TWI554360B - 用於硏磨頭的夾持環 - Google Patents

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TWI554360B
TWI554360B TW102143866A TW102143866A TWI554360B TW I554360 B TWI554360 B TW I554360B TW 102143866 A TW102143866 A TW 102143866A TW 102143866 A TW102143866 A TW 102143866A TW I554360 B TWI554360 B TW I554360B
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Description

用於研磨頭的夾持環
本發明主要涉及基板的化學機械抛光，更具體地涉及化學機械抛光中使用的研磨頭。
積體電路通常藉由在矽基板上依序沈積導電層、半導電層或絕緣層，而在基板上形成。一個製造步驟包含在不平坦的表面上沈積填充層，以及平坦化該填充層直到暴露不平坦表面。例如，可在已圖案化的絕緣層上沈積導電填充層，以填充絕緣層中的溝槽或孔。隨後研磨該填充層直到暴露出該絕緣層的凸起圖案。平坦化之後，絕緣層的凸起圖案間所殘餘的導電層部分形成通孔、插栓和襯墊，其提供基板上薄膜電路之間的導電通路。另外，需要平坦化步驟以平坦化基板表面用於微影蝕刻。
化學機械抛光(chemical mechanical polishing，CMP)是一種公認的平坦化方法。該平坦化方法通常需要將基板放置在CMP裝置的研磨頭或抛光頭上。基板的暴露表面貼著旋轉的抛光盤狀墊或帶狀墊放置。抛光墊可以是標準抛光墊或固定磨粒的抛光墊。標準抛光墊具有耐久的粗糙化表面，而固定磨粒抛光墊具有放在容置媒介中的研磨劑顆粒。 研磨頭在基板上提供可控制的負載，以將基板推向研磨墊。研磨頭具有一定位環，在抛光期間該定位環將基板夾持在適當位置。包括至少一種化學反應試劑和研磨劑顆粒的研磨液(諸如漿液)，則提供至研磨墊的表面。
於本發明之一態樣中，描述了一種定位環組件。該定位環組件具有柔性膜，柔性膜之形狀設計成用以提供環形腔，並使環形定位環放置在該柔性膜下方。該柔性膜具有同心的內側壁和外側壁、從內側壁和外側壁的上邊緣水平延伸的環形同心邊、環形下表面，以及從環形下表面向下延伸的兩個環形同心凸起。環形定位環具有內表面、下表面、上表面以及兩個環形同心凹陷，內表面則建構成沿環繞基板邊緣周圍，以定位基板的內表面、內表面則建構成接觸研磨墊、環形上表面，以及在兩個環形同心凹陷則位環形上表面中。柔性膜的環形同心凸起之尺寸則設計成以與環形定位環的環形同心凹陷嚙合。
本發明的實施方式可包括一個或多個以下特徵。柔性膜的同心內側壁和外側壁可具有一彎曲部分，該彎曲部分在定位環的上環形表面下方延伸。柔性膜的環形同心邊和環形同心凸起可以比內側壁和外側壁更厚。柔性膜的環形下表面可具有多個圓孔，每個圓孔設置在從環形下表面向下延伸的兩個環形同心凸起之間。定位環的環形上表面可具有多個柱狀凹陷，每個柱狀凹陷設置在該兩個環形同心凹陷之間，使得柔性膜可經由緊固件固定於定位環。柔性膜可以夾固於 研磨頭。柔性膜可以由諸如矽樹脂的彈性材料形成。環形定位環可以具有環形下部分、環形上部分，以及該上部分和下部分之間的黏接層。定位環的環形下部分可具有多個凹槽。定位環的環形上部分可具有沿其外表面的環形唇緣，其中環形唇緣具有水平下表面、垂直外表面和非水平的上表面。定位環的環形上部分可具有下環形表面和上環形表面，其中下環形表面比上環形表面更寬。
於本發明另一態樣中，則描述了一種定位環。該定位環包括環狀圈，該環狀圈具內表面、下表面、環形上表面、兩個同心凹陷、以及多個柱狀凹陷，內表面則建構成環繞基板邊緣周圍，以定位該基板，下表面建構成與研磨墊接觸，兩個同心凹陷則位在該環形上表面中，且每個柱狀凹陷係設置在該兩個環形同心凹陷之間。
本發明的實施方式包括一個或多個以下特徵。環狀圈可具有含下表面的環形下部分和含上表面的環形上部分，上部分和下部分可由不同材料形成，以及上部分可經由例如黏接層連接至下部分。環形下部分可具有凸起，該凸起延伸至上部分中所對應的凹陷中，以及該凸起可沿著定位環的內表面延伸。上部分可以比下部分更硬。定位環的下環形表面可以比定位環的上環形表面更寬。下表面可包括多個從內表面向外表面延伸的多個凹槽。定位環的外表面可具有環形唇緣。環形唇緣可具有水平的下表面和傾斜的上表面。外表面可於環形唇緣上方凹陷。該內表面可包括由下而上向內成錐形的區域。
另一態樣，描述了一種用於將負載施加於定位環的柔性膜。該柔性膜包括圍繞環形腔的同心內側壁和外側壁、從內側壁和外側壁之上邊緣水平延伸的環形同心邊、與側壁連接的環形下表面，以及從環形下表面向下延伸的兩個環形同心凸起。
本發明的實施方式可包括一個或多個以下特徵。該柔性膜的同心內側壁和外側壁可具有一彎曲部分，該彎區部分在環形下表面之下延伸。柔性膜的環形同心邊和環形同心凸起比內側壁和外側壁更厚。柔性膜的環形下表面進一步可包括多個孔(例如圓孔)，每個孔設置在兩個環形同心凸起之間。該孔可圍繞下表面成等角間距隔開。柔性膜由彈性材料(諸如矽樹脂)形成。
於本發明之另一態樣，描述了一種夾持環。該夾持環包括環狀圈、下表面及上表面，該環狀圈具有內表面，該內表面建構成環繞定位環周圍，下表面則建構成與研磨墊接觸，上表面則建構成附接到研磨頭。該內表面包括第一區域及第二區域，該第一區域與下表面相鄰且具有比第二區域更小的內徑，該第二區域與第一區域相鄰且位於第一區域上方。
本發明的實施方式可包括一個或多個以下特徵。下表面可具有比上表面更小的內徑。夾持環的外表面可具有鄰近下表面的凹陷。該凹陷可包括水平下表面、垂直上表面和連接該水平下表面及垂直表面的傾斜部分。垂直表面可從下表面向傾斜部分延伸。凹陷可定義外表面中的環形臺階，以及環形臺階可具有第二垂直表面與第二水平下表面，第二垂 直表面從下表面延伸，第二水平下表面則連接該垂直表面和第二垂直表面。上表面的內徑邊緣和外徑邊緣可以是圓形。多個柱狀凹陷可形成在上表面中。多個柱狀凹陷可沿上表面成等角間距隔開。下表面可包括從內表面向外表面延伸的多個凹槽。夾持環可以是由相同材料(諸如塑膠)形成的單個單元。夾持環可包括具有上表面的環形上部分和具有下表面的環形下部分，且下部分連接至上部分。夾持環的環形上部分和環形下部分可由不同材料形成，例如上部分可由金屬形成，而下部分可由塑膠，例如聚醯胺醯亞胺形成。黏接層可連接上部分和下部分。環形下部分可包括環形凸起，該環形凸起延伸至上部分的環形凹陷中，並且環形凸起可沿著內表面延伸。凹陷可定義水平上表面、內側壁和該水平上表面與內壁間的圓形邊緣。內表面可具有與下表面相鄰向內凸起的臺階。該臺階可具有垂直的內壁和水平上表面。內表面可以在向內凸起的臺階上，由下而上向內成錐形。夾持環可具有與上表面相鄰，向內凸起的唇緣。該唇緣可具有垂直內壁和沿其上邊緣及下邊緣的圓形部分。內表面可以在唇緣下方由上而下向內成錐形。
另一方面，本發明描述了一種夾持環。該夾持環具有環形上部分和環形下部分，其中環形上部分則建構成設置在底座下。夾持環則建構成環繞定位環周圍，並具有一建構成與研磨墊接觸的下表面。環形上部分具有沿著其上表面邊緣、以及其內徑和外徑的圓形部分。環形下部分具有一沿著其外徑的凹陷與一下表面，該下表面的內徑小於環形上部分 的上表面。
本發明的實施方式可包括一個或多個以下特徵。該夾持環可附接到底座。夾持環可建構成不與基板邊緣接觸。環形上部分在其上表面上可具有多個柱狀凹陷。環形下部分可具有多個凹槽。夾持環的環形上部分和環形下部分可以是由相同材料(諸如塑膠)所製成的單一單元。環形下部分可包括從凹陷沿著其外徑向外凸出的環形臺階。該環形臺階可具有水平的下表面。沿著環形下部分的徑向截面測得的該環形臺階的最寬部分可以是環形臺階的最上邊緣處。環形上部分和環形下部分可由不同材料組成，並於兩部分間具有一黏接層。環形上部分可具有沿著其內徑在其下表面中的凹陷，以及環形下部分可具有沿著其內徑從其上表面向上突出的凸起，其中該凸起之尺寸係設計成能與凹陷嚙合。沿著環形上部分之內徑的凹陷可具有水平上表面和沿著內壁的圓形部分。環形上部分可具有沿著其上表面之內徑向內凸起的唇緣，其中該唇緣可具有垂直內壁和沿著其上邊緣和及下邊緣的圓形部分。
本發明之另一態樣中，則描述了一種柔性膜。該柔性膜具有主要部分與外環形部分，該主要部分具有提供基板安裝表面的下表面，而外環形部分從主要部分的外邊緣延伸。主要部分和外部環形部分之間的接合點具有週邊邊緣樞紐，且沿著外環形部分之外壁的樞紐上則具有環形凹陷。週邊邊緣樞紐具有圓形內表面和外表面，並建構成柔性的。
本發明的實施方式可包括一個或多個以下特徵。外 環形部分可具有沿著其外壁的環形凹陷和沿著其內壁向內突出的環形臺階。環形凹陷可允許環形部分彎曲。環形臺階可具有非水平的上表面和下表面。柔性膜可具有連接至外環形部分的兩個環形翼和連接至主要部分的四個同心環形翼。連接至外環形部分的兩個環形翼可具有向內延伸的水平部分和厚邊。該邊可建構成固定於底座元件。上環形翼可具有比下環形翼更窄的水平部分。連接至主要部分的最內同心環形翼可具有向外延伸的水平部分、沿著該水平部分之外邊緣的厚邊，以及連接在主要部分和水平部分間的環形傾斜部分。環形傾斜部分在其與主要部分的接合點處比與水平部分的接合點處具有更大的半徑。連接至主要部分的三個最外同心環形翼每一個可具有從主要部分延伸的垂直部分、從該垂直部分延伸的水平部分，以及沿著該水平部分的外邊緣的厚邊，其中該厚邊可固定於底座元件。水平部分可具有一厚度，該厚度小於連接至主要部分的三個最外同心環形翼至少其中之一的垂直部分。連接至主要部分的第二和第三最外同心環形翼，其水平部分長度與垂直部分長度的比率在約1.5和2.0之間。連接至主要部分的三個最外同心環形翼的至少其中之一可包括一凹口，位於水平部分和垂直部分間之接合點處，其中該凹口允許水平部分垂直彎曲。至少一個同心環形翼可包括位於與主要部分接合點處的凹口，其中該凹口可減小主要部分中的壓力。
本發明之另一態樣，涉及一種研磨頭，以用於具有前表面、背面和邊緣的基板的化學機械抛光。該研磨頭具有 底座元件、環形定位環、第一柔性膜、夾持環、以及第二柔性膜，其中環形定位環係設置在該底座元件下，第一柔性膜之形狀係設計成用以提供位在底座元件下和環形定位環上的環形腔，夾持環則環繞定位環周圍，並建構成與研磨墊接觸，其中底座元件和第二柔性膜間的空間形成六個可加壓腔。環形定位環具有兩個環形同心凹陷、下表面以及內表面，兩環形同心凹陷位在環形上表面中，下表面則建構成與研磨墊接觸，內表面則建構成環繞基板邊緣周圍，以定位該基板。第一柔性膜具有從環形下表面向下延伸的兩個環形同心凸起，其中該環形同心凸起之尺寸係設計成能合於環形定位環的環形同心凹陷中。夾持環具有環形上部分和環形下部分，其中下部分具有沿其外徑的凹陷。第二柔性膜具有主要部分及的外環形部分，該主要部分含有一下表面，以提供基板安裝表面，外環形部分則從主要部分的外邊緣延伸，其中主要部分和外環形部分間的接合點包括外邊緣樞紐和沿著外環形部分之外壁，樞紐上方的環形凹陷。外邊緣樞紐具有圓形的內表面和外表面，並構造為柔性的。
本發明的實施方式可包括一個或多個以下特徵。研磨頭可進一步包括固定至驅動軸的罩部分，其中底座元件可連接至罩部分。夾持環可建構成向研磨墊施加向下壓力。夾持環所施加的向下壓力可能大於定位環所施加的向下壓力。夾持環可由比定位環更堅硬的材料形成。夾持環的環形下部分中的凹槽可以至少約與定位環的環形下部分的凹槽一樣寬。研磨頭可具有含鋁的塗層。第二柔性膜可具有多個環形 翼，其中至少一個環形翼可包括一凹口，該凹口係設置並建構成用以減少從至少一個腔，經由至少一個環形翼傳輸到膜之主要部分的向下負載，以減少主要部分中的壓力。第二柔性膜可具有多個環形翼，其中至少一個環形翼可包括凹口，當壓力不等於相鄰可加壓腔的壓力時，該凹口適於使至少一個環形翼彎曲。
本發明之另一態樣中，則描述了一種研磨頭，以用於研磨墊上基板的化學機械抛光。該研磨頭具有底座、環形定位環和夾持環。該定位環具有：內表面、外表面以及以及與研磨墊接觸的下表面，該內表面係建構成以環繞基板邊緣周圍，以定位基板的內表面。夾持環具有環繞定位環周圍的內表面、外表面，和接觸研磨墊的下表面。定位環的下表面具有多個凹槽，從定位環的內表面延伸到定位環的外表面，夾持環的下表面具有多個凹槽，從夾持環的內表面延伸到夾持環的外表面，且夾持環的下表面中該些凹槽比定位環的下表面中的凹槽更寬。
本發明的實施方式可包括一個或多個以下特徵。研磨頭可包括基板支承構件，該基板支承構件具有基板安裝表面，以及來自基板安裝表面，於基板上的負載，研磨墊上來自定位環的負載和研磨墊上來自夾持環的負載可獨立調控。基板支承構件可包括柔性膜。夾持環的下表面中的多個凹槽可為定位環的下表面中的多個凹槽的兩倍寬。夾持環的下表面中的多個凹槽可與定位環的下表面中的多個凹槽對齊。
本發明的一個或多個實施例的詳細內容在附圖和以 下說明書中闡述。本發明的其他特徵、目的和優點可顯見於說明書和附圖以及申請專利範圍。
10‧‧‧基板
100‧‧‧研磨頭
102‧‧‧罩
104‧‧‧底座
106‧‧‧萬向節機構
108‧‧‧負載腔室
110‧‧‧基板支承元件
200‧‧‧定位環
212‧‧‧孔
222‧‧‧漿液輸送管道
231‧‧‧內表面
232‧‧‧在下表面
233‧‧‧凹陷
234‧‧‧下環形部分
235‧‧‧上環形部分
236‧‧‧黏接層
237‧‧‧唇緣
238‧‧‧外表面
240‧‧‧錐形區域
242‧‧‧垂直區域
246‧‧‧凹陷
300‧‧‧柔性膜
312‧‧‧圓孔
322‧‧‧環形邊
324‧‧‧側壁
326‧‧‧環形同心凸起
328‧‧‧彎曲部分
350‧‧‧腔
400‧‧‧夾持環
412‧‧‧孔
422‧‧‧管道
440‧‧‧外徑
430‧‧‧內表面
431‧‧‧上部分
432‧‧‧下部分
433‧‧‧下表面
434‧‧‧上表面
435b‧‧‧環形臺階
436‧‧‧黏接層
437‧‧‧凹陷
438‧‧‧梯狀特徵
439‧‧‧唇緣
440‧‧‧外徑
441‧‧‧凹陷
442‧‧‧垂直表面
443‧‧‧水平表面
444‧‧‧傾斜表面
450‧‧‧通孔
500‧‧‧柔性膜
510‧‧‧主要部分
512‧‧‧安裝表面
516‧‧‧同心環形翼
526‧‧‧環形翼
520‧‧‧外環形部分
522‧‧‧環形凹陷
524‧‧‧環形臺階
526‧‧‧環形翼
530‧‧‧週邊邊緣樞紐
532‧‧‧環形凹陷
540‧‧‧水平部分
550‧‧‧厚邊
560‧‧‧環形傾斜部分
570‧‧‧環形垂直部分
580‧‧‧凹口
590‧‧‧凹口
2C-2C‧‧‧線
3B-3B‧‧‧線
4C-4C‧‧‧線
第1圖示出根據本發明之研磨頭的橫截面視圖；第2A圖是定位環之一實施例的俯視圖；第2B圖是定位環之一實施例的仰視圖；第2C圖是定位環之一實施例的截面視圖；第2D圖是定位環之另一實施例的截面視圖；第3A圖是柔性膜之一實施例的俯視圖；第3B圖是柔性膜之一實施例的截面視圖；第4A圖是夾持環之一實施例的俯視圖；第4B圖是夾持環之一實施例的仰視圖；第4C圖是夾持環之一實施例的截面視圖；第4D與4F圖是夾持環的其他實施例的截面視圖；第4E、4G和4H圖是整體夾持環的實施例的截面視圖；第5圖是柔性膜的部分截面視圖；第6圖是研磨頭的仰視圖。
在不同的附圖中用相同的元件符號表示相同的元件。
參照第1圖，基板10將經由具有研磨頭100的化學機械抛光(CMP)裝置抛光。CMP裝置的描述可以在美國專利No.5,738,574中找到，在此引入其全部內容作為參考。
研磨頭100包括罩102、底座元件104、萬向節機構(gimbal mechanism)106(其可以視為底座104的零件)、負載腔室108、定位環組件、夾持環400和基板支承元件110，其中定位環組件包括定位環200以及形狀設計成用以提供環形腔350的第一柔性膜300，而該基板支承元件包括定義出多個可加壓腔的第二柔性膜500。對於類似研磨頭所描述的研磨頭其他特徵可以在美國專利申請公開No.2006/0154580中找到，在此引入其全部內容作為參考。
罩102一般可以是圓形形狀，並可連接至驅動軸以在研磨期間與該軸一起旋轉。可具有延伸穿過罩102的通道(未示出)，以用於研磨頭100的氣壓控制。底座元件104為放置在罩102之下可垂直移動的元件。萬向節機構106允許底座元件104相對於罩102萬向節固定(gimbal)，同時防止底座元件104相對於罩102的橫向運動。負載腔室108位於罩102和底座元件104之間，以施加負載，即，朝底座元件104的施加向下壓力或重力。底座元件104相對於研磨墊的垂直位置亦經由負載腔室108控制。基板支承元件110包括具有下表面512的柔性膜500，下表面512可為基板10提供一安裝表面。
參照第2A-3B圖，基板10可經由與底座元件104夾緊的定位環組件固定。定位環組件可由定位環200，以及形狀設計成用以提供環形腔350的柔性膜300構成。定位環200可設置在柔性膜300之下，並配置以固定於柔性膜300。
如第2A-2C圖所示，定位環200具有內表面231和 下表面232。內表面231建構成環繞基板10的邊緣周圍，以在研磨期間定位基板。可使定位環200的下表面232與研磨墊接觸。定位環200具有環形上表面，其可具有兩個環形同心凹陷(recess)233。這些環形同心凹陷233之尺寸可以設計成能與設置在定位環200上方的柔性膜300互鎖。
定位環200可以由兩個環、下環形部分234和上環形部分235構成。下部分234可以由在CMP製程中化學惰性材料形成，諸如塑膠，例如聚苯硫醚(polyphenylene sulfide，PPS)。下部分也應當是耐用的並具有低磨損速率。另外，下部分應當充分可壓縮，從而抵靠著定位環的基板邊緣接觸不會造成基板碎裂或破裂。另一方面，下部分不應太有彈性而導致定位環上的向下壓力讓下部分擠壓入基板接收凹陷中。定位環的下部分可具有略大於基板直徑的內徑，例如比基板直徑大於約1-2mm，以便容納基板裝載系統的位置公差。定位環可具有約二分之一英寸的半徑寬度。
定位環200的上部分235可由比下部分234更堅硬的材料形成。該堅硬材料可以是金屬(例如，不銹鋼、鉬、或鋁)或陶瓷(例如，氧化鋁)或其他示例性材料。
當定位環的兩個環234、235結合時，下部分234的上表面與上部分235的下表面相鄰設置。兩個環在它們的相鄰表面上具有基本相同尺寸的內徑和外徑，從而當兩個環234、235結合時，在兩個環234、235接觸處形成對齊表面。
兩個環形部分可用它們相鄰表面間的黏接層236黏接。兩個環之間的黏接層236可防止漿液堵塞在定位環中。 黏接層可由黏性材料形成，諸如慢固化或快速固定的環氧物。高溫環氧物能抵抗因抛光製程期間的高熱量，所造成的黏結層236退化。在特定實施方式中，環氧物包括聚醯胺和脂肪胺。
上部分235的上表面可包括具有螺紋套(未示出)的柱狀凹陷或孔212，以容納緊固件(諸如螺栓、螺絲或其他五金件)，以將定位環200固定於其上方的柔性膜300上。孔212可圍繞定位環等距隔開，並設置在兩個環形同心凹陷233之間。
在一些實施方式中，定位環200具有一個或多個漿液輸送管道222，其係形成在下表面232中。漿液輸送管道從下部分234的內徑延伸到外徑，以在研磨期間使漿液從定位環的外部輸送到內部。漿液輸送管道222可圍繞定位環等距隔開。每個漿液輸送管道222可相對於貫穿管道的半徑成例如45°的角度偏移。管道可具有約0.125英寸的寬度。
在一些實施方式中，定位環200具有一個或多個通孔，該通孔從內徑向外徑延伸穿過定位環的主體，以允許例如空氣或水的流體，在研磨期間從定位環的內部輸送到外部，或從定位環的外部輸送到內部。該通孔可延伸經過上部分235。通孔可圍繞定位環等距隔開。
在一些實施方式中，定位環的上部分235可具有沿著其外表面238的唇緣237。該唇緣可具有水平下表面、垂直外表面和傾斜、非水平的上表面。在基板研磨期間當定位環磨損時，唇緣237可對抵靠著夾持環400之頂內邊緣的定位 環，提供硬停止(hard stop)。
在一些實施方式中，上部分235的外表面238可形成唇緣237上的凹陷246(唇緣上的部分外表面相對於唇緣下的部分外表面凹陷)。當腔室350抽空時，該凹陷246為柔性膜300的側壁324提供輥壓(roll)的空間。
在一些實施方式中，定位環的上部分235其下表面可以比其上表面更寬。例如，內表面231在垂直區域242之下，可具有從上向下向內傾斜(即，具有不斷減小的直徑)的錐形區域240。錐形區域240可與上部分235的下表面相鄰。下部分234的內表面可以是垂直的。當基板研磨期間，定位環的下部分磨損時，定位環的較窄上部內表面防止了相鄰柔性膜的磨損，其中該柔性膜提供基板安裝表面。另外，在一些實施方式中，定位環的整個外表面可以塗覆不黏塗層(例如聚對二甲苯)。
在一些實施方式中，第2D圖所示，下部分234的上表面具有凸起244，凸起244延伸至上部分235之下表面中的相應凹陷內。該凸起244可為環形(例如，圍繞定位環延伸)，並可設置在定位環的內表面以提供梯狀特徵。黏接層236可以沿該凸起244的外垂直壁延伸。在操作中，該梯狀特徵可將來自研磨墊且位於下部分234上的剪力，轉換成凸起244的垂直壁230上的橫向力，以及黏接層236的相關部分上的壓力。錐形區域240繪示成上部分235的一部分，與凸起244相鄰，但是錐形區域240可以是下部分234的一部分(例如凸起244的內表面可以是錐形)。
定位環200和柔性膜300一起構成定位環組件。柔性膜300則建構成上方與底座元件104夾緊，而下方則固定於環形定位環200，在定位環之上提供環形腔350。當加壓於環形腔350時，柔性膜在定位環上提供獨立的可控負載。定位環上的負載則對研磨墊提供一負載。隨著環磨損，定位環上的獨立負載可允許於墊上所提供的負載一致。將柔性膜設置在定位環和研磨頭之間，可減少或消除發生在定位環上的載具變形的影響，所述載具變形係發生於當該環直接固定於研磨頭時。所述消除載具變形則減少了定位環上的不均勻磨損，減少基板邊緣處的製程變化，以及能使用較低的研磨壓力，增加環壽命。
如第3A-3D圖所示，柔性膜300具有同心內側壁和外側壁324。柔性膜300可具有一對環形邊322，其從側壁324的上邊緣水平且向內延伸。柔性膜可利用設置在柔性膜的環形邊322之下的夾環，與底部元件104夾緊。另外，柔性膜300具有下表面。可具有兩個環形同心凸起326，從柔性膜的環形下表面向下延伸。這些環形同心凸起326之尺寸可設計成能符合設置在柔性膜之下，定位環200頂表面中的環形同心凹陷233。
定位環組件的柔性膜300可由彈性的材料形成，以允許該膜受壓彎曲。彈性材料可包括矽樹脂和其他示例性材料。
柔性膜的下表面可包括圓孔312。圓孔312可設置在兩個環形同心凸起326之間，並可圍繞柔性膜的下表面等 距隔開。圓孔312可容納緊固件(諸如螺栓、螺絲或其他五金件)，以將柔性膜300固定於定位環200。在一些實施方式中，為了將柔性膜300固定於定位環200，則將黏合劑(例如，Loctite(樂泰))放置在凹陷212中，以及單向螺絲則穿過柔性膜300中的孔312，嵌入在接收凹陷212中。因此，柔性膜300可永久有效地連接到定位環200。
在一些實施方式中，柔性膜300的同心內側壁和外側壁324可在下方捲繞，以形成一具有彎曲部分328的下表面。當柔性膜固定於定位環200時，彎曲部分328可在定位環的上表面下方延伸。彎曲部分328提供滾動樞紐，其允許柔性膜的底部能回應腔350的加壓或抽空而上下移動，而不會使側壁324大量膨脹。在一些實施方式中，環形邊322可以比柔性膜的側壁324更厚。環形同心凸起326也可比側壁324更厚。
雖然定位環200建構成用以定位基板10，並提供有效的邊緣製程控制，夾持環400則提供研磨頭對研磨墊表面的定位或參照。另外，夾持環400接觸定位環200，並提供定位環200的橫向參照。夾持環400建構成環繞定位環200周圍。與定位環相似，可以使夾持環400的下表面433與研磨墊接觸。
如第4A-4C圖所示，夾持環400可具有環形上部分431和環形下部分432。上部分431可設置在底座元件104之下，以及可具有沿其上表面434內徑和外徑的圓形部分。與定位環200接觸的下部分432之截面內徑，稍大於定位環相 連部分的外徑；如果定位環為約二分之一英寸寬，則夾持環的內徑將比基板大於約一英寸，例如，對於300mm(12英寸)基板而言，內徑約13英寸。
下部分432可具有沿其外徑440的凹陷441。該凹陷441可由從下表面433延伸的垂直表面442、從外徑440延伸的水平表面443，以及將垂直表面442與水平表面443連接的傾斜表面444定義出。傾斜部分的最寬部分(如沿徑向截面所測得的)，可以是在傾斜表面444的最上邊緣。下部分432可具有沿外徑440的邊緣和水平表面443的圓形部分。
如第4D圖所示，在一些實施方式中，凹陷441進一步通過向上凸起的環形臺階435b定義。環形臺階435b可具有水平下表面、傾斜表面和沿所述兩個表面邊緣的圓形部分。環形臺階435b的最寬部分(如沿下部分432的徑向截面測得)，可以是環形臺階435b的最上邊緣。
在一些實施方式中，如第4C圖所示，夾持環具有臺階，臺階在下部分432中沿著內表面430的向內凸起。在其他實施方式中，如第4E圖所示，夾持環具有不與夾持環的下表面433垂直的內表面430，如第4E圖中用虛線表示(雖然第4E圖示出單個環，但傾斜的內表面可適用於如第4C和4D圖所示的兩個分開環)。內表面430可從頂向底向外傾斜，且鄰近下表面433的內表面430區域是傾斜的。相對於內表面的較高區域，與下表面433相鄰的較小內徑(不管是因為凸緣或傾斜表面)允許夾持環橫向參考定位環200，且即使在基板研磨期間夾持環磨損時，也可提供定位環和夾持環之間 接觸位置的一致性。另外，當定位環接觸夾持環時，夾持環的底部處的設置特徵可防止定位環轉矩(torquing)。在一些實施方式中，下部分432的下表面433具有比上部分431的上表面434更小的內徑。
夾持環可附接到底座元件104。一般地，夾持環之配置為包圍定位環200，並且不接觸基板10的邊緣。夾持環400的上部分431可包括具有螺紋套(未示出)的柱狀凹陷或孔412，以接收緊固件(諸如螺栓、螺絲或其他五金件)，以將夾持環400固定於底座元件104。孔412可圍繞夾持環均勻隔開。在一些實施方式中，孔412不在凹陷441的水平的下表面433上延伸。例如，如第4F圖所示，孔可全部設置在平坦的下表面433上。另外，一個或多個對齊部件(諸如孔或凸起(未示出))，可設置在上部分431的頂表面434上。如果夾持環具有對齊孔，則底座元件104可具有對應銷，當底座元件104和夾持環完全對齊時，該對應銷與該對準孔嚙合。
在一些實施方式中，夾持環400具有在下表面433上的一個或多個漿液輸送管道，該管道從下部分432的內徑延伸到外徑，用於在研磨期間將漿液從夾持環外部輸送到夾持環內部。管道422可圍繞夾持環等距隔開。每個漿液輸送管道422可相應於貫穿管道的半徑成例如45°的角度偏移。參照第6圖，夾持環管道422可與定位環管道對齊。在一些實施方式中，夾持環管道422比定位環管道222更寬，這使得漿液更順暢流入定位環200的內部。例如，夾持環管道422可具有約0.25英寸寬。
在一些實施方式中，夾持環400具有從內徑到外徑延伸的一個或多個通孔，以在研磨期間，使漿液或空氣從夾持環的內部輸送到外部，或從夾持環外部輸送到內部。通孔可延伸經過上部分431。通孔可圍繞夾持環等距隔開。在一些實施方式中，通孔存在於夾持環中而不是定位環中。因此，來自清洗系統並經由夾持環中的通孔所噴灑的流體(例如水)，將沿著定位環的外表面向下沖洗，從而清潔夾持環和定位環之間的空間。在其他實施方式中，通孔存在於夾持環和定位環兩者中，並且將通孔對齊，以使流體流經夾持環和定位環。在所述實施方式中，穿過夾持環400的通孔可以與穿過定位環200的通孔一樣寬或更寬。在一些實施方式中(參見第1圖)，通孔450可穿過圍繞定位環的部分罩102而形成，而不是貫穿夾持環本身。
回到第4A-4C圖，在一些實施方式中，上部分431可具有沿其內表面430向內凸起的唇緣439，其中該唇緣沿其上邊緣和下邊緣具有垂直的內壁和圓形部分。凸起的唇緣439可具有與臺階432內徑相同或更小的內徑。唇緣439可提供硬停止以嚙合唇緣237，進而防止定位環200的過度擴張。在一些實施方式中，如第4G圖所示，夾持環400包括傾斜內表面和向內凸起的唇緣439。在一些其他實施方式中，如第4H圖所示，夾持環400的內表面具有在下部分432處向內凸起的臺階，和由下而上向外傾斜的傾斜內表面。
在一些實施方式中，如第4C圖所示，夾持環的上部分431和下部分432由不同材料組成。上部分431可由比下 部分432更堅硬的材料形成。該堅硬材料可以是金屬(例如不銹鋼、鉬或鋁)或陶瓷(例如，氧化鋁)或其他示例性材料。下部分432可由在CMP製程中具化學惰性的材料形成，諸如塑膠(例如聚醚醚酮(polyetheretherketone，PEEK)、碳填充的PEEK、Teflon®(鐵氟龍)填充的PEEK、聚醯胺醯亞胺(polyamidimid，PAI)或合成材料)。
當夾持環的兩個部分431、432結合時，下部分432的上表面放置在上部分431的下表面附近。該兩部分在它們的相鄰表面上，在內徑和外徑處通常具有大體上相同尺寸，從而當它們結合時，在兩部分431、432接合處形成對齊表面。該兩個環形部分可用它們相鄰表面間的黏接層436黏接。
下部分432可具有梯狀特徵438。該梯狀特徵438從下部分432垂直凸出至上部分431的對應凹陷437中。梯狀特徵438是與夾持環400內徑相鄰的環形臺階。梯狀特徵438從下環432的水平部分向上延伸。梯狀特徵438共用下環水平部分的內徑壁。上部分431的凹陷437與梯狀特徵438對應，從而當下部分432和上部分431結合一起時，梯狀特徵438與上部分431的凹陷437嚙合。凹陷437可具有水平上表面和具有圓形部分的垂直內壁。在一些實施方式中，臺階438僅位於下環432的內徑處，並且不位在外徑處。就是說，夾持環400除在夾持環內徑處的臺階438和凹陷437外，可能不再具有其他臺階和相應凹陷特徵。在一些實施方式中，黏接層436可延伸至夾持環之凹陷437中的臺階438表面。
夾持環旋轉期間所產生的剪力會將力施加在水平黏接層上。在夾持環400中，梯狀特徵438將剪力沿梯狀特徵438的垂直內壁，轉換成黏接層436上的壓力。從剪力到黏接層436上壓力的轉換則減少了下部分432從上部分431分層的可能性，這種情況可能在沒有梯狀特徵的夾持環中發生。同時，當夾持環下壓靠在研磨墊上時，夾持環相對於研磨墊的水平運動所產生的橫向力，則從下部分432傳遞至上部分431的底座。另外，由於接觸面的表面面積增加，因此垂直內壁為黏接層436提供更大的黏接面積。更大的黏接面積也降低下部分432從上部分431分層的可能性。此外，沿垂直內壁的黏接層436則吸收了因上部分431材料(例如，諸如不銹鋼的剛性材料)和下部分432材料(例如，較小剛性或更柔軟(compliant)材料諸如PEEK合成物)間，不均勻熱膨脹所產生的應力。
在一些實施方式中，例如，如第4E、4G和4H圖所示，夾持環的上部分431和下部分432包括由相同材料製成的單個單元。單一夾持環可由在CMP製程中具化學惰性的材料形成，諸如塑膠，例如聚醚醚酮(PEEK)、碳填充的PEEK、Teflon®(鐵氟龍)填充的PEEK，聚醯胺醯亞胺(PAI)或合成材料。
雖然定位環200係建構成環繞基板10邊緣周圍，以定位基板，柔性膜500則提供安裝基板10的表面512。第5圖繪示出柔性膜500的部分截面視圖，其中僅繪示出一般對稱柔性膜的一半截面。
如第5圖所示，柔性膜500可具有一般平坦的主要部分510和外環形部分520。主要部分510提供基板安裝表面512。外部分520從主要部分510的外邊緣延伸。主要部分510和外環形部分520間的接合點可具有週邊邊緣樞紐530和環形凹陷532，該環形凹陷沿著外環形部分520的外壁定位在樞紐530之上。週邊邊緣樞紐530可具有沿其內表面和外表面的圓形部分。週邊邊緣樞紐530和環形凹陷532可構造成柔性的(compliant)，改善基板10周圍上負載的對稱性。
外環形部分520可具有沿其外壁的環形凹陷522，其構造為允許外環形部分520彎曲。外環形部分520還可具有沿其內壁向內凸出的環形臺階524。環形臺階524可具有非水平(即，傾斜)上表面和下表面。
在一些實施方式中，柔性膜500可具有數個環形翼。主要部分510可具有四個同心環形翼516。外環形部分520可具有一對環形翼526。連接至外環形部分520的環形翼526可具有向內延伸的水平部分540和厚邊550。厚邊550可構造為固定於底座元件104。如第5圖所示，上環形翼可具有比下環形翼更窄的水平部分(即，不向內延伸一樣遠)。在一些實施例中，外環形部分520可具有環形三角形部分，以及所述一對環形翼526的水平部分540可經由環形三角形部分的頂點與外環形部分520連接。
連接至主要部分510的最內同心環形翼516可包括向外延伸且具有厚邊的水平部分，其可建構成被固定於底座元件104和環形傾斜部分560。環形傾斜部分560可連接在主 要部分510和環形翼516的水平部分之間。與水平部分的接合點處相比，環形傾斜部分560可在與主要部分510接合點處具有更大的半徑。
連接至主要部分510的三個最外同心環形翼516可包括從主要部分510延伸的垂直部分570和沿從垂直部分570延伸的水平部分，水平部分的外邊緣具有厚邊，其可建構成固定於底座元件104。在一些實施例中，同心環形翼516的水平部分可具有比同心環形翼的垂直部分570更小的厚度。在一些實施方式中，第二和第三最外同心環形翼516水平部分的長度與垂直部分570的長度之比率在約1.5到2.0之間(諸如約1.66)。
在一些實施方式中，環形翼516、526可具有一個或多個缺口或凹口(即，環形凹陷)。同心環形翼516在其水平部分和其垂直部分570間的接合點處，可具有凹口(notch)580。凹口580可允許同心環形翼516的水平部分垂直地彎曲。同心環形翼516在其與主要部分510的接合點處，可具有凹口590。凹口590可以建構成以減少主要部分510的壓力。
本發明的另一態樣，如第1圖所示，用於CMP的研磨頭可包括底座元件104、環形定位環200、第一柔性膜300、夾持環400以及第二柔性膜500，環形定位環200設置在底座元件104之下，並且建構成環繞基板10邊緣周圍，以定位基板，第一柔性膜300之形狀則設計成提供一放置在底座元件104下和環形定位環200上的環形腔350，夾持環400環繞定位環200周圍，第二柔性膜500則提供基板安裝表面，其中 底座元件104和第二柔性膜500間所產生的空間形成六個可加壓腔。
可加壓腔經由利用多個同心夾環將第二柔性膜500夾至底座元件105而形成。所述腔可建構成從最內腔到最外腔逐漸變窄。由週邊邊緣樞紐530所部分定義的第二最外腔則為狹窄地建構而成，以在基板研磨期間提供更好的邊緣控制。
每個腔可經由貫穿底座元件104和罩102的通道(未示出)，流動地耦接至關聯的壓力源(諸如泵或壓力管或真空管)。可具有用於第一柔性膜300之環形腔350的一個通道、用於負載腔室108的一個通道，以及用於底座元件104和第二柔性膜500間，六個可加壓腔之每個腔的一個通道，總共八個通道。來自底座元件104的一個或多個通道可經由延伸於負載腔室108內或研磨頭100外部的柔性管，進而連接至罩102中的通道。每個腔的加壓，以及於基板10上經由柔性膜500之主要部分510的相連部分所施加的力，皆可以獨立控制。這允許在研磨期間，將不同壓力施加到基板的不同徑向區域，從而補償不均勻的研磨速率。另外，利用腔350，定位環200上的壓力可獨立於由膜500所定義之腔中的壓力而變化，以及利用負載腔室108，夾持環400上的壓力可相對於定位環200上的壓力和膜500所定義之腔中的壓力而變化。
如上所述的定位環200、第一柔性膜300、夾持環400和第二柔性膜500的多個實施方式可以實施在研磨頭中。
研磨頭通常可進一步包括連接至底座元件104，並 且建構成固定於驅動軸的罩102。研磨頭可使用材料(例如，鋁、PPEK或合成材料)塗覆。研磨頭的夾持環400可向研磨墊施加向下的壓力。在一些實施方式中，由夾持環400施加的向下壓力大於由定位環200施加的向下壓力。夾持環400可由比定位環200更堅硬的材料形成，以使夾持環的磨損速率低於定位環。可變化定位環200和研磨頭300的寬度以調整製程結果。特別地，可藉由改變每個環的寬度和壓力，而改變基板邊緣的研磨輪廓。
在一些實施方式中，定位環200可具有狹口或通孔，如第1圖的虛線表示，其從定位環200的內表面231向外表面238延伸，以使流體從該環的內部輸送到外部，或從外部輸送到內部。這些狹口可與研磨頭100中的狹口對齊，並可提供從定位環200的內部沖走過多漿液的裝置。
在一些實施方式中，第二柔性膜500的同心環形翼516中具有凹口580、590可改善研磨均勻性。凹口的潛在優點在於當相鄰腔存在不同壓力時，用以改善研磨均勻性。尤其是，當相鄰腔存在不同壓力時，高壓腔中的壓力趨於使個別的翼向低壓腔中彎曲。各個翼的彎曲可通到與各翼相鄰的主要部分510中的受壓區域，造成非計畫中的壓力分佈和不均勻研磨。然而，在主要部分510和垂直部分570之間的接合點處具有凹口590，使得環形翼516在接合點處更易彎曲。當由於不同壓力導致翼彎曲時，這將減少主要部分510中的壓力，從而改善研磨均勻性。當同心環形翼516兩側上相鄰的可加壓腔中壓力不同時，凹口590可適於允許同心環形翼 516彎曲。而且，凹口580、590可設置並建構成能減少向下負載，從而減少主要部分510中的壓力，而前述負載係從至少一可加壓腔經由同心環形翼516傳遞到主要部分510。
已描述了本發明的多個實施例。然而，應當理解可以進行各種修改而不偏離本發明的精神和基本範圍。例如，第二柔性膜的數個同心環形翼216可具有環形傾斜部分560，而不是環形垂直部分570。另外，凹口可以在與環形傾斜部分560的接合處，或在水平部分540和邊550之間的接合處，設置在垂直部分570的中間。同樣地，其他實施方式亦落於下述申請專利範圍內。
440‧‧‧外徑
430‧‧‧內表面
431‧‧‧上部分
432‧‧‧下部分
433‧‧‧下表面
434‧‧‧上表面
435b‧‧‧環形臺階
436‧‧‧黏接層
437‧‧‧凹陷
438‧‧‧梯狀特徵
439‧‧‧唇緣
440‧‧‧外徑
441‧‧‧凹陷
442‧‧‧垂直表面
443‧‧‧水平表面
444‧‧‧傾斜表面

Claims (21)

  1. 一種夾持環，包括：一環狀圈，具有：一內表面，建構成環繞一定位環周圍；一外表面；一下表面，建構成與一研磨墊接觸；以及一上表面，建構成附接於一研磨頭，其中所述內表面包括與所述下表面相鄰的一第一區域，以及與所述第一區域相鄰並位於所述第一區域之上的一第二區域，當所述上表面附接於所述研磨頭時，所述第二區域係設置於暴露處，其中所述第一區域具有比所述第二區域更小的一內徑，且其中所述內表面具有一向內凸起的臺階，所述臺階與所述下表面相鄰，以提供所述第一區域。
  2. 如請求項第1項所述的夾持環，其中所述下表面具有比所述上表面更小的一內徑。
  3. 如請求項第1項所述的夾持環，其中所述上表面的一內徑邊緣和一外徑邊緣為圓形。
  4. 如請求項第1項所述的夾持環，進一步包括位在所述上表面中的複數個柱狀凹陷。
  5. 如請求項第4項所述的夾持環，其中所述複數個柱狀凹陷係在所述上表面四周以相等角度間隔而分隔開。
  6. 如請求項第1項所述的夾持環，進一步包括位在所述下表面中的複數個凹槽，所述複數個凹槽從所述內表面向所述外表面延伸。
  7. 如請求項第1項所述的夾持環，其中所述環狀圈是由相同材料製成的一單個單元。
  8. 如請求項第7項所述的夾持環，其中所述材料是塑膠。
  9. 如請求項第1項所述的夾持環，進一步包括一環形上部分與一環形下部分，所述環形上部分具有所述上表面，所述環形下部分具有所述下表面，所述下部分與所述上部分連接。
  10. 如請求項第9項所述的夾持環，其中所述夾持環的所述環形上部分和所述環形下部分由不同材料形成。
  11. 如請求項第10項所述的夾持環，其中所述上部分由金屬形成，且所述下部分由塑膠形成。
  12. 如請求項第11項所述的夾持環，其中所述下部分由聚醯胺醯亞胺形成。
  13. 如請求項第10項所述的夾持環，進一步包括連接所述上部分及所述下部分的一黏接層。
  14. 如請求項第9項所述的夾持環，其中：所述環形下部分包括一環形凸起，所述環形凸起延伸進入所述上部分中的一環形凹陷。
  15. 如請求項第14項所述的夾持環，其中所述環形凸起沿著所述內表面延伸。
  16. 如請求項第14項所述的夾持環，其中所述環形凹陷界定一水平上表面、一內側壁及一圓形邊緣，所述圓形邊緣介於所述水平上表面及所述內側壁之間。
  17. 如請求項第1項所述的夾持環，其中所述臺階具有一垂直內壁和一水平上表面。
  18. 如請求項第17項所述的夾持環，其中所述內表面具有一向內凸起的唇緣，所述唇緣與所述上表面相鄰。
  19. 如請求項第1項所述的夾持環，其中所述內表面在所述向內凸起的臺階之上，由下而上向內成錐形。
  20. 一種夾持環，包括：一環狀圈，具有：一內表面，建構成環繞一定位環周圍；一外表面；一下表面，建構成與一研磨墊接觸；以及一上表面，建構成附接於一研磨頭，其中所述內表面包括與所述下表面相鄰的一第一區域，以及與所述第一區域相鄰並位於所述第一區域之上的一第二區域，其中所述第一區域具有比所述第二區域更小的一內徑，且其中所述內表面具有一向內凸起的臺階，所述臺階與所述下表面相鄰，以提供所述第一區域，其中所述環狀圈的所述內表面進一步包括沿著所述上表面的一內徑延伸的一向內凸起的唇緣。
  21. 如請求項第20項所述的夾持環，其中所述唇緣具有一垂直內壁，且所述垂直內壁的上邊緣和下邊緣為圓形。
TW102143866A 2006-11-22 2007-11-21 用於硏磨頭的夾持環 TWI554360B (zh)

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Families Citing this family (41)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2690652A3 (en) 2004-11-01 2014-04-16 Ebara Corporation Polishing apparatus
US7699688B2 (en) * 2006-11-22 2010-04-20 Applied Materials, Inc. Carrier ring for carrier head
US7654888B2 (en) * 2006-11-22 2010-02-02 Applied Materials, Inc. Carrier head with retaining ring and carrier ring
US7727055B2 (en) * 2006-11-22 2010-06-01 Applied Materials, Inc. Flexible membrane for carrier head
KR101722540B1 (ko) * 2008-03-25 2017-04-03 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 캐리어 헤드 멤브레인
US7749052B2 (en) * 2008-09-08 2010-07-06 Applied Materials, Inc. Carrier head using flexure restraints for retaining ring alignment
US8475231B2 (en) 2008-12-12 2013-07-02 Applied Materials, Inc. Carrier head membrane
JP5392483B2 (ja) * 2009-08-31 2014-01-22 不二越機械工業株式会社 研磨装置
TWI574785B (zh) 2010-08-06 2017-03-21 應用材料股份有限公司 內扣環及外扣環
CN102172886B (zh) * 2011-02-16 2013-01-16 清华大学 抛光头
US8774958B2 (en) 2011-04-29 2014-07-08 Applied Materials, Inc. Selection of polishing parameters to generate removal profile
KR102014492B1 (ko) * 2011-09-12 2019-08-26 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 복합 플라스틱 부분들을 구비한 캐리어 헤드
WO2013112764A1 (en) 2012-01-25 2013-08-01 Applied Materials, Inc. Retaining ring monitoring and control of pressure
US9050700B2 (en) * 2012-01-27 2015-06-09 Applied Materials, Inc. Methods and apparatus for an improved polishing head retaining ring
WO2013134075A1 (en) 2012-03-08 2013-09-12 Applied Materials, Inc. Detecting membrane breakage in a carrier head
KR20130131120A (ko) * 2012-05-23 2013-12-03 삼성전자주식회사 연마 헤드용 가요성 멤브레인
KR20150085000A (ko) 2012-11-16 2015-07-22 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 캐리어 헤드용 센서들에 의한 기록 측정들
US10532441B2 (en) * 2012-11-30 2020-01-14 Applied Materials, Inc. Three-zone carrier head and flexible membrane
US9381613B2 (en) 2013-03-13 2016-07-05 Applied Materials, Inc. Reinforcement ring for carrier head
US20140273756A1 (en) * 2013-03-14 2014-09-18 Chih Hung Chen Substrate precession mechanism for cmp polishing head
KR102173323B1 (ko) * 2014-06-23 2020-11-04 삼성전자주식회사 캐리어 헤드, 화학적 기계식 연마 장치 및 웨이퍼 연마 방법
US10252397B2 (en) * 2014-10-30 2019-04-09 Applied Materials, Inc. Methods and apparatus for profile and surface preparation of retaining rings utilized in chemical mechanical polishing processes
JP6392193B2 (ja) * 2015-10-14 2018-09-19 株式会社荏原製作所 基板保持装置および基板研磨装置ならびに基板保持装置の製造方法
US10029346B2 (en) * 2015-10-16 2018-07-24 Applied Materials, Inc. External clamp ring for a chemical mechanical polishing carrier head
US10160091B2 (en) 2015-11-16 2018-12-25 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. CMP polishing head design for improving removal rate uniformity
JP6833591B2 (ja) * 2016-10-28 2021-02-24 株式会社荏原製作所 基板保持装置、弾性膜、研磨装置、および弾性膜の交換方法
USD839224S1 (en) * 2016-12-12 2019-01-29 Ebara Corporation Elastic membrane for semiconductor wafer polishing
CN108573887B (zh) * 2017-03-09 2021-02-09 台湾积体电路制造股份有限公司 支撑载具、泄漏测试系统与方法
CN107378745A (zh) * 2017-08-31 2017-11-24 覃幼洁 一种能够减小夹紧变形的薄壁缸套珩磨夹具
CN107457686A (zh) * 2017-08-31 2017-12-12 覃幼洁 一种能减小夹紧变形的缸套珩磨夹具
JP7074606B2 (ja) * 2018-08-02 2022-05-24 株式会社荏原製作所 基板を保持するためのトップリングおよび基板処理装置
KR102637832B1 (ko) * 2018-11-09 2024-02-19 주식회사 케이씨텍 연마 장치용 캐리어 헤드 및 이에 사용되는 멤브레인
US11989492B2 (en) 2018-12-26 2024-05-21 Applied Materials, Inc. Preston matrix generator
CN110076694A (zh) * 2019-05-20 2019-08-02 江苏欣颍新材料科技有限公司 一种台球生产用的抛光装置
US11945073B2 (en) 2019-08-22 2024-04-02 Applied Materials, Inc. Dual membrane carrier head for chemical mechanical polishing
CN111482893A (zh) * 2020-04-16 2020-08-04 华海清科股份有限公司 一种化学机械抛光保持环和化学机械抛光承载头
JP7466658B2 (ja) 2020-07-08 2024-04-12 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド 複数の歯部が設けられた磁気的に制御される保持リング
JP2024508932A (ja) 2021-03-05 2024-02-28 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド 基板歳差運動を伴う基板研磨のための処理パラメータの制御
US11919121B2 (en) 2021-03-05 2024-03-05 Applied Materials, Inc. Control of processing parameters during substrate polishing using constrained cost function
US20230023915A1 (en) * 2021-07-21 2023-01-26 Applied Materials, Inc. Interlocked stepped retaining ring
TWI791305B (zh) * 2021-10-18 2023-02-01 尚源股份有限公司 晶圓研磨嵌合結構

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5584751A (en) * 1995-02-28 1996-12-17 Mitsubishi Materials Corporation Wafer polishing apparatus
US6095900A (en) * 1998-03-23 2000-08-01 Speedfam-Ipec Method for manufacturing a workpiece carrier backing pad and pressure plate for polishing semiconductor wafers
TW495415B (en) * 2000-11-21 2002-07-21 Memc Electronic Materials Spa Semiconductor wafer, polishing apparatus and method
US6890249B1 (en) * 2001-12-27 2005-05-10 Applied Materials, Inc. Carrier head with edge load retaining ring
TWI273650B (en) * 2005-03-01 2007-02-11 Taiwan Semiconductor Mfg Multipurpose slurry delivery arm for chemical mechanical polishing

Family Cites Families (43)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5738574A (en) 1995-10-27 1998-04-14 Applied Materials, Inc. Continuous processing system for chemical mechanical polishing
KR100485002B1 (ko) 1996-02-16 2005-08-29 가부시키가이샤 에바라 세이사꾸쇼 작업물폴리싱장치및방법
US6183354B1 (en) 1996-11-08 2001-02-06 Applied Materials, Inc. Carrier head with a flexible membrane for a chemical mechanical polishing system
US6056632A (en) * 1997-02-13 2000-05-02 Speedfam-Ipec Corp. Semiconductor wafer polishing apparatus with a variable polishing force wafer carrier head
US6019670A (en) 1997-03-10 2000-02-01 Applied Materials, Inc. Method and apparatus for conditioning a polishing pad in a chemical mechanical polishing system
US5964653A (en) 1997-07-11 1999-10-12 Applied Materials, Inc. Carrier head with a flexible membrane for a chemical mechanical polishing system
US5916015A (en) 1997-07-25 1999-06-29 Speedfam Corporation Wafer carrier for semiconductor wafer polishing machine
US6116992A (en) * 1997-12-30 2000-09-12 Applied Materials, Inc. Substrate retaining ring
JP3966908B2 (ja) 1998-04-06 2007-08-29 株式会社荏原製作所 ポリッシング装置
US6143127A (en) 1998-05-14 2000-11-07 Applied Materials, Inc. Carrier head with a retaining ring for a chemical mechanical polishing system
US6436228B1 (en) * 1998-05-15 2002-08-20 Applied Materials, Inc. Substrate retainer
US6251215B1 (en) 1998-06-03 2001-06-26 Applied Materials, Inc. Carrier head with a multilayer retaining ring for chemical mechanical polishing
JP2000052239A (ja) * 1998-07-31 2000-02-22 Mitsubishi Materials Corp ウェーハ研磨装置
US6244942B1 (en) * 1998-10-09 2001-06-12 Applied Materials, Inc. Carrier head with a flexible membrane and adjustable edge pressure
US6089961A (en) * 1998-12-07 2000-07-18 Speedfam-Ipec Corporation Wafer polishing carrier and ring extension therefor
US6143354A (en) * 1999-02-08 2000-11-07 Medtronic Inc. One-step method for attachment of biomolecules to substrate surfaces
US20020173242A1 (en) * 1999-04-19 2002-11-21 Mitsubishi Materials Corporation Chemical mechanical polishing head assembly having floating wafer carrier and retaining ring
US6068549A (en) 1999-06-28 2000-05-30 Mitsubishi Materials Corporation Structure and method for three chamber CMP polishing head
US6186880B1 (en) * 1999-09-29 2001-02-13 Semiconductor Equipment Technology Recyclable retaining ring assembly for a chemical mechanical polishing apparatus
SG90746A1 (en) 1999-10-15 2002-08-20 Ebara Corp Apparatus and method for polishing workpiece
US6663466B2 (en) 1999-11-17 2003-12-16 Applied Materials, Inc. Carrier head with a substrate detector
US6450868B1 (en) 2000-03-27 2002-09-17 Applied Materials, Inc. Carrier head with multi-part flexible membrane
US6722965B2 (en) 2000-07-11 2004-04-20 Applied Materials Inc. Carrier head with flexible membranes to provide controllable pressure and loading area
US7101273B2 (en) 2000-07-25 2006-09-05 Applied Materials, Inc. Carrier head with gimbal mechanism
US6857945B1 (en) 2000-07-25 2005-02-22 Applied Materials, Inc. Multi-chamber carrier head with a flexible membrane
US7198561B2 (en) 2000-07-25 2007-04-03 Applied Materials, Inc. Flexible membrane for multi-chamber carrier head
US6419567B1 (en) * 2000-08-14 2002-07-16 Semiconductor 300 Gmbh & Co. Kg Retaining ring for chemical-mechanical polishing (CMP) head, polishing apparatus, slurry cycle system, and method
CN1148798C (zh) * 2001-03-28 2004-05-05 矽统科技股份有限公司 晶片载具的定位环
KR100470227B1 (ko) 2001-06-07 2005-02-05 두산디앤디 주식회사 화학기계적 연마장치의 캐리어 헤드
US6872130B1 (en) 2001-12-28 2005-03-29 Applied Materials Inc. Carrier head with non-contact retainer
TWM255104U (en) 2003-02-05 2005-01-11 Applied Materials Inc Retaining ring with flange for chemical mechanical polishing
JP2005011999A (ja) * 2003-06-19 2005-01-13 Tokyo Seimitsu Co Ltd ワーク保持ヘッド及び該ワーク保持ヘッドを有する研磨装置
EP2883656B1 (en) * 2003-11-13 2016-12-21 Applied Materials, Inc. Retaining ring with frustoconical bottom surface
JP4583207B2 (ja) * 2004-03-31 2010-11-17 不二越機械工業株式会社 研磨装置
JP4822744B2 (ja) * 2004-06-04 2011-11-24 三星電子株式会社 化学機械的研磨装置、キャリアヘッド及び区画リング
US7081042B2 (en) 2004-07-22 2006-07-25 Applied Materials Substrate removal from polishing tool
EP2690652A3 (en) 2004-11-01 2014-04-16 Ebara Corporation Polishing apparatus
JP2006324413A (ja) * 2005-05-18 2006-11-30 Ebara Corp 基板保持装置および研磨装置
JP4597634B2 (ja) * 2004-11-01 2010-12-15 株式会社荏原製作所 トップリング、基板の研磨装置及び研磨方法
US7101272B2 (en) 2005-01-15 2006-09-05 Applied Materials, Inc. Carrier head for thermal drift compensation
JP2007007747A (ja) * 2005-06-28 2007-01-18 Nitta Haas Inc 被研磨物保持枠材および研磨ヘッド
US7654888B2 (en) * 2006-11-22 2010-02-02 Applied Materials, Inc. Carrier head with retaining ring and carrier ring
US7699688B2 (en) * 2006-11-22 2010-04-20 Applied Materials, Inc. Carrier ring for carrier head

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5584751A (en) * 1995-02-28 1996-12-17 Mitsubishi Materials Corporation Wafer polishing apparatus
US6095900A (en) * 1998-03-23 2000-08-01 Speedfam-Ipec Method for manufacturing a workpiece carrier backing pad and pressure plate for polishing semiconductor wafers
TW495415B (en) * 2000-11-21 2002-07-21 Memc Electronic Materials Spa Semiconductor wafer, polishing apparatus and method
US6890249B1 (en) * 2001-12-27 2005-05-10 Applied Materials, Inc. Carrier head with edge load retaining ring
TWI273650B (en) * 2005-03-01 2007-02-11 Taiwan Semiconductor Mfg Multipurpose slurry delivery arm for chemical mechanical polishing

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Publication number Publication date
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