化学机械研磨设备的调节器及调节方法技术

本发明专利技术提供一种化学机械研磨设备的调节器及调节方法，该化学机械研磨设备用于在旋转的压板垫上研磨基板。该调节器包括圆盘固定器、活塞杆、外壳及负载传感器。该圆盘固定器紧固精细地切割该压板垫的表面的调节圆盘。该活塞杆将轴向力递送至该圆盘固定器。该外壳覆盖该活塞杆的至少一部分。该负载传感器经安装以接收该活塞杆递送至该活塞杆的该轴向力且测量该轴向力。

【技术实现步骤摘要】

本申请中的本专利技术关于一种化学机械研磨设备的调节器，具体地讲，关于一种化学机械研磨设备的调节器，该调节器通过经由将预定轴向力确切地引入至研磨压板的压板垫中遍及压板垫均勻地分散研磨浆而将研磨浆均勻地供应至装配于载体头上的基板。
技术介绍
通常，将化学机械研磨(CMP)程序称为用于通过反向旋转基板(诸如，用于制造半导体的晶圆，包括研磨层)与研磨压板来研磨基板的表面的标准程序。图1为说明典型化学机械研磨设备的视图。如图1所示，该化学机械研磨设备包括研磨压板10，其上附着有压板垫11 ；研磨头20，其经装配有待研磨且在接触压板垫11 的上部表面的同时旋转的晶圆w;调节器30，其将预定轴向力施加于压板垫11的表面上以精细地切割该压板垫的表面，使得形成于压板垫11的表面中的精细孔隙曝露。研磨压板10附着有用于研磨晶圆w的由poIytex材料形成的压板垫11，且由于轴件12的旋转而旋转。研磨头20安置于研磨压板10的压板垫11上方，且包括夹紧晶圆w的载体头21 以及在旋转载体头21的同时在预定距离内执行往复运动的研磨臂22。调节器30精细地切割压板垫11的表面，使得用来容纳与研磨剂及化学材料混合的研磨浆的众多精细发泡孔隙不会被堵塞，且因此将填充于压板垫11的精细发泡孔隙中的研磨浆平稳地供应至通过载体头21夹紧的晶圆W。为此，调节器30在其中包括马达及齿轮箱，使得在固定器于调节程序期间夹紧接触压板垫11的调节圆盘31的状态下，使连接至固定器的轴件33旋转。将汽缸安装于外壳 34中以通过气动压力将向下力31p施加至调节圆盘31。自外壳34延伸的臂35执行扫掠运动(swe印motion)以遍及压板垫11的宽区域精细地切割发泡孔隙。为了精细地切割压板垫11，调节圆盘31可包括接触压板垫11的附着于调节圆盘31的表面上的钻石颗粒。又， 可通过安装于外壳34外部的驱动马达(图中未显示)旋转轴件33。因此，在典型化学机械研磨设备中，待研磨的晶圆w在通过真空压力附着至载体头21且压在压板垫11上的同时旋转，且同时，压板垫11旋转。在此状况下，在自研磨浆供应单元40所供应的研磨浆被容纳于形成于压板垫11中的众多发泡孔隙中的状态下，可将研磨浆供应至在固定于研磨头20上的同时旋转的晶圆W。由于将压力连续地施加至压板垫 11，所以将发泡孔隙的开口逐渐地阻塞以阻碍研磨浆平稳地供应至晶圆w中。为了克服此限制，调节器30包括朝向压板垫11施加压力的汽缸，其在将压力施加至附着有颗粒(诸如，高硬度的钻石颗粒)的调节圆盘31的同时旋转调节圆盘31。同时，调节器30执行扫掠运动以对遍及压板垫11的整个区域予以分布的发泡孔隙的开口连续地执行精细切割。因此，可将容纳于遍及压板垫11的发泡孔隙中的研磨浆平稳地供应至晶圆Wo在此状况下，若未用适当力加压于调节器30的调节圆盘31，则可能不会打开压板垫11的发泡孔隙的开口而且阻碍研磨浆平稳地供应至晶圆W。若用过度力加压于调节圆盘 31，则可能会打开压板垫11的开口，但可能会缩短压板垫11的使用寿命并降低经济效率。尽管通过汽缸控制调节圆盘31的垂直力，使得施加预定力，但实质上施加于压板垫11的表面上的轴向力可能会在中间路径(例如，传输轴向力的调节器30的接头)处损失，或可能会产生由于可能汽缸长时间被使用所引起的轴向力的误差而不传输所要轴向力。因此，所存在的限制在于容纳于压板垫11的众多发泡孔隙中的研磨浆未被平稳地递送至晶圆。
技术实现思路
本专利技术提供一种化学机械研磨设备的调节器，该调节器通过经由将预定轴向力确切地引入至研磨压板的压板垫中将研磨浆均勻地分散于该压板垫上而将研磨浆均勻地供应至装配于载体头上的基板。本专利技术亦提供一种化学机械研磨设备的调节器，通过检测相对较大轴向力在调节圆盘的旋转期间施加至该调节圆盘的特定侧，且允许该轴向力均一地施加至整个该调节圆盘，该调节器经由使用调节器遍及压板垫进行均一精细切割而保证该压板垫的足够使用寿命且将研磨浆平稳地供应至诸如一晶圆的基板。本专利技术概念的实施例提供化学机械研磨设备的调节器，该等化学机械研磨设备用于在旋转的压板垫上研磨基板，该调节器包括圆盘固定器，其紧固精细地切割该压板垫的表面的调节圆盘；活塞杆，其将轴向力递送至该圆盘固定器；外壳，其覆盖该活塞杆的至少一部分；及负载传感器，其经安装以接收该活塞杆递送至该活塞杆的该轴向力且测量该轴向力。在一些实施例中，该活塞杆可位于与该调节圆盘的旋转中心相同的轴在线。在其它实施例中，该负载传感器可插入于该活塞杆与该圆盘固定器之间。在另外其它实施例中，该调节器可进一步包括轴件，其系与该活塞杆向上隔开； 汽缸，其环绕该轴件及该活塞杆，使得气动压力腔室形成于该轴件与该活塞杆之间，该汽缸与该轴件及该活塞杆一起旋转，且在其外部圆周表面处具有台阶(st印)，该台阶在上部方向上将力递送至该负载传感器。此处，该负载传感器可经安装以通过该外壳支撑，且经由该汽缸的该台阶递送至该汽缸的该轴向力的反作用力可递送至该负载传感器。在另外其它实施例中，该负载传感器可安置于该汽缸的外部圆周的侧处，且轴承可安装于该负载传感器与该汽缸之间以允许相对旋转位移。在另外其它实施例中，通过该台阶将该轴向力递送至该负载传感器可包括经由该轴承递送剪切力。在另外实施例中，该负载传感器可自通过接收该轴向力引起的应变测量该轴向力。在其它另外实施例中，该负载传感器可包括荷重计(load cell)。在其它另外实施例中，该负载传感器可包括具有根据该应变而变化的电阻的应变计，以使用该应变计来测量该轴向力。在其它另外实施例中，该调节器可进一步包括控制器，该控制器用于在通过该负载传感器测量的该轴向力的值与预定值之间存在差时控制施加至该活塞杆的该轴向力以达到该预定值。在许多另外实施例中，该负载传感器可划分成两个或两个以上区段，使得该等区段分别测量在该活塞杆周围的轴向力。在其它许多另外实施例中，该活塞杆可经形成为多个形式，且若在通过该负载传感器的该等区段测量的该等轴向力之间存在偏差，则该调节器可进一步包括用于控制该等轴向力的该偏差以变得小于预定值的控制器。在本专利技术概念的其它实施例中，提供一种化学机械研磨程序的调节方法，该化学机械研磨程序用于使用容纳研磨浆的多个孔隙来精细地切割压板垫的上部表面，该等调节方法包括在接触待研磨的基板的同时旋转压板垫；在经由活塞杆将向下压力施加至具有硬度足以精细地切割该压板垫的颗粒的调节圆盘的同时旋转该调节圆盘；及测量经由该活塞杆施加至该调节圆盘的轴向力。在一些实施例中，该轴向力的该测量可包括当位于与该调节圆盘的旋转中心相同的轴在线的该活塞杆的加压部分将压力施加至固定于覆盖该活塞杆的至少一部分的外壳处的负载传感器时，使用通过该负载传感器感测的负载值来测量该轴向力。在其它实施例中，该轴向力的该测量可包括当位于与该调节圆盘的旋转中心相同的轴在线的该活塞杆将压力施加至圆盘固定器以允许朝上且通过使该调节圆盘与该压板垫接触的轴向力产生的递送至该负载传感器的反作用力递送至环绕该活塞杆的汽缸，且接着通过形成于该汽缸的外部圆周表面上的台阶递送至位于该汽缸的外部圆周周围的该负载传感器时，通过测量该反作用力来测量该轴向力。在另外其它实施例中，该方法可进一步包括当在该轴向力的该测量中所测量的该本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种化学机械研磨设备的调节器，该化学机械研磨设备用于在旋转的压板垫上研磨基板，该调节器包含：圆盘固定器，其紧固精细地切割该压板垫的表面的调节圆盘；活塞杆，其将轴向力递送至该圆盘固定器；外壳，其覆盖该活塞杆的至少一部分；负载传感器，其经安装以接收该活塞杆递送至该活塞杆的该轴向力且测量该轴向力。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：徐建植，夫在弼，金东秀，具滋铁，全灿云，潘俊昊，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，KC科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：KR