TWI834221B - 基板邊緣拋光設備及方法 - Google Patents

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Abstract

示例性基板邊緣拋光設備可包括定義基板支撐表面的夾盤主體。設備可包括擱置在夾盤主體上的邊緣環。設備可包括從邊緣環徑向向外設置的保持壁。設備可包括從保持壁徑向向內設置的漿料遞送埠。設備可包括在夾盤主體上方可定位的圓柱形心軸。設備可包括與圓柱形心軸的下端耦接的環形拋光墊。

Description

基板邊緣拋光設備及方法
本申請案主張標題為「FACE-UP WAFER EDGE POLISHING APPARATUS」的於2021年7月20日提交的美國專利申請案第17/380,788號的權益及優先權，此專利申請案的全部內容藉由引用方式併入本文中。
本技術係關於半導體系統、製程、及設備。更具體地，本技術係關於在基板上沉積的拋光膜。
積體電路通常藉由在矽晶圓上順序沉積導電、半導電或絕緣層來在基板上形成。各種製造製程在處理步驟之間使用基板上的層的平坦化。例如，對於某些應用，例如，拋光金屬層以在圖案化層的溝槽中形成通孔、插塞、及/或管線，平坦化覆蓋層直到暴露出圖案化層的頂表面。在其他應用(例如，平坦化介電層用於光微影)中，拋光上層直到期望厚度餘留在下層上方。
化學機械拋光(chemical mechanical polishing；CMP)係一種常見的平坦化方法。此平坦化方法通常需要將基板安裝在載具或拋光頭上。基板的暴露表面通常抵靠旋轉拋光墊放置。載具頭在基板上提供可控負載以抵靠拋光墊推動該基板。通常將研磨拋光漿料供應到拋光墊的表面。
CMP中的一個問題係均勻地拋光基板的整個表面。有時，歸因於CMP系統的設計，靠近拋光墊的周邊邊緣的拋光墊的區域可撓曲，此可導致不均勻的拋光。因此，在基板邊緣處的膜厚度經常大於基板的中間部分。此膜不均勻性可導致微影問題並且可引起來自給定基板的晶粒良率的損失。
因此，需要可以用於拋光基板以跨基板的整個表面區域產生均勻膜的改進系統及方法。此等及其他需要由本技術解決。
示例性基板邊緣拋光設備可包括定義基板支撐表面的夾盤主體。設備可包括擱置在夾盤主體上的邊緣環。設備可包括從邊緣環徑向向外設置的保持壁。設備可包括從保持壁徑向向內設置的漿料遞送埠。設備可包括在夾盤主體上方可定位的心軸。設備可包括與心軸的下端耦接的環形拋光墊。
在一些實施例中，環形拋光墊的內徑可小於邊緣環的內徑。心軸可係可旋轉的並且相對於夾盤主體橫向可平移。邊緣環的頂表面的高度可在基板支撐表面上定位的基板的高度的約10微米內。設備可包括在夾盤主體及保持壁的一者或兩者內定位的漿料排洩埠。可抵靠保持壁的內表面定位邊緣環的外邊緣。邊緣環可與夾盤主體可移除地耦接。
本技術的一些實施例可涵蓋基板邊緣拋光設備。設備可包括定義基板支撐表面的夾盤主體。設備可包括擱置在夾盤主體上的邊緣環。邊緣環可具有比基板支撐表面的直徑大小於約5%的內徑。設備可包括可定位在夾盤主體上方的心軸。設備可包括與心軸耦接的旋轉驅動機構。設備可包括與心軸的下端耦接的環形拋光墊。
在一些實施例中，環形拋光墊可包括CMP拋光墊或研磨碟。邊緣環的頂表面可朝向邊緣環的外周邊漸縮。環形拋光墊的底表面可朝向環形拋光墊的外周邊漸縮。夾盤主體可包括靜電夾盤或真空夾盤。設備可包括從邊緣環徑向向外設置的保持壁。設備可包括拋光漿料源。設備可包括與拋光漿料源流體耦接的漿料遞送埠。漿料遞送埠可從保持壁徑向向內設置。基板支撐表面的頂表面可係凹入或凸起的。基板邊緣拋光設備可在包括面朝下的拋光站的拋光腔室內設置。
本技術的一些實施例可涵蓋拋光基板的方法。方法可包括在夾盤主體的基板支撐表面頂上設置的邊緣環的開口內部內面朝上定位基板。方法可包括將基板卡緊到夾盤主體。方法可包括使基板的頂表面與環形拋光墊接合。方法可包括抵靠基板的頂表面旋轉環形拋光墊。
在一些實施例中，方法可包括在抵靠基板的頂表面旋轉環形拋光墊時橫向平移環形拋光墊。方法可包括將拋光漿料遞送到基板的頂表面。方法可包括在抵靠基板的頂表面旋轉環形拋光墊時將向下力施加到環形拋光墊。環形拋光墊的中心軸可在抵靠基板的頂表面旋轉環形拋光墊時與基板的中心軸偏移。方法可包括重新表面處理環形拋光墊。
此種技術可提供優於習知系統及技術的數個益處。例如，本文描述的邊緣拋光設備可使得能夠在拋光操作期間瞄準基板的邊緣區域。有時，可在習知CMP操作之前及/或之後使用本文描述的邊緣拋光技術。此可使得能夠跨基板表面改進膜厚度均勻性，此可導致增加的晶粒良率。結合下文描述及附圖更詳細描述此等及其他實施例，連同眾多其優點及特徵。
在習知的化學機械拋光(CMP)操作中，經常難以均勻地拋光基板表面。習知CMP拋光涉及利用抵靠旋轉拋光墊固持基板的載具在拋光墊上面朝下定位基板。然而，拋光墊經常在基板的邊緣附近撓曲，此可導致在基板的邊緣區域處保留較高膜厚度。此等問題可導致不均勻性問題，進而導致晶粒良率較低。
本技術藉由提供邊緣拋光設備來利用習知拋光系統克服此等問題，該邊緣拋光設備可用於拋光基板的邊緣區域內的膜。實施例可提供面朝上拋光技術，該等使得環形形狀的拋光墊能夠選擇性拋光晶圓的邊緣區域。此等技術可結合習知CMP系統使用以產生具有改進的膜厚度均勻性的基板。此外，實施例可包括夾盤機構，該等夾盤機構可有助於在拋光期間使基板變平，此可進一步改進在拋光操作期間實現的均勻性。實施例可使得拋光墊能夠相對於基板橫向平移，此可使得邊緣拋光設備能夠改進非對稱均勻性問題。
儘管剩餘揭示內容將常規地辨識利用所揭示技術的特定膜拋光製程，將容易理解系統及方法等效地可應用於各種其他半導體處理操作及系統。由此，技術不應當被認為經限制為僅與所描述的拋光系統或製程一起使用。在描述根據本技術的一些實施例的系統及示例性製程序列的方法或操作之前，本揭示將論述一種可以與本技術一起使用的可能系統。將理解，本技術不限於所描述的設備，並且所論述的製程可在任何數量的處理腔室及系統中執行，連同任何數量的修改，其中的一些將在下文提及。
第1圖圖示了根據本技術的一些實施例的示例性拋光系統100的示意性橫截面圖。拋光系統100包括平台組件102，該平台組件包括下部平台104及上部平台106。下部平台104可定義內部體積或空腔，可以穿過該內部體積或空腔進行連接，並且其中可包括端點偵測設備或其他感測器或裝置，諸如渦流感測器、光學感測器、或用於監控拋光操作或部件的其他部件。例如，並且如下文進一步描述，流體耦接件形成有穿過下部平台104延伸的管線，並且該等管線可穿過上部平台的背側接近上部平台106。平台組件102可包括在上部平台的第一表面上安裝的拋光墊110。基板載具108、或載具頭可在拋光墊110之上設置並且可面向拋光墊110。平台組件102可繞軸A旋轉，而基板載具108可繞軸B旋轉。基板載具亦可經配置為沿著平台組件從內半徑到外半徑來回掃掠，此可部分減少拋光墊110的表面的而不均勻磨損。拋光系統100亦可包括在拋光墊110之上定位的流體遞送臂118，並且其可用於將拋光流體（諸如拋光漿料）遞送到拋光墊110上。此外，墊調節組件120可在拋光墊110之上設置，並且可面向拋光墊110。
在執行化學機械拋光製程的一些實施例中，旋轉及/或掃掠基板載具108可抵靠基板112施加向下力，該基板以虛線圖示並且可在基板載具內設置或與基板載具耦接。隨著拋光墊110繞平台組件的中心軸旋轉，所施加的向下力可抵靠拋光墊110下壓基板112的材料表面。基板112抵靠拋光墊110的相互作用可在存在藉由流體遞送臂118遞送的一或多種拋光流體的情況下發生。常見拋光流體可包括由水溶液形成的漿料，其中可懸浮研磨粒子。經常，拋光流體含有pH調節劑及其他化學活性成分，諸如氧化劑，此可實現基板112的材料表面的化學機械拋光。
可操作墊調節組件120以抵靠拋光墊110的表面施加固定研磨調節碟122，該拋光墊可如先前提及旋轉。在拋光基板112之前、之後、或期間，調節碟可抵靠墊操作。利用調節碟122調節拋光墊110可藉由從拋光墊110的拋光表面研磨、復原、及移除拋光副產物及其他碎屑來將拋光墊110維持在期望的條件下。上部平台106可設置在下部平台104的安裝表面上，並且可使用複數個緊固件138與下部平台104耦接，諸如穿過下部平台104的環形凸緣成形部分延伸。
可針對任何期望的拋光系統適宜地調節拋光平台組件102及因此上部平台106的大小，並且大小可調節為用於任何直徑的基板，包括200 mm、300 mm、450 mm、或更大。例如，經配置為拋光300 mm直徑基板的拋光平台組件的特徵可在於大於約300 mm的直徑，諸如在約500 mm與約1000 mm之間、或大於約500 mm。平台的直徑可經調節以容納特徵在於更大或更小直徑的基板，或用於大小經調節為用於多個基板的同時拋光的拋光平台106。上部平台106的特徵在於厚度在約20 nm與約150 mm之間，並且特徵可在於厚度小於或約100 mm，諸如小於或約80 mm、小於或約60 mm、小於或約40 mm或更小。在一些實施例中，拋光平台106的直徑與厚度的比率可大於或約3:1、大於或約5:1、大於或約10:1、大於或約15:1、大於或約20:1、大於或約25:1、大於或約30:1、大於或約40:1、大於或約50:1、或更大。
上部平台及/或下部平台可由適宜地剛性、輕質、及拋光流體抗腐蝕材料（諸如鋁、鋁合金、或不鏽鋼）形成，但可使用任何數量的材料。拋光墊110可由任何數量的材料形成，包括聚合材料，諸如聚胺基甲酸酯、聚碳酸酯、氟聚合物、聚四氟乙烯、聚苯硫醚、或此等或其他材料的任一者的組合。額外材料可係或包括開孔或閉孔泡沫聚合物、彈性體、毛氈、浸漬毛氈、塑膠、或可與處理化學物質相容的任何其他材料。將理解，包括拋光系統100以提供對下文論述的部件的適宜參考，其可在系統100中整合，但拋光系統100的描述不意欲以任何方式限制本技術，因為本技術的實施例可整合在任何數量的拋光系統中，該等拋光系統可獲益於如下文進一步描述的部件及/或能力。
第2圖示出了根據本技術的一些實施例的示例性邊緣拋光設備200的示意性橫截面圖。設備200可用於執行邊緣拋光操作。設備200可圖示所論述並且可在半導體處理系統中整合的部件的部分視圖。設備200可包括基板支撐件205。基板支撐件205可在一或多個處理操作期間接收並且支撐基板210。在一些實施例中，基板支撐件205可包括夾盤主體215，該夾盤主體可定義基板支撐表面217。夾盤主體215可包括相關聯的通道或部件來作為真空夾盤、靜電夾盤、及/或任何其他類型的夾持系統操作。例如，夾盤主體215可定義與真空源225耦接的數個通道220。真空源225可在通道220內產生負壓，該負壓將基板210卡緊到夾盤主體。
在其他實施例中，夾盤主體215可包括靜電夾盤。在此種實施例中，夾盤主體215可包括相關聯的通道或部件以作為靜電夾盤操作。例如，靜電夾盤主體215可由導電材料（諸如金屬如鋁或可係導熱或導電的任何其他材料）形成並且可經由濾波器與電源（諸如DC電力、脈衝DC電力、RF偏壓電力、脈衝RF源或偏壓電力、或此等或其他電源的組合）耦接，該濾波器可係阻抗匹配電路以使得靜電夾盤主體215能夠作為電極操作。在其他實施例中，靜電夾盤主體215的頂部可由介電材料形成。在此種實施例中，靜電夾盤主體215可包括分離的電極，該等電極可靠近基板支撐表面嵌入夾盤主體215內。每個電極可與DC電源電氣耦接，該DC電源將能量或電壓提供到電極。在操作中，基板210可至少部分與夾盤主體的基板支撐表面接觸，此可產生接觸間隙，並且可基本上在基座的表面與基板之間產生電容效應。電壓可施加到接觸間隙，此可產生靜電力用於夾持。
邊緣環230可擱置在夾盤主體215頂上。例如，邊緣環230可繞基板支撐表面217定位，使得基板210在邊緣環230的開口內部內設置。邊緣環230可幫助將基板210維持在期望位置中並且若拋光墊移動出基板210的外周邊，則可有助於防止拋光墊大幅度變形。邊緣環230的內徑可比基板210的直徑大小於或約5%、比基板210的直徑大小於或約4%、比基板210的直徑大小於或約3%、比基板210的直徑大小於或約2%、比基板210的直徑大小於或約1%、比基板210的直徑大小於或約0.5%、或更小。例如，對於具有直徑300 mm的基板210，邊緣環230可具有從至少300 mm至約315 mm變化的內徑，但有時內徑可在300.5 mm及305 mm之間。邊緣環230的厚度可實質上匹配基板210的厚度。例如，邊緣環230的厚度可在基板210的厚度的3%內或約3%、在基板210的厚度的2%內或約2%、在基板210的厚度的1%內或約1%、在基板210的厚度的0.5%內或約0.5%、或更小。例如，對於具有厚度1 mm的基板210，邊緣環230的厚度可在0.970 mm及1.030 mm之間或約0.970 mm及1.030 mm、在0.980 mm及1.020 mm之間或約0.980 mm及1.020 mm、在0.990 mm及1.010 mm之間或約0.990 mm及1.010 mm、在0.995 mm及1.005 mm之間或約0.995 mm及1.005 mm、或約1 mm。在一些實施例中，可升高或降低其上擱置邊緣環230的夾盤主體215的頂表面。在此種實施例中，邊緣環230的厚度可經調節為使得邊緣環230的頂表面係在基板210的頂表面的高度的3%內或約3%、在頂表面的高度的2%內或約2%、在頂表面的高度的1%內或約1%、在頂表面的高度的0.5%內或約0.5%、或更小。
邊緣環230可與夾盤主體215可拆卸地耦接。例如，一或多個夾具、緊固件、及/或其他耦接機構可用於將邊緣環230固定到夾盤主體215的頂表面。此可使得能夠移除邊緣環230，用於修復、清潔、及/或替換。例如，在數個拋光操作中，邊緣環230的頂表面可經拋光到下部高度。為了防止對後續拋光操作的影響，可替換邊緣環230。
設備200可包括心軸235，該心軸可在夾盤主體215上方定位。儘管本文圖示為具有中空圓柱形主體，在各個實施例中，心軸235可由其他形狀形成及/或可係實體。心軸235可相對於夾盤主體215垂直及/或橫向地可旋轉並且可平移。例如，心軸235可與一或多個馬達及/或其他驅動機構240耦接，該驅動機構可驅動心軸235的旋轉及/或平移。心軸235的底端可包括拋光墊245。拋光墊245可與心軸235的底端可移除地耦接，此可使得能夠視需要精整、清潔、及/或替換拋光墊245。例如，拋光墊245可使用黏著劑（諸如壓敏性黏著劑）、卡扣連接器、鉤環連接器、及/或其他耦接機構與心軸235的底端耦接，該其他耦接機構可使得拋光墊245能夠與心軸235可移除地耦接。
拋光墊245可係標準CMP拋光墊（其可與研磨漿料一起使用）及/或可係研磨碟，諸如可在沒有任何漿料的情況下利用的磨輪。拋光墊245可具有大小經調節為使得拋光墊245可能僅拋光基板210的周邊邊緣區域的環形形狀。例如，拋光墊245的內徑可小於基板210的直徑（並且小於邊緣環230的內徑）並且拋光墊245的外徑可大於基板210的直徑。例如，拋光墊245的內徑可小於或約基板210的直徑的90%、小於或約基板210的直徑的91%、小於或約基板210的直徑的92%、小於或約基板210的直徑的93%、小於或約基板210的直徑的94%、小於或約基板210的直徑的95%、小於或約基板210的直徑的96%、小於或約基板210的直徑的97%、小於或約基板210的直徑的98%、或小於或約基板210的直徑的99%。例如，對於300 mm基板210，拋光墊245的內徑可在270 mm及297 mm之間或約270 mm及297 mm、在273 mm及294 mm之間或約273 mm及294 mm、在276 mm及291 mm之間或約276mm及291mm、在279mm及288mm之間或約279mm及288mm、或在282mm及285mm之間或約282mm及285mm。拋光墊245的外徑可大於或約基板210的直徑的100%、大於或約基板210的直徑的101%、大於或約基板210的直徑的102%、大於或約基板210的直徑的103%、大於或約基板210的直徑的104%、大於或約基板210的直徑的105%、大於或約基板210的直徑的106%、大於或約基板210的直徑的107%、大於或約基板210的直徑的108%、大於或約基板210的直徑的109%、大於或約基板210的直徑的110%、或更大。例如，對於300mm基板210，拋光墊245的外徑可在300mm及330mm之間或約300mm及330mm、在303mm及327mm之間或約303mm及327mm、在306mm及324mm之間或約306mm及324mm、在309mm及321mm之間或約309mm及321mm、在312mm及318mm之間或約312mm及318mm、或約315mm。此種大小調節可使得能夠拋光基板210的整個邊緣區域，並且若心軸235及拋光墊245從基板210的中心離軸橫向地平移，則亦可實現基板210的邊緣區域的僅一部分的非對稱拋光。
在一些實施例中，諸如其中拋光墊245係CMP拋光墊的彼等實施例，設備200可包括漿料遞送埠255。漿料遞送埠255可與漿料源250耦接並且可在拋光操作期間將漿料從漿料源250遞送到基板210的表面。漿料可包括水溶液，其中可懸浮研磨粒子。為了有助於保持漿料遠離基板 210散佈，設備200可包括保持壁260。保持壁260可從邊緣環230及漿料遞送埠255兩者徑向向外定位，使得經由漿料遞送埠255遞送到基板210的任何漿料保持靠近基板210。儘管圖示為漿料遞送埠255在保持壁260之上定位，在一些實施例中，漿料遞送埠255可穿過保持壁260及/或夾盤主體215的一部分延伸。為了有助於最小化給定拋光操作所需的漿料的量，保持壁260的內表面可係靠近邊緣環230的外表面的位置並且可接觸該外表面(儘管在一些實施例中在邊緣環230與保持壁260之間可存在間隙)。保持壁260可與夾盤主體215一體地形成及/或可係稍後與夾盤主體215耦接的分離部件。保持壁260可如本文示出與夾盤主體215的外表面耦接及/或在其他實施例中可擱置在夾盤主體215頂上(類似於邊緣環230)。設備200可包括漿料排洩埠265，該漿料排洩埠可用於在給定拋光操作之前、期間、及/或之後被動地排洩及/或主動地泵送漿料離開保持壁260內的區域。例如，漿料排洩埠265可穿過保持壁260及/或夾盤主體215延伸。在一些實施例中，漿料排洩埠265亦可穿過邊緣環230延伸。在此種實施例中，邊緣環230可包括一或多個對準特徵(諸如銷)，該等對準特徵確保邊緣環230在夾盤主體215上適當地定向以對準邊緣環230上的漿料排洩埠265的部分與夾盤主體215及/或保持壁260上的漿料排洩埠265的部分。儘管圖示為僅具有單個漿料排洩埠265，將瞭解可在各個實施例中使用多個排洩埠。例如，一或多個漿料排洩埠265可從基板支撐表面217徑向向外定位（諸如從邊緣環230向外、穿過邊緣環230、及/或在邊緣環230之下）及/或一或多個漿料排洩埠265可穿過基板支撐表面217延伸。此種配置可較佳地使得漿料能夠從夾盤主體215的所有區域移除。在多個漿料排洩埠265在夾盤主體215的給定區域內定位的情況下，埠可以規則及/或不規則間隔繞夾盤主體215定位。
儘管主要在使用CMP拋光墊的設備的上下文中論述，將瞭解，漿料源/埠及/或保持壁260可在一些實施例中存在及/或使用研磨碟來利用。
在操作中，基板210可在基板支撐表面217頂上的邊緣環230的開口內部內面朝上定位。夾持力（諸如真空力及/或靜電夾持力）可施加到基板210以將基板210卡緊到基板支撐表面217。在一些實例中，除了將基板210卡緊到基板支撐表面217之外，夾持力可減少及/或消除基板210的任何彎曲，使得基板210在發起任何拋光操作之前係實質上平坦的。心軸235及拋光墊245可在基板210的邊緣區域上方定位。拋光墊245可抵靠基板210的表面定位並且可旋轉以拋光基板210的邊緣區域上的膜。有時，心軸235及拋光墊245以在60 rpm與200 rpm之間或約60 rpm及200 rpm、在80 rpm與180 rpm之間或約80 rpm及180 rpm、在100 rpm與160 rpm之間或約100 rpm及160 rpm、或在120 rpm與140 rpm之間或約120 rpm及140 rpm的速率旋轉，儘管在各個實施例中其他速率係可能的。可基於特定拋光操作的需要藉由驅動機構240調節拋光墊245的向下力。例如，力可在0.5 psi及10 psi之間調節，但可在各個實施例中利用其他力位準。在一些實施例中，拋光墊245可與基板210同軸地對準，此可用於產生基板210的整個邊緣區域的對稱拋光。在其他實施例中，拋光墊245可從基板210的中心軸偏移，此可使得能夠執行非對稱拋光。在一些實施例中，拋光墊245（及心軸235）可在拋光墊245的旋轉期間橫向地平移（或掃掠）以控制拋光墊245的離心率，用於改變設備200的拋光圖案。有時，在掃掠期間覆蓋的橫向距離可係小於或約10 mm、小於或約9 mm、小於或約8 mm、小於或約7 mm、小於或約6 mm、小於或約5 mm、小於或約4 mm、小於或約3 mm、小於或約2 mm、小於或約1 mm、或更小。可基於開始及/或期望膜厚度分佈來調節掃掠運動的速率。
在CMP墊用作拋光墊245的實施例中，漿料可遞送到基板210。漿料可包括研磨粒子，該等研磨粒子提供有助於CMP墊拋光基板上的膜的砂粒。漿料可經由漿料遞送埠255連續及/或週期性地遞送到基板210並且可經由漿料排洩埠265移除。
設備200的此種操作可使得能夠有效地拋光基板210的邊緣區域以減少不均勻性問題。此外，藉由使用橫向可平移心軸235，設備200可掃掠及/或以其他方式平移以考慮到可在邊緣拋光之前存在的非對稱不均勻性問題。使用具有實質上與基板210的頂表面對準的頂表面的邊緣環230可提供從基板210徑向向外延伸的相對一致的拋光表面。若拋光墊245的一部分向外延伸超出基板210的周邊邊緣（若拋光墊245的外徑大於基板210的直徑及/或若非對稱拋光正在執行則可發生），則此表面可有助於防止的拋光墊245的偏轉，此可確保拋光墊不顯著具有缺陷，此可有助於確保拋光力跨基板210的邊緣區域均勻地分佈以有助於均勻地拋光邊緣區域。如本文描述的邊緣拋光可結合習知CMP拋光操作使用以均勻地拋光基板的整個膜表面。例如，可在習知的面朝下CMP拋光之前及/或之後執行邊緣拋光，此可使得基板的內部區域能夠藉由習知CMP拋光均勻地拋光並且基板的邊緣區域能夠使用邊緣拋光設備200拋光到類似程度。
儘管主要針對改進邊緣區域處的膜均勻性來論述，但將瞭解，在一些實施例中本文描述的技術亦可用於藉由提供定製邊緣拋光操作而不影響基板的剩餘部分的拋光的能力來產生其他膜厚度分佈。
第3圖圖示了根據本技術的一些實施例的邊緣拋光設備300的示意性部分橫截面圖。如上文解釋，本技術可在一些實施例中用於執行邊緣拋光操作。設備300可類似於設備200，並且可包括任何特徵、部件、或上文描述的支撐件的特性，包括任何相關聯的部件。例如，設備300可包括夾盤主體315，該夾盤主體定義其上可定位基板的基板支撐表面317。設備300可包括擱置在夾盤主體315上的邊緣環330，並且可包括心軸335及拋光墊345，用於拋光基板的邊緣區域。在一些實施例中，設備300可包括漿料源350、一或多個漿料遞送埠355、保持壁360、及/或一或多個漿料排洩埠365。
設備300可經設計為拋光彎曲到一定程度的基板，使得在沒有基板斷裂的風險的情況下基板不會壓平。例如，歸因於在基板上沉積的特定膜化學物質，基板中的壓縮及/或拉伸應力可係非常高的。為了容納此種基板，設備300的一或多個部件可經成形及/或以其他方式定製以匹配基板的形狀(或部分變平的基板的形狀)。例如，基板支撐表面317可成形為具有凹入或凸起形狀(取決於基板呈現壓縮還是拉伸彎曲)。邊緣環330的頂表面可朝向邊緣環330的外周邊漸縮(直線或具有一曲線)。例如，若基板支撐表面317係凹入的(諸如用於拉伸彎曲)，則邊緣環330的頂表面可從內徑到外徑向上漸縮。若基板支撐表面317係凸起的(諸如用於壓縮彎曲)，則邊緣環330的頂表面可從內徑到外徑向下漸縮。在內徑處的頂表面的高度可實質上匹配基板的周邊邊緣的高度以在基板的頂表面與邊緣環330之間提供實質上恆定的界面。
心軸335及/或拋光墊345可經修改為處理彎曲基板。例如，心軸335及/或拋光墊345可漸縮為使得拋光墊345的底表面朝向拋光墊345的外周邊漸縮(向上或向下以匹配基板及邊緣環330的形狀)。此可使得拋光墊345的底部拋光表面能夠定向為實質上平行於基板的邊緣區域，以確保在拋光操作期間在拋光墊345與基板之間產生實質上切向接觸。
第4圖示出了根據本技術的一些實施例的精整站400的示意性部分橫截面圖。精整站400可用於精整、調節、及/或清潔拋光墊445的表面，諸如本文描述的拋光墊245或345。例如，站400可包括墊調節組件405。在拋光墊445係CMP墊的實施例中，墊調節組件405可包括固定研磨調節碟410。心軸435(諸如心軸235或335)可抵靠墊調節組件405的表面旋轉拋光墊445以研磨、恢復、及/或移除來自拋光墊445的拋光表面的拋光副產物及其他碎屑。在拋光墊445係研磨碟的實施例中，墊調節墊可包括金剛石修整器或可用於調節或修整拋光墊445的拋光表面的其他研磨修整器。
第5圖示出了根據本技術的一些實施例的拋光腔室500的示意性頂部平面圖。腔室500可包括任何數量的站505，該等站可用於執行一或多個拋光操作。例如，腔室500可包括至少或約1個站、至少或約2個站、至少或約3個站、至少或約4個站、或更多。每個站505可包括一或多個拋光系統。例如，站505可包括一或多個習知CMP系統505a(諸如系統100)、一或多個邊緣拋光設備505b(諸如設備200或300)、及/或一或多個精整站505c(諸如站400)。可以任何數量、佈置、及/或組合提供各個站。僅作為一個實例，腔室500可包括兩個CMP站505a、一個邊緣拋光設備505b、及一個精整站505c。腔室500可包括一或多個機器人510，該等機器人可用於將基板從一個站505移動到另一個。例如，機器人510可在CMP站505a之一與邊緣拋光設備505b之間傳遞基板。邊緣拋光設備505b的心軸可在邊緣拋光設備與精整站之間移動拋光墊。
第6圖圖示了根據本技術的一些實施例的用於拋光基板的方法600中的示例性操作。方法600可使用邊緣拋光設備執行，諸如本文描述的邊緣拋光設備200或300。方法600可在一些實施例中包括在基板拋光之前的操作。例如，在拋光之前，基板可具有所執行的一或多個沉積及/或蝕刻操作以及所執行的任何平坦化或其他製程操作。方法600可包括可在系統內自動執行的數個操作以限制人工相互作用，並且相對人工操作提供增加的效率及精確度。方法600可結合習知CMP拋光製程執行。例如，可在方法600之前及/或之後執行習知CMP拋光製程。
於操作605，方法600可包括在邊緣拋光設備的夾盤主體的基板支撐表面頂上設置的邊緣環的開口內部內面朝上定位基板。於操作610，基板可卡緊到夾盤主體。例如，可啟動夾持機構以提供可抵靠基板支撐表面卡緊基板及/或使基板壓平的真空夾持力及/或靜電夾持力。於操作615，基板的頂表面可與環形拋光墊接合。於操作620，環形拋光墊可抵靠基板的頂表面旋轉以拋光基板的邊緣區域。例如，在抵靠基板的頂表面旋轉環形拋光墊時拋光墊的中心軸可與基板的中心軸同軸以均勻地拋光邊緣區域。在抵靠基板的頂表面旋轉環形拋光墊時拋光墊的中心軸可從基板的中心軸偏移以拋光掉在邊緣區域內的非對稱膜厚度不均勻性問題。在一些實施例中，在抵靠基板的頂表面旋轉環形拋光墊時環形拋光墊可在基板的表面周圍橫向平移、或掃掠，用於以期望圖案拋光基板及/或實現期望的膜厚度分佈。在抵靠基板的頂表面旋轉環形拋光墊時可將向下力施加到環形拋光墊。向下力的量值可經調節為控制邊緣拋光設備的拋光速率。
在一些實施例中，諸如CMP墊用作拋光墊的實施例，方法600可包括將漿料遞送到基板。漿料可包括研磨粒子，該等研磨粒子提供有助於CMP墊拋光基板上的膜的砂粒。漿料可經由漿料遞送埠連續及/或週期性地遞送到基板。一旦已經完成給定拋光操作，可從設備移除漿料，諸如藉由經由漿料排洩埠排洩及/或泵送漿料。
在一些實施例中，方法600可包括重新表面處理環形拋光墊。例如，在一或多個拋光操作之後，拋光墊可損失砂粒，變得以漿料及/或膜碎屑飽和，及/或可能不適用於進一步操作。在此種實施例中，固持拋光墊的心軸可操縱拋光墊與墊調節組件接合。可抵靠墊調節組件旋轉拋光墊以研磨拋光表面、恢復拋光表面、從拋光表面移除拋光副產物及其他碎屑、及/或調節或修整拋光墊的拋光表面。一旦重新表面處理，可返回拋光墊以用於拋光一或多個額外基板。
在前述描述中，出於解釋的目的，已經闡述數個細節以便提供對本技術的各個實施例的理解。然而，熟習此項技術者將顯而易見，可在沒有此等細節中的一些細節的情況下或具有額外細節的情況下實踐某些實施例。
在已揭示若干實施例的情況下，熟習此項技術者將認識到可使用各種修改、替代構造、及等效者而不脫離實施例的精神。此外，未描述多種熟知製程及元素，以便避免不必要地混淆本技術。由此，以上描述不應當被認為限制技術的範疇。
在提供值範圍的情況下，將理解除非上下文另外明確指出，亦具體地揭示每個中介值到在彼範圍的上限與下限之間的下限單位的最小分數。涵蓋在任何提及值或在所提及範圍中未提及的中介值與在所提及範圍中的任何其他提及值或中介值之間的任何較窄範圍。彼等較小範圍的上限及下限可獨立地被包括或排除在範圍中，並且每個範圍（其中任一限值、無一限值、或兩個限值被包括在較小範圍中）亦在技術內涵蓋，具有在所提及範圍中任何具體排除的限值。在所提及範圍包括一或兩個限值的情況下，亦包括排除彼等包括的限值的任一個或兩個的範圍。
如在本文及隨附申請專利範圍中使用，除非上下文另外明確指出，否則單數形式「一(a)」、「一(an)」、及「該(the)」包括複數參考。因此，例如，提及「一加熱器」包括複數個此種加熱器，並且提及「該突出部」包括提及一或多突出部及熟習此項技術者已知的其等效物等等。
此外，當在此說明書及以下申請專利範圍中使用時，詞語「包含(comprise(s))」、「包含(comprising)」、「含有(contain(s))」、「含有(containing)」、「包括(include(s))」、及「包括(including)」意欲規定存在所提及的特徵、整數、部件、或操作，但該等詞語不排除存在或添加一或多個其他特徵、整數、部件、操作等或群組。
100:拋光系統 102:平台組件 104:下部平台 106:上部平台 108:基板載具 110:拋光墊 112:基板 118:流體遞送臂 120:墊調節組件 122:研磨調節碟 138:緊固件 200:邊緣拋光設備 205:基板支撐件 210:基板 215:夾盤主體 217:基板支撐表面 220:通道 225:真空源
230:邊緣環
235:心軸
245:拋光墊
250:漿料遞送埠
255:漿料源
260:保持壁
265:漿料遞送埠
300:邊緣拋光設備
315:夾盤主體
317:基板支撐表面
330:邊緣環
335:心軸
345:拋光墊
350:漿料源
355:漿料遞送埠
360:保持壁
365:漿料排洩埠
400:精整站
405:墊調節組件
410:固定研磨調節碟
435:心軸
445:拋光墊
500:腔室
505a:習知CMP系統
505b:邊緣拋光設備 505c:精整站 600:方法 605:操作 610:操作 615:操作 620:操作 A:軸 B:軸
可藉由參考說明書的剩餘部分及圖式來實現對所揭示技術的性質及優點的進一步理解。
第1圖圖示了根據本技術的一些實施例的示例性拋光系統的示意性橫截面圖。
第2圖圖示了根據本技術的一些實施例的示例性邊緣處理設備的示意性部分橫截面圖。
第3圖圖示了根據本技術的一些實施例的示例性邊緣處理設備的示意性部分橫截面圖。
第4圖圖示了根據本技術的一些實施例的示例性精整站的示意性部分橫截面圖。
第5圖圖示了根據本技術的一些實施例的示例性拋光腔室的示意性部分頂部平面圖。
第6圖係根據本技術的一些實施例的拋光基板的示例性方法的流程圖。
若干圖式作為示意圖包括在內。將理解圖式係出於說明目的，並且除非特別聲明為按比例，否則不認為該等圖式係按比例的。此外，提供圖式作為示意圖以輔助理解，並且與現實表示相比可能不包括所有態樣或資訊，並且出於說明目的可包括誇示的材料。
在附圖中，類似部件及/或特徵可具有相同的元件符號。另外，相同類型的各個部件可藉由元件符號之後跟有在類似部件之間進行區分的字母來進行區分。若在本說明書中僅使用第一元件符號，則本說明適用於具有相同第一元件符號的類似部件的任一個，而與字母無關。
國內寄存資訊(請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無 國外寄存資訊(請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無
200:邊緣拋光設備
205:基板支撐件
210:基板
215:夾盤主體
217:基板支撐表面
220:通道
225:真空源
230:邊緣環
235:心軸
245:拋光墊
250:漿料遞送埠
255:漿料源
260:保持壁
265:漿料遞送埠

Claims (20)

  1. 一種基板邊緣拋光設備，包含：一夾盤主體，定義一基板支撐表面；一邊緣環，擱置在該夾盤主體頂上，其中一基板設置在該邊緣環的一開口內部內；一保持壁，從該邊緣環徑向向外設置，其中該保持壁的一頂表面高於該基板；一漿料遞送埠，從該保持壁徑向向內設置；一心軸，可定位在該夾盤主體上方；以及一環形拋光墊，與該心軸的一下端耦接。
  2. 如請求項1所述的基板邊緣拋光設備，其中：該環形拋光墊的一內徑小於該邊緣環的一內徑。
  3. 如請求項1所述的基板邊緣拋光設備，其中：該心軸可旋轉並且相對於該夾盤主體橫向可平移。
  4. 如請求項1所述的基板邊緣拋光設備，其中：該邊緣環的一頂表面的一高度係在該基板支撐表面上定位的一基板的一高度的約10微米內。
  5. 如請求項1所述的基板邊緣拋光設備，進一步包含：一漿料排洩埠，在該夾盤主體及該保持壁的一者或兩者內定位。
  6. 如請求項1所述的基板邊緣拋光設備，其中：該邊緣環的一外邊緣抵靠該保持壁的一內表面定位。
  7. 如請求項1所述的基板邊緣拋光設備，其中：該邊緣環與該夾盤主體可移除地耦接。
  8. 一種基板邊緣拋光設備，包含：一夾盤主體，定義一基板支撐表面；一邊緣環，擱置在該夾盤主體頂上，該邊緣環具有比該基板支撐表面的一直徑大小於約5%的一內徑，其中一基板設置在該邊緣環的一開口內部內；一保持壁，從該邊緣環徑向向外設置，其中該保持壁的一頂表面高於該基板；一心軸，可定位在該夾盤主體上方；一旋轉驅動機構，與該心軸耦接；以及一環形拋光墊，與該心軸的一下端耦接。
  9. 如請求項8所述的基板邊緣拋光設備，其中：該環形拋光墊包含一CMP拋光墊或一研磨碟。
  10. 如請求項8所述的基板邊緣拋光設備，其中：該邊緣環的一頂表面朝向該邊緣環的一外周邊漸縮；以及該環形拋光墊的一底表面朝向該環形拋光墊的一外周 邊漸縮。
  11. 如請求項8所述的基板邊緣拋光設備，其中：該夾盤主體包含一靜電夾盤或一真空夾盤。
  12. 如請求項8所述的基板邊緣拋光設備，進一步包含：一拋光漿料源；以及一漿料遞送埠，與該拋光漿料源流體耦接，該漿料遞送埠從該保持壁徑向向內設置。
  13. 如請求項8所述的基板邊緣拋光設備，其中：該基板支撐表面的一頂表面係凹入或凸起的。
  14. 如請求項8所述的基板邊緣拋光設備，其中：該基板邊緣拋光設備設置在包含一面朝下的拋光站的一拋光腔室內。
  15. 一種拋光一基板的方法，包含以下步驟：在一夾盤主體的一基板支撐表面頂上設置的一邊緣環的一開口內部內面朝上定位一基板，其中一保持壁從該邊緣環徑向向外設置，以及該保持壁的一頂表面高於該基板；將該基板卡緊到該夾盤主體；使該基板的一頂表面與一環形拋光墊接合；以及抵靠該基板的該頂表面旋轉該環形拋光墊。
  16. 如請求項15所述的拋光一基板的方法，進一步包含以下步驟：在抵靠該基板的該頂表面旋轉該環形拋光墊時橫向平移該環形拋光墊。
  17. 如請求項15所述的拋光一基板的方法，進一步包含以下步驟：將一拋光漿料遞送到該基板的該頂表面。
  18. 如請求項15所述的拋光一基板的方法，進一步包含以下步驟：在抵靠該基板的該頂表面旋轉該環形拋光墊時將向下力施加到該環形拋光墊。
  19. 如請求項15所述的拋光一基板的方法，其中：在抵靠該基板的該頂表面旋轉該環形拋光墊時該環形拋光墊的一中心軸從該基板的一中心軸偏移。
  20. 如請求項15所述的拋光一基板的方法，進一步包含以下步驟：重新表面處理該環形拋光墊。
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