一种用于衬底化学机械抛光装置的载具头及其柔性膜制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种用于衬底化学机械抛光装置载具头的柔性膜，它具有中心部分、周边部分和至少一个薄片，中心部分具有提供衬底支撑表面的外表面，周边部分用于将中心部分连接到载具头的基座，薄片从中心部分的内表面延伸。薄片包括横向延伸的第一部分和垂直延伸的第二部分，所述第二部分将横向延伸的第一部分连接到中心部分。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术一般地涉及衬底的化学机械抛光，更具体地说，涉及用于 化学机械抛光的载具头。
技术介绍
集成电路通常是通过在硅晶片上依次沉积导体层、半导体层或绝缘层 而在衬底上形成的。 一种制造步骤包括在非平表面上方沉积填充物层，并 对填充物层进行平面化直到该非平表面暴露出来。例如，可以在经过图案 化的绝缘层上沉积导体填充物层来填充绝缘层中的沟槽或孔洞。然后对填 充物层进行抛光，直到绝缘层的凸起图案暴露出来。在平面化之后，绝缘 层的凸起图案之间遗留的那部分导体层形成过孔、插塞和导线，它们在衬 底上的薄膜电路之间提供导电路径。另外，还需要平面化来使衬底表面成 为平面以便进行光刻。化学机械抛光(CMP)是一种可接受的平面化方法。这种平面化方法 通常需要将衬底安装在载具头或抛光头上。衬底的暴露表面靠着转动的抛 光盘状垫垫或带状垫设置。抛光垫可以是标准的垫，也可以是固定研 磨(fixed-abrasive)垫。标准垫具有耐用的粗糙表面，而固定研磨垫具有 保持在容纳介质(containment media)中的研磨颗粒。载具头向衬底提供 可控载荷以将其推靠到抛光垫。向抛光垫表面供给抛光浆液，抛光浆液包 括至少一种化学反应剂，并且如果采用标准垫，抛光浆液还包括研磨颗 粒。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种用于衬底化学机械抛光装置的载具头 及其柔性膜，其可以提高抛光均匀性和各个晶片之间的抛光均匀性。在一个方面，本技术针对一种用于衬底化学机械抛光装置载具头 的柔性膜。该膜具有中心部分、周边部分和至少一个薄片，中心部分具有 提供衬底支撑表面的外表面，周边部分用于将中心部分连接到载具头的基 座，薄片从中心部分的内表面延伸。薄片包括横向延伸的第一部分和垂直 延伸的第二部分，所述第二部分将横向延伸的第一部分连接到中心部分。在另一个方面，本技术针对一种柔性膜，其中横向延伸的第一部分比垂直延伸的第二部分至少长50%。在另一个方面，本技术针对一种柔性膜，其中垂直延伸的第二部 分具有第一厚度和长度，第一厚度小于中心部分的第二厚度，长度约等于 第二厚度。这些技术的实施方式可以包括下列特征中的一项或多项。柔性膜 可以包括多个薄片，每个薄片包括横向延伸的第一部分和垂直延伸的第二 部分。薄片可以环形同心布置。第二部分可以比第一部分厚，例如比第一 部分厚2到4倍。中心部分可以比第二部分厚，例如比第二部分厚3到6 倍。凹槽可以位于薄片中第一部分与第二部分之间的连接处。柔性膜可以 是单一体。第二部分可以具有与中心部分厚度相当的长度。第一部分可以 比第二部分长，例如是第二部分长度的1.5到3倍。在另一个方面，本技术针对一种用于对衬底进行化学机械抛光的 载具头，它包括基座和本技术的柔性膜。薄片将柔性膜与基座之间的 体积分成多个室。本技术的实施方式可以包括下列特征中的一项或多项。柔性膜可 以包括多个薄片，这些薄片可以设置为提供三个可独立加压的室。周边部 分可以直接连接到基座。保持环围绕衬底支撑表面上的衬底。柔性膜的第 一部分可以在垂直方向上充分可动，使得施加到衬底的压力分布对保持环 的磨损基本上不敏感。根据上述方案，抛光均匀性和晶片之间的抛光均匀性可以被提高。附图说明图1是根据本技术的具头的剖视图。图2和图3图示了用于载具头的柔性膜的实施方式。 图4图示了用于柔性膜边缘部分的可选实施方式。 图5是载具头的放大视图，其图示了在各个薄片与柔性膜基座部分之 间有较宽的连接(wide connection)的柔性膜。具体实施方式参考图1，载具头100包括外壳102、基座组件104、万向节机构106 (可以认为基座组件的一部分)、装载室108、保持环110以及衬底支持 组件112，衬底支持组件112包括五个可加压室。对类似载具头的描述可 以在美国专利No. 6,183,354中找到，该专利的全部公开内容通过引用而结 合于此。外壳102通常可以是圆形，并可以连接到驱动轴以在抛光期间随之转 动。垂直孔120可以穿过外壳102形成，五个附加通道122 (只图示出了 两个)可以穿过外壳102延伸，用于对载具头进行气动控制。O形环124 可以用于在穿过外壳的通道与穿过驱动轴的通道之间形成液体密封装置。基座组件104是位于外壳102下方的可垂直运动的组件。基座组件 104包括基本上刚性的环形主体130、外部夹持环134和万向节机构106。 万向节机构106包括万向节杆136和弯曲环138，万向节杆136沿孔120 垂直滑动以使基座组件104进行垂直运动，弯曲环138可以弯曲以使基座 组件可以相对于外壳102枢转，使保持环110可以保持与抛光垫的表面基 本平行。如图l所示，万向节杆136和弯曲环138可以是单块体而不是由螺钉 或螺栓连接的分离件。例如，可以由一块原始材料(例如硬塑料或金属) 机加工得到万向节杆136和弯曲环138。单块的万向节可以减少头的耗 损、使得晶片传感器更易于访问、简化载具头的改造过程并减少或消除室 间串扰的来源。另外，可以在万向节机构106的底面中心形成凹陷。可以 将部分衬底传感器机构(例如美国专利No. 6,663,466中描述的可动销)配 装到凹陷中。与之类似，刚性环形主体130和弯曲环138也可以是单块 体。或者，弯曲环138可以通过例如螺钉连到环形主体130，像上述美国专利No. 6,183,354中描述的那样。装载室108位于外壳102与基座组件104之间以向基座组件104施加 负载，即向下的压力或重力。基座组件104相对于抛光垫的垂直位置也通 过装载室108来控制。基本上环形的旋转振动膜(rolling diaphragm) 126 的外边缘可以由内部夹持环134夹持到基座组件104。保持环110可以是紧固到基座组件104外边缘的基本上环形的环状 物。在将流体泵送到装载室108中并将基座组件104向下推时，保持环 110也被向下推动以向抛光垫施加负载。保持环110的底面116可以是基 本上平的，也可以具有多个通道以便将抛光液从保持环外部向衬底传送。 保持环110的内表面118与衬底接合以防其从载具头下方脱离。衬底支持组件112包括柔性膜140，柔性膜140包括基本上平的主体 部分142和从主体部分142延伸的五个同心环形薄片150、 152、 154、 156、 158。最外侧薄片158的边缘提供了该柔性膜的周界部分，该周界部 分夹持在基座组件104与第一夹持环146之间。两个另外的薄片150、 152 由第二夹持环147夹持到基座组件104，剩下的两个薄片154和156由第 三夹持环148夹持到基座组件104。主体部分142的下表面144提供了衬 底IO所用的安装表面。基座组件104与柔性膜140之间由第一薄片150密封的体积提供了第 一环形可加压室160。基座组件104与柔性膜140之间由第一薄片150和 第二薄片152密封的体积提供了围绕第一室160的第二可加压环形室 162。类似地，第二薄片152与第三薄片154之间的体积提供了第三可加 压室164，第三薄片14与第四薄片156之间的体积提供了第四可加压室 166，第四薄片156与第五薄片158之间的体积提供了第五可加压室168。 如本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于衬底化学机械抛光装置载具头的柔性膜，其特征在于，所述膜包括：　中心部分，具有提供衬底支撑表面的外表面；　周边部分，用于将所述中心部分连接到所述载具头的基座；以及　至少一个薄片，从所述中心部分的内表面延伸，所述薄片包括横向延伸的第一部分和垂直延伸的第二部分，所述第二部分将所述横向延伸的第一部分连接到所述中心部分，所述横向延伸的第一部分比所述垂直延伸的第二部分至少长百分之五十。

【技术特征摘要】
US 2005-12-28 11/321,0061.一种用于衬底化学机械抛光装置载具头的柔性膜，其特征在于，所述膜包括中心部分，具有提供衬底支撑表面的外表面；周边部分，用于将所述中心部分连接到所述载具头的基座；以及至少一个薄片，从所述中心部分的内表面延伸，所述薄片包括横向延伸的第一部分和垂直延伸的第二部分，所述第二部分将所述横向延伸的第一部分连接到所述中心部分，所述横向延伸的第一部分比所述垂直延伸的第二部分至少长百分之五十。2. 根据权利要求1所述的柔性膜，其特征在于，所述第二部分比所述 第一部分厚。3. 根据权利要求2所述的柔性膜，其特征在于，所述第二部分比所述 第一部分厚约二到四倍。4. 根据权利要求1所述的柔性膜，其特征在于，所述中心部分比所述 第二部分厚。5. 根据权利要求4所述的柔性膜，其特征在于，所述中心部分比所述 第二部分厚约三到六倍。6. 根据权利要求1所述的柔性膜，其特征在于，还在所述薄片中所述 第一部分与所述第二部分之间连接处包括凹槽。7. 根据权利要求1所述的柔性膜，...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈宏清，欧俊宏，史蒂文M祖尼加，
申请(专利权)人：应用材料公司，
类型：实用新型
国别省市：US[美国]