运用于化学机械抛光工艺中的保持环的轮廓及表面制备的方法和设备的制造方法
【技术领域】
[0001] 本公开内容的实施方式设及用于对诸如半导体基板之类的基板进行抛光的抛光 系统。更具体地，实施方式设及在化学机械平坦化（chemical mechanical planarization ; CM巧系统中可用的保持环。
【背景技术】
[0002] 化学机械抛光（CM巧是常用于制造高密度的集成电路W对沉积于基板上的材料 层进行平坦化或抛光的工艺。承载头可将保持在其中的基板提供至CMP系统的抛光站，并 且可控地推动基板抵靠移动的抛光垫。在存在抛光流体的情况下，通过提供基板的特征侧 之间的接触并且相对于抛光垫移动基板而有效利用CMP。通过化学和机械活动的组合从与 抛光表面接触的基板的特征侧去除材料。在抛光时从基板去除的颗粒变成悬浮在抛光流体 中。悬浮颗粒在用抛光流体抛光基板时被去除。
[0003] 承载头通常包括界定基板范围并且可有助于将该基板保持在承载头中的保持环。 该保持环的底表面通常由在抛光期间一般与抛光垫接触的牺牲（sacrificial)塑料材料 制成。牺牲塑料材料被设计成经过连续运行而逐渐地磨损。
[0004] 该保持环通常使用常规CNC加工方法制造。然而，通过常规加工方法生产的牺牲 塑料材料的表面通常太过粗糖并且必须经修整W产生更平滑的表面W及可接受的平整度 (flatness)。一种用于新保持环的"磨合化reak in)"修整的方法设及将保持环安装在全 功能CMP系统上并且利用许多测试晶片（dummy wafer)来运行配方（recipe)。然而，运种 方法因高资本和劳动力成本而效率较差。
[0005] 因此，存在对用于生产具有所希望的粗糖度和表面平整度的保持环的简化方法和 设备的需要。
【发明内容】
[0006] 公开了一种保持环、一种保持环修整方法W及一种修整固定装置。在一个实施 方式中，用于在保持环上形成牺牲表面的固定装置包括：固定板，所述固定板被定尺寸W 实质匹配所述保持环的外径；W及夹紧装置，所述夹紧装置适于提供侧向负载（lateral loading)至所述保持环的下部部分的内径侧壁或外径侧壁之一。
[0007] 在另一个实施方式中，公开了一种用于抛光工艺的保持环。所述保持环包括：主 体，所述主体包括上部部分和下部部分；W及牺牲表面，所述牺牲表面设置在所述下部部分 上，所述牺牲表面包括倒锥形（negative tapered)表面，所述倒锥形表面具有约0.0003英 寸至约0.00015英寸的锥高。
[0008] 在另一个实施方式中，公开了一种用于抛光工艺的保持环。所述保持环包括：环形 主体，所述环形主体包括上部部分和下部部分，所述上部部分具有设置在第一平面中的平 坦表面；W及牺牲表面，所述牺牲表面设置在所述下部部分上，所述牺牲表面设置在相对第 一平面成负角度的第二平面中，并且具有约0. 0003英寸至约0. 00015英寸的锥高。
[0009] 在另一个实施方式中，提供了一种用于形成抛光工艺所用保持环的方法。所述方 法包括：将固定板禪接至环形主体的上部部分；提供侧向负载至所述环形主体的下部部分 的内径侧壁或外径侧壁之一；W及将所述环形主体的所述下部部分推向旋转的抛光垫。
[0010] 附图简要说巧
[0011] 因此，W可详细理解本公开内容的上述特征的方式，本公开内容的更具体的描述 可W通过参照实施方式来获得，运些实施方式中的一些实施方式图示在附图中。然而，应注 意的是，附图仅图示本公开内容的典型实施方式，且因此不应被视为对本公开内容的范围 的限制，因为本公开内容可W允许其他有效实施方式。
[0012] 图1是化学机械抛光系统的局部横截面视图。
[0013] 图2是图1的承载头和保持环的一部分的横截面视图。
[0014] 图3是如本文所述的保持环的一个实施方式的第一支撑结构的等距（isometric) 仰视图。
[0015] 图4是沿图3的线4-4的保持环的侧视横截面视图。
[0016] 图5是图4的保持环的放大局部截面视图。
[0017] 图6是用于在保持环的下部部分上产生倒锥形表面的固定装置的一个实施方式 的侧视横截面视图。
[0018] 图7是图6中示出的固定装置的放大局部截面视图。
[0019] 图8是图6和图7的固定装置的固定板的平面俯视图。
[0020] 图9A是图8的固定板的侧视横截面视图。
[0021] 图9B是图9A的固定板的放大局部横截面视图。
[0022] 图9C和图9D是示出在保持环上形成倒锥形表面的工艺的示意图。
[0023] 图10是用于在保持环的下部部分上产生倒锥形表面的固定装置的另一实施方式 的局部侧视横截面视图。
[0024] 图11是修整系统的一个实施方式的示意性透视图。
[0025] 为促进理解，已尽可能使用相同的附图标记来指示各图所共有的相同元件。预期 在一个实施方式中所公开的元件可有益地用于其他实施方式而无需具体叙述。
【具体实施方式】
[0026] 本文描述用于抛光基板的保持环、W及用于修整和/或重新磨光（re化rbish)保 持环的方法。用于实施该方法的设备包括固定组件，固定组件被禪接至保持环W促进修整 和/或重新磨光。
[0027] 图1是化学机械抛光（CMP)系统100的局部横截面视图。CMP系统100包括承载 头105,承载头105将基板110 ( W虚线（地antom)来示出）保持在保持环115中，并将基 板110放置成在处理期间与抛光垫125的抛光表面120接触。抛光垫125设置在压板130 上。压板130可通过压板轴134禪接至电机132。电机132使得压板130 W及因此使得抛 光垫125的抛光表面120在CMP系统100正在抛光基板110时绕压板轴134的轴线136旋 转。
[0028] CMP系统100可W包括化学物质输送系统138 W及垫清洗系统140。化学物质输 送系统138包括化学物质罐142,化学物质罐142装有诸如浆料或去离子水之类的抛光流体 144。抛光流体144可由喷涂喷嘴146喷涂到抛光表面120上。排泄管道（化ain) 148可W 收集可流出抛光垫125的抛光流体144。所收集的抛光流体144可被过滤W去除杂质，并被 运输回至化学物质罐142 W供再次使用。
[0029] 垫清洗系统140可W包括喷嘴152,所述喷嘴152将去离子水154输送至抛光垫 125的抛光表面120。喷嘴152被禪接至去离子水罐（未示出）。在抛光后，来自喷嘴152 的去离子水154可将碎屑W及多余的抛光流体144从基板110、承载头105 W及抛光表面 120洗去。虽然垫清洗系统140和化学物质输送系统138被描绘为分隔的元件，但应理解的 是，单个输送管道也可执行输送去离子水154和输送抛光流体144运两个功能。
[0030] 承载头105被禪接至轴156。轴156被禪接至电机158,电机158可被禪接至臂 160。电机158可被用来W线性运动狂和/或Y方向）相对臂160侧向（laterally)移动 承载头105。承载头105还包括致动器162,所述致动器162被配置成沿着Z方向相对臂 160和/或抛光垫125移动承载头105。承载头105还被禪接至旋转致动器或电机164,旋 转致动器或电机164使得承载头105相对臂160绕中屯、线166 (中屯、线166也可为旋转轴 线）旋转。电机158、164 W及致动器162使得承载头105相对抛光垫125的抛光表面120 定位和/或移动。在一个实施方式中，电机158、164使得承载头105相对抛光表面120旋 转，并提供向下的力W在处理期间推动基板110抵靠抛光垫125的抛光表面120。
[0031] 承载头105包括主体168,所述主体168容纳柔性膜的exible membrane) 170。柔 性膜170在承载头105的下侧上提供接触基板110的表面。主体168 W及柔性膜170是由 保持环115来界定范围的。保持环115可具有多个槽172 (示出一个槽），运些槽促进浆料 运输。
[0032] 承载头105还可包括与柔性膜170相邻的一个或多个囊袋化ladder)，所述囊袋诸 如是外囊袋174和内囊袋176。如上所述，当基板110保持在承载头105中时，柔性膜170接 触基板110的背侧。囊袋174、176被禪接至第一变压源（vari油le pressure source) 178A， 第一变压源178A选择性地将流体输送至囊袋174、176, W将力施加于柔性膜170。在一个 实施方式中，囊袋174把力施加于柔性膜170的外部区域，而囊袋176把力施加于柔性膜 170的中屯、区域。从囊袋174、176施加于柔性膜170的力被传递至基板110的部分，并可 用W控制边缘至中屯、的压力轮廓，边缘至中