CN104303272A - 用于抛光模组的预化学机械平坦化的方法与设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供用于预CMP半导体基板抛光模组的方法与设备。本发明包括一研磨垫组件，该研磨垫组件适于对着基板的主表面旋转，一夹盘，当研磨垫组件旋转时，该夹盘适于托住基板且对着研磨垫组件旋转基板，以及一侧向移动马达，当研磨垫组件对着旋转的基板旋转时，该侧向移动马达适于振荡研磨垫组件而侧向地穿过基板的主表面。许多额外的特征将于本文中揭露。
Description
相关申请
本申请主张于2012年4月28日提出申请的美国专利申请序号第13/459,177的优先权，该美国专利申请的标题为「用于预化学机械平坦化抛光模组的方法与设备」(代理人案号17259)，该美国专利申请案的全部内容在此以引用的方式并入本文中。
技术领域
本发明大体上与化学机械平坦化(CMP)系统有关，更明确地为是针对于执行CMP工艺前用于抛光基板的方法与设备。
背景技术
现有的化学机械平坦化(CMP)系统有时可以接收用于工艺的基板，该基板具有相对较大的碎片颗粒黏在基板的表面上。频繁地预CMP清洗系统不能够有效地移除这些较大的颗粒，并且当使用传统CMP系统来研磨基板时，颗粒可以在基板的表面上造成深的刮痕。为了解决使用传统CMP系统的该问题，基板有时会使用不同的膜压力来研磨两次。然而，此解决方法有减慢生产率的缺点。因此，需要的是可以移除大碎片颗粒但不会减慢CMP工艺生产率的方法与装置。
发明内容
本发明的方法与装置是提供给用于CMP系统的预CMP抛光模组。在一些实施例中，抛光模组包括一研磨垫组件，该研磨垫组件适于对着基板的主表面旋转；一夹盘，当研磨垫组件旋转时，该夹盘适于托住基板且对着研磨垫组件旋转基板；以及一侧向移动马达，当研磨垫组件对着旋转的基板旋转时，该侧向移动马达适于振荡研磨垫组件而侧向地穿过基板的主表面。
在一些实施例中，本发明提供一基板抛光的方法。该方法包括对着基板的主表面旋转研磨垫组件；当研磨垫组件旋转时，旋转一托住基板以对着研磨垫组件来旋转基板的夹盘；以及当研磨垫组件对着旋转的基板旋转时，振荡研磨垫组件侧向地穿过基板的主表面。
而在其他的实施例中，本发明提供一使用抛光模组的方法。该方法包括提供一抛光模组；在抛光模组中装载一基板；在基板上使用抛光模组的研磨垫组件来施加一向下的力；以及经由同时地旋转研磨垫组件、旋转基板与侧向地振荡研磨垫组件来抛光基板。
众多其他方面被提供。本发明的其他特征与方面将从接下来的详细描述、附加的权利要求书与伴随的附图而变得更为显而易见。
附图说明
图1为根据本发明一些实施例所描绘的用于CMP系统的一预CMP抛光模组示例的方框示意图。
图2为根据本发明一些实施例所描绘的使用预CMP抛光模组来抛光基板的示例方法的流程图。
具体实施方式
本发明提供在CMP工艺前自基板的表面移除大碎片颗粒的用于预处理半导体基板的改良的方法与装置。该发明包括一预CMP半导体基板抛光模组，该抛光模组包括一悬吊在一机动式起重台的旋转的研磨垫组件，当基板由旋转的研磨垫组件来抛光时，该起重台可让研磨垫组件侧向地移动来穿过基板表面。该基板在旋转的基板夹盘上被支撑，该夹盘牢固地在抛光期间托住并旋转该基板。该模组包含于一槽内并且通过研磨垫组件可以将一清洗/研磨浆施加在基板的表面上。用于旋转研磨垫组件的马达与用于旋转基板夹盘的马达两者可以是中空轴的马达。通过用于旋转研磨垫组件的马达的中空轴可以将研磨浆施加在研磨垫组件的背部。使用过的研磨浆可以经由用于旋转基板夹盘的马达的中空轴以自槽排出。
在一些实施例中，预CMP抛光模组可以是CMP系统的一部分，其中要用来进行CMP工艺的基板首先在预CMP抛光模组中被抛光。抛光模组包括一基板固持件，该基板固持件适于自基板夹盘升起基板来经由使用一端效器而帮助装载与卸载模组。此外，抛光模组可以包括一研磨垫上升致动器来抬高起重台以有能力(例如，为机械臂提供更多的空隙(clearance))更佳地装载与卸载基板。
转到图1，示出了一预CMP抛光模组100的示例实施例。一旋转研磨垫组件102悬吊在一机动式起重台104。研磨垫组件102可包括一研磨垫与一滑动架，该滑动架适于牢固地但可释放地托住该研磨垫。机动式起重台104可让研磨垫组件102侧向地移动穿过基板106的表面。当基板106由组件102抛光时，此旋转研磨垫组件102的侧向振荡移动增强基板106抛光的一致性与确保基板106的整个表面是被抛光的。在一些实施例中，研磨垫组件102具有一小于基板106直径的垫直径。基板106在旋转的基板夹盘108上被支撑。旋转的基板夹盘108在抛光期间牢固地但可释放地托住与旋转基板106。
在一些实施例中，模组100可以包含于一槽110内并且在抛光期间可以将研磨浆施加在基板106的表面。研磨浆可以通过研磨垫组件102来分配。在一些实施例中，用于旋转研磨垫组件102的马达112可以是中空轴马达，该中空轴马达适于允许一条通过中空轴113来以管道运送研磨浆的通道。相似地，用于旋转基板夹盘108的马达114可以是中空轴马达，该中空轴马达适于允许一条通过中空轴115来以管道运送使用过的研磨浆的通道。因此，在一些实施例中，经由用于旋转研磨垫组件的马达112的中空轴113可以将研磨浆施加在研磨垫组件102的背部。使用过的研磨浆可以经由用于旋转基板夹盘的马达114的中空轴以自槽110内排出。
抛光模组100可以包括一基板固持件116，该基板固持件适于自基板夹盘108升起基板106来使用一端效器而帮助装载与卸载模组100。一基板固持件上升致动器118可以被提供用来抬高和降低基板固持件116。此外，抛光模组100可以包括例如内建在起重台竖立支撑器122的一者中的研磨垫上升致动器120。研磨垫上升致动器120可以适于抬高起重台104以有能力更佳地自模组100来装载与卸载基板106。起重台竖立支撑器122、用于旋转基板夹盘的马达114以及基板固持件上升致动器118可以全部耦合在一基底平板124。
在操作上，预CMP抛光模组100使用研磨垫上升致动器120与基板固持件上升致动器118来分别地抬高起重台104与基板固持件116。一基板106被装载在基板夹盘108上(例如，一真空夹盘或任何其他能实际使用的夹盘类型)。起重台104与基板固持件116分别地通过研磨垫上升致动器120与基板固持件上升致动器118来降低。
通过研磨垫组件102将一预定的向下的压力量施加在基板106上。为了确保研磨垫组件102与基板106的主表面是维持平行的，在马达112与研磨垫组件102之间可以使用一柔性的连接件126(例如万向接头、球接头等)。在一些实施例中，提供一硬停机128来限制研磨垫组件102在基板106上的向下的压力。
经由用于旋转研磨垫组件102的马达112的中空轴113来将研磨浆施加在研磨垫组件102上。研磨垫组件马达112旋转研磨垫组件102，同时地基板夹盘马达114旋转基板106。此外，安装在起重台104的侧向移动马达130亦侧向地移动研磨垫组件102，该研磨垫组件102来回地振荡穿过基板106。抛光持续一段预定的时间或直到达到一个期望的终点(例如扭矩测量传感器可以耦合至马达，并且可以在施加的扭矩中检测到的改变来识别终点)。使用过的研磨浆经由通过基板夹盘马达114的中空轴114的一通道流出槽110外。
在抛光完成之后，预CMP抛光模组100停止马达112、114、130并且使用研磨垫上升致动器120与基板固持件上升致动器118来分别地抬高起重台104与基板固持件116。基板106自夹盘108移除并被携带迁移至CMP研磨器来进行CMP处理。在一些实施例中，控制器132(例如电脑)适于执行一程序，该程序电性地耦合至每一个马达112、114、130，致动器118、120，以及其他可控制的零件(例如研磨浆阀与泵等)。控制程序适于执行本方法与操作本发明的预CMP抛光模组100。
现在转到图2，一个描述预CMP抛光一基板的一示例方法200的流程图被提供。在步骤202中，一预CMP抛光模组100被提供。在步骤204中，一基板106被装载在预CMP抛光模组100中。在步骤206中，研磨垫组件102下降至基板106上以在基板106上施加一向下的力。在步骤208中，基板106的抛光是通过经由研磨垫组件102施加研磨浆，旋转研磨垫组件102，旋转基板106(亦即对着研磨垫组件102)以及来回侧向地移动研磨垫组件102来达成。所有这些步骤可能同时地进行。研磨垫组件102与基板106的旋转的速率与方向可以被改变以最佳化抛光与确保碎片颗粒被移除。研磨垫组件102侧向地移动以重复地扫过基板106的频率与研磨浆流至基板上的速率亦可被最佳化，来增强抛光与确保碎片颗粒被移除。
在步骤210中，控制器132监控抛光过程与决定是否达到终点或终点时间。在步骤212中，停止马达112、114、130以及卸载基板。
因此，虽然本发明已由那些相关的较佳实施例所揭露，但应理解其他实施例，如由接下来的权利要求书所界定的，可能落入本发明的范畴内。
Claims (15)
1.一种基板抛光模组，包含：
研磨垫组件，该研磨垫组件适于对着基板的主表面旋转；
夹盘，当该研磨垫组件旋转时，该夹盘适于托住该基板且对着该研磨垫组件旋转该基板；及
侧向移动马达，当该研磨垫组件对着该旋转的基板旋转时，该侧向移动马达适于振荡该研磨垫组件而侧向地穿过该基板的该主表面。
2.如权利要求1所述的基板抛光模组，进一步包含通道，该通道适于传送研磨浆至该研磨垫组件。
3.如权利要求1所述的基板抛光模组，进一步包含起重台，该起重台用于支撑该侧向移动马达与在该夹盘上的该研磨垫组件。
4.如权利要求3所述的基板抛光模组，进一步包含致动器，该致动器适于抬高或降低该起重台。
5.如权利要求1所述的基板抛光模组，进一步包含第一马达，该第一马达适于旋转该夹盘与进一步适于包括中空轴。
6.如权利要求1所述的基板抛光模组，进一步包含第二马达，该第二马达适于旋转该研磨垫组件与进一步适于包括中空轴。
7.如权利要求6所述的基板抛光模组，进一步包含柔性的连接件，该柔性的连接件在该第二马达与该研磨垫组件之间，其中当该研磨垫组件在旋转时，该柔性的连接件适于允许该研磨垫组件得以与该基板的该主表面维持实质上平行的。
8.一种基板抛光的方法，包含以下步骤：
对着基板的主表面旋转研磨垫组件；
当该研磨垫组件旋转时，旋转托住该基板以对着该研磨垫组件旋转该基板的夹盘；及
当该研磨垫组件对着该旋转的基板旋转时，振荡该研磨垫组件而侧向地穿过该基板的该主表面。
9.如权利要求8所述的方法，进一步包含使用起重台来支撑该侧向移动马达与在该夹盘上的该研磨垫组件。
10.如权利要求9所述的方法，进一步包含使用致动器来抬高或降低该起重台。
11.如权利要求8所述的方法，其中旋转该夹盘包括使用第一马达来旋转该夹盘，该第一马达包括中空轴。
12.如权利要求8所述的方法，其中旋转该研磨垫组件包括使用第二马达来旋转该研磨垫组件，该第二马达包括中空轴。
13.如权利要求12所述的方法，其中旋转该研磨垫组件包括使用柔性的连接件耦合该第二马达至该研磨垫组件，其中当该研磨垫组件在旋转时，该柔性的连接件适于允许该研磨垫组件得以与该基板的该主表面维持实质上平行的。
14.如权利要求8所述的方法，其中抛光该基板进一步包含将研磨浆施加至该基板，同时地旋转该研磨垫组件，旋转该基板，以及侧向地振荡该研磨垫组件。
15.如权利要求14所述的方法，其中将研磨浆施加至该基板包括通过该研磨垫将研磨浆施加至该基板。
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