[实用新型]一种用于电化学机械抛光的抛光部件

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种用于平面化衬底表面的制造和设备的部件，特别是涉及一种用于电化学机械抛光的抛光部件。

背景技术

化学机械平面化或化学机械抛光(CMP)是用于平面化衬底的常用技术。CMP利用化学成分，通常为浆料或其它流体媒质，用于从衬底选择除去材料。在常规CMP技术中，在CMP设备中衬底载体或抛光头安装在载体组件上并设置成与抛光垫接触。载体组件给衬底提供可控压力，对着抛光垫给衬底加压。由外部驱动力使该抛光垫相对于衬底移动。CMP设备实现了衬底表面和抛光垫之间的抛光或研磨运动，同时分散抛光成分以进行化学作用或机械作用并最终从衬底表面除去材料。

在集成电路制造中日益增加使用的一种材料是铜，因为它的电特性是所希望的。然而，铜具有其本身特殊的制造问题。例如，铜难以构图和刻蚀，并采用新的工艺和技术如镶嵌或双镶嵌工艺用于形成铜衬底结构。

在抛光铜材料时遇到的一个挑战是导电材料和阻挡层之间的界面一般是非平面的，残余铜材料保留在由非平面界面形成的凸凹不平之物中。此外，通常以不同的速度从衬底表面除去导电材料和阻挡材料，这都将导致过量的铜材料作为残余物保留在衬底表面上。此外，衬底表面可具有不同表面构形，这取决于形成在其中的结构的密度或尺寸。以不同的除去速度沿着衬底表面的不同表面构形除去铜材料，这就难以实现从衬底表面有效地除去铜材料和难以实现衬底表面的最终平面化。

用于在低介电材料中抛光铜的一个方案是通过电化学机械抛光(ECMP)技术抛光铜。ECMP技术通过电化学溶解同时利用与CMP

工艺相比减少的机械研磨从衬底除去导电材料。电化学溶解是通过在阴极和衬底表面之间施加偏压进行的，以便从衬底表面将导电材料除去到周围的电解液中。

在ECMP系统的一个实施例中，通过与衬底支承装置如衬底承载头中的衬底表面电连接的导电接触环施加偏压。然而，接触环被认为在衬底表面上展示电流的非均匀分布，这将导致非均匀分布，特别是在导电接触环不能有效地除去残余物的过抛光期间。机械研磨是通过使衬底与常规抛光垫接触并提供衬底和抛光垫之间的相对运动来进行的。然而，常规的抛光垫通常限制电解液流到衬底表面上。此外，抛光垫可由绝缘材料构成，这可能与给衬底表面施加偏压干扰，并导致材料在衬板面上的非均匀或可变的分布。

结果是，必须提供一种用于除去衬底表面上的导电材料的改进抛光部件。

实用新型内容

本实用新型的方案一般提供采用电化学淀积技术、电化学溶解技术、抛光技术和/或其组合而用于平面化衬底上的层的制造和设备的设备。

在本实用新型的一个方案中，提供了一种用于电化学机械抛光的抛光部件，其具有一个球体组件。所述球体组件具有一个外壳；设置在所述外壳中的多个导电球体，每个所述球体都可在第一位置和至少一个第二位置之间移动，所述第一位置具有在所述外壳的表面上方延伸的所述球体的一部分，所述第二位置与所述外壳的所述表面齐平；和设置在所述外壳中的多个导电接触元件，其与所述导电球体电耦合。

在本实用新型的一个方案中，提供一种球体组件。在一个实施例中，球体组件包括外壳、球体、导电适配器和接触元件。外壳具有延伸到内部通道的第一端的环形底座。导电适配器耦合到外壳的第二端。接触元件电耦合适配器和球体，球体保持在底座和适配器之间的外壳中。

附图说明

通过下面参照附图中所示的实施例使实现本实用新型的上述方案的方式和细节以及更具体的说明和简要概述更明显。

然而，应该注意的是，附图只表示本实用新型的典型实施例，因此附图不限制本实用新型的范围，本实用新型应该可以允许其它等效的实施例。

图1是表示本实用新型的处理设备的一个实施例的平面图；

图2是ECMP操作台的一个实施例的剖面图；

图3是抛光部件的一个实施例的部分剖面图；

图4A-D是导电部件的替换实施例的顶视图和剖面图；

图5是导电部件的的另一实施例的剖视图；

图6是具有球体组件的一个实施例的导电部件的另一实施例的剖视图；以及

图7A-B是图6的球体组件的侧视图和放大图；

图8是图6和7A-B的球体组件的接触元件的一个实施例；和

图9-11是具有球体组件的另一实施例的导电部件的另一实施例的透视图和剖面图。

为便于理解，在所有附图中尽可能地使用相同的参考标记表示相同的部件。

具体实施方式