[发明专利]研磨头区域边界平滑化

说明书

技术领域

本发明的实施例大致上关于基材的化学机械研磨，并且尤其关于用于化学机械研磨的承载头。

背景技术

在半导体制造工业中，平坦化是从基材移除材料以平滑化基材表面、薄化暴露层、或暴露基材表面下方的层的一种工艺。典型地，在一或多个沉积工艺在基材上建立了材料层后，基材进行平坦化。在一个这样的工艺中，多个开口被形成在基材的场区域中，并且被藉由诸如电镀的镀覆工艺被以金属填充。金属填充这些开口以在表面中建立诸如线或接点的特征结构。尽管期望该些开口是被填充金属仅到周围基材的高度，但沉积会发生在场区域和该些开口上。此额外不想要的沉积必须被去除，并且平坦化是用以移除过多金属的选择方法。

化学机械平坦化(CMP)是比较普遍的平坦化工艺类型之一。基材被装设在承载头或研磨头上，并且以磨蚀垫或腹板(web)来刷磨。当腹板在基材下方线性地被横移时，可以使基材旋转抵靠该腹板，或者当垫也以相同或相反方向旋转、线性地被横移、以圆形运动的方式被横移、或任何上述组合时，可以使基材旋转抵靠该垫。通常添加磨蚀组成物到刷磨垫，以加速材料的移除。典型地，该组成物含有：磨蚀材料，以摩擦该基材；和化学物，以自基材表面溶解材料。在电化学机械平坦化的情况中，也施加电压到基材，以藉由电化学手段来加速材料的移除。

一些承载头包括挠性膜，该挠性膜具有接收基材的装设表面。位于挠性膜后面的腔室被加压，以使该膜向外扩张且施加负载到该基材。许多承载头也包括围绕该基材的保持环，以例如将基材固持在承载头中而位于挠性膜下方。一些承载头包括多个腔室，以提供不同的压力到基材的不同区域。

当执行研磨工艺时，CMP的一个目的在于移除可预测的材料量，同时达到各晶片内以及晶片至晶片的均匀的表面拓朴。

因此，需要一种可用于研磨基材的改良方法与设备。

发明内容

本发明的实施例大致上关于基材的化学机械研磨，并且尤其关于用于化学机械研磨的承载头。在一实施例中，提供一种可以绕着中心线旋转以用于基材的化学机械研磨的承载头组件。该承载头组件包含：基部组件，以提供用于基材的支撑；挠性膜，被装设在该基部组件上且具有圆形中心部分，该中心部分具有提供基材装设表面的下表面；及多个能独立加压的腔室，其由该基部组件与该挠性膜间的容积所形成，该些能独立加压的腔室包含环状外腔室及非圆形内腔室。

在另一实施例中，提供一种可以绕着中心线旋转以用于基材的化学机械研磨的承载头组件。该承载头组件包含：基部组件，以提供用于该基材的支撑；挠性膜，被装设在该基部组件上且具有大致圆形中心部分，该中心部分具有提供基材装设表面的下表面；及多个能独立加压的腔室，其由该基部组件与该挠性膜间的容积所形成，该些能独立加压的腔室包含环状外腔室及非圆形内腔室。

在又另一实施例中，提供一种用以和化学机械研磨载头组件的基部组件耦接的挠性膜。该挠性膜包含：中心部分，具有内表面与外表面，该外表面提供用于基材的装设表面；环状周边部分，其延伸远离该装设表面以和该基部组件耦接；及一或多个非圆形内翼片，其延伸远离该中心部分的内表面，其中该一或多个非圆形内翼片设置以和该基部组件耦接以将该膜与该基部组件间的容积分隔成多个能独立加压的腔室。

附图说明

可藉由参考本发明的实施例来详细了解本发明的说明，其简短地在前面概述过，其中该些实施例在附图中示出。但是应注意的是，附图仅示出本发明的典型实施例，因此不应视为对其范围的限制，因为本发明允许其它等效实施例。

图1A为基材在现有技术化学机械研磨处理后的研磨轮廓的示意图。

图1B为使用现有技术已知的承载头和研磨技术的基材的在化学机械研磨处理后的研磨轮廓的示意图。

图2为承载头组件的一实施例的剖面图。

图3为沿着图2线3-3的图2承载头组件的挠性膜的一实施例的顶视剖面图。

图4为基材在使用在此所描述实施例的承载头组件和研磨技术来执行化学机械研磨处理后的研磨轮廓的示意图。

图5为承载头组件的另一实施例的剖面图。

图6为沿着图5线6-6的图5承载头组件的一实施例的顶视剖面图。

图7为基材在使用在此所描述实施例的承载头组件和研磨技术来执行化学机械研磨处理后的研磨轮廓的示意图。

图8为承载头组件的另一实施例的顶视剖面图。

图9为承载头组件的另一实施例的顶视剖面图。

图10为承载头组件的一实施例的剖面图。