CN105563306A

CN105563306A - 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

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Publication number: CN105563306A
Application number: CN201510717954.9A
Authority: CN
Inventors: 大卫·理之·石川; 吴正勋; 加勒特·何·易·施; 查尔斯·C·加勒森; 张焕波; 裴嘉定; 尼拉吉·普拉萨德; 朱利奥·大卫·穆斯基斯
Original assignee: Applied Materials Inc
Current assignee: Applied Materials Inc
Priority date: 2014-10-30
Filing date: 2015-10-29
Publication date: 2016-05-11
Anticipated expiration: 2035-10-29
Also published as: TW201628788A; JP6706047B2; KR20160052378A; US20190105754A1; KR102458795B1; US11241769B2; US20160121453A1; CN111015503A; JP2016087787A; TWI717325B; CN105563306B; US10252397B2

Abstract

一种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以实质匹配所述保持环的外径；以及夹紧装置，所述夹紧装置适于提供侧向负载至所述保持环的下部部分的内径侧壁或外径侧壁之一。

Description

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

技术领域

本公开内容的实施方式涉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，实施方式涉及在化学机械平坦化(chemicalmechanicalplanarization；CMP)系统中可用的保持环。

背景技术

化学机械抛光(CMP)是常用于制造高密度的集成电路以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。

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。

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糙并且必须经修整以产生更平滑的表面以及可接受的平整度(flatness)。一种用于新保持环的“磨合(breakin)”修整的方法涉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(dummywafer)来运行配方(recipe)。然而，这种方法因高资本和劳动力成本而效率较差。

因此，存在对用于生产具有所希望的粗糙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

公开了一种保持环、一种保持环修整方法以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以实质匹配所述保持环的外径；以及夹紧装置，所述夹紧装置适于提供侧向负载(lateralloading)至所述保持环的下部部分的内径侧壁或外径侧壁之一。

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；以及牺牲表面，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(negativetapered)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。

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；以及牺牲表面，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。

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：将固定板耦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；以及将所述环形主体的所述下部部分推向旋转的抛光垫。

附图简要说明

因此，以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以通过参照实施方式来获得，这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，因为本公开内容可以允许其他有效实施方式。

图1是化学机械抛光系统的局部横截面视图。

图2是图1的承载头和保持环的一部分的横截面视图。

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。

图4是沿图3的线4-4的保持环的侧视横截面视图。

图5是图4的保持环的放大局部截面视图。

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。

图7是图6中示出的固定装置的放大局部截面视图。

图8是图6和图7的固定装置的固定板的平面俯视图。

图9A是图8的固定板的侧视横截面视图。

图9B是图9A的固定板的放大局部横截面视图。

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。

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。

图11是修整系统的一个实施方式的示意性透视图。

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

本文描述用于抛光基板的保持环、以及用于修整和/或重新磨光(refurbish)保持环的方法。用于实施该方法的设备包括固定组件，固定组件被耦接至保持环以促进修整和/或重新磨光。

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(以虚线(phantom)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耦接至电机132。电机132使得压板130以及因此使得抛光垫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。

CMP系统100可以包括化学物质输送系统138以及垫清洗系统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(drain)148可以收集可流出抛光垫125的抛光流体144。所收集的抛光流体144可被过滤以去除杂质，并被运输回至化学物质罐142以供再次使用。

垫清洗系统140可以包括喷嘴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被耦接至去离子水罐(未示出)。在抛光后，来自喷嘴152的去离子水154可将碎屑以及多余的抛光流体144从基板110、承载头105以及抛光表面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这两个功能。

承载头105被耦接至轴156。轴156被耦接至电机158，电机158可被耦接至臂160。电机158可被用来以线性运动(X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还被耦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绕中心线166(中心线166也可为旋转轴线)旋转。电机158、164以及致动器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，并提供向下的力以在处理期间推动基板110抵靠抛光垫125的抛光表面120。

承载头105包括主体168，所述主体168容纳柔性膜(flexiblemembrane)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以及柔性膜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)，这些槽促进浆料运输。

承载头105还可包括与柔性膜170相邻的一个或多个囊袋(bladder)，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被耦接至第一变压源(variablepressuresource)178A，第一变压源178A选择性地将流体输送至囊袋174、176，以将力施加于柔性膜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的中心区域。从囊袋174、176施加于柔性膜170的力被传递至基板110的部分，并可用以控制边缘至中心的压力轮廓，边缘至中心的压力轮廓被转移至基板110并被转移远离(translateagainst)抛光垫125的抛光表面120。第一变压源178A被独立配置成将流体输送至每个囊袋174、176，以便控制通过柔性膜170到达基板110的离散(discrete)区域的力。另外，可在承载头105中提供真空端口(未示出)，以把抽吸力(suction)施加于基板110的背侧，从而促进将基板110保持在承载头105中。可适于从本公开内容受益的承载头105的实例包括TITANHEAD^TM、TITANCONTOUR^TM以及TITANPROFILER^TM承载头(这些承载头可购自SantaClara,California(加州圣克拉拉市)的AppliedMaterials,Inc.(应用材料公司)以及可购自其他制造商的其他承载头。

在一个实施方式中，保持环115借助致动器180耦接至主体168。致动器180是由第二变压源178B控制的。第二变压源178B提供流体或将流体从致动器180去除，这使保持环115沿着Z方向相对承载头105的主体168移动。第二变压源178B适于提供独立于电机162所提供的移动的保持环115的Z方向移动。第二变压源178B可通过把负压或正压施加于致动器180和/或保持环115来提供保持环115的移动。在一方面，在抛光工艺中，压力被施加于保持环115，以将保持环115推向抛光垫125的抛光表面120。

如上所述，保持环115可在基板110抛光期间接触抛光表面120。化学物质输送系统138可在抛光期间输送抛光流体144至抛光表面120和基板110。形成于保持环115中的槽172促进将抛光流体144以及夹带的抛光碎屑运输通过保持环115并且远离基板110。在处理基板110后，基板110可从承载头105被去除。

图2是图1的承载头105和保持环115的一部分的横截面视图。承载头105可包括第一支撑结构200A和第二支撑结构200B。第二支撑结构200B可用以推动基板110抵靠抛光垫125，而第一支撑结构200A将基板保持在承载头105中。第二支撑结构200B可具有用于将第二支撑结构200B紧固到附接至承载头105的主体168的挠曲隔膜(flexurediaphragm)215的上部夹具205和下部夹具210。这种布置允许在第二支撑结构200B中进行的竖直移动，同时抛光基板110。下部夹具210的底表面被耦接至囊袋174以及柔性膜170，该囊袋174和柔性膜170作为第二支撑结构200B的一部分而一致地移动。

保持环115可为环形，并且包括共享(share)图1中所示承载头105的中心线166的中心线。承载头105的第一支撑结构200A还可包括保持环115，该保持环115具有底表面220、内径侧壁225以及外径侧壁230。保持环115可由主体235构成，主体235可由单块材料形成。可替代地，主体235可由两个或更多个部分形成。主体235的部分可包括配合在一起以形成环形主体235的一个或多个块件(piece)。在一个实施方式中，保持环115的主体235属于单体构造(singleunitaryconstruction)。在另一实施方式中，保持环115的主体235是由两个或更多个环形部分形成的。例如，保持环115可具有附接至下部部分245上的上部部分240。粘合剂(adhesive)层250可用以将保持环115的上部部分240粘合至保持环115的下部部分245。粘合剂层250可为环氧材料、尿烷(urethane)材料、或丙烯酸(acrylic)材料。

主体235、或至少上部部分240可由金属材料形成，该金属材料诸如是不锈钢、铝、钼、或另一种耐处理的(process-resistant)金属或合金、或陶瓷或陶瓷填充的(ceramicfilled)聚合物塑料、或这些或其他合适材料的组合。在一个实例中，主体235的上部部分240可由诸如不锈钢之类的金属形成。另外，主体235、或至少下部部分245可由塑料材料制成，该塑料材料诸如是聚苯硫醚(PPS)，聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚醚醚酮、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚萘二甲酸丁二醇酯、TX、PEEK、PET、或这些或其他合适材料组合。在一个实例中，主体235的下部部分245可由陶瓷材料制成。在一个实施方式中，上部部分240提供刚性，而下部部分245则提供接触抛光垫125的抛光表面120的牺牲表面255。牺牲表面255趋于在抛光工艺期间磨损，并且必须在许多循环后进行替换。

如上所述，常规的保持环使用常规CNC加工方法制造。通过这些方法实现的表面光洁度(平均表面粗度(Ra))和平整度通常分别为约16Ra和0.001英寸。这些水平下的加工公差和光洁度并不产生有生产价值的部分，因为在抛光期间那样加工的保持环产生不可接受量的颗粒。此外，具有大体平整(flat)(0.001英寸)轮廓的常规保持环已被证明不充分地控制抛光垫表面的拓扑结构，因此在用于生产前需要延长的磨合工艺。

已经发现，最佳抛光是使用具有在牺牲表面255上的倒锥的保持环115来实现的(即其中保持环115的内径侧壁225的厚度略微薄于外径侧壁230的厚度)。另外，已经发现，将保持环115的牺牲表面255的粗糙度改变为比约16Ra小得多的粗糙度减少颗粒并且增强抛光。

图3是如本文所述的保持环115的一个实施方式的第一支撑结构200A的等距仰视图。其中形成有槽172的牺牲表面255被耦接至主体235。主体235可以包括约11英寸至约12英寸的内部尺寸300(例如直径)以及约12英寸至约13.5英寸的外部尺寸305(例如直径)。多个孔310也形成为穿过主体235以用于促进至承载头105(图1和图2中所示)的附接。

图4是沿图3的线4-4的保持环115的侧视横截面视图。下部部分245被耦接至上部部分240。下部部分245还包括牺牲表面255，牺牲表面255包括圆锥锥度400。在一些实施方式中，圆锥锥度400为约175度至约185度。

图5是图4的保持环115的放大局部截面视图。保持环115的下部部分245的牺牲表面255包括倒锥形表面500。倒锥形表面500是由内径侧壁225的厚度T'与外径侧壁230的厚度T"的差异界定的。厚度T'与厚度T"之间的差异可由锥高505限定，锥高可以是约0.0003英寸至约0.00015英寸诸如是约0.0002英寸。在一些实施方式中，倒锥形表面500可包括小于0.002英寸的平整度以及镜面光洁度(即约4百万分之一英寸至约5百万分之一英寸RMS)。

用于形成保持环的方法和设备

图6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600的一个实施方式的侧视横截面视图。固定装置600可在保持环115耦接在其上时放置在抛光模块(未示出)上，以便形成倒锥形表面500。如下文将参考图11更详细地描述，执行使用抛光垫的抛光工艺，以形成倒锥形表面500。

图7是图6中示出的固定装置600的放大局部截面视图。固定装置600包括夹紧装置605、外部夹环610以及固定板615。外部夹环610可包括紧密接收下部部分245的外径侧壁230的内部尺寸。夹紧装置605以及固定板615可由诸如铝或不锈钢之类的金属材料制成。在一个实施方式中，夹紧装置605包括外部夹紧装置，外部夹紧装置控制保持环115的下部部分245上的侧向负载。外部夹环610可由聚醚醚酮材料或等效(equivalent)耐久的塑料材料制成。外部夹环610可通过支撑外径侧壁230来降低保持环115的下部部分245的外径侧壁230的抛光速率。这提供了对与外径侧壁230相比的内径侧壁225的抛光速率的另外控制。此外，这种外部夹环610的存在可控制外径侧壁230边缘处的嵌条(fillet)的形成。

夹紧装置605可以包括使用紧固件640紧固至彼此和/或紧固至外部夹环610的两个环形环620和625。所述紧固件中的一个可以是调节紧固件，而另一个紧固件可以是锁定紧固件。另外多个紧固件645可用以将固定板615耦接至保持环115的上部部分240。夹紧装置605具体地环形环625可搁置在从上部部分240的外表面径向向外延伸的肩部630上。紧固件640和紧固件645的拧紧促进固定板615和外部夹环610的耦接，使得固定装置600与保持环115成整体。利用外部夹环610使得保持环115的下部部分245相对于抛光垫(未示出)的表面保持为垂直(square)，同时形成倒锥形表面500。相对于牺牲表面255对外部夹环610的下部表面650所进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可包括用以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可进一步用以维持保持环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。

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可以包括具有多个开口805形成于其中的圆形主体800，这些开口805用于接收图6和图7中所示的紧固件645。每个开口805可以以与图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可用以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(downforce)。圆形主体800可由诸如铝或不锈钢之类的金属材料制成。

图9A是图8的固定板615的侧视横截面视图。圆形主体800可以包括外径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(positivetaper)，以便产生保持环115(图5中所示)的下部部分245的倒锥形表面500。

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OD。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。

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可以基本等于变形的环935的正锥角度938。

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。

一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，这个正锥角度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可经修改以便影响正锥角度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。

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用以耦接至保持环115的下部部分245的外径侧壁230，但是固定装置1000用以耦接至保持环115的下部部分245的内径侧壁225。

固定装置1000可包括用以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上的内部干涉配合(interferencefit)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1000一起使用。然而，在这个实施方式中，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心轴1010的孔中，心轴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(swageadapter)1015设置成与心轴1010相邻，并且紧固件1007将心轴1010耦接至锻模接头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可用以将固定板615和锻模接头1015附接至保持环115。在一些实施方式中，心轴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。心轴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。这种更大的尺寸提供干涉配合，并可用来将保持环115的下部部分245径向向外张开。心轴1010压入配合到内径侧壁225中，这扩大内径侧壁225并使保持环115的下部部分245张开，以便实现内径侧壁225的均匀位移(例如大约0.001英寸)。

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(耦接至保持环(未示出))被放置在抛光垫1110上，使牺牲表面255(图6、图7以及图10中所示)面对抛光垫1110。诸如轮1120和/或轭1125之类的保持构件可用以在压板1105旋转期间将固定装置1115保持到抛光垫1110上。固定装置1115的中心线从压板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旋转速度可以是与压板1115旋转速度成比例的。

修整方法

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工具可以保持在线。修整系统1100模仿满标(fullscale)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期间以约65毫升/分钟的速率在抛光垫1110的中心处分散开。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的轮廓可以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可进一步经加工以暴露出上部部分240的纯净材料(virginmaterial)。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可耦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上执行以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255可通过用车床从底表面220去除0.01英寸至0.08英寸的部分来重新修整。随后，具有平整的底表面(例如牺牲表面255)的保持环115可耦接至固定装置1115，并且随后上述修整方案可在修整系统1100上执行以产生如前所述的倒锥形表面500。

尽管前述内容针对本公开内容的实施方式，但也可在不背离本公开内容的基本范围的情况下设计本公开内容的其他和另外的实施方式。

附图标记

标记名称

100CMP系统

105承载头

110基板

115保持环

120抛光表面

125抛光垫

130压板

132电机

134压板轴

136轴线

138化学物质输送系统

140垫清洗系统

142化学物质罐

144抛光流体

146喷涂喷嘴

148排泄管道

152喷嘴

154去离子水

156轴

158电机

160臂

162致动器

164电机

166中心线

168主体

170柔性膜

172槽

174外囊袋

176内囊袋

178A第一变压源

178B第二变压源

180致动器

200A第一支撑结构

200B第二支撑结构

205上部夹具

210下部夹具

215挠曲隔膜

220底表面

225侧壁

230侧壁

235主体

240上部部分

245下部部分

250粘合剂层

255牺牲表面

300尺寸

305外部尺寸

310孔

400圆锥锥度

500倒锥形表面

505锥高

600固定装置

605夹紧装置

610外夹环

615固定板

620环形环

625环形环

630肩部

640紧固件

645紧固件

650下部表面

800圆形主体

805开口

815附接特征

820重物

900外径

905成型表面

910平整部分

915表面

920正锥

925表面

930偏移尺寸

935变形的环

938正锥角度

940牺牲材料

945平坦表面

950表面

955锥角

1000固定装置

1005夹紧装置

1007紧固件

1010心轴

1015锻模接头

1020肩部

1025外部周边表面

1030周边下部表面

1100修整系统

1105压板

1110抛光垫

1115固定装置

1120轮

1125轭

Claims

1.一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；以及

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。

2.根据权利要求1所述的保持环，其中所述环形主体的所述下部部分由塑料材料制造。

3.根据权利要求1所述的保持环，其中所述环形主体的底表面包括多个槽。

4.根据权利要求3所述的保持环，其中所述底表面包括镜面抛光表面。

5.根据权利要求1所述的保持环，其中所述上部部分由金属制造，并且所述下部部分由塑料制造。

6.一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的平坦表面；以及

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为负角度的第二平面，并且具有约0.0003英寸至约0.00015英寸的锥高。

7.根据权利要求6所述的保持环，其中所述环形主体的所述下部部分由塑料材料制造。

8.根据权利要求6所述的保持环，其中所述环形主体的底表面包括多个槽。

9.根据权利要求8所述的保持环，其中所述底表面包括镜面抛光表面。

10.根据权利要求6所述的保持环，其中所述上部部分由金属制造，并且所述下部部分由塑料制造。

11.根据权利要求10所述的保持环，其中所述环形主体的底表面包括多个槽。

12.一种用于在保持环上形成牺牲表面的固定装置，所述固定装置包括：

固定板，所述固定板被定尺寸，以实质匹配所述保持环的外径；以及

夹紧装置，所述夹紧装置适于提供侧向负载至所述保持环的下部部分的内径侧壁或外径侧壁之一。

13.根据权利要求12所述的固定装置，其中所述夹紧装置是适于环绕所述保持环的所述下部部分的所述外径侧壁的外部夹紧装置。

14.根据权利要求13所述的固定装置，其中所述夹紧装置包括一个或更多个环形夹环。

15.根据权利要求13所述的固定装置，其中所述夹紧装置包括与所述保持环的下部部分的所述外径侧壁紧密配合的外环。

16.根据权利要求15所述的固定装置，其中所述外环借助多个紧固件耦接至一个或更多个环形夹环。

17.根据权利要求12所述的固定装置，其中所述夹紧装置是适于环绕所述保持环的所述下部部分的所述内径侧壁的内部夹紧装置。

18.根据权利要求17所述的固定装置，其中所述夹紧装置包括与所述保持环的所述内径侧壁密切配合的心轴。

19.根据权利要求18所述的固定装置，进一步包括锻模接头，所述锻模接头被设置在所述心轴与所述固定板之间。

20.根据权利要求18所述的固定装置，其中所述心轴的外周表面包括小于90度的角度。

21.一种用于形成抛光工艺所用保持环的方法，所述方法包括以下步骤：

将固定板耦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；以及

将所述环形主体的所述下部部分推向旋转的抛光垫。

22.根据权利要求21所述的方法，其中提供所述侧向负载之步骤是通过适于环绕所述环形主体的所述下部部分的所述外径侧壁的外部夹紧装置实现的。

23.根据权利要求21所述的方法，其中提供所述侧向负载之步骤是通过适于环绕所述环形主体的所述下部部分的所述内径侧壁的内部夹紧装置实现的。