[發明專利]研磨頭區域邊界平滑化

有效

• 申請號: 201080003356.0
• 申請日: 2010-04-20
• 公開（公告）號: CN102227803A
• 公開（公告）日: 2011-10-26
• 發明（設計）人: 陳宏志;塞繆爾·楚-江·許;高塔姆·丹達瓦特;丹尼斯·M·庫索
• 申請（專利權）人: 應用材料股份有限公司
• 主分類號: H01L21/304
• 分類號: H01L21/304;H01L21/683
• 代理公司: 北京律誠同業知識產權代理有限公司 11006
• 代理人: 徐金國;王金寶

技術領域

本發明的實施例大致上關于基材的化學機械研磨，并且尤其關于用于化學機械研磨的承載頭。

背景技術

在半導體制造工業中，平坦化是從基材移除材料以平滑化基材表面、薄化暴露層、或暴露基材表面下方的層的一種工藝。典型地，在一或多個沉積工藝在基材上建立了材料層后，基材進行平坦化。在一個這樣的工藝中，多個開口被形成在基材的場區域中，并且被藉由諸如電鍍的鍍覆工藝被以金屬填充。金屬填充這些開口以在表面中建立諸如線或接點的特征結構。盡管期望該些開口是被填充金屬僅到周圍基材的高度，但沉積會發生在場區域和該些開口上。此額外不想要的沉積必須被去除，并且平坦化是用以移除過多金屬的選擇方法。

化學機械平坦化(CMP)是比較普遍的平坦化工藝類型之一?；谋谎b設在承載頭或研磨頭上，并且以磨蝕墊或腹板(web)來刷磨。當腹板在基材下方線性地被橫移時，可以使基材旋轉抵靠該腹板，或者當墊也以相同或相反方向旋轉、線性地被橫移、以圓形運動的方式被橫移、或任何上述組合時，可以使基材旋轉抵靠該墊。通常添加磨蝕組成物到刷磨墊，以加速材料的移除。典型地，該組成物含有：磨蝕材料，以摩擦該基材；和化學物，以自基材表面溶解材料。在電化學機械平坦化的情況中，也施加電壓到基材，以藉由電化學手段來加速材料的移除。

一些承載頭包括撓性膜，該撓性膜具有接收基材的裝設表面。位于撓性膜后面的腔室被加壓，以使該膜向外擴張且施加負載到該基材。許多承載頭也包括圍繞該基材的保持環，以例如將基材固持在承載頭中而位于撓性膜下方。一些承載頭包括多個腔室，以提供不同的壓力到基材的不同區域。

當執行研磨工藝時，CMP的一個目的在于移除可預測的材料量，同時達到各晶片內以及晶片至晶片的均勻的表面拓樸。

因此，需要一種可用于研磨基材的改良方法與設備。

發明內容

本發明的實施例大致上關于基材的化學機械研磨，并且尤其關于用于化學機械研磨的承載頭。在一實施例中，提供一種可以繞著中心線旋轉以用于基材的化學機械研磨的承載頭組件。該承載頭組件包含：基部組件，以提供用于基材的支撐；撓性膜，被裝設在該基部組件上且具有圓形中心部分，該中心部分具有提供基材裝設表面的下表面；及多個能獨立加壓的腔室，其由該基部組件與該撓性膜間的容積所形成，該些能獨立加壓的腔室包含環狀外腔室及非圓形內腔室。

在另一實施例中，提供一種可以繞著中心線旋轉以用于基材的化學機械研磨的承載頭組件。該承載頭組件包含：基部組件，以提供用于該基材的支撐；撓性膜，被裝設在該基部組件上且具有大致圓形中心部分，該中心部分具有提供基材裝設表面的下表面；及多個能獨立加壓的腔室，其由該基部組件與該撓性膜間的容積所形成，該些能獨立加壓的腔室包含環狀外腔室及非圓形內腔室。

在又另一實施例中，提供一種用以和化學機械研磨載頭組件的基部組件耦接的撓性膜。該撓性膜包含：中心部分，具有內表面與外表面，該外表面提供用于基材的裝設表面；環狀周邊部分，其延伸遠離該裝設表面以和該基部組件耦接；及一或多個非圓形內翼片，其延伸遠離該中心部分的內表面，其中該一或多個非圓形內翼片設置以和該基部組件耦接以將該膜與該基部組件間的容積分隔成多個能獨立加壓的腔室。

附圖說明

可藉由參考本發明的實施例來詳細了解本發明的說明，其簡短地在前面概述過，其中該些實施例在附圖中示出。但是應注意的是，附圖僅示出本發明的典型實施例，因此不應視為對其范圍的限制，因為本發明允許其它等效實施例。

圖1A為基材在現有技術化學機械研磨處理后的研磨輪廓的示意圖。

圖1B為使用現有技術已知的承載頭和研磨技術的基材的在化學機械研磨處理后的研磨輪廓的示意圖。

圖2為承載頭組件的一實施例的剖面圖。

圖3為沿著圖2線3-3的圖2承載頭組件的撓性膜的一實施例的頂視剖面圖。

圖4為基材在使用在此所描述實施例的承載頭組件和研磨技術來執行化學機械研磨處理后的研磨輪廓的示意圖。

圖5為承載頭組件的另一實施例的剖面圖。

圖6為沿著圖5線6-6的圖5承載頭組件的一實施例的頂視剖面圖。

圖7為基材在使用在此所描述實施例的承載頭組件和研磨技術來執行化學機械研磨處理后的研磨輪廓的示意圖。

圖8為承載頭組件的另一實施例的頂視剖面圖。

圖9為承載頭組件的另一實施例的頂視剖面圖。

圖10為承載頭組件的一實施例的剖面圖。