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_3

文档序号:9800439阅读:来源:国知局
行的调节控制抛光工艺期间抛光垫的回弹 (rebound),并且影响保持环115的下部部分245的外径侧壁230和/或牺牲表面255的锥 度。固定装置600可包括用W将受控侧向负载施加于保持环115的下部部分245的外径侧 壁230上的外径固定装置。外部夹环610可进一步用W维持保持环115的下部部分245的 外径侧壁230的固定边界。在不存在下部部分245的外径侧壁230的固定边界的情况下, 所施加于内径侧壁225的侧向力可不利地发生位移并朝外部夹环610的下部表面650放大 下部部分245的外径而非引起材料变形。
[0047] 图8是图6和图7的固定装置600的固定板615的平面俯视图。固定板615可W 包括具有多个开口 805形成于其中的圆形主体800,运些开口 805用于接收图6和图7中 所示的紧固件645。每个开口 805可与图3中所示的保持环115的上部部分240的孔 310相同的数量和/或在与孔310相同的位置处被提供。另外,圆形主体800可包括用于将 重物820 (仅示出一个)附接至圆形主体上部表面的附接特征815。重物820可用W在抛 光工艺期间调节被施加于固定装置600和保持环115的向下的力(down化rce)。圆形主体 800可由诸如侣或不诱钢之类的金属材料制成。
[004引图9A是图8的固定板615的侧视横截面视图。圆形主体800可W包括外径900, 外径900与图3中所示的保持环115的主体235的外部尺寸305基本相同(例如+/-0. 3 英寸或更小)。在一些实施方式中,固定板615包括接触保持环115 (图6和图7中示出) 的上部部分240的成型(profiled)表面905。成型表面905可包括在修整期间使下部部分 245变形的正锥(positive taper),W便产生保持环115 (图5中所示)的下部部分245的 倒锥形表面500。
[0049] 图9B是图9A的固定板615的放大局部横截面视图。在一些实施方式中,成型表 面905可包括与圆形主体800的内径表面915相邻的平整部分910。呈正锥920形状的渐 缩(tapered)部分可与圆形主体800的外径表面925相邻。固定板615的正锥920可被限 定为ID厚于0D。在一个实施方式中,正锥920可由约0. 007英寸至约0. 003英寸的偏移尺 寸930限定。在一个实例中,偏移尺寸930为约0.005英寸。
[0050] 图9C和图9D是示出在保持环115上形成倒锥形表面500的工艺的示意表示。如 图9C中所示,保持环115 (当安装至固定板615时)被处理为变形的环935。换句话说,保 持环115在变形状态下进行处理(致使牺牲表面255具有正锥角度938)。对附接至固定板 615时的变形的环935进行的处理将牺牲材料940从变形的环935与抛光垫(未示出)的 抛光表面接触的部分去除。在将变形的环935从固定板615去除前,抛光工艺将正锥角度 938转变成平整或平坦表面945。平坦表面945可基本平行于与成型表面905相对的固定 板615的表面950。另一方面,固定板615的锥角955可W基本等于变形的环935的正锥角 度 938。
[0051] 在处理变形的环935并将其从固定板615去除之后,保持环115松弛至无作用的 (neutral)状态(牺牲表面255具有倒锥形表面500),如图9D中所示。在一个实施方式 中,固定板615的锥角955与保持环115的所希望的倒锥形表面500相对(opposite)。在 一方面,固定板615上正锥的锥角955在保持环115上产生倒锥形表面500。
[0052] -种操作理论是通过将保持环115安装至刚性固定板615并使用紧固件645施加 向下的力(例如约36-in/lb)而在保持环115的下部部分245的牺牲表面255处产生正锥 角度938,运个正锥角度938与固定板615的正锥920成比例。所产生的正锥角度938的特 点在于内径侧壁225相对于由保持环115的下部部分245的外径侧壁230所界定平面的均 匀位移(例如大约0. 001英寸的位移)。应当注意,正锥920可经修改W便影响正锥角度 938的量值(magnitude)。例如,在修整前,固定板615上的更大正锥920将会在保持环115 上产生更大的正锥角度938。内径侧壁225的位移在修整期间因不对称地从底表面220去 除材料而减至大约零。保持环115在去除紧固件645后松弛至无作用的状态,由此使得倒 锥形表面500实现光洁状态。
[0053] 图10是用于在保持环115的下部部分245的牺牲表面255上产生倒锥形表面500 的固定装置1000的另一实施方式的局部侧视横截面视图。固定装置1000可与图6和图7 的固定装置600基本相同,不同之处如下所述。虽然固定装置600用W禪接至保持环115的 下部部分245的外径侧壁230,但是固定装置1000用W禪接至保持环115的下部部分245 的内径侧壁225。
[0054] 固定装置1000可包括用W将受控侧向负载施加于保持环115的下部部分245的 内径侧壁225上的内部干设配合(interference fit)锻模(swage)固定装置。在固定装置 600中所利用的固定板615还可与固定装置1000 -起使用。然而,在运个实施方式中,夹紧 装置1005是内部夹紧装置。夹紧装置1005包括多个紧固件1007 (在图10的局部横截面视 图中仅示出一个)。每个紧固件1007设置在被形成为穿过屯、轴1010的孔中,屯、轴1010密 切配合在保持环115的下部部分245的内径侧壁225中。锻模接头(swage adapter) 1015 设置成与屯、轴1010相邻,并且紧固件1007将屯、轴1010禪接至锻模接头1015。锻模接头 1015可与形成于保持环115的上部部分240的内表面上的肩部1020对接。紧固件645可 用W将固定板615和锻模接头1015附接至保持环115。在一些实施方式中,屯、轴1010的 外周表面1025可包括小于约90度的角度α。在一个实施方式中,角度α为约89度至约 85度或更小。屯、轴1010的周边下部表面1030可比保持环115的下部部分245的内径侧 壁225之间所测量的直径大了约0. 002英寸至约0. 004英寸。运种更大的尺寸提供干设配 合,并可用来将保持环115的下部部分245径向向外张开。屯、轴1010压入配合到内径侧壁 225中,运扩大内径侧壁225并使保持环115的下部部分245张开,W便实现内径侧壁225 的均匀位移(例如大约0. 001英寸)。
[00巧]图11是用于在如本文所述的保持环上产生倒锥形表面500的修整系统1100的一 个实施方式的示意性透视图。修整系统1100包括压板1105,压板1105具有可旋转地设置 在上面的抛光垫1110。抛光垫1110可为包括通常用于抛光半导体基板的聚合材料的抛光 垫。如本文所述的固定装置1115诸如固定装置600或固定装置1000 (禪接至保持环(未示 出))被放置在抛光垫1110上,使牺牲表面255 (图6、图7 W及图10中所示)面对抛光垫 1110。诸如轮1120和/或辆1125之类的保持构件可用W在压板1105旋转期间将固定装 置1115保持到抛光垫1110上。固定装置1115的中屯、线从压板1105的旋转轴线(该旋转 轴线与图1中所示的轴线136相同)偏移。固定装置1115旋转是由在修整期间压板1105 的旋转所引起的。固定装置1115旋转速度可W是与压板1115旋转速度成比例的。
[0056] 修蒋方法
[0057] 将描述用于生产具有倒锥形表面500的保持环115的修整方法。修整方法利用独 立的(stand-alone)修整系统1100,使得用于抛光生产基板的CMP工具可W保持在线。修 整系统1100模仿满标(化11 scale)CMP系统,但其成本显著地更低。一旦固定装置1115 被定位成使得牺牲表面255面对抛光垫1110,压板1105就可在约65rpm下旋转约15至30 分钟或旋转直到实现牺牲表面255上的镜面光洁度为止。诸如可商购的CMP浆料之类的浆 料可在修整保持环115期间W约65毫升/分钟的速率在抛光垫1110的中屯、处分散开。例 如,在修整后,保持环115可从固定装置1115被拆下,并且随后倒锥形表面500的轮廓可W 通过激光器和坐标测量方法来进行检验。为了重新磨光因牺牲表面消耗的缘故而不再符合 锥度规格的使用过的保持环115,受磨损的牺牲表面255可用车床去除,使得保持环115的 整个下部部分245被去除。保持环115的上部部分240可进一步经加工W暴露出上部部分 240的纯净材料(virgin material)。随后,可将新的下部部分245附至上部部分240,并 且具有新的下部部分245的保持环115可禪接至如上所述的固定装置1115。随后,上述修 整方案可在修整系统1100上执行W产生如前所述的倒锥形表面500。可替代地,为了在不 替换整个下部部分245的情况下重新磨光保持环115,受磨损的牺牲表面25
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