TWM356214U - A retaining ring for chemical mechanical polishing - Google Patents

Description

M356214 八、新型說明： 【新型所屬之技術領域】 本創作大體上與化學搆絲ώ * ，更明確而言 &宇機械研磨基材相 是與用於化學機械研磨之固定環相關。

【先前技術】 一般係藉由連續沉積導截 上而在基材上形成積體電路。 充層（filler layer)在非平面 直至非平面表面外露。例如： 絕緣層上以填充絕緣層内之溝 直至絕緣層之凸起圖樣外露。 凸起圖樣間的導電層部份會形 於基材上之薄膜電路間形成導 基材表面以進行微影。 、半導體或絕緣層於矽基材 其中一製作步驟包括沉積填 表面上’以及平坦化填充層 可沉積導電性填充層於圖樣 渠或孔洞。接著研磨填充層 平坦化之後，殘餘在絕緣層 成介層洞、插塞與線路，而 電通路。此外，需要平坦化

化學機械研磨為平坦化可接受的方法之一/此平坦化 方法通常需要將基材固定在裝载件（carrier )上或化學機 械研磨裝置之研磨頭（polishing head)上。基材外露表面 被女置於旋轉之研磨圓盤塾（polishing disc pad)或帶狀 墊（belt pad)上。研磨墊可為標準研磨墊或固定磨粒研磨 墊（fixed abrasive pad)。標準研磨墊具耐粗链表面，反之 固定磨粒研磨塾則具包含磨料微粒（abrasive particles ) 之包封媒介（containment media)。裝載頭（carrier head) M356214 第乃汐號蔚膝M年1 提供一可控制負載於基材上，以推壓基材按抵研磨頭。包 含至少一化學反應劑之研磨液（ρ 〇 1 i s h i n g s 1 u r r y )以及磨 料微粒（假如使用標準研磨墊）則會供應至研磨墊表面。 【新型内容】

在一態樣中，本創作係關於固定環，其大體上為具頂 部表面、底部表面、内徑表面、與外徑表面之環形本體。 底部表面包含複數個通道（channels)，其中第一通道以第 一角度與固定環徑向部份（radial segment)相交，以及第 二通道以第二角度與固定環徑向部份相交。第一角度與第 二角度不同且第一通道不與第二通道相交。 本創作實施例可含一或多個下列特徵。第一角度相對 於第二角度可為約90度。環形件可具有18或26個通道。 在一些實施例中，第一通道不與第二通道接觸。底部表面 可含第一組通道，其每一係位於第一角度，以及第二組通 道，其每一係位於第二角度。第一組通道與第二組通道交

替出現於基材底部表面上。第一組通道可含複數個通道， 每一通道係與對應各通道之徑向部分呈約4 5度；以及第二 組通道包含複數個通道，每一通道係與對應各通道之徑向 部分呈約1 3 5度。固定環可為兩部件之固定環。 本創作之一或多個實施例細節，將在伴隨圖示與下文 描述中提出。其他本創作之特徵、物件、與優點將自描述 與圖示、以及自申請專利範圍中明顯接露。 6 M356214 【實施方式】 根據第1圖，固定環100大體為環形的環，可牢固於 化學機械研磨裝置之裝載頭。適當的化學機械研磨裝置係 描述於美國專利案號5,73 8,5 74中，以及適當的裝載頭則 描述於美國專利案號6,251,215中，在此完整揭露以互為 參考。

固定環 100 具平坦之底部表面 110，其含通道 (channels ) 120、130或溝槽。通道120、130始自底部表 面11 0之内圓周1 4 0，終於外圓周1 5 0。一些實施例中，環 繞著固定環100以相同角度等距離分配通道120、130。通 道120、130可分為兩組。第一組通道120大體上以相對於 徑向部份16 0的4 5度角延伸經過固定環10 0之中心，但 其他角度也是可能的（如：介於30度至60度）。第二組通 道130大體上以相對於徑向部份160為135度的角度配 置，如：介於120度至150度。意即第一組通道與第二組 通道並非互相平行或彼此呈相對角度。 一些實施例中，交替通道以近乎相同角度自其關聯之 徑向部份定位。由此於固定環之底部表面11 0上形成有些 類似 V之圖樣。然而鄰近通道在固定環之表面上並不相 交。每一通道120、130為單獨通道，其不與相鄰通道相交 或重疊。如果延伸通道超出固定環之表面，通道將以近乎 90度彼此相交，但此角度亦可介於75度與105度。通道 可為直線或曲線。通道寬度可介於約0.1至約0.2吋，如： 7 M356214 約為0.125吋 約為0.120吋 通道深度可介於約 0.1至約0.2吋，如：深

固定環100可由對化舉拖u τ %竿機械研磨製程為惰性之物質來 形成。此物質需具有足夠強 译性’使基材邊緣與固定環100 接觸時不致發生基材碎裂或 ^农 '爆裂。然而，固定環100也不 能彈性過大，f裝載頭對固定環100施予下降壓力時會使 其擠愿進基材接收凹槽180。雖然固定環100摩損是可接 受的，但固定€ 100亦需具有耐受性與低磨損率。例如： 固疋環100可為塑膠製，如聚苯硫（p〇lyphenylene sulfide ’ PPS )、聚對苯二甲酸乙二醋（p〇lyethylene terephthalate，PET)、聚醚醚 _ ( p〇lyetheretherket〇ne， PEEK )、聚對苯二甲酸 丁二酯（p〇lybutylene terephthalate ， PBT )、聚四氟乙烯 (polytetrafluoroethylene > PTFE )、聚苯並味唑 (polybenzimidazole’ PBI)、聚醚醢亞胺（p〇lyetherimide， PEI )、或複合材料。 固定環loo之上表面包含孔眼（h〇les)以承接螺栓、 螺釘、或其他金屬器件以確保固定環1〇〇與裝載頭牢固地 接在一起（孔眼數目可為不同）。此外，可設置一或多個對 準裝置於上部件。如果固定環100具對準裝置，當裝載頭 與固定環100正確對準時，裝載頭可具符合對準裝置之對 應針（pin)。固定環100亦可具排出孔（drain h〇le〇用 以將任何研磨液排至環外。 固定環100可製作為一或兩部件。如果固定環1〇〇同 M356214 時具下部件與上部件，上部件可具平坦之底部表面以及與 底部表面平行之上表面。上部件之底部表面與下部件之上 表面吻合。兩部件可藉黏著劑、螺釘、或嵌合式結構 (press-fit configuration )連結。黏箸層可為兩成份慢速 固化環氧樹脂（slow-curing epoxy )，如位於美國喬治亞州 查伯利之麥格諾里拉塑膠公司（Magnolia Plastics )所提 供之 Magnobond-6375TM。 上部件可以堅固物質製作，如金屬。適以製作上部件 之金屬包含不錄鋼、鉬、或鋁。亦可以陶瓷替代。 當固定環100牢固於裝載頭基座（base)上時，外半 徑之上方圓周大體上與裝載頭之基座圓周相同，因此沿著 裝载頭外緣不會有缺口存在。 在化學機械研磨裝置的一般操作中，機械手臂可自曰 ^ 日日 圓存放盒移動300毫米基材至傳送站（transfer station)。 在傳送站裡，於裝載杯（l〇adcup )中將基材置中。裝載頭 移動至裝載杯上方位置。當裝載頭與裝載杯大體上相互對 準時’裝載頭將下降至可收取基材之位置。 一旦基材裝載至裝載頭時，裝載杯會升離裝载頭。裝 載頭可自傳送站移動至化學機械研磨裝置之每一研磨站 (polishing stations)。研磨站可含平臺，特定研磨液會於 研磨期間供應至其上。在化學機械研磨過程中，裝載頭提 供壓力至基材並托住基材對著研磨墊。在研磨程序中，基 材位於接收凹槽内以防基材脫落。當固定環100與研磨塾 接觸時，固定環100之通道120、130可促進研磨液傳送至 9 M356214

基材與傳出基材。相對的通道（opposing channels) 旋（dual-swirl )結構可改善於研磨製程中研磨液之大 送 情 形 0 第一 組 通 道 以相對於徑向部分之一方向 定位 通 道 0 相 對之 第 二 組 通道將研磨液旋出凹槽180 。被 凹 槽 180 之研 磨 液 可 含使用過之研磨液與研磨副產物 通 道 彼此 不 重 疊 ，以預防自固定環凹槽擠出 之研 立 刻 流 回 凹槽 9 這 種 情況在溝槽重疊時常會發生 〇 當 第 一研 磨 站 研 磨完成，裝載頭可移動基材 至下 磨 站 0 上 述 之雙 旋 通 道 設計可有效降低研磨站與平 臺交 染 0 在 些研 磨 系 統 中，兩不同研磨站中所使用 之研 互 不 相 容 。在 各 站 之 間，清洗固定環、頭與基材 。對 系 統 而 言 (使 用 最 佳 已知方法），對降低具單一組 通道 以 相 同 方 向定 位 ) 固 定環上之研磨液之足夠清洗 時間 15 -20 秒 。裝 載 頭 於 清洗中旋轉。於雙旋固定環 中， 顺 時 鐘 方 向溝 槽 之 旋 轉允許清洗液體進入此環凹 槽， 組 合 反 時 鐘方 向 溝 槽 之旋轉允許研磨製程之副產 物離 環 凹 槽 〇 根 據 第2 圖 ， 雙 旋固定環可提供研磨基材相 較於 研 磨 方 法 之改 善 研 磨 曲線與分佈。結果21〇係來 自未 對 通 道 傳統 固 定 環 。傳統固定環具18個相同方 向的 鏠 通 道 於研 磨 中 推 動研磨液進入頭。兩環用以 自基 面 移 險 m 。研. 磨 工 具 皆以65rpm(每分鐘轉數）執 行1: 施 於 基 材 背側 之 計 示 壓力為1.2psi (碎/平方英寸）。 或雙 量傳 每一 推出 〇 磨液 一研 又汙 磨液 傳統 (皆 為約 組合 以及 開此 傳統 具相 噸時 材表 5秒、 結果 10 M356214 220為於底部表面具兩組通道之雙旋固定環，每— 組·包含 18個通道。如在圖200所見，橫越以傳統固定環研磨之 板的基材移除曲線’（removal profile)，在整個基材表面 不平坦的。相較於邊緣處’有更多銅自基材中心被移除。 更明破而言’當約65.0埃或更少之鋼自基材邊緣被移除 時’有超過800埃的銅自基材中心被移除。使用雙旋固定 環，介於約600與700埃之銅於基材表面被移除。雙旋固 定環之變異小於1 〇 〇埃。 在此雖已描述本創作數個實施例。但仍可在不背離本 創作精神與申請專利範圍之下，提出各式改良。例如··雙 旋觀念可應用於具導電性部件（用於化學機械研磨）之固 定環，如描述於2005年5月11曰發佈之「具導電性部件 之固定環」，美國專利申請案號1 1/1 27,790、以及於2004 年12月2曰發佈之「經偏壓之固定環」，美國專利申請案 號11/003,083、以及於2006年1月29日發佈，發行案號 為US2006-0 1 378 1 9A1。同樣地，其他實施例亦在下列申請 專利.範圍之内。 所有提及之參考在此文中互為參照。 【圖式簡單說明】 第1圖為固定環之透視圖。 第2圖為傳統固定環與文中所述固定環之效能比較 圖。 各式圖示中之相同參考符號表示為相同元件β 11 M356214 【主要元件符號說明】 1 0 0固定環 1 2 0第一組通道 140内圓周 1 6 0徑向部份 200圖 220結果 11 0底部表面 1 3 0第二組通道 1 5 0外圓周 1 8 0基材接收凹槽 2 1 0結果

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Claims (1)

1. M356214 l ' ΐ 號專利案f?年f月修正 九、申請專利範圍： 1. 一種用於化學機械研磨之固定環，其至少包含： 一大致上環狀之環形件，係具有一底部表面，該底 部表面包含兩或多個通道，其中一第一通道係以一第一角 度與該固定環之一徑向部份相交，以及一第二通道係一第 - 二角度與該固定環之該徑向部份相交，該第一角度與該第 、 二角度不同且該第一通道不與該第二通道相交。

   2.如申請專利範圍第1項所述之固定環，其中該第 一角度相對於該第二角度為約90度。 3.如申請專利範圍第1項所述之固定環，其中該環形件具 至少1 8個通道。

   4.如申請專利範圍第1項所述之固定環，其中該第一通道 不與該第二通道接觸。 5.如申請專利範圍第1項所述之固定環，其中上述之底 部表面包含一第一組通道，其每一通道係位於該第一角 度；以及一第二組通道，其每一通道係位於該第二角度， 該第一組通道與該第二組通道交替地橫越該基材底部表面 上。 13 M356214 ; 、 k.......號蔚膝w年7月修正 6. 如申請專利範圍第5項所述之固定環，其中該第 一組通道包含複數個通道，每一通道係與對應各通道之徑 向部分呈約4 5度；以及該第二組通道包含複數個通道，每 一通道係與對應各通道之徑向部分呈約1 3 5度。 7. 如申請專利範圍第1項所述之固定環，其中該環形件 包含36個通道。

   8.如申請專利範圍第1項所述之固定環，其中該環狀之環 形件具有一上部件與一下部件。

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