[發(fā)明專利]化學(xué)－機(jī)械拋光固定環(huán)

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200680026491.0
• 申請(qǐng)日: 2006-05-24
• 公開（公告）號(hào): CN101331003A
• 公開（公告）日: 2008-12-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 約翰·伯恩斯;馬克·V·史密斯;馬丁·L·福布斯;杰夫里·J·金;馬太·A·富勒
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 安格斯公司
• 主分類號(hào): B24B29/00
• 分類號(hào): B24B29/00
• 代理公司: 上海恩田旭誠(chéng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 尹洪波

優(yōu)先權(quán)申請(qǐng)

本申請(qǐng)要求2005年5月24日提交的發(fā)明名稱相同的60/684,151號(hào)美國(guó)臨 時(shí)專利申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)，其公開內(nèi)容通過引用全部并入本文，還要求于2006年2 月6日提交的發(fā)明名稱相同的60/765,995號(hào)美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)，其公 開內(nèi)容通過引用全部并入本文。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于將半導(dǎo)體晶片壓緊在化學(xué)機(jī)械拋光裝置中的固定環(huán)。

背景技術(shù)

通過在晶片上依次沉積導(dǎo)電層、半導(dǎo)電層和絕緣層，可在半導(dǎo)體基片，特 別是在硅晶片上形成集成電路。在沉積各層后，可在上面蝕刻電路形狀。在沉 積并蝕刻一系列層后，所述基片的最上層表面可能變得成更加不平非平面。不 平非平面的表面可能在集成電路制造過程的光刻工序中產(chǎn)生問題。因此，必須 定期磨平半導(dǎo)體基片表面。

鑲嵌是用隔離電介質(zhì)形成互連金屬線的一種工藝。在鑲嵌工藝中，首先通 過平版印刷術(shù)在電介質(zhì)層中形成互連圖樣，然后沉積金屬，以填充所形成的開 槽。多余金屬可通過化學(xué)-機(jī)械拋光(磨平)去除。化學(xué)-機(jī)械拋光(CMP)， 也稱作化學(xué)-機(jī)械磨平，是指為使表面平面化和使金屬互連圖樣更清晰，通過 化學(xué)-機(jī)械拋光而進(jìn)行的去除固體層的一種方法。鑲嵌工藝以CMP工藝替代金 屬蝕刻形成金屬互連圖形，而雙鑲嵌工藝則是鑲嵌工藝的一種改進(jìn)形式。在雙 鑲嵌工藝中，兩個(gè)隔層電介質(zhì)圖樣形成步驟和一個(gè)CMP步驟形成圖樣，而采 用常規(guī)鑲嵌工藝，形成這樣的圖樣需要兩個(gè)圖樣形成步驟和兩個(gè)金屬CMP步 驟。

在典型的CMP操作中，用容納有化學(xué)反應(yīng)性漿料的旋轉(zhuǎn)拋光墊拋光基片 的最外表面?；挥趻伖鈮|上方，并通過固定環(huán)夾緊在合適位置。通常，基 片和固定環(huán)裝在承載頭或拋光頭上。通過承載頭向基片施加一個(gè)受控的力，以 將基片壓向拋光墊。拋光墊在基片表面上的移動(dòng)，使基片表面的物質(zhì)通過化學(xué) 和機(jī)械作用得以去除。

用于進(jìn)行CMP的機(jī)械已經(jīng)非常成熟，設(shè)備成本為數(shù)百萬(wàn)美元。然而，在 拋光操作中，設(shè)備的一些組件需要經(jīng)常更換，這就極大增加了CMP的成本。 這些部件的其中一個(gè)就是在磨平晶片時(shí)用于容納和定位晶片的固定環(huán)。因此， 使制造固定環(huán)的成本和時(shí)間最小化，并使該環(huán)的耐用性和更換方便性最大化， 是很重要的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式是化學(xué)-機(jī)械拋光固定環(huán)。

所述固定環(huán)可包括：由諸如聚醚醚酮(PEEK)之類的耐磨塑料制成的基 部、和由陶瓷或陶瓷填充聚合物之類的更硬、更耐磨的材料制成的上部或主干 部。一個(gè)所述基部或主干部中，最好包覆成型在另一個(gè)之上。所述基部通常可 由平的墊接觸區(qū)、外表面、內(nèi)表面、上緣和凹部構(gòu)成。所述基部還可包括從所 述外表面延伸至內(nèi)表面的流道，以促進(jìn)拋光期間漿液傳遞到和傳遞出被拋光基 片。所述凹部還包括多個(gè)環(huán)形凸緣，用于形成跟包覆成型材料的連接。所述凹 部還可包括多個(gè)具有螺孔的凸起部，所述固定環(huán)通過所述螺孔連接到CMP系 統(tǒng)。所述環(huán)形主干部可包括一個(gè)或多個(gè)安裝夾具、內(nèi)緣、外緣和連接面，所述 連接面可包含一個(gè)或多個(gè)凸緣、流道或它們的組合。

在一些實(shí)施方式中，可將用于主干部或上部的更硬的材料，例如陶瓷填充 聚合物材料，包覆成型在用于基部或下部的未被填充的聚合物材料上。在其它 實(shí)施方式中，可將用于基部或下部的未被填充聚合物材料包覆成型在更硬的用 于主干部或上部的填充聚合物材料上。

在CMP固定環(huán)的又一實(shí)施方式中，基部完全包圍主干部，使主干部被完 全包覆在基部?jī)?nèi)。

基部通?？捎善降膲|接觸區(qū)、外表面、內(nèi)表面和上緣構(gòu)成。基部還可包括 從外表面延伸至內(nèi)表面的流道，以促進(jìn)拋光過程中漿液傳遞到和傳遞出被拋光 的基片。基部還包括多個(gè)環(huán)形凸緣，用于形成與包覆成型材料的連接。固定環(huán) 還可包括多個(gè)帶螺孔的凸起部，固定環(huán)通過所述螺孔連接到CMP系統(tǒng)。環(huán)形 主干部可包括一個(gè)或多個(gè)安裝夾具、內(nèi)緣、外緣和連接面，所述連接面可包含 一個(gè)或多個(gè)凸緣、溝槽或其組合，它們用于形成與包覆成型基部材料的連接。 在這個(gè)實(shí)施方式中，基部圍繞主干部包覆成型，從而使主干部被完全包覆在基 部?jī)?nèi)。

本發(fā)明一種實(shí)施方式的優(yōu)點(diǎn)是，由組成固定環(huán)主干部的陶瓷或陶瓷填充聚 合物材料所提供的抗撓剛度。該剛度降低或消除由固定環(huán)連接引起的變形，并 降低固定環(huán)的可壓縮性。固定環(huán)的變形和可壓縮性可能導(dǎo)致整個(gè)環(huán)的受力分布 不均勻，從而導(dǎo)致不希望有的尺寸變化。