JP2020515424A - Adhesive-free carrier for chemical mechanical polishing - Google Patents
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Abstract
本開示の実施形態は、高い平坦度で薄い基板を研磨するためのシステム、装置及び方法に関するものである。本装置は、化学機械研磨ヘッドとプレートとを備える。研磨ヘッドは、底面と、保持リングと、底面と保持リングとの間に画定されたワークピース受容ポケットと、研磨ヘッドの底面を通してワークピース受容ポケットに真空を適用するように適合された少なくとも1つの真空ポートとを備える。プレートは、プレートの上側が研磨ヘッドの底面を向き、プレートの下側が研磨ヘッドの底面とは反対方向を向くように、ワークピース受容ポケットに配置される。プレートは、ワークピース受容ポケットに真空を適用したときにプレートの上側と下側との間を流体が通ることが可能になるように構成された形状寸法又は材料特性を有する。【選択図】図2BEmbodiments of the present disclosure relate to systems, apparatus and methods for polishing thin substrates with high flatness. The apparatus comprises a chemical mechanical polishing head and a plate. The polishing head includes a bottom surface, a retaining ring, a workpiece receiving pocket defined between the bottom surface and the retaining ring, and at least one adapted to apply a vacuum to the workpiece receiving pocket through the bottom surface of the polishing head. And a vacuum port. The plate is positioned in the workpiece receiving pocket with the upper side of the plate facing the bottom surface of the polishing head and the lower side of the plate facing away from the bottom surface of the polishing head. The plate has a geometry or material property configured to allow fluid to pass between the upper side and the lower side of the plate when a vacuum is applied to the workpiece receiving pocket. [Selection diagram] Fig. 2B
Description
[0001]本開示の実施形態は概して、高い平坦度で薄い基板を研磨するためのシステム、装置、及び方法に関するものである。 [0001] Embodiments of the present disclosure generally relate to systems, apparatus, and methods for polishing thin substrates with high flatness.
[0002]半導体及び微細電子チップは、始めは通常シリコンでできている基板から形成される。チップは、様々な異なる堆積及びエッチング処理を使用して、基板の表面上に作られる。チップを小型化するために、能動回路がその上に形成される基板の厚さを縮小させる努力が行われている。しかしながら、薄い基板は、堆積及びエッチング処理中にゆがむ、また破損する高い危険性を有する。ゆがみ及び破壊を防止するために、接着剤を使用して基板を一時的に厚いキャリアに付着させる。付着させた後、基板は例えば機械研削によって薄くされる。 [0002] Semiconductors and microelectronic chips are initially formed from substrates usually made of silicon. The chips are made on the surface of the substrate using a variety of different deposition and etching processes. In order to miniaturize the chip, efforts are being made to reduce the thickness of the substrate on which the active circuit is formed. However, thin substrates have a high risk of distortion and damage during the deposition and etching process. An adhesive is used to temporarily attach the substrate to the thick carrier to prevent distortion and destruction. After deposition, the substrate is thinned, for example by mechanical grinding.
[0003]接地基板は次に、化学機械研磨(CMP)処理を使用して研磨され、良好な全体厚さムラ(total thickness variation(TTV))と、低いRa面とが得られる。5〜50ミクロンの範囲の厚さを有する薄い基板においては、CMP処理により高いせん断力(側方力)がもたらされる。接着剤によって一時的に付着させた基板は、20〜50ミクロンの範囲の厚さまで良好に研磨されうる。しかしながら、これらの接着剤は、180℃を上回る温度に耐性がない。したがって、接着剤を用いてキャリアに一時的に付着させた薄い基板を、基板と基板のスタックのため、高温(100〜400℃)で基板と基板を付着させるのに使用することはできない。この結果、薄い基板は、高温に耐えうるように、接着剤を使用せずにキャリアに取り付けられる。これは、静電チャックを通して行うことができる。しかしながら、研磨中の高い側方力が静電チャック力に打ち勝ち、基板がキャリアの下から滑り出てしまう可能性がある。したがって、接着剤なしでキャリアに取り付けられた薄い基板を、基板がキャリアの下から滑り出ないように、又は基板が損傷を受けないように研磨する、改善された方法が必要である。 [0003] The grounded substrate is then polished using a chemical mechanical polishing (CMP) process to provide good total thickness variation (TTV) and low Ra surface. For thin substrates with thicknesses in the range of 5-50 microns, CMP processing results in high shear forces (lateral forces). Substrates temporarily adhered by adhesive can be well polished to thicknesses in the range of 20-50 microns. However, these adhesives are not resistant to temperatures above 180°C. Therefore, a thin substrate temporarily attached to a carrier with an adhesive cannot be used to attach substrates at high temperatures (100-400° C.) due to the substrate-to-substrate stack. As a result, the thin substrate is attached to the carrier without the use of adhesives so that it can withstand high temperatures. This can be done through an electrostatic chuck. However, the high lateral force during polishing can overcome the electrostatic chuck force, causing the substrate to slip out from under the carrier. Thus, there is a need for an improved method of polishing a thin substrate attached to a carrier without an adhesive so that the substrate does not slip out of the bottom of the carrier or the substrate is damaged.
[0004]本開示の実施形態は概して、高い平坦度で薄い基板を研磨するためのシステム、装置及び方法に関するものである。一実施形態では、薄い基板を研磨するための装置は、研磨ヘッドとプレートとを含む。研磨ヘッドは、底面と、保持リングと、底面と保持リングとの間に画定されたワークピース受容ポケットと、研磨ヘッドの底面を通してワークピース受容ポケットに真空を適用するように適合された少なくとも1つの真空ポートとを備える。プレートは、プレートの上側が研磨ヘッドの底面を向き、プレートの下側が研磨ヘッドの底面とは反対方向を向くように、ワークピース受容ポケットに配置される。プレートは、ワークピース受容ポケットに真空を適用したときにプレートの上側と下側との間を流体が通ることが可能になるように構成された形状寸法又は材料特性を有する。 [0004] Embodiments of the present disclosure generally relate to systems, apparatus and methods for polishing thin substrates with high flatness. In one embodiment, an apparatus for polishing thin substrates includes a polishing head and a plate. The polishing head includes a bottom surface, a retaining ring, a workpiece receiving pocket defined between the bottom surface and the retaining ring, and at least one adapted to apply a vacuum to the workpiece receiving pocket through the bottom surface of the polishing head. And a vacuum port. The plate is positioned in the workpiece receiving pocket with the upper side of the plate facing the bottom surface of the polishing head and the lower side of the plate facing away from the bottom surface of the polishing head. The plate has geometry or material properties configured to allow fluid to pass between the upper and lower sides of the plate when a vacuum is applied to the workpiece receiving pocket.
[0005]本開示の別の実施形態では、回転可能なプラテンと、プラテンの上に位置づけ可能な研磨ヘッドと、プレートと、キャリアとを含む化学機械研磨(CMP)システムが提供される。研磨ヘッドは、研磨のためにプラテン上に配置された研磨パッドに基板を接触させるように適合される。研磨ヘッドは、底面と、保持リングと、底面と保持リングとの間に画定されたワークピース受容ポケットと、底面を通してワークピース受容ポケットに真空を適用するように適合された少なくとも1つの真空ポートとを備える。プレートは、プレートの上側が研磨ヘッドの底面を向き、プレートの下側が研磨ヘッドの底面の反対方向を向くように、ワークピース受容ポケットに配置される。プレートは、ワークピース受容ポケットに真空を適用したときにプレートの上側と下側との間を流体が通ることが可能になるように構成された形状寸法又は材料特性を有する。キャリアは、上部装着面と下部装着面とを有し、上部装着面は、プレートと係合するように構成され、下部装着面は基板を固定するように構成されている。キャリアは、上部装着面と下部装着面との間に延びている複数の真空孔を有する。 [0005] In another embodiment of the present disclosure, a chemical mechanical polishing (CMP) system is provided that includes a rotatable platen, a polishing head positionable on the platen, a plate, and a carrier. The polishing head is adapted to contact the substrate with a polishing pad located on the platen for polishing. The polishing head includes a bottom surface, a retaining ring, a workpiece receiving pocket defined between the bottom surface and the retaining ring, and at least one vacuum port adapted to apply a vacuum to the workpiece receiving pocket through the bottom surface. Equipped with. The plate is positioned in the workpiece receiving pocket with the top of the plate facing the bottom of the polishing head and the bottom of the plate facing away from the bottom of the polishing head. The plate has geometry or material properties configured to allow fluid to pass between the upper and lower sides of the plate when a vacuum is applied to the workpiece receiving pocket. The carrier has an upper mounting surface and a lower mounting surface, the upper mounting surface is configured to engage the plate, and the lower mounting surface is configured to secure the substrate. The carrier has a plurality of vacuum holes extending between the upper mounting surface and the lower mounting surface.
[0006]更に別の実施形態では、基板を研磨する方法が提供される。本方法は、ヘッドとキャリアとの間に配置されたプレートを通して適用された真空によって、キャリアを通して研磨ヘッドに基板を真空チャックすることと、研磨パッド上の基板を研磨することとを含む。 [0006] In yet another embodiment, a method of polishing a substrate is provided. The method includes vacuum chucking a substrate through the carrier to a polishing head and polishing the substrate on a polishing pad with a vacuum applied through a plate disposed between the head and the carrier.
[0007]上述した本開示の特徴を詳細に理解できるように、一部が添付の図面に例示されている実施形態を参照しながら、上記に要約した本開示をより具体的に説明する。しかし、添付図面は例示的な実施形態を示しているにすぎず、従って、本開示の範囲を限定すると見なすべきではなく、その他の等しく有効な実施形態も許容されうることに留意されたい。 [0007] For a thorough understanding of the above-disclosed features of the present disclosure, the present disclosure summarized above is described more specifically with reference to the embodiments, some of which are illustrated in the accompanying drawings. It should be noted, however, that the accompanying drawings show only exemplary embodiments, and therefore should not be considered as limiting the scope of the present disclosure, as other equally valid embodiments are permissible.
[0018]理解を容易にするために、可能な場合には、図面に共通する同一の要素を指し示すのに同一の参照番号が使用されている。一実施形態の要素及び特徴は、更なる記述がなくとも、他の実施形態に有益に組み込まれうると考えられる。 [0018] For ease of understanding, wherever possible, the same reference numbers are used to refer to the same elements common to the drawings. It is contemplated that elements and features of one embodiment may be beneficially incorporated in other embodiments without further recitation.
[0019]本開示の実施形態は概して、高い平坦度で薄い基板を研磨するためのシステム、装置及び方法に関するものである。 [0019] Embodiments of the present disclosure generally relate to systems, apparatus and methods for polishing thin substrates with high flatness.
[0020]化学機械研磨(CMP)は、半導体デバイスの製造において使用される薄い基板を研磨する又は平坦化する方法である。CMPは、凹凸を除去し、集積回路チップ等の微細電子デバイスに要求される平坦度、層及びライン幅の形状寸法を達成するためのキーテクノロジーとなった。微細電子デバイスの生産における重要な考察事項は、処理及び製品の安定性である。高い歩留まり、すなわち低い欠陥率を達成するために、連続する各基板が同様の条件下で研磨される。各基板はつまり、各半導体基板の平坦度が実質的に同一となるように、おおよそ同じ量だけ研磨される。本書に開示されるのは、研磨中に研磨装置のヘッドの下からの基板のずれに起因する基板の損傷の可能性を軽減しながら、薄い基板を力強く研磨することを可能にする装置及び技法である。 [0020] Chemical mechanical polishing (CMP) is a method of polishing or planarizing thin substrates used in the manufacture of semiconductor devices. CMP has become a key technology for removing irregularities and achieving the flatness, layer and line width geometries required for microelectronic devices such as integrated circuit chips. An important consideration in the production of microelectronic devices is process and product stability. In order to achieve a high yield, ie a low defect rate, each successive substrate is polished under similar conditions. That is, each substrate is polished by approximately the same amount so that the flatness of each semiconductor substrate is substantially the same. Disclosed herein are devices and techniques that allow for the powerful polishing of thin substrates while reducing the potential for substrate damage during polishing due to the displacement of the substrate from under the head of the polishing apparatus. Is.
[0021]図面を参照する。図1は半導体製造に使用するのに好適な化学機械研磨(CMP)装置100の斜視図である。CMP装置100は概して、研磨ヘッド150と、回転可能なプラテン160に装着された研磨パッド130と、流体供給アーム140とからなる。流体供給アーム140は、基板122の研磨中に、研磨パッド130上に研磨流体145の流れを分配する。基板122を研磨面135に当てて処理している間、例えば限定しないが研磨スラリ等の研磨流体がパッド130の研磨面135に供給され、基板122からの材料の除去を支援する。
[0021] Referring to the drawings. FIG. 1 is a perspective view of a chemical mechanical polishing (CMP)
[0022]プラテン160は、回転軸110の周りで矢印で示す方向にプラテン160を回転させるように適合される駆動モータ(図示せず)に動作可能に連結される。プラテン160は、研磨面135が基板122と接触し、基板122を処理することができるように、研磨パッド130を支持する。ある実施形態では、研磨面135は、研磨パッド130上で処理される基板122のサイズ(すなわち、直径)の少なくとも2倍である。研磨パッド130は、研磨中、プラテン160の回転運動に起因して回転する。
[0022] The
[0023]一実施形態では、研磨面135の研磨材料は、CMP処理で利用されるポリマーに基づいたパッド材料のような市販のパッド材料であってよい。ポリマー材料は、ポリウレタン、ポリカーボネート、フルオロポリマー、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリフェニレンスルフィド(PPS)、又はそれらの組み合わせであってもよい。研磨材料は、処理化学物質に対して適合性のある、連続気泡又は独立気泡のポリマー、エラストマー、フェルト、含浸フェルト、プラスチック、及び類似材料を更に含んでもよい。別の実施形態では、研磨材料は、多孔性被覆を含浸させたフェルト材料である。他の実施形態では、研磨材料は、少なくとも部分的に導電性の材料を含む。
[0023] In one embodiment, the polishing material of
[0024]流体供給アーム140は、例えば限定しないが、研磨スラリ等の研磨流体145を、研磨中に、研磨パッド130の研磨面135へ供給する。研磨流体145は、基板122の化学機械研磨を可能にするために、研磨粒子、pH調整剤、及び/または、化学的に活性な成分を含有していてよい。研磨流体145の化学特性は、基板表面を研磨するように選択され、他の材料の中でも金属、金属酸化物、及び半金属酸化物を含み得る。ある実施形態では、研磨流体は、化学溶液、水、研磨剤、洗浄液、又はそれらの組み合わせであってもよい。
[0024] The
[0025]CMP装置100は、研磨処理サイクル中の異なる時点でパッドコンディショニングディスク(図示せず)を研磨面135に接触させ、研磨面135に対してスイープさせて、研磨パッド130の研磨面135を摩擦し活性化するように構成されたパッドコンディショナー(図示せず)も含む。
[0025] The
[0026]キャリア124は、基板122を研磨パッド130の研磨面135に当てて保持するように用いられる。キャリア124は、基板122を研磨パッド130に接触させるのに使用される研磨ヘッド150によって保持される。
[0026] The
[0027]図1及び図2Bに示すように、研磨ヘッド150は、研磨パッド130の研磨面135の上に配置される。ある実施形態では、研磨ヘッド150は、カルーセル、円形または線形軌道、又は他の装置であってよい支持部材(図示せず)によって研磨パッド130の上に吊られている。研磨ヘッド150は基板122を保持し、研磨中は基板122を研磨面135の方へ制御可能に接触させるように構成される。図2Bに示すように、研磨ヘッド150は、底面252と、保持リング254と、ワークピース受容ポケット256とを有する。ワークピース受容ポケット256は、底面252と保持リング254との間の空間として定義される。ワークピース受容ポケット256は、200mm、300mm又は450mmの直径を有する基板を受け入れるように選択された直径を有する。研磨ヘッドはまた、真空源から真空をワークピース受容ポケット256を通して底面252まで適用するように構成された一又は複数の真空ポート258も有する。基板122とキャリア124の組み合わせが底面252と接続するように置かれると、この組み合わせは保持リング254によって支持され、ポケット256内部に配置される。
[0027] As shown in FIGS. 1 and 2B, the polishing
[0028]研磨ヘッド150は、アクチュエータ又はモータ(図示せず)に連結されたシャフト155によって回転する。回転している研磨パッド130と共同して回転している研磨ヘッド150は、基板122を研磨パッド130に接触させるときに基板122に側方力を加える。他の実施形態では、研磨ヘッド150は研磨パッド130に対して直線的な運動を有しうる。さらに、研磨ヘッド150を使用して、基板122を研磨パッド130の方へ、また研磨パッド130と接触させるように垂直に移動させることができる。研磨ヘッド150は、基板122と研磨面135との間に相対運動を発生させる、スイープ運動(sweeping motion)で移動しうる。
[0028] The polishing
[0029]研磨ヘッド150は基板122に制御可能な負荷、すなわち圧力をかけて、基板122を研磨パッド130に接触するように垂直に押し下げる。加えて、研磨ヘッド150が回転し、基板122と研磨パッド130との間に追加の運動を加える。研磨速度(すなわち、基板から材料が除去される速度)は、研磨パッド130に接触する基板122にかかる圧力、基板122に対する研磨パッド130の速さ、研磨面135に導入される研磨流体145の量、及び研磨パッド130の条件の影響を受ける。
[0029] The polishing
[0030]薄い基板122は、例えば限定しないが、シリコン、ヒ化ガリウム、ニオブ酸リチウムなどの様々な異なる種類の材料からなるものであってよい。基板122は、200mm、300mm、450mmの直径又は他の直径を有しうる。基板122は、100ミクロン未満の厚さを有し得る。基板122は、化学機械研磨処理中はキャリア124に取り付けられている。
[0030] The
[0031]キャリア124は、円筒形ディスクの形状を有し、研磨される基板122の直径と実質的に等しい直径を有する。キャリア124は、研磨ヘッド150のワークピース受容ポケット256に位置づけ可能である。ポケット256の直径はキャリア124の直径よりも大きいため、ポケット256内部にキャリア124を位置づけすることができる。ある実施形態では、キャリア124は、200mm基板、300mm基板、又は450mm基板と実質的に同様の直径を有しうる。キャリア124は、400ミクロンと1500ミクロンの間の厚さを有しうる。キャリア124は、内部に導電性電極が埋め込まれた剛性の誘電体基板を使用し、セラミック材料でできていてよい。接着剤を用いてキャリアに一時的に付着させた薄い基板は高温(100〜400℃)の後続処理に使用することができないため、基板122とキャリア124とは互いに静電チャック力によって保持される。キャリア124は、上部装着面124aと下部装着面124bとの間に延びている複数の真空孔226を有する。基板122は、真空孔226を通して基板122に真空を適用することによって、研磨中に研磨ヘッド150内部にある間、キャリア124にさらに頑強に固定することができる。
[0031] The
[0032]図2Aに、研磨ヘッド150内部にある間、基板122を保持するキャリア124の断面図を示す。キャリア124は、上部装着面124aと、下部装着面124bとを有する。上部装着面124aは、プレート240の下側244と係合するように構成される。下部装着面124bは、基板122の下面122bが研磨されている間、基板122の上面122aを固定するように構成される。下部装着面124bは、(図2Bに示すように)保持リング254の下に露出している。
[0032] FIG. 2A illustrates a cross-sectional view of
[0033]ある実施形態では、キャリア124は静電チャックである。例えば、キャリア124は双極型静電チャックであってよい。図2Aに示す実施例では、キャリア124は、それぞれ端子227a及び227bを介してキャリア124の外に位置する電源225に電気的に結合されうる2つのチャック電極228a及び228bを有する。電源225は、図3Aに示すように、基板122がキャリア124に静電的にチャックされうるように、電極228a、228bにチャック力を供給するように構成される。チャック電極228a、228bは、電極228a、228bから電力が除去された後にもチャック力を維持する、互いに組み合わされたメッシュであってよい。例えば、電源225から端子227a、227bが接続解除されると、キャリア124は、電源225との接続なしに、その上にチャックされた基板122を自由に搬送することができる。代替実施形態では、電源225の代わりに、キャリア124内部に埋め込まれた電池電源229が使用されうる。
[0033] In some embodiments, the
[0034]図3Aに、互いに静電気的にチャックされた基板122とキャリア124とを示す。キャリア124は、埋め込まれたチャック電極228a及び228b全体に電圧を印加することを通して電源225によって電荷を帯びる(図2Aに示す)。電源225からの電圧の印加により、基板122とキャリア124との間に局部的な二極型静電引力が発生し、基板122とキャリア124とが重なり合った組み合わせ120となる。キャリア124は、電源225が接続解除された後にも、基板122を処理するのに十分な静電力を保持することができる。キャリア124と基板122との間の静電引力は、それらを互いに保持している静電荷を中性化することによって電気的に開放されうる。キャリア124と基板122の組み合わせ120は、500ミクロンと1500ミクロンの間の組み合わさった厚さを有する。
[0034] FIG. 3A shows a
[0035]図2Bに、ワークピース受容ポケット256内部に配置されたプレート240を示す。プレート240の上側242は、研磨ヘッド150の底面252と接触している。プレート240の下側244は、上述したように、基板又は基板とキャリアの組み合わせに当接するように構成されている。プレート240は、セラミック材料でできていてよく、ワークピース受容ポケットに真空を適用したときに上側242と下側244との間を流体が通ることが可能になるように構成された形状寸法又は材料特性を有する。プレート240の上側242と下側244との間の(すなわち、プレート240の厚さ全体にわたる)圧力低下は、毎秒1メートルと2メートルの間の基準(nominal:基準、名目、公称)空塔速度において50%未満である。一実施例では、プレート240の上側242と下側244との間の圧力低下は、毎秒1メートルと2メートルの間の基準空塔速度において10%未満である。ある実施形態では、プレート240は本質的に多孔性であってよく、これにより、プレートの上側242と下側244が流体結合される。他の実施形態では、プレート240は、約30〜70%の開放多孔性を持ち、200ミクロン未満、例えば0.25と90ミクロンの間の範囲のポア(孔)サイズを有する多孔性セラミックディスクであってよい。モノリシック及び単級の酸化アルミニウムの多孔性セラミックは、6、15、30、50、60及び120ミクロンのポアサイズを有していてよく、プレート240に使用されうる。ある代替実施形態では、プレート240は、基板122に真空力を適用するのに十分な開放エリアを有する、所定のパターンの複数の細孔246(図2Bに示す)を有していてよい。それらの実施形態では、複数の細孔246がプレート240の底面全体に分布し、各孔は10〜50ミクロンの範囲の直径を有する。それらの実施形態では、プレート240は、導電性又は半導電性材料からできていてよい。
[0035] FIG. 2B illustrates a
[0036]プレート240の直径は、200mm基板、300mm基板又は450mm基板と実質的に同様である。プレート240の厚さは、250ミクロンと1000ミクロンの間であってよい。
[0036] The diameter of the
[0037]図3Bは、研磨ヘッド150に保持されている間に研磨されている基板122の概略図である。研磨ヘッド150が回転し、基板122を、回転している研磨パッド130上に押し下げる。基板122の下面122bを研磨パッド130上の研磨面135に接触させることにより、基板122が研磨される。基板122が研磨されている間、キャリア124に対して基板122を保持している摩擦力が、基板122と研磨面135との間のインターフェースにおける剪断力に打ち勝つ場合がある。この結果、基板122がキャリア124の下から滑り出て、損傷を受ける可能性がある。図3Cは、キャリア124の下から滑り出てきている基板122の概略図である。基板122とキャリア124との間のインターフェースにおける摩擦力は、静電チャック力と摩擦係数の積の関数である。摩擦力は、一定のチャック電圧において一定のまま保たれる。基板122と研磨面135とのインターフェースにおける剪断力は、基板122の厚さと反比例する。したがって、厚い基板よりも薄い基板の方が表面の剪断力が高いため、基板122がキャリア124の下からもっと滑り出やすくなる。
[0037] FIG. 3B is a schematic illustration of the
[0038]有利には、CMP装置100により、前述したキャリアの下からの薄い基板のずれの問題が軽減される。真空ポート258を有する研磨ヘッド150内部に配置されたプレート240により、真空の適用によってキャリア124の真空孔226を通して基板122を能動的に結合させることができるようになる。真空力は、基板122とキャリア124との間の静電力を補足し、組み合わせ120が研磨処理中の高い剪断力に良好に耐えることを可能にする。研磨処理が完了した後で、真空がオフ(真空状態の終了)にされ、プレート240及び研磨ヘッド150から組み合わせ120が開放される。組み合わせ120はその後チャック解除され、基板122がキャリア124から離れる。チャック解除は、電源225から逆極性の電圧をチャック電極228a及び228bに印加することによって、キャリア124に対して基板122を保持する蓄積した静電荷を排出する処理である(図2Aに示す)。静電力の不在により、基板122がキャリア124からチャック解除される。
[0038] Advantageously, the
[0039]ある実施形態では、プレート240は最初にファスナ又はクランプによって、又は真空の適用によって研磨ヘッド150の下に配置される。研磨ヘッド150は組み合わせ120の上を移動し、組み合わせ120は次に、真空ポート258とプレート240の孔を通して真空が適用されることによって、プレート240の下のポケット256に固定される。真空は、研磨ヘッド150に対して組み合わせ120を保持するのに十分な吸引力を提供する。キャリア124の真空孔226を通じた真空はまた、基板122とキャリア124との間の静電チャック力に加えて、キャリア124に対して基板122を保持する力も促進する。
[0039] In some embodiments, the
[0040]図4Aは、研磨ヘッド150の下に組み合わせ120がある、研磨ヘッド150内部に配置されたプレート240の概略図である。プレート240が真空の適用によって研磨ヘッド150の下に配置された場合、研磨処理が完了した後で真空がオフになると、組み合わせ120とプレート240の両方が開放される。その場合、プレート240は組み合わせ120からすでに離れており、例えば限定しないがロボットなどの収集機構がプレート240と組み合わせ120の両方を収集する。基板122は、キャリア124と基板122との間の静電力をチャック解除することによって回収される。プレート240及び/又はキャリア124は、CMP装置において処理される後続基板に用いられうる。プレート240が真空以外の手段によって研磨ヘッド150に単一的に取り付けられている場合、研磨処理が完了した後に真空がオフになると組み合わせ120のみが開放される。つまり、プレート240は、組み合わせ120が開放された後にも研磨ヘッド150に取り付けられたままであり、研磨ヘッド150において研磨される次の組み合わせ120を固定するのに用いられる。基板122は、キャリア124と基板122との間の静電力をチャック解除することによって、その後回収される。
[0040] FIG. 4A is a schematic illustration of a
[0041]他の実施形態では、プレート240は、研磨ヘッド150に取り付けられる前に、組み合わせ120の上に配置される。真空ポート258を通じた真空の適用により、研磨ヘッド150に対してプレート240と組み合わせ120を保持するのに十分な吸引力が得られる。プレート240の孔246及び/又は多孔性、及びキャリア124の真空孔226により、プレート240と組み合わせ120とが研磨ヘッド150に固定される。
[0041] In another embodiment, the
[0042]図4Bは、研磨ヘッド150に取り付けられる前に、組み合わせ120の上に配置されるプレート240の概略図である。研磨処理が完了した後に、真空がオフにされ、組み合わせ120とプレート240の両方が開放される。プレート240は既に組み合わせ120から離れており、収集機構がプレート240と組み合わせ120の両方を収集する。基板122は、キャリア124と基板122との間の静電力をチャック解除することによって回収される。
[0042] FIG. 4B is a schematic illustration of a
[0043]CMP装置100を使用した研磨処理中、基板122を研磨パッド130に接触させて、縦軸110の周りを回転させる(図1に示す)。基板122と、移動している研磨面135との間の剪断力は、基板122とキャリア124とのインターフェースにおける静電力及び摩擦力と、基板122とキャリア124との間の真空に起因する吸引力との合計に打ち勝つことはできない。これにより、基板122がキャリア124の下から滑り出るのが防止される。図4Cは、基板122がキャリア124の下から滑り出るのを本開示のCMP装置100がどのように防止するのかを示す概略図である。
[0043] During a polishing process using the
[0044]図5は、上記実施形態に記載の基板を研磨する方法のブロック図である。方法500は、ブロック505において、基板122をキャリア124にチャックして基板とキャリアの組み合わせを形成することによって開始される。一実施例では、基板122はキャリア124に静電的にチャックされる。上述したように、端子227a及び227bを介して電源225からキャリア124のそれぞれのチャック電極228a及び228bに印加された電圧により、基板122とキャリア124の全体に局部的な二極型静電引力が発生し、基板122とキャリア124とが重なり合った組み合わせ120となる(図2Aに示す)。電源225は端子227a及び227bから接続解除され、残留静電力により、基板122がキャリア124に対して組み合わせ120として保持される。
[0044] FIG. 5 is a block diagram of a method of polishing a substrate according to the above embodiments. The
[0045]ブロック510において、組み合わせ120の上に配置されたプレート240を通して真空を適用することによって、組み合わせ120を研磨ヘッド150にチャックする。上述したように、プレート240は、真空の適用時にプレート240の上側242と下側244との間を流体が通過することが可能になる形状寸法又は材料特性を有する。一実施例では、図4Aに示すように、プレート240が最初に、取り付け手段又は真空の適用によって、研磨ヘッド150の下に配置される。組み合わせ120が次に、真空ポート258及びプレート240を通して真空を適用することによってプレート240の下に配置され、真空により、研磨ヘッド150に対してプレート240及び組み合わせ120が保持されるのに十分な吸引力が得られる。別の実施例では、プレート240は、研磨ヘッド150に取り付けられる前に、組み合わせ120の上に配置される。真空ポート258を通して真空を適用することにより、研磨ヘッド150に対してプレート240と組み合わせ120とを保持するのに十分な吸引力が得られる。
[0045] At
[0046]ブロック515において、組み合わせ120が研磨ヘッド150内部に配置されている間、研磨パッド上で基板122が研磨される。基板122の露出面は、回転する研磨パッド130に当たるように置かれる。研磨ヘッド150は、0.8〜4psiの範囲の(300mm基板上への110〜440lbf又は50〜200kgfの力と等しい)側方圧力で、付着させた組み合わせ120を研磨パッド130上に押し下げる。
[0046] At
[0047]ブロック520において、真空がオフにされ、組み合わせ120が開放される。ある実施形態では、真空がオフにされたときに、プレート240が研磨ヘッドに保持され、別の基板とキャリアの組み合わせを取り付ける準備ができる。他の実施形態では、真空がオフにされたときに、プレート240と組み合わせ120の両方が開放される。収集機構は、プレート240と組み合わせ120の両方を拾い上げる。いずれの場合にも、基板122は、キャリア124と基板122との間の静電力をチャック解除することによって回収される。チャック解除は、逆極性の電圧をチャック電極228a及び228bに印加し、キャリア124に対して基板122を保持する蓄積した静電荷を排出することによって行われる。
[0047] At
[0048]上述した方法及び装置は、キャリアの下からの基板のずれと、その後に基板に起こりうる全ての損傷を防止することによって、薄い基板の研磨を可能にする。この方法はまた、通常高温で損なわれてしまう接着剤が基板とキャリアを互いに保持するのに使われていないため、薄い基板が高温に耐えることもできるようになる。したがって、処理された薄い基板は、それらの上に効果的な回路設計を可能にする良好な全体厚さムラ(TTV)及び平坦度を有しうる。これらの薄い基板は、高密度3D動的ランダムアクセスメモリ(DRAM)用途、画像センサ、及び新たな市場セグメントにおける未来の要件を満たすことが期待される。 [0048] The methods and apparatus described above allow polishing of thin substrates by preventing displacement of the substrate from underneath the carrier and any subsequent damage to the substrate. This method also allows thin substrates to withstand high temperatures, as adhesives, which are normally damaged at high temperatures, are not used to hold the substrate and carrier together. Thus, the processed thin substrates can have good overall thickness variation (TTV) and flatness that enable effective circuit design on them. These thin substrates are expected to meet future requirements in high density 3D dynamic random access memory (DRAM) applications, image sensors, and emerging market segments.
[0049]上述の内容は本開示の特定の実施形態を対象としているが、これらの実施形態は本発明の原理及び用途の例示にすぎないことを理解されたい。したがって、特許請求の範囲によって規定されるように、本発明の意図及び範囲を逸脱しない限り、図示した実施形態に多数の修正を行って他の実施形態に到達することができることを理解すべきである。 [0049] Although the above description is directed to specific embodiments of the present disclosure, it is to be understood that these embodiments are merely illustrative of the principles and applications of the present invention. Therefore, it should be understood that numerous modifications can be made to the illustrated embodiments to arrive at other embodiments without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the claims. is there.
Claims (15)
化学機械研磨(CMP)ヘッドであって、
底面と、
保持リングと、
前記底面と前記保持リングとの間に画定されたワークピース受容ポケットと、
前記底面を通して前記ワークピース受容ポケットに真空を適用するように適合された少なくとも1つの真空ポートと
を備える化学機械研磨(CMP)ヘッドと、
前記ワークピース受容ポケットに配置されたプレートであって、前記プレートの上側は前記研磨ヘッドの前記底面を向き、下側は前記研磨ヘッドの前記底面とは反対方向を向いており、前記ワークピース受容ポケットに前記真空を適用したときに前記プレートの前記上側と前記下側との間を流体が通ることが可能になるように構成された形状寸法又は材料特性を有する、プレートと
を備える装置。 An apparatus for polishing a substrate,
A chemical mechanical polishing (CMP) head,
The bottom,
A retaining ring,
A workpiece receiving pocket defined between the bottom surface and the retaining ring;
A chemical mechanical polishing (CMP) head having at least one vacuum port adapted to apply a vacuum to the workpiece receiving pocket through the bottom surface;
A plate disposed in the workpiece receiving pocket, the upper side of the plate facing the bottom surface of the polishing head and the lower side facing away from the bottom surface of the polishing head; A plate having geometry or material properties configured to allow fluid to pass between the upper side and the lower side of the plate when the vacuum is applied to the pocket.
回転可能なプラテンと、
前記プラテンの上に位置づけ可能な化学機械研磨(CMP)ヘッドであって、研磨のために前記プラテンに配置された研磨パッドに基板を接触させるように適合され、
底面と、
保持リングと、
前記底面と前記保持リングとの間に画定されたワークピース受容ポケットと、
前記底面を通して前記ワークピース受容ポケットに真空を適用するように適合された少なくとも1つの真空ポートと
を備える、化学機械研磨(CMP)ヘッドと、
前記ワークピース受容ポケットに位置づけ可能なプレートであって、前記プレートの上側は前記研磨ヘッドの前記底面を向き、下側は前記研磨ヘッドの前記底面とは反対方向を向いており、前記ワークピース受容ポケットに前記真空を適用したときに前記プレートの前記上側と前記下側との間を流体が通ることが可能になるように構成された形状寸法又は材料特性を有する、プレートと、
上部装着面と下部装着面とを有するキャリアであって、前記上部装着面は前記プレートと係合するように構成され、前記下部装着面は基板を固定するように構成され、前記上部装着面と前記下部装着面との間に延びている複数の真空孔を有する、キャリアと
を備える、システム。 A chemical mechanical polishing (CMP) system,
With a rotatable platen,
A chemical mechanical polishing (CMP) head positionable on the platen, adapted to bring a substrate into contact with a polishing pad disposed on the platen for polishing,
The bottom,
A retaining ring,
A workpiece receiving pocket defined between the bottom surface and the retaining ring;
A chemical mechanical polishing (CMP) head comprising: at least one vacuum port adapted to apply a vacuum to the workpiece receiving pocket through the bottom surface;
A plate positionable in the workpiece receiving pocket, the upper side of the plate facing the bottom surface of the polishing head and the lower side facing away from the bottom surface of the polishing head; A plate having geometry or material properties configured to allow fluid to pass between the upper side and the lower side of the plate when the vacuum is applied to the pockets;
A carrier having an upper mounting surface and a lower mounting surface, wherein the upper mounting surface is configured to engage with the plate, the lower mounting surface is configured to secure a substrate, and A carrier having a plurality of vacuum holes extending between the lower mounting surface and the carrier.
ヘッドとキャリアとの間に配置されたプレートを通して適用された真空によって、前記キャリアを通して化学機械研磨(CMP)ヘッドに基板を真空チャックすることと、
前記プレートを通して形成されたポアを通して前記基板に真空を適用することと、
研磨パッド上の前記ヘッドにチャックされた前記基板を研磨することと
を含む方法。 A method of polishing a substrate, the method comprising:
Vacuum chucking a substrate to a chemical mechanical polishing (CMP) head through the carrier by a vacuum applied through a plate disposed between the head and the carrier;
Applying a vacuum to the substrate through pores formed through the plate;
Polishing the substrate chucked to the head on a polishing pad.
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