双负载扣环制造技术

本文描述了一种基板载体，所述基板载体被配置为附接至用于抛光基板的抛光系统。所述基板载体包括：包括多个负载耦接件的壳体以及耦接到所述壳体的扣环。所述扣环可包括：具有中心轴的环形主体；面向环形主体的中心轴的内边缘，所述内边缘具有被配置为环绕基板的直径；以及与内边缘相对的外边缘，其中所述多个负载耦接件在从中心轴测量的不同径向距离处接触所述扣环，并且其中所述多个负载耦接件被配置为向所述扣环施加径向差分力。为向所述扣环施加径向差分力。为向所述扣环施加径向差分力。

【技术实现步骤摘要】
双负载扣环


[0001]本公开的实施例总体上涉及用于基板的抛光和/或平面化的装置和方法。更具体地，本公开的实施例涉及用于化学机械抛光(CMP)的抛光头。

技术介绍

[0002]通常在半导体器件的制造中使用化学机械抛光(CMP)以平面化或抛光沉积在结晶硅(Si)基板表面上的材料层。在典型的CMP工艺中，基板被保持在基板载体(例如，抛光头)中，该基板载体在存在抛光液的情况下将基板的背侧压向旋转的抛光垫。一般而言，抛光液包括一种或多种化学成分的水溶液和悬浮在该水溶液中的纳米尺度的研磨颗粒。通过由抛光液以及基板与抛光垫的相对运动提供的化学和机械活动的组合，在与抛光垫接触的基板的材料层表面上去除材料。
[0003]基板载体包括具有多个不同径向区域的膜，该多个不同径向区域接触基板。使用不同的径向区域，可选择施加到以膜的背侧为边界的腔室的压力，以控制由膜施加到基板的力的中心到边缘的分布，并且因此控制由基板对抛光垫施加的力的中心到边缘的分布。抛光头还包括环绕膜的扣环。扣环具有用于在抛光期间接触抛光垫的底表面、以及被固定至抛光头的顶表面。通过将压力增加的区域从基板之下移动到扣环之下，抛光垫在扣环的底表面下方的预压缩在基板的周边部分处减少了压力尖峰。由此，扣环可以改进所得到的基板表面的光洁度和平整度。
[0004]即使有不同径向区且使用了扣环，CMP一直存在一个问题，那就是边缘效应的发生，即，基板的最外面的5
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10mm的过度抛光或欠抛光，这可能是由于刀边缘效应而造成，其中基板的前缘沿着抛光垫的顶表面被刮擦。在某些其他情况下，常规CMP工艺会受到由抛光垫的回弹而引起的基板边缘处的不期望的高抛光速率的影响。
[0005]因此，本领域中需要解决上述问题的装置和方法。

技术实现思路

[0006]本公开的实施例总体上涉及用于基板的抛光和/或平面化的装置和方法。更具体地，本公开的实施例涉及用于化学机械抛光(CMP)的抛光头。
[0007]在一个实施例中，基板载体被配置为附接至抛光系统以用于抛光基板。基板载体包括：包括多个负载耦接件的壳体以及耦接到壳体的扣环。所述扣环包括：具有中心轴的环形主体以及面向环形主体的中心轴的内边缘。所述内边缘具有被配置为环绕基板的直径。所述扣环包括与所述内边缘相对的外边缘。所述多个负载耦接件在从所述中心轴测量的不同径向距离处接触所述扣环，并且所述多个负载耦接件被配置为向所述扣环施加径向差分力。
[0008]在另一实施例中，一种用于抛光设置在基板载体中的基板的方法包括相对于抛光垫移动所述基板载体。在移动基板载体的过程期间，基板载体的扣环接触抛光垫。所述方法包括：在移动基板载体的过程期间，使用多个径向间隔开的负载耦接件来向所述扣环施加
径向差分力。
[0009]在又另一实施例中，抛光系统包括：抛光垫以及被配置为将基板压靠在抛光垫上的基板载体。所述基板载体包括：包括多个负载耦接件的壳体以及耦接到壳体的扣环。所述扣环包括：具有中心轴的环形主体以及面向所述环形主体的中心轴的内边缘。所述内边缘具有被配置为环绕基板的直径。所述扣环包括与所述内边缘相对的外边缘。所述多个负载耦接件在从所述中心轴测量的不同径向距离处接触所述扣环，并且所述多个负载耦接件被配置为向所述扣环施加径向差分力。
附图说明
[0010]为了能够详细理解本公开的上述特征，可以通过参考实施例对以上简要概括的本公开进行更具体的描述，其中一些实施例在附图中示出。然而，应注意到，附图仅示出了示例性实施例，并且因此不应被视为限制其范围，而是可允许其他等效的实施例。
[0011]图1A是根据一个或多个实施例的可用于实践本文所阐述方法的示例性抛光站的示意性侧视图。
[0012]图1B是根据一个或多个实施例的可用于实践本文所阐述方法的多站抛光系统的一部分的示意性平面图。
[0013]图2A是可用于图1B的抛光系统中的示例性基板载体的示意性侧截面视图。
[0014]图2B是图2A的基板载体的一部分的放大的示意性侧截面视图。
[0015]图2C
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2E是示出图2A的基板载体的不同实施例的示意性俯视图。
[0016]图3A是可用于图1B的抛光系统中的另一示例性基板载体的示意性侧截面视图。
[0017]图3B是图3A的一部分的放大的示意性侧截面视图。
[0018]图3C是图3A的基板载体的示意性俯视图。
[0019]图4A是根据一个或多个实施例的可与本文公开的基板载体中的任何一者一起使用的示例性扣环的示意性侧截面视图。
[0020]图4B是图4A的一部分的放大的示意性侧截面视图。
[0021]图5A是根据一个或多个实施例的可与本文公开的基板载体中的任何一者一起使用的另一示例性扣环的放大的示意性侧截面视图。
[0022]图5B
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5C是示出应变于从图5A的扣环的内边缘到外边缘的径向距离的下压力/偏转的示图。
[0023]为了促进理解，已尽可能地使用相同的附图标记来指定附图中共有的相同元件。可以预期，一个实施例的元件和特征可以有益地结合在其他实施例中，而无需进一步叙述。
具体实施方式
[0024]在描述装置和方法的几个示例性实施例之前，应理解，本公开不限于以下描述中所阐述的构造或者工艺步骤的细节。可以预见，本公开的一些实施例可与其他实施例相组合。
[0025]常规化学机械抛光(CMP)工艺会经受由抛光垫在基板边缘处的回弹而引起的在基板边缘处的不期望的高抛光速率。然而，在本公开的一个或多个实施例中，扣环在抛光垫上的下压力可以被径向地控制。对下压力的径向控制可以缓解垫回弹效应，从而改进基板边
缘均匀性和轮廓。
[0026]图1A是可用于实践本文所述方法的根据一个或多个实施例的抛光站100a的示意性侧视图。图1B是包括多个抛光站100a
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c的多站抛光系统101的一部分的示意性平面图，其中抛光站100b
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c中的每个与图1A中所描述的抛光站100a基本上类似。在图1B中，为了减少视觉混乱，在多个抛光站100a
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c上未示出在图1A中描述的关于抛光站100a的部件中的至少一些。可适于受益于本公开的抛光系统包括LK以及LK PRIME平面化系统等，它们可从加利福尼亚州圣克拉拉市的应用材料公司得到。
[0027]如图1A中所示，抛光站100a包括台板102、耦接到台板102的第一致动器104、设置在台板102上且固定于台板102的抛光垫106、设置在抛光垫106之上的流体输送臂108、基板载体110(以横截面示出)和垫调节器组件112。这里，基板载体110从托架组件114(图1B)的托架臂113悬挂，使得基板载体110被设置在抛光垫106之上且面朝抛光垫106。托架组件114可绕托架轴C旋转，以在多站抛光系统101的基板载体装载站103(图1B)和/或抛光站100a
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基板载体，所述基板载体被配置为附接至用于抛光基板的抛光系统，所述基板载体包括：壳体，所述壳体包括多个负载耦接件；以及扣环，所述扣环耦接到所述壳体，所述扣环包括：环形主体，所述环形主体具有轴；内边缘，所述内边缘面向所述环形主体的所述轴，所述内边缘具有被配置为环绕所述基板的直径；以及外边缘，所述外边缘与所述内边缘相对，其中所述多个负载耦接件在从所述轴测量的不同径向距离处接触所述扣环，并且其中所述多个负载耦接件被配置为向所述扣环施加径向差分力。2.如权利要求1所述的基板载体，其中所述多个负载耦接件包括：内负载耦接件，所述内负载耦接件在径向上定位在所述环形主体的内环部分之上，并且被配置为向所述环形主体的所述内环部分施加第一下压力；以及外负载耦接件，所述外负载耦接件环绕所述内负载耦接件，所述外负载耦接件在径向上定位在所述环形主体的外环部分之上，并且被配置为向所述环形主体的所述外环部分施加与所述第一下压力不同的第二下压力。3.如权利要求2所述的基板载体，其中所述第一下压力与所述第二下压力之间的差异被配置为在所述环形主体中产生扭矩。4.如权利要求1所述的基板载体，其中施加到所述扣环的径向差分力使与所述扣环接触的抛光垫从所述基板载体偏转开达与所施加的力成比例的距离。5.如权利要求1所述的基板载体，其中所述多个负载耦接件中的每一者包括流体耦接到气动压力源的气囊。6.如权利要求1所述的基板载体，其中所述多个负载耦接件中的每一者包括与设置在所述壳体中的致动器接触的推杆。7.如权利要求6所述的基板载体，其中所述致动器是多个致动器中的第一致动器，并且其中所述多个致动器包括螺线管、气动致动器、液压致动器、压电致动器、音圈、步进电机、其他线性致动器、其他类似致动器或其组合中的至少一者。8.如权利要求6所述的基板载体，其中所述多个负载耦接件中的每一者进一步包括：下夹具，所述下夹具固定地耦接到所述壳体；以及上夹具，所述上夹具固定地耦接到所述扣环并且能与所述扣环一起移动，其中所述上夹具和所述下夹具具有在所述上夹具与所述下夹具之间的匹配的、能相对移动的接合，并且其中所述推杆形成在所述上夹具上。9.如权利要求1所述的基板载体，其中所述多个负载耦接件中的每一者绕所述基板载体连续地延伸。10.如权利要求1所述的基板载体，其中所述多个负载耦接件中的一个或多个负载耦接件包括多个弧形区段，并且其中所述弧形区段中的每一者独立地可致动。11.一种用于抛光设置在基板载体中的基板的方法，所述方法包括：相对于抛光垫移动所述基板载体，其中在移动所述基板载体的过程期...

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