TWI782235B - 化學機械研磨方法及設備 - Google Patents

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Abstract

一種化學機械研磨方法，包括放置一研磨漿至一化學機械研磨站之一研磨墊上。研磨一工件，且藉由一真空頭將研磨之副產物及研磨漿自上述研磨墊去除。一種化學機械研磨設備包括一研磨墊，配置以在一化學機械研磨製程中旋轉。上述設備也包括一研磨漿分配器，配置以放置一研磨漿至上述研磨墊之一研磨表面上。上述設備更包括一動能真空組件，上述動能真空組件包括面向上述研磨墊之上述研磨表面之一開槽口。上述設備也包括一第一吸入管，與上述動能真空組件之一上方部分耦接，且導向一第一真空源，上述第一吸入管係配置以運輸自上述研磨墊通過上述開槽口去除之研磨產物。

Description

化學機械研磨方法及設備
本揭露實施例係有關於一種化學機械研磨方法及設備，特別係有關於一種使用動能真空組件的化學機械研磨方法及設備。
通常來說，半導體裝置包括形成在基板上之多個主動元件(例如：電晶體)。基板之上可形成任意數量之互連層，以連接各主動元件及其他裝置。上述互連層可由低介電介質材料層製造而成，且其中設置有金屬溝槽/貫孔。當裝置之上述層及其他特徵形成時，上述裝置有時將平坦化。舉例來說，在基板中或金屬層中形成之金屬特徵可致使不均勻的表面形貌。此不均勻的形貌可致使後續層之形成的問題。在一些案例中，不均勻的形貌可干擾用以形成裝置中各式特徵的後續光微影製程。因此可期望在形成各式特徵或層之後，平坦化裝置之表面。
一常用的平坦化方法係化學機械研磨(chemical mechanical polishing，CMP)。一般而言，化學機械研磨包含將晶圓放入承載器頭(carrier head)中，上述晶圓藉由扣環保持定位。當向上述晶圓施以向下壓力以抵住研磨墊時，上述承載器頭及上述晶圓則旋轉。一化學溶液，稱為研磨漿(slurry)，被放置(deposit)至上述研磨墊之表面上以輔助平坦化。上述晶圓表面可使用機械及化學之機制的組合以平坦化。
在一些實施例中，一種化學機械研磨方法包括：將一研磨漿供給至一化學機械研磨(CMP)站之一研磨墊上；藉由研磨墊及研磨漿研磨一工件；以及藉由一真空裝置將研磨之副產物及研磨漿自研磨墊去除。
在另一些實施例中，一種化學機械研磨方法包括：藉由一研磨漿分配臂將研磨漿分配至一化學機械研磨站之一研磨墊上；旋轉研磨墊；使一工件與研磨墊接觸；以及藉由設置在研磨墊之一研磨表面上之一真空組件自研磨墊吸入碎屑。
在另一些實施例中，一種化學機械研磨設備包括：一研磨墊、一研磨漿分配器、一工件座、一動能真空組件以及一第一吸入管。研磨墊配置以在一化學機械研磨製程中旋轉；研磨漿分配器配置以提供一研磨漿至研磨墊之一研磨表面上；動能真空組件包括面向研磨墊之研磨表面之一開槽口；第一吸入管與動能真空組件之一上方部分耦接，且導向一第一真空源，第一吸入管配置以運輸自研磨墊通過開槽口去除之研磨副產物。
以下的揭露內容提供許多不同的實施例或範例以實施本發明的不同特徵。以下的揭露內容敘述各個構件及其排列方式的特定範例，以簡化說明。當然，這些特定的範例並非用以限定。例如，若是本揭露書敘述了一第一特徵形成於一第二特徵之上或上方，即表示其可能包含上述第一特徵與上述第二特徵是直接接觸的實施例，亦可能包含了有附加特徵形成於上述第一特徵與上述第二特徵之間，而使上述第一特徵與第二特徵可能未直接接觸的實施例。另外，以下揭露書不同範例可能重複使用相同的參考符號及/或標記。這些重複係為了簡化與清晰的目的，並非用以限定所討論的不同實施例及/或結構之間有特定的關係。
此外，與空間相關用詞。例如“在…下方”、“下方”、“較低的”、“上方”、“較高的” 及類似的用詞，係為了便於描述圖示中一個元件或特徵與另一個(些)元件或特徵之間的關係。除了在圖式中繪示的方位外，這些空間相關用詞意欲包含使用中或操作中的裝置之不同方位。裝置可能被轉向不同方位(旋轉90度或其他方位)，則在此使用的空間相關詞也可依此相同解釋。
化學機械研磨製程用以自工件去除材料，如在晶圓之平坦化期間。在化學機械研磨製程期間，藉由自化學機械研磨站之研磨墊之研磨表面去除碎屑及研磨副產物以及多餘磨料之實施例製程，可提升化學機械研磨製程之去除率，及消除或減少來自化學機械研磨製程之線上(inline)缺陷。在化學機械研磨製程後去除副產物及碎屑很重要，因為這些殘留物可導致局部圖樣區(localized pattern regions)中之負載(loading)、凹陷(dishing)或表面缺陷。由於不充足的磨料利用率，這些殘留物也可誘發去除率之變化，致使不同工件或製程步驟間結果不一致。一般而言，殘留物去除可藉由使用包括鑽石圓盤之墊調節器(pad conditioner)/修整器設備(dresser apparatus)以修整研磨墊及取出殘留物。然而，修整向下施力或機器人控制(robot controlling)機構可在連續研磨期間位移或損壞，導致不良的碎屑去除。本揭露實施例製程藉由提供在化學機械研磨站之研磨墊之研磨表面上移動之真空系統來解決這些問題，從而去除多餘碎屑及研磨副產物及多餘磨料。上述真空系統也可協助研磨漿之均勻散佈。
第1圖繪示化學機械研磨系統1，可用以在製造製程之步驟中將裝置平坦化，如自工件(如晶圓)表面去除多餘導電材料、絕緣材料等。化學機械研磨系統1可包括負載鎖定室2、清潔站5及一或多個化學機械研磨站平台，如高速平台7及拋光平台8。負載鎖定室2可用於加載工件至化學機械研磨系統1中，且接著在化學機械研磨製程完成時卸載工件。高速平台7及拋光平台8分別為化學機械研磨系統1中化學機械研磨站9之範例，係用以執行工件之研磨。高速平台7可用相對高之研磨率以研磨及去除材料，如大量研磨率(bulk polishing rate)，而拋光平台8可用較慢之研磨率以研磨及去除材料，也修復高速移除期間可發生之缺陷及刮痕。高速平台7、拋光平台8及/或其他平台可被用於在此描述之實施例。注意化學機械研磨系統1除了以下關於化學機械研磨系統1內部之化學機械研磨站9，還包括其他未描述之構件。舉例來說，化學機械研磨系統1之各式構件之移動及控制可藉由包括馬達、控制器等機器人特徵執行。
第2圖至第11圖繪示根據一些實施例的化學機械研磨系統之化學機械研磨站之各種型態。第2圖繪示根據代表實施例的化學機械研磨站100之四分之三等角視圖(three-quarter isometric view)。在一些實施例中，化學機械研磨站100包括上方放有研磨墊115之平台105。在一些實施例中，研磨墊115可包括材料之單層或複合層，如氈(felts)、聚合物浸漬氈(polymer impregnated felts)、微孔聚合體膜、微孔合成皮、填充聚合體膜(filled polymer films)、未填充紋理聚合體膜(unfilled textured polymer films)、上述之組合等。代表聚合物可包括聚氨甲酸酯(polyurethane)、聚烯烴(polyolefins)等。
在一些實施例中，研磨頭120定位在研磨墊115上方。研磨頭120包括承載器125。化學機械研磨製程期間，工件110(例如半導體晶圓)放在承載器125中。工件110放在承載器125中，使得在化學機械研磨製程期間承載器125保持工件110之定位。工件110定位成欲研磨的表面面向下朝向研磨墊115。承載器125可上下移動且係配置以施加向下之力或壓力使工件110接觸研磨墊115。研磨頭120係配置以在平坦化/研磨期間旋轉工件110且抵住研磨墊115。
在一些實施例中，化學機械研磨站100包括研磨漿分配器140，配置以放置研磨漿150至研磨墊115上。研磨漿分配器140可具有單或複數個研磨漿分配噴嘴，用於分配研磨漿150至研磨墊115上。研磨漿分配噴嘴(請見，例如第5圖)，舉例來說，可位於研磨漿分配器140之末端。在一些實施例中，一或多個研磨漿分配噴嘴(未表示)也可沿著研磨漿分配器140之臂，位於臂之基端及臂之末端之間。研磨漿分配器140也可包括蓋子142以覆蓋研磨漿分配器140之臂，且研磨漿分配器140的臂運輸研磨漿150至一或多個研磨漿分配噴嘴。在一些實施例中，研磨漿分配器140可配置以在研磨墊115之表面上來回移動。在一些實施例中，研磨漿分配器140可配置以上下移動以調整自研磨漿分配器140至研磨墊115之垂直距離。
平台105係配置以旋轉，使研磨漿150散佈在工件110及研磨墊115之間。研磨漿150之給定成份依研磨或去除之材料類型而定。舉例來說，研磨漿150可包括反應劑、磨料、表面活性劑及溶劑。上述反應劑可為化學品，如氧化劑或水解劑，將與工件之材料化學反應以協助研磨墊115磨蝕/去除材料。在一些實施例中被去除的材料包括鎢，反應劑可為，如過氧化氫；但其他配置以輔助去除材料之任何適合的反應劑，如羥胺、過碘酸、過硫酸銨、其他過碘酸鹽類、碘酸鹽類、過[氧]一硫酸鹽類、過氧單硫酸、過硼酸鹽類、丙二醯胺、或上述之組合等也可替換地、接連地、或依序地應用。其他反應劑可用以去除其他類型的材料。舉例來說，在一些實施例中被去除的材料包括氧化物，反應劑可包括硝酸(HNO3 )、氫氧化鉀(KOH)、氫氧化銨(NH4 OH)、上述之組合等。
上述磨料可包括任何適合的微粒，係配置以與研磨墊115一起研磨/平坦化工件110。在一些實施例中，磨料可包括二氧化矽、氧化鋁、氧化鈰、多晶鑽石、聚合物粒子(例如：聚甲基丙烯酸鹽等)、上述之組合等。
上述表面活性劑可利用以幫助分散研磨漿150中之反應劑及磨料，且防止(或減少)磨料在化學機械研磨製程期間黏聚(agglomerating)。在一些實施例中，表面活性劑可包括聚丙烯酸之鈉鹽類、油酸鉀、磺酸基琥珀酸鹽類(sulfosuccinates)、磺酸基琥珀酸鹽衍生物、磺酸化胺類(sulfonated amines)、磺酸化醯胺類(sulfonated amides)、醇類之硫酸鹽類(sulfates of alcohols)、烷基芳基磺酸鹽類(alkylanyl sulfonates)、羧酸醇類(carboxylated alcohols)、烷胺丙酸類(alkylamino propionic acids)、烷基亞胺基二丙酸類(alkyliminodipropionic acids)、上述之組合等。然而，此等代表實施例非意欲限制於前述之表面活性劑，任何適合的表面活性劑可替換地、接連地、或依序地應用。
研磨漿150之剩下部分可包括可利用以結合反應劑、磨料及表面活性劑之溶劑，且溶劑容許混合物在研磨墊115上移動及分散。在一些實施例中，研磨漿150之溶劑可包括，如去離子(deionized，DI)水或乙醇；然而，任何適合的溶劑可替換地、接連地、或依序地應用。
在一些實施例中，化學機械研磨站100包括動能真空組件180，動能真空組件180與化學機械研磨站100之一或多個構件附接，其中包括以下將描述更多細節之真空頭。在一些實施例中，動能真空組件180可與研磨漿分配器140或墊調節/修整器組件(如以下所述)附接。動能真空組件180可用機械固定件(mechanical fastener)附接，如螺絲或藉由任何其他適合的手段。在一些實施例中，動能真空組件180可與研磨漿分配器140之蓋子142附接或可與研磨漿分配器140之另一部件附接。在一些實施例中，動能真空組件180可經由配置以容許動能真空組件180上下移動之機構附接，以調整從動能真空組件180之入口(請見，例如第10圖至第11圖)至研磨墊115之距離。在一些實施例中，動能真空組件180可在研磨漿分配器140較靠近研磨頭120之一側，附接至研磨漿分配器140。在其他實施例中，如第3圖所繪示，動能真空組件180可在研磨漿分配器140較遠離研磨頭120之一側，附接至研磨漿分配器140。在另外其他實施例中，動能真空組件180可在研磨漿分配器140之兩側，附接至研磨漿分配器140。關於動能真空組件180的附加細節，在以下第3圖至第11圖提供討論。
仍參照第2圖，在一些實施例中，化學機械研磨站100可包括具有墊調節器圓盤165之修整器組件160，墊調節器圓盤165附接至墊調節器頭161。修整器組件160係配置以在研磨墊115上方旋轉墊調節器頭161及墊調節器圓盤165。在一些實施例中，墊調節器圓盤165用機械固定件安裝於墊調節器頭161，例如螺絲或藉由任何其他適合的手段。修整器組件160之墊調節器臂(請見第4圖)附接至墊調節器頭161，且係配置以移動墊調節器頭161及墊調節器圓盤165，掃動橫越研磨墊115之表面。在一些實施例中，墊調節器頭161係用機械固定件安裝於墊調節器臂(請見第4圖)，例如螺絲或藉由任何其他適合的手段。在一些實施例中，墊調節器圓盤165包括基板，在基板上使用例如電鍍而黏合(bonded) 有磨料粒子(abrasive particles)之陣列。在一些實施例中，墊調節器圓盤165包括鑽石修整器圓盤。
墊調節器圓盤165藉由自研磨墊115取出碎屑及研磨漿，在化學機械研磨製程期間幫助自研磨墊115去除積聚的晶圓碎屑及多餘研磨漿。在一些實施例中，墊調節器圓盤165也作為研磨墊115之磨料，以造出可以研磨工件的期望的紋理(texture)(舉例來說，如溝槽等)。在一些實施例中，墊調節器圓盤165可包含有開口，以通過修整器組件160容納真空頭吸入系統(請見，例如第15圖至第18圖)。關於墊調節器圓盤165及修整器組件160的附加細節，在以下第14圖至第18圖提供討論。
如第2圖所繪示，化學機械研磨站100可具有單個研磨頭(例如研磨頭120)及單個研磨墊(例如研磨墊115)；然而，在一些實施例中，化學機械研磨站100可具有多個研磨頭及/或多個研磨墊(請見第1圖)。在一些化學機械研磨站100具有多個研磨頭及單個研磨墊的實施例中，多個工件(例如半導體晶圓)可同時被研磨。在其他化學機械研磨站100具有單個研磨頭及多個研磨墊的實施例中，化學機械研磨製程可包括多個步驟。第一研磨墊可用於自晶圓大量去除材料(例如第1圖之高速平台7)，第二研磨墊可用於晶圓之整體平坦化(global planarization)，且第三研磨墊可用於拋光晶圓之表面(例如第1圖之拋光平台8)。在一些實施例中，不同研磨漿成分可用於不同化學機械研磨階段。在另外其他實施例中，相同研磨漿成分可用於全部化學機械研磨階段。
第4圖繪示根據一些實施例的化學機械研磨站100之上視/平面圖。平台105係配置以環繞通過平台105中心之延伸軸，順時針或逆時針方向旋轉(由雙箭頭215指示)。研磨頭120係配置以環繞通過研磨頭120中心之延伸軸，順時針或逆時針方向旋轉(由雙箭頭225指示)。在一些實施例中，修整器組件160係配置以環繞通過墊調節器頭161中心之延伸軸，順時針或逆時針方向旋轉墊調節器頭161(由雙箭頭235指示)。墊調節器臂162係配置以在施向下壓力的同時，弧形移動墊調節器頭161(如雙箭頭245指示)，舉例來說，在平台105及墊調節器頭161旋轉期間弧形移動。墊調節器臂162係附接至墊調節器基座164。墊調節器基座164環繞通過墊調節器基座164之延伸軸之旋轉(如雙箭頭245指示)，造成墊調節器頭161弧形移動。研磨漿分配器140可配置以弧形掃過研磨墊115。研磨漿分配器140環繞通過研磨漿分配器基座144之延伸軸之旋轉(如雙箭頭255指示)，造成研磨漿分配器140之末端146弧形移動。以上描述之各個旋轉軸可彼此平行。
動能真空組件180之基座部分182(請見第5圖)可定位在研磨墊115上，使其接觸研磨墊115之研磨表面。動能真空組件180可抬高或下降以調整施在研磨墊115之向下壓力及與研磨墊115間之距離。施在研磨墊115之向下壓力可藉由抬高或下降動能真空組件180而改變。動能真空組件180可抬高以避免接觸研磨墊115，且造出基座部分182(請見第5圖)與研磨墊115間之間隙。
第5圖繪示附接有動能真空組件180之研磨漿分配器140的立體圖。圖示出研磨漿分配器140具有蓋子142及研磨漿出口噴嘴148。雖然研磨漿出口噴嘴148繪示位於研磨漿分配器140之端部，如上提及，附加的研磨漿出口噴嘴也可沿著研磨漿分配器140之臂，位於蓋子142之下。
動能真空組件180包括基座部分182，基座部分182具有開口185，沿著動能真空組件180之底面輪廓延伸。動能真空組件180也包括上方部分184。在一些實施例中，基座部分182及上方部分184可為分離件，藉由黏膠、螺絲、環氧樹脂、或其他固定件附接在一起。在其他實施例中，基座部分182及上方部分184可為一體成形件。動能真空組件180之基座部分182可由熱固性塑膠(即熱塑性聚合物)製成，如聚醚醚酮(polyether ether ketone，PEEK)、聚四氟乙烯(polytetrafluoroethylene，PTFE)等、或另一適合的強健(robust)材料，其選擇以承受研磨漿150之磨料及化學品，且承受研磨墊115之磨料表面。基座部分182不可由軟質塑膠製成，因其可對研磨墊115之表面磨擦。由於來自研磨墊115之摩擦力，軟質塑膠可從而產生副產物或沾染(staining)。動能真空組件180之上方部分184可由任何基座部分182之候選(candidate)材料製成，或也可包括較不強健的塑膠，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 butadiene styrene，ABS)等。
吸入歧管(suction manifold)186可附接至上方部分184，且提供多個口(ports)以提供真空(藉由箭頭點虛線代表)至動能真空組件180。雖然第5圖繪示兩個口，可用自一個至七個口之任意數量。其他實施例之吸入歧管186可用另外適合的口之數量。在一些實施例中，口可不為圓形，但可為任意形狀，包括槽(slot)、方形、圓邊方形、矩形等。吸入歧管186係附接至上方部分184之開口(請見第7圖及第8圖)。真空管187係附接至吸入歧管186。
第6圖繪示藉由附接點(attachment points)181附接有動能真空組件180之研磨漿分配器140的上視/平面圖。動能真空組件180係繪示具有與研磨漿分配器140之蓋子142形狀相似之弧形。在一些實施例中，上視圖中之動能真空組件180可具有直線/線形。動能真空組件180之上方部分184係可見的。吸入歧管186係附接至真空管187，真空管187係附接至真空源195及排氣處理系統198。排氣處理系統198係配置以適當接收及處置或再循環研磨漿及碎屑副產物。排氣處理系統198也可包括排液管以處置研磨漿磨料及碎屑副產物。排氣處理系統198可位於真空源195之任一側，如虛線外型之排氣處理系統198所繪示。
真空源195可位於化學機械研磨系統1(第1圖)之處理室外側。真空源195可用任何適合的真空泵。舉例來說，真空源195可為旋轉式(rotary-type)、蝸式(scroll-type)、管式(tubing-type)、或磁浮式真空泵。真空源195在真空管187可提供壓降介於約10 psi及約1000 psi之間(如約100 psi)，操作溫度介於約20 °C及約40°C之間(如約30°C)。其他壓力及操作溫度係被考慮且可被使用的。藉由真空源195提供之壓降可基於吸入歧管186之出口之總截面選擇，以維持充足的吸力。
動能真空組件180之寬度d1可介於約10公分及約20公分之間(如約12公分)。其他適當的尺寸係被考慮且寬度d1可小於10公分或大於20公分。動能真空組件180之長度將結合第19圖在以下討論。
現在請參照第7圖，第7圖繪示附接有動能真空組件180之研磨漿分配器140的上視/平面圖。也繪示有動能真空組件180之縱向剖面圖。如第7圖繪示，一實施例中之動能真空組件180之上方部分184具有兩個出口184o。示出了自研磨墊115上方吸入碎屑及副產物302及研磨漿磨料304的過程中的基座部分182中之空腔188。碎屑及副產物302及研磨漿磨料304自空腔188被吸入倒置漏斗結構183，倒置漏斗結構183將碎屑及副產物302及研磨漿磨料304引導至出口184o。出口184o分別耦接至相對應的吸入歧管186之歧管入口186i。碎屑及副產物302及研磨漿磨料304被吸進吸入歧管186，接著進入真空管187且回到排氣處理系統198(請見第6圖)。
現在請參照第8圖，第8圖繪示附接有動能真空組件180之研磨漿分配器140的上視/平面圖。也繪示有動能真空組件180之縱向剖面圖。如第8圖繪示，一實施例中之動能真空組件180之上方部分184具有七個出口184o。上方部分184中之附加的出口184o可在整個空腔188中及橫越(across)開口185(請見第7圖)提供更均一的吸力。示出了自研磨墊115上方吸入碎屑及副產物302及研磨漿磨料304的過程中的基座部分182中之空腔188。碎屑及副產物302及研磨漿磨料304自空腔188被吸入倒置漏斗結構183，倒置漏斗結構183將碎屑及副產物302及研磨漿磨料304引導至出口184o。出口184o分別耦接至相對應的吸入歧管186之歧管入口186i。碎屑及副產物302及研磨漿磨料304被吸進吸入歧管186，接著進入真空管187且回到排氣處理系統198(請見第6圖)。
雖然第7圖繪示含有兩個出口184o的實施例且第8圖繪示含有七個出口184o的實施例，但上述這些僅作為範例呈現，且應瞭解其他實施例可使用其他數量之出口184o。並且雖然出口184o係繪示為圓形，但應瞭解出口184o之形狀可為任何適合的形狀，如橢圓形、卵形、長方形等。
現在請參照第9圖，繪示根據一些實施例的動能真空組件180之基座部分182的立體端視圖(perspective end-on view)。動能真空組件180之基座部分182中具有開口185，開口185係一狹縫，且擴展(expand)至空腔188中。為了繪示目的，所示的基座部分182之端部係被去除的。基座部分182之端部可藉由一分離件封閉，或可形成封閉端。空腔188可具有一寬度d2介於約5公分及約8公分之間(如約6公分)。開口185可具有一寬度d3介於約1公分及約3公分之間(如約2公分)。其他尺寸係被考慮且可被使用。空腔188之側壁至基座部分182之斜角側壁之間的角度a1可介於約100度及約160度之間(如約120度)。其他適當的角度可被使用。開口185之狹縫入口擴展至空腔188中的配置(arrangement)為漏斗式配置，且在入口開口185處提供更強的泵效率。
現在請參照第10圖及第11圖，第10圖及第11圖表示根據一些實施例的附接點181之側視圖，附接點181將動能真空組件180附接至研磨漿分配器140(或修整器組件160(請見第19圖))。垂直軌道190係藉由固定件191附接至研磨漿分配器140之蓋子142(或修整器組件160之墊調節器臂162)。固定件191可為螺絲、螺栓、銷、釘子、或任何適合的固定件。附接件193將動能真空組件180連接至垂直軌道190。附接件193可配置以沿著垂直軌道190垂直上下移動。在一些實施例中，附接件193可具有馬達(如馬達194)整合於其中以控制附接件193的移動。在一些實施例中，馬達194可為步進馬達且可藉由電壓訊號控制附接件193之向上或向下方向(例如對於相反方向用正或負)。在其他實施例中，馬達(如馬達194)係位於他處且與附接件193機械連接(mechanically connected)以適當地沿著垂直軌道190上或下滑動附接件193。在另外其他實施例中，垂直軌道190可為兩件的組件，它們彼此相對滑動，且附接件193固定在一件的同時，固定件191固定在另一件上。任何適合的配置可被用以容許動能真空組件180之垂直移動。
當動能真空組件180在不需要吸力的位置時，動能真空組件180可定位較遠離於研磨墊115，距離研磨墊115有高度h1(第10圖)。在一些實施例中，高度h1可介於約0.25公分及約2公分之間(如約1公分)。其他距離係被考慮且可被使用。當動能真空組件180在需要吸力的位置時，動能真空組件180可定位較靠近於研磨墊115，距離研磨墊115有高度h2(第11圖)。在一些實施例中，高度h2可介於約0公分及約0.5公分之間(如約0.2公分)。其他距離係被考慮且可被使用。
現在請參照第12圖及第13圖，示出了研磨墊115上之研磨漿散佈。在一些實施例中，即使當不供給吸力時，動能真空組件180可相對於研磨墊115定位以幫助研磨漿150更均勻地擴散在研磨墊115上。如第12圖所示，當動能真空組件180未被用以幫助擴散研磨漿150，研磨墊115上研磨漿150之散佈為不均勻的。研磨漿150藉由研磨頭120(例如第2圖) 對研磨墊115之研磨動作散佈。然而，當動能真空組件180定位抵住研磨墊115且吸力為開或關時，動能真空組件180可更均勻地在研磨墊115散佈研磨漿150，如第13圖所示。當動能真空組件180定位抵住研磨墊115且吸力為開時，動能真空組件180也可去除多餘的研磨漿150及/或碎屑及副產物302。
現在請參照第14圖，繪示根據一些實施例的包括墊調節器頭161之修整器組件160的圖。在一些實施例中，附加於或替代動能真空組件180，修整器組件160可裝備有真空源195及可與排氣處理系統(如第6圖之排氣處理系統198)連接的吸入管167。墊調節器圓盤165中之開口165o(請見，例如第16圖至第18圖)可容許碎屑及副產物302及研磨漿磨料304被吸進吸入管167且至排氣處理系統。在一些實施例中，吸入管167可配置以延伸通過墊調節器臂162，如第14圖繪示。在其他實施例中，吸入管167可配置以通過墊調節器頭161之頂部離開。在一些實施例中，真空源195是與第6圖之真空源195相同的裝置，而在其他實施例中，真空源195為分離的真空源。第14圖之真空源195可為類似於上述關於第6圖之真空源195的裝置。
請參照第15圖，繪示可被用於一些實施例中的墊調節器圓盤165。墊調節器圓盤165可為一般的墊調節器圓盤(如鑽石圓盤)且可不容許吸入碎屑及副產物302及研磨漿磨料304從中通過。墊調節器圓盤165之直徑d4可介於約8公分及約16公分之間(如約10.8公分)。其他尺寸係被考慮且可被使用。在第16圖中，墊調節器圓盤165具有在中心的開口165o，碎屑及副產物302及研磨漿磨料304可通過開口165o被吸進吸入管167。第16圖之開口165o之寬度d5可介於約0.5公分及約3公分之間(如約1公分)。其他尺寸係被考慮且可被使用。在第17圖中，墊調節器圓盤165具有形成在介於墊調節器圓盤165中心及墊調節器圓盤165外緣之間的一系列開口165o，碎屑及副產物302及研磨漿磨料304可通過開口165o被吸進吸入管167。雖然第17圖繪示十個開口165o，但任意數量之開口165o可被包括，依開口的大小而定。開口165o之間距可為規律的(例如均勻間隔的圖樣)或不規律的(如隨機)。第17圖之開口165o之寬度d6可介於約0.5公分及約2公分之間(如約1公分)。在一些實施例中，第17圖之開口165o之寬度d6可介於約0.8公分及約2.2公分之間。其他尺寸係被考慮且可被使用。在第18圖中，墊調節器圓盤165具有以風扇形(fan formation)形成在其中的一系列新月形槽縫開口165o，碎屑及副產物302及研磨漿磨料304可通過槽縫開口165o被吸進吸入管167。每個槽縫開口165o之間的角度a2可介於約10度及約90度之間(如約60度)。其他尺寸係被考慮且可被使用。每個槽縫開口165o最寬的部分之寬度d7可介於約0.5公分及約1.2公分之間(如約0.8公分)。第16圖至第18圖之每個開口的佈置僅為範例且其他佈置係被考慮(contemplated)。此外，開口165o在第16圖至第18圖中的佈置可組合形成，舉例來說，第16圖之中心開口165o加上第17圖之開口165o。也應瞭解第16圖至第18圖中之開口165o不限於上述繪示之形狀，而可包括其他形狀，如多邊形、卵形、具有圓角的多邊形、長圓形等。墊調節器圓盤165可包含有比第16圖至第18圖所繪示之較少或較多的開口165o。
現在請參照第19圖，第19圖繪示根據一些實施例的動能真空組件180之各式配置。如第19圖繪示，動能真空組件180可附接至研磨漿分配器140之任一側及/或墊調節器臂162之任一側。動能真空組件180的形狀可為曲線形(如繪示，附接至研磨漿分配器140時)或可為長方形(如繪示，附接至墊調節器臂162時)。應瞭解的是曲線形的動能真空組件180可附接至墊調節器臂162且長方形的動能真空組件可附接至研磨漿分配器140。在一些實施例中，多個(例如一個至四個) 動能真空組件180裝置可用於多個位置。
動能真空組件180之長度d8可配置使得吸力啟動時，基座部分182之開口185不會突出於(overhang)研磨墊115。換句話說，動能真空組件180之長度d8係當吸力啟動時，動能真空組件180之基座部分182的開口185係在研磨墊115正上方。在一些實施例中，動能真空組件180之長度d8係介於約10公分及約25公分之間(如約20公分)。其他尺寸係被考慮且可被使用。在一些實施例中，研磨墊115之直徑為約77公分，研磨漿分配器140之臂的長度可介於約30公分至40公分之間，且動能真空組件之長度d8可介於約10公分至35公分之間。其他尺寸係被考慮且可被使用。動能真空組件180也應該相對於研磨漿分配器140或墊調節器臂162定位，使得動能真空組件180在這些臂來回擺動的操作期間不會與研磨頭120接觸。
現在請參照第20圖至第22圖，第20圖至第22圖繪示工件400在化學機械研磨製程中間步驟中的剖面圖。第20圖至第22圖繪示工件400(例如第2圖之工件110)在化學機械研磨製程之前及之後的剖面圖。工件400可包括經受化學機械研磨製程之各種特徵。研磨漿150(請見第2圖) 包括磨料304可被設置於工件上。
在一些實施例中，工件400的元件405可為絕緣材料如氮化物、氧化物、氟化聚醯亞胺(polymide)、旋塗碳(spin-on-carbon)、封裝材料等。在此等實施例中，元件410可為導電材料，如可被用於金屬塞(plug)或晶種層。在一些實施例中，元件405可為工件400之其他特徵，包括主動或虛擬(dummy)的多晶矽或金屬閘堆疊(metal gate stacks)。在此等實施例中，元件410可為絕緣材料如塊體(bulk)氮化矽、另一氮化物、氧化物、碳等。其他實施例可包括元件405及元件410之其他特徵。實施例可在一工件上組合不同的複數個上述結構。
研磨漿150可藉由研磨漿分配器140分配至研磨墊115上，以協助去除元件410之材料。在元件410為導電材料的實施例中，研磨漿150中的反應劑可與上述導電材料反應，以沿著元件410之外露表面形成導電材料之氧化物(未表示)之犧牲層。上述氧化物可接著藉由研磨墊115之研磨效應(grinding effect)以及研磨漿150中磨料之協助去除。在元件410為絕緣材料的實施例中，研磨漿150中的反應劑可與上述絕緣材料反應，以分解或削弱(weaken)絕緣材料。研磨墊115之研磨效應以及研磨漿中磨料之協助可接著去除被分解或被削弱的絕緣材料。利用上述製程，可執行元件410之材料之去除，且可持續直到達成期望的厚度或直到元件405外露。
現在請參照第21圖，在一般的化學機械研磨製程中，多餘的磨料304可聚集在一材料(例如元件405)及另一材料(例如元件410)之間的介面處，且致使凹陷或其他缺陷。在一些實施例中，與多餘的磨料304一起，來自化學機械研磨製程之碎屑及副產物302，可在上述材料介面之邊緣聚集且更加劇缺陷。
現在請參照第22圖，在一化學機械研磨製程實施例中，碎屑及副產物302及多餘的磨料304係藉由動能真空組件180及/或修整器組件160之其中具有開口165o的墊調節圓盤165管理，以去除碎屑及副產物302及多餘的磨料304。因此，工件400具有較少缺陷且研磨製程期間橫越工件400表面的提升之去除率。上述結果減少晶圓圖樣負載(pattern loading)及缺陷風險。
現在請參照第23圖，繪示具有磨料表面116之研磨墊115的剖面。第23圖繪示研磨製程期間的研磨墊115，碎屑及副產物302及多餘的磨料304累積在磨料表面116。研磨墊115中積聚的碎屑及副產物302及多餘的磨料304抑制去除率且減少研磨墊115之效能。第24圖繪示藉由動能真空組件180及/或藉由修整器組件160去除碎屑及副產物302及多餘的磨料304之後的相同的研磨墊115之剖面。如第24圖繪示，碎屑及副產物302及多餘的磨料304已被實質上去除。
藉由自化學機械研磨製程去除碎屑及副產物302及多餘的磨料304，可減少或消除表面缺陷。舉例來說，表面缺陷可包括殘留物或刮痕缺陷。也可減少局部負載(local loading)。在一範例中，在化學機械研磨製程中未使用動能真空組件180，局部負載量測為約35 Å，但在化學機械研磨製程中有使用動能真空組件180，局部負載量測為約12 Å。
現在請參照第25圖，繪示根據一些實施例的化學機械研磨製程之流程圖。在操作505，下個被處理的工件可被加載至化學機械研磨站中，如化學機械研磨站100。假如前個工件剛自化學機械研磨站卸載，墊調節製程510(或稱操作510)可同時發生。在一些實施例中，墊調節製程510可運用一吸入修整器組件(如具有墊調節器圓盤165之修整器組件160，且墊調節器圓盤165中具有開口165o)以自使用於化學機械研磨製程之研磨墊的研磨表面，去除碎屑及副產物及多餘的磨料。在一些實施例中，具有吸力的墊調節製程510可在處理一定數量的工件之後(例如在五個或十個工件等之後)或在上個具有吸力的墊調節製程後的一定時間之後執行。在一些實施例中，墊調節製程510可在化學機械研磨製程進行的同時連續地執行。在此等實施例中，吸力可為開啟或關閉，依製程狀態而定。舉例來說，在研磨期間吸力可開啟，而在卸載工件且加載另一工件的同時關閉，或在研磨期間吸力可關閉，而在卸載工件且加載另一工件的同時開啟。
在一些實施例中，墊調節製程510可在研磨期間以連續方式執行，以去除研磨造成的碎屑及副產物以及多餘的磨料。在操作515，在化學機械研磨製程期間，研磨漿分配器供給新的研磨漿以研磨工件。在使工件與研磨墊接觸的同時，工件可藉由旋轉研磨墊及/或工件而研磨。在操作520，動能真空組件(如動能真空組件180)可定位以接合研磨墊之研磨表面。在一些實施例中，動能真空組件之真空源可在研磨前開啟且在整個研磨製程中一直持續。在一些實施例中，動能真空組件之真空源在研磨期間可開啟且在研磨完成之後關閉。在其他實施例中，真空源可在研磨之後或在研磨製程發生之研磨期間的間隔(intervals)開啟。在一些實施例中，真空源可在處理一定數量的工件(例如在五個或十個工件等之後)之後，或在上個動能真空組件之真空動作後的一定時間之後開啟。動能真空組件可更均勻地擴散研磨漿至研磨墊上以提供更有效的研磨。在一些實施例中，動能真空組件可在有或沒有吸力的情況下使用以接觸研磨墊以擴散研磨漿。在一些實施例中，當真空源未開啟時，動能真空組件可自研磨墊之表面被抬高。
在操作525，工件之研磨已結束。研磨製程依被研磨材料而定，可包含數種不同研磨漿。在操作530，研磨漿分配器返回研磨墊的一側且工件被卸載。在操作535，在一些實施例中，動能真空組件之吸力可被接合(engaged)，且研磨漿、碎屑、及副產物可藉由吸力自研磨墊去除。上述流程可接著回到操作505以加載下個工件及/或調節研磨墊。在一些實施例中，操作505、操作510、及操作535可在同時執行。
實施例在化學機械研磨製程期間藉由自化學機械研磨站之研磨墊之研磨表面去除碎屑及研磨副產物以及多餘的磨料，可提升去除率。動能真空組件可固定在研磨漿分配器或墊調節臂上，且可提供吸力以去除碎屑、副產物、及磨料。動能真空組件也可幫助更均勻地擴散研磨漿至研磨墊上。墊修整器組件之墊調節圓盤的孔洞可提供開口，使吸力通過孔洞以通過墊調節圓盤去除碎屑、副產物、及磨料。去除碎屑、副產物、及多餘的磨料的實施例裝置提高化學機械研磨製程期間之去除率，且降低化學機械研磨製程造成的線上缺陷。
在一些實施例中，一種化學機械研磨方法包括：將一研磨漿供給(放置)至一化學機械研磨(CMP)站之一研磨墊上；藉由研磨墊及研磨漿研磨一工件；以及藉由一真空裝置(真空頭)將研磨之副產物及研磨漿自研磨墊去除。
在一實施例中，真空裝置與化學機械研磨站之一研磨漿分配臂或一墊修整器臂(墊修整器)附接；當工件被研磨的同時，將研磨之副產物及研磨漿去除；化學機械研磨方法更包括藉由一墊修整器臂通過附接至墊修整器臂之一墊調節器圓盤中之一或多個孔洞將研磨之副產物及研磨漿自研磨墊去除；墊調節器圓盤上之一或多個孔洞為新月形；化學機械研磨方法更包括在去除研磨之副產物及研磨漿之前，改變真空裝置與研磨墊間之距離，使真空裝置更靠近研磨墊；化學機械研磨方法更包括將化學機械研磨站之研磨漿分配臂掃過研磨墊，研磨漿分配臂將研磨漿散佈在研磨墊之一表面上。
在另一些實施例中，一種化學機械研磨方法包括：藉由一研磨漿分配臂將一研磨漿分配至一化學機械研磨(CMP)站之一研磨墊上；旋轉研磨墊；使一工件與研磨墊接觸；以及藉由設置在研磨墊之一研磨表面上之一真空組件自研磨墊吸入碎屑。
在一實施例中，真空組件與研磨漿分配器臂或一修整器設備(修整器組件)附接；化學機械研磨方法更包括藉由化學機械研磨站之一修整器設備自研磨墊吸入碎屑，其中修整器設備包括一墊調節圓盤，且墊調節圓盤與一墊調節頭附接，墊調節圓盤中形成有多個孔洞，碎屑係通過墊調節圓盤中之多個孔洞吸入；化學機械研磨方法更包括在自研磨墊吸入碎屑之前，垂直移動真空組件靠近研磨墊以接觸研磨墊；化學機械研磨方法更包括將真空組件掃過研磨墊之研磨表面，使研磨漿擴散在研磨墊上；化學機械研磨方法更包括在工件研磨完成後，自化學機械研磨站卸載工件且加載另一工件至化學機械研磨站，其中吸入碎屑之操作發生在卸載及／或加載期間。
在另一些實施例中，一種化學機械研磨設備包括：一研磨墊、一研磨漿分配器、一工件座、一動能真空組件以及一第一吸入管。研磨墊配置以在一化學機械研磨製程中旋轉；研磨漿分配器配置以提供一研磨漿至研磨墊之一研磨表面上；動能真空組件包括面向研磨墊之研磨表面之一開槽口；第一吸入管與動能真空組件之一上方部分耦接，且導向一第一真空源，第一吸入管配置以運輸自研磨墊通過開槽口去除之研磨產物，研磨產物可包括研磨漿或副產物。
在一實施例中，動能真空組件安裝於研磨漿分配器之一側，且其中動能真空組件在俯視圖中呈弧形；動能真空組件安裝至一可調式軌道，可調式軌道係配置以向上及／或向下移動動能真空組件；動能真空組件更包括一上方歧管(吸入歧管)，上方歧管具有導向第一吸入管之多個出口；化學機械研磨設備更包括一修整器設備以及一第二吸入管。修整器設備包括一修整器頭及一修整器臂，修整器頭配置以抓持一修整器墊，修整器臂配置以將修整器墊掃過研磨墊之研磨表面，以調節研磨墊，其中修整器墊包括至少一孔洞，且修整器臂之一側安裝有動能真空組件；第二吸入管在修整器頭內，與修整器墊之至少一孔洞及一第二真空源耦接。
前述內文概述了許多實施例的特徵，使本技術領域中具有通常知識者可以從各個方面更佳地了解本揭露。本技術領域中具有通常知識者應可理解，且可輕易地以本揭露為基礎來設計或修飾其他製程及結構，並以此達到相同的目的及/或達到與在此介紹的實施例等相同之優點。本技術領域中具有通常知識者也應了解這些相等的結構並未背離本揭露的發明精神與範圍。在不背離本揭露的發明精神與範圍之前提下，可對本揭露進行各種改變、置換或修改。
1:化學機械研磨系統 2:負載鎖定室 5:清潔站 7:高速平台 8:拋光平台 9、100:化學機械研磨站 105:平台 110、400:工件 115:研磨墊 116:磨料表面 120:研磨頭 125:承載器 140:研磨漿分配器 142:蓋子 144:研磨漿分配器基座 146:末端 148:研磨漿出口噴嘴 150:研磨漿 160:修整器組件 161:墊調節器頭 162:墊調節器臂 164:墊調節器基座 165:墊調節器圓盤 165o、185:開口 167:吸入管 180:動能真空組件 181:附接點 182:基座部分 183:倒置漏斗結構 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:垂直軌道 191:固定件 193:附接件 194:馬達 195:真空源 198:排氣處理系統 215、225、235、245、255:雙箭頭 302:碎屑及副產物 304:磨料 405、410:元素 505、515、520、525、530、535:操作 510:操作(墊調節製程) a1、a2:角度 d1、d2、d3、d5、d6、d7:寬度 d4:直徑 d8:長度 h1、h2:高度
根據以下的詳細說明並配合所附圖式做完整揭露。應注意的是，根據本產業的一般作業，圖示並未必按照比例繪製。事實上，可能任意的放大或縮小元件的尺寸，以做清楚的說明。 第1圖繪示根據一些實施例的化學機械研磨系統，其可在製造製程之步驟中用以平坦化裝置。 第2圖至第11圖繪示根據一些實施例的化學機械研磨系統之化學機械研磨站的各種型態。 第12圖至第13圖繪示研磨墊上之研磨漿分散。 第14圖繪示根據一些實施例的修整器組件。 第15圖至第18圖繪示根據一些實施例的墊調節器圓盤之各式視圖。 第19圖繪示根據一些實施例的化學機械研磨站之上視圖，繪示動能真空組件之不同布置。 第20圖至第22圖繪示根據一些實施例的工件在研磨製程中間步驟中之剖面圖。 第23圖至第24圖繪示根據一些實施例的研磨墊在研磨製程中間步驟中之剖面圖。 第25圖繪示根據一些實施例的工件的研磨製程之流程圖。
100:化學機械研磨站
105:平台
110:工件
115:研磨墊
120:研磨頭
125:承載器
140:研磨漿分配器
142:蓋子
150:研磨漿
160:修整器組件
161:墊調節器頭
165:墊調節器圓盤
180:動能真空組件

Claims (9)

  1. 一種化學機械研磨方法，包括：藉由一研磨漿分配臂將一研磨漿供給至一化學機械研磨站之一研磨墊上；藉由該研磨墊及該研磨漿研磨一工件；以及藉由一真空裝置將該研磨之副產物及該研磨漿自該研磨墊去除；其中該真空裝置藉由一附接件以及一軌道附接於該研磨漿分配臂，並且該附接件中整合有一馬達，配置以沿著該軌道相對於該研磨漿分配臂上下移動該真空裝置；其中該方法更包含：藉由一墊修整器臂通過附接至該墊修整器臂之一墊調節器圓盤中之一或多個孔洞將研磨之副產物及該研磨漿自該研磨墊吸除。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之化學機械研磨方法，其中該真空裝置與該化學機械研磨站之一墊修整器臂附接。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之化學機械研磨方法，其中該方法更包含：提供另一真空裝置將該研磨之副產物及該研磨漿自該研磨墊去除，其中該真空裝置與該另一真空裝置連接於該研磨漿分配臂之兩側；其中該墊調節器圓盤中之該一或多個孔洞為新月形。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之化學機械研磨方法，更包括：在去除該研磨之副產物及該研磨漿之前，改變該真空裝置與該研磨墊間之距離，使該真空裝置更靠近該研磨墊。
  5. 一種化學機械研磨方法，包括：藉由一研磨漿分配臂將一研磨漿分配至一化學機械研磨站之一研磨墊上；旋轉該研磨墊；使一工件與該研磨墊接觸；以及藉由設置在該研磨墊之一研磨表面上之一真空組件自該研磨墊吸入碎屑， 其中該真空組件藉由一附接件以及一軌道附接於該研磨漿分配臂，並且該附接件中整合有一馬達，配置以沿著該軌道相對於該研磨漿分配臂上下移動該真空組件；其中該方法更包含：藉由該化學機械研磨站之一修整器設備自該研磨墊吸入碎屑，其中該修整器設備包括一墊調節圓盤，且該墊調節圓盤與一墊調節頭附接，該墊調節圓盤中形成有多個孔洞，該碎屑係通過該墊調節圓盤中之該等孔洞吸入。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之化學機械研磨方法，其中該真空組件與一修整器設備附接。
  7. 一種化學機械研磨設備，包括：一研磨墊，配置以在一化學機械研磨製程中旋轉；一研磨漿分配器，配置以提供一研磨漿至該研磨墊之一研磨表面上；一工件座；一動能真空組件，該動能真空組件包括面向該研磨墊之該研磨表面之一開槽口，其中該動能真空組件藉由一附接件附接於一可調式軌道，該可調式軌道連接於該研磨漿分配器，該附接件藉由一馬達沿著該可調式軌道向上及/或向下以相對於該研磨漿分配器移動該動能真空組件，並且該馬達整合於附接件中；一第一吸入管，與該動能真空組件之一上方部分耦接，且導向一第一真空源，該第一吸入管配置以運輸自該研磨墊通過該開槽口去除之研磨產物；以及一修整器設備，包括一修整器頭及一修整器臂，該修整器頭配置以保持一修整器墊，該修整器臂配置以將該修整器墊掃過該研磨墊之該研磨表面，以調節該研磨墊，其中該修整器墊包括至少一孔洞，以將研磨之副產物及該研磨漿自該研磨墊吸除。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之化學機械研磨設備，其中該動能真 空組件更包括一上方歧管，該上方歧管具有導向該第一吸入管之多個出口。
  9. 如申請專利範圍第7項所述之化學機械研磨設備，更包括：一第二吸入管，在該修整器頭內，與該修整器墊之該至少一孔洞及一第二真空源耦接；其中該修整器墊包括至少一孔洞，且該修整器臂之一側安裝有該動能真空組件。
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Families Citing this family (5)

* 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
US12017325B2 (en) * 2021-03-04 2024-06-25 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. System and method for removing debris during chemical mechanical planarization
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

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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
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 (9)

* 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
JP2000237949A (ja) 1999-02-12 2000-09-05 Komag Inc 研磨パッドの清掃方法及び装置
US6626743B1 (en) * 2000-03-31 2003-09-30 Lam Research Corporation Method and apparatus for conditioning a polishing pad
US6508697B1 (en) * 2001-07-16 2003-01-21 Robert Lyle Benner Polishing pad conditioning system
US7052371B2 (en) 2003-05-29 2006-05-30 Tbw Industries Inc. Vacuum-assisted pad conditioning system and method utilizing an apertured conditioning disk
WO2005072338A2 (en) 2004-01-26 2005-08-11 Tbw Industries, Inc. Multi-step pad conditioningh system and method for chemical planarization
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
US8277286B2 (en) * 2009-02-13 2012-10-02 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Slurry dispenser for chemical mechanical polishing (CMP) apparatus and method
CN102806525B (zh) 2011-05-31 2015-11-25 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

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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
US20150314417A1 (en) * 2014-04-30 2015-11-05 Applied Materials, Inc. Polishing pad conditioning system including suction
TWM528231U (zh) * 2014-04-30 2016-09-11 應用材料股份有限公司 用於基板拋光的裝置
US20160016283A1 (en) * 2014-07-15 2016-01-21 Applied Materials, Inc. Vacuum cleaning systems for polishing pads, and related methods

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