一种用于基材的化学机械研磨程序的承载体（ｃａｒｒｉｅｒ ｈｅａｄ，或称承载头），其包括一基底与一个延伸在基底下方的弹性膜。该弹性膜包括一个具有一外表面的中心部位，以提供一基材接收表面；一边缘部位，以连接该中心部位与该基底；以及至少一个由该中心部位的内表面延伸出的褶板。该褶板将弹性膜与基底之间的容积分割成数个腔室，且该褶板包括一个横向延伸的第一部位与一个弯曲的第二部位，该弯曲的第二部位延伸在该第一部位的下方，且连接该横向延伸的第一部位至该中心部位。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术有关一种具有一弹性膜的化学机械研磨承载体，及其相关方法。
技术介绍
集成电路通常是借着一连串导电层、半导体层或绝缘层的沉积步骤而形成于基材上，特别是硅晶片上。在沉积了每一膜层之后，会蚀刻该些膜层以产生出电路特征。当连续沉积且蚀刻一系列的膜层时，基材的暴露表面会渐渐变得不平坦。而此不平坦表面会在集成电路制程的光微影步骤中造成问题。因此，需要周期性地平坦化该基材表面。化学机械研磨(chemical mechanical polishing，CMP)是一种已被接受的平坦化方法。此种平坦化方法通常要求将基材安置在一承载体或研磨头上，并使该基材的暴露表面紧靠一移动的研磨表面，例如一旋转研磨垫。该研磨垫可以是一个具有一耐用粗糙表面的「标准」研磨垫，或是一个在包含介质中固定有研磨剂颗粒的「固定式研磨剂(fixed-abrasive)」研磨垫。承载体提供基材一个可控制的负荷，以推挤基材使其紧靠研磨垫。而用来提供研磨颗粒的研磨浆料则被供应至研磨垫的表面上。某些承载体包含一个具有一放置表面(mounting surface)的弹性膜，用以接受基材。该弹性膜后方的腔室被加压，造成该弹性膜向外扩张而对该基材施加负荷。多种承载体亦可包含一个环绕基材的定位环(retaining ring)，例如用来将基材固定在位于该弹性膜下方的承载体中。某些承载体包含复数个腔室，以对基材的不同区域提供不同的压力。
技术实现思路
本专利技术的一方面是关于一种用于机材的化学机械研磨的承载体，该承载体包含一基底与一个延伸在基底下方的弹性膜。该弹性膜包括一个具有一外表面的中心部位，以提供一基材接收表面；一边缘部位，以连接该中心部位与该基底；以及至少一个由该中心部位的内表面延伸出的褶板。该褶板将弹性膜与基底之间的容积分割成数个腔室，且该褶板包括一个横向延伸的第一部位与一个弯曲的第二部位(an angled second section)。该弯曲的第二部位延伸在该第一部位的下方，且将该横向延伸的第一部位连接至该中心部位。本专利技术的实施例可包含一或多个下述特征。该第一部位可以水平的方式伸展。该第二部位可具有一水平加载区(horizontal loading area)，并设计该水平加载区的大小，使其足以作用掉该第一部位上的一部份的向下力，该向下力是由位在该弹性膜与该基底之间的腔室压力所产生出来，而非由该基底的作用产生。该第二部位可具有一个约为二分之一该第一部位的大小的水平加载区。该褶板的第二部位对该中心部位的一接触点，可垂直对齐于介于该第一部位与该基底的接触点及该第一部位与该第二部位的接触点之间的该第一部位的中点。该边缘部位可直接连接至该基底。一定位环可能环绕着位在该基材接收表面上的一基材。该第一部位可作垂直移动，如此一来，施加至一基材上的压力行程(pressure profile)才不受定位环磨损影响。弹性膜可包括多个褶板，每个褶板包含一个横向延伸的第一部位，以及一个弯曲且延伸在该第一部位下方的第二部位。可以环状且同心的方式来安置该些褶板，且可设计该些褶板以提供三个独立压力腔室。该第一部位及该第二部位约具有相同的刚性(rigidity)，或该第二部位的刚性可能较该第一部位更高。该第一部位与该第二部位可能具有相同的厚度，或是该第二部位可能较该第一部位的厚度更厚。该褶板可能包含一个垂直的第三区域，其位于该横向延伸的第一部位与该弯曲的第二部位之间，及/或包含一个垂直的第四区域，该第四区域位于该弯曲的第二部位与该中心部位之间。一角度α介于该横向延伸的第一部位与该弯曲的第二部位之间，其角度可能介于20°与80°之间，例如约为45°。该些多个腔室可能提供可独立调整的压力至相关的该基材接收表面的多个区域上，且可架构该弹性膜，以在相邻区域内的不同压力之间提供一致的变化(uniform transition)。本专利技术的另一方面是有关一种用于基材的化学机械研磨的承载体。该承载体包括一基底与一个延伸在该基底下方的弹性膜，以提供一基材接收表面且定义出多个腔室，该些腔室是用来将可独立调整的压力提供至该基材接收表面的相关的多个区域。该弹性膜是设计成用以在相邻区域内的不同压力之间提供一实质相同的变化。本专利技术的实行可包含一或多种下述特征。可设计该弹性膜的形状以在相邻区域内的不同压力之间提供一个实质呈单调性的变化。该弹性膜包括一个具有一外表面的中心部位，以提供一基材接收表面；一个连接该中心部位至该基底的边缘部位；以及至少一个由中心部位的内表面延伸出的褶板。该褶板将弹性膜与基底之间的容积分割成数个腔室，且该褶板包括一个横向延伸的第一部位与一个弯曲的第二部位。该弯曲的第二部位延伸在该第一部位的下方，且连接该横向延伸的第一部位至该中心部位。该第二部位可能具有一水平加载区，并设计该水平加载区的大小，使其足以作用掉该第一部位上的一部份的向下力，，该向下力是由其中一个该些腔室内的压力所产生出来，而非由该基底作用而产生。该第二部位可具有一个约为二分之一该第一部位的大小的水平加载区。该褶板的第二部位对该中心部位的一接触点，可垂直对齐于介于该第一部位与该基底的接触点及该第一部位与该第二部位的接触点之间的该第一部位的中点。本专利技术又一方面是有关一种与基材化学机械研磨设备的承载体搭配使用的弹性膜。该弹性膜包括一个中心部位，其具有一个用来提供一基材接受表面的外表面；一边缘部位，用来连接该中心部位至该承载体的基底；以及至少一个由该中心部位的内表面延伸出的褶板。该褶板包含一横向延伸的第一部位，及一个延伸在该第一部位下方的弯曲的第二部位。本专利技术的另一方面是有关一种研磨基材的方法。该方法包括将一基材安置在一化学机械研磨设备的一承载体上，使得该基材的第一面邻接该承载体，并利用一研磨垫与相对于该基材的第一面的第二面接触，以研磨该基材；以及对多个腔室施加不同压力，以在基材上创造出具有不同压力的区域。该承载体包含一基底部分、一定位环及一弹性膜，该弹性膜提供一个基材放置表面并定义出多个腔室。该弹性膜可被设计成可在相邻区域内的不同压力之间提供一致的变化。本专利技术的另一方面是有关一种弹性膜的褶板的运作方法。该褶板连接于一承载体与用来提供一基材接收表面的该弹性膜的中心部位之间。该方法包括在腔室之间提供一压力差，以作用在该褶板的不同面上；允许该褶板的一水平部位作垂直方向的偏移；以及借由压力差而产生一垂直作用力作用在该褶板上。实施本专利技术可获得下述的优点。总体而言，可设计该弹性膜的形状，以在相邻的可加压腔室(pressurizable chamber)或区域的边界上的不同压力之间，提供较一致的变化(例如单调性的升高或降低)。特别是，该弹性膜可被设计成能降低或消除该些发生在用来分隔腔室的弹性褶板与用来提供一基材接收表面的该弹性膜中心部位的结合处的压力尖突现象(pressure spikes)。结果是，借着适当选择该些腔室中的压力来补偿研磨速率的变异及所得基材膜层厚度的变异，使得在完成研磨程序后，经本专利技术的具有弹性膜的承载体研磨后的基材具有较佳的平坦度。此外，亦可设计该弹性膜，使得借由一化学机械研磨设备的承载体所施加的压力能对定位环磨损较不敏感。于附图及下述内容中记载有本专利技术的一或多个实施例的细节。可根据该些叙述内容、附图及申请专利范围本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于基材的化学机械研磨的承载体，该承载体包括：一基底；以及一弹性膜延伸在该基底下方，该弹性膜包括一中心部位、一边缘部位及至少一褶板，该中心部位具有一外表面以提供一基材接受表面，该边缘部位连接该中心部位至该基底，该褶板由该 中心部位的一内表面延伸出，该褶板将位在该弹性膜与该基底之间的一容积划分成复数个腔室，该褶板包括一横向延伸第一部位与一弯曲第二部位，该第二部位延伸在该第一部位下方且连接该横向延伸第一部位至该中心部位。
【技术特征摘要】
US 2004-3-26 10/810,7841.一种用于基材的化学机械研磨的承载体，该承载体包括一基底；以及一弹性膜延伸在该基底下方，该弹性膜包括一中心部位、一边缘部位及至少一褶板，该中心部位具有一外表面以提供一基材接受表面，该边缘部位连接该中心部位至该基底，该褶板由该中心部位的一内表面延伸出，该褶板将位在该弹性膜与该基底之间的一容积划分成复数个腔室，该褶板包括一横向延伸第一部位与一弯曲第二部位，该第二部位延伸在该第一部位下方且连接该横向延伸第一部位至该中心部位。2.如权利要求1所述的承载体，其特征在于该第一部位是水平地延伸。3.如权利要求1所述的承载体，其特征在于该第二部位具有一水平加载区，该水平加载区的大小足以作用掉该第一部位上的一部份的向下力，该向下力是由位在该弹性膜与该基底之间一腔室中的压力所产生，而非由该基底所产生。4.如权利要求1所述的承载体，其特征在于该第二部位具有一水平加载区，其大小约为该第一部位大小的二分之一。5.如权利要求1所述的承载体，其特征在于该褶板的第二部位对该中心部位的一接触点是垂直对齐于介于该第一部位与该基底的接触点及该第一部位与该第二部位的接触点之间的该第一部位的中点。6.如权利要求1所述的承载体，其特征在于该边缘部位是与该基底直接连接。7.如权利要求1所述的承载体，其特征在于该弹性膜包括复数个环状同心褶板，每一个该些褶板包括一横向延伸第一部位；以及延伸在该第一部位下方的一弯曲第二部位。8.如权利要求1所述的承载体，其特征在于该第二部位具有一厚度，该厚度约相等或大于该第一部位的厚度。9.如权利要求1所述的承载体，其特征在于该第二部位的刚性相等或大于该第一部位的刚性。10.如权利要求1所述的承载体，其特征在于该褶板包括一垂直部位，位在该横向延伸第一部位与该弯曲第二部位之间。11.如权利要求1所述的承载体，其特征在于该褶板包括一垂直部位，位在该弯曲第二部位与该中心部位之间。12.如权利要求1所述的承载体，其特征在于一角度α介于该横向延伸第一部位与该弯曲第二部位之间，且该角度α的范围介于20°...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈珲驰，吴钟铉，茨辛修，托马斯布雷佐斯基，史蒂文M苏尼加，
申请(专利权)人：应用材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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