CN110977709A - 化学机械研磨方法及设备 - Google Patents

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Abstract

公开化学机械研磨方法及设备。一种化学机械研磨方法，包括放置一研磨浆至一化学机械研磨站的一研磨垫上。研磨一工件，且通过一真空头将研磨的副产物及研磨浆自上述研磨垫去除。一种化学机械研磨设备包括一研磨垫，配置以在一化学机械研磨工艺中旋转。上述设备也包括一研磨浆分配器，配置以放置一研磨浆至上述研磨垫的一研磨表面上。上述设备还包括一动能真空组件，上述动能真空组件包括面向上述研磨垫的上述研磨表面的一开槽口。上述设备也包括一第一吸入管，与上述动能真空组件的一上方部分耦接，且导向一第一真空源，上述第一吸入管系配置以运输自上述研磨垫通过上述开槽口去除的研磨产物。

Description

化学机械研磨方法及设备
技术领域
本揭露实施例系有关于一种化学机械研磨方法及设备，特别系有关于一种使用动能真空组件的化学机械研磨方法及设备。
背景技术
通常来说，半导体装置包括形成在基板上的多个有源元件(例如：晶体管)。基板之上可形成任意数量的互连层，以连接各有源元件及其他装置。上述互连层可由低介电介质材料层制造而成，且其中设置有金属沟槽/贯孔。当装置的上述层及其他特征形成时，上述装置有时将平坦化。举例来说，在基板中或金属层中形成的金属特征可致使不均匀的表面形貌。此不均匀的形貌可致使后续层的形成的问题。在一些案例中，不均匀的形貌可干扰用以形成装置中各式特征的后续光微影工艺。因此可期望在形成各式特征或层之后，平坦化装置的表面。
一常用的平坦化方法系化学机械研磨(chemical mechanical polishing，CMP)。一般而言，化学机械研磨包含将晶片放入承载器头(carrier head)中，上述晶片通过扣环保持定位。当向上述晶片施以向下压力以抵住研磨垫时，上述承载器头及上述晶片则旋转。一化学溶液，称为研磨浆(slurry)，被放置(deposit)至上述研磨垫的表面上以辅助平坦化。上述晶片表面可使用机械及化学的机制的组合以平坦化。
发明内容
在一些实施例中，一种化学机械研磨方法包括：将一研磨浆供给至一化学机械研磨(CMP)站的一研磨垫上；通过研磨垫及研磨浆研磨一工件；以及通过一真空装置将研磨的副产物及研磨浆自研磨垫去除。
在另一些实施例中，一种化学机械研磨方法包括：通过一研磨浆分配臂将研磨浆分配至一化学机械研磨站的一研磨垫上；旋转研磨垫；使一工件与研磨垫接触；以及通过设置在研磨垫的一研磨表面上的一真空组件自研磨垫吸入碎屑。
在另一些实施例中，一种化学机械研磨设备包括：一研磨垫、一研磨浆分配器、一工件座、一动能真空组件以及一第一吸入管。研磨垫配置以在一化学机械研磨工艺中旋转；研磨浆分配器配置以提供一研磨浆至研磨垫的一研磨表面上；动能真空组件包括面向研磨垫的研磨表面的一开槽口；第一吸入管与动能真空组件的一上方部分耦接，且导向一第一真空源，第一吸入管配置以运输自研磨垫通过开槽口去除的研磨副产物。
附图说明
根据以下的详细说明并配合所附图式做完整揭露。应注意的是，根据本产业的一般作业，图示并未必按照比例绘制。事实上，可能任意的放大或缩小元件的尺寸，以做清楚的说明。
图1绘示根据一些实施例的化学机械研磨系统，其可在制造工艺的步骤中用以平坦化装置。
图2至图11绘示根据一些实施例的化学机械研磨系统的化学机械研磨站的各种型态。
图12至图13绘示研磨垫上的研磨浆分散。
图14绘示根据一些实施例的修整器组件。
图15至图18绘示根据一些实施例的垫调节器圆盘的各式视图。
图19绘示根据一些实施例的化学机械研磨站的俯视图，绘示动能真空组件的不同布置。
图20至图22绘示根据一些实施例的工件在研磨工艺中间步骤中的剖面图。
图23至图24绘示根据一些实施例的研磨垫在研磨工艺中间步骤中的剖面图。
图25绘示根据一些实施例的工件的研磨工艺的流程图。
其中，附图标记说明如下：
1 化学机械研磨系统
2 负载锁定室
5 清洁站
7 高速平台
8 抛光平台
9、100 化学机械研磨站
105 平台
110、400 工件
115 研磨垫
116 磨料表面
120 研磨头
125 承载器
140 研磨浆分配器
142 盖子
144 研磨浆分配器基座
146 末端
148 研磨浆出口喷嘴
150 研磨浆
160 修整器组件
161 垫调节器头
162 垫调节器臂
164 垫调节器基座
165 垫调节器圆盘
165o、185 开口
167 吸入管
180 动能真空组件
181 附接点
182 基座部分
183 倒置漏斗结构
184 上方部分
184i 出口
186 吸入歧管
186i 歧管入口
187 真空管
188 空腔
190 垂直轨道
191 固定件
193 附接件
194 马达
195 真空源
198 排气处理系统
215、225、235、245、255 双箭头
302 碎屑及副产物
304 磨料
405、410 元素
505、515、520、525、530、535 操作
510 操作(垫调节工艺)
a1、a2 角度
d1、d2、d3、d5、d6、d7 宽度
d4 直径
d8 长度
h1、h2 高度
具体实施方式
以下的揭露内容提供许多不同的实施例或范例以实施本公开的不同特征。以下的揭露内容叙述各个构件及其排列方式的特定范例，以简化说明。当然，这些特定的范例并非用以限定。例如，若是本揭露书叙述了一第一特征形成于一第二特征之上或上方，即表示其可能包含上述第一特征与上述第二特征是直接接触的实施例，亦可能包含了有附加特征形成于上述第一特征与上述第二特征之间，而使上述第一特征与第二特征可能未直接接触的实施例。另外，以下揭露书不同范例可能重复使用相同的参考符号及/或标记。这些重复系为了简化与清晰的目的，并非用以限定所讨论的不同实施例及/或结构之间有特定的关系。
此外，与空间相关用词。例如“在…下方”、“下方”、“较低的”、“上方”、“较高的”及类似的用词，系为了便于描述图示中一个元件或特征与另一个(些)元件或特征之间的关系。除了在图式中绘示的方位外，这些空间相关用词意欲包含使用中或操作中的装置之不同方位。装置可能被转向不同方位(旋转90度或其他方位)，则在此使用的空间相关词也可依此相同解释。
化学机械研磨工艺用以自工件去除材料，如在晶片的平坦化期间。在化学机械研磨工艺期间，通过自化学机械研磨站的研磨垫的研磨表面去除碎屑及研磨副产物以及多余磨料的实施例工艺，可提升化学机械研磨工艺的去除率，及消除或减少来自化学机械研磨工艺的线上(inline)缺陷。在化学机械研磨工艺后去除副产物及碎屑很重要，因为这些残留物可导致局部图样区(localized pattern regions)中的负载(loading)、凹陷(dishing)或表面缺陷。由于不充足的磨料利用率，这些残留物也可诱发去除率的变化，致使不同工件或工艺步骤间结果不一致。一般而言，残留物去除可通过使用包括钻石圆盘的垫调节器(pad conditioner)/修整器设备(dresser apparatus)以修整研磨垫及取出残留物。然而，修整向下施力或机器人控制(robot controlling)机构可在连续研磨期间位移或损坏，导致不良的碎屑去除。本揭露实施例工艺通过提供在化学机械研磨站的研磨垫的研磨表面上移动的真空系统来解决这些问题，从而去除多余碎屑及研磨副产物及多余磨料。上述真空系统也可协助研磨浆的均匀散布。
图1绘示化学机械研磨系统1，可用以在制造工艺的步骤中将装置平坦化，如自工件(如晶片)表面去除多余导电材料、绝缘材料等。化学机械研磨系统1可包括负载锁定室2、清洁站5及一或多个化学机械研磨站平台，如高速平台7及抛光平台8。负载锁定室2可用于加载工件至化学机械研磨系统1中，且接着在化学机械研磨工艺完成时卸载工件。高速平台7及抛光平台8分别为化学机械研磨系统1中化学机械研磨站9的范例，系用以执行工件的研磨。高速平台7可用相对高的研磨率以研磨及去除材料，如大量研磨率(bulk polishingrate)，而抛光平台8可用较慢的研磨率以研磨及去除材料，也修复高速移除期间可发生的缺陷及刮痕。高速平台7、抛光平台8及/或其他平台可被用于在此描述的实施例。注意化学机械研磨系统1除了以下关于化学机械研磨系统1内部的化学机械研磨站9，还包括其他未描述的构件。举例来说，化学机械研磨系统1的各式构件的移动及控制可通过包括马达、控制器等机器人特征执行。
图2至图11绘示根据一些实施例的化学机械研磨系统的化学机械研磨站的各种型态。图2绘示根据代表实施例的化学机械研磨站100的四分之三等角视图(three-quarterisometric view)。在一些实施例中，化学机械研磨站100包括上方放有研磨垫115的平台105。在一些实施例中，研磨垫115可包括材料的单层或复合层，如毡(felts)、聚合物浸渍毡(polymer impregnated felts)、微孔聚合体膜、微孔合成皮、填充聚合体膜(filledpolymer films)、未填充纹理聚合体膜(unfilled textured polymer films)、上述的组合等。代表聚合物可包括聚氨酯(polyurethane)、聚烯烃(polyolefins)等。
在一些实施例中，研磨头120定位在研磨垫115上方。研磨头120包括承载器125。化学机械研磨工艺期间，工件110(例如半导体晶片)放在承载器125中。工件110放在承载器125中，使得在化学机械研磨工艺期间承载器125保持工件110的定位。工件110定位成欲研磨的表面面向下朝向研磨垫115。承载器125可上下移动且系配置以施加向下的力或压力使工件110接触研磨垫115。研磨头120系配置以在平坦化/研磨期间旋转工件110且抵住研磨垫115。
在一些实施例中，化学机械研磨站100包括研磨浆分配器140，配置以放置研磨浆150至研磨垫115上。研磨浆分配器140可具有单或复数个研磨浆分配喷嘴，用于分配研磨浆150至研磨垫115上。研磨浆分配喷嘴(请见，例如图5)，举例来说，可位于研磨浆分配器140的末端。在一些实施例中，一或多个研磨浆分配喷嘴(未表示)也可沿着研磨浆分配器140的臂，位于臂的基端及臂的末端之间。研磨浆分配器140也可包括盖子142以覆盖研磨浆分配器140的臂，且研磨浆分配器140的臂运输研磨浆150至一或多个研磨浆分配喷嘴。在一些实施例中，研磨浆分配器140可配置以在研磨垫115的表面上来回移动。在一些实施例中，研磨浆分配器140可配置以上下移动以调整自研磨浆分配器140至研磨垫115的垂直距离。
平台105系配置以旋转，使研磨浆150散布在工件110及研磨垫115之间。研磨浆150的给定成份依研磨或去除的材料类型而定。举例来说，研磨浆150可包括反应剂、磨料、表面活性剂及溶剂。上述反应剂可为化学品，如氧化剂或水解剂，将与工件的材料化学反应以协助研磨垫115磨蚀/去除材料。在一些实施例中被去除的材料包括钨，反应剂可为，如过氧化氢；但其他配置以辅助去除材料的任何适合的反应剂，如羟胺、过碘酸、过硫酸铵、其他过碘酸盐类、碘酸盐类、过[氧]一硫酸盐类、过氧单硫酸、过硼酸盐类、丙二酰胺、或上述的组合等也可替换地、接连地、或依序地应用。其他反应剂可用以去除其他类型的材料。举例来说，在一些实施例中被去除的材料包括氧化物，反应剂可包括硝酸(HNO3)、氢氧化钾(KOH)、氢氧化铵(NH4OH)、上述的组合等。
上述磨料可包括任何适合的微粒，系配置以与研磨垫115一起研磨/平坦化工件110。在一些实施例中，磨料可包括二氧化硅、氧化铝、氧化铈、多晶钻石、聚合物粒子(例如：聚甲基丙烯酸盐等)、上述的组合等。
上述表面活性剂可利用以帮助分散研磨浆150中的反应剂及磨料，且防止(或减少)磨料在化学机械研磨工艺期间粘聚(agglomerating)。在一些实施例中，表面活性剂可包括聚丙烯酸的钠盐类、油酸钾、磺酸基琥珀酸盐类(sulfosuccinates)、磺酸基琥珀酸盐衍生物、磺酸化胺类(sulfonated amines)、磺酸化酰胺类(sulfonated amides)、醇类的硫酸盐类(sulfates of alcohols)、烷基芳基磺酸盐类(alkylanyl sulfonates)、羧酸醇类(carboxylated alcohols)、烷胺丙酸类(alkylamino propionic acids)、烷基亚胺基二丙酸类(alkyliminodipropionicacids)、上述的组合等。然而，此等代表实施例非意欲限制于前述的表面活性剂，任何适合的表面活性剂可替换地、接连地、或依序地应用。
研磨浆150的剩下部分可包括可利用以结合反应剂、磨料及表面活性剂的溶剂，且溶剂容许混合物在研磨垫115上移动及分散。在一些实施例中，研磨浆150的溶剂可包括，如去离子(deionized，DI)水或乙醇；然而，任何适合的溶剂可替换地、接连地、或依序地应用。
在一些实施例中，化学机械研磨站100包括动能真空组件180，动能真空组件180与化学机械研磨站100的一或多个构件附接，其中包括以下将描述更多细节的真空头。在一些实施例中，动能真空组件180可与研磨浆分配器140或垫调节/修整器组件(如以下所述)附接。动能真空组件180可用机械固定件(mechanical fastener)附接，如螺丝或通过任何其他适合的手段。在一些实施例中，动能真空组件180可与研磨浆分配器140的盖子142附接或可与研磨浆分配器140的另一部件附接。在一些实施例中，动能真空组件180可经由配置以容许动能真空组件180上下移动的机构附接，以调整从动能真空组件180的入口(请见，例如图10至图11)至研磨垫115的距离。在一些实施例中，动能真空组件180可在研磨浆分配器140较靠近研磨头120的一侧，附接至研磨浆分配器140。在其他实施例中，如图3所绘示，动能真空组件180可在研磨浆分配器140较远离研磨头120的一侧，附接至研磨浆分配器140。在另外其他实施例中，动能真空组件180可在研磨浆分配器140的两侧，附接至研磨浆分配器140。关于动能真空组件180的附加细节，在以下图3至图11提供讨论。
仍参照图2，在一些实施例中，化学机械研磨站100可包括具有垫调节器圆盘165的修整器组件160，垫调节器圆盘165附接至垫调节器头161。修整器组件160系配置以在研磨垫115上方旋转垫调节器头161及垫调节器圆盘165。在一些实施例中，垫调节器圆盘165用机械固定件安装于垫调节器头161，例如螺丝或通过任何其他适合的手段。修整器组件160的垫调节器臂(请见图4)附接至垫调节器头161，且系配置以移动垫调节器头161及垫调节器圆盘165，扫动横越研磨垫115的表面。在一些实施例中，垫调节器头161系用机械固定件安装于垫调节器臂(请见图4)，例如螺丝或通过任何其他适合的手段。在一些实施例中，垫调节器圆盘165包括基板，在基板上使用例如电镀而粘合(bonded)有磨料粒子(abrasiveparticles)的阵列。在一些实施例中，垫调节器圆盘165包括钻石修整器圆盘。
垫调节器圆盘165通过自研磨垫115取出碎屑及研磨浆，在化学机械研磨工艺期间帮助自研磨垫115去除积聚的晶片碎屑及多余研磨浆。在一些实施例中，垫调节器圆盘165也作为研磨垫115的磨料，以造出可以研磨工件的期望的纹理(texture)(举例来说，如沟槽等)。在一些实施例中，垫调节器圆盘165可包含有开口，以通过修整器组件160容纳真空头吸入系统(请见，例如图15至图18)。关于垫调节器圆盘165及修整器组件160的附加细节，在以下图14至图18提供讨论。
如图2所绘示，化学机械研磨站100可具有单个研磨头(例如研磨头120)及单个研磨垫(例如研磨垫115)；然而，在一些实施例中，化学机械研磨站100可具有多个研磨头及/或多个研磨垫(请见图1)。在一些化学机械研磨站100具有多个研磨头及单个研磨垫的实施例中，多个工件(例如半导体晶片)可同时被研磨。在其他化学机械研磨站100具有单个研磨头及多个研磨垫的实施例中，化学机械研磨工艺可包括多个步骤。第一研磨垫可用于自晶片大量去除材料(例如图1的高速平台7)，第二研磨垫可用于晶片的整体平坦化(globalplanarization)，且第三研磨垫可用于抛光晶片的表面(例如图1的抛光平台8)。在一些实施例中，不同研磨浆成分可用于不同化学机械研磨阶段。在另外其他实施例中，相同研磨浆成分可用于全部化学机械研磨阶段。
图4绘示根据一些实施例的化学机械研磨站100的俯视图/平面图。平台105系配置以环绕通过平台105中心的延伸轴，顺时针或逆时针方向旋转(由双箭头215指示)。研磨头120系配置以环绕通过研磨头120中心的延伸轴，顺时针或逆时针方向旋转(由双箭头225指示)。在一些实施例中，修整器组件160系配置以环绕通过垫调节器头161中心的延伸轴，顺时针或逆时针方向旋转垫调节器头161(由双箭头235指示)。垫调节器臂162系配置以在施向下压力的同时，弧形移动垫调节器头161(如双箭头245指示)，举例来说，在平台105及垫调节器头161旋转期间弧形移动。垫调节器臂162系附接至垫调节器基座164。垫调节器基座164环绕通过垫调节器基座164的延伸轴的旋转(如双箭头245指示)，造成垫调节器头161弧形移动。研磨浆分配器140可配置以弧形扫过研磨垫115。研磨浆分配器140环绕通过研磨浆分配器基座144的延伸轴的旋转(如双箭头255指示)，造成研磨浆分配器140的末端146弧形移动。以上描述的各个旋转轴可彼此平行。
动能真空组件180的基座部分182(请见图5)可定位在研磨垫115上，使其接触研磨垫115的研磨表面。动能真空组件180可抬高或下降以调整施在研磨垫115的向下压力及与研磨垫115间的距离。施在研磨垫115的向下压力可通过抬高或下降动能真空组件180而改变。动能真空组件180可抬高以避免接触研磨垫115，且造出基座部分182(请见图5)与研磨垫115间的间隙。
图5绘示附接有动能真空组件180的研磨浆分配器140的立体图。图示出研磨浆分配器140具有盖子142及研磨浆出口喷嘴148。虽然研磨浆出口喷嘴148绘示位于研磨浆分配器140的端部，如上提及，附加的研磨浆出口喷嘴也可沿着研磨浆分配器140的臂，位于盖子142之下。
动能真空组件180包括基座部分182，基座部分182具有开口185，沿着动能真空组件180的底面轮廓延伸。动能真空组件180也包括上方部分184。在一些实施例中，基座部分182及上方部分184可为分离件，通过粘胶、螺丝、环氧树脂、或其他固定件附接在一起。在其他实施例中，基座部分182及上方部分184可为一体成形件。动能真空组件180的基座部分182可由热固性塑胶(即热塑性聚合物)制成，如聚醚醚酮(polyether ether ketone，PEEK)、聚四氟乙烯(polytetrafluoroethylene，PTFE)等、或另一适合的强健(robust)材料，其选择以承受研磨浆150的磨料及化学品，且承受研磨垫115的磨料表面。基座部分182不可由软质塑胶制成，因其可对研磨垫115的表面磨擦。由于来自研磨垫115的摩擦力，软质塑胶可从而产生副产物或沾染(staining)。动能真空组件180的上方部分184可由任何基座部分182的候选(candidate)材料制成，或也可包括较不强健的塑胶，如聚氯乙烯(polyvinyl chloride，PVC)、氯化聚氯乙烯(chlorinated polyvinyl chloride，CPVC)、聚丙烯(polypropylene，PP)、丙烯腈－丁二烯－苯二烯共聚物(acrylonitrile butadienestyrene，ABS)等。
吸入歧管(suction manifold)186可附接至上方部分184，且提供多个口(ports)以提供真空(通过箭头点虚线代表)至动能真空组件180。虽然图5绘示两个口，可用自一个至七个口的任意数量。其他实施例的吸入歧管186可用另外适合的口的数量。在一些实施例中，口可不为圆形，但可为任意形状，包括槽(slot)、方形、圆边方形、矩形等。吸入歧管186系附接至上方部分184的开口(请见图7及图8)。真空管187系附接至吸入歧管186。
图6绘示通过附接点(attachment points)181附接有动能真空组件180的研磨浆分配器140的俯视图/平面图。动能真空组件180系绘示具有与研磨浆分配器140的盖子142形状相似的弧形。在一些实施例中，俯视图中的动能真空组件180可具有直线/线形。动能真空组件180的上方部分184系可见的。吸入歧管186系附接至真空管187，真空管187系附接至真空源195及排气处理系统198。排气处理系统198系配置以适当接收及处置或再循环研磨浆及碎屑副产物。排气处理系统198也可包括排液管以处置研磨浆磨料及碎屑副产物。排气处理系统198可位于真空源195的任一侧，如虚线外型的排气处理系统198所绘示。
真空源195可位于化学机械研磨系统1(图1)的处理室外侧。真空源195可用任何适合的真空泵。举例来说，真空源195可为旋转式(rotary-type)、蜗式(scroll-type)、管式(tubing-type)、或磁浮式真空泵。真空源195在真空管187可提供压降介于约10psi及约1000psi之间(如约100psi)，操作温度介于约20℃及约40℃之间(如约30℃)。其他压力及操作温度系被考虑且可被使用的。通过真空源195提供的压降可基于吸入歧管186的出口的总截面选择，以维持充足的吸力。
动能真空组件180的宽度d1可介于约10公分及约20公分之间(如约12公分)。其他适当的尺寸系被考虑且宽度d1可小于10公分或大于20公分。动能真空组件180的长度将结合图19在以下讨论。
现在请参照图7，图7绘示附接有动能真空组件180的研磨浆分配器140的上视/平面图。也绘示有动能真空组件180的纵向剖面图。如图7绘示，一实施例中的动能真空组件180的上方部分184具有两个出口184o。示出了自研磨垫115上方吸入碎屑及副产物302及研磨浆磨料304的过程中的基座部分182中的空腔188。碎屑及副产物302及研磨浆磨料304自空腔188被吸入倒置漏斗结构183，倒置漏斗结构183将碎屑及副产物302及研磨浆磨料304引导至出口184o。出口184o分别耦接至相对应的吸入歧管186的歧管入口186i。碎屑及副产物302及研磨浆磨料304被吸进吸入歧管186，接着进入真空管187且回到排气处理系统198(请见图6)。
现在请参照图8，图8绘示附接有动能真空组件180的研磨浆分配器140的俯视图/平面图。也绘示有动能真空组件180的纵向剖面图。如图8绘示，一实施例中的动能真空组件180的上方部分184具有七个出口184o。上方部分184中的附加的出口184o可在整个空腔188中及横越(across)开口185(请见图7)提供更均一的吸力。示出了自研磨垫115上方吸入碎屑及副产物302及研磨浆磨料304的过程中的基座部分182中的空腔188。碎屑及副产物302及研磨浆磨料304自空腔188被吸入倒置漏斗结构183，倒置漏斗结构183将碎屑及副产物302及研磨浆磨料304引导至出口184o。出口184o分别耦接至相对应的吸入歧管186的歧管入口186i。碎屑及副产物302及研磨浆磨料304被吸进吸入歧管186，接着进入真空管187且回到排气处理系统198(请见图6)。
虽然图7绘示含有两个出口184o的实施例且图8绘示含有七个出口184o的实施例，但上述这些仅作为范例呈现，且应了解其他实施例可使用其他数量的出口184o。并且虽然出口184o系绘示为圆形，但应了解出口184o的形状可为任何适合的形状，如椭圆形、卵形、长方形等。
现在请参照图9，绘示根据一些实施例的动能真空组件180的基座部分182的立体端视图(perspective end-on view)。动能真空组件180的基座部分182中具有开口185，开口185系一狭缝，且扩展(expand)至空腔188中。为了绘示目的，所示的基座部分182的端部系被去除的。基座部分182的端部可通过一分离件封闭，或可形成封闭端。空腔188可具有一宽度d2介于约5公分及约8公分之间(如约6公分)。开口185可具有一宽度d3介于约1公分及约3公分之间(如约2公分)。其他尺寸系被考虑且可被使用。空腔188的侧壁至基座部分182的斜角侧壁之间的角度a1可介于约100度及约160度之间(如约120度)。其他适当的角度可被使用。开口185的狭缝入口扩展至空腔188中的配置(arrangement)为漏斗式配置，且在入口开口185处提供更强的泵效率。
现在请参照图10及图11，图10及图11表示根据一些实施例的附接点181的侧视图，附接点181将动能真空组件180附接至研磨浆分配器140(或修整器组件160(请见图19))。垂直轨道190系通过固定件191附接至研磨浆分配器140的盖子142(或修整器组件160的垫调节器臂162)。固定件191可为螺丝、螺栓、销、钉子、或任何适合的固定件。附接件193将动能真空组件180连接至垂直轨道190。附接件193可配置以沿着垂直轨道190垂直上下移动。在一些实施例中，附接件193可具有马达(如马达194)整合于其中以控制附接件193的移动。在一些实施例中，马达194可为步进马达且可通过电压讯号控制附接件193的向上或向下方向(例如对于相反方向用正或负)。在其他实施例中，马达(如马达194)系位于他处且与附接件193机械连接(mechanically connected)以适当地沿着垂直轨道190上或下滑动附接件193。在另外其他实施例中，垂直轨道190可为两件的组件，它们彼此相对滑动，且附接件193固定在一件的同时，固定件191固定在另一件上。任何适合的配置可被用以容许动能真空组件180的垂直移动。
当动能真空组件180在不需要吸力的位置时，动能真空组件180可定位较远离于研磨垫115，距离研磨垫115有高度h1(图10)。在一些实施例中，高度h1可介于约0.25公分及约2公分之间(如约1公分)。其他距离系被考虑且可被使用。当动能真空组件180在需要吸力的位置时，动能真空组件180可定位较靠近于研磨垫115，距离研磨垫115有高度h2(图11)。在一些实施例中，高度h2可介于约0公分及约0.5公分之间(如约0.2公分)。其他距离系被考虑且可被使用。
现在请参照图12及图13，示出了研磨垫115上的研磨浆散布。在一些实施例中，即使当不供给吸力时，动能真空组件180可相对于研磨垫115定位以帮助研磨浆150更均匀地扩散在研磨垫115上。如图12所示，当动能真空组件180未被用以帮助扩散研磨浆150，研磨垫115上研磨浆150的散布为不均匀的。研磨浆150通过研磨头120(例如图2)对研磨垫115的研磨动作散布。然而，当动能真空组件180定位抵住研磨垫115且吸力为开或关时，动能真空组件180可更均匀地在研磨垫115散布研磨浆150，如图13所示。当动能真空组件180定位抵住研磨垫115且吸力为开时，动能真空组件180也可去除多余的研磨浆150及/或碎屑及副产物302。
现在请参照图14，绘示根据一些实施例的包括垫调节器头161的修整器组件160的图。在一些实施例中，附加于或替代动能真空组件180，修整器组件160可装备有真空源195及可与排气处理系统(如图6的排气处理系统198)连接的吸入管167。垫调节器圆盘165中的开口165o(请见，例如图16至图18)可容许碎屑及副产物302及研磨浆磨料304被吸进吸入管167且至排气处理系统。在一些实施例中，吸入管167可配置以延伸通过垫调节器臂162，如图14绘示。在其他实施例中，吸入管167可配置以通过垫调节器头161的顶部离开。在一些实施例中，真空源195是与图6的真空源195相同的装置，而在其他实施例中，真空源195为分离的真空源。图14的真空源195可为类似于上述关于图6的真空源195的装置。
请参照图15，绘示可被用于一些实施例中的垫调节器圆盘165。垫调节器圆盘165可为一般的垫调节器圆盘(如钻石圆盘)且可不容许吸入碎屑及副产物302及研磨浆磨料304从中通过。垫调节器圆盘165的直径d4可介于约8公分及约16公分之间(如约10.8公分)。其他尺寸系被考虑且可被使用。在图16中，垫调节器圆盘165具有在中心的开口165o，碎屑及副产物302及研磨浆磨料304可通过开口165o被吸进吸入管167。图16的开口165o的宽度d5可介于约0.5公分及约3公分之间(如约1公分)。其他尺寸系被考虑且可被使用。在图17中，垫调节器圆盘165具有形成在介于垫调节器圆盘165中心及垫调节器圆盘165外缘之间的一系列开口165o，碎屑及副产物302及研磨浆磨料304可通过开口165o被吸进吸入管167。虽然图17绘示十个开口165o，但任意数量的开口165o可被包括，依开口的大小而定。开口165o之间距可为规律的(例如均匀间隔的图样)或不规律的(如随机)。图17的开口165o的宽度d6可介于约0.5公分及约2公分之间(如约1公分)。在一些实施例中，图17的开口165o的宽度d6可介于约0.8公分及约2.2公分之间。其他尺寸系被考虑且可被使用。在图18中，垫调节器圆盘165具有以风扇形(fanformation)形成在其中的一系列新月形槽缝开口165o，碎屑及副产物302及研磨浆磨料304可通过槽缝开口165o被吸进吸入管167。每个槽缝开口165o之间的角度a2可介于约10度及约90度之间(如约60度)。其他尺寸系被考虑且可被使用。每个槽缝开口165o最宽的部分的宽度d7可介于约0.5公分及约1.2公分之间(如约0.8公分)。图16至图18的每个开口的布置仅为范例且其他布置系被考虑(contemplated)。此外，开口165o在图16至图18中的布置可组合形成，举例来说，图16的中心开口165o加上图17的开口165o。也应了解图16至图18中的开口165o不限于上述绘示的形状，而可包括其他形状，如多边形、卵形、具有圆角的多边形、长圆形等。垫调节器圆盘165可包含有比图16至图18所绘示的较少或较多的开口165o。
现在请参照图19，图19绘示根据一些实施例的动能真空组件180的各式配置。如图19绘示，动能真空组件180可附接至研磨浆分配器140的任一侧及/或垫调节器臂162的任一侧。动能真空组件180的形状可为曲线形(如绘示，附接至研磨浆分配器140时)或可为长方形(如绘示，附接至垫调节器臂162时)。应了解的是曲线形的动能真空组件180可附接至垫调节器臂162且长方形的动能真空组件可附接至研磨浆分配器140。在一些实施例中，多个(例如一个至四个)动能真空组件180装置可用于多个位置。
动能真空组件180的长度d8可配置使得吸力启动时，基座部分182的开口185不会突出于(overhang)研磨垫115。换句话说，动能真空组件180的长度d8系当吸力启动时，动能真空组件180的基座部分182的开口185系在研磨垫115正上方。在一些实施例中，动能真空组件180的长度d8系介于约10公分及约25公分之间(如约20公分)。其他尺寸系被考虑且可被使用。在一些实施例中，研磨垫115的直径为约77公分，研磨浆分配器臂的长度可介于约30公分至40公分之间，且动能真空组件的长度d8可介于约10公分至35公分之间。其他尺寸系被考虑且可被使用。动能真空组件180也应该相对于研磨浆分配器140或垫调节器臂162定位，使得动能真空组件180在这些臂来回摆动的操作期间不会与研磨头120接触。
现在请参照图20至图22，图20至图22绘示工件400在化学机械研磨工艺中间步骤中的剖面图。图20至图22绘示工件400(例如图2的工件110)在化学机械研磨工艺之前及之后的剖面图。工件400可包括经受化学机械研磨工艺的各种特征。研磨浆150(请见图2)包括磨料304可被设置于工件上。
在一些实施例中，工件400的元件405可为绝缘材料如氮化物、氧化物、氟化聚酰亚胺(polymide)、旋涂碳(spin-on-carbon)、封装材料等。在此等实施例中，元件410可为导电材料，如可被用于金属塞(plug)或晶种层。在一些实施例中，元件405可为工件400的其他特征，包括主动或虚拟(dummy)的多晶硅或金属栅堆(metal gate stacks)。在此等实施例中，元件410可为绝缘材料如块体(bulk)氮化硅、另一氮化物、氧化物、碳等。其他实施例可包括元件405及元件410的其他特征。实施例可在一工件上组合不同的上述结构。
研磨浆150可通过研磨浆分配器140分配至研磨垫115上，以协助去除元件410的材料。在元件410为导电材料的实施例中，研磨浆150中的反应剂可与上述导电材料反应，以沿着元件410的外露表面形成导电材料的氧化物(未表示)的牺牲层。上述氧化物可接着通过研磨垫115的研磨效应(grindingeffect)以及研磨浆150中磨料的协助去除。在元件410为绝缘材料的实施例中，研磨浆150中的反应剂可与上述绝缘材料反应，以分解或削弱(weaken)绝缘材料。研磨垫115的研磨效应以及研磨浆中磨料的协助可接着去除被分解或被削弱的绝缘材料。利用上述工艺，可执行元件410的材料的去除，且可持续直到达成期望的厚度或直到元件405外露。
现在请参照图21，在一般的化学机械研磨工艺中，多余的磨料304可聚集在一材料(例如元件405)及另一材料(例如元件410)之间的介面处，且致使凹陷或其他缺陷。在一些实施例中，与多余的磨料304一起，来自化学机械研磨工艺的碎屑及副产物302，可在上述材料介面的边缘聚集且更加剧缺陷。
现在请参照图22，在一化学机械研磨工艺实施例中，碎屑及副产物302及多余的磨料304系通过动能真空组件180及/或修整器组件160的其中具有开口165o的垫调节圆盘165管理，以去除碎屑及副产物302及多余的磨料304。因此，工件400具有较少缺陷且研磨工艺期间横越工件400表面的提升的去除率。上述结果减少晶片图样负载(pattern loading)及缺陷风险。
现在请参照图23，绘示具有磨料表面116的研磨垫115的剖面。图23绘示研磨工艺期间的研磨垫115，碎屑及副产物302及多余的磨料304累积在磨料表面116。研磨垫115中积聚的碎屑及副产物302及多余的磨料304抑制去除率且减少研磨垫115的效能。图24绘示通过动能真空组件180及/或通过修整器组件160去除碎屑及副产物302及多余的磨料304之后的相同的研磨垫115的剖面。如图24绘示，碎屑及副产物302及多余的磨料304已被实质上去除。
通过自化学机械研磨工艺去除碎屑及副产物302及多余的磨料304，可减少或消除表面缺陷。举例来说，表面缺陷可包括残留物或刮痕缺陷。也可减少局部负载(localloading)。在一范例中，在化学机械研磨工艺中未使用动能真空组件180，局部负载量测为约
Figure BDA0002218417050000161
但在化学机械研磨工艺中有使用动能真空组件180，局部负载量测为约
Figure BDA0002218417050000162
现在请参照图25，绘示根据一些实施例的化学机械研磨工艺的流程图。在操作505，下个被处理的工件可被加载至化学机械研磨站中，如化学机械研磨站100。假如前个工件刚自化学机械研磨站卸载，垫调节工艺510(或称操作510)可同时发生。在一些实施例中，垫调节工艺510可运用一吸入修整器组件(如具有垫调节器圆盘165的修整器组件160，且垫调节器圆盘165中具有开口165o)以自使用于化学机械研磨工艺的研磨垫的研磨表面，去除碎屑及副产物及多余的磨料。在一些实施例中，具有吸力的垫调节工艺510可在处理一定数量的工件之后(例如在五个或十个工件等之后)或在上个具有吸力的垫调节工艺后的一定时间之后执行。在一些实施例中，垫调节工艺510可在化学机械研磨工艺进行的同时连续地执行。在此等实施例中，吸力可为开启或关闭，依工艺状态而定。举例来说，在研磨期间吸力可开启，而在卸载工件且加载另一工件的同时关闭，或在研磨期间吸力可关闭，而在卸载工件且加载另一工件的同时开启。
在一些实施例中，垫调节工艺510可在研磨期间以连续方式执行，以去除研磨造成的碎屑及副产物以及多余的磨料。在操作515，在化学机械研磨工艺期间，研磨浆分配器供给新的研磨浆以研磨工件。在使工件与研磨垫接触的同时，工件可通过旋转研磨垫及/或工件而研磨。在操作520，动能真空组件(如动能真空组件180)可定位以接合研磨垫的研磨表面。在一些实施例中，动能真空组件的真空源可在研磨前开启且在整个研磨工艺中一直持续。在一些实施例中，动能真空组件的真空源在研磨期间可开启且在研磨完成之后关闭。在其他实施例中，真空源可在研磨之后或在研磨工艺发生的研磨期间的间隔(intervals)开启。在一些实施例中，真空源可在处理一定数量的工件(例如在五个或十个工件等之后)之后，或在上个动能真空组件的真空动作后的一定时间之后开启。动能真空组件可更均匀地扩散研磨浆至研磨垫上以提供更有效的研磨。在一些实施例中，动能真空组件可在有或没有吸力的情况下使用以接触研磨垫以扩散研磨浆。在一些实施例中，当真空源未开启时，动能真空组件可自研磨垫的表面被抬高。
在操作525，工件的研磨已结束。研磨工艺依被研磨材料而定，可包含数种不同研磨浆。在操作530，研磨浆分配器返回研磨垫的一侧且工件被卸载。在操作535，在一些实施例中，动能真空组件的吸力可被接合(engaged)，且研磨浆、碎屑、及副产物可通过吸力自研磨垫去除。上述流程可接着回到操作505以加载下个工件及/或调节研磨垫。在一些实施例中，操作505、操作510、及操作535可在同时执行。
实施例在化学机械研磨工艺期间通过自化学机械研磨站的研磨垫的研磨表面去除碎屑及研磨副产物以及多余的磨料，可提升去除率。动能真空组件可固定在研磨浆分配器或垫调节臂上，且可提供吸力以去除碎屑、副产物、及磨料。动能真空组件也可帮助更均匀地扩散研磨浆至研磨垫上。垫修整器组件的垫调节圆盘的孔洞可提供开口，使吸力通过孔洞以通过垫调节圆盘去除碎屑、副产物、及磨料。去除碎屑、副产物、及多余的磨料的实施例装置提高化学机械研磨工艺期间的去除率，且降低化学机械研磨工艺造成的线上缺陷。
在一些实施例中，一种化学机械研磨方法包括：将一研磨浆供给(放置)至一化学机械研磨(CMP)站的一研磨垫上；通过研磨垫及研磨浆研磨一工件；以及通过一真空装置(真空头)将研磨的副产物及研磨浆自研磨垫去除。
在一实施例中，真空装置与化学机械研磨站的一研磨浆分配臂或一垫修整器臂(垫修整器)附接；当工件被研磨的同时，将研磨的副产物及研磨浆去除；化学机械研磨方法还包括通过一垫修整器臂通过附接至垫修整器臂的一垫调节器圆盘中的一或多个孔洞将研磨的副产物及研磨浆自研磨垫去除；垫调节器圆盘上的一或多个孔洞为新月形；化学机械研磨方法还包括在去除研磨的副产物及研磨浆之前，改变真空装置与研磨垫间的距离，使真空装置更靠近研磨垫；化学机械研磨方法还包括将化学机械研磨站的研磨浆分配臂扫过研磨垫，研磨浆分配臂将研磨浆散布在研磨垫的一表面上。
在另一些实施例中，一种化学机械研磨方法包括：通过一研磨浆分配臂将一研磨浆分配至一化学机械研磨(CMP)站的一研磨垫上；旋转研磨垫；使一工件与研磨垫接触；以及通过设置在研磨垫的一研磨表面上的一真空组件自研磨垫吸入碎屑。
在一实施例中，真空组件与研磨浆分配器臂或一修整器设备(修整器组件)附接；化学机械研磨方法还包括通过化学机械研磨站的一修整器设备自研磨垫吸入碎屑，其中修整器设备包括一垫调节圆盘，且垫调节圆盘与一垫调节头附接，垫调节圆盘中形成有多个孔洞，碎屑系通过垫调节圆盘中的多个孔洞吸入；化学机械研磨方法还包括在自研磨垫吸入碎屑之前，垂直移动真空组件靠近研磨垫以接触研磨垫；化学机械研磨方法还包括将真空组件扫过研磨垫的研磨表面，使研磨浆扩散在研磨垫上；化学机械研磨方法还包括在工件研磨完成后，自化学机械研磨站卸载工件且加载另一工件至化学机械研磨站，其中吸入碎屑的操作发生在卸载及/或加载期间。
在另一些实施例中，一种化学机械研磨设备包括：一研磨垫、一研磨浆分配器、一工件座、一动能真空组件以及一第一吸入管。研磨垫配置以在一化学机械研磨工艺中旋转；研磨浆分配器配置以提供一研磨浆至研磨垫的一研磨表面上；动能真空组件包括面向研磨垫的研磨表面的一开槽口；第一吸入管与动能真空组件的一上方部分耦接，且导向一第一真空源，第一吸入管配置以运输自研磨垫通过开槽口去除的研磨副产物。
在一实施例中，动能真空组件安装于研磨浆分配器的一侧，且其中动能真空组件在俯视图中呈弧形；动能真空组件安装至一可调式轨道，可调式轨道系配置以向上及/或向下移动动能真空组件；动能真空组件还包括一上方歧管(吸入歧管)，上方歧管具有导向第一吸入管的多个出口；化学机械研磨设备还包括一修整器设备以及一第二吸入管。修整器设备包括一修整器头及一修整器臂，修整器头配置以抓持一修整器垫，修整器臂配置以将修整器垫扫过研磨垫的研磨表面，以调节研磨垫，其中修整器垫包括至少一孔洞，且修整器臂的一侧安装有动能真空组件；第二吸入管在修整器头内，与修整器垫的至少一孔洞及一第二真空源耦接。
前述内文概述了许多实施例的特征，使本技术领域普通技术人员可以从各个方面更佳地了解本揭露。本技术领域普通技术人员应可理解，且可轻易地以本揭露为基础来设计或修饰其他工艺及结构，并以此达到相同的目的及/或达到与在此介绍的实施例等相同的优点。本技术领域普通技术人员也应了解这些相等的结构并未背离本揭露的发明精神与范围。在不背离本揭露的发明精神与范围的前提下，可对本揭露进行各种改变、置换或修改。

Claims (10)

1.一种化学机械研磨方法，包括：
将一研磨浆供给至一化学机械研磨站的一研磨垫上；
通过该研磨垫及该研磨浆研磨一工件；以及
通过一真空装置将该研磨的副产物及该研磨浆自该研磨垫去除。
2.如权利要求1所述的化学机械研磨方法，其中该真空装置与该化学机械研磨站的一研磨浆分配臂附接。
3.如权利要求1所述的化学机械研磨方法，还包括：
通过一垫修整器臂通过附接至该垫修整器臂的一垫调节器圆盘中的一或多个孔洞将研磨的副产物及该研磨浆自该研磨垫去除。
4.如权利要求1所述的化学机械研磨方法，还包括：
在去除该研磨的副产物及该研磨浆之前，改变该真空装置与该研磨垫间的距离，使该真空装置更靠近该研磨垫。
5.一种化学机械研磨方法，包括：
通过一研磨浆分配臂将一研磨浆分配至一化学机械研磨站的一研磨垫上；
旋转该研磨垫；
使一工件与该研磨垫接触；以及
通过设置在该研磨垫的一研磨表面上的一真空组件自该研磨垫吸入碎屑。
6.如权利要求5所述的化学机械研磨方法，其中该真空组件与该研磨浆分配器臂或一修整器设备附接。
7.一种化学机械研磨设备，包括：
一研磨垫，配置以在一化学机械研磨工艺中旋转；
一研磨浆分配器，配置以提供一研磨浆至该研磨垫的一研磨表面上；
一工件座；
一动能真空组件，该动能真空组件包括面向该研磨垫的该研磨表面的一开槽口；以及
一第一吸入管，与该动能真空组件的一上方部分耦接，且导向一第一真空源，该第一吸入管配置以运输自该研磨垫通过该开槽口去除的研磨副产物。
8.如权利要求7所述的化学机械研磨设备，其中该动能真空组件安装至一可调式轨道，该可调式轨道系配置以向上及/或向下移动该动能真空组件。
9.如权利要求7所述的化学机械研磨设备，其中该动能真空组件还包括一上方歧管，该上方歧管具有导向该第一吸入管的多个出口。
10.如权利要求7所述的化学机械研磨设备，还包括：
一修整器设备，包括一修整器头及一修整器臂，该修整器头配置以保持一修整器垫，该修整器臂配置以将该修整器垫扫过该研磨垫的该研磨表面，以调节该研磨垫，其中该修整器垫包括至少一孔洞；以及
一第二吸入管，在该修整器头内，与该修整器垫的该至少一孔洞及一第二真空源耦接。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116160364A (zh) * 2023-04-21 2023-05-26 长鑫存储技术有限公司 研磨液供给装置

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10967480B2 (en) * 2018-10-29 2021-04-06 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company Ltd. Apparatus and methods for chemical mechanical polishing
JP7161418B2 (ja) * 2019-01-30 2022-10-26 株式会社荏原製作所 基板洗浄装置、基板処理装置、洗浄部材のセルフクリーニング方法
CN112476149A (zh) * 2020-11-19 2021-03-12 鲜季安 一种具有强冷却性能的工件批量加工设备

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000237949A (ja) * 1999-02-12 2000-09-05 Komag Inc 研磨パッドの清掃方法及び装置
US6508697B1 (en) * 2001-07-16 2003-01-21 Robert Lyle Benner Polishing pad conditioning system
JP2006245410A (ja) * 2005-03-04 2006-09-14 Jsr Corp 化学機械研磨方法および化学機械研磨装置
US7258600B1 (en) * 2003-05-29 2007-08-21 Tbw Industries, Inc. Vacuum-assisted pad conditioning system
CN101817162A (zh) * 2004-01-26 2010-09-01 Tbw工业有限公司 用于化学机械平面化的多步骤、原位垫修整系统
CN202053164U (zh) * 2011-04-25 2011-11-30 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 一种抛光垫清洁装置及抛光装置
CN102806525A (zh) * 2011-05-31 2012-12-05 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 抛光装置及抛光副产物的去除方法
US20150314417A1 (en) * 2014-04-30 2015-11-05 Applied Materials, Inc. Polishing pad conditioning system including suction
US20160016283A1 (en) * 2014-07-15 2016-01-21 Applied Materials, Inc. Vacuum cleaning systems for polishing pads, and related methods

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6190236B1 (en) * 1996-10-16 2001-02-20 Vlsi Technology, Inc. Method and system for vacuum removal of chemical mechanical polishing by-products

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000237949A (ja) * 1999-02-12 2000-09-05 Komag Inc 研磨パッドの清掃方法及び装置
US6508697B1 (en) * 2001-07-16 2003-01-21 Robert Lyle Benner Polishing pad conditioning system
US7258600B1 (en) * 2003-05-29 2007-08-21 Tbw Industries, Inc. Vacuum-assisted pad conditioning system
CN101817162A (zh) * 2004-01-26 2010-09-01 Tbw工业有限公司 用于化学机械平面化的多步骤、原位垫修整系统
JP2006245410A (ja) * 2005-03-04 2006-09-14 Jsr Corp 化学機械研磨方法および化学機械研磨装置
CN202053164U (zh) * 2011-04-25 2011-11-30 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 一种抛光垫清洁装置及抛光装置
CN102806525A (zh) * 2011-05-31 2012-12-05 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 抛光装置及抛光副产物的去除方法
US20150314417A1 (en) * 2014-04-30 2015-11-05 Applied Materials, Inc. Polishing pad conditioning system including suction
US20160016283A1 (en) * 2014-07-15 2016-01-21 Applied Materials, Inc. Vacuum cleaning systems for polishing pads, and related methods

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116160364A (zh) * 2023-04-21 2023-05-26 长鑫存储技术有限公司 研磨液供给装置
CN116160364B (zh) * 2023-04-21 2023-09-22 长鑫存储技术有限公司 研磨液供给装置

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