專利名稱：軟的化學機械平坦化/拋光(cmp)拋光墊的金剛石調(diào)理的制作方法
技術領域：
本發(fā)明的實施方案涉及化學機械平坦化/拋光(CMP)，具體而言，其涉及CMP拋光墊的調(diào)理。
背景技術：
化學機械平坦化/拋光(CMP)是一種首先在1980年代中期被開發(fā)出來的工藝技術，它使得能在襯底或晶片上生產(chǎn)集成電路。CMP工藝用來制備晶片，并且用來在這些晶片上制作半導體器件或結構。CMP工藝用來平坦化(即，使其平整)在晶片上的半導體層、在半導體層上的絕緣層以及在絕緣層上具有預定圖案的導電層。
典型的CMP系統(tǒng)包括晶片載體以及安裝在外殼內(nèi)的臺板(platen)。拋光墊被緊固在臺板上，待拋光的晶片被緊固在晶片載體上。典型的CMP工藝如下進行操作。晶片載體旋轉(zhuǎn)晶片，并且/或者臺板旋轉(zhuǎn)拋光墊?；瘜W漿料被施加到拋光墊的表面，晶片與拋光墊接觸并被拋光(或被平坦化)。化學漿料施加與機械旋轉(zhuǎn)相結合從而得到了“化學-機械平坦化”這一術語。
在晶片被拋光時，化學漿料和從晶片被去除的材料易于在拋光墊的表面形成滑的薄膜，使拋光墊變得光滑，降低了拋光速率和效率。因此，拋光墊保持干凈且保持表面平整是很重要的。清洗拋光墊的過程有時被稱為“調(diào)理”(″conditioning″)或“更新”。
一種調(diào)理拋光墊的方法是使用傳統(tǒng)的鑲嵌金剛石的研磨盤或研磨條來打磨它們。雖然傳統(tǒng)的鑲嵌金剛石的研磨條可很好地適用于調(diào)理粗拋光用的“硬”拋光墊，但是它們并不能很好地適用于調(diào)理精細拋光用的“軟”拋光墊。當用鑲嵌金剛石的研磨盤調(diào)理軟拋光墊時，金剛石不但會去除廢棄的材料，而且它們也會損害到墊的拋光表面。


在附圖中，相似的標號通常指示相同的、功能類似的和/或結構等同的元件。在元件首次出現(xiàn)的附圖由標號中最左邊的數(shù)字指示，其中圖1是根據(jù)本發(fā)明實施方案的化學機械平坦化/拋光(CMP)拋光系統(tǒng)的示意圖；圖2是圖示由根據(jù)本發(fā)明實施方案的CMP拋光系統(tǒng)所進行的工藝的流程圖；圖3圖示了本發(fā)明實施方案的示例性軟拋光墊；圖4圖示了根據(jù)本發(fā)明實施方案的調(diào)理臂的操作；圖5圖示了根據(jù)本發(fā)明實施方案的金剛石調(diào)理器。
具體實施例方式
圖1是根據(jù)本發(fā)明實施方案的化學機械平坦化(CMP)拋光系統(tǒng)100的示意圖。該CMP拋光系統(tǒng)100包括外殼101、拋光頭部102、控制面板103、臺板104、軸105、晶片106、基座107、軟拋光墊108、調(diào)理臂110、金剛石(或人造金剛石)調(diào)理器112、漿料罐114、軸115、水罐116以及機電設備118。漿料罐114和/或水罐116可以位于外殼101內(nèi)，或與其相分離。機電設備118可以包括垂直驅(qū)動器、旋轉(zhuǎn)驅(qū)動器、控制器或其它通常用于操作CMP拋光系統(tǒng)中的臂、電機或其它裝置的設備。
臺板104安裝在外殼101內(nèi)并且可以由機電設備118中的電機(未示出)旋轉(zhuǎn)。拋光頭部102安裝在軸105上并且可以由機電設備118中的電機(未示出)旋轉(zhuǎn)。晶片106被安裝成使得待拋光的表面朝下并離開拋光頭部102。使用粘結劑將軟拋光墊108安裝到臺板上。在拋光晶片106期間，拋光頭部102可以與軟拋光墊108的旋轉(zhuǎn)相反的方向旋轉(zhuǎn)，如箭頭120和122所示?；蛘?，拋光頭部102可以旋轉(zhuǎn)，而臺板104保持靜止。再或者，拋光頭部102可以靜止，而臺板104旋轉(zhuǎn)。在拋光晶片106期間，漿料罐114將漿料傳送到軟拋光墊108的表面。
調(diào)理臂110在調(diào)理軟拋光墊108時在它的基座107中繞軸旋轉(zhuǎn)。機電設備118中的電機(未示出)可以移動調(diào)理臂110。在調(diào)理軟拋光墊108期間，水罐116可以將清洗溶液(比如，飲用水或去離子(DI)水)分送到軟拋光墊108的表面。
圖2是圖示由根據(jù)本發(fā)明實施方案的CMP拋光系統(tǒng)100所進行的工藝200的流程圖。在其上具有機器可讀指令的機器可讀介質(zhì)可以被用來使處理器執(zhí)行工藝200。當然，工藝200僅僅是一個示例性的工藝，其它的工藝也可以被使用。示例性的工藝200可以被用來去除金屬、氧化物、玻璃、硅等。雖然示例性的工藝200是參考晶片來說明的，但是示例性的工藝200可以被用于半導體、存儲盤、或其它適當?shù)囊蠊饣?、平整、精細拋光等的物件，比如透鏡和平面鏡。
在框202中，頭部102夾持著晶片106，并且在漿料從漿料罐114被施加到軟拋光墊108的表面上時將晶片106抵靠在軟拋光墊108上旋轉(zhuǎn)，臺板104對晶片106施加力。在框204，頭部102將晶片106與軟拋光墊108脫離接觸，漿料不再流到軟拋光墊108的表面上。
在框206，使用金剛石調(diào)理器112對軟拋光墊108進行調(diào)理。在本發(fā)明的一個實施方案中，臺板104旋轉(zhuǎn)軟拋光墊108，來自水罐116的清洗溶液對軟拋光墊108進行清洗，例如，通過將去離子水供應到軟拋光墊108的表面上，并且具有金剛石調(diào)理器112的調(diào)理臂110掃過(例如，來回地掃過)軟拋光墊108。雖然在一些實施方案中對軟拋光墊108的拋光被描述為異地(ex situ)進行的(在晶片106的多次拋光之間)，但是在另一些實施方案中對軟拋光墊108的拋光可以是原地(in situ)進行的(在晶片正被拋光時)，或者是二者的某種組合。當然，根據(jù)本發(fā)明的實施方案，軟拋光墊108可以在拋光任何晶片106之前被調(diào)理。
如下工藝參數(shù)中的一個或組合可以被修改以改善使用金剛石調(diào)理器112調(diào)理軟墊108的工藝，來確保具有金剛石調(diào)理器112的調(diào)理臂110不會損壞或顯著地減少軟拋光墊108的壽命。事實上，根據(jù)本發(fā)明的實施方案，軟拋光墊108的壽命得以顯著地增加。軟拋光墊108的壽命增加則降低了勞動力成本和部件成本，并且改善了工藝(例如，軟拋光墊108不再必須經(jīng)常更換)。
在一個實施方案中，調(diào)理臂110通過金剛石調(diào)理器112對軟拋光墊108施加大約0.25磅每平方英寸(psi)的壓力，比較而言，使用傳統(tǒng)的硬拋光墊技術則施加大約3psi的壓力。
在已知的軟拋光墊調(diào)理方法中，臺板不旋轉(zhuǎn)，因此軟拋光墊也不旋轉(zhuǎn)。在本發(fā)明的實施方案中，臺板104的旋轉(zhuǎn)速度可大約是100轉(zhuǎn)每分鐘(rpm)，因此軟拋光墊108的旋轉(zhuǎn)速度也是如此。
在已知的軟拋光墊調(diào)理方法中，可以沒有去離子水流向軟拋光墊。在本發(fā)明的一個實施方案中，來自去離子水罐116的去離子水的體積流速可以是1加侖每分鐘(gpm)。或者，該體積流速可以是從0到大約7加侖每分鐘之間的任意值。
在已知的軟拋光墊調(diào)理方法中，不使用金剛石調(diào)理器，因此沒有向下的力被施加到軟拋光墊。在一個實施方案中，由金剛石調(diào)理器112施加到軟拋光墊的向下的力可以是0.25psi。
在已知的軟拋光墊調(diào)理方法中，沒有使用金剛石調(diào)理器。在已知的硬拋光墊調(diào)理方法中，金剛石調(diào)理器至少進行10次掃描。在一個實施方案中，金剛石調(diào)理器112至少一次掃描通過軟拋光墊。
圖3圖示了本發(fā)明實施方案的示例性軟拋光墊108。該示例性軟拋光墊108包括幾個孔302，并且可以由在聚酯薄膜或可壓縮氨基甲酸酯(urethane)襯底上的絨毛多孔氨基甲酸酯層制成。在另一個實施方案中，該示例性軟拋光墊108可以是纏結的涂覆有聚氨酯的聚酯纖維制備。在另一個實施方案中，該示例性軟拋光墊108可以是浸漬有微多孔彈性體的纖維的氈片?；蛘?，該示例性軟拋光墊108可以是多孔熱塑性樹脂基材(典型的為聚氨酯)，并使用纖維網(wǎng)(比如聚酯纖維的氈墊)強化。適當?shù)能泬|的例子包括任何從Delaware的Wilmington市的Rodel Holdings公司生產(chǎn)的Politex系列拋光墊。
根據(jù)本發(fā)明實施方案的示例性軟拋光墊108與已知的硬拋光墊相區(qū)別，硬拋光墊包括與其它類型的拋光墊和聚氨酯浸漬氈拋光墊相比時相對較硬且不那么可壓縮的微多孔聚氨酯。硬墊的例子包括SUBA 1000系列拋光墊和由Arizona的Phoenix市的Rodel公司生產(chǎn)的SUBA墊。
圖4圖示了根據(jù)本發(fā)明實施方案的調(diào)理臂110的操作。當軟拋光墊108移動并且晶片106被拋光時，調(diào)理臂110(以及金剛石調(diào)理器112)保持在位置402，該位置402接近軟拋光墊108的圓周。在軟拋光墊108已經(jīng)拋光了預定數(shù)量的晶片之后，或在拋光速率已經(jīng)由于漿料和其它碎片的堆積而已經(jīng)降低時，調(diào)理臂110在基座107的一端繞軸旋轉(zhuǎn)，下降到軟拋光墊108上，沿箭頭408指示的弧線從位置402掃過軟拋光墊108的表面(如虛線所示)，掃到鄰近軟拋光墊108圓周的另一側(cè)的第二位置406(亦如虛線所示)。
圖5圖示了根據(jù)本發(fā)明實施方案的金剛石調(diào)理器112。金剛石調(diào)理器112包括具有金剛石504的基體502?；w502可以是任何適當?shù)挠惨r底。金剛石504可以是合成金剛石、天然金剛石等。
金剛石504可以使用化學氣相沉積(CVD)被置于基體502之上。或者，金剛石504可以被鑲嵌在基體502中。例如，金剛石調(diào)理器112可以根據(jù)公知的或?qū)Ｓ械募夹g通過將金剛石顆粒鑲嵌在涂覆于硬襯底表面上的鎳中來形成。
本發(fā)明的實施方案可以使用硬件、軟件、固件，或軟件和硬件的組合來實現(xiàn)。在使用軟件實現(xiàn)時，軟件可以被存儲在計算機程序產(chǎn)品(比如，光盤、磁盤、軟盤等)或程序存儲裝置(比如，光盤驅(qū)動器、磁盤驅(qū)動器、軟盤驅(qū)動器等)上。
上面對所圖示的本發(fā)明實施方案的描述并非是詳盡的，也并非打算將本發(fā)明限制于所公開的精確形式。盡管為了說明的目的，本文對本發(fā)明的具體實施方案和其示例進行了描述，但是在本發(fā)明的范圍之內(nèi)還可能有各種等價的修改，就如本領域的普通技術人員所認識到的那樣。本發(fā)明的這些修改可以是根據(jù)上面詳細的說明而進行的。
在上面的描述中，描述了許多特定的細節(jié)，比如具體的工藝、材料、裝置等以便全面理解本發(fā)明的實施方案。但是，本領域的普通技術人員將認識到，在沒有這些特定細節(jié)中的一個或多個時，或使用其它方法、元件等時，本發(fā)明的實施方案也可以實施。在其它例子中，公知的結構或操作沒有示出或詳細地說明，以免模糊對本說明書的理解。
為了有助于對本發(fā)明實施方案的理解，多個操作已經(jīng)被描述為依次進行的多個分離的操作。但是，它們被描述的順序不應當被解釋為暗示這些操作必須是依賴于順序的，或解釋為這些操作應該以它們被給出的順序來進行。
在本說明書中通篇提及的“一個實施方案”或“實施方案”指結合該實施方案描述的具體特征、結構、工藝、方框或特性被包括在本發(fā)明的至少一個實施方案中。因此，在本說明書中通篇多處出現(xiàn)的短語“一個實施方案中”或“實施方案中”不一定都指相同的實施方案。而且，具體特征、結構或特性可以以任何適當?shù)姆绞奖唤M合在一個或多個實施方案中。
在權利要求書中所采用的術語不應當被解釋來將本發(fā)明限制為在本說明書和權利要求書中所公開的特定實施方案。而且，本發(fā)明實施方案的范圍將完全由所附的權利要求書確定，而對權利要求書的解釋應根據(jù)確定的權利要求解釋規(guī)則進行。
權利要求
1.一種調(diào)理化學機械平坦化拋光墊的方法，包括使用金剛石調(diào)理器調(diào)理軟拋光墊。
2.根據(jù)權利要求1的方法，還包括旋轉(zhuǎn)在臺板上的軟拋光墊；清洗所述軟拋光墊；以及使金剛石調(diào)理器從所述軟拋光墊上方通過。
3.根據(jù)權利要求2的方法，還包括從所述臺板施加0磅每平方英寸的力到所述軟拋光墊上。
4.根據(jù)權利要求1的方法，其中，使其上具有所述金剛石調(diào)理器的調(diào)理臂從所述軟拋光墊上方通過的操作包括在晶片拋光期間使所述金剛石調(diào)理器從所述軟拋光墊上方通過。
5.根據(jù)權利要求1的方法，其中，使其上具有所述金剛石調(diào)理器的調(diào)理臂從所述軟拋光墊上方通過的操作包括在多個晶片拋光操作之間使所述金剛石調(diào)理器從所述軟拋光墊上方通過。
6.根據(jù)權利要求1的方法，還包括將晶片抵靠所述軟拋光墊旋轉(zhuǎn)。
7.根據(jù)權利要求6的方法，還包括施加漿料到所述軟拋光墊的表面上。
8.一種化學機械平坦化系統(tǒng)，包括安裝在外殼中的頭部；安裝于所述頭部的晶片；安裝在所述外殼中的臺板；安裝于所述臺板的軟拋光墊；安裝在所述外殼中的墊調(diào)理臂；以及安裝于所述墊調(diào)理臂的金剛石調(diào)理器。
9.根據(jù)權利要求8的系統(tǒng)，還包括安裝在所述外殼中的漿料罐。
10.根據(jù)權利要求9的系統(tǒng)，還包括安裝在所述外殼中的水罐。
11.根據(jù)權利要求8的系統(tǒng)，還包括安裝在所述外殼中的機電設備。
12.一種化學機械平坦化裝置，包括結合到外殼中的臺板的軟拋光墊；以及安裝在所述外殼中的墊調(diào)理臂，所述墊調(diào)理臂具有附著于其上的金剛石調(diào)理器。
13.根據(jù)權利要求12的化學機械平坦化裝置，其中，所述軟拋光墊包括在基本可壓縮的襯底上的絨毛多孔氨基甲酸酯層。
14.根據(jù)權利要求13的化學機械平坦化裝置，其中，所述軟拋光墊包括在聚酯薄膜襯底上的絨毛多孔氨基甲酸酯層。
15.根據(jù)權利要求12的化學機械平坦化裝置，其中，所述軟拋光墊包括在基本可壓縮的氨基甲酸酯襯底上的絨毛多孔氨基甲酸酯層。
16.根據(jù)權利要求12的化學機械平坦化裝置，其中，所述金剛石調(diào)理器包括金剛石條。
17.根據(jù)權利要求12的化學機械平坦化裝置，其中，所述金剛石條包括嵌于基體中的合成金剛石。
全文摘要
在化學機械平坦化的調(diào)理工藝中，雖然傳統(tǒng)的鑲嵌金剛石的研磨條可很好地適用于調(diào)理傳統(tǒng)的“硬”拋光墊，但是它們并適用于調(diào)理“軟”拋光墊，因為金剛石不但會去除廢棄的材料，而且它們還會損害墊的拋光表面。本發(fā)明的實施方案涉及使用金剛石研磨條來調(diào)理軟拋光墊，而不會損壞軟拋光墊(108)。
文檔編號B24B37/04GK1694783SQ200380100789
公開日2005年11月9日 申請日期2003年12月15日 優(yōu)先權日2003年3月28日
發(fā)明者巴拉克·亞德尼, 博阿茲·埃爾達德, 菲利普·斯盧茨基, 達恩·多倫 申請人:英特爾公司