TWI355984B - Retaining ring with shaped surface - Google Patents

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TWI355984B TW093134996A TW93134996A TWI355984B TW I355984 B TWI355984 B TW I355984B TW 093134996 A TW093134996 A TW 093134996A TW 93134996 A TW93134996 A TW 93134996A TW I355984 B TWI355984 B TW I355984B
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Description

1355984 一大致呈環狀的主體，該主體具有一底面，且利用一 個專門用來拋光定位環底面的第一裝置來拋光該底面，以 在該底面上製造出一特定放射斷面造型。 22. 一定位環，該定位環至少包括： 一環狀主體，該主體具有一底面、一内表面、一外表 面及用來連接至一承載頭的一頂面，其中該定位環包含具 有不同表面粗糙度的一第一部位與一第二部位，其中該第 一部位與該第二部位係位於該底面上。 · 23. 一拋光裝置，該拋光裝置至少包括： 一旋轉平台； 複數個定位手臂，且該些定位手臂與該旋轉平台連 接，當使一物體依據該物體中的一或一個以上的支點來旋 轉時，操作每一個定位手臂以避免該物體沿著該旋轉平台 之旋轉路徑移動；以及
一轉接器，用來將一氣動式壓力來源與一真空來源耦 合到至少一個物體上，以同時供應該物體氣動式壓力與真 空。 24. 如申請範圍第23項所述之拋光裝置，其中至少 一個該些手臂具有一調整裝置。 25. 一種在一定位環之一底面上形成預定剖面造型 39 1355984 的裝置，該裝置至少包括： 一拋光平台；以及 一定位環支撐裝置； 其中，該拋光平台與該定位環支撐裝置的其中一者在 該定位環之整個寬度上提供一壓力差。 26. 如申請範圍第25項所述之裝置，其中該定位環 支撐裝置包含一罩蓋，該罩蓋具有一傾斜下表面，該傾斜 下表面與該定位環之該頂面接觸。 φ 27. 如申請範圍第26項所述之裝置，其中該傾斜下 表面由内至外向下傾斜。 28. 如申請範圍第26項所述之裝置，其中該傾斜下 表面由内至外向上傾斜。
29. 如申請範圍第2 5項所述之裝置，其中該定位環 支撐裝置朝該拋光平台方向彎曲，以提高施加於該定位環 之該内緣上的壓力。 30. 如申請範圍第25項所述之裝置，更至少包括一 驅動軸與一偏向裝置，該偏向裝置係在與該支撐物不同點 之該驅動軸上之一點上施加一側向力。 40 1355984 31. 如申請範圍第25項所述之裝置，其中該拋光 平台包含一凹狀拋光表面。 32. 一種在一定位環之底面上製造一表面造型的方 法，該方法至少包括： 固定一環狀定位環之一底面，使該底面與一大致平坦 的研磨表面接觸；以及 在該底面與該研磨表面之間產生一非旋轉式運動，以 研磨該底面直至該頂面達成一平衡幾何造型。 φ 3 3. 如申請範圍第3 2項所述之方法，其中產生該非 旋轉式運動的步驟包括產生一隨機運動。 34. 如申請範圍第33項所述之方法，其中產生該隨 機運動的步驟包括產生一隨機震動式運動。
35. 如申請範圍第34項所述之方法，其中產生該隨 機震動式運動包含使支撐該研磨表面之一研磨平台作隨 機震動式運動。 36. 如申請範圍第33項所述之方法，其尹產生該隨 機震動式運動包含在無側向阻力的情況下使該定位環懸 浮在該研磨表面上。 41 1355984 機震 研磨 部位 性缓 轉式 37. 如申請範圍第36項所述之方法，其中產生該隨 動式運動包含使該定位環之支撐部分彈離一環繞該 表面周圍之一定位牆。 38. 如申請範圍第37項所述之方法，其中使該支撐 彈離之步驟包括使該定位環與該支撐部位上之一彈 衝裝置接觸。 39. 如申請範圍第3 2項所述之方法，其中產生非旋 運動之步驟包括產生橢圓形運動。
形運 形運 形運 40. 如申請範圍第39項所述之方法，其中產生橢圓 動之步驟包括產生軌道運動。 形運 懸浮 繞該 41. 如申請範圍第39項所述之方法，其中產生橢圓 動之步驟包括使支撐該研磨表面之研磨平台做橢圓 動。 42. 如申請範圍第39項所述之方法，其中產生橢圓 動之步驟包含在沒有旋轉阻力的情況下使該定位環 在該研磨表面上。
43. 如申請範圍第32項所述之方法，更包含利用環 研磨表面之一定位牆將一研磨液體保留在該研磨表 42 1355984 面上。 44. 如申請範圍第32項所述之方法，其中固定該定 位環之步驟包含將該定位環與一支撐部位鎖固在一起》 45. 如申請範圍第32項所述之方法，其中平衡幾何 造型在整個該底面上具有約介於0.001 mm至0,03 mm之 間的兩度差。
46. 一種組裝承載頭的方法，其至少包括： 如申請專利範圍第3 2項所述之方法在一定位環之一 底面上形成一表面剖面造型；以及 將具有該平衡幾何造型之該定位環固定於一承載頭 47. 一種化學機械研磨方法，該方法至少包括：
根據如申請專利範圍第4 6項所述之方法來組裝一承 載頭； .將該承載頭固定至一化學機械研磨裝置上； 使一基材置於具有該定位環之該承載頭中，且與一研 磨表面接觸；以及 使該基材與該研磨表面之間產生相對運動。 4 8 .如申請範圍第47項所述之方法，其中使該基材 43 1355984 與該研磨表面之間產生相對運動之步驟包括旋轉該承載 頭。 4 9 .如申請範圍第47項所述之方法，其中使該基材 與該研磨表面之間產生相對運動之步驟包括旋轉該研磨 表面。 5 0 .如申請範圍第49項所述之方法，其中使該基材 與該研磨表面之間產生相對運動之步驟包括旋轉該研磨 表面。 51.如申請範圍第47項所述之方法，其中，在研磨 該基材後，不改變該定位環之該底面剖面造型的平衡幾何 造型。 52. 一種形成定位環的方法，該方法至少包括： 形成一定位環，該定位環具有一内徑表面、一外徑表 面' 一頂面與一底面；以及 拋光該底面以提供一預定的非平坦剖面造型。 53. 如申請範圍第52項所述之方法，其中拋光該底 面之步驟包括在該定位環之整個寬度上提供一壓力差。 54. 如申請範圍第53項所述之方法，其中造成一壓 44 1355984 力差 之步驟包括對該定位環之該頂面提供一壓力差。 面之 斜下 5 5 .如申請範圍第54項所述之方法，其中拋光該底 步驟包括使該定位環位於一罩幕中，該罩幕具有一傾 表面，該傾斜下表面與該定位環之頂面接觸。 表面 5 6.如申請範圍第5 5項所述之方法，其中該傾斜下 由内朝外向下傾斜。
表面 5 7.如申請範圍第5 5項所述之方法，其中該傾斜下 由内朝外向上傾斜。 面之 58.如申請範圍第54項所述之方法，其中拋光該底 步驟包括使該定位環位於一彈性支撐部位内。 力差 壓力 性支 撐部 内緣 59.如申請範圍第58項所述之方法，其中造成一壓 之步驟包括對該該彈性支撐部位之中心施加一向下 〇
6 0 .如申請範圍第59項所述之方法，其中對該該彈 撐部位之中心施加一向下壓力之步驟造成該彈性支 位之中心朝該旋轉平台之方向彎曲，以對該定位環之 施加一上升的壓力。 45 1355984 面之 力差 施加 向力 緣施 力差 其與 一第 環與 與該 61.如申請範圍第54項所述之方法，其中拋光該底 步驟包括使該定位環位於一剛性支撐部位中。 6 2 .如申請範圍第61項所述之方法，其中施加一壓 之步驟包括對一個從該支撐部位向上延伸出的轉軸 一側向力。 6 3 .如申請範圍第6 2項所述之方法，其中施加一側 之步驟造成該支撐部位之力矩，以對該定位環之該外 加一上升的壓力。 64.如申請範圍第53項所述之方法，其中施加一壓 之步驟包括對該定位環之該底面提供一壓力差。 6 5 ·如申請範圍第64項所述之方法按壓該定位環使 一凹狀抛光表面接觸。 66. 如申請範圍第52項所述之方法，更至少包括在 一溫度下連接該定位環與一支撐部位，以及將該定位 該支撐部位其中一者加熱至一第二溫度。 67. 如申請範圍第66項所述之方法，其中該定位環 支撐部位分別由具有不同熱膨脹係數之材料所製成。
46 1355984 68. 如申請範圍第66項所述之方法，其中加熱該定 位環至一第二溫度，且該第二溫度與該支撐部位之溫度不 同。 69. 如申請範圍第66項所述之方法，其中加熱該支 撐部位至第二溫度，且該第二溫度與該定位環之溫度不 同。 70. 一種形成定位環的方法，該方法至少包括： φ 形成一定位環，該定位環具有一内徑表面、一外徑表 面、一頂面與一底面；以及 加工該底面以提供一預定的非平坦剖面造型。
71. 如申請範圍第70項所述之方法，其中該加工步 驟包括使該底面與一切削表面接觸，該切削表面之寬度小 於該定位環之寬度，以及當該定位環與該切削邊緣之間具 有一相對距離時，使該切削表面沿該定位環之寬度移動以 將該底面切削成預定之非平面造型。 72. 如申請範圍第70項所述之方法，其中該加工步 驟包括使該底面與一切削表面接觸，以及在該定位環與該 切削表面之間產生一相對運動以將該底面加工成與該預 定輪廓互補之預定非平面造型，其中該切削表面之寬度大 於該定位環之寬度，且該切削表面具有一預定輪廓。 47 1355984 73 . 一種形成定位環的方法，該方法至少包括： 形成一定位環，該定位環具有一内徑、一外徑、一頂 面與一底面；以及 造型該底面，使該底面具有兩個或兩個以上之環狀區 域，其中該些區域中至少其中一者不與該頂面平行。
74. 如申請範圍第73項所述之方法，其中製造一定 位環之步驟包含將該定位環製造成兩個獨立件。 75. 如申請範圍第73項所述之方法，其中造型該底 面之步驟包含使該底面成為平坦狀或平截頭圓錐形。 76. 如申請範圍第73項所述之方法，其中該底面僅 具有二個區域。
77. 如申請範圍第73項所述之方法，其中造型該底 面之步驟包含加工該底面。 78. 如申請範圍第73項所述之方法，其中造型該底 面之步驟包含造型該定位環，以使整個該底面上具有約介 於0.02 mm至0.02 mm之間的高度差。 79. 如申請範圍第78項所述之方法，其中造型該表 48 1355984 面之步驟包含造型該定位環，以使該底面上之高度差約為 0.0 1 m m。 80. 如申請範圍第73項所述之方法，其中造型該底 面之步驟包含形成三個區域，該些區域之間非共平面，該 第一區域係從該外徑開始向下傾斜，該第二區域係從該内 徑開始向下傾斜，以及該第三區域位在該第一區域與該第 二區域之間。 81. 如申請範圍第80項所述之方法，其中造型該底 面之步驟包含使該第三區域與該内徑之距離較其與該外 徑之距離短。 82. 如申請範圍第80項所述之方法，其中造型該底 面之步驟包含使該第三區域與該外徑之距離較其與該内 徑之距離短。 83. 一種形成定位環的方法，該方法至少包括： 形成一定位環，該定位環具有一内徑、一外徑、一頂 面與一底面；以及 造型該底面，以在該内徑至該外徑之間提供至少一平 截頭圓錐形表面，其中在整個該底面上的高度差約介於 0.002 mm 至 0.02 mm 之間。 49 1355984 84. 如申請範圍第83項所述之方法，其中造型該底 面之步驟在該内徑與該外徑之間提供一個平截頭圓錐形 表面。 85. 如申請範圍第84項所述之方法，其中該平截頭 圓錐形表面從該内徑延伸至該外徑。 86. 如申請範圍第85項所述之方法，其中該底面從 該外徑朝該内徑方向向下傾斜。 φ 87. 如申請範圍第83項所述之方法，其中該底面僅 包含一平坦表面。 88. 如申請範圍第8 7項所述之方法，其中該平坦表 面放射狀地位在該平截頭圓雜形表面之外側。
89. 如申請範圍第87項所述之方法，其中該平坦表 面放射狀地位在該平截頭圓雜形表面之内側。 90. 如申請範圍第83項所述之方法，其中造型該底 面之步驟在該内徑與該外徑之間僅提供兩個平截頭圓錐 形表面。 91. 如申請範圍第90項所述之方法，其中該底面僅 50 1355984 包含一平坦表面，且該平坦表面位在該兩平截頭圓錐形表 面之間。 92. 如申請範圍第83項所述之方法，其中製造一定 位環之步騾包括將該定位環製造成兩獨立件。 93. —種造型定位環的方法，該方法至少包括： 提供一個具有一底面之定位環；以及
拋光該底面，以在該底面中形成一特定放射剖面造 型，且利用一個專門用來拋光定位環底面的第一裝置來執 行該拋光步驟。 94. 如申請範圍第93項所述之方法，更至少包括： 研磨該底面之前，將該定位環安置在一承載頭上。 95. 如申請範圍第93項所述之方法，其中該底面之 材質為塑膠。
96. 如申請範圍第93項所述之方法，其中拋光該底 面之步驟包括在拋光時於該定位環内保留一空白基材。 97. 如申請範圍第93項所述之方法，其中該定位環 之該特定放射剖面造型大致為一種平衡剖面造型，且該平 衡剖面造型與一組化學機械研磨程序參數有關。 51 1355984 98. 如申請範圍第93項所述之方法，其中該特定放 射剖面造型在0.05 mm之起伏範圍内大致為平坦狀。 99. 如申請範圍第93項所述之方法，其中該第一裝 置是一拋光裝置，該拋光裝置在單一個旋轉平台上具有複 數個拋光位置。
100.如申請範圍第93項所述之方法，更至少包括： 將具有該已拋光底面之該定位環固定於一第二裝置 上，該第二裝置係用來研磨基材；以及使一基材置於具有 已拋光底面的該定位環中，該基材與該第二裝置之一研磨 表面接觸。 1 0 1 .如申請範圍第1 0 0項所述之方法，其中該第二裝 置是一個具有研磨裝置，該研磨裝置具有複數個承載頭與 複數個平台。 102. 如申請範圍第100項所述之方法，其中與該研磨 表面接觸之該基材是矽基材。 103. 如申請範圍第93項所述之方法，其中該第一裝 置不具有一聯合的晶圓移送系統。 52 1355984 104. —種造型定位環的方法，該方法至少包括： 提供一個具有一底面的定位環；以及 拋光該底面，以在該底面中形成一特定放射剖面造 型，其中，使該定位環於研磨時依該定位環之軸心自由旋 轉。 105. 如申請範圍第104項所述之方法，更至少包括在 該底面拋光成一特定放射剖面造型之前，將該定位環安裝 在一承載頭上。 籲 106. 如申請範圍第104項所述之方法，其中該底面之 材料為塑膠。 107.如申請範圍第104項所述之方法，其中該拋光步 驟更至少包括使一空白基材留在該定位環中。
108.如申請範圍第104項所述之方法，其中該定位環 之該特定放射剖面造型大致為一種平衡剖面造型，該平衡 剖面造型與一組化學機械研磨程序參數有關。 109.如申請範圍第104項所述之方法，其中該特定放 射剖面造型在0.05 mm之起伏範圍内大致為平坦狀。 110.如申請範圍第104項所述之方法，其中該拋光步 53 1355984 驟包括在單一個平台上拋光複數個定位環。 1 1 1. 一種使用定位環的方法，該方法至少包括： 拋光一環狀定位環之底面，以提供一特定表面特徵， 其中該特定特徵包含該底面的一形狀或整個該底面的高 度差，利用一個專門用來拋光定位環底面的第一裝置來執 行該拋光步驟； 固定該定位環於一承載頭上；以及
利用一個使用該承載頭的第二裝置來研磨複數個元 件基材，其中該特定表面特徵大致符合在該第二裝置上磨 合該定位環所產生之平衡表面特徵。 1 1 2 .如申請範圍第1 1 1項所述之方法，其中該研磨步 驟包括使一或一個以上之該基材旋轉、使一研磨墊旋轉、 使該基材作轨道繞行、使該基材擺動、使該研磨墊擺動或 使該研磨墊作線性運動。
1 1 3 ·如申請範圍第11 2項所述之方法，其中該研磨步 驟至少包括雙重旋轉。 114.如申請範圍第113項所述之方法，其中該表面特 徵至少包括該底面之剖面造型。 1 1 5 ·如申請範圍第1 1 4項所述之方法，其中該剖面造 54 1355984 型提供該 116. 型包含一 117. 型提供該 118. 型包含一 119. 曲率半徑 120. 曲率半徑 12 1. 徵至少包 122. 半徑下， 底面一非平坦表面。 如申請範圍第115項所述之方法，其中該剖面造 凸狀曲線。 如申請範圍第115項所述之方法，其中該剖面造 底面一平截頭圓錐形表面。 如申請範圍第115項所述之方法，其中該剖面造 内緣之曲率半徑以及一外緣之曲率半徑。
如申請範圍第118項所述之方法，其中該内緣之 大於該外緣之曲率半徑。 如申請範圍第Π8項所述之方法，其中該内緣之 小於該外緣之曲率半徑。 如申請範圍第111項所述之方法，其中該表面特 括一軸向平坦度。 如申請範圍第121項所述之方法，其中在一固定 該剖面造型中的軸向變化小於0.3 mils。
55
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