利用浮动边缘控制的抛光承载头制造技术

本申请公开了利用浮动边缘控制的抛光承载头。一种用于在抛光系统中固持基板的承载头包括：壳体；环形主体，通过致动器相对于壳体是竖直地可移动的；第一环形隔膜，经固定以在环形主体下方移动，从而在第一环形隔膜与环形主体之间形成至少一个下可加压腔室；以及至少一个压力供应线，连接至至少一个下可加压腔室。环形主体包括上部以及从该上部向下伸出的至少一个下杆，其中，该至少一个下杆位于至少一个下可加压腔室内部。个下可加压腔室内部。个下可加压腔室内部。

【技术实现步骤摘要】
利用浮动边缘控制的抛光承载头


[0001]本公开总体上涉及化学机械抛光，并且更具体地涉及对基板边缘附近的抛 光速率的控制。

技术介绍

[0002]集成电路典型地在硅晶片上通过顺序地沉积导电层、半导电层或绝缘层并 通过对这些层的后续处理而被形成在基板(例如，半导体晶片)上。
[0003]一个制造步骤涉及在非平面表面上沉积填料层并使该填料层平面化。对于 某些应用，填料层被平面化，直到经图案化的层的定表面被保留或期望的厚度 保留在下方的层上方。此外，平面化可用于使例如电介质层的基板表面平面化 以用于光刻。
[0004]化学机械抛光(CMP)是一种所接受的平面化方法。该平面化方法典型地 要求基板被安装在承载头上。基板的被暴露的表面抵靠旋转的抛光垫而放置。 承载头提供基板上的可控负载，从而将其推到抵靠抛光垫。在一些抛光机器中， 承载头包括形成多个独立地可加压的径向同心的腔室的隔膜，其中，每个腔室 中的压力控制基板上的每个对应区域中的抛光速率。抛光液，诸如具有研磨颗 粒的浆料，被供应到抛光垫的表面。

技术实现思路

[0005]在一个方面，一种用于在抛光系统中固持基板的承载头包括：壳体；环形 主体，通过致动器相对于壳体是竖直地可移动的；第一环形隔膜，经固定以在 环形主体下方移动，从而在第一环形隔膜与环形主体之间形成至少一个下可加 压腔室；以及至少一个压力供应线，连接至至少一个下可加压腔室。环形主体 包括上部以及从该上部向下伸出的至少一个下杆，其中，该至少一个下杆位于 至少一个下可加压腔室内部。/>[0006]某些实施方式可以包括但不限于以下可能的优势中的一个或多个。
[0007]所描述的技术可针对经历抛光的基板改善总体均匀性。系统可通过在基板 的不同区域上方施加不同的分布式压力并在基板的边缘区域上的不同位置处 施加一个或多个集中力来调整基板的边缘处的载荷分布。系统可调整在由第一 环形隔膜形成的一个或多个可加压腔室中的一个或多个压力，以改变加载面积 以及基板上的分布式压力的量。
[0008]系统还可包括具有一个或多个向下凸出的下杆的环形主体。系统可通过使 用不同的压力供应使第二环形隔膜变形，以使一个或多个下杆基本上向下位 移，从而接触基板的一个或多个对应的聚集区域并将一个或多个相应的聚集力 施加到基板的一个或多个对应的聚集区域上。聚集区域的、相应的聚集力被施 加所在的位置还可通过改变附连至环形主体的下杆的形状、位置和数量来调 整。
[0009]因此，系统易于适配各种边缘抛光轮廓，并且可调整施加在基板的环形边 缘区域上的力的组合，从而定制区域中的抛光速率。在一些实现方式中，系统 可增加在区域的至少一部分上的有效压力并减小在区域的其他部分上的有效 压力，从而调整基板的特定区域的抛光速率。因此，基板上的层的环形边缘区 域的抛光过程能以更高的分辨率动态地受
控。
[0010]更具体地，有效压力的大小和边缘区域的有效面积基于来自每个腔室的加 载组合(即，分布式力和集中力)来确定。提供更多的灵活性，以将特定压力 分布施加到晶片的外部。
[0011]以下附图和描述阐述了本专利技术的一个或多个实施例的细节。根据说明书和 附图以及根据权利要求书，其他特征、目的以及优点显而易见。
附图说明
[0012]图1图示抛光装置的示例的示意性横截面视图。
[0013]图2图示承载头的示意性截面视图。
[0014]图3是用于控制基板的边缘区域上的压力的压力控制组件的示意性截面视 图。
[0015]图4A
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图4C各自图示压力控制组件的另一示例。
[0016]图5A
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图5C示意性地图示压力控制组件如何将有效力施加在基板的区域 上。
[0017]图6A
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图6C图示图3的压力控制器组件处于不同状态下的示意性截面视 图。
[0018]图7A
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图7F图示图4A的压力控制器组件处于不同状态下的示意性截面视 图。
[0019]图8A
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图8F图示图4B的压力控制器组件处于不同状态下的示意性截面视 图。
[0020]图9A
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图9C图示图4C的压力控制器组件处于不同状态下的示意性截面视 图。
[0021]图10是示出在抛光期间使用压力控制器组件的示例边缘轮廓控制过程的 流程图。
[0022]各个附图中相同的附图标记和命名指示相同的要素。
具体实施方式
[0023]在理想化过程中，由于承载头和工作台的旋转，基板上的抛光速率从基板 的旋转轴线将是径向均匀的。然而，在实践中，抛光过程会导致抛光速率的径 向变化。此外，要抛光的基板可能具有初始的径向的非均匀性，即，顶层具有 从基板的旋转轴线沿径向变化的初始厚度。
[0024]基板的不同区域之间的抛光速率变化、或基板的非均匀的初始轮廓、或这 两者会导致基板的不同区域在不同时刻达到它们的目标厚度。
[0025]更具体地，如果区域的抛光同时被停止，则基板的不同区域可能无法达到 期望厚度，从而导致基板的非均匀厚度的轮廓。具体而言，约为10mm宽且 始于距基板的边缘约4
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6mm的环形区域(也被称为“校验标记区域”)可基 本上不经受非均匀性。具体而言，在抛光过程之后，相比基板的中心区域，校 验标记区域具有更慢的抛光速率或抛光不足。
[0026]用于校正校验标记区域中的抛光速率的技术是修改承载头的最外部腔室 中的压力。这改变基板的边缘区域(例如，基板的最外部15
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20mm)上的压 力。然而，增加最外部腔室中的压力会导致基板处的最外部1
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2mm的严重的 过度抛光。
[0027]然而，采用本文中描述的技术的承载头可提供对压力分布的优越控制，并 且减小基板边缘附近的非均匀性。承载头可包括压力控制组件，该压力控制组 件包括形成一个或多个可加压腔室的第一环形隔膜以及具有一个或多个向下 凸出的下杆的环形主体。任选地，环形主体可包括用于形成另一可加压环形腔 室的第二环形隔膜。在实践中，系统可利
用由环形隔膜形成的每个腔室、通过 控制器控制组件与基板之间的接触区域的尺寸和接触面积上的压力两者来调 整压力。这些腔室还可由于该另一环形腔室中的不同压力而变形。具体而言， 该另一腔室可变形以使一个或多个下杆向下位移，以接触基板的聚集区域并将 力施加到基板的该聚集区域上。该组件可将分布式力施加在基板的可控接触区 域内，或者聚集力施加在基板的可控聚集区域处，或者相应地既将分布式力施 加在基板的可控接触区域内，聚集力又施加在基板的可控聚集区域处。
[0028]因此，系统能以具有高分辨率的可控方式将分布式力和聚集力的各种组合 施加在基板的边缘区域中。鉴于此，系统可实现对基板中的边缘区域进行抛光 的有效控制，从而准许基板中的边缘区域的非均匀性的减小。
[0029]图1图示抛光装置100的示例。抛光装置本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于在抛光系统中固持基板的承载头，包括：壳体；环形主体，所述环形主体通过致动器相对于所述壳体是竖直地可移动的，所述环形主体包括上部以及从所述上部向下伸出的至少一个下杆；第一环形隔膜，经固定以在所述环形主体下方延伸，从而在所述第一环形隔膜与所述环形主体之间形成至少一个下可加压腔室，其中，所述至少一个下杆位于所述至少一个下可加压腔室内部；以及至少一个压力供应线，连接至所述至少一个下可加压腔室。2.如权利要求1所述的承载头，其中所述致动器包括所述壳体与所述环形主体之间的可加压囊袋。3.如权利要求2所述的承载头，其中所述可加压囊袋的底表面包括环形凹槽，并且所述环形主体包括延伸到所述环形凹槽中的环形上杆。4.如权利要求3所述的承载头，其中所述可加压囊袋的底表面配置成向下将压力施加在所述环形主体的所述环形上杆上。5.如权利要求2所述的承载头，其中所述第一环形隔膜的底表面配置成在加载面积中将压力施加至所述基板，所述加载面积包括由所述囊袋中的压力和所述至少一个下可加压腔室中的压力所控制的尺寸。6.如权利要求1所述的承载头，其中所述环形主体包括用于接合所述致动器的上部以及固定至所述上部以限定第一腔室的第二环形隔膜，其中，所述至少一个下杆固定至所述第二环形隔膜的底部，并且其中，所述第二环形隔膜配置成响应于所述第一腔室中的压力增加而向下变形，以使所述至少一个下杆向下位移，从而接触所述第一环形隔膜的顶表面并将力施加在所述第一环形隔膜的顶表面上。7.如权利要求6所述的承载头，其中所述致动器包括可加压囊袋，并且其中，上杆从所述第二环形隔膜的顶表面垂直向上伸出到所述囊袋中。8.如权利要求6所述的承载头，其中当所述第一腔室中的压力增加时，所述至少一个下杆不与所述第一环形隔膜的所述顶表面接触。9.如权利要求6所述的承载头，其中所述至少一个下杆包括固定至所述环形主体的边缘的第一下杆以及固定至所述第二环形隔膜的底部的第二下杆。10.如权利要求9所述的承载头，其中所述第一下杆包括向下伸出的凸缘。11.如权利要求1所述的承载头，其中所述至少一个下可加压腔室包括两个腔室，其中，所述两个腔室中的每个腔室通过所述多个压力供应线中的一个压力供应线被连接至相应的压力供应。12.如权利要求1所述的承载头，其中所...

【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：