[发明专利]两件式塑料保持环

说明书

技术领域

本发明涉及用于化学机械抛光的承载头(carrier head)的保持环。

背景技术

典型地，集成电路通过相继沉积导体层、半导体层或者绝缘层而形成在衬底(尤其是硅晶圆)上。一个工艺步骤涉及在非平坦的表面上沉积填充层，并且平坦化该填充层。对于某些应用，平坦化填充层直至暴露出图案化层的顶表面。例如，可以在图案化绝缘层上沉积导电填充层以填充绝缘层中的沟槽或孔。平坦化之后，留在绝缘层的隆起图案之间的导电层部分形成通道、插头(plug)和线(line)，以在衬底上的薄膜电路之间提供导电通路。对于诸如氧化物抛光之类的其它应用，平坦化填充层直至在非平坦的表面上方留下预定的厚度。此外，对光刻而言，通常需要平坦化衬底表面。

化学机械抛光(CMP)是一种可接受的平坦化方法。该平坦化方法通常需要将衬底安装在承载头上。通常，衬底的暴露表面抵靠旋转的抛光垫。承载头提供可控制的负载给衬底，以驱使衬底抵靠抛光垫。抛光液(例如，含有研磨颗粒的浆液)被供应到抛光垫的表面。

通常，衬底通过保持环保持在承载头下方。然而，因为保持环接触抛光垫，所以保持环易于磨损，并且有时要进行更换。一些保持环具有由金属制成的上部和由耐磨塑料制成的下部，然而其它一些保持环为单个塑料件。

发明内容

保持环可能较昂贵，并且如上所述，磨损后需要定期更换。保持环的接触抛光垫的底部由塑料制成，但是由于受例如，保持环的底部所需的刚度、磨损率、耐化学性等的限制，对适合塑料组分的选择也受到了限制，因此塑料可能相当昂贵。技术之一便是由塑料形成保持环的上部和下部，其中，上部由与下部塑料不同的塑料制成。这可以允许保持环的上部由低成本的材料制成。

一方面，保持环包括大致为环形的下部和大致为环形的上部。下部具有顶表面和在抛光期间接触抛光垫的底表面。上部具有固定到下部的顶表面的底表面和被构造成机械地粘接到承载头的刚性基座并且紧靠该承载头的刚性基座的顶表面。下部为第一塑料，并且上部为刚度约等于或大于第一塑料的不同的第二塑料。

实施例可以包括下述特征的一者或多者。该下部可被固定到上部并且顶表面可以构造成使得保持环可作为一整体从基座移除，从而当移除保持环时上部仍然固定到下部。下部可以不具备从下部的顶表面到底表面的任何孔径。下部可通过粘结剂(例如，环氧树脂)附装到上部。下部可具有介于约80至95之间的肖氏D级的硬度计测量值。上部具有至少为70的肖氏D级硬度计测量值。上部可具有比下部更大的弹性模量。下部可比上部厚。第一塑料可选自由聚苯硫醚(PPS)、聚芳醚酮(PAEK)、聚醚醚酮(PEEK)和聚醚酮酮(PEKK)组成的群组。第二塑料可选自由聚氯乙烯(PVC)、聚丙烯(PP)、聚碳酸酯(PC)、聚芳醚酮(PAEK)、聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酮酮(PEKK)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚甲醛(POM)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、全氟烷氧基(PFA)、聚酰胺酰亚胺(PAI)或者聚四氟乙烯(PTFE)组成的群组。下部的底表面可具有用于输送浆液的通道。保持环可具有内侧壁和外侧壁，并且内侧壁和外侧壁可从上部的顶表面到下部的底表面垂直取向。下部和上部的内表面和外表面可在下部与上部接合处齐平。上部的顶表面可包括容纳紧固件以将保持环机械地安装到基座的孔。

一个或者多个实施例的细节将在下述附图及说明书中有所提及。其它特征、目的和优点将通过说明书和附图以及权利要求书变得清晰。

附图说明

图1是承载头的示意性剖视图。

图2A是保持环的侧视图。

图2B是保持环的仰视图。

图2C是保持环的剖视图。

在各个附图中，相同的标记表示相同的元件。

具体实施方式

在抛光操作期间，可以通过包括承载头100的化学机械抛光(CMP)设备来抛光一个或多个衬底。对CMP设备的描述可在美国专利No.5,738,574中找到。

参照图1，示例性的简化承载头100包括壳体102、为衬底提供安装表面的柔性膜104、介于膜104和壳体102之间的可加压腔室106、以及被固定在壳体102的边缘附近以将衬底保持在膜104下方的保持环110。尽管图1示出了将膜104夹持在保持环110与基座102之间，但是可以使用一个或多个其它部件(例如，夹持环)来保持膜104。驱动轴120可被设置成使承载头旋转和/或平移经过抛光垫。泵可通过壳体中的通路108流体连接到腔室106以控制腔室106内的压力，并且因此控制柔性膜104在衬底上的向下压力。