用于减少晶片缺陷的保持环制造技术

本发明专利技术公开了一种保持环和一种化学机械抛光系统(CMP)。在一个实施方式中，用于抛光系统的保持环包括环形主体，所述环形主体具有抛光内径。所述主体具有：底表面，所述底表面具有形成在其中的槽；外径壁；和内径壁，其中所述内径壁被抛光至小于约30微英寸(μin)的平均粗糙度(Ra)。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术的实施方式涉及用于对诸如半导体基板之类的基板进行抛光的抛光系统。更具体来说，实施方式涉及用于对基板进行抛光的抛光系统的保持环(retaining ring)。
技术介绍
化学机械抛光(CMP)是常用于高密度集成电路的制造中的一种工艺，用于对沉积在基板上的材料层进行平坦化或抛光。承载头可将保持在其中的基板提供至抛光系统的抛光站，并且可控制地迫使基板抵靠着移动的抛光垫。通过在存在抛光流体情况下使得基板的特征结构侧之间接触并且相对于抛光垫移动基板，即可有效利用CMP。通过化学活动和机械活动的组合从基板接触抛光表面的特征结构侧上移除材料。在抛光时从基板移除的颗粒变为悬浮在抛光流体中。在通过抛光流体抛光基板时，移除悬浮颗粒。由于装置图案的特征结构尺寸变得更小，因此对特征结构的临界尺寸(CD)的要求变成针对稳定且可重复的装置性能的更重要的准则。当特征结构的CD缩至小于20nm的尺寸时，亚微米级刮痕对于提高装置良率而言变得越来越为关键。CMP具有承载头，所述承载头通常包括环绕基板并且便于将基板保持在承载头中的保持环。抛光期间，基板可与保持环接触并使保持环的一些部分以及附着材料脱离，和将松散材料引入抛光工艺中。这些松散材料可在抛光期间与基板和抛光表面接触，并对基板造成微小划痕(<100nm)以及其他类型的缺陷(诸如线路畸变以及裂痕(check mark)缺陷)。因此，需要一种改进的保持环。
技术实现思路
本专利技术公开了一种保持环和一种用于对基板进行抛光的化学机械抛光(CMP)系统。在一个实施方式中，用于CMP系统的保持环包括环形主体，
所述环形主体具有抛光内径。所述主体具有：底表面，所述底表面具有形成在其中的槽；外径壁；和内径壁，其中所述内径壁被抛光至小于约30微英寸(μin)的平均粗糙度(Ra)。在另一实施方式中，提供CMP系统，所述CMP系统包括：可旋转的压板，所述可旋转的压板配置成支撑抛光垫；抛光头，所述抛光头配置成在抛光期间迫使基板抵靠着所述抛光垫；和保持环，所述保持环耦接至所述抛光头。所述保持环包括具有抛光内径的环形主体。所述主体具有：底表面，所述底表面具有形成在其中的槽；外径壁；和内径壁，其中所述内径壁被抛光至小于约30微英寸(μin)的平均粗糙度(Ra)。附图说明因此，可以参照实施方式(其中一些实施方式在附图中示出)来详细理解本专利技术的上述特征以及有关本专利技术的更具体的描述。然而，应当注意，附图仅仅示出本专利技术的典型实施方式，并且因此不应视为限制本专利技术的范围，因为本专利技术可允许其他有效实施方式。图1是根据一个实施方式的具有包括保持环的承载头的抛光设备的局部截面图。图2是根据一个实施方式的保持环的底部平面图。图3是沿图2的截面线3-3截得的保持环的一部分的截面图。为了便于理解，已尽可能使用相同的参考标记来标示各个附图所共有的相同元件。应预见到，一个实施方式中披露的要素可有利地用于其他实施方式，而无需特定叙述。具体实施方式本文描述了保持环、化学机械抛光系统(CMP)、和用于对基板进行抛光的方法。所述保持环包括抛光内径，与传统的保持环相比，所述抛光内径具有改进的浆料释放能力，而不会带来高昂制造成本或不会在对基板进行抛光期间在保持环的消耗过程中造成工艺波动。抛光内径实质上防止可稍后脱离并变为抛光基板时的缺陷源的浆料以及抛光的副产物的附着和后续聚结。因此，减少材料堆积使对抛光表面造成的缺陷最小化，以便提高产品良率。另外，减少材
料堆积增加了生产的正常运行时间，并且延长了承载头的防护维护和清洁所需的时间间隔。图1是根据一个实施方式的抛光设备100的局部截面图。承载头150具有保持环130，所述保持环130具有抛光内径，所述抛光内径如下进一步所述的有助于减少缺陷。承载头150保持基板135(以虚线示出)与抛光垫175的抛光表面180接触。抛光垫175放置在压板176上。压板176通过压板轴182耦接至电机184。当抛光设备100对基板135进行抛光时，电机184使得压板176旋转，以及因此使得抛光垫175的抛光表面180围绕压板轴182的轴线186旋转。抛光设备100可包括化学物质输送系统190。化学物质输送系统190包括化学物质贮罐196，所述化学物质贮罐196容纳抛光流体191，诸如浆料或去离子水。抛光流体191可通过喷嘴198喷涂到抛光表面180上，所述抛光表面180旋转抛光流体191，使抛光流体191与被承载头150按压在抛光表面180上的基板135接触，以便使基板135平坦化并且移除附着缺陷(例如，颗粒)和其他抛光残留物质。承载头150耦接至轴108，所述轴108耦接至电机102，电机102进而耦接至臂170。电机102使得承载头150以线性运动(X和/或Y方向)相对于臂170横向移动。承载头150还包括致动器或电机104，用于在Z方向上相对于臂170和/或抛光垫175来移动承载头150。承载头150还耦接至旋转致动器或电机106，所述旋转致动器或电机106使得承载头150相对于臂170围绕旋转轴111旋转。电机104、102和106相对于抛光垫175的抛光表面180来定位和/或移动承载头150。在一个实施方式中，处理期间，电机104、102和106使承载头150相对于抛光表面180旋转并提供向下力以迫使基板135抵靠着抛光垫175的抛光表面180。承载头150包括被保持环130环绕的主体125。保持环130具有内环直径134。内环直径134可被配置成接收具有200mm、300mm、450mm的直径或其他产品半导体基板直径的半导体基板。内环直径134可具有比设置在其中的基板135大出约5mm的直径。例如，内环直径134可具有约455mm的直径，以便接收450mm基板135。或者，内环直径134可具有约305mm的直径，以便接收300mm基板135。保持环130还可具有多个浆料槽268(在图2中
示出)。承载头150还可包含与柔性膜140相邻的一个或更多个泡囊(bladder)110/112。当基板135被保持在承载头150中时，柔性膜140接触基板135的背侧。在一个实施方式中，保持环130通过致动器132耦接至主体125。在一方面，抛光工艺期间，压力被施加至保持环130以迫使保持环130朝向抛光垫175的抛光表面180。电机106使得承载头150围绕旋转轴111旋转并且将基板135支撑在其中，同时抛光实质围绕旋转轴111旋转。保持环130的内环直径134的尺寸被调整成将基板135支撑在其中。当旋转承载头150中的基板135时，基板135可碰撞或击打保持环130的内环直径134。抛光期间，化学物质输送系统190将抛光流体191输送至抛光表面180和基板135。保持环130的浆料槽促进将抛光流体191和夹带的抛光碎屑运输通过保持环130并且离开基板135。保持环130的内环直径134以这样的方式构造：在抛光时，防止过量夹带的抛光流体附着至内环直径134上，并且因此减缓保持环130中保持的基板135对保持环130的损坏，同时还减少响应于环130与基板135之间的接触而释放的颗粒的量。图2是保持环130的底部平面图。保持环130可以由由单块材料形成的主体202组本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于抛光系统的保持环，所述保持环包括：环形主体，所述环形主体具有：底表面，所述底表面具有形成在其中的槽，外径壁；和内径壁，所述内径壁具有经选择以适应半导体基板的直径，其中所述内径壁被抛光至小于约30微英寸(μin)的平均粗糙度(Ra)。

【技术特征摘要】
2015.03.19 US 62/135,6771.一种用于抛光系统的保持环，所述保持环包括：环形主体，所述环形主体具有：底表面，所述底表面具有形成在其中的槽，外径壁；和内径壁，所述内径壁具有经选择以适应半导体基板的直径，其中所述内径壁被抛光至小于约30微英寸(μin)的平均粗糙度(Ra)。2.根据权利要求1所述的保持环，其特征在于，所述环形主体进一步包括：下部部分，所述下部部分具有下部抛光内径和形成在其中的所述槽；和上部部分，所述上部部分具有上部抛光内径，所述上部部分同心地耦接至所述下部部分。3.根据权利要求2所述的保持环，其特征在于，所述下部抛光内径的平均粗糙度在约2μin与约10μin之间。4.根据权利要求3所述的保持环，其特征在于，所述下部抛光内径的平均粗糙度为约4μin。5.根据权利要求2所述的保持环，其特征在于，所述上部部分是由金属组成的，并且所述下部部分是由塑料组成的。6.根据权利要求2所述的保持环，其特征在于，所述上部抛光内径的平均粗糙度在约2μin与约10μin之间。7.根据权利要求6所述的保持环，其特征在于，所述上部抛光内径的平均粗糙度为约4μin。8.根据权利要求1所述的保持环，其特征在于，所述内径壁被配置成接收具有200mm、300mm或450mm的直径的半导体基板。9.根据权利要求1所述的保持环，其特征在于，所述外径壁被抛光至小于约30μin的平均粗糙度。10.根据权利要求1所述的保持环，其特征在于，其中第二部分是由具有大于第一部分刚度的刚度的材料制成。11.一种CMP系统，所述CM...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡永其，西蒙·亚沃伯格，甘加达尔·希拉瓦特，凯瑟拉·R·纳伦德纳斯，
申请(专利权)人：应用材料公司，
类型：发明
国别省市：美国;US