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TWI717325B - 運用於化學機械拋光工藝中的保持環的輪廓及表面製備的方法和設備 - Google Patents

運用於化學機械拋光工藝中的保持環的輪廓及表面製備的方法和設備 Download PDF

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TWI717325B
TWI717325B TW104135813A TW104135813A TWI717325B TW I717325 B TWI717325 B TW I717325B TW 104135813 A TW104135813 A TW 104135813A TW 104135813 A TW104135813 A TW 104135813A TW I717325 B TWI717325 B TW I717325B
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ring
polishing
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歐建宏
孫浩義
蓋瑞森查爾斯Ｃ
張煥波
白佳靈
沛謝尼拉杰
慕茲庫思茱利歐大衛
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美商應用材料股份有限公司
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Abstract

公開了一種用於拋光工藝的保持環。該保持環包括：主體，該主體包括上部部分和下部部分；以及犧牲表面，該犧牲表面設置在該下部部分上，該犧牲表面包括倒錐形(negative tapered)表面，該倒錐形表面具有約0.0003英寸至約0.00015英寸的錐高。

Description

運用於化學機械拋光工藝中的保持環的輪廓及表面製備的方法和設備
本公開內容的實施方式涉及用於對諸如半導體基板材之類的基板材進行拋光的拋光系統。更具體地，實施方式涉及在化學機械平坦化(chemical mechanical planarization；CMP)系統中可用的保持環。
化學機械拋光(CMP)是常用于製造高密度的積體電路以對沉積於基板材上的材料層進行平坦化或拋光的工藝。承載頭可將保持在其中的基板材提供至CMP系統的拋光站，並且可控地推動基板材抵靠移動的拋光墊。在存在拋光流體的情況下，通過提供基板材的特徵側之間的接觸並且相對於拋光墊移動基板材而有效利用CMP。通過化學和機械活動的組合從與拋光表面接觸的基板材的特徵側去除材料。在拋光時從基板材去除的顆粒變成懸浮在拋光流體中。懸浮顆粒 在用拋光流體拋光基板材時被去除。
承載頭通常包括界定基板材範圍並且可有助於將該基板材保持在承載頭中的保持環。該保持環的底表面通常由在拋光期間一般與拋光墊接觸的犧牲(sacrificial)塑膠材料製成。犧牲塑膠材料被設計成經過連續運行而逐漸地磨損。
該保持環通常使用常規CNC加工方法製造。然而，通過常規加工方法生產的犧牲塑膠材料的表面通常太過粗糙並且必須經修整以產生更平滑的表面以及可接受的平整度(flatness)。一種用於新保持環的「磨合(break in)」修整的方法涉及將保持環安裝在全功能CMP系統上並且利用許多測試晶圓(dummy wafer)來運行配方(recipe)。然而，這種方法因高資本和勞動力成本而效率較差。
因此，存在對用於生產具有所希望的粗糙度和表面平整度的保持環的簡化方法和設備的需要。
公開了一種保持環、一種保持環修整方法以及一種修整固定裝置。在一個實施方式中，用於在保持環上形成犧牲表面的固定裝置包括：固定板材，該固定板材被定尺寸以實質匹配該保持環的外徑；以及夾緊裝置，該夾緊裝置適於提供側向負載(lateral loading)至該保持環的下部部分的內徑側壁或外徑側壁之一。
在另一個實施方式中，公開了一種用於拋光工藝的保持環。該保持環包括：主體，該主體包括上部部分和下部部分；以及犧牲表面，該犧牲表面設置在該下部部分上，該 犧牲表面包括倒錐形(negative tapered)表面，該倒錐形表面具有約0.0003英寸至約0.00015英寸的錐高。
在另一個實施方式中，公開了一種用於拋光工藝的保持環。該保持環包括：環形主體，該環形主體包括上部部分和下部部分，該上部部分具有設置在第一平面中的平坦表面；以及犧牲表面，該犧牲表面設置在該下部部分上，該犧牲表面設置在相對第一平面成負角度的第二平面中，並且具有約0.0003英寸至約0.00015英寸的錐高。
在另一個實施方式中，提供了一種用於形成拋光工藝所用保持環的方法。該方法包括：將固定板材耦接至環形主體的上部部分；提供側向負載至該環形主體的下部部分的內徑側壁或外徑側壁之一；以及將該環形主體的該下部部分推向旋轉的拋光墊。
附圖標記
標記 名稱
100‧‧‧CMP系統
105‧‧‧承載頭
110‧‧‧基板材
115‧‧‧保持環
120‧‧‧拋光表面
125‧‧‧拋光墊
130‧‧‧壓板材
132‧‧‧電機
134‧‧‧壓板材軸
136‧‧‧軸線
138‧‧‧化學物質輸送系統
140‧‧‧墊清洗系統
142‧‧‧化學物質罐
144‧‧‧拋光流體
146‧‧‧噴塗噴嘴
148‧‧‧排泄管道
152‧‧‧噴嘴
154‧‧‧去離子水
156‧‧‧軸
158‧‧‧電機
160‧‧‧臂
162‧‧‧致動器
164‧‧‧電機
166‧‧‧中心線
168‧‧‧主體
170‧‧‧柔性膜
172‧‧‧槽
174‧‧‧外囊袋
176‧‧‧內囊袋
178A‧‧‧第一變壓源
178B‧‧‧第二變壓源
180‧‧‧致動器
200A‧‧‧第一支撐結構
200B‧‧‧第二支撐結構
205‧‧‧上部夾具
210‧‧‧下部夾具
215‧‧‧撓曲隔膜
220‧‧‧底表面
225‧‧‧側壁
230‧‧‧側壁
235‧‧‧主體
240‧‧‧上部部分
245‧‧‧下部部分
250‧‧‧粘合劑層
255‧‧‧犧牲表面
300‧‧‧尺寸
305‧‧‧外部尺寸
310‧‧‧孔
400‧‧‧圓錐錐度
500‧‧‧倒錐形表面
505‧‧‧錐高
600‧‧‧固定裝置
605‧‧‧夾緊裝置
610‧‧‧外夾環
615‧‧‧固定板材
620‧‧‧環形環
625‧‧‧環形環
630‧‧‧肩部
640‧‧‧緊固件
645‧‧‧緊固件
650‧‧‧下部表面
800‧‧‧圓形主體
805‧‧‧開口
815‧‧‧附接特徵
820‧‧‧重物
900‧‧‧外徑
905‧‧‧成型表面
910‧‧‧平整部分
915‧‧‧表面
920‧‧‧正錐
925‧‧‧表面
930‧‧‧偏移尺寸
935‧‧‧變形的環
938‧‧‧正錐角度
940‧‧‧犧牲材料
945‧‧‧平坦表面
950‧‧‧表面
955‧‧‧錐角
1000‧‧‧固定裝置
1005‧‧‧夾緊裝置
1007‧‧‧緊固件
1010‧‧‧心軸
1015‧‧‧鍛模接頭
1020‧‧‧肩部
1025‧‧‧外部周邊表面
1030‧‧‧周邊下部表面
1100‧‧‧修整系統
1105‧‧‧壓板材
1110‧‧‧拋光墊
1115‧‧‧固定裝置
1120‧‧‧輪
1125‧‧‧軛
T'‧‧‧厚度
T"‧‧‧厚度
因此，以可詳細理解本公開內容的上述特徵的方式，本公開內容的更具體的描述可以通過參照實施方式來獲得，這些實施方式中的一些實施方式圖示在附圖中。然而，應注意的是，附圖僅圖示本公開內容的典型實施方式，且因此不應被視為對本公開內容的範圍的限制，因為本公開內容可以允許其他有效實施方式。
圖1是化學機械拋光系統的局部橫截面視圖。
圖2是圖1的承載頭和保持環的一部分的橫截面視圖。
圖3是如本文所述的保持環的一個實施方式的第一 支撐結構的等距(isometric)仰視圖。
圖4是沿圖3的線4-4的保持環的側視橫截面視圖。
圖5是圖4的保持環的放大局部截面視圖。
圖6是用於在保持環的下部部分上產生倒錐形表面的固定裝置的一個實施方式的側視橫截面視圖。
圖7是圖6中示出的固定裝置的放大局部截面視圖。
圖8是圖6和圖7的固定裝置的固定板材的平面俯視圖。
圖9A是圖8的固定板材的側視橫截面視圖。
圖9B是圖9A的固定板材的放大局部橫截面視圖。
圖9C和圖9D是示出在保持環上形成倒錐形表面的工藝的示意圖。
圖10是用於在保持環的下部部分上產生倒錐形表面的固定裝置的另一實施方式的局部側視橫截面視圖。
圖11是修整系統的一個實施方式的示意性透視圖。
為促進理解，已盡可能使用相同的附圖標記來指示各圖所共有的相同元件。預期在一個實施方式中所公開的元件可有益地用於其他實施方式而無需具體敘述。
本文描述用於拋光基板材的保持環、以及用於修整和/或重新磨光(refurbish)保持環的方法。用於實施該方法的設備包括固定元件，固定元件被耦接至保持環以促進修整和/或重新磨光。
圖1是化學機械拋光(CMP)系統100的局部橫截面 視圖。CMP系統100包括承載頭105，承載頭105將基板材110(以虛線(phantom)來示出)保持在保持環115中，並將基板材110放置成在處理期間與拋光墊125的拋光表面120接觸。拋光墊125設置在壓板材130上。壓板材130可通過壓板材軸134耦接至電機132。電機132使得壓板材130以及因此使得拋光墊125的拋光表面120在CMP系統100正在拋光基板材110時繞壓板材軸134的軸線136旋轉。
CMP系統100可以包括化學物質輸送系統138以及墊清洗系統140。化學物質輸送系統138包括化學物質罐142，化學物質罐142裝有諸如漿料或去離子水之類的拋光流體144。拋光流體144可由噴塗噴嘴146噴塗到拋光表面120上。排泄管道(drain)148可以收集可流出拋光墊125的拋光流體144。所收集的拋光流體144可被過濾以去除雜質，並被運輸回至化學物質罐142以供再次使用。
墊清洗系統140可以包括噴嘴152，該噴嘴152將去離子水154輸送至拋光墊125的拋光表面120。噴嘴152被耦接至去離子水罐(未示出)。在拋光後，來自噴嘴152的去離子水154可將碎屑以及多餘的拋光流體144從基板材110、承載頭105以及拋光表面120洗去。雖然墊清洗系統140和化學物質輸送系統138被描繪為分隔的元件，但應理解的是，單個輸送管道也可執行輸送去離子水154和輸送拋光流體144這兩個功能。
承載頭105被耦接至軸156。軸156被耦接至電機158，電機158可被耦接至臂160。電機158可被用來以線性運動( X和/或Y方向)相對臂160側向(laterally)移動承載頭105。承載頭105還包括致動器162，該致動器162被配置成沿著Z方向相對臂160和/或拋光墊125移動承載頭105。承載頭105還被耦接至旋轉致動器或電機164，旋轉致動器或電機164使得承載頭105相對臂160繞中心線166(中心線166也可為旋轉軸線)旋轉。電機158、164以及致動器162使得承載頭105相對拋光墊125的拋光表面120定位和/或移動。在一個實施方式中，電機158、164使得承載頭105相對拋光表面120旋轉，並提供向下的力以在處理期間推動基板材110抵靠拋光墊125的拋光表面120。
承載頭105包括主體168，該主體168容納柔性膜170。柔性膜170在承載頭105的下側上提供接觸基板材110的表面。主體168以及柔性膜170是由保持環115來界定範圍的。保持環115可具有多個槽172(示出一個槽)，這些槽促進漿料運輸。
承載頭105還可包括與柔性膜170相鄰的一個或多個囊袋(bladder)，該囊袋諸如是外囊袋174和內囊袋176。如上所述，當基板材110保持在承載頭105中時，柔性膜170接觸基板材110的背側。囊袋174、176被耦接至第一變壓源(variable pressure source)178A，第一變壓源178A選擇性地將流體輸送至囊袋174、176，以將力施加於柔性膜170。在一個實施方式中，囊袋174把力施加於柔性膜170的外部區域，而囊袋176把力施加於柔性膜170的中心區域。從囊袋174、176施加於柔性膜170的力被傳遞至基板材110的部分，並可用以控制邊緣至 中心的壓力輪廓，邊緣至中心的壓力輪廓被轉移至基板材110並被轉移遠離(translate against)拋光墊125的拋光表面120。第一變壓源178A被獨立配置成將流體輸送至每個囊袋174、176，以便控制通過柔性膜170到達基板材110的離散(discrete)區域的力。另外，可在承載頭105中提供真空埠(未示出)，以把抽吸力(suction)施加於基板材110的背側，從而促進將基板材110保持在承載頭105中。可適於從本公開內容受益的承載頭105的實例包括TITAN HEADTM、TITAN CONTOURTM以及TITAN PROFILERTM承載頭(這些承載頭可購自Santa Clara,California(加州聖克拉拉市)的Applied Materials,Inc.(應用材料公司))以及可購自其他製造商的其他承載頭。
在一個實施方式中，保持環115借助致動器180耦接至主體168。致動器180是由第二變壓源178B控制的。第二變壓源178B提供流體或將流體從致動器180去除，這使保持環115沿著Z方向相對承載頭105的主體168移動。第二變壓源178B適於提供獨立於電機162所提供的移動的保持環115的Z方向移動。第二變壓源178B可通過把負壓或正壓施加於致動器180和/或保持環115來提供保持環115的移動。在一方面，在拋光工藝中，壓力被施加於保持環115，以將保持環115推向拋光墊125的拋光表面120。
如上所述，保持環115可在基板材110拋光期間接觸拋光表面120。化學物質輸送系統138可在拋光期間輸送拋光流體144至拋光表面120和基板材110。形成於保持環115中的槽172促進將拋光流體144以及夾帶的拋光碎屑運輸通過保持 環115並且遠離基板材110。在處理基板材110後，基板材110可從承載頭105被去除。
圖2是圖1的承載頭105和保持環115的一部分的橫截面視圖。承載頭105可包括第一支撐結構200A和第二支撐結構200B。第二支撐結構200B可用以推動基板材110抵靠拋光墊125，而第一支撐結構200A將基板材保持在承載頭105中。第二支撐結構200B可具有用於將第二支撐結構200B緊固到附接至承載頭105的主體168的撓曲隔膜(flexure diaphragm)215的上部夾具205和下部夾具210。這種佈置允許在第二支撐結構200B中進行的豎直移動，同時拋光基板材110。下部夾具210的底表面被耦接至囊袋174以及柔性膜170，該囊袋174和柔性膜170作為第二支撐結構200B的一部分而一致地移動。
保持環115可為環形，並且包括共用(share)圖1中所示承載頭105的中心線166的中心線。承載頭105的第一支撐結構200A還可包括保持環115，該保持環115具有底表面220、內徑側壁225以及外徑側壁230。保持環115可由主體235構成，主體235可由單塊材料形成。可替代地，主體235可由兩個或更多個部分形成。主體235的部分可包括配合在一起以形成環形主體235的一個或多個塊件(piece)。在一個實施方式中，保持環115的主體235屬於單體構造(single unitary construction)。在另一實施方式中，保持環115的主體235是由兩個或更多個環形部分形成的。例如，保持環115可具有附接至下部部分245上的上部部分240。粘合劑(adhesive)層250可用以將保持環115的上部部分240粘合至保持環115的下部 部分245。粘合劑層250可為環氧材料、尿烷(urethane)材料、或丙烯酸(acrylic)材料。
主體235、或至少上部部分240可由金屬材料形成，該金屬材料諸如是不銹鋼、鋁、鉬、或另一種耐處理的(process-resistant)金屬或合金、或陶瓷或陶瓷填充的(ceramic filled)聚合物塑膠、或這些或其他合適材料的組合。在一個實例中，主體235的上部部分240可由諸如不銹鋼之類的金屬形成。另外，主體235、或至少下部部分245可由塑膠材料製成，該塑膠材料諸如是聚苯硫醚(PPS)、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚醚醚酮、聚對苯二甲酸丁二醇酯、聚萘二甲酸丁二醇酯、ERTALYTE® TX、PEEK、TORLON®、DELRIN®、PET、VESPEL®、DURATROL®、或這些或其他合適材料組合。在一個實例中，主體235的下部部分245可由陶瓷材料製成。在一個實施方式中，上部部分240提供剛性，而下部部分245則提供接觸拋光墊125的拋光表面120的犧牲表面255。犧牲表面255趨於在拋光工藝期間磨損，並且必須在許多迴圈後進行替換。
如上所述，常規的保持環使用常規CNC加工方法製造。通過這些方法實現的表面光潔度(平均表面粗度(Ra))和平整度通常分別為約16Ra和0.001英寸。這些水準下的加工公差和光潔度並不產生有生產價值的部分，因為在拋光期間那樣加工的保持環產生不可接受量的顆粒。此外，具有大體平整(flat)(0.001英寸)輪廓的常規保持環已被證明不充分地控制拋光墊表面的拓撲結構，因此在用於生產前需要延長 的磨合工藝。
已經發現，最佳拋光是使用具有在犧牲表面255上的倒錐的保持環115來實現的(即其中保持環115的內徑側壁225的厚度略微薄於外徑側壁230的厚度)。另外，已經發現，將保持環115的犧牲表面255的粗糙度改變為比約16Ra小得多/聚粗糙度減少顆粒並且增強拋光。
圖3是如本文所述的保持環115的一個實施方式的第一支撐結構200A的等距仰視圖。其中形成有槽172的犧牲表面255被耦接至主體235。主體235可以包括約11英寸至約12英寸的內部尺寸300(例如直徑)以及約12英寸至約13.5英寸的外部尺寸305(例如直徑)。多個孔310也形成為穿過主體235以用於促進至承載頭105(圖1和圖2中所示)的附接。
圖4是沿圖3的線4-4的保持環115的側視橫截面視圖。下部部分245被耦接至上部部分240。下部部分245還包括犧牲表面255，犧牲表面255包括圓錐錐度400。在一些實施方式中，圓錐錐度400為約175度至約185度。
圖5是圖4的保持環115的放大局部截面視圖。保持環115的下部部分245的犧牲表面255包括倒錐形表面500。倒錐形表面500是由內徑側壁225的厚度T'與外徑側壁230的厚度T"的差異界定的。厚度T'與厚度T"之間的差異可由錐高505限定，錐高可以是約0.0003英寸至約0.00015英寸諸如是約0.0002英寸。在一些實施方式中，倒錐形表面500可包括小於0.002英寸的平整度以及鏡面光潔度(即約4百萬分之一英寸至約5百萬分之一英寸RMS)。
用於形成保持環的方法和設備
圖6是用於在保持環115的下部部分245的犧牲表面255上產生倒錐形表面500的固定裝置600的一個實施方式的側視橫截面視圖。固定裝置600可在保持環115耦接在其上時放置在拋光模組(未示出)上，以便形成倒錐形表面500。如下文將參考圖11更詳細地描述，執行使用拋光墊的拋光工藝，以形成倒錐形表面500。
圖7是圖6中示出的固定裝置600的放大局部截面視圖。固定裝置600包括夾緊裝置605、外部夾環610以及固定板材615。外部夾環610可包括緊密接收下部部分245的外徑側壁230的內部尺寸。夾緊裝置605以及固定板材615可由諸如鋁或不銹鋼之類的金屬材料製成。在一個實施方式中，夾緊裝置605包括外部夾緊裝置，外部夾緊裝置控制保持環115的下部部分245上的側向負載。外部夾環610可由聚醚醚酮材料或等效(equivalent)耐久的塑膠材料製成。外部夾環610可通過支撐外徑側壁230來降低保持環115的下部部分245的外徑側壁230的拋光速率。這提供了對與外徑側壁230相比的內徑側壁225的拋光速率的另外控制。此外，這種外部夾環610的存在可控制外徑側壁230邊緣處的嵌條(fillet)的形成。
夾緊裝置605可以包括使用緊固件640緊固至彼此和/或緊固至外部夾環610的兩個環形環620和625。該等緊固件中的一個可以是調節緊固件，而另一個緊固件可以是鎖定緊固件。另外多個緊固件645可用以將固定板材615耦接至保持環115的上部部分240。夾緊裝置605具體地環形環625可擱置在 從上部部分240的外表面徑向向磊晶伸的肩部630上。緊固件640和緊固件645的擰緊促進固定板材615和外部夾環610的耦接，使得固定裝置600與保持環115成整體。利用外部夾環610使得保持環115的下部部分245相對於拋光墊(未示出)的表面保持為垂直(square)，同時形成倒錐形表面500。相對於犧牲表面255對外部夾環610的下部表面650所進行的調節控制拋光工藝期間拋光墊的回彈(rebound)，並且影響保持環115的下部部分245的外徑側壁230和/或犧牲表面255的錐度。固定裝置600可包括用以將受控側向負載施加於保持環115的下部部分245的外徑側壁230上的外徑固定裝置。外部夾環610可進一步用以維持保持環115的下部部分245的外徑側壁230的固定邊界。在不存在下部部分245的外徑側壁230的固定邊界的情況下，所施加於內徑側壁225的側向力可不利地發生位移並朝外部夾環610的下部表面650放大下部部分245的外徑而非引起材料變形。
圖8是圖6和圖7的固定裝置600的固定板材615的平面俯視圖。固定板材615可以包括具有多個開口805形成於其中的圓形主體800，這些開口805用於接收圖6和圖7中所示的緊固件645。每個開口805可以以與圖3中所示的保持環115的上部部分240的孔310相同的數量和/或在與孔310相同的位置處被提供。另外，圓形主體800可包括用於將重物820(僅示出一個)附接至圓形主體上部表面的附接特徵815。重物820可用以在拋光工藝期間調節被施加於固定裝置600和保持環115的向下的力(downforce)。圓形主體800可由諸如鋁或不銹 鋼之類的金屬材料製成。
圖9A是圖8的固定板材615的側視橫截面視圖。圓形主體800可以包括外徑900，外徑900與圖3中所示的保持環115的主體235的外部尺寸305基本相同(例如+/-.03英寸或更小)。在一些實施方式中，固定板材615包括接觸保持環115(圖6和圖7中示出)的上部部分240的成型(profiled)表面905。成型表面905可包括在修整期間使下部部分245變形的正錐(positive taper)，以便產生保持環115(圖5中所示)的下部部分245的倒錐形表面500。
圖9B是圖9A的固定板材615的放大局部橫截面視圖。在一些實施方式中，成型表面905可包括與圓形主體800的內徑表面915相鄰的平整部分910。呈正錐920形狀的漸縮(tapered)部分可與圓形主體800的外徑表面925相鄰。固定板材615的正錐920可被限定為ID厚於OD。在一個實施方式中，正錐920可由約0.007英寸至約0.003英寸的偏移尺寸930限定。在一個實例中，偏移尺寸930為約0.005英寸。
圖9C和圖9D是示出在保持環115上形成倒錐形表面500的工藝的示意表示。如圖9C中所示，保持環115(當安裝至固定板材615時)被處理為變形的環935。換句話說，保持環115在變形狀態下進行處理(致使犧牲表面255具有正錐角度938)。對附接至固定板材615時的變形的環935進行的處理將犧牲材料940從變形的環935與拋光墊(未示出)的拋光表面接觸的部分去除。在將變形的環935從固定板材615去除前，拋光工藝將正錐角度938轉變成平整或平坦表面945。平坦 表面945可基本平行於與成型表面905相對的固定板材615的表面950。另一方面，固定板材615的錐角955可以基本等於變形的環935的正錐角度938。
在處理變形的環935並將其從固定板材615去除之後，保持環115鬆弛至無作用的(neutral)狀態(犧牲表面255具有倒錐形表面500)，如圖9D中所示。在一個實施方式中，固定板材615的錐角955與保持環115的所希望的倒錐形表面500相對(opposite)。在一方面，固定板材615上正錐的錐角955在保持環115上產生倒錐形表面500。
一種操作理論是通過將保持環115安裝至剛性固定板材615並使用緊固件645施加向下的力(例如約36-in/lb)而在保持環115的下部部分245的犧牲表面255處產生正錐角度938，這個正錐角度938與固定板材615的正錐920成比例。所產生的正錐角度938的特點在於內徑側壁225相對於由保持環115的下部部分245的外徑側壁230所界定平面的均勻位移(例如大約0.001英寸的位移)。應當注意，正錐920可經修改以便影響正錐角度938的量值(magnitude)。例如，在修整前，固定板材615上的更大正錐920將會在保持環115上產生更大的正錐角度938。內徑側壁225的位移在修整期間因不對稱地從底表面220去除材料而減至大約零。保持環115在去除緊固件645後鬆弛至無作用的狀態，由此使得倒錐形表面500實現光潔狀態。
圖10是用於在保持環115的下部部分245的犧牲表面255上產生倒錐形表面500的固定裝置1000的另一實施方式的 局部側視橫截面視圖。固定裝置1000可與圖6和圖7的固定裝置600基本相同，不同之處如下所述。雖然固定裝置600用以耦接至保持環115的下部部分245的外徑側壁230，但是固定裝置1000用以耦接至保持環115的下部部分245的內徑側壁225。
固定裝置1000可包括用以將受控側向負載施加於保持環115的下部部分245的內徑側壁225上的內部干涉配合(interference fit)鍛模(swage)固定裝置。在固定裝置600中所利用的固定板材615還可與固定裝置1000一起使用。然而，在這個實施方式中，夾緊裝置1005是內部夾緊裝置。夾緊裝置1005包括多個緊固件1007(在圖10的局部橫截面視圖中僅示出一個)。每個緊固件1007設置在被形成為穿過心軸1010的孔中，心軸1010密切配合在保持環115的下部部分245的內徑側壁225中。鍛模接頭(swage adapter)1015設置成與心軸1010相鄰，並且緊固件1007將心軸1010耦接至鍛模接頭1015。鍛模接頭1015可與形成於保持環115的上部部分240的內表面上的肩部1020對接。緊固件645可用以將固定板材615和鍛模接頭1015附接至保持環115。在一些實施方式中，心軸1010的外周表面1025可包括小於約90度的角度α。在一個實施方式中，角度α為約89度至約85度或更小。心軸1010的周邊下部表面1030可比保持環115的下部部分245的內徑側壁225之間所測量的直徑大了約0.002英寸至約0.004英寸。這種更大的尺寸提供干涉配合，並可用來將保持環115的下部部分245徑向向外張開。心軸1010壓入配合到內徑側壁225中，這擴大內徑側壁225並使保持環115的下部部分245張開，以便實現內徑側壁 225的均勻位移(例如大約0.001英寸)。
圖11是用於在如本文所述的保持環上產生倒錐形表面500的修整系統1100的一個實施方式的示意性透視圖。修整系統1100包括壓板材1105，壓板材1105具有可旋轉地設置在上面的拋光墊1110。拋光墊1110可為包括通常用於拋光半導體基板材的聚合材料的拋光墊。如本文所述的固定裝置1115諸如固定裝置600或固定裝置1000(耦接至保持環(未示出))被放置在拋光墊1110上，使犧牲表面255(圖6、圖7以及圖10中所示)面對拋光墊1110。諸如輪1120和/或軛1125之類的保持構件可用以在壓板材1105旋轉期間將固定裝置1115保持到拋光墊1110上。固定裝置1115的中心線從壓板材1105的旋轉軸線(該旋轉軸線與圖1中所示的軸線136相同)偏移。固定裝置1115旋轉是由在修整期間壓板材1105的旋轉所引起的。固定裝置1115旋轉速度可以是與壓板材1115旋轉速度成比例的。
修整方法
將描述用於生產具有倒錐形表面500的保持環115的修整方法。修整方法利用獨立的(stand-alone)修整系統1100，使得用於拋光生產基板材的CMP工具可以保持線上。修整系統1100模仿滿標(full scale)CMP系統，但其成本顯著地更低。一旦固定裝置1115被定位成使得犧牲表面255面對拋光墊1110，壓板材1105就可在約65rpm下旋轉約15至30分鐘或旋轉直到實現犧牲表面255上的鏡面光潔度為止。諸如可商購的CMP漿料之類的漿料可在修整保持環115期間以約65毫升/分 鐘的速率在拋光墊1110的中心處分散開。例如，在修整後，保持環115可從固定裝置1115被拆下，並且隨後倒錐形表面500的輪廓可以通過雷射器和座標測量方法來進行檢驗。為了重新磨光因犧牲表面消耗的緣故而不再符合錐度規格的使用過的保持環115，受磨損的犧牲表面255可用車床去除，使得保持環115的整個下部部分245被去除。保持環115的上部部分240可進一步經加工以暴露出上部部分240的純淨材料(virgin material)。隨後，可將新的下部部分245附至上部部分240，並且具有新的下部部分245的保持環115可耦接至如上所述的固定裝置1115。隨後，上述修整方案可在修整系統1100上執行以產生如前所述的倒錐形表面500。可替代地，為了在不替換整個下部部分245的情況下重新磨光保持環115，受磨損的犧牲表面255可通過用車床從底表面220去除0.01英寸至0.08英寸的部分來重新修整。隨後，具有平整的底表面(例如犧牲表面255)的保持環115可耦接至固定裝置1115，並且隨後上述修整方案可在修整系統1100上執行以產生如前所述的倒錐形表面500。
儘管前述內容針對本公開內容的實施方式，但也可在不背離本公開內容的基本範圍的情況下設計本公開內容的其他和另外的實施方式。
225‧‧‧側壁
230‧‧‧側壁
240‧‧‧上部部分
255‧‧‧犧牲表面
500‧‧‧倒錐形表面
505‧‧‧錐高
T'‧‧‧厚度
T"‧‧‧厚度

Claims (9)

  1. 一種用於在一保持環上形成一犧牲表面的固定裝置，該固定裝置包括：一固定板材，該固定板材被定尺寸，以實質匹配該保持環的一外徑；以及一夾緊裝置，該夾緊裝置適於提供一側向負載至該保持環的一下部部分的一內徑側壁或一外徑側壁之一。
  2. 如請求項1所述的固定裝置，其中該夾緊裝置是適於環繞該保持環的該下部部分的該外徑側壁的一外部夾緊裝置。
  3. 如請求項2所述的固定裝置，其中該夾緊裝置包括一個或更多個環形夾環。
  4. 如請求項2所述的固定裝置，其中該夾緊裝置包括與該保持環的一下部部分的該外徑側壁緊密配合的一外環。
  5. 如請求項4所述的固定裝置，其中該外環借助多個緊固件耦接至一個或更多個環形夾環。
  6. 如請求項1所述的固定裝置，其中該夾緊裝置是適於環繞該保持環的該下部部分的該內徑側壁的一內部夾緊裝置。
  7. 如請求項6所述的固定裝置，其中該夾緊裝置包括與該保 持環的該內徑側壁密切配合的一心軸。
  8. 如請求項7所述的固定裝置，進一步包括一鍛模接頭，該鍛模接頭被設置在該心軸與該固定板材之間。
  9. 如請求項7所述的固定裝置，其中該心軸的一外周表面包括小於90度的一角度。
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