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用于化學(xué)機(jī)械研磨工具的裝置的制作方法

文檔序號(hào):11586305閱讀:285來源:國知局
本發(fā)明實(shí)施例關(guān)于一種半導(dǎo)體制程技術(shù),特別有關(guān)于一種化學(xué)機(jī)械研磨(cmp)工具、裝置及方法。
背景技術(shù)
::半導(dǎo)體元件(semiconductordevices)被使用在各種電子應(yīng)用領(lǐng)域,例如個(gè)人電腦、手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)等電子設(shè)備中。一些半導(dǎo)體元件包括例如集成電路裸片(integratedcircuitdies),通常,有數(shù)十個(gè)或數(shù)百個(gè)集成電路裸片在一個(gè)半導(dǎo)體晶片上被制造,之后該些集成電路沿著切割線再被切割分開(singulated)。又,半導(dǎo)體元件的制作通常包括在一半導(dǎo)體基板上依序沉積絕緣或介電層、導(dǎo)電層與半導(dǎo)體材料層,并使用光刻技術(shù)(lithography)對上述各種材料層進(jìn)行圖案化,以形成在基板上方的電路部件及元件?;瘜W(xué)機(jī)械研磨(chemical-mechanicalpolishing(cmp))為被使用于半導(dǎo)體元件的制造中的一種制程類型。cmp為一種制程,可使用化學(xué)及機(jī)械力的組合來使晶片的表面光滑及平坦化。集成電路裸片以晶片型式被置入一cmp工具(tool)的腔室,并在制程的各個(gè)階段中被平坦化(planarized)或研磨(polished)。cmp制程可將一晶片的例如介電層、半導(dǎo)體層及導(dǎo)電材料層形成平坦的表面。cmp工具通常具有一可轉(zhuǎn)動(dòng)的平臺(tái)及一貼附于平臺(tái)的研磨墊。在一些cmp制程中,可使用一預(yù)定量的壓力將一半導(dǎo)體晶片倒置抵靠在研磨墊上。又,在cmp制程中,一稱作研磨液的分散液,包含一些化學(xué)品(chemicals)及微小的磨料顆粒(microabrasivegrains),可被施加至研磨墊,當(dāng)晶片被保持抵靠在該旋轉(zhuǎn)的研磨墊上時(shí)。在一些應(yīng)用中,晶片亦可被轉(zhuǎn)動(dòng)。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:本發(fā)明一實(shí)施例提供一種用于一(chemical-mechanicalpolishing(cmp))工具的裝置,包括一載具及一嵌入式虛設(shè)盤(embeddeddummydisk)。嵌入式虛設(shè)盤耦合于載具,并包括一基板及一設(shè)于基板上方的薄膜。載具可耦合于cmp工具的一處理器的一臂。載具與嵌入式虛設(shè)盤被配置成嵌入cmp工具的一外殼內(nèi)。在準(zhǔn)備一晶片的一研磨制程時(shí),嵌入式虛設(shè)盤適用于被cmp工具所研磨。本發(fā)明一實(shí)施例提供一種cmp工具,包括一外殼、一平臺(tái)、一研磨墊、一研磨液分配器、一處理器、一第一載具及一第二載具。平臺(tái)設(shè)于外殼內(nèi)。研磨墊設(shè)于平臺(tái)上。研磨液分配器設(shè)于外殼內(nèi)且靠近平臺(tái)。處理器設(shè)于外殼內(nèi)且靠近平臺(tái)。第一載具藉由一第一臂耦合于處理器,且第一載具適用于保持一晶片。第二載具藉由一第二臂耦合于處理器,且一嵌入式虛設(shè)盤耦合于第二載具。嵌入式虛設(shè)盤具有一基板及一設(shè)于基板上方的薄膜。第二載具及嵌入式虛設(shè)盤被嵌入cmp工具的外殼內(nèi)。本發(fā)明一實(shí)施例提供一種化學(xué)機(jī)械地(chemically-mechanically)研磨一晶片的方法,包括將一晶片置于一cmp工具內(nèi),其中cmp工具包括耦合于一處理器的一嵌入式虛設(shè)盤及具有一研磨墊設(shè)于其上的一平臺(tái)。嵌入式虛設(shè)盤被嵌入cmp工具內(nèi)。嵌入式虛設(shè)盤具有一基板及一設(shè)于基板上方的薄膜。上述方法亦包括利用研磨墊及一研磨液研磨嵌入式虛設(shè)盤、利用研磨墊及上述研磨液研磨晶片、及將晶片自cmp工具移出。附圖說明根據(jù)以下的詳細(xì)說明并配合所附附圖做完整公開。應(yīng)注意的是,根據(jù)本產(chǎn)業(yè)的一般作業(yè),圖示并未必按照比例繪制。事實(shí)上,可能任意的放大或縮小元件的尺寸,以做清楚的說明。圖1顯示根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例的一種化學(xué)機(jī)械研磨(cmp)工具,其包括一嵌入式虛設(shè)盤(embeddeddummydisk)。圖2及3顯示根據(jù)一些實(shí)施例的圖1中所示的cmp工具的部分的上視圖。圖4顯示根據(jù)一些實(shí)施例的在一研磨制程的各個(gè)階段的cmp工具的部分的上視圖。圖5至9顯示根據(jù)一些實(shí)施例的cmp工具的部分的上視圖,其包括各種數(shù)量的嵌入式虛設(shè)盤及用于嵌入式虛設(shè)盤的載具。圖10至14顯示根據(jù)一些實(shí)施例的載具的底視圖,其包括各種數(shù)量的嵌入式虛設(shè)盤。圖15顯示根據(jù)一些實(shí)施例的使用一嵌入式虛設(shè)盤的一種cmp方法的流程圖。圖16至19顯示根據(jù)一些實(shí)施例的一cmp制程的各個(gè)階段。圖20顯示根據(jù)一些實(shí)施例的使用一嵌入式虛設(shè)盤的一種cmp方法的流程圖。圖21顯示根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例的一嵌入式虛設(shè)盤的剖視圖?!痉?hào)說明】100~化學(xué)機(jī)械研磨(cmp)工具;101~裝置;102~外殼;104~平臺(tái);106~研磨墊;110a~(第一)載具;110b~(第二)載具、第二圓盤載具;112~晶片;114~嵌入式虛設(shè)盤;116~處理器;118a、118b、118c~臂;120~金剛石磨盤;122~研磨液;124~研磨液分配器;125~儲(chǔ)存器;126~加載端口;128a~(濕閑置)階段;128b、128c~階段;128d~箭頭;130~流程圖;131、132、133、134、135、136~步驟;138、138’~支撐座;140~刷子;142~去離子水;144~清潔液;146~裝置;150~流程圖;152、154、156、158~步驟;160~基板;162~薄膜;d0、d1~尺寸。具體實(shí)施方式以下的公開內(nèi)容提供許多不同的實(shí)施例或范例以實(shí)施本案的不同特征。以下的公開內(nèi)容敘述各個(gè)構(gòu)件及其排列方式的特定范例,以簡化說明。當(dāng)然,這些特定的范例并非用以限定。例如,若是本說明書敘述了一第一特征形成于一第二特征之上或上方,即表示其可能包含上述第一特征與上述第二特征是直接接觸的實(shí)施例,亦可能包含了有附加特征形成于上述第一特征與上述第二特征之間,而使上述第一特征與第二特征可能未直接接觸的實(shí)施例。另外,以下說明書不同范例可能重復(fù)使用相同的參考符號(hào)及/或標(biāo)記。這些重復(fù)為了簡化與清晰的目的,并非用以限定所討論的不同實(shí)施例及/或結(jié)構(gòu)之間有特定的關(guān)系。此外,其與空間相關(guān)用詞。例如“在…下方”、“下方”、“較低的”、“上方”、“較高的”及類似的用詞,為了便于描述圖示中一個(gè)元件或特征與另一個(gè)(些)元件或特征之間的關(guān)系。除了在附圖中繪示的方位外,這些空間相關(guān)用詞意欲包含使用中或操作中的裝置的不同方位。裝置可能被轉(zhuǎn)向不同方位(旋轉(zhuǎn)90度或其他方位),則在此使用的空間相關(guān)詞也可依此相同解釋。本說明書實(shí)施例公開多種化學(xué)機(jī)械研磨(chemical-mechanicalpolishing(cmp))裝置、cmp工具及化學(xué)機(jī)械地(chemically-mechanically)研磨例如半導(dǎo)體晶片的方法。嵌入式虛設(shè)盤(embeddeddummydisks)被嵌入一cmp工具內(nèi),其可在經(jīng)圖案化的或產(chǎn)品晶片(patternedorproductionwafers)被研磨前被使用,以延長研磨墊壽命并導(dǎo)致成本降低。在一些實(shí)施例中,嵌入式虛設(shè)盤包括未經(jīng)圖案化的(unpatterned)薄膜,其具有與上述經(jīng)圖案化的或產(chǎn)品晶片的薄膜及材料層相同的材料。由于嵌入式虛設(shè)盤被嵌入于該cmp工具內(nèi),因此嵌入式虛設(shè)盤不需要使用cmp工具的加載端口(loadports)來進(jìn)入該cmp工具。在以下說明的各個(gè)視圖與示意性實(shí)施例中,相同的參考符號(hào)用于指定相同的元件。首先參照圖1,其顯示根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例的一cmp工具100,包括一嵌入式虛設(shè)盤114。與本案相關(guān)的cmp工具100的其他部件亦被顯示于圖中。cmp工具100亦可以包括其他未被示出的部件,舉例來說,除了一研磨站(polishingstation)外,cmp工具100亦可包括其他工作站,例如一清洗站(cleaningstation)、一干燥站(dryingstation)或其他類型的站。在一些實(shí)施例中,cmp工具100包括一外殼102,其提供一密封的(sealed)及例如用以容納cmp工具100的部件的系統(tǒng)。一加載端口126耦合于外殼102,其允許一(些)晶片112插入cmp工具100。又,cmp工具100亦可以包括耦合于外殼102的圖未示的多個(gè)加載端口126。在一些實(shí)施例中,晶片112包括一產(chǎn)品晶片或一經(jīng)圖案化的晶片。又,晶片112亦可能包括其他類型的晶片112,例如一測試晶片。cmp工具100包括一平臺(tái)104,其適用于支撐一研磨墊106。在cmp制程中,研磨墊106及平臺(tái)104可透過例如耦合于平臺(tái)104的一機(jī)構(gòu)(圖未示)而被轉(zhuǎn)動(dòng)。在一些實(shí)施例中,平臺(tái)104及研磨墊106大于晶片112。在一些實(shí)施例中,研磨墊106為可拆卸的(removable),并透過一黏性薄膜、黏合劑或膠而貼附于平臺(tái)104。又,研磨墊106亦可以透過其他手段耦合于平臺(tái)104。雖然未顯示,在cmp制程中,一(些)加熱器可設(shè)在平臺(tái)104下方以增加平臺(tái)104的溫度。cmp工具100包括一載具110a,其適用于在例如cmp制程中保持一晶片112。在此,用于晶片112的載具110a亦稱作一第一載具110a。第一載具110a為可轉(zhuǎn)動(dòng)的,例如可透過連接于其的一機(jī)構(gòu)(圖未示)而被帶動(dòng)。又,第一載具110a包括一管線(line)、軟管(hose)或管(tube),可用以產(chǎn)生真空(vacuum)以拿起及保持晶片112,當(dāng)將晶片112移動(dòng)至cmp工具100的各站時(shí)及在cmp制程中。晶片112通常包括一設(shè)于其上的經(jīng)圖案化的材料層,其需要例如平坦化、光滑化或減少厚度。晶片112可被第一載具110a利用真空而自加載端口126拿起,接著第一載具110a移動(dòng)晶片112至研磨墊106上方,再將晶片112降低及壓抵于研磨墊106上,以進(jìn)行一cmp制程。而在cmp制程完成之后,晶片112再利用真空而被拿起,并回到加載端口126或前往cmp工具100內(nèi)的另一站。cmp工具100包括一載具110b,其適用于保持一嵌入式虛設(shè)盤114。在此,載具110b亦稱作一第二載具110b。第二載具110b可具有與第一載具110a相似的類型及/或尺寸,或者第二載具110b可具有與第一載具110a不同的類型及/或尺寸。在一些實(shí)施例中,第二載具110b的尺寸大致相同或小于第一載具110a的尺寸。在一些實(shí)施例中,嵌入式虛設(shè)盤114包括一薄膜162(未示于圖1中;參照圖21)或設(shè)于其上的材料層,其為未被圖案化的。在此,參照圖21進(jìn)一步說明嵌入式虛設(shè)盤114。在一些實(shí)施例中,嵌入式虛設(shè)盤114的未經(jīng)圖案化的薄膜可具有與晶片112的薄膜及材料層相似的材料,而晶片112可以包括產(chǎn)品晶片、經(jīng)圖案化的晶片或測試晶片。在一些實(shí)施例中,嵌入式虛設(shè)盤114可透過黏合劑或機(jī)械式連接(mechanicalconnection)而被固定于第二載具110b,舉例來說,嵌入式虛設(shè)盤114可使用一黏性薄膜、一膠、或例如螺釘或螺栓的機(jī)械式連接件而耦合于第二載具110b。嵌入式虛設(shè)盤114亦可利用真空而耦合于第二載具110b。嵌入式虛設(shè)盤114亦可利用其他手段而附著于第二載具110b。在一些實(shí)施例中,第二載具110b與嵌入式虛設(shè)盤114共同組成一裝置101,其構(gòu)成例如用于cmp工具100的一嵌入式虛設(shè)研磨盤。在一些實(shí)施例中,在準(zhǔn)備晶片112的一研磨制程(亦即一cmp制程)時(shí),嵌入式虛設(shè)盤114適用于被cmp工具100所研磨。第一載具110a及第二載具110b分別藉由臂118a及臂118b耦合于一處理器116。舉例來說,處理器116可包括一機(jī)器人裝置(roboticmachine)、一自動(dòng)裝置(automatedmachine)或一傳輸機(jī)器人(transferrobot),其適于在cmp制程中機(jī)械地控制例如第一載具110a及第二載具110b的cmp工具100的各種部件的定位(positioning)。又,處理器116可包括多個(gè)臂118a、118b及118c,其中臂118a、118b及118c例如為機(jī)械手臂(roboticarms)。處理器116亦可以包括其他圖未示的額外的臂(請參見如圖7至9中所示處理器116的其他額外的臂)。又,第一載具110a及第二載具110b包括或耦合于可在cmp制程中轉(zhuǎn)動(dòng)第一載具110a及第二載具110b的機(jī)構(gòu)(圖未示)。cmp工具100包括一金剛石磨盤120,其透過一臂118c耦合于處理器116。金剛石磨盤120包括內(nèi)埋(embedded)或封裝(encapsulated)于一基板上的加工過的鉆石顆粒。金剛石磨盤120包括或耦合于可轉(zhuǎn)動(dòng)金剛石磨盤120的一機(jī)構(gòu)(圖未示)。金剛石磨盤120可用于修整研磨墊106表面,例如去除研磨的副產(chǎn)物。在一些實(shí)施例中,金剛石磨盤120例如為一鉆石修整器具,其亦可塑造研磨墊106且影響研磨墊106的表面粗糙度與壽命。一可在cmp制程中將一研磨液122分配至平臺(tái)104的研磨液分配器124設(shè)置為靠近平臺(tái)104。研磨液分配器124可連接到一槽(tank)或儲(chǔ)存器125,以保持研磨液122的供給。研磨液分配器124可包括一噴嘴,位在一可樞轉(zhuǎn)的(pivotable)臂的端部,使得研磨液分配器124可移向或移離平臺(tái)104。嵌入式虛設(shè)盤114可在cmp工具100的部件保養(yǎng)之后使用,舉例來說,可在例如替換研磨墊106或其他部件之后,或者可在維修或清潔第一載具110a、第二載具110b、金剛石磨盤120及cmp工具100的其他部件之后使用。嵌入式虛設(shè)盤114亦可在例如一濕閑置周期(wetidlecycle)之后使用。第二載具110b及嵌入式虛設(shè)盤114均被嵌入cmp工具100的外殼102內(nèi)為有利的。舉例來說,在cmp工具100內(nèi)包括或嵌入有嵌入式虛設(shè)盤114可避免將虛設(shè)盤自外部載入cmp工具100內(nèi)的需要,如此能夠增加研磨墊106的壽命。又,舉例來說,嵌入嵌入式虛設(shè)盤114并不具有一固定環(huán)(retainerring),其可包括一硬的材料或例如聚醚醚酮(polyetheretherketone(peek))或聚苯硫醚(polyphenylenesulfide(pps))的熱塑性塑膠而會(huì)消耗研磨墊106的厚度。因此,在一些實(shí)施例中,嵌入式虛設(shè)盤114并不會(huì)消耗研磨墊106及不包含在可決定研磨墊106壽命的晶片計(jì)數(shù)(wafercount)中為有利的。在晶片112的cmp或研磨制程中,研磨墊106被旋轉(zhuǎn),且第一載具110a被降低直到晶片112接觸研磨墊106。第一載具110a被旋轉(zhuǎn)且同時(shí)施加一向下的力于轉(zhuǎn)動(dòng)中的研磨墊106。金剛石磨盤120亦被置靠在研磨墊106上且被旋轉(zhuǎn)。而研磨液122透過研磨液分配器124被分配至研磨墊106上。研磨液122提供cmp制程的一化學(xué)性部分(chemicalcomponent),而研磨墊106的表面的粗糙度提供cmp制程的一機(jī)械性部分(mechanicalcomponent)。舉例來說,在一些實(shí)施例中,臂118a可在研磨墊106的表面上將第一載具110a來回反復(fù)地掃動(dòng)或移動(dòng),以研磨晶片112表面。同樣地,在cmp制程之前、中及/或后,金剛石磨盤120亦可被來回地掃動(dòng),以清潔及修整研磨墊106的表面。在一些實(shí)施例中,用于cmp工具100的一裝置101包括一載具,例如圖1中所示的第二載具110b。一嵌入式虛設(shè)盤114耦合于載具,且嵌入式虛設(shè)盤114包括一基板160及一設(shè)于基板160上方的薄膜162(參見圖21,其將在本文中被進(jìn)一步介紹)。載具可耦合于(coupleable)cmp工具100的處理器116的一臂118b。舉例來說,如圖1中所示的臂118b可構(gòu)成處理器116的一臂。上述載具及嵌入式虛設(shè)盤114被配置成嵌入cmp工具100的一外殼102內(nèi)。在準(zhǔn)備一晶片112的研磨制程時(shí),嵌入式虛設(shè)盤114適用于被cmp工具100所研磨。研磨嵌入式虛設(shè)盤114可準(zhǔn)備好用于晶片112的cmp制程的研磨液122及其他條件等cmp參數(shù)。在一些實(shí)施例中,第二載具110b構(gòu)成為專用于嵌入式虛設(shè)盤114的一圓盤載具。舉例來說,在一些實(shí)施例中,第二圓盤載具110b不會(huì)被用于研磨在cmp工具100內(nèi)的其他晶片或物件。同樣地,耦合于第二載具110b的臂118b構(gòu)成為專用于嵌入式虛設(shè)盤114的一臂。圖2及3根據(jù)一些實(shí)施例的圖1中所示的cmp工具100的部分的上視圖。晶片112可利用連接于第一載具110a的臂118a而被移離或移向平臺(tái)104。同樣地,嵌入式虛設(shè)盤114可利用連接于第二載具110b的臂118b而被移離或移向平臺(tái)104,且金剛石磨盤120可利用連接于金剛石磨盤120的臂118c而被移離或移向平臺(tái)104。類似地,研磨液分配器124可被移離或移向平臺(tái)104。舉例來說,第一載具110a、第二載具110b及金剛石磨盤120可在整個(gè)研磨墊106上移動(dòng)或掃動(dòng),當(dāng)在其cmp制程的操作期間。舉例來說,處理器116或一控制器(圖未示)可移動(dòng)臂118a、118b、118c及/或研磨液分配器124。圖2顯示晶片112、嵌入式虛設(shè)盤114、金剛石磨盤120及研磨液分配器124的一”遠(yuǎn)離(awayfrom)”位置。圖3顯示晶片112、嵌入式虛設(shè)盤114、金剛石磨盤120及研磨液分配器124的設(shè)于平臺(tái)104上方的一位置,例如設(shè)于在平臺(tái)104上的研磨墊106上方。另外,晶片112、嵌入式虛設(shè)盤114、金剛石磨盤120、研磨液分配器124及在平臺(tái)104上的研磨墊106的動(dòng)向(directionalmovements)以箭頭表示于圖3中。在一些實(shí)施例中,當(dāng)晶片112置于研磨墊106上的同時(shí),嵌入式虛設(shè)盤114不會(huì)置于或壓抵于研磨墊106上。舉例來說,圖4顯示根據(jù)一些實(shí)施例的在一研磨制程的各個(gè)階段的cmp工具的部分的上視圖。又,在一些實(shí)施例中,當(dāng)晶片112置于研磨墊106上的同時(shí),嵌入式虛設(shè)盤114可以置于或壓抵于研磨墊106上。階段128a為一濕閑置階段(stage)或周期(cycle),此時(shí)金剛石磨盤120被使用以清潔研磨墊106,且研磨液分配器124可分配一去離子水(de-ionizedwater)的高壓沖洗液(highpressurerinse)。舉例來說,高壓沖洗液可為約5至約10升/分的去離子水。又,高壓沖洗液亦可包括其他壓力程度或化學(xué)物質(zhì)。舉例來說,濕閑置階段128a可在晶片的cmp制程之間實(shí)施,以維持cmp工具100腔室的潤濕(亦即,維持外殼102內(nèi)部腔室的潤濕)并可避免缺陷發(fā)生。在一些實(shí)施例中,濕閑置階段128a在利用研磨液122研磨嵌入式虛設(shè)盤114之前進(jìn)行。在一些實(shí)施例中,該濕閑置階段128a的持續(xù)時(shí)間(timeduration)約3分鐘至約10分鐘。該濕閑置階段128a亦可包括其他的持續(xù)時(shí)間。在一晶片112被置入cmp工具100之前或后,進(jìn)行階段128b。階段128b為利用由研磨液分配器124所分配的研磨液對嵌入式虛設(shè)盤114進(jìn)行研磨的過程。在階段128b,嵌入式虛設(shè)盤114的研磨制程可準(zhǔn)備好用于研磨晶片112的研磨墊106及在研磨墊106上的研磨液122(參見圖1)。在一些實(shí)施例中,在階段128b,如圖1中所示的金剛石磨盤120可以或可以不被啟動(dòng)以修整研磨墊106。在一些實(shí)施例中,包括嵌入式虛設(shè)盤114的研磨過程的階段128b可包括約5秒至約200秒的持續(xù)時(shí)間。階段128b亦可包括其他的持續(xù)時(shí)間,例如約200秒或者更多。當(dāng)晶片112準(zhǔn)備好要被研磨時(shí),第二載具110b包括嵌入式虛設(shè)盤114可被移離平臺(tái)104,且第一載具110a包括晶片112可被移動(dòng)靠近平臺(tái)104。接著,進(jìn)行階段128c,其為一晶片112研磨階段。在一些實(shí)施例中,階段128b與階段128c之間的期間(timeperiod)小于約3分鐘。在另一些實(shí)施例中,階段128b與階段128c之間的期間為約0秒至約2分鐘。階段128b與階段128c之間的期間亦可包括其他的持續(xù)時(shí)間。在階段128c之后,為后續(xù)的一晶片112或批量晶片112再重復(fù)該濕閑置階段128a,如圖4中所示的箭頭128d。圖5至9顯示根據(jù)一些實(shí)施例的cmp工具100的部分的上視圖,其包括各種數(shù)量的嵌入式虛設(shè)盤114及用于嵌入式虛設(shè)盤114的第二載具110b。在圖5中,cmp工具100包括一第二載具110b、一用于且耦合于第二載具110b的臂118b及一耦合于第二載具110b的嵌入式虛設(shè)盤114。舉例來說,嵌入式虛設(shè)盤114設(shè)于在視圖中所示第二載具110b的下方。又,嵌入式虛設(shè)盤114可透過第二載具110b及臂118b耦合于處理器116(參見圖1)。在一些實(shí)施例中,亦可有多個(gè)第二載具110b耦合于處理器116,其中每一第二載具110b包括一與其耦合的嵌入式虛設(shè)盤114。舉例來說,在圖6中,cmp工具100包括兩個(gè)第二載具110b、兩個(gè)用于第二載具110b的臂118b及兩個(gè)耦合于第二載具110b的嵌入式虛設(shè)盤114,其中每一臂118b耦合于一第二載具110b,且每一嵌入式虛設(shè)盤114耦合于一第二載具110b。又,每一臂118b耦合于如圖1中所示的處理器116。同樣地,在圖7中,cmp工具100包括三個(gè)第二載具110b、三個(gè)用于第二載具110b的臂118b及三個(gè)耦合于第二載具110b的嵌入式虛設(shè)盤114。又,在圖8中,cmp工具100包括四個(gè)第二載具110b、四個(gè)用于第二載具110b的臂118b及四個(gè)耦合于第二載具110b的嵌入式虛設(shè)盤114。又,在圖9中,cmp工具100包括五個(gè)第二載具110b、五個(gè)用于第二載具110b的臂118b及五個(gè)耦合于第二載具110b的嵌入式虛設(shè)盤114。根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例,cmp工具100亦可以包括五個(gè)以上用于嵌入式虛設(shè)盤114的第二載具110b,例如約多達(dá)10個(gè)左右的第二載具110b,其分別透過一單獨(dú)的臂118b來操作。圖10至14顯示根據(jù)一些實(shí)施例的第二載具110b的底視圖,其包括各種數(shù)量的嵌入式虛設(shè)盤114。在圖10中,根據(jù)一些實(shí)施例,一嵌入式虛設(shè)盤114耦合于第二圓盤載具110b的底部。舉例來說,在一些實(shí)施例中,嵌入式虛設(shè)盤114可具有與第二載具110b的底面大致相同的尺寸。在一些實(shí)施例中,嵌入式虛設(shè)盤114可以具有一尺寸d0的寬度或直徑,其中尺寸d0例如約1吋至約12吋。嵌入式虛設(shè)盤114亦可以具有其他尺寸。在一些實(shí)施例中,亦可以有多個(gè)嵌入式虛設(shè)盤114耦合于一第二載具110b。舉例來說,在圖11中,兩個(gè)嵌入式虛設(shè)盤114耦合于第二載具110b的底部,而在圖12中,三個(gè)嵌入式虛設(shè)盤114耦合于第二載具110b的底部,而在圖13中,四個(gè)嵌入式虛設(shè)盤114耦合于第二載具110b的底部,而在圖14中,五個(gè)嵌入式虛設(shè)盤114耦合于第二載具110b的底部。要了解的是,上述圖中所示該些嵌入式虛設(shè)盤114的形式(pattern)僅為范例,且上述嵌入式虛設(shè)盤114亦可以其他形式及形狀排列。舉例來說,在一些實(shí)施例中,六個(gè)或更多個(gè)嵌入式虛設(shè)盤114亦可以耦合于第二載具110b的底部。又,在一些實(shí)施例中,可以有約一至100個(gè)嵌入式虛設(shè)盤114耦合于第二載具110b的底部。值得一提的是,上述圖5至9及圖10至14中所示的實(shí)施例亦可做結(jié)合。舉例來說,cmp工具100內(nèi)可包括兩個(gè)或更多個(gè)第二載具110b,且每一第二載具110b可具有與其耦合的一個(gè)或多個(gè)嵌入式虛設(shè)盤114。作為另一示例,每一第二載具110b可具有設(shè)于其上的多個(gè)嵌入式虛設(shè)盤114,且多個(gè)第二載具110b可耦合于如圖1中所示的處理器116。圖15顯示根據(jù)一些實(shí)施例的使用一嵌入式虛設(shè)盤114的一種cmp方法的流程圖130,且關(guān)于其中的步驟132至135,在此亦將配合參照圖16至19進(jìn)一步做說明。在步驟131,一晶片112被載入一cmp工具100的加載端口126(參見圖1)。在步驟132,一嵌入cmp工具100內(nèi)的嵌入式虛設(shè)盤114可被研磨(圖16)。在步驟133,之前在步驟131被載入加載端口126的晶片112可被研磨(圖17)。在步驟134,晶片112被清洗(圖18)。在步驟135,晶片112被干燥(圖19)。在步驟136,晶片112被載出加載端口126。圖16至19顯示根據(jù)一些實(shí)施例的一cmp制程的各個(gè)階段。圖16顯示一研磨墊106的上視圖及一嵌入式虛設(shè)盤114的研磨制程,其中,耦合于第二載具110b的臂118b可在平臺(tái)104上的研磨墊106上方移動(dòng)第二載具110b及嵌入式虛設(shè)盤114(或多個(gè)嵌入式虛設(shè)盤114,在一些實(shí)施例中,上述嵌入式虛設(shè)盤114可耦合于第二載具110b),且嵌入式虛設(shè)盤114可被降低且抵靠于研磨墊106,以研磨嵌入式虛設(shè)盤114,及準(zhǔn)備好用于一晶片122的研磨制程的研磨墊106的表面及研磨液122。圖17顯示一研磨墊106的上視圖及一晶片112的研磨制程。當(dāng)晶片112準(zhǔn)備好要被研磨時(shí),如圖16中所示耦合于第二載具110b的臂118b可將第二載具110b及嵌入式虛設(shè)盤114移離在平臺(tái)104上的研磨墊106,接著,耦合于第一載具110a的臂118a可在平臺(tái)104上的研磨墊106上方移動(dòng)第一載具110a及晶片112,且晶片112可被降低且抵靠于研磨墊106以研磨晶片112。舉例來說,此研磨制程持續(xù)一預(yù)定時(shí)間,其取決于所期望的結(jié)果,例如設(shè)于晶片112上的一材料層的厚度或平坦度。又,此研磨制程可持續(xù)例如數(shù)秒鐘至數(shù)分鐘,或者亦可持續(xù)更長的或更短的時(shí)間。之后,耦合于第一載具110a的臂118a可將第一載具110a及晶片112移離在平臺(tái)104上的研磨墊106。在一些實(shí)施例中,晶片112接著被移出cmp工具100。而在一些實(shí)施例中,cmp工具100可以包括清洗站及干燥站,且晶片112可以尚未被移出cmp工具100。在圖18中,晶片112被置于一支撐座138上,且支撐座138位在例如一適用于清洗晶片的晶片清洗機(jī)(wafercleaner)中或未示出的cmp工具100的一清洗站中。在一些實(shí)施例中,可使用刷子140、去離子水142及清潔液144來清洗晶片112。在一些實(shí)施例中,清潔液144可包括sc-l、nh4oh、hf、檸檬酸(citricacid)或其他化學(xué)品。在一些實(shí)施例中,晶片112亦可被移出cmp工具100且在一未示出的桶(vat)或槽(bath)內(nèi)被清洗。晶片112亦可利用其他方法、裝置及材料來清洗。另外,在一些實(shí)施例中,清洗晶片112基本上將研磨液122從晶片112除去。在圖19,清洗過的晶片112被置于一支撐座138’上,且支撐座138’位在例如一適用于干燥晶片的晶片干燥機(jī)(waferdryer)中或未示出的cmp工具100的一干燥站中。一適于供給一例如氮?dú)?nitrogen)、異丙醇(isopropylalcohol、isopropanol)或其他化學(xué)品的干燥劑的裝置146可將上述干燥劑施加于晶片112,以干燥晶片112的表面。要了解的是,上述介紹的cmp制程的步驟僅為范例,在一些實(shí)施例中的cmp制程亦可以包括其他步驟及步驟順序。圖20顯示根據(jù)一些實(shí)施例的在一cmp工具100內(nèi)使用一嵌入式虛設(shè)盤114的一種cmp方法的流程圖150。在步驟152,一晶片112被置于一cmp工具100內(nèi),其中cmp工具100包括耦合于一處理器116的一嵌入式虛設(shè)盤114及具有一研磨墊106設(shè)于其上的一平臺(tái)104,又,該嵌入式虛設(shè)盤114被嵌入cmp工具100內(nèi),并包括一基板160及一薄膜162設(shè)于基板160上方。在步驟154,利用研磨墊106及一研磨液122研磨嵌入式虛設(shè)盤114。在步驟156,利用該磨墊106及研磨液122研磨晶片112。在步驟158,晶片112被移出cmp工具100。圖21顯示根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例的一嵌入式虛設(shè)盤114的剖視圖。在一些實(shí)施例中,嵌入式虛設(shè)盤114包括一基板160及一設(shè)于基板160上方的薄膜162。在一些實(shí)施例中,基板160的材料包括半導(dǎo)體材料、金屬、聚合物或上述的組合,舉例來說,基板160可包括硅、不銹鋼或例如聚碳酸酯(polycarbonate(pc))的聚合物。舉例來說,在一些實(shí)施例中,基板160具有約0.3公分至約10公分的厚度?;?60亦可包括其他材料及尺寸。在一些實(shí)施例中,薄膜162的材料包括氧化物(oxide)材料、氮化物(nitride)材料、金屬或上述的組合,又,薄膜162可包括一單一材料層或一多層疊(multi-stack)材料層。舉例來說,薄膜162可包括sio2及其衍生物,例如未摻雜的硅酸鹽(undopedsilicateglass(usg))、磷硅酸鹽玻璃(phosphosilicateglass(psg))、硼磷硅酸鹽玻璃(borophosphosilicateglass(bpsg))及其類似物。舉例來說,薄膜162可包括sin及其衍生物,例如sicn、sion、siocn及其類似物。舉例來說,薄膜162可為一金屬薄膜,其材料例如為cu、al、w、co、ta、ti、ni及其類似物、上述金屬的氧化物或上述金屬的氮化物。舉例來說,薄膜162可包括一或多個(gè)上述材料及/或其他材料的層。舉例來說,在一些實(shí)施例中,薄膜162可具有sio2、usg、psg、bpsg、sin、sicn、siocn、cu、al、w、co、ta、ti、ni、上述金屬的氧化物、及/或上述金屬的氮化物、及/或上述材料的組合或上述材料的多層。另外,薄膜162可以其使用的材料所合適的方式來形成,舉例來說,薄膜162可透過沉積、旋涂、層壓或電鍍等方式形成于基板160上。在一些實(shí)施例中,薄膜162可以具有一尺寸d1的厚度,其中尺寸d1例如約1微米(μm)至約2毫米(mm)。在一些實(shí)施例中,薄膜162的尺寸d1足夠厚而能夠例如適當(dāng)?shù)販?zhǔn)備好用于后續(xù)晶片112的一研磨制程的研磨墊106及/或研磨液122。在一些實(shí)施例中,尺寸d1亦可為一厚度,使得嵌入式虛設(shè)盤114不需要經(jīng)常更換或沒有做更換的需要。薄膜162亦可包括其他材料、尺寸及形成方式。在一些實(shí)施例中,嵌入式虛設(shè)盤114的薄膜162為未經(jīng)圖案化的。在一些其他實(shí)施例中,薄膜162也可以被圖案化。在一些實(shí)施例中,包括第二載具110b及嵌入式虛設(shè)盤114的裝置101構(gòu)成一虛設(shè)盤,其尺寸(例如寬度或直徑)可小于或大致相同于第一載具110a及要被研磨的晶片112的尺寸。舉例來說,在一些實(shí)施例中,晶片112的寬度約12吋,而虛設(shè)盤的寬度例如約1吋至約12吋。虛設(shè)盤亦可具有其他尺寸或相對尺寸(relativedimensions)。綜上所述,本說明書一些實(shí)施例提供多種可用于cmp工具的裝置,其包括一(些)嵌入式虛設(shè)盤。又,一些其他實(shí)施例提供多種cmp工具,其包括一(些)嵌入式虛設(shè)盤。又,一些其他實(shí)施例提供多種利用一(些)嵌入式虛設(shè)盤的cmp方法及在包括該(些)嵌入式虛設(shè)盤的cmp工具內(nèi)所進(jìn)行的cmp方法。本發(fā)明實(shí)施例的一些優(yōu)點(diǎn)包括提供多種cmp裝置、工具及方法,其中虛設(shè)晶片(dummywafers)不需要從cmp工具的外部來源被載入cmp工具的加載端口,因而可減省成本。相反的,若虛設(shè)晶片需要從cmp工具的外部來源被載入cmp工具的加載端口,則會(huì)增加成本、占用加載端口及減少研磨墊的壽命。因此,本發(fā)明實(shí)施例可達(dá)到節(jié)省成本、時(shí)間及延長研磨墊的壽命的效果。舉例來說,研磨墊的壽命的改善可利用將本文中所介紹的嵌入式虛設(shè)盤設(shè)置于cmp工具內(nèi)來達(dá)到,且該些嵌入式虛設(shè)盤亦可協(xié)助恢復(fù)cmp工具的腔室環(huán)境,例如在cmp工具的部件保養(yǎng)之后或在濕閑置周期之后。在一些實(shí)施例中,嵌入式虛設(shè)盤不會(huì)消耗研磨墊厚度、或促進(jìn)(contributeto)研磨墊的壽命或者算作研磨墊的壽命,且該研磨墊的壽命僅與當(dāng)晶片通過加載端口進(jìn)入且被研磨而被記數(shù)的晶片計(jì)數(shù)數(shù)量有關(guān),在一些實(shí)施例中。上述嵌入式虛設(shè)盤亦可協(xié)助準(zhǔn)備好用于晶片的研磨制程的cmp工具內(nèi)的例如研磨液及其他環(huán)境參數(shù)。再者,本文中所介紹的裝置、工具及方法可輕易地實(shí)現(xiàn)在現(xiàn)有的cmp制程流程及工具。在一些實(shí)施例中,一種用于一cmp工具的裝置,包括一載具及一耦合于載具的嵌入式虛設(shè)盤。嵌入式虛設(shè)盤包括一基板及一設(shè)于基板上方的薄膜。載具可耦合于cmp工具的一處理器的一臂。載具與嵌入式虛設(shè)盤被配置成嵌入cmp工具的一外殼內(nèi)。在準(zhǔn)備一晶片的一研磨制程時(shí),嵌入式虛設(shè)盤適用于被cmp工具所研磨。根據(jù)一些實(shí)施例,上述裝置還包括多個(gè)嵌入式虛設(shè)盤耦合于載具。根據(jù)一些實(shí)施例,上述嵌入式虛設(shè)盤的薄膜約1微米(μm)至約2毫米(mm)。根據(jù)一些實(shí)施例,上述嵌入式虛設(shè)盤的薄膜為未經(jīng)圖案化的。根據(jù)一些實(shí)施例,上述嵌入式虛設(shè)盤的薄膜的材料基本上選自于氧化物(oxide)材料、氮化物(nitride)材料、金屬及上述的組合的群組。根據(jù)一些實(shí)施例,上述嵌入式虛設(shè)盤的該薄膜的材料基本上選自于sio2、未摻雜的硅酸鹽(undopedsilicateglass(usg))、磷硅酸鹽玻璃(phosphosilicateglass(psg))、硼磷硅酸鹽玻璃(borophosphosilicateglass(bpsg))、sin、sicn、siocn、cu、al、w、co、ta、ti、ni、上述金屬的氧化物、上述金屬的氮化物及上述的組合的群組。根據(jù)一些實(shí)施例,上述嵌入式虛設(shè)盤的基板的材料基本上選自于半導(dǎo)體材料、金屬、聚合物及上述的組合的群組。在一些實(shí)施例中,一種cmp工具包括一外殼、一設(shè)于外殼內(nèi)的平臺(tái)及一設(shè)于平臺(tái)上的研磨墊。一研磨液分配器設(shè)于外殼內(nèi)且靠近平臺(tái),及一處理器設(shè)于外殼內(nèi)且靠近平臺(tái)。一第一載具藉由一第一臂耦合于處理器,且第一載具適用于保持一晶片。一第二載具藉由一第二臂耦合于處理器,且一嵌入式虛設(shè)盤耦合于第二載具。嵌入式虛設(shè)盤具有一基板及一設(shè)于基板上方的薄膜。第二載具及嵌入式虛設(shè)盤被嵌入cmp工具的外殼內(nèi)。根據(jù)一些實(shí)施例,上述cmp工具還包括多個(gè)第二載具耦合于處理器,且每一第二載具包括與其耦合的一嵌入式虛設(shè)盤。根據(jù)一些實(shí)施例,上述第二載具包括多個(gè)嵌入式虛設(shè)盤設(shè)于其上。根據(jù)一些實(shí)施例,上述cmp工具還包括多個(gè)第二載具耦合于處理器。根據(jù)一些實(shí)施例,上述第二載具構(gòu)成為專用于嵌入式虛設(shè)盤的一圓盤載具。根據(jù)一些實(shí)施例,上述晶片可為一產(chǎn)品晶片、一經(jīng)圖案化的晶片或一測試晶片。在一些實(shí)施例中,一種化學(xué)機(jī)械地研磨一晶片的方法,包括將一晶片置于一cmp工具內(nèi),cmp工具包括耦合于一處理器的一嵌入式虛設(shè)盤及具有一研磨墊設(shè)于其上的一平臺(tái)。嵌入式虛設(shè)盤被嵌入cmp工具內(nèi)。嵌入式虛設(shè)盤具有一基板及一設(shè)于基板上方的薄膜。上述方法亦包括利用研磨墊及一研磨液研磨嵌入式虛設(shè)盤、利用研磨墊及上述研磨液研磨晶片、及將晶片自cmp工具移出。根據(jù)一些實(shí)施例,上述研磨嵌入式虛設(shè)盤的步驟包括在將晶片置于cmp工具內(nèi)之前或之后研磨嵌入式虛設(shè)盤。根據(jù)一些實(shí)施例,上述方法還包括進(jìn)行一濕閑置周期(wetidlecycle),在利用研磨液研磨嵌入式虛設(shè)盤之前或研磨晶片之后。根據(jù)一些實(shí)施例,上述方法還包括清洗晶片,其中清洗晶片的步驟基本上將研磨液從晶片除去。根據(jù)一些實(shí)施例,上述清洗晶片的步驟包括使用去離子水及清潔液來清洗晶片。根據(jù)一些實(shí)施例,上述方法還包括干燥晶片。根據(jù)一些實(shí)施例,上述干燥晶片的步驟包括使用一化學(xué)品來干燥晶片,其中化學(xué)品基本上選自于氮?dú)狻惐技吧鲜龅慕M合的群組。前述內(nèi)文概述了許多實(shí)施例的特征,使本
技術(shù)領(lǐng)域
:中具有通常知識(shí)者可以從各個(gè)方面更佳地了解本公開。本
技術(shù)領(lǐng)域
:中具有通常知識(shí)者應(yīng)可理解,且可輕易地以本公開為基礎(chǔ)來設(shè)計(jì)或修飾其他制程及結(jié)構(gòu),并以此達(dá)到相同的目的及/或達(dá)到與在此介紹的實(shí)施例等相同的優(yōu)點(diǎn)。本
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:中具有通常知識(shí)者也應(yīng)了解這些相等的結(jié)構(gòu)并未背離本公開的發(fā)明精神與范圍。在不背離本公開的發(fā)明精神與范圍的前提下,可對本公開進(jìn)行各種改變、置換或修改。當(dāng)前第1頁12當(dāng)前第1頁12
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