一种抛光垫调节器及具有抛光垫调节器的化学机械装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种抛光垫调节器，其包括基板和基板上的垫调节面。所述调节面包括中心区域和周边区域。包括基本不变宽度的研磨粒子的研磨辐条从中心区域延伸到周边区域，所述研磨辐条彼此径向隔开。辐条对称并彼此径向隔开，并可以具有各种形状。调节面还可以具有在抵靠着抛光垫摩擦调节面时接收浆液的切出入口沟道、从切出入口沟道接收抛光浆液的管道、以及在基板的周边上用于排出接收到的抛光浆液的出口。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术的实施例涉及用于调节化学机械抛光垫的垫调节器。
技术介绍
在集成电路和显示器的制造中，化学机械平整(CMP)用来使衬底的 表面形貌光滑，以用于随后的刻蚀和沉积过程。典型的CMP装置包括抛 光头，该抛光头振动并将衬底压在抛光垫上，同时在其间供应研磨粒浆液 来抛光衬底。CMP可以用来在介电层、填有多晶硅或二氧化硅的深或浅的 沟槽、金属膜以及其他层上形成平整表面。人们认为CMP抛光通常是以 化学和机械两种作用的结果而存在的，例如在要抛光的材料表面处反复形 成化学改性层并随后被抛光掉。例如，在金属抛光中，从要抛光的金属层表面反复形成和去除金属氧化层。在CMP过程期间，通过垫调节器24周期性地调节抛光垫20。在抛光 多个衬底之后，抛光垫20由于缠绕的纤维26而磨光成具有更光滑的抛光 表面，并聚集或捕获塞在垫20的纤维之间的间隔30中的抛光残留物28， 如图1A和1B所示。所得到的光滑垫20无法有效保持抛光桨液，并可能 导致缺陷增多，并且在某些情况下还可能导致衬底的非均匀抛光。为了补 救垫的磨光，用具有带研磨粒子34 (例如金刚石粒子)的调节面32的垫 调节器24来周期性地调节垫20，调节面32被压在抛光垫20的用过的抛 光表面38上，如图2所示。垫调节器24安装在如虚线臂36a的第二位置 所示地来回振动的臂36上，同时调节器24抵靠着垫表面旋转，以通过去 除抛光碎片、疏通抛光表面38上的小孔和纤维以及有时还形成保持抛光浆液的微刮痕，来调节垫20。垫调节过程可以在抛光过程期间执行(称为 原位调节)，或在晶片抛光过程以外执行(称为非原位调节)。传统的垫调节器24可以覆盖有研磨粒子34的连续层或图案条。例 如，图3A示出了其中研磨粒子覆盖其整个调节面32的垫调节器24。如图 3B所示，还使用了沿着调节垫周边的研磨粒子的圆环条40。圆环条40还 可以分成具有研磨粒子和光滑区域的交替带的分段40a、 b，如图3C所 示。在另一种构造中，如图3D所示，研磨粒子24的楔形42彼此隔开， 并跨越调节面32切线延伸。研磨粒子图案可以用来限制可能限制成本的 金刚石结合区域的量。但是，这些图案中的一些常常导致可能在整个垫表 面上变化的不均匀和不一致的垫调节效果。图案化的研磨垫构造还可能使 得浆液被迫使进入并被捕获在垫调节器24的特定区域内，这进一步降低 了垫调节的均匀性。当其从抛光垫表面38拾取抛光浆液并随机从垫调节器24的边缘任意 地排出浆液时，传统的垫调节器24还可能导致飞溅和干燥的浆液聚集。 例如，如图2所示，通过旋转垫调节器24而产生的离心力使得由垫调节 器24拾取的桨液如箭头44所示的沿着垫调节器24的边缘喷出。由垫调节 器24引起的抛光垫20表面的浆液耗尽可能在抛光垫表面上产生干的干 点，并可能导致粒子缺陷数增大和粗/微刮擦缺陷。所以，期望具有这样一种带调节面的垫调节器，其提供均匀可反复调 节的抛光垫。还期望在调节过程期间调节抛光垫而不过分损失抛光浆液。 还期望具有这样一种分散有研磨粒子的垫调节器，其提供优化调节，同时 控制在调节面上使用的研磨粒子量。
技术实现思路
一种抛光垫调节器，其特征在于，包括(a)基板，(b)所述基 板上的调节面，所述调节面包括彼此隔开并位于非研磨栅格中的研磨方块 的阵列。一种具有抛光垫调节器的化学机械抛光装置，包括如上所述的抛光垫 调节器，其特征在于，还包括(i )抛光台，其包括保持抛光垫的台板、保持衬底抵靠所述抛光垫的支撑件、为所述台板或支撑件提供动力的驱动器、以及在所述抛光垫上分散桨液的浆液分散器；(ii)接纳如上所 述的垫调节器的调节器头；和(iii)驱动器，其为所述调节器头提供动力 以使得所述抛光垫调节器的所述调节面可以抵靠着所述抛光垫摩擦来调节 所述抛光垫。一种抛光垫调节器，其特征在于，包括(a)基板；和(b)所述基板上的调节面，所述调节面包括彼此隔开并位于非研磨栅格中的研磨方块的阵列，所述研磨方块包括研磨粒子，并且至少约80%的所述研磨粒子具 有基本相同晶体对称性的晶体结构。一种具有抛光垫调节器的化学机械装置，包括如上所述的抛光垫，其特征在于，还包括(i )抛光台，其包括保持抛光垫的台板、保持衬底抵靠所述抛光垫的支撑件、为所述台板或支撑件提供动力的驱动器、以及在所述抛光垫上分散浆液的浆液分散器；(ii )接纳如上所述的垫调节器 的调节器头；和(iii)驱动器，其为所述调节器头提供动力以使得所述抛 光垫调节器的所述调节面可以抵靠着所述抛光垫摩擦来调节所述抛光垫。附图说明参考以下说明书、所附权利要求和图示本技术示例的附图将更好 地理解本技术的这些特征、方面和优点。但是，应该理解到每个特征 都可以一般地而非仅仅在特定附图的上下文中使用，并且本技术包括 这些特征的任意组合，其中图1A (现有技术)是在粗糙化条件下具有直立纤维的抛光垫的局部 侧剖视图1B (现有技术)示出了在图1A的抛光垫被使用而变得磨光成具有缠绕的纤维以及塞有废物颗粒之后的垫；图2 (现有技术)是调节器臂和调节抛光垫的垫调节器组件的俯视图3A至3D (现有技术)是具有这样的调节面的垫调节器的立体图， 所述调节面用研磨粒子基本连续覆盖(图3A)，具有研磨粒子的周边环(图3B)，具有研磨粒子的分段式多圆弧(图3C)，以及具有定向成与 内圈相切的研磨粒子分段楔(图3D);图4是具有带研磨辐条的调节面的垫调节器的立体图，所述研磨辐条 包括彼此径向隔开的研磨粒子直分支；图5是具有带隔开的研磨弧的调节面的垫调节器的立体图，所述研磨 弧位于不同的径向距离处；图6是具有带研磨辐条的调节面的垫调节器的立体图，所述研磨辐条 包括从内圈向外径向延伸的研磨粒子S形分支；图7是具有带研磨辐条的调节面的垫调节器的立体图，所述研磨辐条 包括其上具有第二研磨粒子的四面体的研磨粒子直分支；图8是具有包括研磨方块阵列的调节面的垫调节器的立体图，所述研 磨方块彼此隔开并位于非研磨栅格中；图9A是包括这样的调节面的垫调节器的立体图，所述调节面在具有 管道的基板上具有切出的入口沟道并在其周边处具有出口，所述管道用于 从切出的沟道接收抛光浆液；图9B是图9A的垫调节器的剖视图，示出了切出的入口沟道、管道和 出口；图9C是翻转的图9A的垫调节器的分解立体图，示出了具有切出的入 口沟道的调节面、以及具有管道和出口的背面； 图IOA是CMP抛光器的立体图； 图IOB是图IOA的CMP抛光器的局部分解立体图； 图IOC是图IOB的CMP抛光器的示意俯视图11是被抛光的衬底和被图IOA的CMP抛光器调节的抛光垫的示意 俯视图；且图12是图IOA的CMP抛光器的调节头组件在其调节抛光垫时的部分 切开立体图。具体实施方式如图4至8所示，根据本技术实施例的抛光垫调节器50包括具有研磨粒子54的垫调节面52，在化学机械抛光期间，研磨粒子54被靠着抛 光垫摩擦以调节垫。基板58是提供结构刚性的支撑结构，并可以用钢或 其他刚性材料(例如丙烯酸树脂或氧化铝)制成。 一般而言，基板58包 括盘状的平面圆形主体。基板58还可以包括用于将垫调节器50夹持到 CMP抛光器的机构，例如通过调节面52所钻的两个螺纹孔62a、 b，以由 螺钉或螺栓插入来将基板本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种抛光垫调节器，其特征在于，包括：　（ａ）基板，　（ｂ）所述基板上的调节面，所述调节面包括彼此隔开并位于非研磨栅格中的研磨方块的阵列。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：文卡塔R巴拉伽纳，乔治拉泽若，肯尼金泰尼格，
申请(专利权)人：应用材料公司，
类型：实用新型
国别省市：US[美国]