借助多區(qū)域研磨液輸送的化學(xué)機械拋光的制作方法

專利名稱：借助多區(qū)域研磨液輸送的化學(xué)機械拋光的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本文件大體涉及化學(xué)機械拋光/平坦化(CMP)。更具體地說，本文件涉及包括研磨 液或其他流體的多區(qū)域輸送的CMP裝置和技術(shù)。
背景技術(shù)：
化學(xué)機械拋光(CMP)是將材料從半導(dǎo)體晶片或其他工件中去除材料以生成平滑 平坦表面的過程。通常，使用化學(xué)反應(yīng)和機械力的結(jié)合來將材料從工件的前表面移除以由 此生成平坦表面。在常規(guī)的CMP組件中，工件被固定在承載頭中，以便需要進行拋光的表面 顯露出來。之后，工件的暴露表面被支撐成抵靠通常被安置到剛性壓板的拋光墊或其他表 面。通常，拋光研磨液被引入到拋光墊的拋光表面上，并且根據(jù)需要，工件和/或拋光墊相 對彼此以線性的、圓環(huán)的、軌道的或其他的方式運動，從而拋光或平坦化工件的表面。研磨液常常通過拋光墊中的一個或更多個孔洞被供給到拋光表面。這些孔洞通常 經(jīng)由共用輸送線路從流體供給源接收流體。在許多實施方式中，歧管或類似的結(jié)構(gòu)均衡了 流向不同孔洞的各路徑的流體阻力。雖然許多實施方式中出現(xiàn)的歧管結(jié)構(gòu)針對多種用途是 有利的，但此類結(jié)構(gòu)的復(fù)雜設(shè)計可能產(chǎn)生某些限制和其他問題。具體而言，可以由任意特定 歧管所支撐的孔洞的數(shù)量可能是相對受限的，由此會產(chǎn)生關(guān)于在拋光墊表面上分配研磨液 和/或產(chǎn)生均勻流動的問題。因此，所期望的是產(chǎn)生能夠改進遍及拋光墊表面的研磨液輸送的均勻性的拋光結(jié) 構(gòu)和技術(shù)。此外，通過下文中與附圖和前述技術(shù)領(lǐng)域及技術(shù)背景相結(jié)合的詳細說明和附加 的權(quán)利要求，其他理想特征和特性將變得顯而易見。

發(fā)明內(nèi)容
在各種實施例中，使用多區(qū)域研磨液輸送來增強工件的化學(xué)機械拋光或平坦化 (CMP)。提供拋光墊以與工件相接觸，而多區(qū)域壓板被移置到接近拋光墊以促進研磨液輸 送。該壓板包括多個流體分配層，其中每一層均包括從流體源延伸到層上的分配點的流體 分配通道。每個流體分配層上的分配點均與拋光表面上的不同位置相對應(yīng)，從而由此在拋 光墊上生成多流體輸送區(qū)域。在其他實施例中，提供在工件的化學(xué)機械拋光中使用的壓板。該壓板包括第一流 體分配層以及第二流體分配層，所述第一流體分配層包括從第一流體源向第一分配點徑向 延伸的第一通道，所述第二流體分配層包括從第二流體源向第二分配點徑向延伸的第二通 道，其中第二流體分配層進一步包括與第一流體分配層中的第一分配點相對應(yīng)的孔洞。擴 展層位于接近第二流體分配層，其中該擴展層包括與第二流體分配層中的孔洞相對應(yīng)的第 一通道孔洞以及與第二流體分配點相對應(yīng)的第二通道孔洞。在其他的實施例中，提供了使用壓板對工件進行化學(xué)機械拋光的一種方法，該壓 板具有多個研磨液輸送區(qū)域。該方法包括開始工件的化學(xué)機械拋光，以由此經(jīng)由多個研磨 液輸送區(qū)域中的每一個向該工件提供研磨液，以及針對多個研磨液輸送區(qū)域的每一個調(diào)整在所述工件的化學(xué)機械拋光期間經(jīng)由研磨液輸送區(qū)域所提供的研磨液的量。


下面將結(jié)合下列附圖對不同的實施例進行說明，其中同樣的附圖標記指示同樣的 元件，其中圖1為具有多研磨液輸送區(qū)域的示例性CMP設(shè)備的橫截面示圖。圖2為示出多研磨液輸送區(qū)域的CMP設(shè)備的示例性壓板組件的俯視圖。圖3為提供多研磨液輸送區(qū)域的CMP設(shè)備的示例性壓板組件的分解圖。圖4為用于研磨液輸送的示例性擴展結(jié)構(gòu)的俯視圖。圖5為能夠向多輸送區(qū)域供給研磨液的示例性栓塞的透視圖。圖6為能夠向多輸送區(qū)域供給研磨液的示例性栓塞的剖視圖。圖7為示例性控制和輸送系統(tǒng)的側(cè)視結(jié)構(gòu)圖，其示出了向拋光墊的多區(qū)域的研磨 液輸送。圖8為使用多區(qū)域CMP設(shè)備來拋光工件的示例性流程的流程圖。
具體實施例方式下文中的詳細說明實質(zhì)上僅是示例性的且并非旨在限制本發(fā)明或本發(fā)明的應(yīng)用 和使用。此外，前述技術(shù)領(lǐng)域、技術(shù)背景、內(nèi)容說明或下文詳細說明中所提出的任意明確或 暗示性的任何理論均不用于限制。根據(jù)各種示例性實施例，用于化學(xué)機械拋光/平面化的新結(jié)構(gòu)和新技術(shù)被提出， 其允許在拋光墊上產(chǎn)生大量研磨液輸送“區(qū)域”?？梢葬槍γ總€區(qū)域單獨地提供并控制研磨 液流體，以減少遍及拋光墊的研磨液流的變化或在拋光過程中將不同的流速輸送到不同區(qū) 域。在各種實施例中，多研磨液輸送區(qū)域借助多層壓板組件得以實施，該組件單獨地從不同 的供給線路向各區(qū)域分配研磨液。這樣的結(jié)構(gòu)較之現(xiàn)有結(jié)構(gòu)，能夠提供遍及拋光墊或工件 表面的更好的研磨液覆蓋。此外，通過向拋光壓板或墊單獨地提供和控制研磨液輸送，可以 使得研磨液輸送率具有改良的均勻性并且/或者遍及拋光墊分配的拋光液的可用性可以 在整個拋光墊的表面上得到調(diào)整，以更好地控制在拋光墊/工件界面的各點處所實現(xiàn)的徑 向偏航(sheer)。這里首先闡明若干術(shù)語。例如，術(shù)語“拋光”和“平坦化”，盡管偶爾具有不同內(nèi)含， 但經(jīng)常被本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員可交替地使用。為了簡化說明，將遵從這樣的普通用法，并且 術(shù)語“CMP”可以同義地表達“化學(xué)機械拋光”或“化學(xué)機械平坦化”的意思。術(shù)語“拋光”和 “平坦化”在本文中也將被可交替地使用。此外，慣用語“化學(xué)機械拋光/平坦化”和CMP旨 在廣泛地包括等同的技術(shù)，如電化學(xué)機械拋光(ECMP)，其在將材料從工件均勻移除方面可 以具有相似的能力和/或需求。術(shù)語“流體”旨在包括任意液體、氣體或其他能夠流經(jīng)通道 的物質(zhì)。流體的示例包括漿液、化學(xué)溶劑、蒸氣、霧、空氣或其他大氣排氣、混合流體、壓力或 真空氣體或者任意其他液體、蒸汽和/或其他形式的材料。此外，術(shù)語“示例性”試圖是示 例的含義，其可以或可以不被看作是模型。這就是說，“示例性”的實施例僅被作為實施例的 一個示例，其可以具有不用于這里所公開的任意數(shù)量的可替代和/或附加實施例或特征。現(xiàn)在轉(zhuǎn)到附圖，圖1顯示了示例性CMP設(shè)備100，該設(shè)備100包括經(jīng)由軸104連接到承載頭106的主軸組件102。承載頭106被設(shè)計用來接收晶片或其他工件108，以及用來 在平坦化過程中抵靠拋光墊110或其他表面來支撐工件108。在各實施例中，軸104以橫向 方式(例如，沿如圖1所示的豎直方向)延伸和縮回從而向工件108的背面施加壓力，借此 迫使工件108抵靠拋光墊110。在等效的實施例中，工件108保持在近似恒定位置，而拋光 墊110由電動機/軸設(shè)置或其他結(jié)構(gòu)來移置，以借此在拋光墊110和工件108的前表面之 間產(chǎn)生壓力。通常，主軸組件102中的電動機或其他結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)軸104和承載頭106，以在工 件108和拋光墊110之間產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運動。在各種實施例中，主軸組件102還根據(jù)需要使得 工件108相對于拋光墊110產(chǎn)生抖動、擺動或其他運動。壓板組件112機械地支撐拋光墊110，并且在許多實施例中向拋光墊110與工件 108之間的拋光界面供給研磨液。壓板112可以可選擇地包括多層流體輸送系統(tǒng)，其中提 供了研磨液供給和/或排出孔洞或通道以用來向拋光墊110的上表面輸送研磨液并/或從 拋光墊110的上表面移除研磨液。在常規(guī)的拋光操作期間，拋光墊110以旋轉(zhuǎn)和/或軌道 運動的方式圍繞壓板軸線125運動，同時承載頭20同時使晶片21圍繞承載頭軸線123旋 轉(zhuǎn)。在典型的CMP過程中，承載頭軸線123偏移離開壓板軸線125—定距離，該距離通常被 稱作上-下頭偏置。此外，在各種實施例中，整個壓板組件112可以根據(jù)需要圍繞承載頭軸 線123或另一點做軌道運動。這種軌道運動可以由臂114或?qū)喊褰M件112聯(lián)接到電動機 或相似物的其他結(jié)構(gòu)來提供。在拋光過程中，研磨液通過壓板112被輸送到一個或更多個拋光區(qū)域115、116、 117、118，下文將對此進行更充分的說明。圖1以側(cè)視圖形式顯示了各示例性區(qū)域115-118， 而圖2以俯視圖的形式顯示了相同的示例性區(qū)域115-118。在圖1和圖2中所示的示例中， 四個示例性區(qū)域115、116、117和118被顯示為同心環(huán)形區(qū)域。然而在其他實施例中，可以 提供任意數(shù)量的區(qū)域115-118，其中每個區(qū)域相對于其他區(qū)域采用任意形狀或尺寸。在某 些實施例中，例如，有利的是提供與工件108的外圍相符合的大量相對狹窄的區(qū)域，這是因 為這將在平坦化過程中提供對于邊緣條件的額外控制。研磨液輸送區(qū)域115-118可以例如 被關(guān)聯(lián)于承壓區(qū)域，或者被設(shè)計成減輕由于邊緣燒蝕和/或其他效應(yīng)而產(chǎn)生的拋光不均勻 性。圖1-2中所示的等效實施例可以因此提供任意數(shù)量的可獨立控制的研磨液輸送區(qū)域 115-118，其可以以任意同心或非同心方式被成形并且根據(jù)所期望的規(guī)則或不規(guī)則的設(shè)計 被設(shè)定尺寸。研磨液可以以任意形式從拋光墊108的表面排出。在各種實施例中，拋光墊110 的拋光表面提供了一組凹槽或其他地形特征，以在平坦化過程中分配遍及拋光墊110的表 面的研磨液流體。這些特征以及工件108與拋光墊110之間相對運動的運動學(xué)能夠在拋光 過程中以任意所期望的方式有效地引導(dǎo)研磨液微粒的運動。拋光墊Iio和/或壓板112中 也可以提供有排出孔洞或其他通道，用于重獲廢研磨液。在美國No. 6，918，824號專利中描 述有流體分配系統(tǒng)的示例，該流體分配系統(tǒng)提供了對于遍及拋光墊110表面的相對均勻的 流體分配以及流體排出，不過任何其他的流體分配和/或排出技術(shù)可以等同地應(yīng)用于其他 實施例中。在CMP設(shè)備的運轉(zhuǎn)中，研磨液可以被獨立地控制，用于向每一個區(qū)域中輸送，從而 由此允許研磨液流基本一致地遍及工件108與拋光墊110之間的界面，或者相對于任意其 他區(qū)域中的研磨液流調(diào)整一個或更多個區(qū)域115-118中的研磨液流動。例如，可以使用數(shù)字微處理器、微控制器或類似物來控制研磨液流，以根據(jù)需要獨立地調(diào)整向一個或更多個 區(qū)域115-118的研磨液流動速率。研磨液流可以以任意方式被控制。在各種實施例中，例 如，公共研磨液輸送線路可以通過針對每個區(qū)域的獨立閥門、孔或其他類型的固定或可變 的限流器。在其他實施例中，多研磨液輸送線路可以被提供給兩個或更多個區(qū)域，其中每條 輸送線路均具有其自身的流量控制器。用于執(zhí)行多區(qū)域研磨液輸送的各種技術(shù)和結(jié)構(gòu)將在 下文中得到更完整的說明。在圖3所示的示例性實施例中，例如，一種堆疊式多層壓板組件112適當?shù)匕ɑ?底或支撐層302、適當數(shù)量的流體分配層310、320、330以及擴展層340。堆疊式組件112被 提供于接近拋光墊110，以向其分配研磨液或其他流體。在各種實施例中，如將在下文中得 到更完整說明的，壓板112還包括中心栓塞352?；谆蛑螌?02酌情是能夠支撐所述流體分配層310、320、330的任意結(jié)構(gòu)。圖 3中所示的層302包括任意數(shù)量的孔洞303，以用于容納研磨液排出以及放置渦電流探針、 端點探測探針和/或類似件。層302還包括能夠容納栓塞352的中心孔洞304。在各種實 施例中，不存在基底層302，并且堆疊式壓板組件112中的第一層酌情包括流體分配通道或 其他結(jié)構(gòu)。每個流體分配層310、320、330均包括適當?shù)牧黧w分配通道312、322、332，以將來 自流體源(例如，栓塞35 的研磨液或其他流體(分別地)分配到一個或更多個流體分 配點317、327、337。通道312、322、332體現(xiàn)為在流體分配層310,320,330中具有引導(dǎo)研磨 液或其他流體的能力的任意種類的凹槽、管道或其他通道。雖然圖3顯示了構(gòu)成在層310、 320、330的相對“頂”表面中的各種通道，不過等效實施例可以包括位于層的相反側(cè)中的凹 槽或其他通道，或者甚至于包括構(gòu)成在層的內(nèi)部內(nèi)的管道。此外，在任意流體分配層310、 320,330中形成的通道可以與在相鄰層中形成的流體源、通道和/或任意其他結(jié)構(gòu)相配合， 從而以任意方式朝向所期望的拋光區(qū)域引導(dǎo)流體。流體分配層310、320、330可以采用任意形狀或尺寸。在圖3所示的實施例中，流體 分配點317、327、337簡單地體現(xiàn)為分配通道312、322、332的端點。在許多實施例中，這些 端點可以是用于分配從流體分配層離開并朝向拋光墊110的研磨液或其他流體的主要點。 每個流體分配層310、320、330還包括任意數(shù)量的孔洞或其他通道，以容納從下級各層的流 體分配點317、327、337向拋光墊110的流動，并且酌情容納流體排出、探針放置和/或其他 因素。例如，所示的層320具有與層310上的分配點317相對應(yīng)的孔洞325。與此相似，所 示的層330具有與層310上的分配點317相對應(yīng)的孔洞325，以及與層320上的分配點327 相對應(yīng)的孔洞336。此外，每個層310、320、330通常在中心位置或其他適當?shù)奈恢?分別 地)包括孔洞314、324、334，以容納流體源352，如將在下文中得到更完整說明的。圖3中所示的每個流體分配層310、320、330對應(yīng)于一個或更多個輸送區(qū)域 115-118，如圖1-圖2中所示的那些。層310例如包括到分配點317的流體通道312，該通 道312通常延伸更遠離流體源314并且更靠近壓板112的外緣。與此相反，層330包括流 體通道332，其延伸到被定位成更靠近中心流體源344且更遠離壓板112的外緣的分配點 337。層320包括向分配點327延伸的流體通道322，該分配點327按照壓板112上距流體 源352的距離大致位于通道317和通道337之間中途，該流體源352在此示例中近似位于 壓板112的中心。而后，提供給壓板112的每層310、320、330的流體最終被提供到拋光墊110上的相關(guān)區(qū)域。例如可以通過增加提供給層310的流體來增加被提供到拋光墊110的 相對外緣的流體量。與此相似，被提供給層310的流體量可以被減小以減少出現(xiàn)在拋光墊 110的相對外緣上的流體量。擴展層340同樣包括任意數(shù)量的孔洞或其他通道，以容納來自下級流體分配層 310,320,330中每一層的流體。層340還可以包括額外的孔洞或其他通道343以酌情容納 探針放置、流體排出和/或其他特征。盡管圖3中未顯示，不過擴展層340還可以包括分配 擴展通道，如下文將結(jié)合圖4說明的，以進一步改善遍及拋光墊110表面的研磨液或其他流 體的分配及散布性。而后，在運行中，提供給每層310、320、330的流體最終酌情分配到拋光墊110的特 定區(qū)域。提供到層310的流體例如通過通道312從源314向外徑向地分配向分配點317。 而后，流體從點317經(jīng)過層320中的孔洞325、層330中的孔洞335以及層340中的孔洞345 從而最終到達拋光墊110。與此相似，提供到層320的流體通過通道322從源324向外徑向 地分配向分配點327 ；而后，此流體通過層330中的孔洞336以及層340中的孔洞346被引 導(dǎo)向拋光墊110。層330中的通道332類似地將在源334處提供到層330的流體通過通道 332引導(dǎo)到分配點337，并且層340中的孔洞347將該流體引導(dǎo)向拋光墊110。流體酌情通 過由孔洞303、313、323、333和343構(gòu)成的通道從拋光墊110中排出。雖然圖3所示的示例性實施例顯示了與拋光墊上的三個區(qū)域(例如，圖1中所示 的區(qū)域315-318)相對應(yīng)的三個流體分配層310、320、330，不過可以通過增加或減少一個或 更多個流體分配層來提供任意數(shù)量的區(qū)域。此外，一個或更多個層上的流體分配點的數(shù)量 和位置在其他實施例中可以被向上或向下調(diào)整，并且當然在單個實施例的多層之間這樣的 數(shù)量和形狀可以進行變化。因此，可以在不背離多區(qū)域傳輸?shù)囊话阈愿拍畹那闆r下，對圖3 中所示及這里所述的常規(guī)結(jié)構(gòu)進行許多改變。流體分配可以通過在擴展層340中包括額外分配特征而得以進一步改善?，F(xiàn)在 參照圖4，擴展結(jié)構(gòu)400適當?shù)匕ㄈ我鈹?shù)量的擴展通道404、405、406、407、408、409，它們 中的每一個都從中心點402(分別地)延伸向分配點410、411、412、413、414、415、416、417、 418。在各種實施例中，中心點402與一個或更多個通道孔洞(例如圖3中所示的孔洞345、 346,347)相對應(yīng)，所述孔洞從一個或更多個下方流體分配層310、320、330接收流體。而后， 每個通道404-409適當?shù)匾龑?dǎo)通過通道孔洞345-347所接收的流體，以覆蓋拋光墊110(圖 1和圖3)的更大的表面。分配點410-418不需要如圖4中所示的是擴大的區(qū)域；相反地，這 些點410-418可以酌情僅體現(xiàn)為通道404-409的端點。需要注意的是，與結(jié)構(gòu)400相似的結(jié) 構(gòu)可以可替換地被提供到每個流體分配層310、320、330上，不過這通常需要構(gòu)成額外的通 道孔洞345-347以達成等效的流體分配。還需要注意的是，結(jié)構(gòu)400的整體布局在其他實 施例中可以是根本不同的；例如可替換實施例可以具有少到一個或多至二十個或更多的發(fā) 源于任意中心點402的通道，而不是六條擴展通道404-409。如圖4所示，各種通道404-409 不需要等距地相互間隔開并且不需要具有相同的長度。出于此原因，“中心點”402并非必 須定位在結(jié)構(gòu)400的幾何“中心”上，而是可以如特定實施例所確定的被定位在任意便利的 點上。還需要注意的是，如圖4所示擴展通道404-409不需要是直的，而是可以彎曲或其他 方式成形，以允許流體分配遍及拋光墊110的表面。流體可以例如在孔洞343-344周圍被 布線，或被輸送到拋光墊110的很難借助下方通道孔洞通達的區(qū)域。因此，圖4中所示的示例性結(jié)構(gòu)400可以被設(shè)置成許多不同的方式，以執(zhí)行多樣的等效實施例?，F(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖5，其中顯示了適合用作壓板112中流體源352(圖幻的示例性栓塞。 栓塞352適當?shù)赝ㄟ^任意數(shù)量的配件502、504、506、508接收流體，其中每個配件將流體提 供到一個或更多個流體分配部段508、510、512。在各種實施例中，每個部段508、510、512均 包括內(nèi)溝槽，所述溝槽將配件502-508中的一個與一個或更多個孔518、520、522互連起來， 所述孔作為供給各分配通道(如圖3中所示通道312、322、33幻的流體源，這些通道酌情與 每個流體分配層310、320、330相關(guān)聯(lián)。在圖5所示的實施例中，每個配件502-508均是能夠接收到達流體供給的供給線 路或其他連接件的獨立配件。通過控制所供給流體的量和/或供給線路中所提供流體的流 動速率，最終被提供到每個區(qū)域115-118(圖1)的流體的量可以如所預(yù)期的得到控制。每個 配件502-508均可以被設(shè)計成任意方便的形式并且使用任意適合的材料(例如，鋁、鈦或其 他金屬)。在各種實施例中，每個配件502-508均包括用于接收管或其他流體分配線路的帶 倒鉤的末端，以及能夠如所期望地插入到栓塞352中的倒錐形或其他適當形狀的末端。在 各種實施例中，每個配件502-508均經(jīng)由套管或其他接收構(gòu)件被連接到栓塞組件352，如下 文將更全面地說明的?？商鎿Q地，每個配件502-508均可以以任意方式與栓塞352模制或 整體成型在一起。部段508、510、512可以使用任意方便的材料以任意方式類似地被成形、。在各種 實施例中，部段508、510、512以鋁、鈦或其他金屬模制或其他方式成形而成，不過其他材料 如塑料、陶瓷、碳纖維和/或類似物也可以被等同地使用。設(shè)計為多部段，以便孔518、520、 522酌情與相應(yīng)的分配通道312、322、332相對齊。需要注意的是，盡管圖5顯示的栓塞352 為圓形，不過可替換實施例可以采用任意其他的形狀或尺寸。各部段508、510、512可以以 任意方式相互連接和/或連接到配件502-508，例如借助任意種類的粘合劑或其他粘結(jié)方 式。圖6顯示了栓塞352的剖視圖，圖中包括有關(guān)于內(nèi)部流體分配特征的附加細節(jié)?，F(xiàn) 在參照圖6，所顯示的每個部段508、510、512均(分別地)具有通道604、606、608，這些通道 從流體輸送配件(例如，配件602)延伸到栓塞352外表面上的孔518、520、522。在圖6所 示的剖面圖中，輸送到特定區(qū)域(例如，區(qū)域115-118中的任意區(qū)域)的流體通過配件502 輸送到通道604，該通道604進而連接到栓塞352外面上的孔518。類似地，通道606和通 道608分別從配件504和/或配件506延伸向孔520和孔522。圖6還顯示了有助于配件 502插入到栓塞352中并與之聯(lián)接的可選套管602。在各種實施例中，各部段508、510、512 借助任意適當?shù)恼澈蟿?例如，防止流體從通道604、606、608中泄露的粘合劑)連接在一 起，如借助任意類型的聚合物粘合劑或相似物。栓塞352也可以成形為帶有一個或更多個 通孔(例如孔洞610)，其縱向地延伸穿過栓塞352以允許螺栓、螺釘或其他固定構(gòu)件酌情將 栓塞352連接到壓板組件112內(nèi)(圖3)。于是，研磨液或其他流體在操作中能夠以任意方式遍及墊110的拋光表面被提供 到若干流體分配區(qū)域115-118。如圖7中所描繪的示例性實施例中所示，流體被從儲存箱或 其他供給715經(jīng)由任意數(shù)量的閥門或其他流體控制件710、712、714提供到拋光墊110，其中 所述閥門或控制件分別通達到供給線路732、734、736。這些供給線路732、734、736連接到 栓塞352中的配件502、504、506，這又將流體(分別地)提供到分配層310、320、330的通道332、322、312。而后，流體通過各分配層320、330中的通道孔洞流到擴展層340，在此各 擴展結(jié)構(gòu)400A-F增大了每個區(qū)域的覆蓋面積。在圖7中所示的示例性實施例中，由供給線 路732所提供的流體最終供給拋光墊110上的區(qū)域1168。與此相似，來自供給線路734和 供給線路736的流體分別供給區(qū)域117和區(qū)域118。通過調(diào)整供給線路732、734、736中流體的流動量(或等同的流體流動速率)，于 是，分配到每個區(qū)域116、117、118的流體的量可以被獨立調(diào)整。用于控制流體控制的一種 技術(shù)包括使用數(shù)字控制器722，這種控制器酌情可以是任何微處理器、微控制器、可編程 邏輯和/或其他控制裝置。在各種實施例中，控制器772包括(或通信于)數(shù)字存儲器、輸 入/輸出和類似物，以針對晶片或其他工件108 (圖1)的拋光/平坦化通過任意所期望的 方式實施任意適當?shù)目刂品桨?。具體而言，控制器722可以包括輸入/輸出針腳或類似物， 其能夠向流體控制件710、712、714分別提供控制信號716、718、720。在各種實施例中，控 制信號716、718、720僅是數(shù)字或模擬信號，該信號可以被用來分別控制供給線路732、734、 736中的流體流動率。在一個實施例中，流體控制器710、712、714是響應(yīng)所接收的數(shù)字信 號(例如，信號716、718、720)打開和閉合的數(shù)控閥門。通過控制所使用信號的占空比，于 是(例如，以與脈沖編碼調(diào)制(PCM)相類似的方式)，閥門所允許的流體流動速率可以被控 制。例如，信號716上60%的占空比能夠?qū)е麻y門710在任意特定時間周期中的60%保持 打開。該特定時間可以是幾分之一秒到若干秒的范圍的任意時間段，不過其他實施例可以 與這些參數(shù)不同。增大或減小信號716的占空比將具有增大或減小通過供給線路732的流 體流動速率的效果。通過供給線路734、736的流體流動速率可以通過分別調(diào)整信號718、 720的占空比來被等效地調(diào)整。在各種實施例中，一個或更多個渦電流探針702和/或端點探測探針704也可以 存在于壓板組件112內(nèi)。在這樣的實施例中，每個探針702、704通常(分別)向控制器722 提供數(shù)據(jù)報告信號706、708。這樣的信息可以以任意方式被使用；從一個或更多個渦電流 探針704所接收的數(shù)據(jù)706，例如可以被用來調(diào)整提供到一個或更多個區(qū)域116-118的流體 的量。這樣的調(diào)整可以被用來，例如增大或減小拋光墊的任意部分中的剪切摩擦力，減少打 滑影響(hydroplane effects)，和/或出于任意其他目的。光學(xué)或其他端點探測器704也 可以被提供用來生成數(shù)據(jù)708，該數(shù)據(jù)708能夠輔助控制器722確定何時完成拋光/平坦 化，或者用來識別遍及工件108的表面的不均勻性。探針702和探針704可以以任意方便 的方式安裝在壓板112內(nèi)；在各種實施例中，各層302、310、320、330、340可以包括孔洞或其 他凹陷以容納任意尺寸的探針702、704。在某些實施例中，探針套管也可以被提供用來酌情 與壓板組件112配合。因此，控制器722可以以任意方式控制流體從供給715到墊110的流動。在各種 實施例中，控制器在拋光/平坦化過程中酌情調(diào)整提供到區(qū)域116、117、118的流體的量，從 而產(chǎn)生所期望的結(jié)果?？刂破?22還可以提供一個或更多個控制信號724，其能夠被用來調(diào) 整施加到墊110或墊110的任意部分的壓力。在各種實施例中，施加到每個區(qū)域116-118 的壓力可以與提供到區(qū)域116-118的流體的量相協(xié)調(diào)。在提供這樣特征的實施例中，壓力 可以從工件108的任意一側(cè)被施加(例如，通過承載頭106和/或壓板11 ?？刂破?22 還可以酌情將輸出信號7 提供到系統(tǒng)控制器或輸出設(shè)備?，F(xiàn)在最后參照圖8，用于在工件108 (圖1)上實施化學(xué)機械拋光/平坦化的示例性流程800適當?shù)匕ㄈ缦麓篌w步驟，即開始工件的化學(xué)機械拋光，以由此通過每個流體輸 送區(qū)域?qū)⒘黧w提供到工件(步驟80 ，并且針對每個流體輸送區(qū)域調(diào)整經(jīng)由該輸送區(qū)域被 提供的流體的量(步驟810)。流程800可以以任意方式實施。在各種實施例中，流程800 的各步驟以計算機可執(zhí)行指令來執(zhí)行，所述指令被儲存在存儲器或其他存儲媒質(zhì)中并且在 數(shù)字計算機系統(tǒng)(如圖7中所示的控制器722)上執(zhí)行。圖8中所示的各流程步驟是作為 一個示例性流程的部分被實施的簡單邏輯步驟；實際上，這些步驟可以被以任意方式不同 地組織、不同地安排、補充或其他方式修改。特別地，各流程步驟不必須如圖8中所述時間 順序?qū)嵤??；瘜W(xué)機械拋光/平坦化的啟動以任意方式發(fā)生(步驟80 。在各種實施例中，研 磨液或其他流體最初被輸送到墊110上的各區(qū)域115-118中的每個(圖1)，并且工件108 和/或墊110的相對運動以任意軌道的、旋轉(zhuǎn)的和/或其他方式開始。在拋光過程中，提供 到各區(qū)域115-118中每個區(qū)域的流體的量(步驟804)可以以任意方式被調(diào)整。在圖8所 示的示例性實施例中，針對每個區(qū)域基于所接收和/或所計算的數(shù)據(jù)來調(diào)整流體流(步驟 810)。步驟806，例如反映了，數(shù)據(jù)可以從任意類型的探針(例如，圖7中的探針702、704) 被接收，并且此數(shù)據(jù)(例如，數(shù)據(jù)706、708)可以以任意方式被處理。如果在墊110的特定 區(qū)域中觀察到存在大量的渦電流，則例如提供到這一區(qū)域的流體可以被減少(或被調(diào)整) 直至電流減小。特定的流體流動的量或速率可以以任意方式被計算或以其他方式被應(yīng)用(步驟 808)。在各種實施例中，在拋光的開端處設(shè)置標稱的流動速率，且酌情向上或向下調(diào)整流 動。流動速率可以表現(xiàn)或建立為任意方式。在示例性實施例中，所期望的流動速率借助常 規(guī)的數(shù)據(jù)處理技術(shù)被算術(shù)地計算出來，并且結(jié)果值在之后被轉(zhuǎn)換為可以被應(yīng)用作為控制信 號716、718、720(圖7)的適當表示法或能夠?qū)崿F(xiàn)對流體流動的實際調(diào)整的類似表達(步驟 810)。上述的PCM技術(shù)，例如可以被用來打開和閉合常規(guī)的數(shù)字閥門并由此調(diào)整提供到拋 光墊110的任意特定區(qū)域115-118的流體流動速率。在任意數(shù)量的可替換實施例中，其他 譯碼或?qū)嵤┓桨缚梢酝ㄟ^公式表達。如上所述，施加在一個或更多個區(qū)域115-118(或施加到整個墊110)的壓力可以 以任何形式被調(diào)整(步驟81幻。在各種實施例中，壓力可以獨立地施加到每個可控區(qū)域 115-118，這樣每個區(qū)域115-118便可以具有與所供給流體相結(jié)合地被控制的被施加壓力。 壓力和流體流動可以以任意形式相互關(guān)聯(lián)；流體流動可以例如隨壓力增大而增大，或酌情 被調(diào)整?？偟膩碚f，提供了用于執(zhí)行化學(xué)機械拋光/平坦化的新系統(tǒng)、設(shè)備和方法。通過提 供能夠各自獨立被控制的若干流體輸送區(qū)域，可以獲得改善的表面均勻性和/或提供額外 的性能增強。雖然前文的詳細說明中已經(jīng)提出了至少一個示例性實施例，但應(yīng)被意識到的是， 尚有大量的變體存在。還應(yīng)被意識到的是，一個或多個示例性實施例只是示例，并且并非旨 在以任何方式限制本發(fā)明的范圍、適用性或配置。相反，上文詳細的說明為本領(lǐng)域的技術(shù)人 員提供了執(zhí)行一個或多個示例性實施例的方便的路線圖。應(yīng)被理解的是，在各元素的功能 和布置上可以做出各種改變，這無需背離所附權(quán)利要求及其法定等同物中所闡明的本發(fā)明 的范圍。
權(quán)利要求
1.一種化學(xué)-機械拋光設(shè)備，包括具有拋光表面的拋光墊；以及壓板，其被置于接近所述拋光墊并且包括多個流體分配層，其中每個所述流體分配層 均包括從流體源延伸到所述流體分配層上的分配點的流體分配通道，其中多個所述流體分 配層中的每一個上的分配點都與所述拋光表面上的不同位置相對應(yīng)，從而由此在所述拋光 墊上生成多個流體輸送區(qū)域。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述流體分配層相互堆疊，并且其中第二流體分 配層包括與接近所述第二流體分配層的第一流體分配層的分配點相對應(yīng)的孔洞。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述流體分配層相互堆疊，并且其中每個所述流 體分配層均插入第一流體分配層，且所述拋光墊具有與所述第一流體分配層的分配點相對 應(yīng)的孔洞，以便由此構(gòu)成來自所述第一流體分配層的所述分配點以及所述拋光墊的一部分 的通道。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述流體源包括被移置到所述流體分配層中的栓塞。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其中，所述栓塞包括多個流體分配部段，其中所述多個 部段中的每一個均包括與所述流體分配層中的一個流體分配層的流體分配通道相對應(yīng)的 孔。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其中，每個所述流體分配部段均包括與所述孔流體連 通的內(nèi)部通道。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其中，所述栓塞進一步包括多個配件，每個配件都具有 中心通道，該中心通道將所述流體分配部段中的一個流體分配部段的內(nèi)部通道連接到多個 流體分配線路中的一個流體分配線路。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的設(shè)備，進一步包括控制器，其被配置用來調(diào)整由所述多個流 體分配線路中的每一個所提供的流體流動。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述壓板進一步包括被移置到所述多個流體分 配層與所述拋光墊之間的擴展層，其中所述擴展層包括多個通道孔洞，每個通道孔洞都與 所述流體分配層的分配點中的一個分配點相對應(yīng)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其中，所述擴展層進一步包括從每個所述通道孔洞向 外徑向延伸的多個擴展通道。
11.一種在工件的化學(xué)-機械拋光中使用的壓板，所述壓板包括第一流體分配層，其包括從第一流體源向第一分配點徑向延伸的第一通道；第二流體分配層，其接近所述第一流體分配層且包括從第二流體源向第二流體分配點 徑向延伸的第二通道，其中所述第二流體分配層進一步包括與所述第一流體分配層中的所 述第一分配點相對應(yīng)的孔洞；以及擴展層，其接近所述第二流體分配層，其中所述擴展層包括與所述第二流體分配層中 的所述孔洞相對應(yīng)的第一通道孔洞以及與所述第二流體分配點相對應(yīng)的第二通道孔洞。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的壓板，其中，所述第一流體分配層和所述第二流體分配層 適于接收提供所述第一流體源和所述第二流體源的栓塞。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的壓板，其中，所述栓塞包括第一層和第二層，其中所述第一層被配置用來將流體從第一配件輸送到所述第一流體源而所述第二層被配置用來將流體 從第二配件輸送到所述第二流體源。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的壓板，其中，所述擴展層進一步包括從每個所述第一和第 二通道孔洞向外徑向延伸的多個擴展通道。
15.使用具有多個流體輸送區(qū)域的壓板對工件進行化學(xué)-機械拋光的方法，該方法包括開始所述工件的化學(xué)-機械拋光，以便由此經(jīng)由所述多個流體輸送區(qū)域中的每一個向 所述工件提供流體；以及針對所述多個流體輸送區(qū)域中的每一個調(diào)整在所述工件的化學(xué)機械拋光期間經(jīng)由所 述流體輸送區(qū)域所提供的流體量。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中，提供給所述多個區(qū)域中的每一個區(qū)域的流體 量獨立于被提供給其他區(qū)域的流體量而被調(diào)節(jié)。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，進一步包括停止在所述流體輸送區(qū)域中的至少一個 中的流體輸送，同時繼續(xù)在所述流體輸送區(qū)域中的至少另一個中的流體輸送。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中，經(jīng)由所述多個區(qū)域中的至少一個區(qū)域所提供 的流體量響應(yīng)于接收自探針的數(shù)據(jù)而被調(diào)整。
19.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中，經(jīng)由所述多個區(qū)域中的至少一個區(qū)域所提供 的流體量與所施加的壓力相結(jié)合地被調(diào)整。
20.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，進一步包括在所述工件的化學(xué)-機械拋光期間調(diào)整 被施加到所述多個流體輸送區(qū)域中的至少一個的壓力。
全文摘要
借助多區(qū)域研磨液輸送來增強化學(xué)機械拋光或平坦化(CMP)。提供與工件相接觸的拋光墊，并且多區(qū)域壓板被置于鄰近所述拋光墊，以促進研磨液輸送。該壓板包括多流體分配層，其中每一層都包括從流體源延伸到層上分配點的流體分配通道。每個流體分配層上的分配點均與拋光表面上的不同位置相對應(yīng)，以由此在墊上生成多流體輸送區(qū)域。
文檔編號B24B37/04GK102119070SQ200980131185
公開日2011年7月6日 申請日期2009年6月15日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月16日
發(fā)明者F·奧摩爾, S·舒爾茨 申請人:諾發(fā)系統(tǒng)公司