專利名稱：用于半導(dǎo)體制造中的襯底斜面和邊緣拋光的低成本高性能拋光帶的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體涉及襯底處理，具體來說涉及與用于清潔襯底的邊緣的拋光帶有關(guān)的 方法和裝置。
背景技術(shù)：
襯底用于半導(dǎo)體器件制造。在處理過程中，襯底的邊緣會變臟，這會對半導(dǎo)體器件 產(chǎn)生負(fù)面影響。為了清潔襯底的邊緣，通常的系統(tǒng)使襯底邊緣與磨料膜或拋光帶接觸。諸 如下壓力、速度之類的工藝參數(shù)和耗材決定拋光帶從晶片邊緣和斜面去除氧化物和氮化物 的速率。下壓力和速度在其工藝性能方面作用有限。耗材包括拋光帶和化學(xué)品，因此耗材 在提高拋光去除速率方面起到重要作用。通常的拋光帶包括大尺寸金剛石帶。盡管與其他帶相比，使用大尺寸金剛石帶提 高去除速率，但是也會導(dǎo)致表面光潔度差，并需要后續(xù)的磨光步驟。因此，需要與用于清潔 襯底邊緣的低成本高性能拋光帶有關(guān)的改進方法和裝置。

發(fā)明內(nèi)容
通過權(quán)利要求限定本發(fā)明，本部分中的任何內(nèi)容都不應(yīng)作為對權(quán)利要求的限制。在本發(fā)明的某些方面中，提供了適合于拋光襯底的裝置。所述裝置包括拋光設(shè)備。 所述拋光設(shè)備包括基體，其具有第一表面；樹脂層，其粘結(jié)到所述基體的所述第一表面； 和多個磨料珠，其通過所述樹脂層附著到所述第一表面，所述多個磨料珠包括懸浮于粘結(jié) 材料中的多個磨料顆粒；其中，所述多個磨料珠和所述樹脂層包括適合于接觸所述襯底的 所述拋光設(shè)備的磨料側(cè)。在本發(fā)明的另一方面中，提供了適合于拋光襯底的邊緣的裝置，其包括拋光帶。所 述拋光帶包括帶基體，其具有第一表面和第二表面；樹脂層，其粘結(jié)到所述帶基體的所述 第一表面；和多個磨料珠，其通過所述樹脂層附著到所述第一表面，所述多個磨料珠包括懸 浮于粘結(jié)材料中的多個磨料顆粒；其中，所述多個磨料珠和所述樹脂層包括適合于接觸所 述襯底的所述邊緣的所述拋光帶的磨料側(cè)。在本發(fā)明的另一方面中，提供了用于形成拋光設(shè)備的方法，所述拋光設(shè)備適合于 拋光目標(biāo)表面。所述方法包括形成多個磨料珠，所述磨料珠包括懸浮于粘結(jié)材料中的多個 磨料顆粒；和通過樹脂層將所述多個磨料珠附著到設(shè)備基體的第一表面；其中，所述多個 磨料珠和所述樹脂層包括適合于接觸目標(biāo)表面的所述拋光設(shè)備的磨料側(cè)。根據(jù)下列詳細(xì)描述、所附權(quán)利要求和附圖，本發(fā)明的其他特征和方面將變得更加 顯而易見。


圖1A是襯底的一部分的橫截面的示意性示圖，而圖1B是具有夸張的切口部分的 襯底的俯視圖。
圖2A和2B是示出根據(jù)本發(fā)明的邊緣清潔系統(tǒng)的示例性實施例的透視圖。圖3是示出根據(jù)本發(fā)明的邊緣清潔系統(tǒng)的另一示例性實施例的俯視圖。圖4A和4B是示出拋光帶輥的示例性實施例的示意性透視圖。圖5是對比不同類型的拋光帶的氧化物去除速率數(shù)據(jù)的圖例。圖6是示出用于拋光襯底的邊緣的拋光帶的示例實施例的示意性正面示圖。圖7是對比不同帶速度下拋光的工藝性能數(shù)據(jù)的圖例。圖8A是示出根據(jù)本發(fā)明的邊緣清潔裝置的示例實施例的示意性俯視圖。圖8B圖 示對比了三種邊緣拋光處理的去處速率。圖8C和8D表示兩種拋光處理的表面光潔度。圖9是示出將拋光帶應(yīng)用于襯底邊緣的示例性處理的流程圖。
具體實施例方式本發(fā)明提供了用于清潔和/或拋光目標(biāo)表面(例如，襯底的邊緣)的成本高性能 拋光帶的改進方法和裝置。參考圖1A，襯底100可以包括兩個主表面102、102'，和邊緣 104。襯底100的每個主表面102、102'可以包括器件區(qū)106、106‘和排除區(qū)108、108'。 但是通常，只有兩個主表面102、102'的其中一個將包括器件區(qū)和排除區(qū)。主表面102可 以被認(rèn)為是頂表面，并且包括器件區(qū)106和排除區(qū)108，而主表面102'可以被認(rèn)為是底表 面，并且可選的具有主表面108'和排除區(qū)108'。排除區(qū)108、108'可以用作器件區(qū)106、 106'和邊緣104之間的緩沖。襯底100的邊緣104可以包括外邊緣110和斜面112、114。 斜面112可以被認(rèn)為是上斜面，而斜面114可以被認(rèn)為是下斜面。外邊緣110可以被認(rèn)為 是邊緣凸起。斜面112、114可以位于外邊緣110和兩個主表面102、102'的排除區(qū)108、 108'之間。如圖IB所示，襯底100沿著外邊緣110可以包括切口 116。在襯底110上制造半 導(dǎo)體器件的過程中，切口 116可以用于定位。為了舉例說明，圖IB中的切口 116表示為相 對于襯底100比實際上大得多。本發(fā)明可以適合于清潔和/或拋光襯底100的外邊緣110 和至少一個斜面112、114，而不影響器件區(qū)106、106'。在某些實施例中，也可以清潔或拋 光排除區(qū)108、108'和/或切口 116中的全部或一部分。拋光系統(tǒng)參考圖2A和2B，從不同角度示出了不同的示例性邊緣拋光系統(tǒng)200的透視圖。在 圖2A的系統(tǒng)200中，襯底器件表面通常面朝上，而在圖2B的系統(tǒng)200中，襯底器件表面通 常面朝下。如圖2A所示，示例性的邊緣拋光系統(tǒng)200可以包括基座或框架202，所述基座或 框架202包括頭部204，頭部204支撐拋光帶205，拋光帶205繃緊在線軸207、209之間并 由墊子208進一步支撐。如圖2B所示，框架202可以包括使頭部204旋轉(zhuǎn)的頭部旋轉(zhuǎn)器。 如圖所示，墊子208可以通過致動器(例如，氣動滑閥、液壓油缸、伺服電機驅(qū)動的推桿等) 安裝到頭部204。致動器可以適合于可調(diào)節(jié)壓靠襯底邊緣104，并與襯底邊緣104的輪廓相對應(yīng)?；?者，致動器可以用于將墊子208推向帶205，或者將整個頭部204推向襯底100。可選地，墊 子208經(jīng)由諸如彈簧的偏置裝置安裝到頭部204。偏置裝置可以向墊子208提供可變/動 態(tài)反壓。相對于與系統(tǒng)200中所固定的襯底100的邊緣104相切的軸線，框架202 (其包括 頭部204)可以適合于成角度的移動。圖2B的邊緣拋光系統(tǒng)200與圖2A的邊緣拋光系統(tǒng)略有不同，圖2B的邊緣拋光系統(tǒng)200還示出了耦合到驅(qū)動器213 (例如，電機、齒輪、傳送帶、 鏈條等)的真空卡盤212。如圖2B所示，真空卡盤212也可以連接到晶片旋轉(zhuǎn)器214?？?以通過基架215支撐驅(qū)動器213或其他設(shè)備。不同于包括適合于使襯底100的邊緣104緊靠拋光帶205旋轉(zhuǎn)的一個或多個驅(qū)動 輥(未示出)和引導(dǎo)輥(未示出)的一些實施例，使用諸如真空卡盤之類的夾持裝置以旋 轉(zhuǎn)襯底的實施例的優(yōu)點是系統(tǒng)200不需要與正在拋光的邊緣104接觸。也就是說，拋光帶 是在襯底旋轉(zhuǎn)時唯一與邊緣接觸的裝置。盡管如下所述在旋轉(zhuǎn)過程中流體可以接觸邊緣， 但是在此情況下不將流體看做裝置。因此，消除了顆粒聚積在驅(qū)動輥上并且重新沉積在邊 緣104上的可能性。也消除了對清潔輥的需求。此外，也消除了輥損壞或劃傷邊緣的可能 性。通過在真空卡盤中夾持襯底，可以實現(xiàn)高速旋轉(zhuǎn)而沒有顯著振動。此外，安裝到頭部204的線軸207、209可以由一個或多個驅(qū)動器(未示出)(例如， 伺服電機)來驅(qū)動。驅(qū)動器可以提供使特定量的未使用的帶205推進或連續(xù)進給到襯底邊 緣的轉(zhuǎn)位能力，和使拋光膜被拉緊引導(dǎo)并施加壓力到襯底邊緣的拉緊能力。圖3是示出了根據(jù)本發(fā)明的邊緣清潔系統(tǒng)300的另一示例實施例的俯視圖。圖3 示出了包括三個頭部304的邊緣拋光系統(tǒng)300。可以使用一個或多個拋光裝置(例如，頭部 304)來執(zhí)行襯底邊緣/切口拋光。如圖2A、2B和3所示，可以以任意可行的組合方式使用 任意數(shù)量和類型的頭部204、304。在一個或多個實施例中(例如，系統(tǒng)300)，可以采用多個 拋光裝置，其中每個拋光裝置可以具有相同或不同的特性和/或機構(gòu)。此外，在上述多頭部 實施例中，每個頭部204和304可以使用不同配置或類型的拋光帶205 (例如，不同的粒度、 材料、張力、壓力等)?？梢酝瑫r、分別和/或依次使用任意數(shù)量的頭部204、304。不同的頭 部204和304可以用于不同的襯底100或不同類型的襯底。具體的拋光裝置可以用于特定的操作和/或目的。例如，多個拋光裝置中的一個 或多個可以適合于執(zhí)行相對粗糙的拋光和/或調(diào)整，而多個拋光裝置中的另外一個或多個 可以適合于執(zhí)行相對精細(xì)的拋光和/或調(diào)整。可以依次使用多個拋光裝置，從而例如，可以 首先執(zhí)行粗糙的拋光過程，隨后執(zhí)行精細(xì)的拋光過程，以根據(jù)需要或根據(jù)拋光處方對相對 粗糙的拋光進行調(diào)整。多個拋光裝置可以位于單一腔室或模塊中，或者，一個或多個拋光裝 置可以位于單獨的腔室或模塊中。當(dāng)采用多腔室時，可以采用機械手或其他類型的轉(zhuǎn)移機 構(gòu)，以在腔室之間移動襯底，使得可以連續(xù)或以其他方式使用單獨的腔室中的拋光裝置。拋光帶參考圖4A，本發(fā)明提供了用于在襯底100 (例如，通過真空卡盤212、驅(qū)動輥等)旋 轉(zhuǎn)時拋光襯底100的邊緣104的磨料拋光帶400。帶400可以壓靠旋轉(zhuǎn)的襯底邊緣104。帶 400具有磨料側(cè)402和非磨料(例如，平滑)側(cè)404，形成帶基體410的相對兩側(cè)。帶基體 410通常是金屬的平面帶狀物或板，例如聚合物膜，并且通常具有第一表面和第二表面，其 中第一表面變成磨料側(cè)402，第二表面用作非磨料側(cè)404。襯底邊緣拋光中所使用的拋光帶 400可以由多種研磨材料組成，并沉積在帶基體410 (例如，諸如聚對苯二甲酸乙二酯(PET) 之類的聚合物膜)上。磨料側(cè)402可以由多個磨料顆粒406組成，磨料顆粒406嵌入在基 體410的磨料側(cè)402上的樹脂層408中。拋光磨料多個磨料顆粒406可以由二氧化鈰、硅石和/或金剛石礦物、或者任何其他適合的礦物或材料組成。在某些實施例中，磨料顆粒406的大小可以在從約0. 5微米到約3微米 的范圍內(nèi)，雖然可以使用其他大小。通常，通過固定的磨料帶400所去除的材料隨著磨料顆 粒406的大小而增加。但是，更大的顆粒大小會增大表面粗糙度，這會影響工藝性能。根據(jù)本發(fā)明，如圖4A所示，磨料顆粒凸出在帶基體410上。凸出的顆粒特征為部分 在樹脂的頂表面上凸起，而部分凹陷在樹脂中。凸起固定的磨料帶優(yōu)選可以用于化學(xué)環(huán)境 中，以獲得比金剛石帶更高的拋光速率，同時保持良好的表面光潔度并不需要磨光步驟。在 半導(dǎo)體制造的情況下，襯底表面102的化學(xué)機械平坦化(CMP)包括連同化學(xué)漿液一起使用 固定的磨料拋光墊。示例性的CMP工藝可以是Applied Materials, Inc.的STI工藝。如 圖8所示，通過類比，使用上述輥狀的CMP拋光墊型材料并且噴射化學(xué)漿液，新型CMP類型 拋光工藝可以用于邊緣104。根據(jù)樹脂和帶基體的選擇來選擇化學(xué)品，以確保兼容性并增強 去除能力，以及提供更好的表面光潔度。此外，根據(jù)不同的所需工藝性能，用于形成磨料顆粒406的形狀、大小和材料可以 改變。磨料顆粒可以具有不同的形狀和大小。如下參考圖5所描述的，磨料顆粒大小影響 表面光潔度和拋光速率。磨料形狀也會影響表面光潔度。例如，特定的顆粒形狀和大小會 更適合提高的去除速率，而不同的顆粒形狀和大小會更適合特定的表面光潔度。不同的磨 料材料在某些膜上具有完全不同的拋光速率。例如，對于氧化物或氮化物膜上的給定的磨 料顆粒大小和形狀，金剛石顆粒比氧化鋁顆粒具有大得多的拋光速率。本發(fā)明的另一方面涉及能夠提高拋光速率而不增大顆粒406的大小的涂層方法。 如在圖4B的概念性示意圖中示意性所示，新涂層方法包括將磨料顆粒406與粘結(jié)材料412 混合以形成顆粒懸浮于粘結(jié)材料412中的單體球414。然后將上述單體球414附著到帶基 體410 (例如，諸如PET之類的聚合物膜)。例如通過將磨料珠414涂布在基體410上的樹 脂層408中，可以將磨料珠414附著到帶基體410。磨料珠414可以以在樹脂層408中凸出 為特征。上述涂布過程的結(jié)果包括更粗糙的涂層表面和拋光表面上更高的接觸壓力。圖5示出了不同涂布的帶的氧化物去除速率的對比，所述不同涂布的帶一方面具 有直接施加到樹脂層上的顆粒的通常的涂層，對比另一方面具有新型的磨料珠涂層。如圖 所示，在磨料珠涂層和通常的涂層中使用相同大小的金剛石顆粒，在相同的工藝條件下，磨 料珠技術(shù)比通常的金剛石涂層技術(shù)具有更高的氧化物去除速率。磨料珠技術(shù)可以與多種拋光系統(tǒng)、拋光參數(shù)和帶參數(shù)一起使用。磨料珠技術(shù)可以 與各種材料、大小和形狀的磨料顆粒一起使用。此外，每個磨料珠中磨料顆粒的數(shù)量可以變 化，每個球中更多的磨料顆粒可以增大材料去除，但是會使拋光變粗糙。根據(jù)所需要的拋光 結(jié)果，每平方厘米的磨料側(cè)表面中的磨料珠的數(shù)量也可以變化?？梢圆捎貌煌愋偷恼辰Y(jié) 材料和樹脂材料，以調(diào)整所需的拋光參數(shù)。粘結(jié)劑和樹脂也可以具有相同或相似的成分。此 外，磨料珠技術(shù)不僅可以應(yīng)用于拋光帶，也可以應(yīng)用于任何拋光裝置，包括拋光墊(例如， 用于拋光襯底100的平坦表面102、102')、拋光尖或盤(例如，與角磨機一起使用)、和拋 光板(類似于砂紙)。樹脂根據(jù)所使用的磨料顆粒以及所需要的樹脂耐久性，樹脂層408可以由多種不同的 樹脂形成。在更硬的樹脂例如具有更大的拋光速率的情況下，樹脂類型是影響拋光結(jié)果的 因素。許多樹脂和粘結(jié)劑材料是本領(lǐng)域中眾所周知的，例如，不同類型的說明見于授予Fuji等人的題為“磨料帶、制造磨料帶的工藝和用于磨料帶的涂層劑”的美國專利No. 6165061， 該專利通過引用整體結(jié)合于此。帶基體例如，如圖2A、2B和3所示的拋光系統(tǒng)200可以在襯底斜面112、114和切口 116上 使用拋光帶400。由于如圖IB所示的襯底邊緣110和切口 116的曲率，固定的磨料帶400 與襯底100的緊密接觸對于有效的材料去除很重要。例如，在切口 116的形狀不規(guī)則且不 平滑的情況下，具有硬和/或厚的基體410的帶400不適合于切口拋光。因此，拋光帶400 的柔性很重要，通過拋光帶400后面的支撐墊208可以使拋光帶400與拋光表面緊密接觸。 使用薄和/或軟涂層帶基體410可以提供所述柔性。帶基體類型會影響帶的硬度，所以如 同帶硬度一樣，這個因素也會影響拋光結(jié)果。帶基體厚度帶厚度對于本發(fā)明很重要。在拋光過程中，越薄的帶越容易變形以匹配晶片邊緣 形狀。與厚拋光帶相比，使用更薄的帶進行拋光產(chǎn)生了不同的拋光結(jié)果。較薄的帶也意味 著更多的拋光帶可以安裝在給定盒大小的帶盒上。每個盒上的帶越多意味著可以處理更多 的晶片而不需要停止工具以重新安裝帶，即，更短的用于維護工具的停工時間。更短的停工 時間也降低了整體處理成本。帶400的厚度優(yōu)選可以在從約0.02mm到Imm的范圍內(nèi)。最 佳厚度取決于基體410相對于涂層工藝的強度、拋光過程中操作的帶的拉力、和最大系統(tǒng) 運行條件下帶400的完整性。PET材料上最佳拋光帶厚度優(yōu)選小于約0.06mm。在一個或多 個實施例中，磨料帶可以是約0. 001到約0. 02英寸厚，并且能夠承受約1到約8磅的拉力。 可以使用具有不同厚度和強度的其他帶。帶基體寬度帶寬度至少在兩方面對于本發(fā)明也很重要。第一，帶寬度小意味著消耗成本低。為 了降低處理成本，因為在拋光過程中帶的邊緣不能有效利用，所以帶寬度優(yōu)選不要太大。第 二，帶寬度是影響硬件設(shè)計的因素。根據(jù)支撐墊的形狀，在拋光過程中拋光帶變形。較寬的 帶寬度需要更高的帶拉力，以避免帶邊緣與晶片表面不需要的接觸。通過為拋光效率而優(yōu) 化的支撐墊208的設(shè)計確定拋光帶400與襯底邊緣110和/或切口 116之間的接觸面積。 因此，通過上述接觸面積確定拋光單元中拋光帶400的寬度，優(yōu)選在從約28mm到約5mm的 范圍內(nèi)。名義帶寬度是約14mm，并且能夠進一步減小以降低成本。確定最小寬度不僅受到 接觸面積設(shè)計的影響，而且受到系統(tǒng)200在檢測到帶打滑時維持一致的帶拋光的能力的影 響。也可以使用從約1英寸到約1.5英寸范圍內(nèi)的不同寬度的帶400拋光參數(shù)拋光參數(shù)可以包括如上所述取決于多個因素的襯底拋光、所需的材料去除率、和 所需的光潔度的多個方面，這些因素包括磨料顆粒材料、大小和形狀；樹脂類型；帶基體類 型；帶基體厚度和寬度；帶速度；襯底運動等。此外，也可以使用流體，以增強帶400的去除 能力，以及提供更好的襯底100的邊緣104的表面光潔度(例如，圖8所示)。根據(jù)所使用 的流體，可以改變不同的磨料顆粒406類型、形狀和大小以及所使用的樹脂408的類型。如在此所示的，在某些實施例中，如圖2A和2B所示，帶400可以制造成輥形，以放 置在斜面拋光器中。但是，這只是為了舉例，帶400可以制造成其他形式，包括但不限于帶 狀物或墊。
參考圖6，示出了用于拋光襯底100的邊緣104的拋光帶400的示例實施例的示 意性示圖。襯底100可以在由方向箭頭“A”所示的方向上旋轉(zhuǎn)。隨著襯底100旋轉(zhuǎn)，拋光 帶400能夠接觸邊緣104的不同部分，從而拋光襯底100的整個邊緣104。在襯底100旋轉(zhuǎn) 的同時，帶400也可以在由方向箭頭“B”所示的方向上移動。隨著帶400移動，新的或未使 用的磨料顆粒406用于拋光邊緣104，從而防止由磨損的磨料顆粒406而產(chǎn)生次等的拋光。 供應(yīng)線軸(如圖2A和2B所示)可以包括能夠被解繞并被拉到與襯底100相鄰的位置的未 使用的帶400，而卷取線軸(例如，如圖2A所示)可以適合于接收使用過的和/或磨損的帶 400。一個或兩個線軸可以轉(zhuǎn)位以精確控制帶400前進的量。雖然圖6中示出了只與襯底100的外邊緣110接觸的帶400的磨料側(cè)402，但是帶 400可以具有預(yù)先測量的厚度，以提供柔性并使得帶400與包括斜面112、114的整個邊緣 104相符。如上所述，考慮帶400的總厚度，例如，帶400的總厚度可以小于10mm，優(yōu)選小于 2mm?？梢允褂闷渌穸?。帶速度在拋光過程中，拋光帶400設(shè)置成一定的帶速度，從而連續(xù)暴露出拋光帶400的新 的磨料表面402，以提供一致的去除率。帶速度是拋光處方中的可調(diào)整工藝參數(shù)。其對工 藝結(jié)果具有顯著影響，并且對本發(fā)明很重要。較高的帶速度通常產(chǎn)生較大的拋光速率。艮口， 更高的帶速度提供了更高的材料去除，更高的材料去除使用更多的帶并導(dǎo)致更高的使用成 本。但是，在犧牲產(chǎn)量的情況下，可以使用較低的帶速度，以獲得相同的工藝性能和較少的 帶使用。隨著帶速度增加，拋光速率的余量增大會減小，導(dǎo)致產(chǎn)生最大的拋光速率。圖7示 出了表示帶速度如何影響拋光結(jié)果(Si暴露距離)的實際數(shù)據(jù)。圖7示出相對不同帶速度 下的處理時間在硅暴露距離(Si ED)中測量的工藝性能。對于0.4mm的相同的Si ED，對于 3mm/s、2mm/s和lmm/s的帶速度，使用的帶分別是480mm、390mm和230mm。優(yōu)選的系統(tǒng)設(shè)計 能夠使得帶速度從0. 0 lmm/s變化到20mm/s。拋光系統(tǒng)變化參考圖8A，示出了另一示例性邊緣拋光系統(tǒng)800的示意性俯視圖。框架802在與襯 底100的主表面102、102'垂直的平面中支撐并拉伸拋光帶804，使得襯底100的邊緣104 可以壓靠(例如，如豎直向下的箭頭805a、805b所示)拋光帶804的磨料側(cè)806，并且拋光 帶804可以與襯底邊緣804的輪廓相對應(yīng)。也就是說，框架802可以簡單地依靠帶804的 拉力來提供對襯底邊緣104的側(cè)向壓力。如彎曲的箭頭805c所示，襯底100可以相對于拋 光帶804旋轉(zhuǎn)。在某些實施例中，拋光帶804可以由鄰近襯底拋光帶804的平滑側(cè)(例如， 非磨料側(cè))設(shè)置并安裝在框架802上的墊子808支撐。如豎直向上指的箭頭807所示，包 括拉伸的拋光帶804和/或墊子808的框架802可以被推向襯底100的邊緣104。另外的或者可選的，拋光帶804的另外的長度可以由安裝到框架802的線軸810、 812支撐和拉伸。供應(yīng)線軸810可以包括能夠被解繞并被拉到與襯底100相鄰的位置的未 使用的拋光帶804，而卷取線軸812可以適合于接收使用過的和/或磨損的拋光帶804。一 個或兩個線軸810、812可以轉(zhuǎn)位以精確控制拋光帶804前進的量。線軸810、812可以包括 使得拋光帶804被拉伸引導(dǎo)并施加壓力到襯底邊緣104的拉伸能力。線軸810、812直徑優(yōu) 選在約1英寸到4英寸之間，線軸810、812優(yōu)選裝有約500英寸到約10000英寸之間的帶 804，并且優(yōu)選由任何適用的材料組成，例如，聚氨酯、聚二氟乙烯(PFDF)等?？梢允褂闷渌牧稀？蚣?02可以由任何適用的材料組成，例如鋁、不銹鋼等。帶804的長度可以設(shè)置成與拋光的襯底100的邊緣104正交。或者，帶804的縱 向可以與拋光的襯底100的邊緣104對齊。此外，可以采用其他的帶方向和結(jié)構(gòu)。例如，帶 804可以相對于襯底100的主表面102對角固定。本質(zhì)上，使帶804與襯底100的斜面112、 114和外邊緣110接觸，而不接觸襯底100的器件區(qū)106。在操作中，這可以通過在襯底100 旋轉(zhuǎn)時圍繞與襯底100的外邊緣110相切的軸線成角度地移動頭部或框架(并且因此，帶 與襯底100的邊緣104接觸并與襯底100的邊緣104的輪廓相對應(yīng)的部分)而實現(xiàn)。此外，帶804可以安裝成連續(xù)的環(huán)和/或帶804可以連續(xù)(或間歇地)前進以拋 光襯底邊緣104和/或提高襯底邊緣104上的拋光效果。例如，帶804的前進可以用于產(chǎn) 生和/或增強拋光動作。在某些實施例中，帶804可以前后震蕩以拋光靜止或旋轉(zhuǎn)的襯底 100和/或增強靜止或旋轉(zhuǎn)的襯底100上的拋光效果。在某些實施例中，在拋光過程中帶 804可以靜止固定。此外，可以根據(jù)各種因素改變帶804的拉力和/或力，所述因素包括例 如帶804的角度和/或位置、拋光時間、襯底中所使用的材料、拋光的層、去除的材料的量、 襯底旋轉(zhuǎn)的速度、通過旋轉(zhuǎn)襯底的驅(qū)動器所產(chǎn)生的電流的量等。在某些實施例中，可以提供一個或多個流體通道814(例如，噴嘴或噴射棒)來輸 送化學(xué)用品和/或水，以輔助襯底邊緣104的拋光/清潔、潤滑襯底、和/或沖掉去除的材 料。例如，可以將CMP類型化學(xué)漿液施加到凸出固定的磨料帶，以提供進一步的磨料或腐蝕 效果。參考圖8B，圖示比較了三種邊緣拋光處理的去除率。按有效性的順序列出的三 種處理包括處理816A，根據(jù)本發(fā)明的實施例使用CMP類型化學(xué)漿液的凸出固定的磨料帶 (由方塊繪出)；處理816B，使用去離子水的金剛石顆粒(由三角形繪出)；處理816C，使用 化學(xué)漿液的二氧化鈰拋光墊(由橢圓繪出)。根據(jù)本發(fā)明的實施例的創(chuàng)造性帶和化學(xué)處理 816A使用輥形的CMP類型墊材料，清楚地表明氧化物去除速率高于使用去離子水的金剛石 帶處理816B的氧化物去除率。處理816A的去除率從約6000埃開始，在降低之前增加到約 8700埃的最大去除速率。相反，處理816B從約2400埃的去除速率開始，峰值為約2600埃。 使用化學(xué)用品的CeO拋光墊處理816C顯得只有最小的效果。此外，如圖8C中所示，由圖8B的創(chuàng)造性實施例816A所實現(xiàn)的表面光潔度818A遠(yuǎn) 好于由圖8B的金剛石帶處理816B所實現(xiàn)的圖8D的表面光潔度818B。對于單一拋光處理 之后的足夠好的光潔度，可以不需要其后的磨光處理。因此，根據(jù)本發(fā)明的拋光邊緣可以實 現(xiàn)適合制造過程中的進給并不需要磨光的表面光潔度。流體通道814可以適合于將流體傳送到襯底100、拋光帶804和/或墊子808。流 體可以包括去離子水、表面活性劑和/或其他已知的清潔化學(xué)用品。在某些實施例中，可以 使用音速(例如，兆頻超聲波)噴嘴以將超聲流體傳送到襯底邊緣104來補充清潔。流體 還可以通過拋光帶804和/或墊808傳送到邊緣104?？梢栽诳刂破?未示出)的指導(dǎo)下 選擇性地傳送各種流體，各種流體可以用于拋光、潤滑、顆粒去除/沖洗、和/或使墊子808 中的囊狀物膨脹。例如，在某些實施例中，通過可透過的墊子808傳送的相同的流體可以用 于拋光和使墊子808膨脹，而通過第二通道(未示出)傳送到相同襯底100的不同的流體 用于沖洗和潤滑?？梢圆捎蒙鲜鲞m用的拋光操作和/或方法的任意組合。上述方法提供了對于邊緣拋光處理的另外的控制，所述邊緣拋光處理可以用于補償幾何形狀，并且改變在帶804繞 邊緣104旋轉(zhuǎn)或相對于邊緣104移動時去除的材料。拋光方法圖9是示例性可選的拋光步驟的流程圖，所述拋光步驟中的一個或多個可以組合 以產(chǎn)生拋光襯底的邊緣的方法實施例900。在步驟S900中，選擇拋光帶。拋光帶可以從多 個帶輥中選擇，每個帶輥都具有適合于特定任務(wù)(例如，提高去除速率或提高表面光潔度) 的樹脂類型和磨料顆粒類型(包括材料、大小和形狀)。在步驟S902，將拋光帶的輥插入斜 面拋光系統(tǒng)中。在某些系統(tǒng)中，如上所述，拋光帶可以在兩個線軸(即，供應(yīng)線軸和卷取線 軸)之間被拉緊。在步驟S904，通過真空卡盤夾持襯底，并使襯底旋轉(zhuǎn)。在步驟906，拋光帶接觸并 順應(yīng)襯底的邊緣。如圖8A所示，在拋光帶接觸并順應(yīng)襯底的邊緣時，可選地將化學(xué)漿液施 加到斜面區(qū)域。在步驟S908，拋光帶以預(yù)置增量進給。在清潔一個或多個襯底之后，拋光帶 的用于上述清潔的部分產(chǎn)生磨損。因此，驅(qū)動卷取線軸，將拋光帶從供應(yīng)線軸向卷取線軸拉 出固定的量。以此方式，可以在卷取線軸和供應(yīng)線軸之間提供拋光帶的未使用的部分?？梢?采用拋光帶的未使用的部分以與上述相同的方式來隨后清潔一個或多個其他襯底。因此， 可以用未使用的部分替換拋光帶的磨損部分，而幾乎不影響襯底處理產(chǎn)量。應(yīng)當(dāng)理解，在此描述的創(chuàng)造性邊緣拋光裝置和方法可以用于除了適合襯底上的斜 面和邊緣拋光和/或膜去除之外的其他裝置。此外，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將很清楚，在此描 述的裝置和方法可以用于拋光和/或去除在任何方向(例如，水平、垂直、對角等)上支撐 的襯底的邊緣上的膜。在某些實施例中，拋光帶或裝置可以包括兩個磨料側(cè)。在上述實施例中，在使用過 第一側(cè)之后，可以使用第二層。拋光系統(tǒng)可以包括引導(dǎo)輥，以使得帶選擇性地反轉(zhuǎn)，從而每 一側(cè)都可以被選擇來應(yīng)用于襯底邊緣。此外，應(yīng)當(dāng)理解，盡管只公開了清潔圓形襯底的示 例，但是本發(fā)明可以修改為清潔具有其他形狀(例如，用于平板顯示器的玻璃板或聚合物 板)的襯底。此外，盡管以上示出了通過裝置處理單個襯底，但是在某些實施例中，裝置可 以同時處理多個襯底。上述說明只是公開了本發(fā)明的示例性實施例。落入本發(fā)明范圍內(nèi)的上面公開的裝 置和方法的修改對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員是顯而易見的。因此，雖然結(jié)合示例性實施例公 開了本發(fā)明，但是應(yīng)當(dāng)理解其他實施例可以落入由權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的精神和范圍 內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種適合于拋光襯底的裝置，其包括 拋光設(shè)備，所述拋光設(shè)備包括基體，其具有第一表面；樹脂層，其粘結(jié)到所述基體的所述第一表面；以及多個磨料珠，其通過所述樹脂層附著到所述第一表面，所述多個磨料珠包括懸浮于粘 結(jié)材料中的多個磨料顆粒；其中，所述多個磨料珠和所述樹脂層包括適合于接觸所述襯底的所述拋光設(shè)備的磨料側(cè)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述拋光設(shè)備包括拋光帶、拋光墊和拋光尖中的 至少一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述多個磨料顆粒包括礦物顆粒，所述礦物顆粒 包括二氧化鈰、硅石和金剛石中的至少一種。
4.一種適合于拋光襯底的邊緣的裝置，其包括 拋光帶，所述拋光帶包括帶基體，其具有第一表面和第二表面； 樹脂層，其粘結(jié)到所述帶基體的所述第一表面；和多個磨料珠，其通過所述樹脂層附著到所述第一表面，所述多個磨料珠包括懸浮于粘 結(jié)材料中的多個磨料顆粒；其中，所述多個磨料珠和所述樹脂層包括適合于接觸所述襯底的所述邊緣的所述拋光 帶的磨料側(cè)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述多個磨料顆粒包括礦物顆粒，所述礦物顆粒 包括二氧化鈰、硅石和金剛石中的至少一種。
6.一種用于形成拋光設(shè)備的方法，所述拋光設(shè)備適合于拋光目標(biāo)表面，所述方法包括 如下步驟形成多個磨料珠，所述磨料珠包括懸浮于粘結(jié)材料中的多個磨料顆粒； 通過樹脂層將所述多個磨料珠附著到設(shè)備基體的第一表面；其中，所述多個磨料珠和所述樹脂層包括適合于接觸所述目標(biāo)表面的的所述拋光設(shè)備 的磨料側(cè)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，所述多個磨料珠的一部分在所述樹脂層的頂表 面上凸起，一部分凹陷在所述樹脂層中。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，所述拋光設(shè)備包括適合于拋光襯底的邊緣的拋 光帶。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，還包括如下步驟在所述襯底旋轉(zhuǎn)時將化學(xué)漿液施加到所述襯底的所述邊緣，所述化學(xué)漿液對所述邊緣 具有研磨或腐蝕效果。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，還包括如下步驟 在所述襯底旋轉(zhuǎn)時拋光所述襯底的所述邊緣。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，拋光所述襯底的所述邊緣實現(xiàn)了至少6000埃的最大去除速率。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，拋光所述襯底的所述邊緣實現(xiàn)了適合的表面 光潔度，而不需要磨光。
13.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，所述多個磨料顆粒包括二氧化鈰、硅石和金剛 石的礦物顆粒。
14.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，所述拋光帶包括用于第一目的的第一拋光帶和 用于第二目的的第二拋光帶；并且其中，在所述襯底旋轉(zhuǎn)時將所述拋光帶應(yīng)用到所述邊緣， 所述方法包括在所述襯底旋轉(zhuǎn)時將所述第一拋光帶應(yīng)用于所述邊緣；和在所述襯底旋轉(zhuǎn)時將所述第二拋光帶應(yīng)用于所述邊緣。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中，通過第一拋光裝置應(yīng)用所述第一拋光帶，通過 第二裝置應(yīng)用所述第二拋光帶，所述第一目的帶不同于所述第二目的，并且所述第一拋光 裝置不同于所述第二拋光裝置。
全文摘要
本發(fā)明提供了涉及使用拋光設(shè)備(例如拋光帶)拋光襯底的裝置和方法。拋光設(shè)備包括基體，其具有第一表面；樹脂層，其粘結(jié)到所述基體的所述第一表面；和多個磨料珠，其通過所述樹脂層附著到所述第一表面，所述多個磨料珠包括懸浮于粘結(jié)材料中的多個磨料顆粒；其中，所述多個磨料珠和所述樹脂層包括適合于接觸所述襯底的所述拋光設(shè)備的磨料側(cè)。提供了多個其他方面。
文檔編號H01L21/304GK102007580SQ200980113799
公開日2011年4月6日 申請日期2009年4月21日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月21日
發(fā)明者張正華, 徐維揚, 松尾誠, 郭上和, 陳宇飛 申請人:應(yīng)用材料公司