本发明专利技术涉及具有阶梯部的定位环。本发明专利技术提供一种两部分定位环(101)。刚性上部(110)沿其内径设有环形凹部。环形耐磨下部(105)具有内径、由内径界定的环形延伸部、以及垂直于第二部份的表面且与内径相对的垂直壁。环形延伸部可适配至环形第一部份的环形凹部。环形第二部份的垂直壁上设有结合材料。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及化学机械抛光中所使用的定位环。
技术介绍
集成电路通常是由在硅衬底上连续沉积导体层、半导体层或绝缘层的方式形成。 其中一种制造步骤包括在非平坦表面上沉积填料层，并平坦化填料层直至露出非平坦化表面。例如，导电填料层可沉积在图案化的绝缘层上以填充绝缘层中的沟槽或孔。接着抛光填料层直至绝缘层的突起图案露出为止。在平坦化后，留在绝缘层的突起图案间的导电层部分会形成过孔、插塞及线路，而在衬底上的薄膜电路间形成导电路径。此外，衬底表面也需要平坦化以便进行光刻。化学机械抛光(CMP)是一种可接受的平坦化方法。此平坦化方法通常需要衬底安装在化学机械抛光设备的载体或抛光头上。衬底的暴露表面会被放置抵靠旋转抛光盘垫或带状垫。抛光垫可以是标准抛光垫或固定研磨垫(fixed-abrasive pad)。标准垫具有耐磨的粗糙表面，而固定研磨垫则具有固定在容纳介质(containment media)中的抛光粒子。 承载头可在衬底上提供可控制的负载，以抵靠抛光垫。承载头具有定位环，以在抛光期间将衬底固定在合适位置。包括至少一种化学反应性试剂及研磨粒子的抛光液体(如抛光浆) 则会供应至抛光垫表面。
技术实现思路
在一实施例中，本专利技术公开一种定位环。定位环具有环形下部及环形刚性上部，其中环形下部沿其内径设有阶梯部，而环形刚性上部沿其内径设有凹部。上部具有水平表面， 并由垂直表面界定出凹部，且阶梯部尺寸适配于凹部。阶梯部及凹部间具有有结合层。在另一实施例中公开一种定位环，其具有环形下部及环形刚性部。下部具有内径 Dl及邻近内径Dl的环形阶梯部。在外径处，环形阶梯部高度大于下部高度。环形刚性部具有下表面及位于下表面处的内径D2。D2大于D1，且环形刚性部的下表面邻近环形下部。 结合层则位于刚性部内径至少一部份及下部之间。在另一实施例中公开一种定位环，其具有环形第一部份及环形第二部份。第一部份沿内径具有环形凹部。第二部份具有内径、由内径及垂直壁所界定的环形延伸部，其平行于内径。环形延伸部适配于环形凹部。结合材料则位在第二部份垂直壁上。在第一实施例中公开一种用于化学机械抛光的系统。系统具有压板、由压板所支撑的抛光物、承载头，其经配置以施加负载至抛光物上的衬底、以及连接至承载头的定位环。定位环至少包括环形下部及环形刚性上部，其中环形下部沿其内径设有阶梯部，而环形刚性上部沿其内径设有凹部，其中凹部是由垂直于上部上表面的壁所界定，且阶梯部尺寸3适配于凹部。阶梯部及凹部间并有结合层。在另一实施例中，公开一种化学机械抛光的方法。该方法包括将抛光液施加至抛光表面；将衬底维持在定位环内，使衬底表面接触抛光表面；以及在衬底及抛光表面间形成相对运动。所用定位环包括环形下部及环形刚性上部，其中环形下部沿其内径设有阶梯部，而环形刚性上部沿其内径设有凹部，其中凹部是由垂直于上部的上表面的壁所界定，且阶梯部尺寸适配于凹部。阶梯部及凹部间具有结合层。在另一实施例中公开一种形成定位环的方法。该方法包括形成环形下部，其中环形下环部沿其内径具有阶梯部。环形刚性部沿其内径设有凹部，其中凹部系由垂直于刚性部的上表面的一壁所界定，且阶梯部尺寸适配于凹部。结合材料则施加至下部或刚性部中任一者。刚性部下表面邻近下部，使结合材料接触上部及下部两者。结合材料会固化而在刚性部至少一部份及下部间形成结合层。本专利技术实施方式可包括下列一个或多个特征件。结合层可包括环氧树脂材料，例如聚酰胺、或聚酰胺及脂肪胺。结合层厚度可大于2密尔，如介于约4至20密尔。结合层可介于上部水平表面及下部间。结合层在定位环径向截面上具有大致均勻的厚度。阶梯部可为环形阶梯部。下部可具有与其邻近上部的表面相反的耐磨表面。阶梯部具有垂直壁， 平行于界定出凹部的壁，且结合层接触垂直壁。下部所有相对于耐磨表面的面都可接触结合层或环形刚性部。上部具有接触阶梯部的突出部(projection)。突出部可为环形突出部。凹部可进一步由邻近上部内径水平唇部所界定，且环形突出部系邻近水平唇部。或者， 环形突出部可以不邻近水平唇部。除了邻近内径的凹部外，上部及下部可以不与凹部及可适配于凹部的对应阶梯部接触。前述实施方式可具有下列一种或多种优势。设有结合层的两部分定位环可避免抛光浆累积在环的上部及下部间。结合材料(如前述任一者)))))可具有较佳的抗化学特性， 例如抛光浆及去离子水、热及压力。环部件中一个的突出部有利于适当对齐环的两部分。 定位环的部件中一个的突出部可确保环两部分间具有最小的环氧树脂厚度。结合后的具有环形阶梯特征件的定位环可具有圆柱形切线边缘接触区(cylindrical tangential edge contact area)，以使上环及下环间的径向间距为零，因此仅在切线边缘处具有零环氧树脂厚度。突出部可在定位环周围提供相当平均的黏结材料。具有阶梯特征件的环具有较平坦界面的环更大的表面积可供结合。较大量的结合材料可提供较强的黏结结合力。此外，增加的结合表面积朝向定位环的内径(此处具有最高的应力)。再者，垂直结合区可避免下环在内径处与上环分开。阶梯特征件及突出部可承受负载。也就是说，在定位环向下压抵抛光垫时，定位环水平移动所形成的侧向负载可经由特征件转移，而不是经由黏结物转移。这里描述的环不会有分层现象。因为环不易分层，故相较于不设有阶梯特征件的环具有较长的使用寿命。本专利技术的一个或多个实施例的细节将参照附加图示及下文详细说明。本专利技术其它特征、目的及优点在参照说明、图示及权利要求后将更为清楚。附图说明图1表示定位环部分概要截面图。图2表示定位环一实施例的截面图。图3表示定位环一实施例的截面图。图4表示定位环上下部的截面轮廓。图5表示具有阶梯部的定位环的概要截面图。各图中相同组件系以相同参考号标示。具体实施例方式参照图1-4，衬底由固定至承载头的定位环所固定，以由化学机械抛光设备进行抛光。适用的承载头描述于美国专利第6，251，215号案中。化学机械抛光设备的说明可见于美国专利第5，738，574号案中，其全文系合并于此以供参考。定位环101可由两个环建构而成下环105及上环110。下环105具有下表面107 及上表面108，其中下表面107可与抛光垫接触。下环105可由在化学机械抛光处理中具有化学惰性的材料制成，例如塑料(如聚苯硫(PPS)、聚醚醚酮(PEEK)、填充碳的聚醚醚酮、填充Teflon 的聚醚醚酮、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚苯并咪唑(PBI)、聚醚酰亚胺(PEI)或复合材料)。下环也应耐用并具有低磨损率。此外，下环应具充分压缩性，以使衬底边缘抵靠定位环的接触不会引起衬底产生碎裂或破裂。另一方面，下环不应具有这样的弹性使定位环上的下压力造成下环挤入衬底接收凹部内。定位环101的上环110可由比下环105更硬的材料制成。硬材料可为金属，如不锈钢、钼或铝或陶瓷(如氧化铝)或其它例示性材料。上环Iio具有下表面112及上表面 113。下环及上环105、110 —起形成定位环101。当两环结合时，下环105的上表面108 位置邻近上环Iio的下表面112。两环在内表面处内径及外径上大致具有相同尺寸，使两环 105、110形成齐平表面，并在两环1本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种定位环，其包括：上环；和下环，所述下环由在化学机械抛光处理中具有化学惰性的塑料制成，其中，所述下环具有下环下表面和下环上表面，所述下环下表面与抛光垫接触，所述下环上表面位置邻近所述上环的上环下表面，其中，所述下环包括环形阶梯部，所述环形阶梯部邻近所述下环的内径，所述环形阶梯部由所述下环垂直突出至所述上环的对应凹部；和结合层，其位于所述阶梯部和所述凹部之间；其中，所述定位环不具有其它阶梯部和其他对应凹部特征件。
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：肖恩·范德维恩，史蒂文·M·祖尼格，
申请(专利权)人：肖恩·范德维恩，史蒂文·M·祖尼格，
类型：发明
国别省市：US
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