用于多区域的化学机械平坦化研磨头的可配置压力设计制造技术

提供一种用于化学机械平坦化的研磨头。该研磨头包括壳体与固定至壳体的柔性隔膜。至少第一、第二与第三可加压腔室设置于壳体中且各腔室接触柔性隔膜。第一压力传送通道与第一腔室耦接。第二压力传送通道与第三腔室耦接。第一压力馈送线路将第一压力传送通道耦接至第二腔室。第二压力馈送线路将第二压力传送通道耦接至第二腔室。第一手动可移动插塞与第一压力馈送线路接合以允许或阻隔自第一压力传送通道至第二腔室的压力。第二手动可移动插塞与第二压力馈送线路接合以允许或阻隔自第一压力传送通道至第二腔室的压力。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
所公开的实施方式总体上涉及用于研磨基板(诸如半导体基板)的研磨系统。更具体地，实施方式涉及在研磨期间配置由化学机械平坦化系统的研磨头供应至基板的压力。
技术介绍
化学机械平坦化(CMP)是常用于高密度集成电路制造中的一个工艺以将沉积于基板上的材料层平坦化或研磨。通过在存在有研磨流体的同时相对于研磨垫移动基板来提供基板的含特征侧与研磨垫之间的接触，有效地施用CMP。自基板的含特征侧移除材料，该基板通过化学与机械作业的组合而与研磨表面接触。当研磨基板时，研磨头用于将压力施于基板。与研磨头电机耦接的驱动轴旋转研磨头。各类型的基板通常会需要不同的压力分布(pressureprofile)以用研磨头最佳地研磨基板。研磨头可以包括多个可加压区域而将不同压力施于给定基板的不同区域上。各可加压区域与压力供应线路耦接。压力供应线路通过旋转接头(rotaryunion)与驱动轴而路由(route)至研磨头。当该工艺指定不同的压力分布时，压力供应线路必须时常重新路由至不同压力源。将压力供应线路重新路由是耗时且因而相当昂贵的。此外，研磨头与驱动轴中的有限空间约束了能与研磨头耦接的压力供应线路的数量。此约束限制了可包含于研磨头中的可加压区域的数量，以及研磨头可施加的压力分布的数量。因此，存在对于改良的研磨系统的需求。
技术实现思路
在一个实施方式中，提供一种用于化学机械平坦化的研磨头。该研磨头包括壳体与柔性隔膜。柔性隔膜固定至壳体。柔性隔膜包括接触基板的外表面以及面向壳体内部的内表面。多个可加压腔室设置于壳体中且接触柔性隔膜的内表面。多个可加压腔室包括至少第一可加压腔室、第二可加压腔室与第三可加压腔室。设置于壳体中的第一压力传送通道与第一可加压腔室耦接。设置于壳体中的第二压力传送通道与第三可加压腔室耦接。设置于壳体中的第一压力馈送线路将第一压力传送通道耦接至第二可加压腔室。设置于壳体中的第二压力馈送线路将第二压力传送通道耦接至第二可加压腔室。第一手动可移动插塞与第一压力馈送线路接合。第一手动可移动插塞可操作为在第一位置时将第一压力传送通道流体地耦接至第二可加压腔室，以及在第二位置时将第一压力传送通道与第二可加压腔室流体地隔离。第二手动可移动插塞与第二压力馈送线路接合。第二手动可移动插塞可操作为在第一位置时将第二压力传送通道流体地耦接至第二可加压腔室，以及在第二位置时将第二压力传送通道与第二可加压腔室流体地隔离。在另一个实施方式中，提供一种用于化学机械平坦化的研磨系统。研磨系统包括研磨组件、多个压力源与压力切换组件。研磨组件包括可旋转轴、旋转接头(rotaryunion)、研磨头与多个压力传送通道。可旋转轴具有第一端与第二端。旋转接头与可旋转轴于靠近可旋转轴的第一端处耦接。研磨头与可旋转轴的第二端耦接。研磨头可通过轴的旋转而旋转。研磨头包括壳体、接触基板的柔性隔膜与多个可加压腔室。柔性隔膜固定至壳体。多个可加压腔室设置于壳体内且各腔室接触柔性隔膜。多个压力传送通道穿过轴从第一端分布至第二端并进入研磨头。各压力传送通道将旋转接头耦接至一个可加压腔室。压力切换组件包括与两个或更多个压力源连接的输入，以及与旋转接头耦接的输出。压力切换组件可操作为在第一状态时将多个压力源中的第一压力源耦接至第一压力传送通道以及将多个压力源中的第二压力源耦接至第二压力传送通道。压力切换组件进一步可操作为在第二状态时将第二压力源耦接至第一压力传送通道以及将第一压力源耦接至第二压力传送通道。在另一个实施方式中，提供一种用研磨头研磨基板的方法。研磨头包括：壳体；固定至壳体的柔性隔膜，该柔性隔膜包含外表面与内表面，外表面接触基板，内表面面向壳体的内部；多个可加压腔室，该多个可加压腔室包含两个或更多个单压力腔室与一或多个双压力腔室，该多个可加压腔室设置于壳体中且接触柔性隔膜的内表面；多个压力馈送线路，各压力馈送线路将一个双压力腔室耦接至一个单压力腔室；以及手动可移动插塞，手动可移动插塞设置于压力馈送线路的各者中。该方法包括以下步骤：将第一基板固定至研磨头的柔性隔膜；研磨固定于研磨头中的第一基板；通过对研磨头内的多个可加压腔室加压而在第一基板上施加第一压力分布；将第一基板从研磨头移除；改变设置于研磨头中的至少两个插塞的位置以能够在柔性隔膜上给予第二压力分布；将第二基板固定至研磨头的柔性隔膜；以及研磨固定于研磨头中的第二基板，同时将在第二基板上施加第二压力分布。附图说明因此，为了详细理解以上公开的实施方式的上述特征的方式，可参考以下实施方式得出以上简要概括的更具体的描述，实施方式中的一些在附图中绘示。然而，值得注意的是，所附附图仅绘示了本专利技术的典型实施方式，并且因此不认为是对其范围的限制而排除其他等效的实施方式。图1是根据一个实施方式的CMP系统的侧面截面图。图2A是根据一个实施方式的研磨头的部分侧面截面图。图2B是根据一个实施方式的研磨头中的插塞的侧面截面图。图2C是根据一个实施方式的研磨头中的插塞的侧面截面图。图3是根据一个实施方式的工艺流程图。图4是根据另一个实施方式的CMP系统的侧面截面图。为便于理解，在可能的情况下，已使用相同的附图标记代表图标中相同的元素。可以构想到，一个实施方式中公开的元素可有利地用于其他实施方式中而无需赘述。具体实施方式所公开的实施方式总体上涉及用于例如使用CMP研磨基板(诸如半导体基板)的研磨系统。各类型的基板可以常指定不同的压力分布以用研磨头最佳地研磨基板。所公开的实施方式允许快速调整研磨期间横跨研磨头至基板表面施加的压力分布，从而可以减少设备停机时间。所公开的实施方式也可以通过能够使用额外的压力分布来改善产品质量，此额外的压力分布可更接近匹配最适合研磨各基板的压力分布。可经调整而受惠于所公开实施方式的研磨头的示范例包括TITANHEADTM、TITANCONTOURTM与TITANPROFILERTM研磨头等，其可自加利福尼亚州圣克拉拉市的应用材料公司取得。图1是根据一个实施方式的CMP系统100的侧面截面图。研磨头110固持基板50(以虚线表示)以接触研磨垫175的研磨表面180。研磨垫175设置于平台176上。平台176通过平台轴182而与电机184耦接。当CMP系统100研磨基板50时，电机184绕平台轴182的轴186旋转平台176，而因此旋转研磨垫175的研磨表面180。研磨头110与轴108耦接，轴108与电机102耦接，电机102进而与臂170耦接。电机102相对于臂170以线性运动(X和/或Y方向)横向地移动研磨头100。研磨头110也包括致动器或电机104以相对于臂170和/或研磨垫175沿Z方向移动研磨头110。研磨头110也与旋转致动器或电机106耦接，电机106绕相对于臂170的旋转轴117旋转研磨头110。电机104、102与106相对于研磨垫175的研磨表面180定位和/或移动研磨头110。电机104与106相对于研磨表面180旋转研磨头110并提供向下的力以促使基板50于处理期间抵靠研磨垫175的研磨表面180。研磨头110包括由固定环109外接的壳体112。柔性隔膜114固定至壳体112。柔性隔膜114包括接触基板50的外表面115以及面向壳体112的内部118的内表面116。包括本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于化学机械平坦化的研磨头，包括：壳体；柔性隔膜，所述柔性隔膜固定至所述壳体，所述柔性隔膜包含外表面与内表面，所述外表面接触基板，所述内表面面向所述壳体的内部；多个可加压腔室，所述多个可加压腔室设置于所述壳体中且接触所述柔性隔膜的所述内表面，所述多个可加压腔室包含至少第一可加压腔室、第二可加压腔室与第三可加压腔室；第一压力传送通道，所述第一压力传送通道设置在所述壳体中且与所述第一可加压腔室耦接；第二压力传送通道，所述第二压力传送通道设置在所述壳体中且与所述第三可加压腔室耦接；第一压力馈送线路，所述第一压力馈送线路设置于所述壳体中且将所述第一压力传送通道耦接至所述第二可加压腔室；第二压力馈送线路，所述第二压力馈送线路设置于所述壳体中且将所述第二压力传送通道耦接至所述第二可加压腔室；第一手动可移动插塞，所述第一手动可移动插塞与所述第一压力馈送线路接合，所述第一手动可移动插塞可操作为在第一位置时将所述第一压力传送通道流体地耦接至所述第二可加压腔室，以及在第二位置时将所述第一压力传送通道与所述第二可加压腔室流体地隔离；以及第二手动可移动插塞，所述第二手动可移动插塞与所述第二压力馈送线路接合，所述第二手动可移动插塞可操作为在第一位置时将所述第二压力传送通道流体地耦接至所述第二可加压腔室，以及在第二位置时将所述第二压力传送通道与所述第二可加压腔室流体地隔离。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.06.27 US 62/018,286;2014.08.27 US 14/470,8521.一种用于化学机械平坦化的研磨头，包括：壳体；柔性隔膜，所述柔性隔膜固定至所述壳体，所述柔性隔膜包含外表面与内表面，所述外表面接触基板，所述内表面面向所述壳体的内部；多个可加压腔室，所述多个可加压腔室设置于所述壳体中且接触所述柔性隔膜的所述内表面，所述多个可加压腔室包含至少第一可加压腔室、第二可加压腔室与第三可加压腔室；第一压力传送通道，所述第一压力传送通道设置在所述壳体中且与所述第一可加压腔室耦接；第二压力传送通道，所述第二压力传送通道设置在所述壳体中且与所述第三可加压腔室耦接；第一压力馈送线路，所述第一压力馈送线路设置于所述壳体中且将所述第一压力传送通道耦接至所述第二可加压腔室；第二压力馈送线路，所述第二压力馈送线路设置于所述壳体中且将所述第二压力传送通道耦接至所述第二可加压腔室；第一手动可移动插塞，所述第一手动可移动插塞与所述第一压力馈送线路接合，所述第一手动可移动插塞可操作为在第一位置时将所述第一压力传送通道流体地耦接至所述第二可加压腔室，以及在第二位置时将所述第一压力传送通道与所述第二可加压腔室流体地隔离；以及第二手动可移动插塞，所述第二手动可移动插塞与所述第二压力馈送线路接合，所述第二手动可移动插塞可操作为在第一位置时将所述第二压力传送通道流体地耦接至所述第二可加压腔室，以及在第二位置时将所述第二压力传送通道与所述第二可加压腔室流体地隔离。2.如权利要求1所述的研磨头，进一步包括穿过所述壳体的顶部的开口，以能够对所述第一手动可移动插塞进行调整。3.如权利要求1所述的研磨头，进一步包括穿过所述壳体的一侧的开口，以能够对所述第一手动可移动插塞进行调整。4.如权利要求1所述的研磨头，其中所述多个可加压腔室包括：“n”个单压力腔室，各单压力腔室与单独的压力传送通道耦接；以及“n-1”个双压力腔室，各双压力腔室通过两个单独的压力馈送线路而单独地与两个压力传送通道耦接，其中“n”是介于二至二十之间的整数。5.如权利要求4所述的研磨头，其中双压力腔室邻近于各单压力腔室。6.如权利要求4所述的研磨头，进一步包括手动可移动插塞，所述手动可移动插塞与各压力馈送线路接合。7.如权利要求6所述的研磨头，进一步包括用于各手动可移动插塞的穿过所述壳体的单独的开口，各开口实现对单独的手动可移动插塞的调整。8.如权利要求6所述的研磨头，其中各手动可移动插塞包括螺纹紧固件。9.如权利要求8所述的研磨头，其中各插塞进一步包括一或多个密封构件。10.一种用于化学机械平坦化的研磨系统，包括：研磨组件，所述研磨组件包含：可旋转轴，所述可旋转轴具有第一端与第二端；旋转接头，所述旋转接头与所述可旋转轴在靠近所述可旋转轴的所述第一端处耦接；研磨头，所述研磨头与所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴政勋，S·M·苏尼加，A·纳耿加斯特，S·CC·徐，G·S·丹达瓦特，
申请(专利权)人：应用材料公司，
类型：发明
国别省市：美国;US