用于化学机械研磨垫的调节的方法及设备的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明的实施例一般是与调节用于研磨基板（例如半导体晶圆）的研磨垫有关。
【背景技术】
[0002] 在集成电路与基板上其他电子元件的制造中，于该基板的特征侧（亦即接受沉积 表面）上沉积、或从该特征侧上移除多层传导性、半导性与介电材料。随着材料层被依序沉 积与移除，该基板的该特征侧会变得不平坦而需要平坦化及/或研磨。平坦化与研磨是自 该基板的该特征侧移除先前所沉积的材料、以形成一概呈均匀、平坦或水平表面的程序。这 些程序可用于移除不想要的表面拓扑与表面缺陷，例如粗糙的表面、聚集的材料、晶体晶格 破坏、及刮伤。这些程序也可用于在基板上形成特征，通过移除用以填充这些特征的过剩沉 积材料，并为后续的沉积与处理提供均匀或水平表面。
[0003] 在研磨处理期间，垫片的研磨表面（接触该基板的该特征侧）经历到变形。该变 形包括使该研磨表面及/或该研磨表面的平面中的不均匀处变平滑，以及堵塞或阻挡该研 磨表面中的孔洞（这些孔洞会削减垫片适当且有效自基板移除材料的能力）。为能在整个 研磨表面上维持一致的粗糙度、孔隙度及/或大致平坦的轮廓，研磨表面的周期性调节是 必须的。
[0004] -种用以调节研磨表面的方法是利用研磨调节盘，该研磨调节盘被压抵于该研磨 表面，同时旋转及/或扫掠大部分的研磨表面。该调节盘（是钻石颗粒或其他硬质材料）的 研磨部分一般是切割至垫片表面中而于该研磨表面中形成沟槽、或者是粗化该研磨表面。 然而，当该调节盘的旋转及/或对该调节盘施加的向下力受到控制时，该研磨部分并不会 均匀地切割至该研磨表面中，因而在该研磨表面上产生粗糙度差异。流体喷射系统已被用 以代替研磨盘来调节该研磨垫，但是这些系统使用大量的流体，且在操作上是昂贵的。使用 切割至该研磨表面中的光学装置（例如激光）的其他系统也已被使用。然而，光学能量会 与垫片上的研磨流体互相反应，导致流体沸腾而使该研磨表面中的孔洞破裂。利用前述每 一种调节方法，整个研磨表面上的粗糙度并无法被适当地控制，因此在整个研磨表面上的 粗糙度会是不均匀的。除此之外，由于切割动作不能直接被控制，垫片的使用寿命会减短。 另外，这些调节装置和系统的切割动作有时会在该研磨表面中产生较大的突点。虽然突点 有利于研磨处理，但突点会在研磨期间断裂松化，因而产生会导致基板中缺陷的碎片。
[0005] 因此，需要一种可促进研磨垫的研磨表面均匀调节的方法和设备。
【发明内容】
[0006] 提供了一种用于调节研磨垫的方法和设备。在一实施例中，提供了一种用于基板 研磨处理的垫片调节装置。该垫片调节装置包括光学装置，该光学装置耦接至邻近于研磨 垫的研磨站的一部分，该光学装置包括激光发射器，用以向该研磨垫的研磨表面发射光束， 该光束具有与该研磨处理中所使用的研磨流体实质上不反应、但与该研磨垫反应的波长范 围。
[0007] 在另一实施例中，提供了一种用于研磨基板的设备。该设备包括调节装置，该调节 装置置放为邻近于可旋转平台，该调节装置用以发射入射光束，并使该入射光束相对于该 研磨垫的研磨表面而移动，其中该调节装置包括光学装置，该光学装置包括激光发射器，用 以发射光束，该光束具有不被该研磨垫上所使用的研磨流体吸收、但与该研磨垫的材料反 应的波长范围。
[0008] 在另一实施例中，提供了一种用于调节研磨垫的方法。该方法包括旋转研磨垫，该 研磨垫上配置有研磨流体；及以激光光束扫描该研磨垫，该激光光束具有对于该研磨流体 为实质上透明的波长。
【附图说明】
[0009] 为使本发明的上述特征能被详细理解，上述简要记载的本发明的更具体内容可通 过参照具体实施例来加以说明，其中有某些具体实施例描述于如附图式中。然而，应注意如 附图式仅说明本发明的一般实施例，因此不可被视为对发明范畴的限制，因为本发明也允 许有其他的等效实施例。
[0010] 图1为处理站的一实施例的部分截面图，该处理站被配置以执行研磨处理。
[0011] 图2A为图1的处理站的俯视平面图。
[0012] 图2B为研磨垫的一部分的截面图。
[0013] 图3为调节装置的示意截面图，该调节装置具有光学装置的一实施例，该光学装 置设置在调节头中。
[0014] 图4是具有光学装置的另一实施例的调节装置的示意截面图，该光学装置设置在 调节头中。
[0015] 图5是具有光学装置的另一实施例的调节装置的示意截面图，该光学装置设置在 调节头中。
[0016] 图6是具有光学装置的另一实施例的调节装置的示意截面图，该光学装置设置在 调节头中。
[0017] 图7是调节装置的另一实施例的示意截面图。
[0018] 图8是处理平台的部分截面图，该图绘示了调节装置的另一实施例。
[0019] 图9是说明光的各种波长的吸收系数的图表。
[0020] 为帮助理解，已经尽可能地在图式间使用相同的元件符号来表示图式中相同的元 件。可知在一个实施例中所揭露的元件可有利地使用于其他实施例，无须特别记载。
【具体实施方式】
[0021] 图1是处理站100的一实施例的部分截面图，该处理站100被配置以执行研磨处 理，例如化学机械研磨（CMP)处理或电化学机械研磨（ECMP)处理。该处理站100是独立单 元或较大处理系统中的部件。使用该处理站100的较大系统的实例包括可自应用材料公 司（位于加州圣塔克莱）取得的REFLEXION'、REFLEX丨ON? LK、REFLEX丨ONK LK ECMP?、MIRRA MESAK研磨系统，然也可使用其他的研磨系统。基于本文所述实施例的教 示，也使用了其他研磨模块，包括了使用其他类型的处理垫片、带体、可索引的（indexable) 网型垫片、或前述垫片类型组合的研磨模块，以及使基板相对于在旋转、线性或其他平面动 作中的研磨表面移动的研磨模块。
[0022] 该处理站100包括平台105,该平台105可旋转地受支撑于基部110上。该平台 105可运作地耦接至驱动马达115,以使该平台105沿旋转轴A旋转。该平台105支撑具有 主体122的研磨垫120。该研磨垫120的主体122是商业上可取得的垫片材料，例如一般于 CMP处理中使用的以聚合物为基础的垫片材料。该聚合物材料是聚氨酯、聚碳酸酯、含氟聚 合物、PTFE、PTFA、聚苯硫醚（PPS)、或是这些材料的组合。该主体122可进一步包括开孔或 闭孔的发泡聚合物、弹性体、毛毡、浸渍毛毡、塑胶、以及可与处理的化学物质相容的类似材 料。该主体122可为介电质，然可预期到具有至少部分传导性的研磨表面的研磨垫亦可受 益于本发明。
[0023] 研磨垫120包括处理表面125,该处理表面125包括绒毛层（nap)，该绒毛层包括 微观的孔洞结构。绒毛层及/或孔洞结构自基板的该特征侧进行材料移除。例如研磨化合 物残留、研磨或移除活动、以及材料与流体传输等属性皆会影响移除率。为了能够增进自基 板的最佳材料移除，处理表面125必须要周期性地调节，以粗化及/或完全且均匀地打开该 绒毛层或孔洞结构。当以此方式来调节该处理表面125时，处理表面125提供了均匀且稳定 的移除率。经粗化的处理表面125通过提升垫片表面的湿润性及分散研磨化合物（例如， 如由研磨化合物所供应的研磨粒子）而增进了移除。
[0024] 载具头130设置在研磨垫120的处理表面125上方。该载具头130于处理期间固 定基板135并可控制地使基板135抵向该研磨垫120的该处理表面125 (沿着Z轴）。载具 头130安装至支撑构件140,该支撑构件140支撑该载具头130并增进该载具头130相对于 该研磨垫120的移动。该支撑构件140耦接至该基部110、或安装于该处理站100上方，使 得该载具头130可悬置在该研磨垫120上方。在一实施例中，该支撑构件140是安装在该 处理站100上方的圆轨。该载具头130耦接至驱动系统145,该驱动系统145使该载具头 130至少关于旋转轴B而旋转移动。该驱动系统145可另外被配置以使该载具头130沿着 该支撑构件140、相对于该研磨垫120而侧向移动（X及/或Y轴）。在一实施例中，除了侧 向移动以外，该驱动系统145还使该载具头130相对于该研磨垫120而垂直（Z轴）移动。 举例而言，除了提供该基板135相对于该研磨垫120的旋转及/或侧向移动以外，该驱动系 统145还用以使基板135向该研磨垫120趋近。该载具头130的侧向移动是线性、或弧形 或扫描动作（如图2A中215所示）。
[0025] 调节装置