多盘化学机械抛光衬垫调节器与方法 |
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| 申请号 | CN201480021548.2 | 申请日 | 2014-04-18 | 公开(公告)号 | CN105122428B | 公开(公告)日 | 2017-11-28 |
| 申请人 | 应用材料公司; | 发明人 | H·陈; S-S·常; J·G·方; M·A·盖勒里; P·D·巴特菲尔德; K·周; | ||||
| 摘要 | 衬垫 调节器可包含多个独立安装的调节元件，这些调节元件经配置以调节用于例如化学机械 抛光 (CMP)处理的抛光衬垫。在某些 实施例 中，该衬垫调节器可包含主组件盘和主组件 基座 板，该主组件基座板经由环架连接附接至主组件盘。多个衬垫调节器组件可附接至主组件基座板。在某些实施例中，每个衬垫调节器组件可包含附接至主组件基座板的衬垫调节器盘、经由环架连接附接至衬垫调节器盘的衬垫调节器基座，以及附接至衬垫调节器基座的调节元件。也提供了调节抛光衬垫的方法作为其他方面。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种用于调节抛光衬垫的设备，所述设备包括： |
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| 说明书全文 | 多盘化学机械抛光衬垫调节器与方法[0001] 相关申请 [0002] 本申请请求美国临时专利申请No.61/814,182的优先权，该美国临时专利申请于2013年4月19日提交，且题为“多盘化学机械抛光衬垫调节器与方法”(“MULTI-DISK CHEMICAL MECHANICAL POLISHING PAD CONDITIONERS AND METHODS”)(代理人案卷号 17968/L)，该美国临时专利申请为了所有用途而通过引用被结合在此。 技术领域背景技术[0004] 化学机械抛光(CMP)(也被称为化学机械平面化)是通常用于制造集成电路和/或显示元件的处理。CMP处理可从部分经处理的基板去除表面形状的特征及材料，以产生平坦的表面以供后续处理。CMP处理可使用压靠在基板的表面上的一个或更多个旋转的抛光衬垫。这些抛光衬垫可与施加至这些衬垫的研磨化学活性浆料一起使用。浆料可以是液体中的研磨固体的悬浊液。 [0005] 在一段时间中反复地执行了CMP处理后，抛光衬垫的抛光表面可能会随着浆料副产物的累积和/或从基板去除的材料而变得光滑。光滑化可能会使抛光衬垫的有效性降级。使用衬垫调节器的调节处理可恢复该抛光衬垫的有效性。衬垫调节器可包含研磨头，该研磨头可与抛光衬垫的表面摩擦以去除不需要的堆积物，并使衬垫再生质地(retexture)。然而，在衬垫调节发生的同时，对基板的CMP处理可能无法进行，因而减少了基板的产量。因此，对于提供能够快速地调节CMP抛光衬垫的衬垫调节器存在着需求。 发明内容[0006] 根据一个方面，提供用于调节抛光衬垫的设备。该设备包括主组件和多个衬垫调节器组件，每个衬垫调节器组件是顺应性地附接至主组件，且每个衬垫调节器组件包括调节元件。 [0007] 根据另一个方面，提供用于调节抛光衬垫的系统。该系统包括调节头和安装于该调节头的衬垫调节器，该衬垫调节器包括多个独立安装的调节元件。 [0008] 根据进一步的方面，提供调节抛光衬垫的方法。该方法包括：提供多个衬垫调节器组件，每个衬垫调节器组件具有附接至衬垫调节器盘的衬垫调节器基座；将这些多个衬垫调节器组件附接至主组件基座板；以及将该主组件基座板附接至主组件盘。 [0009] 本发明的更多其他方面、特征和优势通过以下具体实施方式可以是显而易见的，其中，描述并说明了数个示例实施例和实现，包含为实施本发明所构想的最佳模式。本发明也可包含其他的和不同的实施例，并且可在各个方面修改本发明的若干细节，全都不背离本发明的范围。相应地，认为附图和描述在性质上旨在是说明性的而非限制性的。这些附图不一定是按比例绘制的。本发明涵盖落入本发明范围之内的全部修改、等效方案和替代方案。 附图说明[0010] 以下描述的附图仅作为例示性目的。这些附图不旨在以任何方式限制本公开的范围。 [0011] 图1示出根据现有技术的衬垫调节组件的侧视图。 [0012] 图2示出根据现有技术的衬垫调节器的仰视图。 [0013] 图3示出根据实施例的多盘衬垫调节器的主视图。 [0014] 图4示出根据实施例的图3的多盘衬垫调节器的仰视图。 [0015] 图5示出根据实施例的多盘衬垫调节器的主组件剖视图。 [0016] 图6示出根据实施例的主组件盘的仰视图。 [0017] 图7示出根据实施例的主组件基座的俯视图。 [0018] 图8示出根据实施例的衬垫调节器组件的俯视图。 [0019] 图9示出根据实施例的图8的衬垫调节器组件沿着线9-9截取的剖视图。 [0020] 图10示出根据实施例的图8的衬垫调节器组件沿着线10-10截取的剖视图。 [0021] 图11示出根据实施例的具有一个衬垫调节器组件的多盘衬垫调节器的剖视图。 [0022] 图12示出具有三个衬垫调节器组件的多盘衬垫调节器的仰视图，其中，一个衬垫调节器组件具有调节元件，而另两个不具有调节元件。 [0023] 图13示出根据实施例的调节抛光衬垫的方法的流程图。 具体实施方式[0024] 现在将详细参照本公开的示例实施例，这些示例实施例是在所附附图中进行说明的。在任何可能的地方，相同的参考符号将遍及这些附图使用以代表相同或类似的部件。 [0025] 在一个方面，衬垫调节器可包含多个独立安装的调节元件，这些调节元件经配置以调节用于例如化学机械抛光(CMP)处理的抛光衬垫。该衬垫调节器可包含主组件盘以及附接至该主组件盘的主组件基座板。主组件盘可由顺应性材料制成。主组件基座板可由刚性材料制成，并且在某些实施例中，该主组件基座板可经由环架(gimbal)连接而附接至主组件盘。多个衬垫调节器组件可附接至主组件基座板。每个衬垫调节器组件可包含附接至主组件基座板的衬垫调节器盘，以及附接至衬垫调节器盘的衬垫调节器基座。在某些实施例中，衬垫调节器基座可经由环架连接而附接至衬垫调节器盘。衬垫调节器盘可由顺应性材料制成，且衬垫调节器基座可由刚性材料制成。在某些实施例中，衬垫调节器基座可具有附接于其的可替换调节元件。这些多个衬垫调节器组件可通过相比常规的衬垫调节器在更短的时间内将更多的研磨调节提供给抛光衬垫来增加调节效率。这可减少调节的处理时间，并且可相应地改善基板的产量。在其他方面，如下文中将结合图1-13更详细地解释的那样，提供了调节抛光衬垫的方法。 [0026] 图1示出根据现有技术的已知的衬垫调节组件100。衬垫调节组件100可包含基座102、支臂104、调节头106以及安装至调节头106的衬垫调节器108。衬垫调节器108可具有调节表面110，该调节表面110具有在其上的研磨粒子(参见例如下文所述的图2)。调节表面 110可经配置以摩擦抛光衬垫表面。调节头106可经配置以垂直地将衬垫调节器108(如箭头 111所指示)从抬高的缩回位置(如图1所示)移动到降低的延伸位置，使得衬垫调节器108的调节表面110可契合(engage)抛光衬垫的抛光表面(未示出)。调节头106可进一步经配置以将衬垫调节器108围绕纵轴105旋转。支臂104可经配置以围绕纵轴103旋转，使得调节头106可通过往复运动而扫过抛光衬垫表面(未示出)。衬垫调节器108的旋转运动以及调节头106的往复运动可使衬垫调节器108的调节表面110通过研磨抛光表面以去除污染物并使该表面再生质地来调节抛光衬垫的抛光表面。 [0027] 图2示出已知的衬垫调节器208，该衬垫调节器208可具有覆盖有研磨粒子212的图案的调节表面210。衬垫调节器208通常可由金属或其他合适刚性的材料制成。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，该棱柱可以是矩形、正方形、圆形、或椭圆形，或其他形状。其他合适的形状也可使用。研磨粒子212的形状可确定调节处理的激进性(aggressiveness)。研磨粒子212可由金属、金刚石或镶金刚石的、塑料或其他合适的材料制成。研磨粒子212可跨调节表面210均匀或不均匀地分布，且/或能以各种图案来安排，各种图案例如，螺旋形、圆形、分段式、辐条形(spoked)、矩形和/或弧形，或其他图案。某些衬垫调节器可具有大约4.25英寸(大约10.8cm)的直径D1。 [0028] 图3和图4分别示出根据一个或多个实施例的衬垫调节器308的俯视图和仰视图。衬垫调节器308可具有主组件盘314、主组件基座板316，以及在某些实施例中的三个衬垫调节器组件318a、318b、和318c。其他实施例可具有其他合适数量的衬垫调节器组件。主组件盘314可具有中央部315，该中央部315可经配置以附接至调节头，例如，图1中的调节头106。 主组件盘314能以任何合适的方式(例如，经由螺纹耦合(参见例如下文所述的图5))附接至调节头。 [0029] 如图4中所示，每个衬垫调节器组件318a、318b和318c可分别包含调节元件320a、320b和320c。每个调节元件320a、320b和320c在各自的调节表面322a、322b和322c上可具有任何合适尺寸、类型和/或安排的研磨粒子(未示出)，这些研磨粒子包含例如上文中结合衬垫调节器208所描述的那些研磨粒子。在某些实施例中，每个调节元件320a、320b和320c可具有大约1英寸(大约2.5cm)的直径D2。调节表面322a、322b和322c可在抛光衬垫表面上提供额外的接触点，以便相比具有单个调节表面的常规衬垫调节器获得额外的和/或更高效的调节。也就是说，额外的和/或更高效的调节可能发生，因为每个调节表面322a、322b和 322c可同时接触抛光衬垫表面。因此，可减少调节处理时间，并且相比常规的衬垫调节器，可相应地延长调节元件320a、320b和/或320c的使用寿命。 [0030] 图5-7示出根据一个或多个实施例的主组件500，该主组件500可包含衬垫调节器的主组件盘514和主组件基座板516。主组件盘514可具有中央部515，在某些实施例中，该中央部515可具有螺纹环架密封螺杆524，该螺纹环架密封螺杆524可经配置以附接至调节头(例如，图1的调节头106)。在其他实施例中，主组件盘514能以任何合适的方式附接至调节头。主组件盘514可由合适的顺应性材料制成，例如，适当薄的不锈钢片金属或合适的塑料(例如，PET、PPS，或PEEK)，在某些实施例中，这些合适的顺应性材料可允许在大约0.5度的量级上弯曲。 [0031] 在某些实施例中，主组件基座板516可经由环架连接附接至主组件盘514。该环架连接可允许主组件盘514在调节处理期间，围绕支点526沿任何方向弯曲或枢转(如图5中的双头箭头对所示)。在某些实施例中，该环架连接可包含直角回转耦合(quarter-turn coupling)，该直角回转耦合具有图6和图7中所示的以下特征：主组件盘514可具有一对置中的凸缘628a和628b以及多个总体上在周围的导引销630。导引销630的数量可比图6中所示的更多或更少。主组件基座板516可具有一对对应的袋匣(pocket)732a和732b以及多个对应的导引销孔734。通过将主组件基座板516倚靠主组件盘514定位而使得凸缘628a和628b在切割区(cutout area)736a和736b中对齐，主组件基座板516可附接至主组件盘514。 随后，可沿任一方向旋转主组件基座板516四分之一圈。这可使凸缘628a和628b在袋匣732a和732b中被接收，并使导引销630在导引销孔734中被接收。主组件基座板516也可包含安置在槽539中的O形环538，该O形环538可接触主组件盘514。在某些实施例中，主组件基座板 516可由具有合适厚度和/或几何形状的金属或其他合适的刚性材料制成，例如，不锈钢或诸如PET、PPS或PEEK之类的塑料。在替代实施例中，主组件基座板516能以任何合适的方式且带有或不带有环架连接而附接至主组件盘514。 [0032] 图8-10示出根据一个或多个实施例的衬垫调节器组件818。衬垫调节器组件818可与例如衬垫调节器308一起使用。衬垫调节器组件818可包含衬垫调节器盘840和衬垫调节器基座842。衬垫调节器盘840可由合适的顺应性材料制成，例如，合适薄的不锈钢片金属或诸如PET、PPS或PEEK之类的合适的塑料，而衬垫调节器基座842可由具有合适的厚度和/或几何形状的合适的刚性材料制成，例如，不锈钢或诸如PET、PPS或PEEK之类的塑料。衬垫调节器盘840可经配置以附接至主组件基座板，例如，主组件基座板316和/或516中的任一者。在某些实施例中，衬垫调节器盘840可经由例如螺纹环架螺杆824附接至主组件基座板，该螺纹环架螺杆824可在螺纹孔(例如，图5和图7中所示的主组件基座板516的螺纹孔744中的一个)中被接收。在某些实施例中，如图11中所示，将螺纹环架螺杆824插入在主组件基座板 1116中可将衬垫调节器盘840夹合(sandwich)或夹紧(clamp)到主组件基座板1116。在衬垫调节器盘840与主组件基座板1116之间提供O形环838(图8和图11中所示)。 [0033] 参照图9-11，在某些实施例中，衬垫调节器基座842可经由环架连接附接至衬垫调节器盘840。这可允许衬垫调节器盘840在调节处理期间，围绕支点926，沿任何方向弯曲或枢转，如图11中由双头箭头对所示。在某些实施例中，环架连接可包含在衬垫调节器盘840与衬垫调节器基座842之间的卡扣布置。衬垫调节器盘840可具有侧壁946，该侧壁946具有内部凹槽947，该内部凹槽947可对应于衬垫调节器基座842上的外部肋件948。衬垫调节器基座842可通过将衬垫调节器基座842按压进衬垫调节器盘840的底部而附接至衬垫调节器盘840，这可使侧壁946暂时向外弯曲，使得足以允许外部肋件948通过侧壁946的较小直径的下部949并位于内部凹槽947中。在其他实施例中，衬垫调节器基座842能以任何合适的方式且带有或不带有环架连接而附接至衬垫调节器盘840。 [0034] 在某些实施例中，衬垫调节器组件818可包含调节元件820。调节元件820可由金属或其他合适的材料制成，例如，不锈钢或诸如丙烯酸酯(acrylic)之类的塑胶。调节元件820在调节表面822上可具有任何合适的尺寸、类型和/或安排的研磨粒子(未示出)，这些研磨粒子包含例如上文中结合衬垫调节器208的所述的那些研磨粒子。在某些实施例中，每个调节元件820可具有大约一英寸(大约2.5cm)的直径D3。 [0035] 在某些实施例中，调节元件820可磁性地附接至衬垫调节器基座842。如图8和图10中所示，在某些实施例中，衬垫调节器基座842可具有通道850，该通道850具有定位于其中的一个或更多个磁体852。通道850可具有封闭该通道850的通道覆盖板954。这一个或更多个磁体852的尺寸可设定为使得在调节处理期间磁性地附接调节元件820并保持该调节元件820在适当的位置。在至少这些实施例中，调节元件820可由合适的磁性吸引材料制成。 [0036] 为了辅助将调节元件820附接至衬垫调节器基座，在某些实施例中，可在衬垫调节器基座的底表面上提供一对导引销1230(如图12中所示，分别在衬垫调节器基座1242a和1242b的底表面1243a和1243b中的任何一个底表面上)。导引销1230的数量可比图12中所示的更多或更少。如图11中所示，调节元件820可相应地具有对应的导引销孔1134。 [0037] 为了辅助从衬垫调节器基座842上移除调节元件820，如图9和图12中所示，在某些实施例中，衬垫调节器盘840在侧壁946中可具有一个或更多个切出特征956。虽然四个切出特征956在图12中示出为围绕衬垫调节器盘1240a和1240b中的每一个衬垫调节器盘的外围被定位，但可提供其他合适数量的切出特征956。切出特征956可与合适的工具一起使用，合适的工具例如，用于将调节元件820撬离衬垫调节器基座842的螺丝刀。 [0038] 在其他实施例中，调节元件820能以任何合适的方式附接至衬垫调节器基座842。 [0039] 在其他实施例中，衬垫调节器基座842可具有调节表面，例如，一体式地形成在衬垫调节器基座842上的调节表面210。 [0040] 图13示出根据一个或多个实施例的调节抛光衬垫的方法1300。该抛光衬垫可用于CMP处理中。在处理框1302处，方法1300可包含提供多个衬垫调节器组件，其中，每个衬垫调节器组件可具有附接至衬垫调节器盘的衬垫调节器基座，并且在某些实施例中，该衬垫调节器基座可经由环架连接而附接至衬垫调节器盘。衬垫调节器基座可经配置以接收调节元件。例如，参照图8-10，这些衬垫调节器组件中的每一个可以是衬垫调节器组件818，该衬垫调节器基座可以是衬垫调节器基座842，并且该衬垫调节器盘可以是衬垫调节器盘840。 [0041] 在处理框1304处，这些多个衬垫调节器组件可附接至主组件基座板。例如图5和图11中所示，该主组件基座板可以是主组件基座板516或1116。 [0042] 在处理框1306处，方法1300可包含将该主组件基座板附接至主组件盘。某些实施例中，该主组件基座板可经由环架连接附接至主组件盘。同样如例如图5和图11中所示，该主组件盘可以主组件盘514或1114。 [0043] 能以不限于所显示或描述的顺序或次序来实行或执行方法1300的上述处理框。例如，在某些实施例中，可在处理框1302和/或1304之前来执行处理框1306。 [0044] 本领域技术人员应当容易领会，本文中描述的发明容许广泛的效用和应用。本发明除了本文中所描述的那些之外的许多实施例和调整以及许多变体、修改和等效安排通过本发明和对本发明的前述描述将是显而易见的，或由本发明和对本发明的前述描述合理地暗示，并且不背离本发明的实质或范围。例如，虽然结合化学机械抛光处理的抛光衬垫进行了描述，但是本发明的一个或更多个实施例可与能够利用衬垫调节器调节或再调节的其他类型的抛光衬垫和/或处理衬垫一起使用。相应地，虽然本文中参照特定的实施例详细地描述了本发明，但是应当理解，本公开仅是示例性的，并且本公开呈现本发明的诸示例，且旨在出于提供本发明的完整且可行的公开的目的进行本公开。本公开并非旨在将本发明限制于所公开的特定设备、装置、组件、系统或方法；相反，本发明旨在涵盖落入本发明的范围内的所有修改、等效方案和替代方案。 |
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