[發明專利]修整裝置、修整方法和拋光裝置

有效

• 申請號: 201010196443.4
• 申請日: 2010-06-03
• 公開（公告）號: CN101905444A
• 公開（公告）日: 2010-12-08
• 發明（設計）人: 筱崎弘行
• 申請（專利權）人: 株式會社荏原制作所
• 主分類號: B24B53/00
• 分類號: B24B53/00;B24B29/02
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 王瓊

技術領域

本發明涉及一種用于修整基片例如半導體晶片的拋光中使用的拋光墊的修整裝置和修整方法。更特別地，本發明涉及一種在用于拋光基片以平面化基片的表面的拋光裝置中使用的修整裝置和修整方法。本發明還涉及具有這種修整裝置的拋光裝置。

背景技術

半導體裝置在近幾年來變得越來越小，并且設備結構變得越來越復雜。表面平面化是半導體裝置制造中的關鍵過程。表面平面化中使用的典型技術是化學機械拋光(CMP)。在該化學機械拋光中，基片與拋光墊的拋光表面滑動接觸，而包含磨粒例如硅(SiO₂)的拋光液供給到拋光表面上，藉此對基片的表面進行拋光。

化學機械拋光是使用CMP裝置執行的。CMP裝置包括其上表面連接了拋光墊的拋光臺和用于保持基片的頂環，基片例如是半導體晶片，它是將被拋光的工件。當拋光臺和頂環分別地圍繞它們自己的軸線旋轉時，頂環以預定壓力將基片壓在拋光墊的拋光表面(即上表面)上以導致基片與拋光墊之間的滑動接觸。在這種狀態下，拋光液供給到拋光墊的拋光表面之上。基片因此在基片與拋光墊之間存在拋光液的情況下被拋光。基片的表面由堿的化學拋光作用和磨粒的機械拋光作用的組合被平面化。

當基片被拋光時，磨粒和拋光殘余物粘附至拋光墊的拋光表面(上表面)。另外，拋光墊的特性會改變并且其拋光性能會降低。因此，當基片的拋光重復時，拋光速度(即，移除速率)會降低并且會發生不均勻的拋光。因此，為了使拋光墊的惡化拋光表面再生，與拋光臺相鄰設置了修整裝置。該修整裝置通過略微刮掉拋光表面使拋光墊的拋光表面再生。

圖1是顯示傳統修整裝置的示意圖。如圖1中所示，修整裝置包括修整器盤131、用于將修整器盤131壓在拋光墊10上的空氣氣缸136和使修整器盤131與空氣氣缸136彼此聯接的修整器驅動軸132。修整器驅動軸132被分成聯接至修整器盤131的旋轉部分和聯接至空氣氣缸136的非旋轉部分。旋轉部分和非旋轉部分經由聯接器137彼此聯接。

修整器驅動軸132的旋轉部分由滾珠花鍵135支撐。該滾珠花鍵135是線性運動導向裝置，它向修整器驅動軸132傳遞轉矩而同時允許修整器驅動軸132沿其縱向方向的直線運動。滾珠花鍵135聯接至電動機(未顯示)，這樣修整器盤131就由電動機通過修整器驅動軸132旋轉。

空氣氣缸136是雙動空氣氣缸，其中兩個壓力室設置在活塞136a的兩側上。具有調節過的壓力的空氣噴射到每個壓力室中。具體地說，在拋光墊10上生成載荷的壓縮空氣導入上壓力室中，并且另一方面支撐包括修整器盤131和修整器驅動軸132的可移動部分的重量的壓縮空氣導入下壓力室中。供給下壓力室的空氣的壓力保持為恒定的。修整器盤131在拋光墊10上的壓緊力是由上壓力室和下壓力室之間的壓差確定的。

堅硬的磨粒例如金剛石顆粒固定至修整器盤131的下表面。修整器盤131的該下表面構成用于精整拋光墊10的拋光表面的修整表面。當修整拋光墊10時，修整器盤131壓在拋光墊10上，而拋光臺11和修整器盤131旋轉并且純水供給到拋光墊10的拋光表面上。拋光墊10的拋光表面由修整器盤131的修整表面與拋光表面之間的滑動接觸修整(或精整)。

在修整期間，拋光墊10的拋光表面被修整器盤131刮擦。修整器盤131在拋光墊10上的壓緊力對拋光墊10的壽命有很大的影響。因此，需要精確地控制修整器盤131的壓緊力。在上述結構中，因為具有恒壓的空氣供給到空氣氣缸136的下壓力室中，所以修整器盤131的壓緊力取決于導入上壓力室的空氣的壓力。因此，需要校準從而建立修整器盤131的壓緊力與導入空氣氣缸136的上壓力室中的空氣的壓力之間的關系。

校準是通過在拋光墊10與修整器盤131之間插入載荷測量設備(例如測壓元件)并且使由載荷測量設備獲得的測量值(即壓緊力)與供給到空氣氣缸136中的空氣的壓力聯系起來執行的。然而，為了執行校準，需要停止拋光裝置的操作。因此降低了拋光裝置的操作速率。