[发明专利]具有成形轮廓的保持环

说明书

技术领域

本发明涉及半导体的化学机械抛光。

背景技术

通常，集成电路是由在硅衬底上依次沉积导体层、半导体层或绝缘层 来形成。制造步骤涉及在非平坦表面沉积填料层，并且将填料层予以平坦 化直到暴露出非平坦表面为止。例如，导电填料层可以被沉积在图案化的 绝缘层上，以填满绝缘层中的沟槽或孔。接着，填料层被抛光，直到暴露 出绝缘层的突起图案为止。在平坦化之后，导电层中保留在绝缘层的突起 图案之间的部分形成过孔、插塞与线，其在衬底上提供了薄膜电路之间的 导电路径。此外，平坦化需要用来将衬底表面予以平坦化，以用于光刻。

化学机械抛光(CMP)是一种可接受的平坦化方法。此平坦化方法一般 需要将衬底装设在CMP设备的承载头或抛光头上。衬底的暴露表面被抵 靠旋转的抛光盘垫或毛毡垫。抛光垫可以是标准垫或固定磨蚀粒的垫。标 准垫具有耐久的粗糙表面，而固定磨蚀粒的垫具有被保持在容纳介质中的 磨蚀微粒。承载头在衬底上提供可控制的负载，以将衬底推靠抛光垫。承 载头具有保持环，保持环在抛光期间将衬底固定住。抛光液，例如具有多 个磨蚀粒的浆料，被供应到抛光垫的表面。

发明内容

在一实施例中，本发明公开一种用于化学机械抛光的保持环。此保持 环具有环状环，环状环具有底表面以用于在抛光期间接触抛光垫，其中该 底表面具有多个通道，每一个通道由多个侧壁所界定，位于至少一个侧壁 与底表面之间的至少一个拐角具有第一弯曲半径，并且位于该环状环的外 径与该底表面之间的拐角具有第二弯曲半径。

在另一实施例中，本发明公开一种保持环，此保持环包括环状环，环 状环具有底表面以用于在抛光期间接触抛光垫，其中该底表面具有多个通 道，每一个通道由多个侧壁所界定，并且位于侧壁中一个侧壁与该底表面 之间的拐角被倒角。

保持环具有一或多个下述特征。第一弯曲半径可以等于第二弯曲半 径。第一弯曲半径系可以至少120密尔。至少一个通道在毗邻该保持环的 内径处的宽度小于在毗邻该保持环的外径处的宽度。该至少一个通道可以 具有第三弯曲半径，该第三弯曲半径界定该通道的一部分，该通道的该部 分为向外呈喇叭状到毗邻该外径处的宽度。通道的基部可以为U形。通道 从内径到外径可以具有恒定深度。通道可以在一端比较深。

保持环可以由下述方式来使用：用该保持环来保持衬底；将抛光液施 加至固定磨蚀粒的抛光垫；以及在该衬底与该固定磨蚀粒的抛光垫之间产 生相对运动。

一种包括此保持环的系统可以包括：承载头，保持环接附到该承载 头；以及压板，其用以在抛光期间支撑该抛光垫与该保持环。

本发明的一个或多个实施例的细节被公开在附图与以下发明说明中。 本发明的其它特征、目的与优点将可以由发明说明与附图以及由权利要求 变为明显。

附图说明

图1-3为保持环的部分仰视图。

图4-5为保持环的部分侧视图。

图6-7为保持环的仰视图。

图8为保持环的部分立体仰视图。

图9为通过第8图保持环的部分中通道的截面图。

图10为保持环的仰视图。

图11为具有逐渐变化半径的保持环的部分仰视图。

图11A-11D为逐渐变化半径截面图。

相同的标号在各图中指示相同的组件。

具体实施方式

参照图1，衬底可以被固定到承載頭的定位環101保持，以用於由 CMP設備的研磨。適常的承載頭在美國專利US6,251,215中描述，並且 CMP設備在美國專利US5,738,574中描述，这些文件在此被併入本文以作 為参考。

定位環101(僅顯示部分)可以由兩個環構成，即下環105與上環110。 下環105具有下表面107，下表面107與研磨墊接觸。下環105具有內徑 112與外徑114。下環105的下表面107的各個部分由拐角(例如下表面 107與外徑114之間的OD拐角120)來界定。OD拐角120不具有尖銳邊 緣。亦即，拐角可以是圓滑的或被倒角的。在一些實施例中，ID拐角 109，其位于內徑112與下表面107之間，具有尖銳邊緣。沿著接觸研磨 墊的表面不具有尖銳邊緣可以在研磨期間將對於研磨墊的損壞減至最小。