TWI839644B - 具有接觸延伸件或可調節止動件的基板拋光裝置 - Google Patents

具有接觸延伸件或可調節止動件的基板拋光裝置 Download PDF

Info

Publication number
TWI839644B
TWI839644B TW110137686A TW110137686A TWI839644B TW I839644 B TWI839644 B TW I839644B TW 110137686 A TW110137686 A TW 110137686A TW 110137686 A TW110137686 A TW 110137686A TW I839644 B TWI839644 B TW I839644B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
substrate
film
disposed
support plate
rigid portion
Prior art date
Application number
TW110137686A
Other languages
English (en)
Other versions
TW202228913A (zh
Inventor
史帝文Ｍ 努尼佳
安德魯 那更蓋斯
傑 古魯薩米
Original Assignee
美商應用材料股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 美商應用材料股份有限公司 filed Critical 美商應用材料股份有限公司
Publication of TW202228913A publication Critical patent/TW202228913A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI839644B publication Critical patent/TWI839644B/zh

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
    • B24B37/27—Work carriers
    • B24B37/30—Work carriers for single side lapping of plane surfaces
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
    • B24B37/005—Control means for lapping machines or devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
    • B24B37/02—Lapping machines or devices; Accessories designed for working surfaces of revolution
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
    • B24B37/11—Lapping tools
    • B24B37/12—Lapping plates for working plane surfaces
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
    • B24B37/11—Lapping tools
    • B24B37/20—Lapping pads for working plane surfaces
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B41/00—Component parts such as frames, beds, carriages, headstocks
    • B24B41/06—Work supports, e.g. adjustable steadies
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67092—Apparatus for mechanical treatment

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
  • Constituent Portions Of Griding Lathes, Driving, Sensing And Control (AREA)

Abstract

本文描述了一種用於基板的化學機械拋光(CMP)的裝置。裝置包括設置在扣環與卡緊薄膜之間的延伸件。延伸件從基板的邊緣徑向向外設置，並且被配置成在基板處理期間與扣環接觸。延伸件提供在扣環與卡緊薄膜之間的可重複且受控的接觸點。延伸件可具有多個配置，使得扣環與卡緊薄膜之間的接觸點被設定在預定位置處，或者使得接觸點可藉由可調節止動件來移動。

Description

具有接觸延伸件或可調節止動件的基板拋光裝置
本揭露的實施例大體係關於用於製造半導體元件的化學機械拋光(CMP)系統。特定言之，本文的實施例係關於用於在CMP處理期間均勻處理邊緣附近的基板的裝置和方法。
化學機械拋光(CMP)通常用於半導體元件的製造以平坦化或拋光設置在基板表面上的材料層。在典型的CMP製程中，基板被保持在載體中，該載體在拋光液的存在下將基板的背面壓向旋轉的拋光墊。一般而言，拋光液包括一種或多種化學成分的水溶液和懸浮在該水溶液中的奈米尺度研磨顆粒。藉由由拋光液以及基板與拋光墊的相對運動提供的化學和機械活動的組合，在與拋光墊接觸的基板的材料層表面上去除材料。
拋光液大體從流體輸送臂朝向拋光墊的中心分配到拋光墊上，使得隨著拋光墊旋轉，拋光液朝向拋光墊的外邊緣遷移。基板通常將在載體下方輕微移位並且週期性地碰撞扣環的內表面。基板對扣環的力可能損壞基板的邊緣以及扣環本身這兩者。此外，在CMP製程期間，基板與 載體的扣環之間的相互作用引起基板邊緣附近的不均勻性。
因此，本領域中需要解決上述問題的製品和相關方法。
本揭露總體上涉及用於改善基板的邊緣附近的拋光均勻性的裝置和方法。在一個實施例中，描述了用於基板拋光的裝置。用於基板拋光的裝置包括：殼體構件、耦接到殼體構件的承載構件、耦接到承載構件的支撐板、以及耦接到支撐板的基板卡緊構件。承載構件形成承載容積的至少一部分。支撐板設置在承載容積的徑向內側。基板卡緊構件包括第一薄膜和第二薄膜，第一薄膜包括複數個通道區域，第二薄膜耦接到第一薄膜的底表面。第二薄膜進一步包括卡緊部分和延伸構件，延伸構件具有第一硬度，並且卡緊部分具有小於第一硬度的第二硬度，延伸構件從卡緊部分和第一薄膜徑向向外延伸。
在另一個實施例中，描述了用於基板拋光的另一個裝置。該裝置包括配置成設置在拋光墊之上的基板支撐載體。基板支撐載體包括：殼體構件；承載構件，該承載構件耦接到殼體構件並且形成在承載構件的內部的承載容積的部分；設置在承載構件和所述承載容積的內部的支撐板；以及基板卡緊構件。基板卡緊構件包括第一薄膜和第二薄膜，第一薄膜包括複數個通道區域，第二薄膜耦接到第一薄膜的底表面。第二薄膜進一步包括卡緊部分和延伸 構件，延伸構件具有第一硬度，並且卡緊部分具有小於第一硬度的第二硬度，延伸構件包圍卡緊部分的一部分並且從第二薄膜的卡緊部分和第一薄膜徑向向外延伸。延伸構件包括外表面，該外表面被配置成在基板卡緊構件在承載容積內移動時與扣環的內表面接觸。在又另一個示例中，描述了用於基板拋光的又另一個裝置。該裝置包括基板支撐載體。基板支撐載體包括：殼體構件；承載構件，該承載構件耦接到殼體構件並且形成承載構件中的承載容積的部分；支撐板，該支撐板設置在承載容積的徑向內側並且耦接到承載構件；基板卡緊構件，該基板卡緊構件耦接到支撐板並且設置在支撐板下方；以及耦接到承載構件的支撐板止動件。支撐板止動件包括：主體；導向銷，該導向銷設置在形成在主體中的開口中並且耦接到承載構件；設置在主體與支撐板之間的延伸臂；以及設置在主體頂部上並且在主體與承載構件之間的氣囊。
100:拋光系統
101:面板
102:拋光站
103:基板處理環境
104:承載組件
105:基板
106:工作臺
108:拋光墊
110:墊調節器組件
112:流體輸送臂
114:基底板
116:排水盆
118:排放口
120:工作臺遮罩件
124:調節器盤
126:第一致動器
128:調節器臂
130:調節器安裝板
132:第二致動器
134:軸桿
202:殼體構件
204:承載構件
206:承載環組件
208:背環
210:基板扣環
212:支撐板
214:第一薄膜
215:基板卡緊元件
216:第二薄膜元件
218:第一柔性支撐件
220:第二柔性支撐件
222:定心件
224:蓋
225:槽
226:通道
228:卡緊表面
230:第一容積
232:第二容積
234:第一氣囊構件
235:氣囊
236:第二氣囊構件
237:密封腔
238:第一半徑
240:第二半徑
242:第三半徑
244:延伸構件
250:支撐板止動件
252:承載容積
256:頂表面
302:頂表面
304:第三距離
305:第一距離
306:外表面
307:第二半徑
308:底表面
310:延伸構件
313:高度
314:向上延伸件
315:中心主體
316:上接觸部分
317:第五距離
318:第一上表面
319:第四距離
320:外表面
321:剛性部分
323:柔軟部分
325:通道
327:第一下表面
329:第二階梯表面
331:第二下表面
332:腔體
333:第一階梯表面
334:主體
335:第二上表面
336:氣囊
338:導向銷
340:彈簧
342:延伸臂
343:頂表面
344:第一構件
345:徑向距離
346:第二構件
348:接觸表面
350:第一間隙距離
352:底表面
356:開口
358:壁
360:底表面
362:高度
370:內表面
372:外表面
402:反作用力
403:摩擦力
404:力矩
405:第一圖
406:第一力梯度
408:第二圖
410:第二力梯度
為了能夠詳細理解本揭露的上述特徵的方式，可以藉由參考實施例對以上簡要概括的本揭露進行更具體的描述，其中一些實施例在附圖中示出。然而，應注意到，附圖僅示出了示例性實施例，並且因此不應視為限制其範圍，可允許其他等效的實施例。
圖1是用於根據本文揭露的實施例使用的拋光系統的示意性側視圖。
圖2A-2B是諸如圖1中的承載元件之類的承載元件的示意性側視圖。
圖3A是根據實施例的本文提供的延伸構件的示意性截面圖。
圖3B是根據另一個實施例的本文提供的延伸構件的示意性截面圖。
圖3C是根據實施例的本文提供的延伸臂的示意性截面圖。
圖4A-4B是圖3A-3B的延伸構件的示意性力圖。
為了促進理解，在可能的情況下使用相同的附圖標記來指示附圖中共有的相同元素。可以預期，一個實施例的元素和特徵可以有益地結合在其他實施例中，而無需進一步敘述。
本揭露的實施例總體上係關於用於在基板拋光期間減少基板對扣環的內表面的碰撞的裝置。具體而言，本文的實施例涉及化學機械拋光(CMP)系統，該系統具有從基板卡緊構件和基板外邊緣徑向向外設置的延伸構件。
藉由提供從基板卡緊構件向外設置的延伸構件，基板卡緊構件具有比基板更大的直徑。基板卡緊構件耦接到設置在承載構件中的支撐板，該承載構件設置在CMP系統內的拋光墊之上。延伸構件減少了承載構件的移動量，並且防止基板滑動而碰撞扣環的內表面。延伸構件設計成碰撞扣環的內表面。延伸構件可以是硬的，並且在基板卡 緊構件與扣環之間提供受控接觸表面。對接觸表面的控制進一步允許對延伸構件與扣環之間的接觸位置以及對來自延伸構件與扣環之間的碰撞的力所指向的方向的控制。
在傳統系統中，因為基板邊緣與扣環之間的當前位置和方向是不均勻且不可預測的，所以由扣環在基板上提供的力也是不可預測的。施加到基板的不可預測的力可能引起拋光不均勻性。本文揭露的延伸構件減少此不可預測性並且允許對接觸的位置和方向進行控制以改善基板的拋光均勻性並減小對基板和扣環的損壞。
扣環的其他實施例包括可調節的支撐板止動件，該可調節的支撐板止動件耦接到承載構件並且朝向基板卡緊構件向內延伸。支撐板止動件可具有在支撐板止動件與基板卡緊構件之間延伸的臂，以碰撞基板卡緊構件的邊緣。支撐板止動件提供與延伸構件類似的功能，但是替代地耦接到承載構件並且可藉由氣囊的充氣和放氣或致動器組件來在垂直方向上調整。支撐板止動件的可調節的垂直方向使得能夠將力在不同位置施加到基板卡緊構件並使不同力矩被施加到基板。在拋光操作期間調節施加到基板的力可能是有益的。
圖1是用於根據本文揭露的實施例使用的拋光系統100的示意性側視圖。典型地，拋光系統100的特徵在於框架(未示出)和複數個面板101，該框架和複數個面板101限定基板處理環境103。拋光系統100包括設置在基板 處理環境103內的複數個拋光站102(示出了一個)和複數個承載組件104(示出了一個)。
如圖1所示，拋光站102包括工作臺106、安裝在工作臺106上並固定到工作臺106的拋光墊108、用於清潔和/或復原拋光墊的墊調節器組件110、以及用於將拋光液分配到拋光墊108上的流體輸送臂112。此處，工作臺106設置在基底板114上方並且由工作臺遮罩件120圍繞(兩者都以橫截面示出)，基底板114和工作臺遮罩件120共同限定排水盆116。排水盆116用於收集從工作臺106徑向向外旋轉出的流體並且藉由與排水盆116流體連通的排放口118排放流體。
墊調節器組件110用於藉由推動調節器盤124(例如，金剛石浸漬盤)抵靠在拋光墊108上來研磨拋光墊108的表面，以清潔和/或復原拋光墊108。墊調節操作可在拋光基板之間進行(即異位調節)、與拋光基板同時進行(即原位調節)、或以上兩者。
此處，墊調節器組件110包括設置在基底板114上的第一致動器126、耦接到第一致動器126的調節器臂128、以及調節器安裝板130，調節器安裝板130具有固定地耦接到其上的調節器盤124。調節器臂128的第一端耦接到第一致動器126，並且安裝板130耦接到調節器臂128的遠離第一端的第二端。第一致動器126用於圍繞軸C掃動調節器臂128並且因此掃動調節器盤124，使得當拋光墊108在調節器盤124下方旋轉時，調節器盤124在拋光墊 108的內半徑與拋光墊108的外半徑之間振盪。在一些實施例中，墊調節器組件110進一步包括第二致動器132，第二致動器132設置在調節器臂128的第二端處並耦接到調節器臂128的第二端，第二致動器132用於圍繞軸D旋轉調節器盤124。通常，使用設置在安裝板130與第二致動器132之間的軸桿134來將安裝板130耦接到第二致動器132。
大體上，當工作臺106並且因此拋光墊108圍繞工作臺106和拋光墊108下方的工作臺軸B旋轉時，旋轉的承載組件104從工作臺106的內徑到外徑來回掃動。使用定位在拋光墊108之上的流體輸送臂112將拋光液輸送到拋光墊108，並且藉由拋光墊108圍繞工作臺軸B的旋轉進一步將拋光液輸送到拋光墊108與基板105之間的拋光介面。通常，流體輸送臂112進一步包括輸送延伸構件和複數個噴嘴。複數個噴嘴用於將拋光液或相對高壓的清潔液流(例如，去離子水)輸送至拋光墊108。
承載組件104為基板105提供安裝表面。在基板處理期間，承載組件104圍繞基板105並且在基板105上施加向下的力以防止基板105從承載組件104下方滑出。基板105通常被真空卡緊到承載組件104。承載元件104圍繞載體軸A旋轉，同時將基板105推靠在拋光墊108上。承載元件104附加地在拋光墊的頂表面之上在徑向方向上振盪。
圖2A-2B是承載組件104的示意性側視圖。承載元件104中的每一者具有殼體構件202、承載構件204、耦接到承載構件204的承載環組件206、設置在承載構件204 和承載環組件206的徑向內側的支撐板212、以及設置在支撐板212下方以為基板105提供安裝表面的基板卡緊元件215。對於圖2A-2B和圖3A-3C的說明，除非另有說明，否則術語徑向外側是參考圖1和圖2A的承載元件104的中心軸A而使用的。
如上所述，圖2A和圖2B的承載組件104用於向基板(諸如基板105)施加壓力。由承載元件104內的部件施加的壓力將基板105抵靠或推靠在拋光墊108的表面上。承載元件104被配置成在整個拋光製程期間保持基板105。在一些情況下，基板105和/或整個支撐板212和基板卡緊元件215在承載容積252內可移動。承載容積252被定義為在承載組件104的殼體構件202和承載構件204下方並在拋光墊108(圖1)的表面上方的容積。承載容積252的大部分由支撐板212和基板卡緊元件215佔據。
殼體構件202是支撐構件並且是承載組件104的最上部。殼體構件202包括定心件222，定心件222設置在殼體構件202的底表面上並且以中心軸A為中心。定心件222進一步包括蓋224。蓋224設置成圍繞定心件222的延伸件的向下延伸的部分。蓋224被配置成減小定心件與承載構件204內的凹陷之間的摩擦力。
藉由使用第二柔性支撐件220，承載構件204設置成圍繞殼體構件202並且柔性地耦接到殼體構件202。承載構件204設置成圍繞支撐板212和基板卡緊元件215中的每一者。承載構件204覆蓋支撐板212和基板卡緊元件 215中的每一者，並且設置在支撐板212與殼體構件202之間。承載構件204包括外環，該外環向下延伸並且圍繞支撐板212和基板卡緊元件215的外徑。
承載環組件206附接到承載構件204的外部部分。承載環組件206耦接到承載構件204的外環的底部。承載環組件206包括下環形部分和上環形部分，諸如分別為基板扣環210和背環208。基板扣環210通常由聚合物形成，該聚合物使用設置在其中的黏合層(未示出)黏合到背環208。背環208由諸如金屬或陶瓷之類的剛性材料形成，並且使用多個緊固件(未示出)固定到承載構件204。用於形成基板扣環210和背環208的合適材料的示例分別包括本文所述的耐拋光液化學性聚合物、金屬和/或陶瓷中的任何一者或組合。在基板處理期間，基板扣環210包圍基板105以防止基板105從承載組件104下方滑出。
通常，在拋光期間，形成在第一薄膜214中的第一容積230和複數個通道226被各自單獨地加壓，以使支撐板212、第一薄膜214和基板卡緊元件215在承載元件104圍繞載體軸A旋轉時在基板105上施加向下的力，從而將基板105推靠在拋光墊108(圖1)上。在拋光之前和之後，將真空施加到第一容積230，使得基板卡緊元件215向上偏轉，以在基板卡緊元件215與基板105之間產生低壓袋，從而從拋光墊的表面提升支撐板212和被卡緊的基板105。可藉由對形成在第一薄膜214中的複數個通道226中的一個 或多個通道226施加真空壓力來將基板「卡緊」到第一薄膜214。
基板扣環210的內徑大於基板的直徑，以允許在拋光製程和基板裝載和卸載操作期間在基板扣環210與基板之間有一些孔隙/孔洞。基板扣環210的內徑可以比基板105的直徑更大約2mm或更多、或約3mm或更多。類似地，基板卡緊元件215的基板安裝表面的外徑小於基板扣環210的內徑，以允許基板卡緊元件215相對於基板扣環210移動。基板105與基板扣環210之間的孔隙/孔洞和基板卡緊元件215與基板扣環210之間的孔隙/孔洞產生間隙。下面更詳細地描述了基板卡緊元件215與基板扣環210之間的尺寸和間隙距離。
基板卡緊元件215耦接到支撐板212的底部。在一些實施例中，基板卡緊元件215包括多個層，並且被配置成藉由向形成在第一薄膜214中的複數個通道226中的一個或多個通道226施加真空來夾持基板105的表面。基板卡緊元件215基本上橫跨支撐板212的整個底表面延伸。
基板卡緊元件215包括第一薄膜214和第二薄膜元件216。第一薄膜214包括穿過其形成的複數個通道226。通道226中的一個或多個通道226是環形的並且以軸A為中心。在圖2A和圖2B的實施例中，一個中心通道設置成穿過軸A，並且八個環形通道設置成圍繞中心通道和軸A，等於在基板卡緊元件215的第一薄膜214內形成總共九個通道226。在一些實施例中，可包括約5個通道226至約 15個通道226，諸如約6個通道226至約12個通道226，諸如約7個通道226至約10個通道226。通道226中的每個通道226與穿過支撐板212形成的氣體通道(未示出)流體連通。通道226圍繞軸A均等地分配氣體和施加正負氣壓。基板卡緊元件215的第一薄膜214是柔軟材料和/或柔性材料，諸如彈性材料(例如，聚矽氧材料)，並且允許第一薄膜214隨著通道226中的每個通道226內的壓力增加或減小而偏轉。
第二薄膜元件216設置在第一薄膜214的底表面上。在一些實施例中，第二薄膜元件216包括與第一薄膜材料214相比相對堅硬的材料。第二薄膜元件216可以是塑膠材料。在一些實施例(諸如圖3A-3B的實施例)中，第二薄膜元件216包括多個層，該多個層包括柔韌材料和半剛性或剛性材料兩者。第二薄膜元件216包括卡緊表面228和穿過卡緊表面228設置的複數個槽225。卡緊表面228和槽225是柔韌的，使得當基板(諸如基板105)與卡緊表面228接觸時，卡緊表面228變形而不損壞基板105。一個或多個通道226內的壓力變化改變槽225內的壓力，並且在基板105與第二薄膜元件216之間產生卡緊或鬆開動作。藉由控制經由通道226和槽225施加到基板105的背側的壓力來控制基板105表面的不同位置處的卡緊力。可在整個基板拋光製程中改變通道226中的每個通道226內的壓力以改善拋光製程的均勻性。在一些實施例中，槽225與一個或多個氣體通道(未示出)流體連通，這些氣體通道耦 接到氣體源和/或真空源或甚至耦接到通道226以在槽225內產生壓力。通道226中的每個通道226可具有不同或相同的氣壓，以實現跨基板105的半徑的不同位準的真空力。
如本文所述，使用第一柔性支撐件218來將支撐板212和基板卡緊元件215附接到承載構件204。第一柔性支撐件218是環形彎曲件並且允許基板105、支撐板212和基板卡緊元件215在基板處理期間相對於承載構件204在垂直和水平方向兩者上移動(其中垂直方向平行於軸A，而水平方向平行於拋光墊108(圖1)的頂表面)。支撐板212、承載構件204和第一柔性支撐件218共同限定在支撐板212與承載構件204之間的第一容積230。第一柔性支撐件218可以彎曲以允許支撐板212相對於承載構件204的垂直移動。第一柔性支撐件218在支撐支撐板212的負載的同時允許支撐板212的受控移動。
第二柔性支撐件220設置在承載構件204與殼體構件202之間。第二柔性支撐件220是將承載構件204耦接到殼體構件202的環形支撐件。第二容積232被限定在承載構件204與殼體構件202之間。第二柔性支撐件220在承載構件204與殼體構件202之間形成密封，以便允許第二容積232被泵送到比周圍環境更高或更低的壓力。第二容積232內的壓力影響承載構件204相對於殼體構件202的垂直偏轉。
圖2A的實施例包括第二薄膜元件216的延伸構件244。在圖3A和圖3B中更詳細地描述了第二薄膜元件 216的延伸構件244的實施例。延伸構件244從第二薄膜元件216的中心區域向外並朝向基板扣環210延伸。在未加壓時，延伸構件244具有比基板105的直徑和第一薄膜214的直徑更大的直徑。延伸構件244藉由從基板105的邊緣向外延伸來防止基板105與基板扣環210接觸。
在一些實施例中，基板105的半徑被定義為第一半徑238。第一半徑238可以是約140mm至約155mm，諸如約145mm至約152mm，諸如約150mm。在一個示例中，對於300mm晶圓半導體拋光製程，第一半徑238將在150mm±0.1mm之間變化。第二薄膜元件216的延伸構件244的外半徑被定義為第二半徑240。第二半徑240可以是約151mm至約155mm，諸如約151mm至約153mm，諸如約152mm至約153mm。第二半徑240可以比第一半徑238更大約0.5%至約2%，諸如更大約0.75%至約1.5%。基板扣環210的內半徑被定義為第三半徑242。第三半徑242可以是約153mm至約156mm，諸如約153mm至約155mm，諸如約154mm至約155mm。第三半徑242比第一半徑238更大約3%至約5%，諸如比第一半徑238更大約3%至約4%，諸如比第一半徑238更大約3.5%至約4%。第三半徑242可以比第二半徑240更大約0.5%至約5%，諸如約0.75%至約3%，諸如約0.75%至約2%，諸如約1%至約2%。第三半徑242可以比第二半徑240更大約1mm至約10mm，諸如約1mm至約5mm，諸如約1mm至約3mm。
氣囊235設置在承載構件204與第一柔性支撐件218之間。氣囊235藉由第一氣囊構件234耦接到承載構件204並藉由第二氣囊構件236耦接到第一柔性支撐件218。第一氣囊構件234和第二氣囊構件236是環形的並且耦接在一起以形成氣囊235。第一氣囊構件234和第二氣囊構件236中的每一者可以大致為U形或Y形。第一氣囊構件234設置成使得U形或Y形的開口端面朝上。第二氣囊構件236設置成使得U形或Y形的開口端面朝下。第一氣囊構件234和第二氣囊構件236兩者的開口端的臂相互連接並且形成密封腔237。密封腔237可被充氣或放氣以相對於承載構件204推拉第一柔性支撐件218。
圖2B的實施例類似於圖2A的實施例，但是不包括氣囊235或從第二薄膜元件216延伸並從基板105的邊緣徑向向外延伸的延伸構件244。相反，圖2B的實施例包括設置在承載容積252內的支撐板止動件250。支撐板止動件250可以替代地與延伸構件244(圖2A)組合使用，但在此實施例中，將不存在氣囊235。
圖2B的第二薄膜元件216的外邊緣不包括延伸構件244，並且因此與第一薄膜214的外邊緣和基板105的外邊緣成一直線。第二薄膜元件216在其他方面與圖2A中所述的類似。
在圖3C中詳細地描述支撐板止動件250。支撐板止動件250定位在承載構件204與背環208之間。支撐板止動件250從支撐板212和基板卡緊元件215徑向向外設 置。支撐板止動件250橫向地設置在在承載構件204與支撐板212之間。如參考圖3C進一步描述的，支撐板止動件250被配置成以與圖2A的延伸構件244類似的方式來防止基板與基板扣環210的內表面接觸。當支撐板212和基板卡緊元件215移位到殼體構件202下方的偏心位置時，支撐板止動件250的一部分與支撐板212或基板卡緊元件215中的一者的外表面接觸。
圖3A是根據實施例的本文提供的延伸構件244的示意性截面圖。延伸構件244從第一薄膜214的外表面372徑向向外設置。如上所述，延伸構件244延伸到支撐板212、基板卡緊元件215與基板扣環210之間的空間中。
第二薄膜元件216包括頂表面302、底表面308和外表面306。第二薄膜元件216的頂表面302與第一薄膜214的底表面接觸並且耦接到第一薄膜214的底表面。第二薄膜元件216的底表面308包括卡緊表面228和槽225。外表面306是第二薄膜元件216的最外側表面並且在頂表面302與底表面308之間延伸。第二薄膜元件216的外表面306從第一薄膜214的外表面372徑向向外設置。延伸構件244是第二薄膜元件216的從第二薄膜元件216的卡緊表面228向外延伸的部分。如上所述，外表面306從基板105的外邊緣徑向向外設置。
第二薄膜元件216的外表面306從第一薄膜214的外表面372延伸第一距離305。第一距離305可以是約1mm至約5mm，諸如約1.5mm至約4mm，諸如約2mm 至約3mm。第二薄膜元件216的外表面306與基板扣環210的內表面370相距第二距離307。第二半徑307可以是約1mm至約10mm，諸如約2mm至約7mm，諸如約3mm至約5mm。第二薄膜元件216的外表面306與第一薄膜214的外表面372之間的差異是由第二薄膜元件216的外表面306與第一薄膜214的外表面372在半徑上的差異而造成的。第二薄膜元件216的外半徑比第一薄膜214的外半徑更大約0.5%至約5%，比第一薄膜214的外半徑更大約0.5%至約2%，諸如比第一薄膜214的外半徑更大約0.75%至約1.5%。
外表面306比基板105的外邊緣更向外延伸。延伸構件244從基板105徑向向外設置。基板105的邊緣與基板扣環210的內表面370之間的徑向距離為第三距離304。第三距離304可以是約4mm至約10mm，諸如5mm至約6mm。
如圖3A和圖3B所示，第二薄膜元件216可以是兩個分開的部分，諸如剛性部分321和柔軟部分323。在一些實施例中，剛性部分321是堅硬的並且與柔軟部分相比具有增加的硬度或彈性模量。剛性部分321可具有大於或等於第一薄膜214的硬度或彈性模量的硬度或彈性模量。在一些實施例中，柔軟部分323具有與第一薄膜214類似的硬度或彈性模量。在一些實施例中，剛性部分321可以是第一薄膜214的一部分。剛性部分321可以是硬塑膠或聚乙烯。剛性部分321具有可以使用硬度計在肖氏(Shore)A 標度上測量的硬度。當使用肖氏A標度時，剛性部分321具有高於約40A的第一硬度，諸如高於約50A，諸如高於約60A，諸如高於約80A。剛性部分321設置在柔軟部分323上方並且包括延伸構件244。延伸構件244從剛性部分321的中心主體315向外延伸。延伸構件244從柔軟部分323向外設置並且圍繞柔軟部分323。延伸構件244具有與剛性部分321的其餘部分相同的硬度。在一些實施例中，剛性部分321可以僅包括延伸構件244，使得柔軟部分323耦接到第一薄膜214的底部，並且延伸構件244設置在柔軟部分323的圓周周圍以形成剛性部分321。在一些實施例中，剛性部分321可被稱為剛性層或剛性薄膜。
從剛性部分321形成延伸構件244，以便在拋光製程期間更好地控制由於在第二薄膜元件216的延伸構件244與基板扣環210的內表面370之間產生的碰撞而形成的任何力向量的方向。延伸構件244的形狀被控制成使得延伸構件244在與基板扣環210的內表面370接觸時的變形受到限制，並且被設計成使得延伸構件244的形狀一致地引導由碰撞產生的力向量。在圖3A的實施例中，第二薄膜元件216和延伸構件244的外表面306的形狀是平坦且垂直的，使得外表面306具有形成圍繞第二薄膜元件216設置的垂直環的表面。在一些實施例中，外表面306可以相對於垂直方向傾斜或具有彎曲形狀以改變力向量，使得力向量被提供在不同方向上和/或與基板扣環210的內表面 370的形狀相匹配。第一距離305還可表示柔軟部分323的外表面與剛性部分321的外表面320之間的距離。
柔軟部分323設置在剛性部分321下方並且包括卡緊表面228和複數個槽225。柔軟部分323有時可被稱為卡緊部分、柔軟層或柔軟薄膜。柔軟部分323由軟塑膠(諸如軟聚矽氧)製成。在一些實施例中，用硬度計使用肖氏A標度來測量柔軟部分323的硬度。當使用肖氏A標度時，柔軟部分323具有低於約40A的第二硬度，諸如低於約30A，諸如低於約20A，諸如約10A至約20A。在一些實施例中，柔軟部分323是20硬度的聚矽氧。第二硬度小於第一硬度，使得柔軟部分323比剛性部分321更軟。
在一些實施例中，柔軟部分323設置在剛性部分321下方，使得柔軟部分323的頂表面和側表面被剛性部分321封圍。延伸構件244包圍柔軟部分323的外邊緣。在一些實施例中，延伸構件244不圍繞柔軟部分323的邊緣延伸，而是替代地直接從剛性部分321的中心主體315向外延伸，使得延伸構件的底表面308與剛性部分321的其餘部分的底表面成一直線並且在柔軟部分323的頂表面上方。延伸構件244圍繞柔軟部分323的至少一部分延伸，使得延伸構件244可以是圍繞柔軟部分323的環。在一些實施例中，延伸構件244是圍繞柔軟部分323的圓周設置的複數個離散延伸件。
在一些實施例中，使用黏合劑將柔軟部分323黏合到剛性部分321。在又其他實施例中，柔軟部分323和剛 性部分321是單個件，並且存在從柔軟部分323到剛性部分321的逐漸過渡。在此實施例中，柔軟部分323和剛性部分321可以是3D列印的，並且第二薄膜元件216的密度從較低密度材料(柔軟部分323)逐漸變化到較高密度材料(剛性部分321)。過渡可以是逐漸的，使得硬度在柔軟部分323與剛性部分321/延伸構件244之間逐漸增加。
在一個實施例中，複數個通道325設置成穿過柔軟部分323、剛性部分321和第一薄膜214的部分，使得穿過第二薄膜元件216的柔軟部分323設置的槽225中的每個槽225流體連接到穿過第一薄膜214設置的通道226。為清楚起見，以虛線示出通道325。通道325將每個槽225連接到形成在第一薄膜214內的複數個通道226中的通道226。在一些實施例中，複數個通道226中的一個或多個通道226(例如，基板卡緊通道)與通道325和槽225流體連通，而另一組流體且分開的複數個通道226(例如，負載施加通道)用於向第二薄膜元件216和基板105的背側施加壓力。通道325被示出為將每個槽225與通道226連接的單個通道，但可以存在將每個槽225連接到通道226的複數個通道325。在一些實施例中，通道為圓柱形形狀，並且多個通道設置成圍繞每個槽的半徑以將每個槽的不同部分連接到通道226。
圖3B是根據另一個實施例的本文提供的延伸構件310的示意性截面圖。圖3B中所示的延伸構件310與圖3A的延伸構件244不同。延伸構件310可替換延伸構件 244，使得使用延伸構件310來取代圖2A中的延伸構件244。延伸構件310從第二薄膜元件216的剛性部分321延伸，並且是第二薄膜元件216的剛性部分321的一部分。延伸構件310設置在第一薄膜214的外表面372與基板扣環210之間。延伸構件310從基板105的外邊緣徑向向外設置。延伸構件310被配置成當支撐板212和/或基板卡緊元件215在承載構件204下方移動時或如果基板105相對於基板卡緊元件215滑動時，接觸基板扣環210的內表面370，而不是基板105接觸基板扣環210的內表面370。
延伸構件310包括第一上表面318、第一下表面327、第一階梯表面333、第二階梯表面329、第二下表面331、第二上表面335、以及外表面320。第一上表面318從剛性部分321的中心主體315的頂部延伸。第一下表面327從剛性部分321的中心主體315的底部延伸。第一上表面318和第一下表面327是平行的，並且從第二薄膜元件216朝向基板扣環210向外延伸。
第一上表面318與第一階梯表面333相交，使得第一階梯表面333設置在距剛性部分321的中心主體315最遠的第一上表面318的遠端處。第一下表面327與第二階梯表面329相交，使得第二階梯表面329設置在距剛性部分321的中心主體315最遠的第一下表面327的遠端處。第一階梯表面333設置成與第一上表面318成除了180度以外的角度，諸如與第一上表面318成90度角。當第一階梯表面333設置成與第一上表面318成90度角時，第一階梯表 面333與第一上表面318垂直。第二階梯表面329設置成與第一下表面327成除了180度以外的角度，諸如與第一下表面327成90度角。當第二階梯表面329設置成與第一下表面327成90度角時，第二階梯表面329與第一下表面327垂直。
第一階梯表面333和第二階梯表面329兩者彼此平行。第一階梯表面333和第二階梯表面329設置成使得第一階梯表面333和第二階梯表面329分別從它們與第一上表面318和第一下表面327的交叉點向上行進，使得第一階梯表面333和第二階梯表面329是垂直表面並且遠離第一下表面327和基板105延伸。
向上延伸件314形成在第一階梯表面333與第二階梯表面329之間，使得向上延伸件314在第一上表面318和中心主體315上方垂直地延伸。
第二上表面335從在距第一上表面318最遠的第一階梯表面333的遠端延伸。第二上表面335向外延伸，使得第二上表面335遠離剛性部分321的中心主體315並朝向基板扣環210延伸。第二上表面335是水平表面並且平行於第一上表面和第一下表面327。
第二下表面331從在距第一下表面327最遠的第二階梯表面329的遠端延伸。第二下表面331向外延伸，使得第二下表面331遠離剛性部分321的中心主體315並朝向基板扣環210延伸。第二下表面331是水平表面並且平行 於第二上表面335、第一上表面和第一下表面327中的至少一者。
外表面320設置在第二上表面335與第二下表面331之間，使得外表面320是延伸構件310在從中心軸(例如，軸A)延伸的徑向方向上的最外側表面。在一些實施例中，外表面320是垂直表面並且平行於第一階梯表面333和第二階梯表面329兩者。在一些實施例中，外表面320可具有不同形狀，或者可相對於中心軸傾斜，以在外表面320碰撞基板扣環210的內表面370時改變力向量的方向。
上接觸部分316形成為附接到向上延伸件314。上接觸部分316至少由第二上表面335、第二下表面331和外表面320限定。上接觸部分316從中心主體315徑向向外設置並且設置在中心主體315的垂直上方。上接觸部分316和延伸構件310的外表面320接觸基板扣環210的位置至少部分地取決於向上延伸件314的高度313。向上延伸件的高度313被定義為第一上表面318與第二上表面335之間的距離。高度313可以是約0mm至約10mm，諸如約1mm至約8mm，諸如約2mm至約7mm，諸如約3mm至約6mm。向上延伸件314的高度313可以改變以在基板卡緊元件215並且因此在基板105上提供期望的力矩，如下文進一步描述的。隨著高度313增加，作用在基板105上的力矩變化。在一些實施例中，可能期望在基板105的不同部分上具有較大或較小的力矩。力矩至少部分地由高度313控制。延伸構件310圍繞柔軟部分323的至少一部分延 伸，使得延伸構件310可以是圍繞柔軟部分323的環。在一些實施例中，延伸構件310是圍繞柔軟部分323的圓周設置的複數個離散延伸件，使得存在多個上接觸部分316和/或多個向上延伸件314。
第一薄膜214的外表面372與延伸構件310的外表面320之間的距離為第四距離319。第四距離319可以是約2mm至約10mm，諸如約3mm至約6mm，諸如約4mm至約5mm。延伸構件310的外表面320與基板扣環210的內表面370之間的距離為第五距離317。第五距離317可以是約1mm至約5mm，諸如約2mm至約4mm，諸如約2mm至約3mm。第四距離319還可表示柔軟部分323的外表面與剛性部分321的外表面320之間的距離。第二薄膜元件216的外表面320與第一薄膜214的外表面372之間的差異是由第二薄膜元件216的外表面320與第一薄膜214的外表面372在半徑上的差異而造成的。第二薄膜元件216的外半徑比第一薄膜214的外半徑更大約0.5%至約5%，比第一薄膜214的外半徑更大約0.5%至約2%，諸如比第一薄膜214的外半徑更大約0.75%至約1.5%。
圖3C是根據又另一個實施例的本文提供的支撐板止動件250的示意性截面圖。在與圖2B類似的實施例中使用圖3C的支撐板止動件250。支撐板止動件250取代延伸件或與延伸件同時使用，該延伸件諸如圖3A的延伸構件244或圖3B的延伸構件310中的一者。在圖3C的實施例中，使用支撐板止動件250來代替延伸構件244、310中的 任一者。支撐板止動件250可以是單個環形支撐板止動件，或者可能存在設置在圍繞支撐板212和基板卡緊元件215周圍的不同圓周位置處的複數個離散支撐板止動件250。在存在多個離散支撐板止動件250的實施例中，支撐板止動件250中的每個支撐板止動件250僅設置成圍繞支撐板212和基板卡緊元件215的圓周的一小部分。可改變對本文的支撐板止動件250的描述以描述環形支撐板止動件或多個離散支撐板止動件中的任一者。支撐板212、第一薄膜214、第二薄膜元件216和基板扣環210類似於上文所述的那些，但是第二薄膜元件216不包括延伸件。
支撐板止動件250設置在背環208與承載構件204之間。在一些實施例中，支撐板止動件250的部分耦接到背環208的頂表面256和承載構件204的底表面360。支撐板止動件250包括主體334、導向銷338、延伸臂342、以及氣囊336。主體334是支撐板止動件250的主體，並且藉由導向銷338連接到背環208，並且藉由氣囊336連接到承載構件204。
導向銷338設置在腔體332內，腔體332設置在背環208的頂表面256內。腔體332可以是圓柱形腔體。腔體332的內表面可以是與導向銷338的外表面大致相同的大小。使用一個或多個緊固件或黏合劑將導向銷338耦接到背環208的腔體332。導向銷338的距腔體332最遠的相對端設置在穿過主體334的部分的開口356內。開口356是穿過主體334的底表面352形成的圓柱形開口。開口356具有 穿過底表面352並停止在壁358處設置的開口端。壁358設置在開口356的背端處。彈簧340設置在導向銷338的上端與開口356的表面之間。彈簧340設置成抵靠開口356的壁358和導向銷338的端部。彈簧340是可壓縮彈簧並且被配置成從導向銷338在主體334上提供向上的力。彈簧340支撐主體334的重量，同時允許主體334在指定範圍內向上和向下移動。導向銷338被配置成使得主體334能夠諸如在向上運動和/或向下運動中沿開口356的長度移動。
氣囊336設置在主體334與承載構件204的底表面360之間。氣囊336由柔性材料製成，使得氣囊336可以在不拉伸的情況下改變形狀。氣囊336流體連接到氣體源或流體源，使得氣囊336可以具有設置在氣囊336中的變化的流體量。氣囊336內的變化的流體量改變氣囊336內的壓力，這進而將允許改變氣囊336的形狀。氣囊336內的壓力可以藉由調節氣囊336的內部區域內的壓力而相對於承載構件204的底表面360向下推動主體334或向上拉動主體334來致動主體334。組合使用彈簧340和氣動控制的氣囊336以控制主體334的垂直位置。氣囊336被配置成致動主體334的方向與導向銷338使得主體334能夠移動所沿的方向相同。
延伸臂342附接到主體334並且從主體334向下朝向拋光墊108(圖1)延伸。在一些實施例中，延伸臂342是主體334的一部分。延伸臂342可具有L形。延伸臂342具有第一構件344和第二構件346。在一些實施例中，延伸 臂342是包括第一構件344和第二構件346的實心環。在其他實施例中，延伸臂342包括設置在等距陣列中的複數個離散元件，該陣列圍繞主體334的中心軸在圓形方向上延伸。在一個示例中，六個或更多個離散延伸臂342定位在圍繞主體334的中心軸延伸的陣列中。第一構件344是從主體334的底表面352延伸的垂直構件。第一構件344連接到第二構件346，使得第二構件346設置成與第一構件344成直角。第二構件346設置在距主體334最遠的第一構件344的遠端處。第二構件346從主體334向內延伸並且朝向支撐板212、第一薄膜214和第二薄膜元件216延伸。接觸表面348設置在第二構件346的最內側端。接觸表面348是與第一薄膜214的外表面372平行的表面。第二構件346沒有一直延伸到與第一薄膜214或第二薄膜元件216接觸。
間隙設置在第二構件346的接觸表面348與第一薄膜214的外表面372之間。當基板卡緊元件215在承載構件204下方居中時，第二構件346的接觸表面348與第一薄膜214的外表面372之間的間隙為第一間隙距離350。第一間隙距離350可以是小於約5mm，諸如小於約4mm，諸如小於約3mm，諸如小於約2mm。在一些實施例中，第一間隙距離350可以是約1mm至約5mm，諸如約2mm至約4mm，諸如約2mm至約3mm。因為基板卡緊元件215被配置成在基板處理期間在承載構件204下方略微移位，所以第一薄膜214或第二薄膜元件216(圖3C中的第一薄膜)與第二構件346的接觸表面348之間的間隙可能達 到約為零的距離，使得接觸表面348與第一薄膜214或第二薄膜元件216接觸。
第二構件346的至少一部分設置在基板扣環210的內表面370與第一薄膜214的外表面372之間的區域中。接觸表面348徑向地設置在基板扣環210與外表面372之間。接觸表面348設置成與基板扣環210的內表面370相距徑向距離345。徑向距離345可以是約1mm至約7mm，諸如約2mm至約6mm，諸如約3mm至約5mm。
氣囊分離主體334和承載構件204。在一些實施例中，主體334的頂表面343與承載構件204的底表面360之間的高度362在一範圍上變化。高度362變化的範圍可以是約1mm至約15mm，諸如約3mm至約12mm，諸如約5mm至約10mm。藉由改變主體334的頂表面343與承載構件204的底表面360之間的高度362，能夠在拋光操作期間或在拋光操作之間改變接觸表面348與第一薄膜214或第二薄膜元件216之間的接觸位置。接觸位置的改變允許對施加在基板上的力和力矩進行控制。可以移動力和力矩或者可以改變大小以改善拋光操作。
圖4A-4B是諸如圖3A-3B的延伸構件244和延伸構件310之類的延伸構件的示意性力圖。在圖4A-4B中，第二薄膜元件216被示出為具有耦接到底表面的基板105。使用如本文所述的卡緊動作來耦接基板105。在基板拋光期間，拋光墊108(圖1)跨基板105的下表面滑動並且在基板105上產生摩擦力403。摩擦力403側向(例如， 水平方向)推動基板105。基板105耦接到第二薄膜元件216，使得第一薄膜214和支撐板212也藉由第二薄膜元件216耦接到基板105。因此，當基板105由於摩擦力403而側向移動時，第二薄膜元件216、第一薄膜214和支撐板212中的每一者與基板105一起移動。
在處理期間，圖3A和圖4A的延伸構件244或圖3B和圖4B的延伸構件310的一部分將與基板扣環210(圖3A和圖3B)的內表面370接觸。藉由使延伸構件244或延伸構件310與基板扣環210的內表面370接觸，來防止基板105的邊緣與基板扣環210的內表面370接觸。防止基板105與基板扣環210接觸會防止基板105的邊緣被基板扣環210損壞。延伸構件244、310由如上文所述剛性材料製成。剛性材料防止在延伸構件244或延伸構件310與基板扣環210接觸時延伸構件244或延伸構件310變形。防止變形提供了在延伸構件244或延伸構件310與基板扣環210之間的可重複且受控的接觸點。當基板扣環210與延伸構件244、310中的任一者接觸時，基板扣環藉由延伸構件244或延伸構件310在第二薄膜元件216上施加反作用力402。摩擦力403和反作用力402產生力矩404。力矩404圍繞基板105的邊緣作用，並且可能使與接觸點最接近的基板邊緣略微抬起。
圖4A-4B中所示的力矩404考慮到反作用力402，但未包括在基板105的表面上產生的其他力，諸如由第二薄膜元件216和支撐板212引起的法向力或由於基板 與拋光墊的相互作用而生成的力。在第一圖405中示出了由力矩404引起並由拋光墊108(圖1)施加到基板105上的(多個)法向力。第一圖405示出了由拋光墊108施加到基板105上的反作用力所施加的跨基板105的長度的第一力梯度406。第一力梯度406由延伸構件244、310與基板扣環210接觸以及由拋光墊108施加到基板105上的反作用力所施加的力矩404引起。因此，第一力梯度406的大小在距延伸構件244或延伸構件310與基板扣環210之間的接觸點最遠的基板邊緣附近最大。在第二圖408中示出了由基板105施加到拋光墊108上的力。第二圖408示出了跨與拋光墊108接觸的基板105的長度的第二力梯度410。由基板105施加到拋光墊108上的法向力的大小在與拋光墊108接觸的基板105的距在延伸構件244或延伸構件310與基板扣環210之間的接觸點最遠的邊緣附近最大。與圖4A所示的實施例相比，第一力梯度406和第二力梯度410的大小在與圖4B的實施例類似的實施例中更大，因為向上延伸件314提供了更長的力矩臂和增大的力矩404的大小。
第二力梯度410可以與其他力梯度(諸如由第二薄膜元件216施加在基板105上的壓力)組合。將注意到，力矩404的產生以及因此第二力梯度410的產生對於校正在拋光期間由於基板105的邊緣與拋光墊108的相互作用而在基板105的邊緣處生成的高接觸力是有用的。作為示例，在(1996年6月19日提交的)Guthrie等人的美國專利第5,795,215號中參考圖7A-7C進一步描述了在利用 拋光墊108的拋光製程期間在基板105的邊緣處的非均勻高接觸力的原因。因此，本領域技術人員將理解，第二力梯度410的產生可用於抵消至少由於由第二薄膜元件216藉由支撐板212施加到基板105的壓力而在基板的邊緣附近生成的非均勻接觸力。
圖3C的實施例被配置成生成作用在其中的類似的摩擦力、反作用力和力矩。圖3C的實施例的反作用力類似於圖4B所示的反作用力，但是用延伸臂342替換延伸件，並且反作用力可以作用在沿第一薄膜214的外表面372的略微不同的位置。
本文揭露的裝置實現在基板扣環與基板卡緊薄膜之間的受控接觸點，而基板本身不與基板扣環接觸。該裝置可以是從基板卡緊薄膜向外設置的接觸延伸件、或耦接到承載構件並向內延伸以接觸基板卡緊薄膜的支撐板止動件中的任何一者。受控接觸點提供對在基板拋光期間施加在基板上的力的改善的調諧/可預測性。
如本文所使用的，術語「約」定義近似值。用術語「約」修飾的值可以是術語「約」後面的值的正負約0.5%。使用「約」的每個測量結果或範圍也可以不使用術語「約」來定義。
雖然前述涉及本揭露的實施例，但是可在不脫離本揭露的基本範圍的情況下設計本揭露的其他和進一步實施例，並且本揭露的範圍由所附申請專利範圍確定。
105:基板
206:承載環組件
208:背環
210:基板扣環
212:支撐板
214:薄膜
215:基板卡緊元件
216:第二薄膜元件
225:槽
226:通道
228:卡緊表面
244:延伸構件
302:頂表面
304:第三距離
305:第一距離
306:外表面
307:第二半徑
308:底表面
315:中心主體
321:剛性部分
323:柔軟部分
325:通道
370:內表面
372:外表面

Claims (20)

  1. 一種用於基板拋光的裝置，包括：一殼體構件；一承載構件，該承載構件耦接到該殼體構件，該承載構件形成一承載容積的至少一部分；一支撐板，該支撐板設置在該承載容積的徑向內側並且耦接到該承載構件；以及一基板卡緊元件，該基板卡緊元件耦接到該支撐板，並且該基板卡緊元件包括：一第一薄膜，該第一薄膜包括複數個通道區域；以及一第二薄膜，該第二薄膜耦接到該第一薄膜的一底表面，該第二薄膜進一步包括一剛性部分和一柔軟部分，該剛性部分設置在該柔軟部分和該第一薄膜之間，該剛性部分包括設置在該軟部分徑向外側的一延伸構件，其中該剛性部分具有一第一硬度並且該柔軟部分具有小於該第一硬度的一第二硬度。
  2. 如請求項1所述的裝置，其中該殼體構件、該承載構件、該支撐板、該第一薄膜和該第二薄膜共用一共同的中心軸。
  3. 如請求項1所述的裝置，其中該第二薄膜的一頂表面黏合到該第一薄膜的該底表面。
  4. 如請求項1所述的裝置，其中存在穿過該第一薄膜和該第二薄膜設置的5個到15個通道。
  5. 如請求項1所述的裝置，其中該剛性部分具有約151mm至約155mm的一外半徑。
  6. 如請求項1所述的裝置，其中該剛性部分進一步包括設置在該柔軟部分之上的一中心主體，並且該延伸構件從該中心主體向外延伸。
  7. 如請求項6所述的裝置，其中該剛性部分在肖氏A標度上具有高於約40A的一硬度。
  8. 如請求項1所述的裝置，其中複數個通道從該複數個通道區域延伸穿過該第二膜。
  9. 一種用於基板拋光的裝置，包括：一承載組件，該承載組件被配置成設置在一拋光墊之上，並且該承載組件包括：一殼體構件；承載構件，該承載構件耦接到該殼體構件並且形成在該承載構件的內部的一承載容積的一部分；一支撐板，該支撐板設置在該承載構件和該承載容積的內部；以及一基板卡緊元件，該基板卡緊元件包括：一第一薄膜，該第一薄膜包括複數個通道區域；以及一第二薄膜，該第二薄膜耦接到該第一薄膜的一底表面，該第二薄膜包括一剛性部分和一柔軟部分，該剛性部分設置在該柔軟部分和該第一薄膜之間， 該剛性部分包括設置在該軟部分徑向外側的一延伸構件，其中該剛性部分具有一第一硬度並且該柔軟部分具有小於該第一硬度的一第二硬度，該剛性部分的一部分包圍該柔軟部分的一部分並且從該第二薄膜的該柔軟部分和該第一薄膜徑向向外延伸，其中該剛性部分包括一外表面，該外表面被配置成在該基板卡緊元件在該承載容積內移動時與一扣環的一內表面接觸。
  10. 如請求項9所述的裝置，其中該剛性部分進一步包括設置在該柔軟部分之上的一中心主體，並且該剛性部分從該中心主體向外延伸。
  11. 如請求項10所述的裝置，其中該剛性部分件在肖氏A標度上具有高於約40A的一硬度，並且該柔軟部分在肖氏A標度上具有低於約30A的一硬度。
  12. 如請求項9所述的裝置，其中該剛性部分進一步包括：一中心主體；一向上延伸件，該向上延伸件在該中心主體上方延伸；以及一上接觸部分，該上接觸部分附接到該向上延伸件的上遠端並且設置成遠離該中心主體。
  13. 如請求項9所述的裝置，進一步包括耦接到該承載構件並且進一步形成該承載容積的一扣環，其中 該剛性部分從該扣環徑向向內設置。
  14. 如請求項13所述的裝置，其中該剛性部分的一外表面與該扣環的一內表面平行。
  15. 如請求項9所述的裝置，進一步包括從該柔軟部分到該剛性部分的硬度的一逐漸過渡。
  16. 如請求項9所述的裝置，其中複數個通道從該複數個通道區域延伸穿過該第二膜。
  17. 一種用於基板拋光的裝置，包括：一基板支撐載體，該基板支撐載體包括：一殼體構件；一承載構件，該承載構件耦接到該殼體構件並且形成在該承載構件中的承載容積的一部分；一支撐板，該支撐板設置在該承載容積的徑向內側並且耦接到該承載構件；一基板卡緊構件，該基板卡緊構件耦接到該支撐板並且設置在該支撐板下方；以及一支撐板止動件，該支撐板止動件耦接到該承載構件，該支撐板止動件包括：一主體；一導向銷，該導向銷設置在形成在該主體中的一開口中並且耦接到該承載構件；一延伸臂，該延伸臂設置在該主體與該支撐板之間；以及一氣囊，該氣囊設置在該主體的頂部上並且在該主體與 該承載構件之間。
  18. 如權利要求17所述的裝置，進一步包括設置在該開口內的一可壓縮彈簧。
  19. 如權利要求17所述的裝置，其中該承載構件進一步包括一背環，其中該支撐板止動件設置在該背環的一頂表面之上，使得該導向銷耦接到該背環。
  20. 如權利要求17所述的裝置，其中該延伸臂在該支撐板止動件的該主體下方延伸並且朝向該支撐板的一外表面延伸。
TW110137686A 2020-10-13 2021-10-12 具有接觸延伸件或可調節止動件的基板拋光裝置 TWI839644B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US202063091098P 2020-10-13 2020-10-13
US63/091,098 2020-10-13

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW202228913A TW202228913A (zh) 2022-08-01
TWI839644B true TWI839644B (zh) 2024-04-21

Family

ID=81078531

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW110137686A TWI839644B (zh) 2020-10-13 2021-10-12 具有接觸延伸件或可調節止動件的基板拋光裝置

Country Status (5)

Country Link
US (1) US11904429B2 (zh)
JP (1) JP7518175B2 (zh)
CN (2) CN217619898U (zh)
TW (1) TWI839644B (zh)
WO (1) WO2022081398A1 (zh)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW323978B (en) * 1996-02-21 1998-01-01 Mutsubishi Gum Kk Fixture for work piece
US6132298A (en) * 1998-11-25 2000-10-17 Applied Materials, Inc. Carrier head with edge control for chemical mechanical polishing
CN203887679U (zh) * 2014-05-23 2014-10-22 中芯国际集成电路制造(北京)有限公司 研磨头及研磨装置
US20150174727A1 (en) * 2013-12-19 2015-06-25 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Carrier head having retainer ring, polishing system including the carrier head and method of using the polishing system
CN106985058A (zh) * 2015-11-16 2017-07-28 台湾积体电路制造股份有限公司 用于研磨晶片的装置

Family Cites Families (38)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1656344A1 (ru) * 1988-10-24 1991-06-15 И.Н.Говор и С.М.Осадчий Фотопреобразующий элемент
US5795215A (en) 1995-06-09 1998-08-18 Applied Materials, Inc. Method and apparatus for using a retaining ring to control the edge effect
US6024630A (en) * 1995-06-09 2000-02-15 Applied Materials, Inc. Fluid-pressure regulated wafer polishing head
US6146259A (en) 1996-11-08 2000-11-14 Applied Materials, Inc. Carrier head with local pressure control for a chemical mechanical polishing apparatus
US5957751A (en) 1997-05-23 1999-09-28 Applied Materials, Inc. Carrier head with a substrate detection mechanism for a chemical mechanical polishing system
US6080050A (en) 1997-12-31 2000-06-27 Applied Materials, Inc. Carrier head including a flexible membrane and a compliant backing member for a chemical mechanical polishing apparatus
US6436228B1 (en) 1998-05-15 2002-08-20 Applied Materials, Inc. Substrate retainer
US6390904B1 (en) 1998-05-21 2002-05-21 Applied Materials, Inc. Retainers and non-abrasive liners used in chemical mechanical polishing
US6251215B1 (en) 1998-06-03 2001-06-26 Applied Materials, Inc. Carrier head with a multilayer retaining ring for chemical mechanical polishing
US6159079A (en) 1998-09-08 2000-12-12 Applied Materials, Inc. Carrier head for chemical mechanical polishing a substrate
US6165058A (en) 1998-12-09 2000-12-26 Applied Materials, Inc. Carrier head for chemical mechanical polishing
US6422927B1 (en) 1998-12-30 2002-07-23 Applied Materials, Inc. Carrier head with controllable pressure and loading area for chemical mechanical polishing
US6162116A (en) 1999-01-23 2000-12-19 Applied Materials, Inc. Carrier head for chemical mechanical polishing
US6217426B1 (en) 1999-04-06 2001-04-17 Applied Materials, Inc. CMP polishing pad
US6431968B1 (en) 1999-04-22 2002-08-13 Applied Materials, Inc. Carrier head with a compressible film
US6358121B1 (en) 1999-07-09 2002-03-19 Applied Materials, Inc. Carrier head with a flexible membrane and an edge load ring
US6241593B1 (en) 1999-07-09 2001-06-05 Applied Materials, Inc. Carrier head with pressurizable bladder
US6663466B2 (en) 1999-11-17 2003-12-16 Applied Materials, Inc. Carrier head with a substrate detector
US6361419B1 (en) 2000-03-27 2002-03-26 Applied Materials, Inc. Carrier head with controllable edge pressure
US6450868B1 (en) 2000-03-27 2002-09-17 Applied Materials, Inc. Carrier head with multi-part flexible membrane
US6602114B1 (en) 2000-05-19 2003-08-05 Applied Materials Inc. Multilayer retaining ring for chemical mechanical polishing
US6722965B2 (en) * 2000-07-11 2004-04-20 Applied Materials Inc. Carrier head with flexible membranes to provide controllable pressure and loading area
US6857945B1 (en) 2000-07-25 2005-02-22 Applied Materials, Inc. Multi-chamber carrier head with a flexible membrane
US6848980B2 (en) 2001-10-10 2005-02-01 Applied Materials, Inc. Vibration damping in a carrier head
US6572446B1 (en) 2000-09-18 2003-06-03 Applied Materials Inc. Chemical mechanical polishing pad conditioning element with discrete points and compliant membrane
US6790768B2 (en) * 2001-07-11 2004-09-14 Applied Materials Inc. Methods and apparatus for polishing substrates comprising conductive and dielectric materials with reduced topographical defects
US6890249B1 (en) 2001-12-27 2005-05-10 Applied Materials, Inc. Carrier head with edge load retaining ring
US6835125B1 (en) 2001-12-27 2004-12-28 Applied Materials Inc. Retainer with a wear surface for chemical mechanical polishing
US7255771B2 (en) 2004-03-26 2007-08-14 Applied Materials, Inc. Multiple zone carrier head with flexible membrane
US7207871B1 (en) 2005-10-06 2007-04-24 Applied Materials, Inc. Carrier head with multiple chambers
US7575504B2 (en) 2006-11-22 2009-08-18 Applied Materials, Inc. Retaining ring, flexible membrane for applying load to a retaining ring, and retaining ring assembly
US20100120335A1 (en) * 2008-11-07 2010-05-13 Novellus Systems, Inc. Partial Contact Wafer Retaining Ring Apparatus
US9050700B2 (en) 2012-01-27 2015-06-09 Applied Materials, Inc. Methods and apparatus for an improved polishing head retaining ring
DE102012222012B4 (de) * 2012-11-30 2017-04-06 Semikron Elektronik Gmbh & Co. Kg Leistungshalbleitereinrichtung und ein Verfahren zur Herstellung einer Leistungshalbleitereinrichtung
US9381613B2 (en) * 2013-03-13 2016-07-05 Applied Materials, Inc. Reinforcement ring for carrier head
US9751189B2 (en) 2014-07-03 2017-09-05 Applied Materials, Inc. Compliant polishing pad and polishing module
KR102670164B1 (ko) * 2018-12-24 2024-05-29 주식회사 케이씨텍 기판 처리 장치
TWI840511B (zh) 2019-02-28 2024-05-01 美商應用材料股份有限公司 用於化學機械研磨承載頭的固定器

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW323978B (en) * 1996-02-21 1998-01-01 Mutsubishi Gum Kk Fixture for work piece
US6132298A (en) * 1998-11-25 2000-10-17 Applied Materials, Inc. Carrier head with edge control for chemical mechanical polishing
US20150174727A1 (en) * 2013-12-19 2015-06-25 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Carrier head having retainer ring, polishing system including the carrier head and method of using the polishing system
CN203887679U (zh) * 2014-05-23 2014-10-22 中芯国际集成电路制造(北京)有限公司 研磨头及研磨装置
CN106985058A (zh) * 2015-11-16 2017-07-28 台湾积体电路制造股份有限公司 用于研磨晶片的装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN114346892A (zh) 2022-04-15
US20220111482A1 (en) 2022-04-14
KR20220116311A (ko) 2022-08-22
JP7518175B2 (ja) 2024-07-17
WO2022081398A1 (en) 2022-04-21
CN217619898U (zh) 2022-10-21
TW202228913A (zh) 2022-08-01
JP2023516869A (ja) 2023-04-21
US11904429B2 (en) 2024-02-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6776694B2 (en) Methods for carrier head with multi-part flexible membrane
JP6867430B2 (ja) 凹所およびキャップを有する、中心部が可撓性の片面研磨ヘッド
US6645044B2 (en) Method of chemical mechanical polishing with controllable pressure and loading area
EP1944123B1 (en) Substrate holding apparatus
US6361419B1 (en) Carrier head with controllable edge pressure
US9815171B2 (en) Substrate holder, polishing apparatus, polishing method, and retaining ring
JP4519972B2 (ja) 化学機械研磨の制御可能圧力及びローディング領域を有するキャリヤヘッド
US20220111484A1 (en) Polishing head retaining ring tilting moment control
TWI839644B (zh) 具有接觸延伸件或可調節止動件的基板拋光裝置
JP7436684B2 (ja) 変形可能な基板チャック
KR102719077B1 (ko) 접촉 연장부 또는 조절가능한 정지부를 갖는 기판 연마 장치
CN111266993B (zh) 化学机械式研磨装置用承载头的卡环及具备其的承载头
JP4307674B2 (ja) ウェーハの研磨装置
JP2022526214A (ja) 基板キャリアヘッドおよび処理システム
TWI856390B (zh) 具有局部內環下壓力控制的承載頭及使用此承載頭拋光基板的方法
JP3770956B2 (ja) 研磨装置及び研磨方法
TW202308786A (zh) 用於拋光晶圓的裝置
TW202233359A (zh) 研磨頭及研磨裝置