(gè)開口與漿料捕集區(qū)域相連。本實(shí)用新型的實(shí)施方式可以包括一個(gè)或者多個(gè)下面的特征。內(nèi)拖曳表面可以向后傾斜并相對于下表面形成一個(gè)銳角，或者向前傾斜并相對于下表面形成一個(gè)鈍角。外拖曳表面可以向后傾斜并相對于下表面形成一個(gè)銳角，或者向前傾斜并相對于下表面形成一個(gè)鈍角。固定環(huán)和漿料捕集區(qū)域可以提供一個(gè)或者多個(gè)下述優(yōu)點(diǎn)(1)在基片的不同區(qū)域上提高拋光率的均勻性；(2)漿料的更有效使用；(3)拋光墊可以在原位置進(jìn)行調(diào)節(jié)；(4)固定環(huán)的使用壽命的延長；(5)減少基片上的缺陷；以及(6)減少用于沖洗基片的去離子水的消耗。在下面的描述中，將闡明本實(shí)用新型的附加優(yōu)點(diǎn)，并且部分地從描述中得到清楚的了解，或者通過本實(shí)用新型的實(shí)施得到認(rèn)識。借助及結(jié)合權(quán)利要求中具體指出的內(nèi)容，可清楚地了解本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)。從詳細(xì)的描寫和這里公開的本實(shí)用新型的隨附附圖中，可以對本實(shí)用新型有更全面的理解。然而，附圖并不能被解釋為將本實(shí)用新型限制在這里所描述和顯示的特定的實(shí)施例。圖1A是示例性運(yùn)載頭的剖面圖，其包括一個(gè)固定環(huán)。圖1B是一個(gè)展開圖，圖解說明穿過圖1A的運(yùn)載頭中的固定環(huán)的通道。圖2是固定環(huán)的另外一個(gè)實(shí)施方式的一部分的透視圖，該固定環(huán)在其下表面上包括多個(gè)凹槽，在其內(nèi)表面上包括多條通道。圖3A是圖2中的固定環(huán)的下表面的平面圖。圖3B是是圖2中的固定環(huán)沿著圖3A中的A-A’線剖開的剖面圖。圖4是圖2中的固定環(huán)沿著圖3B中的Z-Z’線的剖開的平面剖視圖。圖5A是一個(gè)展開俯視平面視圖，部分被剖開以顯示圖2中的固定環(huán)的一個(gè)凹槽。圖5B是顯示圖5A中的固定環(huán)的通道的側(cè)視圖。圖6A-6C圖解說明圖5A的凹槽中的內(nèi)拖曳表面的一個(gè)實(shí)施方式。圖7A-7C圖解說明圖5A的凹槽的內(nèi)拖曳表面的另外一個(gè)實(shí)施方式。圖8A-8C圖解說明在其凹槽的內(nèi)拖曳表面上固定有一個(gè)嵌入工具一個(gè)固定環(huán)。圖9A-9E圖解說明嵌入工具的其它的實(shí)施方式。圖10圖解說明用于將嵌入工具固定在內(nèi)拖曳邊的結(jié)構(gòu)(mechanism)。圖11A和圖11B圖解說明在固定環(huán)上的一個(gè)凹槽，它包括一個(gè)外拖曳邊。圖12是一個(gè)平面視圖，部分被剖開以顯示一個(gè)固定環(huán)，其中的凹槽包括一個(gè)開口，它靠近固定環(huán)的內(nèi)表面。圖13是一個(gè)平面視圖，部分被剖開以顯示一個(gè)固定環(huán)，其中的凹槽包括位于內(nèi)側(cè)圓周表面(innercircumferentialsurface)附近的開口，以及與所有凹槽相連的環(huán)形通道。不同附圖中的相同要素用相同的附圖標(biāo)記表示，一個(gè)附圖標(biāo)記表示一個(gè)要素具有修改的功能、操作或者結(jié)構(gòu)。具體實(shí)施方式如圖1A中所示，基片10被運(yùn)載頭100所固定，用于在化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)裝置20中進(jìn)行拋光。關(guān)于CMP裝置的描述，可以在美國專利U.S.No.5738574中找到，此公開被完全地并入在此作為參考。運(yùn)載頭100將基片對著拋光墊32固定，拋光墊由可轉(zhuǎn)動(dòng)臺板(rotatableplaten)30所支撐。運(yùn)載頭100可包括機(jī)架(housing)或者機(jī)座(base)102，以及柔性膜片(flexiblemembrane)104，該膜片被夾緊到機(jī)架102，以形成腔(chamber)106。機(jī)架102被連接到驅(qū)動(dòng)軸(driveshaft)78，并且機(jī)架的形狀可以是一般的圓形，以與基片10的圓形結(jié)構(gòu)相適應(yīng)。通過機(jī)架102中的通路108，流體可以被注入到腔106中，以對腔106施壓，并且對基片施加一載荷(即，向下的壓力)。關(guān)于運(yùn)載頭的論述，可以在下列文件中找到美國專利U.S.Nos.6183354和6422927，以及在2000年11月13日提交的，申請?zhí)枮镹o.09/712389的美國專利申請，以上所有公開被全部并入在此以作為參考。參考圖1A和1B，運(yùn)載頭100還包括固定環(huán)110，它可以被緊固在機(jī)架102的外邊緣(outeredge)上，例如，通過螺釘或者螺栓(未顯示)，螺釘或者螺栓被插入到位于固定環(huán)的上表面(topsurface)的接收孔(receivingholes)(也未顯示)中。固定環(huán)110具有外表面130。固定環(huán)110還具有內(nèi)表面120，在拋光過程中，其與基片10相接并防止基片在運(yùn)載頭100下面滑動(dòng)(slipping)或者滑移(sliding)；固定環(huán)還具有下表面122，其可以接觸和壓向(compress)拋光墊32。在化學(xué)機(jī)械拋光過程中，基片10也接觸并壓向拋光墊32。固定環(huán)110的下表面122可以是基本上平的。運(yùn)載頭100還可以包括一個(gè)腔(未顯示)，以控制固定環(huán)100的垂直位置和在拋光墊32上的固定環(huán)110的壓力。基片上的選擇區(qū)域(selectedarea)處的拋光率一般依賴于以下條件在此選擇區(qū)域上的基片和拋光墊之間的接觸壓力(contactpressure)，存在于基片和拋光墊之間的相對運(yùn)動(dòng)(relativemotion)，以及漿料流動(dòng)情況。當(dāng)采用許多常規(guī)固定環(huán)的時(shí)候，在基片邊緣附近，不能一直保持基片和拋光墊之間的接觸壓力的空間均勻性。例如，由于拋光墊的彈性特性，在接近基片邊緣的區(qū)域中的接觸壓力可能比接近基片中心的接觸壓力要高或者低。然而，在基片10上的拋光率的均勻性可以通過以下方法改進(jìn)改變固定環(huán)110的下表面122，以在靠近區(qū)域31，鄰近固定環(huán)110的內(nèi)表面120的區(qū)域，在拋光墊32上施加一個(gè)徑向拉伸力(radialstretchingforce)201。當(dāng)拋光墊32被拉伸力201拉伸的時(shí)候，在常規(guī)拋光過程中，基片10和拋光墊32之間的接觸壓力能夠更加均勻。如果不受任何特殊理論限制的情況下，拋光墊的拉伸，可以減少拋光墊中的緊縮或者動(dòng)態(tài)扭曲起伏(dynamicdistortionwaves)，否則，緊縮和動(dòng)態(tài)扭曲起伏會(huì)增大或者減小在基片邊緣附近的局部接觸壓力。為了施加拉伸力，固定環(huán)110的下表面122可被改造以包括例如凹槽或者凸起。當(dāng)基片被放置在固定環(huán)中，被拋光墊拋光的時(shí)候，這些凹槽或者凸起能被用來提高靠近基片邊緣的拋光率的均勻性。這些凹槽或者凸起也能被設(shè)計(jì)用于在放置于固定環(huán)中的基片在被拋光墊拋光的同時(shí)，調(diào)節(jié)拋光墊的位置。在其下表面上包括這些特別設(shè)計(jì)的凹槽或者凸起的固定環(huán)也可以在原位置上起調(diào)節(jié)環(huán)(conditioningring)的作用。仍然參考圖1A和1B，通過包括以下結(jié)構(gòu)，也能提高基片10上的拋光率，這些結(jié)構(gòu)引導(dǎo)漿料213通過固定環(huán)110，到達(dá)基片10的外邊緣。例如，固定環(huán)110可以包括通道210，它連接固定環(huán)的外表面130到內(nèi)表面120。通道210也可以遠(yuǎn)離拋光墊32設(shè)置，以使通道穿過固定環(huán)的環(huán)體(body)。圖2顯示的是，固定環(huán)110的一部分的一個(gè)透視圖，它包括在固定環(huán)110的下表面122上的多個(gè)凹槽400、在固定環(huán)110的內(nèi)表面120上的多個(gè)凹槽212、穿過固定環(huán)110的多條通道210(以虛線顯示)，它連接下表面上的凹槽到內(nèi)表面上的凹槽。每個(gè)凹槽400都包括內(nèi)拖曳表面(innertrailingsurface)410，它具有下邊緣(bottomedge)，如在下面進(jìn)一步詳細(xì)討論的，此下邊緣將提供拉伸力。當(dāng)固定環(huán)110相對于拋光墊在如箭頭401所示的方向轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)候，內(nèi)拖曳表面410的下邊緣一般與拋光墊接觸并且面對著拋光墊運(yùn)動(dòng)，以在拋光墊上施加拉伸力。這個(gè)拉伸力將拋光墊從基片向外拉開，潛在地減小扭曲起伏(distortionwaves)，并且可能提高在基片上拋光率的均勻性。圖3A以一個(gè)平面視圖顯示固定環(huán)110的下表面122。凹槽400環(huán)繞著固定環(huán)110，以等角間隔(angularintervals)布置。凹槽400可以以徑向嵌套模式(radiallynestingpattern)排列，其中，凹槽在形狀上可以相同或者不同。例如，凹槽400a的特征421a可與凹槽400b的特征451b以切線方式交疊(overlap)，以使半徑線(radiusline)501同時(shí)穿過特征421a和特征451b。凹槽400可被塑形并且環(huán)繞固定環(huán)110布置，以使在環(huán)的下表面122上的被凹槽400覆蓋的總凹進(jìn)面積占環(huán)原始下表面面積的20％到80％(例如，50％)。凹槽400的內(nèi)拖曳表面410的下邊緣接觸拋光墊32，而且，在拋光墊32上，在徑向，施加拉伸力201(請見圖1B和3B)。圖3B顯示的是固定環(huán)110在A-A’平面上的一個(gè)剖面。捕集在凹槽400中的漿料213可被引導(dǎo)進(jìn)入通道210，而成為漿料215，到達(dá)基片10的外邊緣附近的區(qū)域。通道210被設(shè)置在平面Z-Z’中，它平行于下表面122，并且與下表面122有一定距離。在環(huán)的使用壽命期間，由于固定環(huán)110磨損，固定環(huán)110的厚度逐漸減小。然而，在通道210和下表面122之間的這個(gè)距離可被選擇以確保在固定環(huán)的使用壽命期間，當(dāng)固定環(huán)110磨損的時(shí)候，通道210不受影響。另外，凹槽400的三維形狀可被設(shè)計(jì)，例如，通過把凹槽的壁制造成基本上垂直，以便即使當(dāng)環(huán)的厚度減小的時(shí)候，固定環(huán)110可以以基本上未受影響的性能運(yùn)行。圖4顯示的是固定環(huán)110在Z-Z’平面上的平面視圖。如圖所示，通過一個(gè)相關(guān)通道210，每個(gè)凹槽400被連接到固定環(huán)110的內(nèi)表面120。圖5A和圖5B更具體地顯示了單個(gè)凹槽400。在圖5A中，固定環(huán)110的一部分，圖中用陰影區(qū)域顯示的，被剖出以顯示凹槽400的特征(為清楚起見，圖5A中鄰近凹槽的特征沒有顯示)。圖5B以一個(gè)側(cè)視圖顯示圖5A中固定環(huán)110的該部分。凹槽400包括內(nèi)拖曳邊(innertrailingedge)410，漿料捕集區(qū)域420，以及封閉的內(nèi)壁(closedinnerwall)430。凹槽400還可包括外拖曳邊(outertrailingedge)440和漿料進(jìn)料區(qū)域(slurryfeedingarea)450。通過通道210，凹槽400也被連接到固定環(huán)110的內(nèi)表面120。漿料進(jìn)料區(qū)域450是在外表面130中的一個(gè)凹進(jìn)，以提高引入漿料捕集區(qū)域420的漿料211的體積?？捎糜趦?yōu)化漿料進(jìn)料區(qū)域450的性能的固定環(huán)的幾何變量包括凹進(jìn)的長度、高度、凹槽深度(其可以是連續(xù)的或者不連續(xù)的)、到外拖曳邊420的間隙距離、相對于拋光墊表面的傾斜角度、表面粗糙度、以及表面紋理(surfacetexturing)。漿料進(jìn)料區(qū)域450的拖曳端(trailingend)對著通路452敞開，通到漿料捕集區(qū)域420。被凹進(jìn)而形成漿料進(jìn)料區(qū)域450的外表面的面積與為形成開口452而被切去的外表面的面積占在加工之前的外表面130整個(gè)圓周表面面積(totalperimetersurfacearea)的20％和80％之間(例如50％)。漿料進(jìn)料區(qū)域450的幾何結(jié)構(gòu)與拋光工藝條件(例如，頭轉(zhuǎn)速(headrotationspeed)、臺板速度(platenspeed)、和漿料流速(slurryflowrate))，決定設(shè)計(jì)的體積流速能力(volumetric-flowratecapability)?？蛇x擇地，固定環(huán)可被制造成不帶有漿料進(jìn)料區(qū)域450(如虛線所示)，盡管在這種情況下，為使?jié){料流進(jìn)凹槽400，通路452仍然是必須的。當(dāng)固定環(huán)110相對于拋光墊在如箭頭401顯示的方向轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)候，在外表面130附近的漿料(以箭頭211表示)流進(jìn)漿料進(jìn)料區(qū)域，在此它被引導(dǎo)通過通路452進(jìn)入凹槽400，并且匯集在漿料捕集區(qū)域420中。然后，漿料(以箭頭213和215表示)被引導(dǎo)進(jìn)入通道210并被輸送到固定環(huán)110的內(nèi)表面130附近。如果不受任何特殊理論的限制，因?yàn)闈{料經(jīng)過通道210而通過固定環(huán)，漿料和固定環(huán)110的下表面122之間接觸更少。在拋光工藝中，這可能降低在固定環(huán)110和拋光墊32上的磨損，而且能減少產(chǎn)生在基片上的缺陷。另外，因?yàn)闈{料進(jìn)料區(qū)域450和漿料捕集區(qū)域420設(shè)計(jì)用來有效地引導(dǎo)和捕集被引入到拋光墊32上的漿料，使?jié){料進(jìn)入固定環(huán)110中，所以，能減小在拋光過程中需要的漿料的總體積，以及脫離拋光墊的漿料的不必要的損失。因此，拋光過程的總成本可被降低。另外，可提高工具的總體清潔度(overallcleanliness)(通過減少變干的漿料殘留物的積聚)，從而潛在地降低了基片上的損傷的可能性。如圖5A中所示，可以在固定環(huán)110的內(nèi)表面120上加工一個(gè)釋放切口(reliefcut)212，以利于漿料(以箭頭215顯示)流向固定環(huán)110的下表面122并流向基片10的表面。釋放切口212可以被徑向切角(radialchamfered)，在拋光過程中，這能減少內(nèi)表面120和基片10的邊緣之間的接觸應(yīng)力(contactstress)。內(nèi)拖曳表面410的下邊緣被設(shè)計(jì)成用于在固定環(huán)110的下表面122下面的拋光墊上施加拉伸力。內(nèi)拖曳表面410的實(shí)施方式和功能，將參考圖6A-6C、7A-7C、8A-8D、9A-9D和10進(jìn)行更詳細(xì)的解釋。當(dāng)凹槽400包括外拖曳邊440的時(shí)候，固定環(huán)110也可以在原位置起調(diào)節(jié)環(huán)(conditioningring)的作用。外拖曳邊440的實(shí)施方式和功能，將參考圖11A、11B、12和13進(jìn)行更詳細(xì)的解釋。如圖6A-6C中所示，當(dāng)固定環(huán)110相對于拋光墊32以箭頭401所示的方向轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)候，內(nèi)拖曳表面410的下拖曳邊(bottomtrailingedge)411與拋光墊32接觸，并且面對拋光墊運(yùn)動(dòng)，以在拖曳邊411的法線方向，施加拉身力F。拉伸力F由徑向拉伸力FR＝Fsinχ，和切向拉伸力(tangentialstretchingforce)Fθ＝Fcosχ組成，其中χ是墊傳動(dòng)角(paddriveangle)。如圖6B中所示，墊傳動(dòng)角χ是從固定環(huán)中心的半徑延長線(radiusextending)和拖曳邊411與拋光墊32之間的接觸線(lineofcontact)之間的夾角。徑向拉伸力FR是用于在環(huán)形區(qū)域(annularregion)31內(nèi)拉平(flattening)拋光墊32的拉伸力FR。在一個(gè)實(shí)施方式中，如圖6A-6C中所示，內(nèi)拖曳表面410，基本上垂直于固定環(huán)110的下表面122。在另外一個(gè)實(shí)施方式中，如圖7A-7C中所示，內(nèi)拖曳表面410向后傾斜并相對于下表面122形成一個(gè)銳角φ。如圖7C中所示，當(dāng)內(nèi)拖曳表面410向后傾斜的時(shí)候，在下拖曳邊411和拋光墊32之間的接觸線處于表面410的前面。盡管沒有被圖解顯示，內(nèi)拖曳表面410也可以向前傾斜并相對于下表面122形成一個(gè)鈍角φ。當(dāng)內(nèi)拖曳表面410向前傾斜的時(shí)候，在拖曳邊411和拋光墊32之間的接觸線在表面410的后面。凹槽400的內(nèi)拖曳表面410可以是平的表面，或者可以是凸出的、凹入的或者一些其他形狀的表面。在另外一個(gè)實(shí)施方式中，如圖8A-8C中所示，刀片(blade)或者嵌入工具(inserttool)415被緊固到固定環(huán)的內(nèi)拖曳表面410上(為了清楚起見，視圖被簡化，并且省略了用于把嵌入工具緊固到固定環(huán)的結(jié)構(gòu))。嵌入工具415可以用諸如碳化物的硬質(zhì)材料(hardmaterial)制造，例如，碳化硅、碳化鈦或者碳化鎢。嵌入工具415有一個(gè)接觸表面(contactsurface)416，其接觸拋光墊32以提供拖曳邊411。接觸表面416可以和下表面122在同一個(gè)平面內(nèi)，或者它也可延伸出下表面122之外。接觸表面416延伸出下表面122之外的距離可以是可調(diào)的。另外，接觸表面可被改變，以調(diào)節(jié)接觸表面416和拋光墊32之間的摩擦系數(shù)。接觸表面416可包括多個(gè)接觸區(qū)域(contactregions)或者一個(gè)單獨(dú)的接觸區(qū)域。圖9A-9E顯示的是，嵌入工具415的各種可替換的實(shí)施方式(再一次地，為了簡化，未顯示用于將嵌入工具緊固在固定環(huán)上的特殊結(jié)構(gòu))。圖9A顯示的是嵌入工具415的一個(gè)透視仰視圖，此嵌入工具被固定在凹槽400的內(nèi)拖曳表面410上。如圖所示，這個(gè)嵌入工具包括鋸齒狀的接觸表面416，以便嵌入工具和拋光墊將在多個(gè)區(qū)域接觸。嵌入工具的一部分(如虛線所示)可以延伸通過位于凹槽400的上表面中的孔(aperture)。在圖9B中，嵌入工具415的一端的形狀可以為刮片(scraperblade)狀。這個(gè)刮片狀端，可被用于在接觸表面416和拋光墊之間，形成邊接觸(edgecontact)(一個(gè)非常窄的接觸區(qū)域(contactarea))。在圖9C和9D中，嵌入工具415具有一弧形隆起520的接觸表面416，其處于表面530的一端，此表面530相對于固定環(huán)的下表面122傾斜一個(gè)角度θ?；⌒温∑鸷蛢A斜表面530的一部分的結(jié)合，在嵌入工具和拋光墊之間提供了接觸區(qū)域。特別地，弧形隆起520，能在嵌入工具和拋光墊之間提供接觸帶(contactstrip)(比圖9B中的工具所能提供的邊緣接觸厚)。嵌入工具415還有一個(gè)肩部510，用于調(diào)整接觸面416相對于下表面122的高度H。刀片或者嵌入工具的接觸邊或者接觸面，可被覆蓋上或者轉(zhuǎn)變成低磨損(low-wear)或者高耐磨(high-abrasion)材料。一般地，如果在一個(gè)實(shí)施方式中(例如圖9A和9B中)，銳邊(sharpedge)構(gòu)成有效的調(diào)節(jié)要素(conditioningelement)，接觸面416的表面可被處理，以提供低磨損的特性。例如，在嵌入工具上的金屬碳化物接觸面，可被轉(zhuǎn)換成納米晶(nanocrystallline)金剛石表面，如專利公開號為U.S.No.2001/004780的美國專利中所描述的?？商鎿Q地，如果在一個(gè)實(shí)施方式中(例如圖9C-9D)，用弧形隆起來提供接觸面，接觸面可以被覆蓋上磨料(abrasivematerial)。例如，如圖9E中所示，使用傳統(tǒng)的鍍鎳技術(shù)(nickelplatingtechniques)，嵌入工具的接觸表面416的弧形隆起520可被覆蓋上60到120粒度的金剛石。圖10顯示的是，固定在內(nèi)拖曳表面410上的圖9中的嵌入工具415。圖10還顯示了固定環(huán)110的一段和運(yùn)載頭100的金屬機(jī)座102的一段。在圖中，固定環(huán)110鄰近于金屬機(jī)座102。固定環(huán)110的內(nèi)拖曳邊410有一個(gè)肩部切口(shouldercut)412，用于容納嵌入工具415的肩部510。金屬機(jī)座102有一個(gè)槽型切口(slotcut)552，用于給嵌入工具415的尾端(tailend)提供一個(gè)精確的滑動(dòng)配合(slipfit)。使用螺釘554，通過把嵌入工具415的尾端固定進(jìn)槽型切口552中，嵌入工具415可被鎖定進(jìn)位于固定環(huán)110的內(nèi)拖曳邊410上的位置中。參考圖11A和11B，凹槽400還可以包括一個(gè)外拖曳表面440。在化學(xué)機(jī)械拋光過程中，當(dāng)固定環(huán)110相對于拋光墊32，在方向401轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)候，外拖曳表面440沿著外邊緣441與拋光墊32接觸，并且向拋光墊32施加拉伸力F’。拉伸力F’可被分解成徑向拉伸力F’R＝F’sinα，和切向拉伸力F’T＝F’cosα，其中α是從固定環(huán)中心的半徑延長線與外邊緣441和拋光墊之間的接觸線的夾角。徑向拉伸力F’R與徑向拉伸力Fr方向相反。相反的徑向拉伸力F’R和FR的作用是使一般在內(nèi)拖曳表面410和外拖曳表面440之間的區(qū)域431處的拋光墊32變形或起皺。當(dāng)拋光墊32的一個(gè)區(qū)域變形和起皺時(shí)，在拋光墊材料的上表面中的晶胞結(jié)構(gòu)(cellstructure)可能被展開并且張開，因此，拋光墊32的這個(gè)變形區(qū)域提供了一種增強(qiáng)漿料捕集(entrapment)的方式，這一般是通過墊調(diào)節(jié)裝置來促進(jìn)的。外拖曳表面440可垂直于固定環(huán)110的下表面122。相對于垂直于下表面122的一個(gè)參考平面，外拖曳表面440也可以具有向后的傾斜度(形成一個(gè)銳角)或者向前的傾斜度(形成一個(gè)鈍角)。外拖曳表面440可以是平的、凸出的、凹入的或者有其它形狀。外拖曳表面440和下表面122還可以被覆蓋上硬質(zhì)材料，例如金剛石或者碳化硅。除了前面顯示的實(shí)施方式，凹槽400的其它實(shí)施方式也是可能的。圖12顯示的是凹槽400的一個(gè)實(shí)施方式，其中，靠近固定環(huán)110的內(nèi)表面120，該凹槽400包括開口460。開口460連接凹槽400和內(nèi)表面120。當(dāng)凹槽400包括開口460的時(shí)候，圖5A中的通道210可以被取消。圖13顯示凹槽400的一個(gè)實(shí)施方式，該凹槽400包括一個(gè)位于固定環(huán)110的內(nèi)表面120的附近的開口460，和一個(gè)環(huán)形通道470，該環(huán)形通道470將固定環(huán)上的所有凹槽400連接起來。固定環(huán)可用以下材料制成聚苯硫醚(polyphenylsulfide)(PPS)、聚酰亞胺；諸如Celazole的聚苯并咪唑(PBI)、諸如Teflon或者Avalon的聚四氟乙烯(PTFE)、諸如Arlon的聚醚醚酮(PEEK)、聚碳酸酯、諸如Delrin的乙縮醛或者諸如Ultem的聚醚酰亞胺(PEI)。聚酰亞胺可從位于加利福尼亞州GardenGrove的Saint-GobainPerformancePlastics獲得，其商標(biāo)名為MELDINTM7001。另外，固定環(huán)可有一個(gè)上面部分(upperportion)，其用剛性材料例如金屬制成，和一個(gè)下面部分(lowerportion)，其用例如塑料耐磨材料制成，諸如上面列出的材料中的一種材料，下面部分材料比上面部分的材料軟。在這種情況下，凹槽只能形成在下面部分中。固定環(huán)的上表面可包括多個(gè)孔，例如，圍繞固定環(huán)以相等間隔布置的十二個(gè)孔，以容納螺釘，螺旋插入物可以被定位在這些孔中。另外，多個(gè)通道，例如，圍繞固定環(huán)以相等間隔布置的四個(gè)通道，可水平地或者對角地，形成于固定環(huán)的內(nèi)表面和外表面之間，以使用于清洗液的注入或者廢物的排出的壓力均衡。通路可以被垂直地設(shè)置在凹槽的上方，以便它們不橫切凹槽。如果固定環(huán)包括剛性的上面部分和較軟的下面部分，該通路可穿過剛性的上面部分制成。本實(shí)用新型已經(jīng)根據(jù)很多實(shí)施例進(jìn)行了描述。然而，本實(shí)用新型不限于所描繪和描述的實(shí)施例。相反地，本實(shí)用新型的范圍由附加的權(quán)利要求限定。權(quán)利要求1.一種用于化學(xué)機(jī)械拋光裝置中運(yùn)載頭上的固定環(huán)，其特征在于所述固定環(huán)包括環(huán)形圈，所述環(huán)形圈具有下表面，內(nèi)表面和外表面；和多個(gè)凹槽，所述凹槽位于所述下表面上，每個(gè)凹槽包括內(nèi)拖曳表面，漿料捕集區(qū)域和通道，所述通道用于連接所述漿料捕集區(qū)域到所述內(nèi)表面。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固定環(huán)，其特征在于所述內(nèi)拖曳表面向后傾斜并且相對于所述下表面形成一個(gè)銳角。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固定環(huán)，其特征在于所述內(nèi)拖曳表面向前傾斜并且相對于所述下表面形成一個(gè)鈍角。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固定環(huán)，其特征在于所述內(nèi)拖曳表面被構(gòu)造用于在其上固定嵌入工具，所述嵌入工具具有接觸邊，該接觸邊用于磨損性地接觸所述化學(xué)機(jī)械拋光裝置上的拋光墊。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固定環(huán)，其特征在于所述環(huán)形圈是用選自下列材料組成的組中的材料制作的，這些材料包括聚苯硫醚、聚酰亞胺、聚苯并咪唑、聚四氟乙烯、聚醚醚酮、聚碳酸酯、乙縮醛、聚醚酰亞胺、或者它們的組合。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固定環(huán)，其特征在于至少一個(gè)所述凹槽具有用來嵌套的形狀，并且所述凹槽被設(shè)置在所述下表面上，并且其與至少另外一個(gè)凹槽嵌套。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固定環(huán)，其特征在于所述多個(gè)凹槽覆蓋的總凹進(jìn)面積占所述下表面的總設(shè)計(jì)表面面積的20％到80％之間。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固定環(huán)，其特征在于所述通道被設(shè)置在一個(gè)平面內(nèi)，此平面基本與所述下表面平行并且與所述下表面有一定距離。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固定環(huán)，其特征在于每個(gè)所述凹槽具有一個(gè)三維形狀，當(dāng)所述固定環(huán)的厚度減小的時(shí)候，該形狀被設(shè)計(jì)用于保持所述固定環(huán)的功能特性。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固定環(huán)，其特征在于每個(gè)所述凹槽包括漿料進(jìn)料區(qū)域。11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固定環(huán)，其特征在于所述漿料進(jìn)料區(qū)域包括開口，其位于所述環(huán)形圈的所述外表面上，并且在所述外表面上的所有所述開口的總表面面積占所述外表面的總設(shè)計(jì)表面面積的20％到80％之間。12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固定環(huán)，其特征在于所述內(nèi)表面包括切口，其與所述通道相連。13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固定環(huán)，其特征在于每個(gè)所述凹槽包括外拖曳表面。14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固定環(huán)，其特征在于所述外拖曳表面向后傾斜并且相對于所述下表面形成一個(gè)銳角。15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固定環(huán)，其特征在于所述外拖曳表面向前傾斜并且相對于所述下表面形成一個(gè)鈍角。16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固定環(huán)，其特征在于進(jìn)一步包括嵌入工具，所述嵌入工具被固定在所述內(nèi)拖曳表面上。17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的固定環(huán)，其特征在于所述嵌入工具用金屬碳化物制成。18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的固定環(huán)，其特征在于所述嵌入工具的表面被處理以增強(qiáng)抗磨損性。19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的固定環(huán)，其特征在于所述嵌入工具有接觸邊，所述接觸邊包括單個(gè)接觸點(diǎn)。20.根據(jù)權(quán)利要求16所述的固定環(huán)，其特征在于所述嵌入工具有接觸邊，所述接觸邊包括多個(gè)接觸點(diǎn)。21.根據(jù)權(quán)利要求16所述的固定環(huán)，其特征在于所述嵌入工具的一端的形狀為刮片狀。22.根據(jù)權(quán)利要求16所述的固定環(huán)，其特征在于所述嵌入工具的一端的形狀為弧形隆起狀。23.根據(jù)權(quán)利要求16所述的固定環(huán)，其特征在于所述嵌入工具具有頭部，所述頭部包括弧形表面和傾斜表面。24.根據(jù)權(quán)利要求16所述的固定環(huán)，其特征在于所述嵌入工具有肩部，所述肩部用于調(diào)整接觸邊相對于所述下表面的高度。25.一種用于化學(xué)機(jī)械拋光裝置中運(yùn)載頭上的固定環(huán)，其特征在于所述固定環(huán)包括環(huán)形圈，所述環(huán)形圈具有下表面，內(nèi)表面和外表面；和多個(gè)凹槽，所述多個(gè)凹槽位于所述下表面上，每個(gè)凹槽包括內(nèi)拖曳表面，所述內(nèi)拖曳表面被構(gòu)造用于在其上固定嵌入工具，所述嵌入工具有接觸邊，所述接觸邊用于磨損性地接觸所述化學(xué)機(jī)械拋光裝置上的拋光墊。26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的固定環(huán)，其特征在于進(jìn)一步包括嵌入工具，其被固定在所述內(nèi)拖曳表面上。27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的固定環(huán)，其特征在于所述嵌入工具用金屬制成，并且所述嵌入工具的表面的至少一部分被金剛石覆蓋。28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的固定環(huán)，其特征在于所述嵌入工具有銳邊，其被金剛石層覆蓋。29.根據(jù)權(quán)利要求27所述的固定環(huán)，其特征在于所述嵌入工具具有弧形表面，其被金剛石砂粒覆蓋。30.根據(jù)權(quán)利要求26所述的固定環(huán)，其特征在于所述嵌入工具具有接觸邊，所述接觸邊包括單個(gè)接觸點(diǎn)。31.根據(jù)權(quán)利要求26所述的固定環(huán)，其特征在于所述嵌入工具具有接觸邊，所述接觸邊包括多個(gè)接觸點(diǎn)。32.根據(jù)權(quán)利要求26所述的固定環(huán)，其特征在于所述嵌入工具的一端的形狀為刮片狀。33.根據(jù)權(quán)利要求26所述的固定環(huán)，其特征在于所述嵌入工具的一端的形狀為弧形隆起狀。34.根據(jù)權(quán)利要求26所述的固定環(huán)，其特征在于所述嵌入工具具有頭部，所述頭包括弧形表面和傾斜表面。35.根據(jù)權(quán)利要求26所述的固定環(huán)，其特征在于所述嵌入工具具有肩部，所述肩部用于調(diào)節(jié)接觸邊相對于所述下表面的高度。36.一種用于化學(xué)機(jī)械拋光裝置中運(yùn)載頭上的固定環(huán)，其特征在于所述固定環(huán)包括環(huán)形圈，所述環(huán)形圈具有下表面，內(nèi)表面和外表面；多個(gè)凹槽，所述凹槽位于所述下表面上，每個(gè)凹槽包括內(nèi)拖曳表面，外拖曳表面，和漿料捕集區(qū)域，所述漿料捕集區(qū)域在所述內(nèi)拖曳表面和所述外拖曳表面之間；和多個(gè)開口，所述多個(gè)開口位于所述內(nèi)表面上，用于與所述漿料進(jìn)料區(qū)域相連。37.根據(jù)權(quán)利要求36所述的固定環(huán)，其特征在于所述內(nèi)拖曳表面向后傾斜并且相對于所述下表面形成一個(gè)銳角。38.根據(jù)權(quán)利要求36所述的固定環(huán)，其特征在于所述內(nèi)拖曳表面向前傾斜并且相對于所述下表面形成一個(gè)鈍角。39.根據(jù)權(quán)利要求36所述的固定環(huán)，其特征在于所述外拖曳表面向后傾斜并且相對于所述下表面形成一個(gè)銳角。40.根據(jù)權(quán)利要求36所述的固定環(huán)，其特征在于所述外拖曳表面向前傾斜并且相對于所述下表面形成一個(gè)鈍角。專利摘要一種用于化學(xué)機(jī)械拋光裝置中運(yùn)載頭上的固定環(huán)，此固定環(huán)具有下表面，內(nèi)表面和外表面，并且在下表面上有多個(gè)凹槽。每個(gè)凹槽可包括內(nèi)拖曳表面和漿料捕集區(qū)域。通道連接漿料捕集區(qū)域和內(nèi)表面。內(nèi)拖曳表面可被構(gòu)造用于將嵌入工具固定在其上，此嵌入工具有接觸邊，此接觸邊用于摩擦性地接觸拋光墊。文檔編號H01L21/302GK2780407SQ20042009253公開日2006年5月17日申請日期2004年9月16日優(yōu)先權(quán)日2003年9月19日發(fā)明者T·J·多諾霍申請人:應(yīng)用材料有限公司