[發明專利]具有互鎖特征結構的兩件式扣環

有效

• 申請號: 201380029632.4
• 申請日: 2013-05-21
• 公開（公告）號: CN104364885B
• 公開（公告）日: 2017-07-28
• 發明（設計）人: 伊爾法努拉·胡德達斯·拉赫馬圖拉;波柏納·伊謝提拉;帕德瑪·戈帕拉克里氏南;拉維·阿斯瓦斯那拉雅那艾哈;亞伯拉罕·帕拉季;楊·J·派克;斯泰西·邁耶;詹姆斯·科林勒爾;阿施施·布特那格爾
• 申請（專利權）人: 應用材料公司
• 主分類號: H01L21/304
• 分類號: H01L21/304
• 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,趙靜

技術領域

本公開內容涉及用于化學機械拋光的承載頭(carrier head)的扣環(retaining ring)。

背景技術

集成電路通常通過依次沉積導電層、半導體層或絕緣層而形成于基板上，特別是形成于硅晶片上。一個制造步驟涉及在非平面的表面之上沉積填料層，并將所述填料層平坦化。對于某些應用，將填料層平坦化直到暴露圖案化層的頂表面為止。例如，可以在圖案化絕緣層上沉積導電填料層，以填充絕緣層中的溝槽(trench)或孔洞(hole)。在平坦化后，在絕緣層的凸起圖案之間剩余的導電層部分形成在基板上的薄膜電路之間提供導電路徑的過孔(via)、插頭(plug)和接線。對于諸如氧化物拋光之類的其他應用而言，則將填料層平坦化直到在非平面的表面之上剩余預定厚度。另外，對于光刻(photolithography)而言通常需要平坦化基板表面。

化學機械拋光(CMP)是一種可接受的平坦化方法。所述平坦化方法通常需要將基板安裝在承載頭上?；宓谋┞侗砻嬉话愣员环胖贸傻挚啃D的拋光墊。承載頭于基板上提供可控的負載，以將基板推向拋光墊。一般而言供應拋光液至拋光墊的表面，諸如供應具有研磨顆粒的漿料(slurry)。

基板一般而言通過扣環保持于承載頭下方。然而，因為扣環與拋光墊接觸，因此扣環易于磨損并需要定期更換。一些扣環具有由金屬形成的上部和由耐磨塑料形成的下部，而其他一些扣環則為單個塑料件。

發明內容

扣環可能是昂貴的，且如以上指出在磨損時需要定期更換。在一些傳統的扣環中，塑料下部通過粘合劑被固定至金屬上部。

一種技術是利用機械緊固件將下部固定至上部，但下部在緊固件插入的地方較厚。這使扣環較容易更新(refurbishing)，且較厚的部分可以提供互鎖特征結構，以避免下環相對于上環滑移。

一方面，扣環包括環形下部和環形上部。環形下部具有主體、內緣、外緣和多個方位上分離的互鎖特征結構，所述主體具有用于在拋光期間接觸拋光墊的底表面，所述內緣從主體向上伸出，所述外緣從主體向上伸出并通過間隙與內緣分隔開，所述互鎖特征結構定位于內緣與外緣之間，每一互鎖特征結構都從主體向上伸出。環形上部具有頂表面和底表面和在底表面中的多個方位上分離的凹槽，這些凹槽界定上部的薄部，多個互鎖特征結構裝配至多個凹槽中。下部為塑料，而上部則為比塑料更具剛性的材料。

實施方式可以包括一個或更多個以下特征。材料可以是金屬或陶瓷。下部可以具有介于大約80與95之間的肖氏D級(Shore D scale)的硬度計測量值。下部可具有多個螺紋凹槽，這些螺紋凹槽形成于至少一些互鎖特征結構的頂表面中，且上部可以包括多個孔(aperture)，這些孔形成為穿過薄部并與螺紋凹槽對準。多個機械緊固件可以延伸穿過多個孔至多個螺紋凹槽中。多個機械緊固件的頂表面可以相對于上部的頂表面凹陷。上部的頂表面可以與內緣的頂表面齊平。內緣的頂表面可以與外緣的頂表面齊平。于內緣的頂表面中可以存在環形凹槽并將O形環裝配至環形凹槽中。下部的底表面可以具有用于漿料傳輸的各個溝道。下部可無需粘合劑而被固定至上部。上部的頂表面可以包括用以接收緊固件的孔洞，以將扣環機械地附裝至底座(base)。多個互鎖特征結構的方位側表面可以與多個凹槽的方位側表面直接接觸。

這些實施方式可包括下述一項或多項優點。更新其中上部和下部通過機械緊固件被固定的扣環可比更新其中上部和下部通過粘合劑被固定的扣環更加容易。互鎖特征結構可以避免下環相對于上環滑移。

在附圖和以下說明書中闡述一個或更多個實施方式的細節。根據說明書和附圖及權利要求，其他的特征、目的和優點將是顯而易見的。

附圖說明

圖1為承載頭的示意性截面圖。

圖2為扣環的一部分的分解透視圖。

圖3為圖1中扣環下部的一部分的透視圖。

圖4為圖2中扣環上部的一部分的透視圖。

圖5為扣環的截面圖。

在各附圖中相同的參考數字表示相同的元件。

具體實施方式

在拋光操作期間，可利用化學機械拋光(CMP)設備拋光一個或更多個基板，所述設備包括承載頭100。CPM設備的描述可參考美國專利第5,738,574號。