双面垫调节器的制作方法

1.本公开大体上涉及用于制造半导体的设备。更特别来说，本公开涉及一种用于化学机械平坦化(cmp)的双面段。


背景技术：

2.化学机械平坦化或化学机械抛光(cmp)可为半导体装置的制造工艺的部分。在cmp期间，材料经由抛光垫及抛光浆从晶片衬底移除。cmp可任选地包含一或多种化学试剂。随时间推移，抛光垫会变粗糙且充满碎屑。可使用段来修复抛光垫。


技术实现要素：

3.在一些实施例中，一种化学机械平坦化(cmp)垫调节器组合件包含背板。在一些实施例中，所述背板包含第一面及第二面。在一些实施例中，所述第一面包含多个第一安装位置。在一些实施例中，所述第二面包含多个第二安装位置。在一些实施例中，多个段在所述多个第一安装位置处固定到所述第一面。在一些实施例中，所述多个段中的每一者包含具有第一表面及第二表面的衬底。在一些实施例中，所述第一表面与所述第二表面相对。在一些实施例中，多个突起与所述衬底一体化以远离所述第一表面突出。在一些实施例中，所述多个突起涂覆有保形金刚石层。在一些实施例中，多个第二段在所述多个第二安装位置处固定到所述第二面。在一些实施例中，所述多个第二段中的每一者包含具有第一表面及第二表面的衬底。在一些实施例中，所述第一表面与所述第二表面相对。在一些实施例中，所述多个第二段中的每一者包含与所述衬底一体化以远离所述第一表面突出的多个突起。在一些实施例中，所述多个突起涂覆有保形金刚石层。
4.在一些实施例中，所述背板包含不锈钢。在一些实施例中，所述背板包含聚合物。在一些实施例中，所述背板由增材制造工艺制成。在一些实施例中，所述背板经注塑成型。在一些实施例中，所述聚合物包含金属颗粒填料。
5.在一些实施例中，所述第一多个安装位置或所述第二多个安装位置中的一或多者凹入到所述背板中。
6.在一些实施例中，所述第一多个段及所述第二多个段是相同的。
7.在一些实施例中，所述第一多个安装位置及所述第二多个安装位置经对准以在所述背板的相对侧上相同。
8.在一些实施例中，一种cmp垫调节器组合件包含背板。在一些实施例中，所述背板包含第一面及第二面。在一些实施例中，所述背板包含多个安装位置。在一些实施例中，多个段在所述多个安装位置处固定到所述背板。在一些实施例中，所述多个段中的每一者包含具有第一表面及第二表面的衬底。在一些实施例中，所述第一表面与所述第二表面相对。在一些实施例中，多个突起与所述衬底一体化且远离所述第一表面突出。在一些实施例中，所述多个突起涂覆有保形金刚石层。在一些实施例中，第二多个突起远离所述第二表面突出。在一些实施例中，所述第二多个突起涂覆有保形金刚石层。
9.在一些实施例中，所述第一多个安装位置或所述第二多个安装位置中的一或多者凹入到所述背板中且包括凹入到所述背板中的井。
10.在一些实施例中，所述井包括一或多个表面改性剂。
11.在一些实施例中，所述背板包含不锈钢。在一些实施例中，所述背板包含聚合物。在一些实施例中，所述背板由增材制造工艺制成。
12.在一些实施例中，所述多个安装位置是所述背板中的孔。
13.在一些实施例中，所述多个段中的每一者是相同的。
14.在一些实施例中，一种方法包含获得背板。在一些实施例中，所述背板包含第一面及第二面。在一些实施例中，所述第一面包含多个第一安装位置。在一些实施例中，所述第二面包含多个第二安装位置。在一些实施例中，所述方法包含获得多个段。在一些实施例中，所述多个段包含具有第一表面及第二表面的衬底。在一些实施例中，所述第一表面与所述第二表面相对。在一些实施例中，多个突起与所述衬底一体化以远离所述第一表面突出。在一些实施例中，所述多个突起涂覆有保形金刚石层。在一些实施例中，所述方法包含将所述多个段的第一子集固定到所述多个第一安装位置。在一些实施例中，所述方法包含将所述多个段的第二子集固定到所述多个第二安装位置。
15.在一些实施例中，固定所述多个段的所述第一子集包含使所述多个段的所述第一子集对准安装导件。在一些实施例中，固定所述多个段的所述子集包含将粘合剂施加到所述多个段的所述第一子集的所述第二表面。在一些实施例中，固定所述多个段的所述第一子集包含将力施加到所述背板的所述第二面。
16.在一些实施例中，固定所述多个段的所述第二子集在将所述多个段的所述第一子集固定到所述多个第一安装位置之后完成。
17.在一些实施例中，固定所述多个段的所述第二子集包含使所述多个段的所述第二子集对准安装导件。在一些实施例中，固定所述多个段的所述第二子集包含将粘合剂施加到所述多个段的所述第二子集的所述第二表面。在一些实施例中，固定所述多个段的所述第二子集包含将力施加到所述背板的所述第二表面。在一些实施例中，导板安置于所述背板与将所述力施加到所述背板的所述第二表面的表面之间以防止与将所述力施加到所述背板的所述第二表面的所述表面及所述多个段的所述第一子集接触。
18.在一些实施例中，安装导件用于固定所述多个段的所述第一子集及所述多个段的所述第二子集，使得所述多个段的所述第一子集及所述多个段的所述第二子集安装于所述背板的相对表面上的相同位置中。
附图说明
19.参考附图，其形成本公开的部分且说明其中可实践本说明书中描述的系统及方法的实施例。
20.图1a展示根据一些实施例的双面垫调节器组合件的俯视图。
21.图1b展示根据一些实施例的图1a的双面垫调节器组合件的仰视图。
22.图2a及图2b展示根据不同实施例的双面垫调节器组合件的部分的侧视图。
23.图3展示根据一些实施例的图1a的双面垫调节器组合件的部分的侧视图。
24.图4展示根据其它实施例的图1a的双面垫调节器组合件的部分的侧视图。
25.图5展示根据其它实施例的图1a的双面垫调节器组合件的部分的侧视图。
26.图6展示根据一些实施例的图1a的双面垫调节器组合件的部分的侧视图。
27.图7展示根据一些实施例的用于制造图1a的双面垫调节器组合件的方法的流程图。
28.相同参考数字表示所有相同或类似部件。
具体实施方式
29.在微电子装置制造工艺期间，多个集成电路形成于衬底的表面上。衬底的实例包含硅晶片、砷化镓晶片及其类似者。每一集成电路由与称为互连件的导电迹线电互连的微电子装置组成。互连件由形成于衬底的表面上的导电层图案化。形成互连件的堆叠层的能力已允许在衬底的相对较小表面积中及上实施更复杂微电子电路。随着微电子电路数目增加及变得更复杂，衬底的层数也在增加。因此，衬底表面的平坦度变成半导体制造的一个重要方面。
30.化学机械平坦化(cmp)是一种平坦化衬底层的表面的方法。cmp组合化学蚀刻与机械研磨以从衬底的表面移除材料。在cmp工艺期间，衬底经附接到抛光工具的头部且经反转使得具有集成电路的表面面向抛光垫。将含有磨粒及化学蚀刻剂的浆液沉积到旋转抛光垫上。化学品可软化或与被平坦化的衬底上的暴露表面材料反应。抛光垫固定附接到转盘或台板。衬底通过在抛光垫在台板上旋转时将旋转衬底放置成与抛光垫接触来抛光。衬底的集成电路嵌入表面的表面可通过暴露表面材料的化学软化与抛光垫、浆料及衬底之间由相对移动引起的物理研磨的组合作用来移除。
31.随着衬底的部分由抛光垫移除，浆料与碎屑的组合往往会堵塞抛光垫的表面且使抛光垫的表面变光滑，使得随时间推移，抛光垫变得不能有效从衬底移除材料。抛光垫的表面由cmp垫调节组合件清洁或调节，cmp垫调节组合件具有接合抛光垫表面的研磨面。已知cmp垫调节组合件可具有包含突起、台面或切削刃的研磨面且这些可涂覆有硬涂层，如立方氮化硼、金刚石磨料或多晶金刚石。垫调节组合件的研磨面本身会磨损，借此随时间推移使其不能有效修复cmp抛光垫。在cmp抛光垫的调节期间，垫调节组合件磨损cmp垫且打开新孔及新垫表面用于抛光。
32.cmp工艺利用包含浆料及化学品、抛光垫及垫调节组合件的许多耗材。更换耗材可能非常耗时且导致制造良率损失及晶片产量降低。
33.实施例提供一种双面垫调节器组合件。双面垫调节器能够同时抛光两个表面而非单个表面。
34.图1a展示根据一些实施例的双面垫调节器组合件10的俯视图。双面垫调节器组合件10经配置以能够同时经由双面垫调节器组合件10的两侧抛光。
35.在一些实施例中，双面垫调节器组合件10包含背板12及多个段14。段14固定到背板12。背板12具有第一面16。在一些实施例中，段14固定到第一面16。在一些实施例中，背板12包含穿过背板12的多个孔，且段14在孔内固定到背板12。此类实施例根据下文图5另外详细展示及描述。
36.在一些实施例中，背板12具有圆盘形状。在一些实施例中，背板12的形状可不是圆盘形(例如正方形、矩形、三角形或其类似者)。
37.在其中背板12呈圆盘形的一些实施例中，背板12可具有直径d。在一些实施例中，直径d可从3英寸到13英寸。在一些实施例中，直径d可从3英寸到12英寸。在一些实施例中，直径d可从3英寸到11英寸。在一些实施例中，直径d可从3英寸到10英寸。在一些实施例中，直径d可从3英寸到9英寸。在一些实施例中，直径d可从3英寸到8英寸。在一些实施例中，直径d可从3英寸到7英寸。在一些实施例中，直径d可从3英寸到6英寸。在一些实施例中，直径d可从3英寸到5英寸。在一些实施例中，直径d可从3英寸到4英寸。在一些实施例中，直径d可从4英寸到13英寸。在一些实施例中，直径d可从5英寸到13英寸。在一些实施例中，直径d可从6英寸到13英寸。在一些实施例中，直径d可从7英寸到13英寸。在一些实施例中，直径d可从8英寸到13英寸。在一些实施例中，直径d可从9英寸到13英寸。在一些实施例中，直径d可从10英寸到13英寸。在一些实施例中，直径d可从11英寸到13英寸。在一些实施例中，直径d可从12英寸到13英寸。
38.应了解，上述范围是实例且实际直径d可根据本描述在所述范围外变化。在其中背板12的形状不是圆盘形的一些实施例中，直径d可表示背板12的主要尺寸。
39.在一些实施例中，背板12可由聚合物材料制成。例如，在一些实施例中，聚合物材料可为：丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(abs)；聚碳酸酯；聚酯；尼龙(pa6、pa66等)；聚氯乙烯(pvc)；聚丙烯(pp)；聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)；聚醚醚酮(peek)；聚醚酮(pek)；聚四氟乙烯(ptfe)；或其任何组合。在一些实施例中，背板12可由与cmp工艺化学品及浆料化学相容的材料制成。在一些实施例中，背板12可经化学钝化。在一些实施例中，聚合物材料可无需经化学钝化。在此类实施例中，背板12可比当前需要化学钝化的背板更便宜制造。在一些实施例中，背板12可由不锈钢或其类似者制成。
40.在一些实施例中，背板12可包含一或多种填料以及聚合物。例如，在一些实施例中，可包含颜料填料。在此类实施例中，可使用不同颜料填料或着色剂填料来识别用于特定应用的特定背板12。在一些实施例中，一或多种填料可包含嵌入于聚合物内的金属颗粒填料。例如，金属颗粒填料可用于为背板12提供额外结构完整性。
41.在一些实施例中，背板12可通过增材制造工艺生产。例如，在一些实施例中，背板12可通过3d打印生产。在此类实施例中，3d打印背板12的不同层可由不同材料形成(例如，以包含金属层或其类似者)。在一些实施例中，3d打印背板12的不同层可由相同材料形成。
42.在一些实施例中，背板12可通过注塑成型生产。
43.在一些实施例中，背板12包含多个段14。多个段14可用粘合剂固定到背板12。在一些实施例中，合适粘合剂包含(但不限于)环氧树脂、胶带粘合剂、其任何组合或其类似者。
44.在所说明的实施例中，展示五个段14。应了解，段14的数目可变化。例如，在一些实施例中，段14的数目可少于五个。在一些实施例中，段14的数目可大于五个。段14的数目可基于特定应用或其类似者来选择。
45.在一些实施例中，段14中的每一者通常提供研磨区。当使用双面垫调节器组合件10修复抛光垫时，研磨区共同接触用于cmp中的抛光垫。研磨区通常由多个接触表面界定。
46.段14的各种特征可取决于使用双面垫调节器组合件10修复的抛光垫的应用来配置。例如，可基于待修复抛光垫的应用来选择以下中的至少一者：段14的相对大小；段14的数目；段14上的特征密度；段14上特征的深度；其任何组合；或其类似者。
47.在所说明的实施例中，当从俯视图看时，段14通常呈正方形。如本文中使用，“通常
呈正方形”意味着受制于制造公差或其类似者的正方形。即，段14的长度及宽度在制造公差或其类似者的限制下大体上相同。在一些实施例中，段14的几何形状可为除正方形之外的形状。段14可包含圆角及倒角边缘以(例如)最小化材料积聚且(例如)减少由此积聚导致的划痕。在一些实施例中，段14可为矩形或其类似者。
48.在一些实施例中，段14在背板12上的位置可变化。在一些实施例中，间距可经选择使得段14中的每一者之间的弧长相同或大体上相同。如本文中使用，“大体上相同”意味着在制造公差或其类似者的限制下相同。在一些实施例中，间距可经选择使得段14之间的弧长不相同。在一些实施例中，段14的位置可经选择以在使用时减少双面垫调节器组合件10的振动。
49.在一些实施例中，背板12可包含孔18。孔18以虚线说明，因为孔18是任选的。孔18可称为指孔。即，孔18可用于使双面垫调节器组合件10能够由操作者处置。在一些实施例中，孔18可用于使双面垫调节器组合件10能够由其它设备处置。
50.图1b展示根据一些实施例的双面垫调节器组合件10的仰视图。
51.背板12具有第二面20。第二面20与第一面16相对。如图所示，在一些实施例中，段14布置于第二面20上。例如，段14可在相同于段14固定到第一面16(图1a)的位置中。即，第二面20上的一些或所有段可定位成与第一面16上的段直接相对，如其中段14a与段14b相对的图2a中展示。作为具体实例，第二面上的每一段可与第一面上的每一段相对定位。替代地，在一些实施例中，段14布置于第二面20上不同于段14固定到第一面16(图1a)的位置中。即，在一些实施例中，第一面16(图1a)上的段14及第二面20上的段14可彼此偏移，如其中段14a及14b呈替代交错布置的图2b中展示。在一些实施例中，第一面16(图1a)上的一些段14可偏移或在不同于第二面20上的段14的位置中且段14中的其它者可在相同位置中。在一些实施例中，段14延伸穿过背板12中的孔。在此类实施例中，段14固定于背板12的孔内。
52.图3展示根据一些实施例的双面垫调节器组合件10的侧视图。为了简化本说明书，除非特别提及，否则前述特征将不另外详细描述。
53.在图3中说明的实施例中，段14a经由粘合剂22固定到第一面16且段14b经由粘合剂22固定到第二面20。段14a及段14b统称为段14，除非另有特别提及。
54.在一些实施例中，段14可包含核心及一或多个额外层。例如，核心可为多孔碳化硅或其类似者。表面层安置于核心上。在一些实施例中，表面层可为经由(例如)化学气相沉积(cvd)工艺添加到核心的碳化硅表面层。可蚀刻表面层(例如，经由激光或其类似者)以产生多个表面特征。表面层包含硬化层。硬化层可为(例如)金刚石涂层，其可经由(例如)cvd工艺作为保形层添加到表面层。
55.在一些实施例中，段14在双面垫调节器组合件10上提供研磨面。因而，当为cmp工具修复抛光垫时，表面特征接触抛光垫。在一些实施例中，核心及表面层可统称为衬底。
56.在一些实施例中，段14包含多个突起24。突起24远离背板12突出。例如，段14a上的突起24远离第一面16突出且段14b上的突起24远离第二面20突出。突起24可包含硬化层，例如金刚石涂层，其可经由(例如)cvd工艺作为保形层添加到突起。
57.在一些实施例中，突起24可为锥形、截头锥形、其组合或其类似者。可选择突起24的其它几何形状。在一些实施例中，突起24中的第一者可从背板12延伸第一距离，而突起24中的第二者可从背板12延伸第二距离，第二距离不同于第一距离。在一些实施例中，第一距
离与第二距离可相同。
58.在一些实施例中，背板12可包含纹理表面26。为了说明，纹理表面26在图中通过点画来展示。纹理表面26可促进段14更好粘附到背板12。在一些实施例中，段14可通过粘合剂22在由纹理表面26界定的多个安装位置28处固定到背板12。在一些实施例中，粘合剂22可包含环氧树脂、胶带粘合剂、其任何组合或其类似者。
59.图4展示根据其它实施例的双面垫调节器组合件10的侧视图。为了简化本说明书，除非特别提及，否则前述特征将不另外详细描述。
60.在图4中说明的实施例中，段14a凹入到第一面16中且段14b凹入到第二面20中。例如，当双面垫调节器组合件10的总厚度受限(例如，基于所使用的设备或其类似者)时，图4的实施例可有用。
61.图5展示根据其它实施例的双面垫调节器组合件10的侧视图。为了简化本说明书，除非特别提及，否则前述特征将不另外详细描述。
62.在图5中说明的实施例中，段14c安置于孔30内且通过粘合剂22在形成孔30的壁32处固定到背板12。段14c是双面段。因此，与图3到4的实施例不同，图5的实施例可包含延伸穿过背板12的单个段14c，而非第一面16上的段14a及第二面20上的段14b。在一些实施例中，段14c可替代地是固定到段14b的段14a以产生双面段14c。在一些实施例中，段14c可依相同于上文关于图3到4讨论的方式的方式制造，但具有形成于核心的两侧上的突起24。
63.图6展示根据一些实施例的图1的双面垫调节器组合件10的部分的侧视图。为了简化本说明书，除非特别提及，否则前述特征将不另外详细描述。
64.在图6中说明的实施例中，段14a凹入到第一面16中且段14b凹入到第二面20中。另外，第一面16及第二面20包含第一面16及第二面20的凹入部分中的井34。
65.在一些实施例中，井34在尺寸上小于段14a及段14b。例如，在一些实施例中，井34的表面积是段14a或段14b的表面积的高达99％。在一些实施例中，井34的表面积是段14a或段14b的表面积的至少1％。在一些实施例中，井34的表面积是段14a或段14b的表面积的高达95％。在一些实施例中，井34的表面积是段14a或段14b的表面积的高达90％。在一些实施例中，井34的表面积是段14a或段14b的表面积的至少50％。
66.井34经配置以接收粘合剂22。在所说明的实施例中，为了简化本说明书，粘合剂22在井34中以点画展示。在一些实施例中，井34可经定尺寸以提供至少100μm的粘合剂22的厚度。在一些实施例中，井34可经定尺寸以提供至少110μm的粘合剂22的厚度。在一些实施例中，井34可经定尺寸以提供至少120μm的粘合剂22的厚度。在一些实施例中，粘合剂22的厚度高达150μm。
67.在一些实施例中，如针对段14b展示，一或多个表面改性剂36可安置于井34内。应了解，用于段14a的井34也可包含一或多个表面改性剂36。在一些实施例中，一或多个表面改性剂36可包含于双面垫调节器组合件10的两个表面上的井34中。在一些实施例中，一或多个表面改性剂36可包含于双面垫调节器组合件10的表面中的一者上。在一些实施例中，可不包含一或多个表面改性剂36，而是可修改(例如研磨或其类似者)井34的表面以提供表面粗糙度。一或多个表面改性剂36或井34的表面粗糙度可为粘合剂22提供额外表面积。
68.在所说明的实施例中，一或多个表面改性剂36经展示为包含一或多个表面改性剂36中的三者。应了解，此为实例且实际数目可变化为低于三个或大于三个。在一些实施例
中，一或多个表面改性剂36包含单个表面改性剂。在一些实施例中，一或多个表面改性剂36可替代地描述为一或多个肋或其类似者。
69.在所说明的实施例中，一或多个表面改性剂36呈矩形几何形状。应了解，此几何形状是实例，且在本公开的范围内其它几何形状是可能的。例如，在一些实施例中，一或多个表面改性剂36可为金字塔形、半圆形、圆柱形或能够增大粘合剂22的表面积的其它几何形状。
70.如所说明的实施例中展示，一或多个表面改性剂36具有小于井34的深度的高度。因此，在一些实施例中，双面垫调节器组合件10不直接接触一或多个表面改性剂。在一些实施例中，双面垫调节器组合件10可直接接触一或多个表面改性剂中的一或多者。在一些实施例中，由于对应组件所需的平坦度，直接接触会带来制造挑战。
71.图7展示根据一些实施例的用于制造双面垫调节器组合件的方法50的流程图。方法50可与(例如)图3的实施例一起使用。为了简化本说明书，除非特别提及，否则前述特征将不另外详细描述。
72.方法50包含在框52获得背板。背板可为(例如)图1a到4或6的背板12。方法包含在框54获得多个段。在一些实施例中，段可为段14，例如上文图2a到4及6中的段14a及14b。方法包含在框56将多个段的第一子集(14a)固定到多个第一安装位置。方法包含在框58将多个段的第二子集(14b)固定到多个第二安装位置。
73.在一些实施例中，在框58固定多个段的第二子集在框56将多个段的第一子集固定到多个第一安装位置之后完成。应了解，第一顺序可反转(即，框58在框56之前执行)。
74.在一些实施例中，框58可包含使多个段的第二子集对准安装导件。可将粘合剂施加到多个段的第二子集。框58可进一步包含将力施加到背板的第二表面。在一些实施例中，导板可安置于背板与将力施加到背板的第二表面的表面之间以防止与将力施加到背板的第二表面的表面及多个段的第一子集接触。在一些实施例中，安装导件可用于确保第一段及第二段在背板的相对面上在背板的相同位置中对准。
75.本文中使用的术语希望描述实施例且不希望具限制性。除非另有明确指示，否则术语“一”及“所述”也包含复数形式。本说明书中使用的术语“包括”特指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件及/或组件，但不排除存在或添加一或多个其它特征、整数、步骤、操作、元件及/或组件。
76.应理解，在不背离本公开的范围的情况下，可在细节上做出改变，尤其在所采用的建构材料及部件的形状、大小及布置方面。本说明书及所描述的实施例是实例，且本公开的真实范围及精神由所附权利要求书指示。