[發明專利]拋光設備

有效

• 申請號: 201310158460.2
• 申請日: 2008-10-28
• 公開（公告）號: CN103252714A
• 公開（公告）日: 2013-08-21
• 發明（設計）人: 鍋谷治;戶川哲二;安田穗積;齋藤康二;福島誠
• 申請（專利權）人: 株式會社荏原制作所
• 主分類號: B24B37/32
• 分類號: B24B37/32
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 蔡洪貴

本申請是2008年10月28日提交的發明名稱為“拋光設備”的中國發明專利申請200810174959.1的分案申請。

技術領域

本發明涉及一種拋光設備，并且特別涉及一種用于將諸如半導體晶片的待拋光的物體（基板）拋光至平坦鏡面光潔度的拋光設備。

背景技術

近年來，半導體裝置中的高集成性以及高致密性需要越來越小的布線圖案或者互連件以及越來越多的互連層。較小電路中的多層互連導致了反映下部互連層上的表面不規則性的更大階梯部。互連層數目的增加使得薄膜的階梯狀結構上的膜覆蓋性能（階梯部覆蓋）變差。由此，更好的多層互連需要具有改進的階梯部覆蓋以及適當的表面平坦度。此外，由于隨著光刻工藝的小型化光刻光學系統的焦深變得較小，因此半導體裝置的表面需要被平整從而使得半導體裝置的表面上的不規則階梯部可以落入焦深之內。

由此，在半導體裝置的制造過程中，平整半導體裝置的表面變得日益重要。最重要的平整技術之一是化學機械拋光（CMP）。由此，已經使用化學機械拋光設備用于平整半導體晶片的表面。在化學機械拋光設備中，當包含有例如硅土（二氧化硅）的磨粒的拋光液被施加到例如拋光墊的拋光表面上時，諸如半導體晶片的基板與拋光表面滑動接觸，從而使得基板被拋光。

這種類型的拋光設備包括具有由拋光墊形成的拋光表面的拋光臺，以及用于保持諸如半導體晶片的基板的基板保持裝置（被稱為頂環或拋光頭）。當半導體晶片通過這種拋光設備被拋光時，半導體晶片在基板保持裝置的預定壓力下被保持并且壓靠著拋光表面。此時，拋光臺和基板保持裝置彼此相對移動從而使半導體晶片與拋光表面滑動接觸，從而使得半導體晶片的表面被拋光到平坦鏡面光潔度。

在這種拋光設備中，如果施加到正被拋光的半導體晶片與拋光墊的拋光表面之間的相關壓力在半導體晶片的整個表面上是不均勻的，那么半導體晶片的表面會根據施加到該表面的壓力而在其表面的不同區域上被不足地或者過度地拋光。通過在基板保持裝置的下部設置由彈性膜形成的壓力腔、并且向壓力腔供應例如空氣的流體以通過彈性膜在流體壓力作用下擠壓半導體晶片從而使施加到半導體晶片的壓力變得均勻已經十分常見，參見日本未審公開專利公開No.2006-255851。

在這種情況下，拋光墊是彈性的使得施加到正被拋光的半導體晶片的邊緣部分的壓力變得不均勻，因此僅僅半導體晶片的邊緣部分被過度地拋光，這被稱為“邊緣磨圓”。為了防止這種邊緣磨圓，用于保持半導體晶片的外圍邊緣的保持環可以相對于頂環本體（或托架頭體）垂直地移動，從而通過保持環擠壓與半導體晶片的邊緣部分對應的拋光墊的拋光表面的環形部分。

在傳統的拋光設備中，橫向力（水平力）通過拋光期間半導體晶片與拋光墊的拋光表面之間的摩擦力而施加到保持環，以及橫向力（水平力）被設置在保持環外周側的保持環引導部所接收。由此，當保持環垂直移動從而跟隨拋光墊的拋光表面的起伏時，在保持環的外周面與保持環引導部的內周面的滑動接觸表面產生了大的摩擦力。由此，保持環的隨動能力變得不足，并且不能夠向拋光墊的拋光表面施加所需的保持環表面壓力。

此外，為了將旋轉力從頂環（或托架頭）傳遞到保持環，例如驅動銷的旋轉驅動單元被設置在保持環和保持環引導部之間。當保持環垂直移動時，在旋轉驅動單元上產生了大的摩擦力。由此，保持環的隨動能力變得不足，并且不能夠向拋光墊的拋光表面施加所需的保持環表面壓力。

發明內容

鑒于上述缺點提出本發明。由此，本發明的目的是提供一種拋光設備，其能夠提高保持環靠著拋光表面的隨動能力，用于保持基板外圍邊緣的該保持環被設置在用于保持基板的頂環的外圍部分，并且能夠將所需的保持環表面壓力施加到拋光表面。

為了實現上述目的，根據本發明的第一方面，提供一種用于拋光基板的設備，包括：具有拋光表面的拋光臺；設置成用于保持基板、并將基板壓靠到所述拋光表面的頂環本體；設置在所述頂環本體的外周部分、并設置成用于壓靠所述拋光表面的保持環；以及固定到所述頂環本體的保持環引導部，所述保持環引導部設置成用于與所述保持環的環部件滑動接觸以引導所述環部件的運動；其中，所述環部件和所述保持環引導部的相互滑動接觸的滑動接觸表面中的任意一個包括低摩擦材料。

根據本發明，由于保持環的環部件和保持環引導部的滑動接觸表面包括低摩擦材料，當保持環垂直移動以跟隨拋光臺的拋光表面的起伏時，保持環的環部件和保持環引導部的滑動接觸表面（滑動表面）的摩擦力能夠被顯著地減小，從而提高保持環相對于拋光表面的隨動能力，并且可以向拋光表面施加所需的保持環表面壓力。