一种用于抛光衬底的抛光部件制造技术

在电化学机械抛光处理过程中，现有技术的抛光部件不能提供用于与衬底相接触的适当的物理和电气接触。本实用新型专利技术提供了用于抛光衬底的抛光部件，其包括一个具有非导电抛光表面的上层；一个耦合到该上层的导电层；穿过所述上层形成的第一组孔，用于将所述导电层暴露到抛光表面；以及穿过所述上层和导电层形成的至少一个开口。该抛光部件提供了有效的物理和电气接触，适于各工业领域，特别是半导体制造过程中衬底表面的抛光处理。（*该技术在2013年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种用于平面化衬底表面的制造和设备的部件。
技术介绍
化学机械平面化或化学机械抛光(CMP)是用于平面化衬底的常用技术。CMP利用化学成分，通常为浆料或其它流体媒质，用于从衬底选择除去材料。在常规CMP技术中，在CMP设备中衬底载体或抛光头安装在载体组件上并设置成与抛光垫接触。载体组件给衬底提供可控压力，对着抛光垫给衬底加压。由外部驱动力使该抛光垫相对于衬底移动。CMP设备实现了衬底表面和抛光垫之间的抛光或研磨运动，同时分散抛光成分以进行化学作用或机械作用并最终从衬底表面除去材料。在集成电路制造中日益增加使用的一种材料是铜，因为它的电特性是所希望的。然而，铜具有其本身特殊的制造问题。例如，铜难以构图和刻蚀，并采用新的工艺和技术如镶嵌或双镶嵌工艺用于形成铜衬底结构。在抛光铜材料时遇到的一个挑战是导电材料和阻挡层之间的界面一般是非平面的，残余铜材料保留在由非平面界面形成的凸凹不平之物中。此外，通常以不同的速度从衬底表面除去导电材料和阻挡材料，这都将导致过量的铜材料作为残余物保留在衬底表面上。此外，衬底表面可具有不同表面构形，这取决于形成在其中的结构的密度或尺寸。以不同的除去速度沿着衬底表面的不同表面构形除去铜材料，这就难以实现从衬底表面有效地除去铜材料和难以实现衬底表面的最终平面化。用于在低介电材料中抛光铜的一个方案是通过电化学机械抛光(ECMP)技术抛光铜。ECMP技术通过电化学溶解同时利用与CMP工艺相比减少的机械研磨从衬底除去导电材料。电化学溶解是通过在阴极和衬底表面之间施加偏压进行的，以便从衬底表面将导电材料除去到周围的电解液中。在ECMP系统的一个实施例中，通过与衬底支承装置如衬底承载头中的衬底表面电连接的导电接触环施加偏压。然而，接触环被认为在衬底表面上展示电流的非均匀分布，这将导致非均匀分布，特别是在导电接触环不能有效地除去残余物的过抛光期间。机械研磨是通过使衬底与常规抛光垫接触并提供衬底和抛光垫之间的相对运动来进行的。然而，常规的抛光垫通常限制电解液流到衬底表面上。此外，抛光垫可由绝缘材料构成，这可能与给衬底表面施加偏压干扰，并导致材料在衬板面上的非均匀或可变的分布。结果是，必须提供一种用于除去衬底表面上的导电材料的改进抛光部件。
技术实现思路
本技术的方案一般提供采用电化学淀积技术、电化学溶解技术、抛光技术和/或其组合而用于平面化衬底上的层的制造和设备的设备。在本技术的一个方案中，提供了一种用于抛光衬底的抛光部件，其包括一个具有非导电抛光表面的上层；一个耦合到该上层的导电层；穿过所述上层形成的第一组孔，用于将所述导电层暴露到抛光表面；以及穿过所述上层和导电层形成的至少一个开口。在本技术的另一个方案中，提供了一种用于抛光衬底的抛光部件，其包括一个具有非导电抛光表面的上层；一个耦合到所述上层与所述抛光表面相对的辅助垫；一个导电层，其将所述辅助垫夹在所述上层和所述导电层之间，所述导电层具有用于连接到功率源的终端；一个穿过所述上层和辅助垫形成的第一组孔，其用于将所述导电层暴露到所述抛光表面；以及穿过所述上层、所述辅助垫和所述导电层形成的至少一个开口。在本技术的另一个方案中，提供一种球体组件。在一个实施例中，球体组件包括外壳、球体、导电适配器和接触元件。外壳具有延伸到内部通道的第一端的环形底座。导电适配器耦合到外壳的第二端。接触元件电耦合适配器和球体，球体保持在底座和适配器之间的外壳中。附图说明通过下面参照附图中所示的实施例使实现本技术的上述方案的方式和细节以及更具体的说明和简要概述更明显。然而，应该注意的是，附图只表示本技术的典型实施例，因此附图不限制本技术的范围，本技术应该可以允许其它等效的实施例。图1是表示本技术的处理设备的一个实施例的平面图； 图2是ECMP操作台的一个实施例的剖面图；图3是抛光部件的一个实施例的部分剖面图；图4A-D是导电部件的替换实施例的顶视图和剖面图；图5是导电部件的的另一实施例的剖视图；图6是具有球体组件的一个实施例的导电部件的另一实施例的剖视图；以及图7A-B是图6的球体组件的侧视图和放大图；图8是图6和7A-B的球体组件的接触元件的一个实施例；和图9-11是具有球体组件的另一实施例的导电部件的另一实施例的透视图和剖面图。为便于理解，在所有附图中尽可能地使用相同的参考标记表示相同的部件。具体实施方式除非另外定义，这里使用的词语和短语应该提供它们在本
中由本领域普通技术人员能理解的原始的和常规的含义。化学机械抛光应该指广义含义并包括(但不限于)通过化学作用、机械作用或化学和机械作用两种作用的组合研磨衬底。电抛光应该之广义含义并包括(但不限于)通过施加电化学作用如通过阳极溶解施加使衬底平面化。电化学机械抛光(ECMP)应该指广义含义并包括(但不限于)通过施加电化学作用、化学作用、机械作用或电化学、化学和机械用作的组合进行衬底的平面化，以便从衬底表面除去材料。电化学机械镀覆工艺(ECMPP)应该指广义含义并包括(但不限于)在衬底上电化学地淀积材料并通过施加电化学作用、化学作用、机械作用和电化学用作、化学作用和机械作用的组合一般地平面化被淀积的材料。阳极溶解应该指广义含义并包括(但不限制)直接或间接给衬底施加阳极偏压，结果从衬底表面除去导电材料并使该导电材料进入周围的电解液中。抛光表面广义地定义为在处理期间至少部分地与衬底表面接触或者通过接触直接地或通过导电介质间接地将制造部件电耦合到衬底表面的制造的部件的部分。抛光装置图1表示处理设备100，该处理设备100具有适于电化学淀积和化学机械抛光的至少一个操作台，如电化学-机械抛光(ECMP)操作台102和设置在单个平台或工具上的至少一个常规抛光或磨光台106。可适用于本技术的一个抛光工具是可从Santa Clara，California的应用材料公司获得的MIRRAMesaTM化学机械抛光器。例如，在图1所示的设备100中，设备100包括两个ECMP102和一个抛光台106。这些操作台可用于处理衬底表面。例如，其中具有结构限制并用阻挡层填充、然后在阻挡层上设置导电材料的衬底可具有在两个ECMP操作台102中的两个步骤中除去的导电材料，其中阻挡层在抛光台106中被抛光以形成平面化表面。示意设备100一般包括支撑一个或多个ECMP操作台102、一个或多个抛光台106、传送台110和圆盘传送带112的基座108。传送台110一般便于经过机械手116向设备100和从设备100传送衬底114。装载机械手116通常在传送台110和工厂接口装置120之间传送衬底114，其中工厂接口装置120可包括清洗组件122、计量装置104和一个或多个衬底储存盒118。计量装置104的一个例子是从Phoenix，Rrizona的Nova测量仪器公司获得的NovaScanTM整体厚度检测系统。或者，装载机械手116(或工厂接口装置120)可将衬底传送到一个或多个其它处理工具(未示出)，如化学汽相淀积工具、物理汽相淀积工具、刻蚀工具等。在一个实施例中，传送台110至少包括输入缓冲台124、输出缓冲台126、传送机械手132、和负载杯组件128。装载机械手116将衬底114放在输本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于抛光衬底的抛光部件，其特征在于：　　　　一个具有非导电抛光表面的上层；　　　　一个耦合到该上层的导电层；　　　　穿过所述上层形成的第一组孔，用于将所述导电层暴露到抛光表面；以及　　　　穿过所述上层和导电层形成的至少一个开口。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：PD巴特菲尔德，LY陈，Y胡，AP曼那斯，R马伍利乌，SD蔡，FQ刘，R威登斯维勒，
申请(专利权)人：应用材料有限公司，
类型：实用新型
国别省市：US[美国]