可变形的基板卡盘制造技术

一种承载头包括：壳体；支撑组件，所述支撑组件具有支撑板，所述支撑板柔性地连接至壳体以便能竖直移动；多个流体不可渗透的阻挡层，所述多个流体不可渗透的阻挡层从支撑板的底部突出以限定在其底侧处开口的多个凹槽；以及气动控制线。支撑板与壳体之间的体积包括一个或多个可独立加压的第一腔室，以在一个或多个第一区中在支撑板的顶表面上施加压力。阻挡层被定位和配置成使得当平坦基板被装载到承载头中时，阻挡层接触基板并将支撑板与10基板之间的体积分成多个第二腔室。气动控制线耦合至多个凹槽以提供多个可独立加压的第二区。多个凹槽以提供多个可独立加压的第二区。多个凹槽以提供多个可独立加压的第二区。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】可变形的基板卡盘


[0001]本专利技术涉及用于在化学机械抛光(CMP)中使用的承载头。

技术介绍

[0002]集成电路通常通过在半导体晶片上顺序沉积导电层、半导电层或绝缘层而形成在基板上。多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坦表面之上沉积填料层并平坦化所述填料层。对于某些应用，将填料层平坦化，直到图案化的层的顶表面被暴露。例如，可以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，图案化的层的沟槽和孔中的金属的剩余部分形成通孔、插塞和线，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，介电层可以沉积在图案化的导电层之上，随后经平坦化以实现后续的光刻步骤。
[0003]化学机械抛光(CMP)是一种公认的平坦化方法。这种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抵靠旋转抛光垫放置。承载头在基板上提供可控负载，以将基板抵靠在抛光垫上。通常将具有磨粒的抛光浆料供应至抛光垫的表面。

技术实现思路

[0004]在一个方面中，一种承载头包括：壳体；支撑组件，所述支撑组件具有支撑板，所述支撑板柔性地连接至壳体以可相对于壳体竖直移动；多个流体不可渗透的阻挡层，所述多个流体不可渗透的阻挡层从支撑板的底部突出以限定在其底侧处开口的多个凹槽；以及气动控制线。支撑板与壳体之间的体积包括一个或多个可独立加压的第一腔室，以在一个或多个第一区中在支撑板的顶表面上施加压力。阻挡层被定位和配置成使得当平坦基板被装载到承载头中时，阻挡层接触基板并将支撑板与基板之间的体积分成多个第二腔室。气动控制线耦合到多个凹槽以提供多个可独立加压的第二区。
[0005]可能的优点可包括但不限于以下各项中的一者或多者。由于多个微区可以使用压力和真空来控制基板形状(例如，控制基板中的屈曲或弯曲的程度)，并且一个或多个宏区可以向基板施加抛光压力，因此可变形的基板卡盘可以提供额外的工艺调谐参数并提高压力分辨率。
[0006]可变形的基板卡盘可以通过根据基板的形状和抛光垫刚度在基板上分布压力(例如，通过增加在需要额外压力的基板部分处施加的压力和通过减少在需要较小压力的基板部分施加的压力)来改善晶片内的均匀性。此外，因为压力是根据基板的形状和抛光垫刚度分布的，所以可以通过定制施加到每个基板的抛光分布来改善晶片与晶片之间的均匀性。原位计量可用于测量基板的形状，并且此数据可用作对控制器的反馈以调节压力来实现目标形状。
附图说明
[0007]图1是抛光系统的示意性剖视图。
[0008]图2是承载头的示意性剖视图。
[0009]图3A是支撑组件和基板的示意性剖视图。
[0010]图3B是由支撑组件施加到图3A的基板的力的示意性剖视图。
[0011]图3C是在抛光垫上的图3B的变形基板的示意性剖视图。
具体实施方式
[0012]一些抛光工艺导致整个基板表面上的厚度不均匀。不均匀性的一个原因是基板形状的变化。即使假设正在被抛光的基板具有均匀的厚度，基板作为整体也可能是非平坦的，例如具有凹入或凸出的弓形或者像薯片一样弯曲。此曲率可以小到例如几十微米，但是以比正在制造的结构大得多的尺度(例如，跨1
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10cm的横向距离)发生。当这种非平坦基板被压靠在抛光垫上时，由弓形或起伏提供的基板的“峰”更强硬地压靠在抛光垫上，并且因此在抛光期间经受更高的压力。因此，即使承载头向晶片的背侧施加均匀的压力，基板的一些区域也可能被以更高的速率抛光，从而导致这些区域被过度抛光。
[0013]为了解决此问题，可以使用“基于形状的”方法来根据基板形状和抛光支撑垫刚度分配压力。一个或多个宏区可用于向抛光支撑垫施加压力，并且多个具有压力和真空输入的微区可用于控制基板的形状。
[0014]图1图示了包括一个或多个承载头140(仅示出一个)的抛光系统100的示例。每个承载头140可操作以将基板10(诸如晶片)保持抵靠抛光垫110以进行抛光。每个承载头140可以具有对与每个相应基板相关联的抛光参数(例如，压力)的独立控制。
[0015]每个承载头140从支撑结构150(例如，转盘或轨道上)悬挂，并且通过驱动轴152连接至承载头旋转电机154，使得承载头可以围绕轴线155旋转。可选地，每个承载头140可以例如在转盘150上的滑块上横向振荡；通过转盘本身的旋转振荡而振荡，或者通过将支撑承载头140的托架沿着轨道运动而振荡。
[0016]抛光系统100中包括的压板120是可旋转的盘形压板，抛光垫110位于所述可旋转的盘形压板上。压板可操作以围绕轴线125旋转。例如，电机121可以转动驱动轴124以旋转压板120。抛光垫110可以是具有带有抛光表面113的外抛光层112和较软的背衬层114的双层抛光垫。
[0017]抛光系统100可包括端口130以将抛光液体132(诸如浆料)分配到抛光垫110上。抛光装置还可包括抛光垫调节装置以研磨抛光垫110，从而将抛光垫110保持在一致的研磨状态。调节还可以以一致的速率磨损抛光垫。
[0018]在操作中，压板围绕其中心轴线125旋转，并且每个承载头围绕其中心轴线155旋转，并且横向平移跨过抛光垫的顶表面。
[0019]尽管仅图示了一个承载头140，但是可以提供更多的承载头来保持额外的基板，以便可以高效地使用抛光垫110的表面积。因此，适于保持基板以进行同时抛光工艺的承载头组件的数量可以至少部分地基于抛光垫110的表面积。
[0020]在一些实施方式中，抛光装置包括原位监测系统160。原位监测系统可以是光学监测系统(例如，光谱监测系统)，所述光学监测系统可用于测量来自正在经历抛光的基板的反射光的光谱。通过包括孔隙(即，延伸贯穿抛光垫的孔)或实心窗口118来提供穿过抛光垫的光学通路。替代地或附加地，原位监测系统可包括涡流监测系统。
[0021]在一些实施方式中，监测系统160是按序(in
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sequence)光学监测系统，所述按序光学监测系统具有定位在两个抛光装置之间或抛光装置与转移站之间的探头(未图示)。监测系统160可以在抛光期间连续或周期性地监测基板的区的一个或多个特征。例如，一个特征是基板的每个区的厚度。
[0022]在原位或按序实施例中，监测系统160可包括光源162、光检测器164以及用于在远程控制器190(例如，计算机)与光源162以及光检测器164之间发送和接收信号的电路系统166。一根或多根光纤170可用于将来自光源162的光传输到抛光垫中的光学入口，并将从基板10反射的光传输到检测器164。
[0023]参考图1至图2，承载头140包括壳体102、保持环142以及壳体102内的支撑组件200。
[0024]保持环142被配置成将基板10保持在支撑组件200下方。保持环142可以是浮动保持环，所述浮动保持环竖直可移动地连接至壳体102。密封件206(例如环形弯曲件、滚动隔膜或波纹管)，可用于将保持环142连接至壳体102并本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种承载头，包括：壳体，支撑组件，所述支撑组件具有支撑板，所述支撑板柔性地连接至所述壳体以便能相对于所述壳体竖直移动，其中所述支撑板与所述壳体之间的体积包括一个或多个可独立加压的第一腔室，以在一个或多个第一区中在所述支撑板的顶表面上施加压力，多个流体不可渗透的阻挡层，所述多个流体不可渗透的阻挡层从所述支撑板的底部突出以限定在其底侧处开口的多个凹槽，所述阻挡层被定位和配置成使得当平坦基板被装载到所述承载头中时，所述阻挡层接触所述基板并将所述支撑板与所述基板之间的体积分成多个第二腔室；以及气动控制线，所述气动控制线耦合至所述多个凹槽以提供多个可独立加压的第二区。2.如权利要求1所述的承载头，其中至少一个第二区包括多个凹槽，其中由所述多个凹槽限定的第二腔室中的压力通常由气动控制线控制。3.如权利要求2所述的承载头，其中多个第二区各自包括多个凹槽，由相应区的所述多个凹槽限定的第二腔室中的压力通常由用于所述相应区的气动控制线控制。4.如权利要求2所述的承载头，其中所述第二区包括4至100个凹槽。5.如权利要求1所述的承载头，其中所述第二区比所述第一区更窄。6.如权利要求1所述的承载头，其中所述支撑板与所述壳体之间的所述体积被分成1至10个第一区。7.如权利要求6所述的承载头，包括至少一个上部阻挡层，所述至少一个上部阻挡层将所述支撑板与所述壳体之间的所述体积分成多个第一区。8.如权利要求6所述的承载头，进一步包括2至10个第二区。9.如权利要求6所述的承载头，其中存在比第一区更大数量的第二区。10.如权利要求1所述的承载头，其中每个第一区下方的区域被分成多个第二区。11.如权利要求1所述的承载头，其中所述阻挡层是可压缩的。12.如权利要求11所述的承载头，其中所述阻挡层由弹性体组成。13.如权利要求12所述的承载头，其中所述弹性体包含橡胶或硅树脂。14.如权利要求11所述的承载头，其中所述阻挡...

【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：