CN106181752A - 内表面具有特征结构的保持环 - Google Patents

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Abstract

保持环的一些实施方式具有内表面，所述内表面具有由多个平面刻面形成的第一部分和沿边界邻接第一部分的第二部分，并且保持环包括从外部朝内向下倾斜的截头圆锥形表面。保持环的一些实施方式具有锯齿状内表面或蜿蜒内表面和/或具有不同表面性质或不同倾斜角的交替区域的内表面。

Description

内表面具有特征结构的保持环
技术领域
本公开内容大体涉及基板的化学机械抛光，并且更特定而言涉及供化学机械抛光中使用的保持环。
背景技术
集成电路通常是通过在硅基板上顺序沉积导电层、半导体层或绝缘层而形成于基板上。一个制造步骤涉及在非平面表面之上沉积填料层并将填料层平坦化直到暴露非平面表面。例如，可在图案化的绝缘层上沉积导电填料层以填充绝缘层中的沟槽或孔。然后抛光填料层，直到暴露绝缘层的凸起图案。在平坦化之后，绝缘层的凸起图案之间留下的导电层部分形成过孔(via)、插塞和线路，这些过孔、插塞和线路提供基板上的薄膜电路之间的导电路径。另外，可需要平坦化来平坦化基板表面处的介电层以便光刻。
化学机械抛光(CMP)是一种公认的平坦化方法。这种平坦化方法通常需要将基板安装在CMP设备的承载头或抛光头上。抵靠旋转抛光盘垫(rotatingpolishing disk pad)或带垫放置基板的暴露表面。抛光垫可以是“标准”垫或者是固定研磨垫。标准垫具有耐用的粗糙表面，而固定研磨垫具有保持在容纳介质(containment media)中的磨粒。承载头在基板上提供可控负载以抵靠抛光垫推动承载头。将包括至少一种化学反应剂的抛光浆料和磨粒(如果使用标准垫)供应至抛光垫的表面。
通常通过保持环将基板保持在承载头下方。然而，由于保持环接触抛光垫，保持环倾向于磨损，并且偶尔进行更换。有些保持环具有由金属形成的上部和由耐磨塑料形成的下部，而有些其他保持环是单一塑料部件。
发明内容
在一个方面中，保持环包括环形主体，所述环形主体具有：顶表面，所述顶表面经配置以被固定至承载头；底表面，所述底表面经配置以接触抛光表面；外表面，所述外表面从外顶部周边处的顶表面延伸到外底部周边处的底表面；和内表面，所述内表面从内顶部周边处的顶表面延伸到内底部周边处的底表面。内表面包括与底表面邻近的第一部分和沿边界邻接第一部分的第二部分。第一部分包括七个或更多个刻面(facet)。内底部周边由刻面的底部边缘限定。第二部分可包括从外部朝内向下倾斜的截头圆锥形(frustoconical)表面。
实施方式可包括以下特征中的一个或多个。刻面可以是平面。可在笔直侧边缘处连接邻近的刻面。内底部周边可由平面刻面的笔直底部边缘限定。边界可包括对应于多个刻面的多个弯曲边缘，并且刻面的每一弯曲边缘在刻面的水平中心处可具有最低点。环形主体可包括上部和与上部材料不同的下部。可将每一弯曲边缘上的最低点对准到上部与下部之间的边界。底表面可包括从外表面延伸到内表面的沟道。每一沟道可具有在笔直侧边缘处对主体的内表面开放的端部。内表面可包括第一数量的刻面且底表面可具有第二数量的沟道，并且第一数量可以是第二数量的整数倍。所述整数可以是三、四或五。内表面可具有总共72个刻面。内底部周边可以是正多边形。
在另一方面中，保持环包括环形主体，所述环形主体具有：顶表面，所述顶表面经配置以被固定至承载头；底表面，所述底表面经配置以接触抛光表面；外表面，所述外表面从外顶部周边处的顶表面延伸到外底部周边处的底表面；和内表面，所述内表面从内顶部周边处的顶表面延伸到内底部周边处的底表面。内表面包括多个向内延伸的突出部，每一突出部具有平坦的最内部表面。
在另一方面中，保持环包括环形主体，所述环形主体具有：顶表面，所述顶表面经配置以被固定至承载头；底表面，所述底表面经配置以接触抛光表面；外表面，所述外表面从外顶部周边处的顶表面延伸到外底部周边处的底表面；和内表面，所述内表面从内顶部周边处的顶表面延伸到内底部周边处的底表面。内表面包括多个向内延伸的突出部，所述突出部提供具有蜿蜒路径(serpentine path)的内底部周边。
在另一方面中，形成保持环的方法包括：将具有截头圆锥形内表面的保持环的上部接合到具有圆柱形内表面的保持环的下部；以及机械加工下部的内表面和上部的内表面以形成在多个弯曲边缘处与截头圆锥形表面交叉的多个平坦刻面。
实施方式可包括以下特征中的一个或多个。可机械加工内表面以使得将每一弯曲边缘上的最低点对准到上部与下部之间的边界。可机械加工内表面以使得每一弯曲边缘上的最低点处于上部与下部之间的边界上方。接合可包括用粘合剂粘合、用机械紧固件连接或用楔形榫接头(dovetail joint)固定中的一个或多个。
在另一方面中，保持环包括环形主体，所述环形主体具有：顶表面，所述顶表面经配置以被固定至承载头；底表面，所述底表面经配置以接触抛光表面；外表面，所述外表面从外顶部周边处的顶表面延伸到外底部周边处的底表面；和内表面，所述内表面从内顶部周边处的顶表面延伸到内底部周边处的底表面。内表面包括围绕环形主体成角度间隔开的多个区域，所述多个区域具有不同表面纹理。
实施方式可包括以下特征中的一个或多个。可用规则图案布置多个区域。不同表面纹理可包括不同粗糙度。不同粗糙度可包括具有4与64微英寸之间Ra的第一粗糙度和小于第一粗糙度的第二粗糙度。不同表面纹理可包括不同方向上的表面切槽(surface grooving)。所述不同方向可以是垂直的。所述不同方向之一可以是平行于或垂直于内底部周边。不同表面纹理可包括具有不同深度的表面切槽。
在另一方面中，保持环包括环形主体，所述环形主体具有：顶表面，所述顶表面经配置以被固定至承载头；底表面，所述底表面经配置以接触抛光表面；外表面，所述外表面从外顶部周边处的顶表面延伸到外底部周边处的底表面；和内表面，所述内表面从内顶部周边处的顶表面延伸到内底部周边处的底表面。内表面包括围绕环形主体成角度间隔开的多个区域，所述多个区域具有相对于底表面的不同倾斜。
实施方式可包括以下特征中的一个或多个。可用规则图案布置多个区域。不同倾斜之一可以垂直于底表面。不同倾斜可包括自底部至顶部向内倾斜的第一倾斜和自底部至顶部向外倾斜的第二倾斜。
优点可包括以下内容。正被抛光的基板边缘哪个在多个点处接触保持环。因此，能够在较宽区域上分布基板边缘上的压力，或者能够改善基板的旋转。因此，抛光基板能够实现更好的厚度均匀性(例如，较小的角度不对称性)。保持环可经历更低磨损，并因此具有更长寿命。
在附图和下文描述中阐述一个或更多个实施方式的细节。其他方面、特征和优点将从描述和附图以及从权利要求书中显而易见。
附图说明
图1是承载头的示意性横截面视图。
图2是保持环的示意性顶部透视图。
图3是图2保持环的示意性底部透视图。
图4是图2保持环的示意性平面俯视图。
图5是图2保持环的示意性平面仰视图。
图6是图2保持环的示意性特写透视图。
图7是图2保持环的示意性截面侧视图。
图8至图12是内表面具有其他几何形状的保持环的一部分的示意性截面平面图。
图13是内表面具有不同表面纹理区域的保持环的一部分的示意性截面平面图。
图14是内表面具有不同表面纹理区域的保持环的一部分的示意性透视图。
图15是内表面具有不同倾斜度的保持环的一部分的示意性透视图。
图16是具有插入件以提供与基板接触的内表面的保持环的示意性截面侧视图。
图中相似的元件符号表示相似的特征结构。
具体实施方式
CMP设备中的保持环具有内表面，所述内表面约束待被CMP设备抛光的基板的运动。在传统的保持环中，内表面具有圆形周边。相比之下，本文所描述的保持环的一些实施方式具有由多个平面刻面形成的内表面，其中邻近的刻面在角部接合。本文所描述的保持环的一些实施方式具有锯齿状或蜿蜒内表面和/或具有不同表面性质或不同倾斜角的交替区域的内表面。这能够改善抛光基板的厚度均匀性。
参照图1，保持环100一般是环形圈，所述环形圈可被固定至CMP设备的承载头50。在美国专利第5,738,574号中描述了适当的CMP设备，并在美国专利第6,251,215号和美国专利第6,857,945号中描述了适当的承载头。保持环100配合至装载杯中以便在CMP设备的传送站处定位、对中和保持基板。
作为例子，图1示出在其上固定有保持环100的简化承载头50。承载头50包括壳体52、柔性膜54、加压腔室56和保持环100。柔性膜为基板10提供安装表面。当安装基板10时，安装表面可直接接触基板的背表面。在图1所示的例子中，将膜54夹持在保持环100与壳体52之间，但在一些实施方式中，可使用一个或更多个其他部件(例如，夹持环)来保持膜54。
加压腔室56位于膜54与壳体52之间，可例如使用流体(气体或液体)加压所述加压腔室以推动基板10的前表面抵靠抛光垫60的抛光表面62以抛光前表面。在一些实施方式中，可使用泵(未示出)控制腔室56中的压力并因此控制基板10上的柔性膜54的向下压力，所述泵通过壳体中的通道流体连接到腔室56。
在壳体52的边缘附近固定保持环100以将基板10约束在膜54下方。例如，可通过机械紧固件58(例如，螺钉或螺栓)固定保持环100，所述机械紧固件延伸穿过壳体52中的通道59至保持环100的顶表面中的对准螺纹接收凹槽中。另外，顶表面可具有一个或更多个对准孔，所述对准孔被定位成与承载头上的相应销配合以在将保持环100固定至承载头时允许适当对准。
可提供驱动轴80以跨越抛光垫60旋转和/或平移(translate)承载头50。在一些实施方式中，可升高和降低驱动轴80以控制保持环100的底表面在抛光垫60上的压力。或者，保持环100可相对于驱动轴80移动，并且承载头50可包括内部腔室，可加压内部腔室以控制保持环100上的向下压力，例如如美国专利第6,183,354号或第7,575,504号中所描述的。
参照图2至图5，保持环100的顶表面110大部分是平坦的，但包括多个螺纹凹槽112以接收紧固件来将保持环100固持到承载头。视情况，顶表面110可具有一个或更多个对准特征结构(例如，凹槽114)，所述对准特征结构被定位成与承载头上的相应特征结构(例如，突出部)配合以在将保持环100固定至承载头时允许适当对准。视情况，顶表面可包括凸起外缘，在凸起外缘处安置紧固件的凹槽。视情况，顶表面可包括多个同心脊(concentricridge)，所述同心脊围绕环延伸，例如，以抓住膜54。
保持环100的底表面被配置成接触抛光垫的抛光表面。视情况，底表面120可包括沟道122，所述沟道部分地延伸穿过保持环100的厚度。除了沟道122以外，底表面120可以是平坦的并且可平行于上表面110。在图2至图5所示的例子中，底表面120包括十八个沟道122，但可存在不同数量的沟道(例如，四至一百个沟道)。在操作中，沟道122允许抛光流体(诸如浆料)在保持环100下方流动到基板，所述抛光流体可包括研磨剂或无研磨剂。
沟道122可以是大体上笔直的，并从保持环100的内表面130延伸到外表面140。沟道122可围绕保持环100以相等角间隔加以分布。沟道122通常相对于半径区段(radial segment,R)成角度α(例如，约30°至约60°之间，或约45°)定向，所述半径区段(R)延伸穿过保持环100的中心和沟道，但或者沟道122可沿半径区段(R)(即0°角)延伸。
每一沟道122可具有约0.75mm至约25mm(例如，约3.125mm)的宽度W(参照图5)。沟道宽度与沟道之间的间隔宽度比可处于10/90与50/50之间。沟道可具有沿径向长度的均匀宽度，或可沿径向长度在宽度上变化，例如在内径和/或外径处张开(flared)。各种沟道122可都具有相同的宽度轮廓，或不同的沟道可具有不同的宽度。沟道可以是弯曲的，而不是线性区段。
沟道122的侧壁124可垂直于底表面120，或可相对于底表面120成小于90°角(例如，成45-85°角)。在一些配置中，侧壁124与底表面120交叉处的边缘126具有曲率半径或倒角(chamfer)，所述曲率半径或倒角大于约0.1mm，但小于沟道122的高度。沟道122可具有保持环的下部102的厚度的25％与90％之间的深度(参照图7)。
保持环100的总厚度(例如，处于顶表面110与底表面120之间)可为约12.5mm至约37.5mm。
参照图2、图3和图7，在顶部平面图或底部平面图中，与底表面120邻近的保持环100的外表面140的至少一部分142可以是具有圆形的垂直圆柱形表面。在一些实施方式，保持环100包括悬垂部分145；悬垂部分145的底部限定外表面140的水平部分146。此水平部分146可提供唇部以帮助在基板装载机中对中保持环或为保持环抵靠周围环的顶部内边缘提供硬止挡(hardstop)。
外表面140可包括倾斜部分144(例如，从外部朝内向下倾斜的截头圆锥形表面)，所述倾斜部分将垂直圆柱形部分142连接至水平部分146。与顶表面110邻近的保持环100的外表面140的部分148可以是垂直圆柱形表面。与顶表面110邻近的外表面140的圆柱形部分148可比与底表面120邻近的圆柱形部分142具有更大的直径。
参照图2、图3、图6和图7，与底表面120邻近的内表面130的部分132由多个刻面150形成，而不是圆柱形表面。每一刻面是平坦垂直表面，并沿垂直边缘152接合邻近的刻面。每一刻面中的平坦垂直表面可实质上垂直于底表面120。在一些配置中，部分132在垂直方向上的厚度大于沟道122的深度，如图6所示。
刻面150沿笔直下边缘154与底表面120交叉。沿底表面120的刻面150的笔直边缘154在角部处彼此连接。因此，在底部平面图中，所连接的下边缘154可形成多边形(刻面的数量足够多，使得此多边形结构在图5中不可见)。每一对邻近刻面之间的角度可以是相同的，使得所连接的下边缘154形成正多边形。
在所示例子中，内表面130的部分132具有七十二个刻面150。然而，保持环100可具有十至一百五十个刻面。例如，保持环100可具有二十五至一百个刻面(例如，六十至八十个刻面)。在一些实施方式中，保持环100具有七十二个刻面。具有约七十二个刻面的优点在于似乎提供了优越的抛光均匀性。
在所示例子中，每一刻面150具有相同宽度(沿下边缘154的距离)。然而，在一些实施方式中，一些刻面具有与其他刻面不同的宽度。例如，所述刻面可与呈规则图案(例如，每隔一个刻面或每隔两个刻面)布置的较宽刻面一起布置。同样地，在所示例子中，每一刻面150具有相同高度，但在一些实施方式中，一些刻面具有与其他刻面不同的高度。
刻面150的数量可以是沟道122的数量的整数倍。例如，可为内表面130上的每两个、每三个、每四个或每五个刻面150提供一个沟道122。在一些实施方式中，底表面120中的每一沟道122在邻近的刻面150之间的边缘152处与内表面130交叉。或者，底表面120中的每一沟道122可在限定特定刻面150的边缘152之间形成的区域中与内表面130交叉，即沟道与邻近的刻面150之间的边缘152不重叠。
平均来说，保持环100的底表面120的宽度(即内表面130与外表面140之间的距离)为约2.5cm至约5.0cm。
位于部分132上方的内表面130的部分134在平行于底表面120的平面中具有圆形截面。此部分134可邻近于顶表面110并向下延伸。此部分134可以是倾斜的(例如，是从外部朝内向下成角度的截头圆锥形表面)。
每一平坦刻面150沿弯曲边缘156与部分134的圆锥形表面交叉。详细来说，刻面150在邻接边缘152处比侧向中心处更高，即与相对边缘152等距。也就是说，弯曲边缘156向下倾斜远离每一边缘152，其中最低点与刻面150的相对边缘152等距。假定表面134是截头圆锥形的并且刻面150是垂直的，那么每一弯曲边缘146将限定双曲线。
返回到图1，保持环100的内表面130与柔性膜54的下表面结合限定了基板接收凹槽90。保持环100防止基板10脱离基板接收凹槽90。
一般来说，基板是圆形的并且具有约200mm至约300mm的直径。俯视平面图或仰视平面图中的凹槽90的尺寸一般比基板10的表面积更大，以使得基板10能够相对于保持环100移动位置。为了讨论目的，在保持环的平面图中将保持环100的内半径(IR)限定为保持环100的中心C到刻面150的中点之间的距离，这个距离在两个相对边缘152之间等距。内径(内半径IR的两倍)比基板半径略大(例如，大出约1至5mm)。例如，对于直径300mm的基板，保持环可具有约301mm至305mm的内径。
在抛光工艺期间，包括保持环100的承载头50相对于抛光垫60移动。抛光垫60抵靠基板10的摩擦迫使基板10抵靠保持环100的内表面130。由于刻面结构，对于至少一些时段，基板10接触内表面130的至少两个刻面150。
然而，由于基板10的半径小于保持环100的内表面130的半径，基板10和内表面130具有不同的角速度。作为结果，接触基板10的那对(或元组等)刻面150将随着时间而移位。换句话说，保持环100相对于基板10旋转。
与接触基板10的具有圆柱形内表面的保持环相比，保持环100的内表面130的磨损可得以减少或围绕保持环更加均匀地分布。不受限于任何特定理论，当保持环的内表面是圆柱形时，具有圆形外周边的基板在单一位置处接触内表面。相比之下，多个接触可允许基板10抵靠内表面130的力被更广泛地分布，从而减小任何特定点处的总力并降低磨损。磨损减少可允许保持环具有增加的预期寿命。
再次，不受限于任何特定理论，在保持环100与基板10之间的相对运动期间，基板与位于刻面150之间的边缘152处的沟道122或沟道开口任一者未产生直接点对点接触。一般来说，沟道122可在保持环100中形成高应力区域，在该区域保持环倾向于比环的其他部分更容易损坏或断裂。通过消除沟道122与基板10之间的直接点对点接触，可避免高应力区域对基板10的直接冲击，并且可减小对保持环损坏的可能性。结果是，保持环的磨损减少，并且保持环可被使用较长一段时间。
在一些抛光工艺中，基板10与保持环100之间的相对运动可减少抛光基板中的不对称性并改善晶片内的均匀性。在具有不对称性的抛光基板中，抛光基板具有随角坐标变化的厚度变化。再次，不受限于任何特定理论，与单个接触情形相比，基板10与保持环100之间的多个触点可允许基板10相对于承载头50旋转，从而成角度地扩展从承载头50的任何不对称压力分布的影响，并由此减小不对称性的可能性或量。
保持环100的至少一下部102及底表面120可由对CMP工艺具有化学惰性的材料形成。材料应具有足够弹性，使得基板边缘抵靠保持环100的接触不会导致基板碎裂或破裂。然而，材料不应如此有弹性，以致于在承载头对保持环100施加向下压力时将材料挤压到基板接收凹槽中。下部102的材料也应该耐用和具有低磨损率，但对于保持环100的下部102磨损掉是可以接受的。
例如，保持环100的下部102可由在CMP工艺中具有化学惰性的塑料制成。塑料可具有肖氏D级约80-95的硬度计测量结果。在一般情况下，塑料的弹性模量可处于约0.3×106psi-1.0×106psi的范围内。适当的塑料可包括(例如，由以下组成)：聚苯硫醚(PPS)、聚芳醚酮(PAEK)、聚醚醚酮(PEEK)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚苯并咪唑(PBI)、聚醚酰亚胺(PEI)、聚醚酮酮(PEKK)、聚萘二酸丁醇酯(PBN)、聚氯乙烯(PVC)、聚碳酸酯、这些塑料中的一种或更多种的组合或复合材料(例如，这些塑料中的一种或更多种和填料，例如玻璃或碳纤维)。多酚硫化物(PPS)的优点在于它是用于保持环的可靠且常用的材料。
保持环100的上部104可由至少与下部102具有一样刚性的材料制成。在一些实施方式中，上部104可由比下部102更具刚性的材料制成。例如，上部104可以是金属(例如，铝或不锈钢)或陶瓷材料，或比下部102的塑料更具刚性的塑料。在一些实施方式中，上部104具有与下部大致相同的刚性(例如，2％以内)，但具有较低品质，例如污染物、内部缺陷(诸如夹杂物或空隙)的比例较大，并且因此价格较为低廉。
粘合剂(例如，环氧化物)可用于将下部102接合至上部104。替代地或结合地，机械紧固件和/或楔形榫接头可用于将下部102接合至上部104。
在一些实施方式中，刻面150与内表面的圆锥形部分134之间的弯曲边缘156上的最低点可与上部环104与下部环102之间的边界对准(即处于相同高度)。然而，在一些实施方式中，弯曲边缘156上的最低点处于上部环104与下部环102之间的边界上方。
为了制造保持环，上部环104可由截头圆锥形内表面134形成，而下部环102可由垂直圆柱形表面形成。将下部环102接合至上部104。然后，机械加工内表面130来形成刻面150。可通过机械加工适当的材料块或通过注射模制来形成上部环104和下部环102。
保持环100还可具有其他特征或替代上文讨论的那些的特征。在一些实施方式中，保持环100具有一个或更多个通孔，所述通孔水平地或与水平成小角度地从内表面延伸穿过保持环的主体到外表面，以便在抛光期间允许流体(例如，气体或液体)从保持环的内部传递到外部，或从外部传递到内部。通孔可围绕保持环均匀地间隔开。
在一些实施方式中，保持环的一个或更多个表面(例如，内表面130和/或外表面140)可涂有膜。膜可以是疏水性膜或亲水性膜，和/或可充当保护膜。例如，膜可以是聚四氟乙烯(PTFE)或类金刚石碳。
除参照图1至图7描述的平坦刻面正多边形之外，保持环的内表面可具有其他几何形状。例如，参照图8至图12，保持环的内表面130可具有多个向内延伸的突出部200。突出部可从具有第一半径R1的圆形向内延伸到具有较小的第二半径R2的圆形(在图8中示出)。内表面130的几何形状的例子包括Z字形、锯齿状、梯形和正弦形，但其他几何形状是可能的。可存在围绕保持环的内表面间隔开的七个至一百五十个突出部。这些突出部可围绕保持环以相等的角间隔加以间隔开。或者，突出部之间的间隔可(例如，以规则图案)变化。
对于一些实施方式，例如如图8和图10所示，可将每一突出部在其边缘处接合至紧邻的突出部。例如，每一对邻近的突出部之间的区域可不包括与由第一半径R1限定的圆大体上相切的平坦或弧形表面。图8将突出部示出为三角形，但其他几何形状，诸如梯形(在图10中示出)、正弦形(在图12中示出)和半圆形是可能的。另外，可使每一突出部的内部尖端和/或每一突出部之间的交叉区域变圆。
对于一些实施方式，例如图9至图11所示，每一突出部200的最内部部分可以是内部第二半径R2处的平坦表面202(例如，平坦刻面)。例如，参照图9，突出部200形成锯齿状几何形状，具有平坦表面202和平坦侧表面206。内表面的平坦或弯曲区域204可在外部第一半径R1处分离每一突出部200。对于锯齿状几何形状，每一平坦表面202可与相邻的平坦侧表面206成约90°角(例如，成85°-90°角)交叉。
参照图10至图11，突出部200是梯形，具有平坦表面202和平坦侧表面206。对于梯形突出部200，平坦表面202与平坦侧表面206之间的角度可以是115°-145°。在图10中，通过平坦或弯曲区域204在外部第一半径R1处分离突出部200，而在图11中，将每一突出部200在其边缘处接合至紧邻的突出部而无平坦或弯曲区域204。
参照图12，突出部200可形成波状表面，例如底部内边缘可形成蜿蜒路径。每一突出部可以是大体正弦曲线。这一实施方式的潜在优点在于突出部之间不存在尖角可减小角部中的浆料粘着和干燥的可能性，从而潜在减少缺陷。
参照图13，内表面130的部分可具有不同的表面纹理(例如，不同的表面粗糙度)，或在不同方向上的表面切槽(例如，垂直对比水平切槽)，或具有不同深度的表面切槽。例如，内表面130可包括弧形区段210，弧形区段210具有与弧形区段212不同的表面纹理。在一些实施方式中，以规则图案(例如，交替图案，诸如光滑与粗糙之间交替，或水平切槽与垂直切槽之间交替)布置具有不同表面纹理的部分(例如，弧形区段)。可存在围绕保持环的内表面间隔可的七个至一百五十个部分。这些部分可围绕保持环以相等角间隔加以间隔开。或者，这些部分的间隔可(例如，以规则图案)变化。每一部分可具有相同弧长，但这并非必需。
例如，弧形区段212可比弧形区段210更粗糙。例如，弧形区段212可具有4至2000微英寸(例如，8至64微英寸)的Ra粗糙度，而弧形区段210可具有低至约2微英寸的Ra粗糙度。
作为另一例子，参照图14，弧形区段212可在与弧形区段210不同的方向上具有切槽。弧形区段212的切槽方向可垂直于弧形区段210的切槽方向，但其他角度(例如，20°至90°)是可能的。在一些实施方式中，例如如图14所示，弧形区段210、212在水平切槽与垂直切槽之间交替。然而，其他方向是可能的，例如在倾斜左对角线与倾斜右对角线之间交替。另外，三个或更多个表面纹理的更多复杂图案是可能的。
上文所描述的不同表面纹理可适用于上文讨论的实施方式的刻面150或突出部200。因此，不同刻面150和突出部200可具有不同的表面纹理(例如，不同的表面粗糙度)，或不同方向上的表面切槽。再次，在一些实施方式中，以规则图案(例如，交替图案，诸如光滑纹理与粗糙纹理之间交替，或水平切槽与垂直切槽之间交替)布置具有不同表面纹理的刻面或突出部。
虽然在上文各种实施方式中，与底表面120邻近的内表面130的部分132是垂直的(垂直于抛光表面)，内表面130的这一部分132可以是倾斜的(例如，偏离垂直达30°角)。
另外，参照图15，与底表面120邻近的内表面130的部分132可具有不同倾斜的部分。例如，内表面130可包括刻面或弧形区段220，刻面或弧形区段220具有相对于水平面与刻面或弧形区段222不同的倾斜角。在一些实施方式中，以规则图案(例如，交替图案)布置这些部分(例如，刻面或弧形区段)。例如，如图15所示，刻面或弧形区段220是(自底部至顶部)向外倾斜的，而刻面或弧形区段222是(自底部至顶部)向内倾斜的。然而，其他组合是可能的(例如，垂直对比倾斜，或小倾斜角对比大倾斜角)。可存在围绕保持环的内表面间隔开的七个至一百五十个部分。这些部分可围绕保持环以相等的角间隔加以间隔开，或这些部分的间隔可(例如，以规则图案)变化。
上文所描述的表面的不同倾斜角可适用于上文讨论的实施方式的刻面150或突出部200。因此，不同刻面150和突出部200可具有不同倾斜角。倾斜角的变化还可以与表面纹理的变化组合。
参照图16，接触基板的具有内表面130的保持环的部分可以是插入件106，所述插入件106配合到环108中的凹槽中，环108在插入件106的上方和径向向外延伸。如果内表面130在长期使用时被损坏或磨损，可用新的插入件106替换插入件106。
保持环可由不同材料的两个或更多个堆叠区域形成，或者可以是同质组合物(homogenous composition)的单个整体环(例如，固体塑料环)。可将沟道(如果存在)对准到特征结构的规则点，或不同沟道可与特征结构上的不同点交叉。沟道(如果存在)可覆盖从保持环的底表面的5％到90％的任何位置处。保持环的外表面可包括台阶或唇部，或者是单一垂直圆柱形表面或截头圆锥形表面。这些概念适用于不同尺寸的保持环(例如，用于直径4至18英寸或更大的基板的保持环)。
已描述本发明的众多实施方式。然而，应将理解，可在不背离本发明的精神和范围的情况下实行各种修改。因此，其他实施方式落入以下权利要求书的范围内。

Claims (20)

1.一种保持环，包括：
环形主体，所述环形主体包括
顶表面，所述顶表面经配置以被固定至承载头；
底表面，所述底表面经配置以接触抛光表面；
外表面，所述外表面从外顶部周边处的所述顶表面延伸到外底部周边处的所述底表面；和
内表面，所述内表面从内顶部周边处的所述顶表面延伸到内底部周边处的所述底表面，所述内表面包括与所述底表面邻近的第一部分和沿边界邻接所述第一部分的第二部分，其中所述第一部分包括七个或更多个平面刻面、在笔直侧边缘处连接的邻近平面刻面和由所述平面刻面的笔直底部边缘限定的所述内底部周边，并且其中所述第二部分包括从外部朝内向下倾斜的截头圆锥形表面。
2.如权利要求1所述的保持环，其特征在于，所述边界包括多个弯曲边缘，并且对于刻面的每一弯曲边缘在所述刻面的水平中心处具有最低点。
3.如权利要求2所述的保持环，其特征在于，所述环形主体包括上部和与所述上部材料不同的下部。
4.如权利要求3所述的保持环，其特征在于，将每一弯曲边缘上的最低点对准到所述上部与所述下部之间的边界。
5.如权利要求1所述的保持环，其特征在于，所述底表面包括从所述外表面延伸到所述内表面的沟道。
6.如权利要求5所述的保持环，其特征在于，每一沟道包括在笔直侧边缘处对所述环形主体的所述内表面开放的端部。
7.如权利要求6所述的保持环，其特征在于，所述内表面包括第一数量的刻面并且所述底表面包括第二数量的沟道，并且其特征在于，所述第一数量是所述第二数量的整数倍。
8.如权利要求7所述的保持环，其特征在于，所述整数是三、四或五。
9.如权利要求1所述的保持环，其特征在于，所述内表面包括10个与150个之间的刻面。
10.如权利要求9所述的保持环，其特征在于，所述内表面包括60个与80个之间的刻面。
11.如权利要求10所述的保持环，其特征在于，所述内表面包括总共72个刻面。
12.如权利要求1所述的保持环，其特征在于，所述内底部周边是正多边形。
13.如权利要求1所述的保持环，其特征在于，每一平面刻面沿双曲线与所述截头圆锥形表面交叉。
14.如权利要求1所述的保持环，其特征在于，每一平面刻面大体垂直于所述底表面。
15.一种保持环，包括：
环形主体，所述环形主体包括
顶表面，所述顶表面经配置以被固定至承载头；
底表面，所述底表面经配置以接触抛光表面；
外表面，所述外表面从外顶部周边处的所述顶表面延伸到外底部周边处的所述底表面；和
内表面，所述内表面从内顶部周边处的所述顶表面延伸到内底部周边处的所述底表面，所述内表面包括多个向内延伸的突出部，每一突出部具有平坦的最内部表面。
16.如权利要求15所述的保持环，其特征在于，所述突出部包括梯形突出部。
17.如权利要求16所述的保持环，其特征在于，通过所述内表面的平坦部分分离邻近的突出部。
18.如权利要求16所述的保持环，其特征在于，邻近的梯形突出部的倾斜侧面直接邻接。
19.如权利要求15所述的保持环，其特征在于，所述突出部具有平坦侧表面并且提供具有锯齿状几何形状的所述内表面。
20.一种保持环，包括：
环形主体，所述环形主体包括
顶表面，所述顶表面经配置以被固定至承载头；
底表面，所述底表面经配置以接触抛光表面；
外表面，所述外表面从外顶部周边处的所述顶表面延伸到外底部周边处的所述底表面；和
内表面，所述内表面从内顶部周边处的所述顶表面延伸到内底部周边处的所述底表面，所述内表面包括多个向内延伸的突出部，所述突出部提供具有蜿蜒路径的所述内底部周边。
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