本揭示案涉及抛光半导体基板的装置和方法。
背景技术：
半导体集成电路(integratedcircuit,ic)工业经历了快速增长。集成电路材料和设计的技术进步已经产生了几代集成电路，其中每一代都具有比上一代更小和更复杂的电路。然而，这些进步增加了处理和制造集成电路的复杂性，并且为了实现这些进步，需要在集成电路处理和制造中的类似发展。在集成电路演变过程中，功能密度(即，每晶片面积中互连装置的数量)通常增加，而几何尺寸(即，可使用制造制程产生的最小元件(或线宽))减小。这种按比例缩小过程通常透过提高生产效率和降低相关成本来提供益处。
用于平坦化集成电路层的制造制程是化学机械抛光(chemicalmechanicalpolishing,cmp)。化学机械抛光制程将化学去除与机械抛光相结合。化学机械抛光制程对晶圆抛光以及从晶圆上去除材料，并可用于平坦化多材料表面。此外，化学机械抛光制程不使用有害气体，并且可以是低成本制程。
技术实现要素：
本揭示案提供一种抛光装置，包含：载体、抛光垫、化学机械抛光研磨液输送臂以及垫修整器。载体配置以支撑基板。抛光垫配置以抛光基板的第一表面。化学机械抛光研磨液输送臂配置以将化学机械抛光研磨液分配到基板的第一表面上。垫修整器配置以修整抛光垫。垫修整器包含：修整盘、修整臂、多个磁性螺丝以及多个阻挡装置。修整盘配置以刮擦抛光垫。修整臂配置以旋转修整盘。多个磁性螺丝配置以将修整盘固定在修整臂上，并包含相应的多个螺丝头。多个阻挡装置分别位于螺丝头下方，并且配置以阻挡碎屑颗粒进入相应的多个螺丝孔。
本揭示案提供一种表面修整装置，包含：修整盘、修整臂、连接元件以及阻挡元件。修整盘配置以使一表面粗糙化。修整臂配置以平移和旋转修整盘。连接元件配置以将修整盘固定到修整臂上并且包含一上表面。阻挡元件位于连接元件的上表面下方。
本揭示案提供一种抛光方法，包含：固定物体于载体上；按压物体于抛光垫上；分配研磨液于抛光垫上；旋转物体或抛光垫；以及使用垫修整器修整抛光垫，其中垫修整器包含修整盘、修整臂、配置以将修整盘固定到修整臂上的多个磁性螺丝，以及位于每个磁性螺丝中的螺丝头下方的阻挡装置。
附图说明
当结合附图阅读时，从以下详细描述中可以最好地理解本揭示案的各方面。根据行业的通用实践，各种特征未按比例绘制。实际上，为了清楚说明和讨论，可以任意增加或减少各种特征的尺寸。
图1是根据本揭示案一些实施例中化学机械抛光装置的示意图；
图2a是根据本揭示案一些实施例中修整盘的局部视图的示意图，其绘示了在俯视视角中修整盘和修整臂之间的连接；
图2b是根据本揭示案一些实施例的侧视视角中修整盘和修整臂之间的连接元件的示意图；
图2c是根据本揭示案一些实施例的侧视视角中阻挡装置的示意图；
图3是根据本揭示案的一些实施例中化学机械抛光方法的流程图。
具体实施方式
以下公开内容提供了配置以实现所提供主题的不同特征的许多不同实施例或示例。以下描述元件和配置的具体示例以简化本揭示案。当然，这些仅仅是示例，而不是限制性的。例如，在下面的描述中在第二特征上形成第一特征可以包括其中第一特征和第二特征以直接接触形成的实施例，并且还可以包括在第一特征和第二特征之间设置附加特征，使得第一特征和第二特征不直接接触的实施例。另外，本揭示案可以在各种示例中重复参考数字和/或文字。此重复本身并不决定所讨论的各种实施例和/或配置之间的关系。
此外，可以在本文中使用空间相对术语，诸如“在…下面”、“低于”、“下方”、“在…上面”、“高于”等，以便于描述一个元件或特征与如图所示的另一个元件或特征的关系。除了图中所示的取向之外，空间相对术语旨在包括使用或操作中的装置的不同取向。此装置可以以其他方式定向(旋转90度或在其他方向上)，并且同样可以相应地解释这里使用的空间相对描述符号。
如本文所用的术语“名义上”是指在产品或制程的设计阶段期间设定的元件或过程操作的特征或参数的期望值或目标值，以及在期望值之上和/或之下的范围的值。值的范围可能因制造制程或公差而有微小的变化。
这里使用的术语“水平”意味着名义上平行于水平地面。
这里使用的术语“垂直”意味着名义上垂直于水平地面。
这里使用的术语“实质上”表示可以基于与主题半导体装置相关联的特定技术节点而变化的给定量的值。基于特定技术节点，术语“实质上”可以指示给定量的值，其在例如目标(或预期)值的±5％内变化。
这里使用的术语“约”表示可以基于与主题半导体装置相关联的特定技术节点而变化的给定量的值。基于特定技术节点，术语“约”可以指示给定量的值，其在例如值的5％至30％内变化(例如，±5％、±10％、±20％、或±30％的值)。
化学机械抛光制程涉及将晶圆以倒置位置放置在晶圆载体中，其中将要被抛光的表面面向抛光垫(polishingpad)。然后，晶圆载体和晶圆随着相对于抛光垫施加到晶圆上的向下的压力而旋转。将称为“化学机械抛光研磨液(chemicalmechanicalpolishingslurry)”的化学溶液放置在抛光垫的表面上，以有助于平坦化过程。因此，可以使用机械(研磨)和化学(化学机械抛光研磨液)力的组合来平坦化晶圆的表面。
作为化学机械抛光制程的一部分，可以使用垫修整器来修整抛光垫。垫修整器可包括具有粗糙表面的修整盘。修整盘可以用一组螺丝固定在修整臂上。修整过程可以使抛光垫的表面粗糙化和纹理化，以提供更粗糙的表面，以便将研磨液更好地分配并抛光。修整过程还可以去除来自抛光垫累积的碎屑堆积和过量的研磨液。
然而，这种修整过程会导致晶圆损坏。在化学机械抛光制程期间，由于摩擦(例如，在螺丝和相应的螺丝孔之间)，可能产生不希望的磨料碎屑颗粒(例如，铁屑颗粒)(例如，在螺丝孔中)。碎屑颗粒可以从垫修整器中移出(例如，从位于垫修整器上并配置以将修整盘固定到修整臂上的螺丝孔中)并且被卡在抛光垫上。当使用抛光垫抛光晶圆时，磨料碎屑颗粒可能导致晶圆的边缘剥落、刮痕和/或断裂。
本揭示案涉及一种用于化学机械抛光制程的装置和方法，其使用磁性螺丝并透过阻挡装置将修整盘固定到修整臂上。阻挡装置覆盖磁性螺丝和相应螺丝孔之间的间隙，以防止碎屑颗粒从垫修整器中移出。这种化学机械抛光装置可以减少抛光垫上的磨料碎屑颗粒的量，从而防止晶圆划伤和损坏并提高晶圆产量。
图1是根据本揭示案一些实施例中化学机械抛光装置100的示意图。如图1所示，化学机械抛光装置100可包括半导体基板载体110、抛光垫130、位于抛光垫130上方的化学机械抛光研磨液输送臂140，以及位于抛光垫130上方的垫修整器150。半导体基板载体110可配置以支撑和旋转半导体基板120。抛光垫130可配置以研磨半导体基板120。在一些实施例中，抛光垫130和半导体基板载体110都在化学机械抛光制程期间旋转。在一些实施例中，抛光垫130和半导体基板载体110中的仅一个在化学机械抛光制程期间旋转。化学机械抛光研磨液输送臂140可以被配置成将化学机械抛光研磨液输送和分配到抛光垫130上。垫修整器150可配置以修整抛光垫130(例如，使抛光垫130的表面粗糙和纹理化)。
半导体基板载体110可配置以支撑和旋转半导体基板120。半导体基板120可以以上下颠倒的位置安装，使得将要被抛光的表面面向抛光垫130。在一些实施例中，可施加真空以将半导体基板120固定在半导体基板载体110上。在一些实施例中，半导体基板载体110可操作以使半导体基板120与旋转抛光垫130接触。透过使半导体基板120与旋转的抛光垫130接触，可以执行抛光半导体基板120的表面。在一些实施例中，半导体基板载体110还可包括旋转轴(图1中未示出)以旋转半导体基板120。半导体基板载体110可包括固定环以将半导体基板120支撑在预定位置并防止半导体基板120从半导体基板载体110分离。固定环可配置以减少在化学机械抛光制程期间半导体基板120的横向移动。在一些实施例中，固定环可具有范围从约5萧氏a(shorea)到约80萧氏d(shored)的硬度。在一些实施例中，用于固定环的合适材料可包括但不限于聚乙烯醇(polyvinylalcohol,pva)、聚氯乙烯(polyvinylchloride,pvc)、聚氨酯(polyurethane,pu)、聚对苯二甲酸乙二酯(polyethyleneterephthalate,pet)、聚乙烯(polyethylene,pe)、聚苯乙烯(polystyrene,ps)、聚丙烯(polypropylene,pp)、聚碳酸酯(polycarbonates,pc)或其组合。在一些实施例中，固定环是无孔材料。在一些实施例中，固定环是多孔材料。在一些实施例中，固定环中的孔径为约0.5微米(μm)至约100μm。在一些实施例中，固定环的孔隙率等于或小于约70％。在一些实施例中，固定环的可压缩性为约1％至约50％。
在一些实施例中，半导体基板120包括半导体主体以及上覆的介电材料层(例如，氧化物)和上覆的金属层。在一些实施例中，半导体主体可包括但不限于硅、锗、iii-v半导体材料(例如，一种或多种iii族元素与一种或多种v族元素的组合)。介电材料层和金属层可以共享面向旋转抛光垫130的公共界面。在一些实施例中，金属层可以包括但不限于锗、铜或铝。在一些实施例中，介电材料层可包括但不限于二氧化硅。在一些实施例中，半导体基板120可以是晶圆(例如，硅晶圆)。在一些实施例中，半导体基板120可以是(i)包括硅和锗的纯元素半导体；(ii)化合物半导体，包括碳化硅(sic)、砷化镓(gaas)、磷化镓(gap)、磷化铟(inp)、砷化铟(inas)、磷化镓砷(gaasp)、砷化铝铟(alinas)、砷化铝镓(algaas)、砷化镓铟(gainas)、磷化镓铟(gainp)、磷化镓铟砷(gainasp)和锑化铟(insb)；(iii)包含硅锗(sige)的合金半导体；或(iv)其组合。在一些实施例中，半导体基板120可以是绝缘体上覆半导体(semiconductoroninsulator,soi)。在一些实施例中，半导体基板120可以是磊晶材料。
抛光垫130可配置以抛光半导体基板120。在一些实施例中，抛光垫130位于平台160的顶表面上，其在化学机械抛光制程期间围绕旋转轴旋转抛光垫130。抛光垫130可以透过粘合方式安装在平台160上。在化学机械抛光制程期间，可以按压抛光垫130并使其在特定压力下与半导体基板120的表面接触。在一些实施例中，抛光垫130可以是半导体基板120的直径的几倍，并且在化学机械抛光制程期间半导体基板120在抛光垫130上保持偏离中心，以防止将非平面表面抛光到半导体基板120上。
抛光垫130可以是在半导体基板制造制程中使用的消耗品。在一些实施例中，抛光垫130可在化学机械抛光制程期间使用约12小时后更换。抛光垫130可以是具有预定粗糙度(例如，孔径)、硬度、重量和/或垫可压缩性(padcompressibility)的板子。在一些实施例中，抛光垫130可以是圆形板。抛光垫130可以是硬的、不可压缩的抛光垫或软的抛光垫，这取决于待抛光的表面。例如，较硬的抛光垫可用于抛光氧化物，以实现平面性。较软的抛光垫可用于其他化学机械抛光制程(例如，用于抛光铜和多晶硅)，以实现改善的均匀性和光滑的表面。硬的抛光垫和软的抛光垫也可以组合成堆叠垫的配置以用于客制化应用。在一些实施例中，抛光垫130可包括孔径在约30μm和约50μm之间的多孔聚合物材料。
可以基于所采用的压痕(indentation)的类型和模式以相对单位测量抛光垫130的硬度，并指示抛光垫保持其形状的能力。在一些实施例中，硬的抛光垫材料可具有在约30萧氏a(shorea)和约90萧氏a(shorea)之间的洛氏硬度(rockwellhardness)。在一些实施例中，硬的抛光垫材料包括但不限于聚氨酯(polyurethane)、胺甲酸乙酯(urethane)、聚合物、填充材料，以及它们的组合。软的抛光垫材料可包括但不限于聚氨酯浸渍的毡或毡。
抛光垫130的比重可至少部分地由抛光垫的孔隙率决定。抛光垫130中的孔是重要的，因为它们有助于输送研磨液和从抛光部位除去反应产物。在一些实施例中，抛光垫材料的比重可在约0.6至约1.5g/cm3之间变化。
垫可压缩性可支配抛光时抛光垫130与半导体基板120表面的一致程度。为了获得在半导体基板120表面上均匀的抛光速率，抛光垫应该在长范围尺度内与半导体基板120表面一致。在一些实施例中，长范围尺度可在约30cm至约50cm之间变化。在一些实施例中，相对高度可压缩的抛光垫材料可具有约2至约50的可压缩性。
在一些实施例中，抛光垫130可进一步包括表面沟槽(图1中未示出)以促进化学机械抛光研磨液溶液的均匀分布并帮助捕获在化学机械抛光制程期间落在抛光垫130顶部由凝结的研磨液溶液或任何其他的外来颗粒形成的不期望的颗粒。
平台160可配置以支撑和旋转抛光垫130。在一些实施例中，平台160可以接收来自设置在下基座(图1中未示出)中的马达(图1中未示出)的旋转力。因此，平台160可以围绕垂直于平台160的顶表面的假想旋转轴旋转。在一些实施例中，平台160沿顺时针方向旋转抛光垫130。在一些实施例中，平台160沿逆时针方向旋转抛光垫130。半导体基板载体110和抛光垫130可以以相同或不同的旋转速度在相同方向或不同方向上独立旋转。
化学机械抛光研磨液输送臂140可以被配置成将化学机械抛光研磨液输送和分配到抛光垫130上。化学机械抛光研磨液的组成取决于经历化学机械抛光制程的半导体基板表面上的材料类型。在一些实施例中，化学机械抛光研磨液可包括第一反应物、磨料、第一表面活性剂和溶剂。
第一反应物可以是与半导体基板120的材料(例如，导电材料)反应的化学物质，以帮助抛光垫130研磨掉材料，例如氧化剂。在半导体基板120表面上的材料是钨的一些实施例中，第一反应物可包括但不限于过氧化氢(hydrogenperoxide)、羟胺(hydroxylamine)、过碘酸(periodicacid)、过硫酸铵(ammoniumpersulfate)、其他过碘酸盐(periodates)、碘酸盐(iodates)、peroxomono、硫酸盐(sulfates)、过氧硫酸(peroxymonosulfuricacid)、过硼酸盐(perborates)、丙二酰胺(malonamide)及其组合。在半导体基板表面上的材料是氧化物的一些实施例中，第一反应物可包括硝酸(hno3)反应物。
磨料可以是任何合适的颗粒，其与抛光垫130一起有助于半导体基板120的平坦化。在一些实施例中，磨料可以是胶体二氧化硅(colloidalsilica)(例如氧化硅)或气相二氧化硅(fumedsilica)。然而，可以替代地使用任何其他合适的磨料，例如氧化铝、氧化铈、多晶钻石、聚合物颗粒(例如聚甲基丙烯酸盐(polymethacrylate)或聚甲基丙烯酸钠(polymethacryclic))或它们的组合。在一些实施例中，化学机械抛光研磨液可以是无磨料的(即，化学机械抛光研磨液不包括磨料颗粒)。
第一表面活性剂可用于降低化学机械抛光研磨液的表面张力，并将第一反应物和磨料分散在化学机械抛光研磨液中，并且还可防止或减少磨料在化学机械平坦化过程中凝聚。在一些实施例中，第一表面活性剂可包括但不限于聚丙烯酸(sodiumsaltsofpolyacrylicacid)、油酸钾(potassiumoleate)、磺基琥珀酸盐(sulfosuccinates)、磺基琥珀酸盐衍生物(sulfosuccinatederivatives)、磺化胺(sulfonatedamines)、磺化酰胺(sulfonatedamides)、醇的硫酸盐(sulfatesofalcohols)、烷基芳基磺酸盐(alkylanylsulfonates)、羧化醇(carboxylatedalcohols)、烷基氨基丙酸的钠盐(alkylaminopropionicacids)、烷基亚氨基二丙酸(alkyliminodipropionicacids)、油酸钾(potassiumoleate)、磺基琥珀酸盐(sulfosuccinates)、磺基琥珀酸盐衍生物(sulfosuccinatederivatives,)、醇的硫酸盐(sulfatesofalcohols)、烷基芳基磺酸盐(alkylanylsulfonates)、羧化醇(carboxylatedalcohols)、磺化胺(sulfonatedamines)、磺化酰胺(ulfonatedamides)、烷基氨基丙酸(alkylaminopropionicacids)、烷基亚氨基二丙酸(alkyliminodipropionicacids)或其组合。
溶剂可用于组合第一反应物、磨料和第一表面活性剂，以允许混合物移动并分散在抛光垫130上。在一些实施例中，溶剂可以是去离子水、乙醇或它们的组合。
根据一些实施例，垫修整器150可包括利用螺丝安装在修整臂154上的修整盘152。在一些实施例中，修整臂154可以在抛光垫130的顶部上延伸，以在抛光垫130的整个表面上扫过(例如，以弧形运动)。当平台160旋转时，可以在半导体基板载体110下面进给抛光垫130的不同区域，并用于抛光基板。在一些实施例中，平台160将先前与半导体基板120接触的抛光垫130的区域移动到垫修整器150。修整臂154使垫修整器150扫过先前用于抛光晶圆的区域上并修整这些区域。然后平台160将这些区域移回半导体基板载体110和晶圆下面。以这种方式，抛光垫130可以在抛光半导体基板120时被修整，例如，同时被修整。
修整盘152可具有不同的成分。在一些实施例中，修整盘152可包括黄铜制格子型修整盘(brazedgrid-typeconditioningdisk)，钻石格子型修整盘(diamondgrid-typeconditioningdisk)或其组合。黄铜制格子型修整盘可以透过将钻石颗粒以随机间隔嵌入或封装在不锈钢基板的表面中而形成。钻石格子型修整盘可以透过将切割的钻石以规则的间隔嵌入涂覆在不锈钢基板表面上的镍膜中而形成。钻石涂有类钻石碳(diamond-likecarbon,dlc)层。修整盘152可用于粗糙化和修整抛光垫130的表面。由于修整盘152的修整，抛光垫130的表面被刷新并且可以保持化学机械抛光的速率。垫修整制程可以在化学机械抛光制程期间进行(即称为并行修整)或者在化学机械抛光制程之后进行。
图2a是根据本揭示案的一些实施例中修整盘的局部视图的示意图，其示出了修整盘和修整臂之间的连接。图2b是根据本揭示案的一些实施例的侧视视角中，修整盘和修整臂之间的连接元件的示意图。图2c是根据本揭示案的一些实施例的侧视视角中阻挡装置的示意图。
参考图2a，修整盘152可以用螺丝240安装到修整臂154上。
参考图2b，由于摩擦(例如，在螺丝240和相应的螺丝孔244之间)，会产生(例如，在螺丝孔244中)不期望的磨料碎屑颗粒(例如，铁碎屑颗粒280)。碎屑颗粒可以从螺丝孔244中移出并迁移到抛光垫130。然后当使用抛光垫130抛光半导体基板120时，铁碎屑颗粒280可能导致半导体基板120中剥落的边缘、刮痕或断裂。
在一些实施例中，螺丝240可以是磁性螺丝。磁性螺丝可包括但不限于铁、镍、钴或其组合。磁性螺丝可产生磁场并吸引铁碎屑颗粒280，以防止其从螺丝孔244中移出。在一些实施例中，螺丝240可具有螺丝头241、螺丝杆243和螺丝根部245。在一些实施例中，螺丝头241的直径可在约6毫米(mm)和约12mm之间的范围内。在一些实施例中，螺丝杆243的直径可在约2mm和约8mm之间的范围内。在一些实施例中，螺丝根部245的直径可在约2mm和约8mm之间的范围内。在一些实施例中，螺丝240所在的螺丝孔244的直径可在约4mm和约8mm之间的范围内。
阻挡装置260可插入于螺丝头241和螺丝孔244之间，覆盖磁性螺丝和相应螺丝孔之间的间隙，以阻挡碎屑颗粒280离开螺丝孔244。阻挡装置260可包括凸缘262和裙部264。凸缘262可以装配在螺丝头241和螺丝孔244的顶表面之间。裙部264可以装配在螺丝杆243和/或螺丝根部245与螺丝孔244的侧壁之间。
参考图2c，在一些实施例中，凸缘262的外径(d1)可以在约4mm和约20mm之间的范围内。在一些实施例中，凸缘262的内径(d2)可在约1mm和约8mm之间的范围内。在一些实施例中，裙部264的外径(d3)可在约4mm和约10mm之间的范围内。在一些实施例中，裙部264的内径(d4)可在约1mm和约8mm之间的范围内。阻挡装置260的具体尺寸应根据每个螺丝240的尺寸决定，以确保完全覆盖螺丝240和螺丝孔244之间的间隙。例如，凸缘262的外径应大于螺丝孔244的直径。凸缘262的内径应该与螺丝240的直径相同或者小于螺丝240的直径。裙部264的外径应该与螺丝孔244的直径相同或者更大。裙部264的内径应该与螺丝240的直径相同或者小于螺丝240的直径。
在一些实施例中，阻挡装置260包括聚乙烯醇(polyvinylalcohol,pva)、聚氯乙烯(polyvinylchloride,pvc)、聚四氟乙烯(polytetrafluoroethylene,ptfe)、聚氨酯(polyurethane,pu)、聚对苯二甲酸乙二酯(polyethyleneterephthalate,pet)、聚乙烯(polyethylene,pe)、聚苯乙烯(polystyrene,ps)、聚丙烯(polypropylene,pp)、聚碳酸酯(polycarbonates,pc)或其组合。阻挡装置260可具有范围从约5萧氏a(shorea)到约80萧氏d(shored)的硬度。在一些实施例中，阻挡装置260的可压缩性范围为约1％至约50％。可压缩性是阻挡装置260在天然状态下与在化学机械抛光过程期间的体积变化的量度。在一些实施例中，基于等式c＝(t1-t2)/t1×100决定可压缩性，其中c是压缩率，t1是样品经受300g/cm2的压缩应力的厚度，并且t2是此样品经受1800g/cm2的压缩应力的厚度。使用在约25℃的温度下的恒定压缩应力进行厚度测量。
图3是根据本揭示案的一些实施例中化学机械抛光方法300的流程图。化学机械抛光方法300中所示的操作并非详尽无遗；在任何所示操作之前、之后或之间也可以执行其他操作。在一些实施例中，化学机械抛光方法300的操作可以以不同的顺序执行。化学机械抛光方法300的变型在本揭示案的范围内。
在操作302中，将半导体基板(例如，如图1所示的半导体基板120)固定到半导体基板载体(例如，如图1所示的半导体基板载体110)上。半导体基板至少部分地透过固定环固定在半导体基板载体中，此固定环可以将半导体基板保持在预定位置并防止在化学机械抛光制程期间半导体基板的分离。在一些实施例中，可以施加真空以帮助将半导体基板固定在半导体基板载体上。
在操作304中，将半导体基板按压在抛光垫(例如，如图1所示的抛光垫130)上。在化学机械抛光制程期间，可以在特定压力下按压抛光垫并使其与半导体基板的表面接触。透过在垂直于抛光垫表面的方向上移动半导体基板载体，可以决定半导体基板按压在抛光垫上的压力。在操作304期间，半导体基板载体中的固定环也压靠在抛光垫上。
在操作306中，透过化学机械抛光研磨液输送臂(例如，如图1中所示的化学机械抛光研磨液输送臂140)将化学机械抛光研磨液分配到抛光垫上。化学机械抛光研磨液的组成取决于经历化学机械抛光制程的半导体基板表面上的材料类型。在一些实施例中，化学机械抛光研磨液可包括第一反应物、磨料、第一表面活性剂和溶剂。第一反应物可以是与半导体基板的材料反应的化学物质，以帮助抛光垫研磨掉材料，例如氧化剂。磨料可以是任何合适的颗粒，其与抛光垫一起有助于半导体基板的平坦化。第一表面活性剂可用于降低化学机械抛光研磨液的表面张力，并将第一反应物和磨料分散在化学机械抛光研磨液中，并且还防止或减少在化学机械平坦化过程中磨料的凝聚。溶剂可用于组合第一反应物、磨料和第一表面活性剂，并使混合物移动并分散在抛光垫上。在一些实施例中，来自化学机械抛光研磨液输送臂的化学机械抛光研磨液的流速在化学机械抛光制程期间是恒定的。在一些实施例中，来自化学机械抛光研磨液输送臂的化学机械抛光研磨液的流速是可变的。在一些实施例中，在半导体基板的化学机械抛光制程之前，分配时间以加热抛光垫并促进研磨液从化学机械抛光研磨液容器(图1中未示出)流到化学机械抛光研磨液输送臂。这可以增强使用化学机械抛光装置(例如，如图1所示的化学机械抛光装置100)抛光的多个半导体基板上的抛光均匀性。
在操作308中，旋转和/或平移半导体基板载体或抛光垫。在一些实施例中，半导体基板载体相对于抛光垫旋转。在一些实施例中，半导体基板载体相对于抛光垫平移。在操作308期间，半导体基板载体的移动速率可以是恒定的或可变的。半导体基板载体可以在操作308期间保持静止。或者，抛光垫相对于半导体基板载体旋转。抛光垫的旋转方向与半导体基板载体的旋转方向相反。此外，抛光垫的旋转速率可以等于或不同于半导体基板载体的旋转速率。
在一些实施例中，抛光垫可以是半导体基板直径的几倍，并且在化学机械抛光制程期间半导体基板在抛光垫上保持偏离中心，以防止将非平面表面抛光到半导体基板上。半导体基板也可以旋转(例如，透过可旋转的轴)以防止将锥形抛光到半导体基板中。尽管半导体基板的旋转轴和抛光垫的旋转轴不共线，但其轴是平行的。
在操作310中，用垫修整器(例如，如图1所示的垫修整器150)修整抛光垫。抛光垫可具有多孔结构和粗糙的抛光表面。当执行化学机械抛光制程时，抛光的碎屑(例如，来自半导体基板中被去除的部分和化学机械抛光研磨液)填充抛光垫的孔。因此，抛光表面变得光滑，并且抛光垫的表面粗糙度降低。结果，抛光速率降低。为了保持抛光速率，需要修整抛光垫以保持表面粗糙度。可以在抛光垫上执行修整操作310。垫修整器可包括：修整盘(例如，修整盘152)，其被配置为使抛光垫的表面粗糙；修整臂(例如，修整臂154)，其被配置为平移和旋转修整盘；螺丝(例如，螺丝240)，其被配置成将修整盘固定到修整臂上；以及阻挡装置(例如，阻挡装置260)，其被配置成阻挡碎屑颗粒。在一些实施例中，修整臂在抛光垫的顶部上延伸，以在抛光垫的整个表面上扫过(例如，以弧形运动)。在一些实施例中，当抛光垫透过平台(例如平台160)旋转时，抛光垫的不同区域可以被供给到半导体基板载体下面并配置以抛光半导体基板。平台将先前与半导体基板接触的抛光垫的区域移动到垫修整器。在一些实施例中，修整臂使垫修整器扫过先前用于抛光半导体基板的区域并修整这些区域。然后平台将这些区域移回半导体基板载体和半导体基板之下。以这种方式，可以在抛光半导体基板的同时修整抛光垫。在一些实施例中，垫修整过程也可以在化学机械平坦化过程之后进行。
在操作312中，从螺丝和阻挡装置移除在螺丝孔内部于化学机械抛光制程期间产生的碎屑颗粒。由于摩擦(例如，螺丝240与其对应的螺丝孔244之间)，可以产生(例如，在如图2b所示的螺丝孔244中)不希望的磨料碎屑颗粒(例如，如图2b所示的铁碎屑颗粒280)。碎屑颗粒可能从螺丝孔中脱落，并且落在抛光垫上，使其在化学机械抛光过程中导致半导体基板中的剥落边缘、刮痕或断裂。在一些实施例中，螺丝可以是磁性螺丝，以吸引铁屑颗粒并防止其从螺丝孔中脱落。阻挡装置可以插入螺丝头(例如，如图2b所示的螺丝头241)和螺丝孔之间，覆盖磁性螺丝和相应螺丝孔之间的间隙，以阻挡碎屑颗粒。在多次执行化学机械抛光过程(例如，使用12小时)之后，透过松开螺丝可以将修整盘从修整臂上拆下。然后可以从螺丝和阻挡装置移除在螺丝孔内部于化学机械抛光制程期间所产生的碎屑颗粒(例如，透过在合适的清洁流体中冲洗)。
本揭示案提供了一种用于化学机械抛光制程的装置和方法，其使用具有阻挡装置的磁性螺丝将修整盘固定到修整臂上。阻挡装置可以覆盖磁性螺丝和相应的螺丝孔之间的间隙，以防止碎屑颗粒从垫修整器中移出。这种化学机械抛光装置可以减少抛光垫上磨料碎屑颗粒的量，从而防止晶圆刮痕、剥落的边缘和/或提高晶圆产量。
根据本揭示案的各种实施例提供了一种用于在半导体装置制造中抛光半导体基板的抛光装置和抛光方法。此抛光装置可包括：载体，配置以支撑基板；抛光垫，配置以抛光基板的第一表面；化学机械抛光研磨液输送臂，配置以将化学机械抛光研磨液分配到基板的第一表面上；以及垫修整器，配置以修整抛光垫。在一些实施例中，垫修整器可包括配置以刮擦抛光垫的修整盘；修整臂，配置以旋转修整盘；多个磁性螺丝，配置以将修整盘固定在修整臂上并包括相应的多个螺丝头；以及多个阻挡装置分别位于所述多个螺丝头下方，并且配置以阻挡碎屑颗粒进入相应的多个螺丝孔。
在一些实施例中，抛光装置还包含平台，配置以支撑和旋转抛光垫。
在一些实施例中，载体包含固定环，配置以将基板固定在预定位置。
在一些实施例中，抛光垫包含多个表面沟槽，配置以分布化学机械抛光研磨液。
在一些实施例中，化学机械抛光研磨液包含第一反应物、磨料、第一表面活性剂、溶剂或其组合。
在一些实施例中，修整盘包含黄铜制格子型修整盘、钻石格子型修整盘或其组合。
在一些实施例中，修整臂配置以在抛光垫上方延伸并扫过抛光垫的表面。
在一些实施例中，磁性螺丝位于多个螺丝孔中。每一螺丝孔介于约4mm和约8mm之间。
在一些实施例中，磁性螺丝包含铁、镍、钴或其组合。
在一些实施例中，阻挡装置包含聚合物。
在一些实施例中，聚合物包含聚氯乙烯、聚四氟乙烯或其组合。
在一些实施例中，一种表面修整装置包括：修整盘，配置以使表面粗糙化；修整臂，配置以平移和旋转修整盘；连接元件，配置以将修整盘固定到修整臂上并包括上表面；以及位于连接元件的上表面下方的阻挡元件。
在一些实施例中，连接元件包含磁性螺丝。
在一些实施例中，上表面包含磁性螺丝的螺丝头。
在一些实施例中，阻挡元件包含凸缘和裙部。
在一些实施例中，阻挡元件包含聚合物。聚合物具有约5萧氏a至约80萧氏d的萧氏硬度。
在一些实施例中，一种抛光方法包括：将物体固定到载体上；将物体按压在抛光垫上；将研磨液分配到抛光垫上；旋转物体或抛光垫；和使用垫修整器修整抛光垫。垫修整器可包括修整盘、修整臂、配置以将修整盘固定到修整臂上的多个磁性螺丝，以及位于多个磁性螺丝中的每个的螺丝头下方的阻挡装置。
在一些实施例中，抛光方法还包含从磁性螺丝和阻挡装置移除碎屑颗粒。
在一些实施例中，修整抛光垫包含用修整盘粗糙化抛光垫。
在一些实施例中，修整抛光垫包含用修整臂平移和旋转修整盘。
应当理解，实施方式部分(而不是本揭示案的摘要)旨在配置以解释请求项。公开部分的摘要可以阐述预期的一个或多个但不是所有示例性实施例，因此，不旨在限制所附加的请求项。
前述公开内容概述了若干实施例的特征，使得本领域技术人员可以更好地理解本揭示案的各方面。本领域技术人员将理解，他们可以容易地使用本揭示案作为设计或修改配置以实现相同目的和/或实现本文介绍的实施例的相同优点的其他过程和结构的基础。本领域技术人员还将理解到，这样的等同构造不脱离本揭示案的精神和范围，并且在不脱离所附请求项的精神和范围的情况下，它们可以在本文中进行各种改变、替换和变更。
技术特征：
1.一种抛光装置，其特征在于，包含：
一载体，配置以支撑一基板；
一抛光垫，配置以抛光该基板的一第一表面；
一化学机械抛光研磨液输送臂，配置以将一化学机械抛光研磨液分配到该基板的该第一表面上；以及
一垫修整器，配置以修整该抛光垫，其中该垫修整器包含：
一修整盘，配置以刮擦该抛光垫；
一修整臂，配置以旋转该修整盘；
多个磁性螺丝，配置以将该修整盘固定在该修整臂上，并包含相应的多个螺丝头；以及
多个阻挡装置，分别位于所述多个螺丝头下方，并且配置以阻挡碎屑颗粒进入相应的多个螺丝孔。
2.根据权利要求1所述的抛光装置，其特征在于，所述多个磁性螺丝位于多个螺丝孔中，并且其中每一所述螺丝孔介于约4mm和约8mm之间。
3.根据权利要求1所述的抛光装置，其特征在于，所述多个磁性螺丝包含铁、镍、钴或其组合。
4.根据权利要求1所述的抛光装置，其特征在于，所述多个阻挡装置包含一聚合物。
5.一种表面修整装置，其特征在于，包含：
一修整盘，配置以使一表面粗糙化；
一修整臂，配置以平移和旋转该修整盘；
一连接元件，配置以将该修整盘固定到该修整臂上，并且包含一上表面；以及
一阻挡元件，位于该连接元件的该上表面下方。
6.根据权利要求5所述的表面修整装置，其特征在于，该连接元件包含一磁性螺丝。
7.根据权利要求6所述的表面修整装置，其特征在于，该上表面包含该磁性螺丝的一螺丝头。
8.根据权利要求5所述的表面修整装置，其特征在于，该阻挡元件包含一凸缘和一裙部。
9.一种抛光方法，其特征在于，包含：
固定一物体于一载体上；
按压该物体于一抛光垫上；
分配一研磨液于该抛光垫上；
旋转该物体或该抛光垫；以及
使用一垫修整器修整该抛光垫，其中该垫修整器包含一修整盘、一修整臂、配置以将该修整盘固定到该修整臂上的多个磁性螺丝，以及位于每个所述磁性螺丝中的一螺丝头下方的一阻挡装置。
10.根据权利要求9所述的抛光方法，其特征在于，还包含从该磁性螺丝和该阻挡装置移除碎屑颗粒。
技术总结
本揭示案提供了一种用以在半导体装置制造中抛光半导体基板的装置和方法，即抛光装置、表面修整装置及抛光方法。此装置可包括：载体，配置以支撑基板；抛光垫，配置以抛光基板的第一表面；化学机械抛光研磨液输送臂，配置以将化学机械抛光研磨液分配到基板的第一表面上；垫修整器，配置以修整抛光垫。在一些实施例中，垫修整器可包括：修整盘，配置以刮擦抛光垫；修整臂，配置以旋转修整盘；多个磁性螺丝，配置以将修整盘固定在修整臂上，并包括相应的多个螺丝头；多个阻挡装置分别位于多个螺丝头下方，并且配置以阻挡碎屑颗粒进入相应的多个螺丝孔中。
技术研发人员：曾于平;郑人豪
受保护的技术使用者：台湾积体电路制造股份有限公司
技术研发日：.02.22
技术公布日：.02.11
