用于化学机械抛光的双膜承载头制造技术

一种用于化学机械抛光的承载头，包含：基座组件连接至所述基座组件的膜组件。所述膜组件包含：膜支撑件、固定至所述膜支撑件的内膜、和固定至所述膜支撑件并且在所述内膜下方延伸的外膜，其中所述内膜在膜的上表面与所述膜支撑件之间形成多个可单独加压的内部腔室，所述外膜具有内表面和外表面，其中所述外膜在所述外膜的所述内表面与所述内膜的下表面之间界定下部可加压腔室，其中所述内表面被定位成在所述多个腔室中的一个或多个腔室被加压时与所述内膜的下表面接触，并且其中所述外表面被配置为接触基板。被配置为接触基板。被配置为接触基板。

【技术实现步骤摘要】
用于化学机械抛光的双膜承载头


[0001]本专利技术涉及用于化学机械抛光(CMP)的承载头。

技术介绍

[0002]通常通过在半导体晶片上顺序沉积导电、半导电或绝缘层而在基板上形成集成电路。各种制造工艺需要平坦化基板上的层。例如，一个制造步骤涉及在非平面表面上沉积填料层并平坦化填料层。对于某些应用，平坦化填料层，直到暴露出图案化层的顶表面为止。例如，可在图案化的绝缘层上沉积金属层以填充绝缘层中的沟槽和孔。在平坦化之后，在图案化层的沟槽和孔中的金属的剩余部分形成通孔、插塞和布线，以在基板上的薄膜电路之间提供导电路径。作为另一个示例，可在图案化的导电层上方沉积介电层，然后被平坦化以实现后续的光刻步骤。
[0003]化学机械抛光(CMP)是一种可以接受的平坦化方法。该平坦化方法通常需要将基板安装在承载头上。基板的暴露表面通常被放置为抵靠旋转抛光垫。承载头在基板上提供可控制的载荷，以将基板推抵至抛光垫。通常将具有磨料颗粒的抛光浆料提供至抛光垫的表面。

技术实现思路

[0004]一方面，一种用于化学机械抛光的承载头，包含：基座组件；和连接至所述基座组件的膜组件。膜组件包含：膜支撑、固定至所述膜支撑件的内膜和固定至所述膜支撑件并且在所述内膜下方延伸的外膜，所述外膜具有内表面和外表面。所述内膜在所述膜的上表面与所述膜支撑件之间形成多个可单独加压的内部腔室。所述外膜在所述外膜的所述内表面与所述内膜的下表面之间界定下部可加压腔室。所述内表面被定位成在所述多个腔室中的一个或多个腔室被加压时与所述内膜的下表面接触，并且所述外表面被配置为接触基板。
[0005]在另一方面，一种用于化学机械抛光的系统，包含：多个压力源、承载头、和连接至所述压力源的控制器。所述承载头包含：基座组件和膜组件。所述膜组件具有：膜支撑件、固定至所述膜支撑件的内膜、和固定至所述膜支撑件并且在所述内膜下方延伸的外膜。所述内膜在所述内膜的上表面与所述膜支撑件之间形成多个可单独加压的内部腔室。所述外膜具有内表面和外表面。所述外膜在所述外膜的所述内表面与所述内膜的下表面之间界定下部可加压腔室。所述内表面被定位成在所述多个腔室中的一个或多个腔室被加压时与所述内膜的下表面接触，并且所述外表面被配置为接触基板。所述控制器被配置为使压力源对内部腔室和下部腔室加压，使得所述内膜的所述一个或多个可单独加压的内部腔室被加压至等于或大于所述下部腔室的压力的压力，以在对应于一个或多个可单独加压的内部腔室的所述外膜的一部分处对由所述外膜施加至所述基板的压力进行补充。
[0006]在另一方面，一种用于利用承载头化学机械抛光的方法，包含以下步骤：将基板保持在承载头中，所述承载头包含具有外膜和内膜的膜组件，所述内膜界定多个可单独加压的内部腔室；将所述内膜与所述外膜之间的下部腔室加压至第一压力；将所述多个可单独
加压的内部腔室中的至少一些内部腔室加压到等于或大于所述第一压力的第二压力；和在基板与抛光垫之间产生相对运动，使得来自所述下部腔室的压力引起以第一速率的所述基板的抛光，并且一个或多个内部腔室的压力补充地增加在对应于所述可单独加压的内部腔室的区域中的所述基板的抛光。
[0007]在另一方面，一种用于承载头的膜，包含：多个腔室界定部分，每个腔室界定部分包含：两个侧壁、在所述两个侧壁的底边缘处并连接所述两个侧壁的底板和从所述两个侧壁向内延伸的两个凸缘部分。所述膜的相邻的腔室界定部分由相邻的腔室界定部分的相邻侧壁之间的顶部边缘的桥接部分连接，并且相邻的腔室界定部分的相邻的侧壁由所述桥接部分下方的间隙隔开。
[0008]实施方式可包含一个或多个的以下特征。
[0009]外壳可连接至基座组件。基座组件可相对于外壳垂直移动。基座组件可通过万向节机构连接至外壳。基座组件可被配置为围绕万向节机构旋转，该万向节机构具有位于内膜上方的旋转中心。柔性件可连接基座组件和膜组件。柔性件可足够坚硬以抵抗横向运动，从而将膜组件保持在基座组件下方居中。
[0010]可能的优点可包含但不限于以下一项或多项。可以使用双膜承载头向基板的不同部分施加不同的压力，由此在抛光操作器件期间获得所需的基板轮廓。例如，可减小基板轮廓的变化。这可以改善晶片内均匀性。内膜在抛光操作期间不需要受到磨损，并且如果有的话，可能根本不需要频繁更换。因此，内膜可更复杂并且具有降低的失效风险。内膜材料不需要具有与外膜一样的化学和耐磨性。因此，内膜可降低成本。
[0011]一个或多个实施方式的细节在附图和以下描述中阐述。其他特征、方面和优点将从说明书、附图和权利要求书中变得显而易见。
附图说明
[0012]图1A是承载头的示意性截面图。
[0013]图1B是图1A中的承载头的一部分的示意性截面图。
[0014]图1C是图1A中的承载头的一部分的示意性截面图。
[0015]图2A是承载头的另一实施方式的示意性截面图。
[0016]图2B是图1A中的承载头的一部分的示意性截面图。
[0017]图2C是图1A中的承载头的一部分的示意性截面图。
[0018]图3是具有边缘控制区的内膜的示意性截面图。
[0019]相同的附图标记和在各个附图中的标志表示相同的元件。
具体实施方式
[0020]在一些抛光系统中，承载头中的膜被用于在抛光期间在基板上施加基本均匀的压力。但是，这种基本均匀的压力不能有效地解决例如由于浆料分布的变化或抛光前基板的不均匀性而导致的抛光工艺中的不均匀性。
[0021]解决不均匀性的一种方案是具有多个可单独加压的腔室，其中每个腔室向基板的局部区域施加不同的压力。提供多个腔室的膜的制造成本可能很高，并且如果这种膜与基板接触，则存在膜受到磨损和撕裂的危险，因此需要更换昂贵的零件。然而，可以在提供多
个腔室的内膜上方提供外膜。内膜的多个腔室可以被间隙隔开，以减少“壁效应”，或者经由分隔相邻腔室的壁的串扰。由于外膜与基板接触，而内膜不与基板接触，所以如果外膜磨损，则可以更换。在抛光操作期间内膜不需要受到磨损，并且如果有的话可能根本不需要频繁更换，这可以降低成本。尽管外膜可以涂覆有化学和耐磨材料，但是内膜不需要涂覆，因此可以以较低的成本制造。另外，外膜更简单，因此如果外膜确实被撕裂的话，则可以以较低的成本更换。另一方面，内膜材料不需要具有与外膜一样的化学和耐磨性。内膜可以更永久的方式(例如通过诸如环氧树脂之类的粘合剂)固定至承载头(例如膜支撑件)上。这可以减少从腔室泄漏。而且，内膜可以在具有更复杂的有助于附接到载体基座特征的模具中制造；例如，因为内膜不再是消耗品，所以这对成本的影响较小，同时允许出色的附接，例如减少泄漏。
[0022]参考图1A-图1C，可以由具有承载头100的化学机械抛光(CMP)设备来抛光基板10。承载头100包含：具有上承载体104和下承载体106的外壳102、万向节机构108(可被认为是下承载体106的一部分)、负载腔室110、连接至外壳102(例如，连接上承载体104和/或下承载体本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于化学机械抛光的承载头，包含：基座组件；和膜组件，连接至所述基座组件，所述膜组件包含：膜支撑件，内膜，固定至所述膜支撑件，其中所述内膜在所述膜的上表面与所述膜支撑件之间形成多个可单独加压的内部腔室，和外膜，固定至所述膜支撑件并且在所述内膜下方延伸，所述外膜具有内表面和外表面，其中所述外膜在所述外膜的所述内表面与所述内膜的下表面之间界定下部可加压腔室，其中所述内表面被定位成在所述多个腔室中的一个或多个腔室被加压时与所述内膜的下表面接触，并且其中所述外表面被配置为接触基板。2.根据权利要求1所述的承载头，其中所述多个可单独加压的内部腔室中的每个腔室由所述内膜的底部和两个侧壁部分设置，并且其中用于相邻腔室的侧壁部分被间隙隔开。3.根据权利要求2所述的承载头，其中用于相邻腔室的侧壁部分由从所述侧壁部分的顶部边缘延伸的桥接部分连接。4.根据权利要求3所述的承载头，其中对于所述内膜的每个可单独加压的内部腔室，包含从所述两个侧壁部分向内延伸的凸缘部分。5.根据权利要求4所述的承载头，其中所述内膜由多个夹具固定至所述膜支撑件，其中每个腔室具有将所述凸缘部分夹紧到所述膜支撑件的夹具。6.根据权利要求1所述的承载头，其中所述外膜包含具有基板接收表面的中心部分、从所述中心部分的外边缘向上延伸的周边部分和在所述膜支撑件的一部分上方向内延伸的第一翼片。7.根据权利要求6所述的承载头，其中所述外膜包含在所述膜支撑件的所述一部分上方向内延伸的第二翼片，所述第一翼片和所述第二翼片之间的空间界定唇缘腔室。8.根据权利要求1所述的承载头，包含2至20个可单独加压的内部腔室。9.根据权利要求1所述的承载头，其中所述可单独加压的内部腔室是同心的。10.一种用于化学机械抛光的系统，包含：多个压力源；承载头，所述承载头包含：基座组件；膜组件，所述膜组件具有：膜支撑件，内膜，固定至所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：史蒂文，
申请(专利权)人：应用材料公司，
类型：发明
国别省市：