多盤(pán)化學(xué)機(jī)械拋光襯墊調(diào)節(jié)器與方法
【專利說(shuō)明】多盤(pán)化學(xué)機(jī)械拋光襯墊調(diào)節(jié)器與方法
[0001]相關(guān)串請(qǐng)
[0002]本申請(qǐng)請(qǐng)求美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)N0.61/814，182的優(yōu)先權(quán)，該美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)于2013年4月19日提交，且題為“多盤(pán)化學(xué)機(jī)械拋光襯墊調(diào)節(jié)器與方法”(“MULT1-DISKCHEMICAL MECHANICAL POLISHING PAD CONDIT1NERS AND METHODS”)(代理人案卷號(hào)17968/L)，該美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)為了所有用途而通過(guò)引用被結(jié)合在此。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本發(fā)明一般而言涉及半導(dǎo)體器件制造，且更具體而言涉及用于調(diào)節(jié)化學(xué)機(jī)械拋光襯墊的襯墊調(diào)節(jié)器。
【背景技術(shù)】
[0004]化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)(也被稱為化學(xué)機(jī)械平面化)是通常用于制造集成電路和/或顯示元件的處理。CMP處理可從部分經(jīng)處理的基板去除表面形狀的特征及材料，以產(chǎn)生平坦的表面以供后續(xù)處理。CMP處理可使用壓靠在基板的表面上的一個(gè)或更多個(gè)旋轉(zhuǎn)的拋光襯墊。這些拋光襯墊可與施加至這些襯墊的研磨化學(xué)活性漿料一起使用。漿料可以是液體中的研磨固體的懸濁液。
[0005]在一段時(shí)間中反復(fù)地執(zhí)行了 CMP處理后，拋光襯墊的拋光表面可能會(huì)隨著漿料副產(chǎn)物的累積和/或從基板去除的材料而變得光滑。光滑化可能會(huì)使拋光襯墊的有效性降級(jí)。使用襯墊調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)處理可恢復(fù)該拋光襯墊的有效性。襯墊調(diào)節(jié)器可包含研磨頭，該研磨頭可與拋光襯墊的表面摩擦以去除不需要的堆積物，并使襯墊再生質(zhì)地(retexture)。然而，在襯墊調(diào)節(jié)發(fā)生的同時(shí)，對(duì)基板的CMP處理可能無(wú)法進(jìn)行，因而減少了基板的產(chǎn)量。因此，對(duì)于提供能夠快速地調(diào)節(jié)CMP拋光襯墊的襯墊調(diào)節(jié)器存在著需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]根據(jù)一個(gè)方面，提供用于調(diào)節(jié)拋光襯墊的設(shè)備。該設(shè)備包括主組件和多個(gè)襯墊調(diào)節(jié)器組件，每個(gè)襯墊調(diào)節(jié)器組件是順應(yīng)性地附接至主組件，且每個(gè)襯墊調(diào)節(jié)器組件包括調(diào)節(jié)元件。
[0007]根據(jù)另一個(gè)方面，提供用于調(diào)節(jié)拋光襯墊的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括調(diào)節(jié)頭和安裝于該調(diào)節(jié)頭的襯墊調(diào)節(jié)器，該襯墊調(diào)節(jié)器包括多個(gè)獨(dú)立安裝的調(diào)節(jié)元件。
[0008]根據(jù)進(jìn)一步的方面，提供調(diào)節(jié)拋光襯墊的方法。該方法包括:提供多個(gè)襯墊調(diào)節(jié)器組件，每個(gè)襯墊調(diào)節(jié)器組件具有附接至襯墊調(diào)節(jié)器盤(pán)的襯墊調(diào)節(jié)器基座；將這些多個(gè)襯墊調(diào)節(jié)器組件附接至主組件基座板；以及將該主組件基座板附接至主組件盤(pán)。
[0009]本發(fā)明的更多其他方面、特征和優(yōu)勢(shì)通過(guò)以下【具體實(shí)施方式】可以是顯而易見(jiàn)的，其中，描述并說(shuō)明了數(shù)個(gè)示例實(shí)施例和實(shí)現(xiàn)，包含為實(shí)施本發(fā)明所構(gòu)想的最佳模式。本發(fā)明也可包含其他的和不同的實(shí)施例，并且可在各個(gè)方面修改本發(fā)明的若干細(xì)節(jié)，全都不背離本發(fā)明的范圍。相應(yīng)地，認(rèn)為附圖和描述在性質(zhì)上旨在是說(shuō)明性的而非限制性的。這些附圖不一定是按比例繪制的。本發(fā)明涵蓋落入本發(fā)明范圍之內(nèi)的全部修改、等效方案和替代方案。
【附圖說(shuō)明】
[0010]以下描述的附圖僅作為例示性目的。這些附圖不旨在以任何方式限制本公開(kāi)的范圍。
[0011]圖1示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的襯墊調(diào)節(jié)組件的側(cè)視圖。
[0012]圖2示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的襯墊調(diào)節(jié)器的仰視圖。
[0013]圖3示出根據(jù)實(shí)施例的多盤(pán)襯墊調(diào)節(jié)器的主視圖。
[0014]圖4示出根據(jù)實(shí)施例的圖3的多盤(pán)襯墊調(diào)節(jié)器的仰視圖。
[0015]圖5示出根據(jù)實(shí)施例的多盤(pán)襯墊調(diào)節(jié)器的主組件剖視圖。
[0016]圖6示出根據(jù)實(shí)施例的主組件盤(pán)的仰視圖。
[0017]圖7示出根據(jù)實(shí)施例的主組件基座的俯視圖。
[0018]圖8示出根據(jù)實(shí)施例的襯墊調(diào)節(jié)器組件的俯視圖。
[0019]圖9示出根據(jù)實(shí)施例的圖8的襯墊調(diào)節(jié)器組件沿著線9-9截取的剖視圖。
[0020]圖10示出根據(jù)實(shí)施例的圖8的襯墊調(diào)節(jié)器組件沿著線10-10截取的剖視圖。
[0021]圖11示出根據(jù)實(shí)施例的具有一個(gè)襯墊調(diào)節(jié)器組件的多盤(pán)襯墊調(diào)節(jié)器的剖視圖。
[0022]圖12示出具有三個(gè)襯墊調(diào)節(jié)器組件的多盤(pán)襯墊調(diào)節(jié)器的仰視圖，其中，一個(gè)襯墊調(diào)節(jié)器組件具有調(diào)節(jié)元件，而另兩個(gè)不具有調(diào)節(jié)元件。
[0023]圖13示出根據(jù)實(shí)施例的調(diào)節(jié)拋光襯墊的方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]現(xiàn)在將詳細(xì)參照本公開(kāi)的示例實(shí)施例，這些示例實(shí)施例是在所附附圖中進(jìn)行說(shuō)明的。在任何可能的地方，相同的參考符號(hào)將遍及這些附圖使用以代表相同或類(lèi)似的部件。
[0025]在一個(gè)方面，襯墊調(diào)節(jié)器可包含多個(gè)獨(dú)立安裝的調(diào)節(jié)元件，這些調(diào)節(jié)元件經(jīng)配置以調(diào)節(jié)用于例如化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)處理的拋光襯墊。該襯墊調(diào)節(jié)器可包含主組件盤(pán)以及附接至該主組件盤(pán)的主組件基座板。主組件盤(pán)可由順應(yīng)性材料制成。主組件基座板可由剛性材料制成，并且在某些實(shí)施例中，該主組件基座板可經(jīng)由環(huán)架(gimbal)連接而附接至主組件盤(pán)。多個(gè)襯墊調(diào)節(jié)器組件可附接至主組件基座板。每個(gè)襯墊調(diào)節(jié)器組件可包含附接至主組件基座板的襯墊調(diào)節(jié)器盤(pán)，以及附接至襯墊調(diào)節(jié)器盤(pán)的襯墊調(diào)節(jié)器基座。在某些實(shí)施例中，襯墊調(diào)節(jié)器基座可經(jīng)由環(huán)架連接而附接至襯墊調(diào)節(jié)器盤(pán)。襯墊調(diào)節(jié)器盤(pán)可由順應(yīng)性材料制成，且襯墊調(diào)節(jié)器基座可由剛性材料制成。在某些實(shí)施例中，襯墊調(diào)節(jié)器基座可具有附接于其的可替換調(diào)節(jié)元件。這些多個(gè)襯墊調(diào)節(jié)器組件可通過(guò)相比常規(guī)的襯墊調(diào)節(jié)器在更短的時(shí)間內(nèi)將更多的研磨調(diào)節(jié)提供給拋光襯墊來(lái)增加調(diào)節(jié)效率。這可減少調(diào)節(jié)的處理時(shí)間，并且可相應(yīng)地改善基板的產(chǎn)量。在其他方面，如下文中將結(jié)合圖1-13更詳細(xì)地解釋的那樣，提供了調(diào)節(jié)拋光襯墊的方法。
[0026]圖1示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的已知的襯墊調(diào)節(jié)組件100。襯墊調(diào)節(jié)組件100可包含基座102、支臂104、調(diào)節(jié)頭106以及安裝至調(diào)節(jié)頭106的襯墊調(diào)節(jié)器108。襯墊調(diào)節(jié)器108可具有調(diào)節(jié)表面110，該調(diào)節(jié)表面110具有在其上的研磨粒子(參見(jiàn)例如下文所述的圖2)。調(diào)節(jié)表面110可經(jīng)配置以摩擦拋光襯墊表面。調(diào)節(jié)頭106可經(jīng)配置以垂直地將襯墊調(diào)節(jié)器108(如箭頭111所指示)從抬高的縮回位置(如圖1所示)移動(dòng)到降低的延伸位置，使得襯墊調(diào)節(jié)器108的調(diào)節(jié)表面110可契合(engage)拋光襯墊的拋光表面(未示出)。調(diào)節(jié)頭106可進(jìn)一步經(jīng)配置以將襯墊調(diào)節(jié)器108圍繞縱軸105旋轉(zhuǎn)。支臂104可經(jīng)配置以圍繞縱軸103旋轉(zhuǎn)，使得調(diào)節(jié)頭106可通過(guò)往復(fù)運(yùn)動(dòng)而掃過(guò)拋光襯墊表面(未示出)。襯墊調(diào)節(jié)器108的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)以及調(diào)節(jié)頭106的往復(fù)運(yùn)動(dòng)可使襯墊調(diào)節(jié)器108的調(diào)節(jié)表面110通過(guò)研磨拋光表面以去除污染物并使該表面再生質(zhì)地來(lái)調(diào)節(jié)拋光襯墊的拋光表面。
[0027]圖2示出已知的襯墊調(diào)節(jié)器208，該襯墊調(diào)節(jié)器208可具有覆蓋有研磨粒子212的圖案的調(diào)節(jié)表面210。襯墊調(diào)節(jié)器208通?？捎山饘倩蚱渌线m剛性的材料制成。研磨粒子212可以是所示的尖形和/或金字塔形的，或替代地，可以是棱柱形的，其中，該棱柱可以是矩形、正方形、圓形、或橢圓形，或其他形狀。其他合適的形狀也可使用。研磨粒子212的形狀可確定調(diào)節(jié)處理的激進(jìn)性(aggressiveness)。研磨粒子212可由金屬、金剛石或鑲金剛石的、塑料或其他合適的材料制成。研磨粒子212可跨調(diào)節(jié)表面210均勻或不均勻地分布，且/或能以各種圖案來(lái)安排，各種圖案例如，螺旋形、圓形、分段式、輻條形(spoked)、矩形和/或弧形，或其他圖案。某些襯墊調(diào)節(jié)器可具有大約4.25英寸(大約10.8cm)的直徑Dl0
[0028]圖3和圖4分別示出根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的襯墊調(diào)節(jié)器308的俯視圖和仰視圖。襯墊調(diào)節(jié)器308可具有主組件盤(pán)314、主組件基座板316，以及在某些實(shí)施例中的三個(gè)襯墊調(diào)節(jié)器組件318a、318b、和318c。其他實(shí)施例可具有其他合適數(shù)量的襯墊調(diào)節(jié)器組件。主組件盤(pán)314可具有中央部315，該中央部315可經(jīng)配置以附接至調(diào)節(jié)頭，例如，圖1中的調(diào)節(jié)頭106。主組件盤(pán)314能以任何合適的方式(例如，經(jīng)由螺紋耦合(參見(jiàn)例如下文所述的圖5))附接至調(diào)節(jié)頭。
[0029]如圖4中所示，每個(gè)襯墊調(diào)節(jié)器組件318a、318b和318c可分別包含調(diào)節(jié)元件320a、320b和320c。每個(gè)調(diào)節(jié)元件320a、320b和320c在各自的調(diào)節(jié)表面322a、322b和322c上可具有任何合適尺寸、類(lèi)型和/或安排的研磨粒子(未示出)，這些研磨粒子包含例如上文中結(jié)合襯墊調(diào)節(jié)器208所描述的那些研磨粒子。在某些實(shí)施例中，每個(gè)調(diào)節(jié)元件320a、320b和320c可具有大約I英寸(大約2.5cm)的直徑D2。調(diào)節(jié)表面322a、322b和322c可在拋光襯墊表面上提供額外的接觸點(diǎn)，以便相比具有單個(gè)調(diào)節(jié)表面的常規(guī)襯墊調(diào)節(jié)器獲得額外的和/或更高效的調(diào)節(jié)。也就是說(shuō)，額外的和/或更高效的調(diào)節(jié)可能發(fā)生，因?yàn)槊總€(gè)調(diào)節(jié)表面322a、322b和322c可同時(shí)接觸拋光襯墊表面。因此，可減少調(diào)節(jié)處理時(shí)間，并且相比常規(guī)的襯墊調(diào)節(jié)器，可相應(yīng)地延長(zhǎng)調(diào)節(jié)元件320a、320b和/或320c的使用壽命。
[0030]圖5-7示出根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的主組件500，該主組件500可包含襯墊調(diào)節(jié)器的主組件盤(pán)514和主組件基座板516。主組件盤(pán)514可具有中央部515，在某些實(shí)施例中，該中央部515可具有螺紋環(huán)架密封螺桿524，該螺紋環(huán)架密封螺桿524可經(jīng)配置以附接至調(diào)節(jié)頭(例如，圖1的調(diào)節(jié)頭106)。在其他實(shí)施例中，主組件盤(pán)514能以任何合適的方式附接至調(diào)節(jié)頭。主組件盤(pán)514可由合適的順應(yīng)性材料制成，例如，適當(dāng)薄的不銹鋼片金屬或合適的塑料(例如，PET、PPS,或PEEK)，在某些實(shí)施例中，這些合適的順應(yīng)性材料可允許在大約0.5度的量級(jí)上彎曲。
[0031]在某些實(shí)施例中，主組件基座板516可經(jīng)由環(huán)架連接附接至主組件盤(pán)514。該環(huán)架連接可允許主組件盤(pán)514在調(diào)節(jié)處理期間，圍繞支點(diǎn)526沿任何方向彎曲或樞轉(zhuǎn)(如圖5中的雙頭箭頭對(duì)所示)。在某些實(shí)施例中，該環(huán)架連接可包含直角回轉(zhuǎn)親合(quarter-turncoupling)，該直角回轉(zhuǎn)耦合具有圖6和圖7中所示的以下特征:主組件盤(pán)514可具有一對(duì)置中的凸緣628a和628b以及多個(gè)總體上在周?chē)膶?dǎo)引銷(xiāo)630。導(dǎo)引銷(xiāo)630的數(shù)量可比圖6中所示的更多或更少。主組件基座板516可具有一對(duì)對(duì)應(yīng)的袋匣(pocket) 732a和732b以及多個(gè)對(duì)應(yīng)的導(dǎo)引銷(xiāo)孔734。通過(guò)將主組件基座板516倚靠主組件盤(pán)514定位而使得凸緣628a和628b在切割區(qū)(cutout area) 736a和736b中對(duì)齊，主組件基座板516可附接至主組件盤(pán)51