改良的承载头薄膜制造技术

本发明专利技术提出用于平坦化基底的方法及设备。提出具有改良的外罩的基底承载头以牢固地握持基底。外罩可具有珠部，其尺寸大于与其进行配适的凹部，从而通过压缩力在凹部内形成共形的密封。珠部亦可不经涂覆，以加强珠部与沟槽表面的附着力。可将外罩表面粗糙化，以降低基底对外罩的附着力，而不需使用不粘黏涂层。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术大体上涉及用于半导体制造的设备与方法。具体而言，本专利技术的具体实施 例是有关于用以平坦化半导体基底的设备以及形成该设备的方法。
技术介绍
在半导体制造领域中，平坦化(planarization)是一种从基底上移除材料、使基 底表面平整以及暴露出基底表面下方的层的过程。通常在经过一个或多个沉积过程而在基 底上形成材料层之后，会进行基底的平坦化。在这类过程中，在基底的场区中形成多个开 ？L，且利用镀覆过程，例如电镀法，将金属填入上述开孔中。金属填入开孔后，会在表面中产 生特征结构，例如导线或接触点。虽然理想的情形是用金属充填开孔仅到达周围基底的高 度，然而在场区以及开孔上都会发生沉积。因此必须移除这些多出来且不需要的沉积物，而 平坦化就是一种可用于移除多余金属的方法。化学机械平坦化(CMP)是一种常用的平坦化过程，其是将基底牢固地保持在定 位，并以研磨垫或研磨网来摩擦基底。当研磨网在基底下方线性移动时，可将基底抵靠着 研磨网旋转；或使基底抵靠着研磨垫旋转，同时使研磨垫也以相同或相反方向转动、线性移 动、圆周运动或上述运动的组合。通常将研磨化合物添加至正进行摩擦的研磨垫，以加速材 料移除。上述化合物通常含有研磨材料以磨擦基底，且含有化学成份以将材料从基底表面 溶解。在电化学机械平坦化的情形中，亦会对基底施加电压，以便利用电化学的手段来加速 材料移除。在上述过程中，施加于基底表面的力不容忽视。摩擦过程中在基底表面上产生的 剪切力通常可高达IOOpsi (磅/平方英寸)，而将基底移入及移出处理位置的垂直移动所导 致的轴向力可高达lOpsi。这些力使得在处理前、处理中以及处理后都必须将基底牢固地保 持在定位，以确保可得到均勻一致的结果并防止基底破裂。在大多数的实例中，可利用承载头将基底握持在定位，例如图1的示意剖面图中 所示的实例。承载头100的特征在于基底接合部102。基底接合部102配有(fitted)薄膜 或隔膜104。薄膜104接触由承载头100所承载的基底。承载头100另一常见特征是具有 一个或更多个通道106。可经由通道106将气体吸出或泵入承载头100，以控制薄膜104的 形状。在操作中，可通过将薄膜104压向基底而使承载头100接触该基底。可经由通道106 将气体吸出承载头100，而在薄膜104后方形成真空。薄膜104会出现凹陷，而在薄膜104 及基底之间形成真空。面向承载头100的基底表面以及背向承载头100的另一表面之间的 压力差会迫使基底抵靠着承载头，形成“真空卡盘(vacuum chuck)”。因此，在处理过程中， 承载头100能够紧紧握持住基底。在完成处理后要释放基底时，可将气体经由通道106泵 入承载头100中。这解除了真空状态，使得薄膜104回复到平坦位置而释放真空卡盘。一般而言，可通过位于薄膜104边缘的珠部108与承载头100中的沟槽110接合， 而使薄膜104与承载头100连接，如图IA所示。珠部108是一种有形状的边缘特征结构， 其尺寸适于配适在沟槽110内。在某些情形中，薄膜的弹性可以将珠部108保持在沟槽1104内，并保持薄膜104与承载头100的连接。基底及薄膜104之间的接触产生摩擦力，能够抵 抗基底在处理过程中的侧向移动。真空卡盘亦可握持基底，使基底抵住承载头，以便将基底 升高至处理表面上方。不幸的是，现今承载头常用的薄膜的渗漏率非常高。薄膜渗漏不利于维持薄膜后 方的真空，使得基底在处理过程中脱离承载头。一般而言，真空卡盘的力量应足以抵抗平坦 化过程中产生的剪切力。若真空力过低，剪切力会胜过摩擦力，使得基底与承载头分离，此 情形常会对基底造成损伤，而使得基底无法使用。从处理设备脱落的基底通常还会损害生 产线上的其它基底。必须关闭生产线以移除受损的基底。基底也有可能与薄膜粘着。在处理后，基底中受力而抵住薄膜表面的部位会粘附 在薄膜上，因而难以自设备上移除基底。即便对一个或多个腔室施加压力以便释放基底，基 底仍可能附着至薄膜而无法释放。若基底附着于承载头的时间过长，基底也有可能受损。因此，需要一种能够在平坦化过程中牢固地握持基底且在处理后可靠地释放基底 的承载头。
技术实现思路
一般而言，本专利技术具体实施例提供用于在平坦化设备中操控基底的承载头与外罩。在一个方面中，提供用于基底承载头的外罩，其包含表面以接合基底；以及包含珠 部，该珠部位于该表面的边缘以接合至承载头上的接收结构，其中珠部的宽度大于接收结 构的宽度。承载头具有上方部及下方部，而接收结构形成于其中。下方部可与上方部配对， 允许下方部相对于上方部移动。通过在薄膜的边缘部形成珠部，将珠部插入接收结构中，以 及压缩珠部以和接收结构共形来在薄膜和承载头之间形成密封，上述珠部的厚度大于接收 结构的宽度。在另一方面中，提供用于基底承载头的薄膜，其包含用于接合基底的安装表面、由 安装表面延伸出的周围部(peripheral portion)、由周围部延伸出的珠部，以及不粘黏涂 层(non-sticking coating或non-stick coating)，该不粘黏涂层覆盖薄膜的一部分以形 成涂覆部与未涂覆部，其中未涂覆部包括珠部。上述承载头包含基座(base)，上述薄膜可连 接至该基座，且未涂覆的珠部亦可黏附至基座，因而可加强所形成的密封状态。可将屏蔽施 用至薄膜不需涂覆的多个部分上，接着施用该不粘黏涂层，以及移除该屏蔽，以便在薄膜的 多个部分上涂覆不粘黏涂层。在另一方面中，用于基底承载头的薄膜包含表面与珠部；上述表面用以接合基底， 且上述珠部位于该表面的边缘以接合至承载头中的接收结构。上述表面的粗糙度(Ra)为 至少约10微英寸(micro-inches)。本专利技术的实施例可包含一个或多个以下特征结构。上述接收结构可以是沟槽。上 述表面的粗糙度(Ra)为至少约15微英寸。上述表面粘着至基底时的粘着力小于约0.02 磅，如，小于约0. 01磅。该接收结构可形成于承载头的基座部分中，且基座部分可移动地 (moveably)连接至承载头的外壳部。上述表面粘着至基底时的粘着力小于基底的重量。在另一方面中，用于基底承载头的薄膜包含用于接合基底安装表面、由该安装表 面延伸出的周围部、由该周围部延伸出的珠部；以及不粘黏涂层，该不粘黏涂层覆盖住薄膜的一部分以形成涂覆部与未涂覆部，其中该未涂覆部包括该珠部。本专利技术的实施例可包含一个或多个以下特征结构。上述未涂覆部可包含周围 部。上述薄膜的渗漏率可小于约0.2psi/min。上述珠部的表面粘着至金属时的粘着张力 (sticking tension)为至少6. OPa。上述珠部可用以接合至形成于承载头的基座部分中的 接收结构，且基座部分可移动地连接至承载头的外壳部。在另一方面中，一种操控位于平坦化设备中的基底的方法包括提供具有薄膜的 承载头，将薄膜表面压向基底并降低薄膜后方的压力以形成真空卡盘而接合基底，以及通 过释放真空卡盘而使基底脱离。上述薄膜具有粗糙度(Ra)为至少约0.10微英寸的表面。本专利技术的实施例可包含一个或多个以下特征结构。上述基底的重量可能大于基底 和薄膜表面之间的粘着力。使基底脱离还包含通过基底本身的重量而使基底与薄膜表面分 离。上述基底粘着至薄膜表面时的粘着本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于基底承载头的薄膜，所述薄膜包括：表面，用于与基底接合；以及珠部，位于所述表面的边缘，用于与所述承载头中的接收结构接合，其中，所述表面具有至少约１０微英寸的粗糙度（Ｒａ）。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：荣珍派克，梅尔文巴任提恩，阿比吉特Y德赛，哈伊源，阿施施布特那格尔，拉伊库马尔阿拉格尔萨米，
申请(专利权)人：应用材料公司，
类型：发明
国别省市：US[]