具有环形工作台或抛光垫的抛光系统技术方案

一种抛光系统包括：工作台，所述工作台具有顶表面；环形抛光垫，所述环形抛光垫被支撑于所述工作台上；承载头，所述承载头用于保持基板与环形抛光垫的接触；支撑结构，其中承载头悬挂于所述支撑结构，所述支撑结构经配置以移动并保持所述承载头横跨所述抛光垫；以及控制器。所述工作台可围绕旋转轴旋转，所述旋转轴穿过工作台的近似中心的位置，且所述环形抛光垫的内边缘定位于旋转轴周围。所述控制器经配置以使得支撑结构定位承载头，从而使得在基板正在接触抛光垫的同时，基板的一部分悬于环形抛光垫的内边缘之上。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有环形工作台或抛光垫的抛光系统
本公开内容涉及基板的化学机械抛光期间的监测。
技术介绍
集成电路典型地通过在硅晶圆上依序沉积导电层、半导体层或绝缘层而被形成于基板上。一个制造步骤涉及在非平面表面之上沉积填料层并平面化所述填料层。对于某些应用而言，填料层被平面化直到图案层的顶表面暴露为止。例如，可将导电填料层沉积在图案化的绝缘层上，以填充绝缘层中的沟槽或孔。在平面化之后，保留在绝缘层的凸起图案之间的导电层的部分形成通孔、插塞以及线，所述通孔、插塞以及线在基板上的薄膜电路之间提供导电路径。对于诸如氧化物抛光的其他应用而言，填料层被平面化直到非平面表面之上剩下预定厚度为止。此外，对于光刻而言，通常需要基板表面的平面化。化学机械抛光(CMP)是一种公认的平面化方法。此平面化方法通常要求将基板安装在载体或抛光头上。基板的暴露表面通常经放置以靠在旋转抛光垫上。承载头在基板上提供可控制的负载，以将所述基板推向抛光垫。研磨抛光浆料通常被供应至抛光垫的表面。CMP中的一种问题是确定抛光过程是否完成，即基板层是否被平面化到所期望的平面度或厚度，或者所期望的材料量何时被移除。浆料分布、抛光垫状况、抛光垫与基板之间的相对速度以及基板上的负载的变化可导致材料移除速率的变化。这些变化以及基板层的初始厚度的变化导致达到抛光端点所需时间的变化。因此，不能仅将抛光端点确定为抛光时间的函数。在一些系统中，基板在抛光期间被原位(in-situ)光学监测，例如通过抛光垫中的窗口来监测。
技术实现思路
在一个方面中，抛光系统包括工作台、用于保持基板的承载头以及原位监测系统。工作台具有顶表面以及在顶表面中的孔洞，所述孔洞在工作台的近似中心处，使得顶表面为环形表面以用于支撑环形抛光垫。工作台可围绕旋转轴旋转，所述旋转轴穿过工作台的近似中心的位置。原位监测系统具有探头，所述探头位于孔洞之中或孔洞下方且经配置以监测悬于环形表面的内边缘之上的基板的部分。实现方式可包括以下特征中的一个或多个特征。孔洞可以是凹槽，所述凹槽部分地但不完全地延伸穿过工作台。所述探头可被支撑在凹槽的底表面上，或所述探头可定位在工作台中并且具有顶表面，所述顶表面与凹槽的底表面齐平。所述工作台可具有导管，所述导管用于使液体抛光残余物从凹槽排出。孔洞可以是完全延伸穿过工作台的通道。环形轴承可支撑工作台。探头可被支撑在垂直延伸穿过环形轴承的结构上。探头可定位在工作台中的孔洞中的静止位置。探头可被固定到工作台的孔洞的侧壁。原位监测系统可包括光学监测系统。孔洞的直径可以是工作台直径的约5％至40％。致动器可使承载头横向地跨抛光垫移动，且控制器可经配置以使致动器移动承载头，使得基板的所述部分悬于环形表面的内边缘之上。控制器可经配置以使得致动器移动承载头，使得在基板上的抛光操作之前和/或之后，基板的所述部分悬于环形表面的内边缘之上。环形抛光垫可具有不被窗口中断的抛光层。在另一个方面中，抛光系统包括：工作台，所述工作台具有顶表面以支撑环形抛光垫；承载头，所述承载头用于保持基板与环形抛光垫接触；支撑结构，所述支撑结构在工作台的上方延伸，并且一个或多个抛光系统部件被固定至所述支撑结构；以及支撑柱。工作台可围绕旋转轴旋转，所述旋转轴穿过工作台的近似中心的位置。第一支撑柱具有上端以及下部，所述上端耦合到所述支撑结构并支撑所述支撑结构，所述下部被支撑于工作台上或延伸穿过工作台中的孔洞。实现方式可包括以下特征中的一个或多个特征。一个或多个部件可包括承载头、调节器头、抛光液输送系统或垫清洁器中的一个或多个。在支撑结构上的致动器可使一个或多个部件横跨工作台移动。第二支撑柱可定位到工作台的一侧。第二支撑柱可具有上端以及下端，所述上端耦合到所述支撑结构并支撑所述支撑结构，并且所述下端位于固定支撑件上。固定支撑件可包括框架，所述框架支撑工作台。抛光垫具有带着孔洞的环形形状，所述孔洞定位在工作台的近似中心的位置。第一支撑柱可延伸穿过工作台中的孔洞，并且下端可固定到框架。原位监测系统可具有探头，所述探头定位在穿过工作台的孔洞中。第一支撑柱的下端可被支撑于工作台上。旋转轴承可将工作台耦合到支撑柱，或者旋转轴承可将支撑柱耦合到支撑结构。支撑柱可与旋转轴基本上共线。工作台可具有凹槽，所述凹槽在所述工作台的顶表面中，所述凹槽在所述工作台的近似中心的位置处，且第一支撑柱的下部可延伸到凹槽中。第一支撑柱可被支撑于工作台的顶表面上，所述工作台支撑抛光垫。原位监测系统可具有探头，所述探头位于凹槽之中或凹槽下方。在另一个方面中，抛光系统包括：工作台，所述工作台具有顶表面，所述工作台可围绕旋转轴旋转，所述旋转轴穿过工作台的近似中心的位置；环形抛光垫，所述环形抛光垫被支撑于所述工作台上，其中所述环形抛光垫的内边缘围绕旋转轴；承载头，所述承载头用于保持基板与环形抛光垫接触；支撑结构，其中承载头悬挂于所述支撑结构，所述支撑结构经配置以移动并保持所述承载头横跨所述抛光垫；以及控制器，所述控制器经配置以使支撑结构定位承载头，使得在基板正在接触抛光垫的同时，基板的一部分悬于环形抛光垫的内边缘之上。实现方式可包括以下特征中的一个或多个特征。系统可经配置以使得每次只有单个承载头保持基板与环形抛光垫接触。提供环形抛光垫的内边缘的孔洞的中心可与旋转轴对齐。原位监测系统可具有探头，所述探头经定位以监测悬于环形抛光垫的内边缘之上的基板的部分。环形抛光垫可包括不被窗口中断的抛光层。工作台在顶表面中可具有孔洞，所述孔洞在所述工作台的近似中心的位置处，使得顶表面是环形表面以支撑环形抛光垫。孔洞可以是凹槽，所述凹槽部分地但不完全地延伸穿过工作台。导管可延伸穿过工作台，以用于使液体抛光残余物从凹槽排出。孔洞可以是完全地延伸穿过工作台的通道。支撑柱可支撑一个或多个抛光系统部件，并且支撑柱可具有下部，所述下部被支撑于工作台上或延伸穿过工作台中的孔洞。实现方式可任选地包括以下优点中的一个或多个优点。具有优异性能的抛光垫的表面积的一部分可专用于抛光，同时提供原位监测。这可提供增加的抛光速率。可减少清洁不足、调节不足及较高表面温度等问题。可通过中心区域处理抛光副产物，并可从而改进副产物管理并减少缺陷。用于避免碰撞的对各种部件的运动同步化可能更容易或不必要。用于各种部件的支撑结构可与工作台的中心区域接触。因此，可避免悬臂(cantilever)结构并改进机械稳定性，且可降低振动和噪音。在以下附图和描述中阐述一个或多个实现方式的细节。其他方面、特征和优点将从描述和绘图以及权利要求中变得明显。附图说明图1示出了化学机械抛光系统的示意性截面图。图2示出了权利要求1的化学机械抛光系统的示意性俯视图。图3示出了化学机械抛光系统的示意性截面图，其中孔洞完全穿过工作台。图4示出了化学机械抛光系统的示意性截面图，其中一个或多个结构被支撑于工作台上。图5示出了化学机械抛光系统的示意性截面图，其中一个或多个结构本身被支撑在工作台上的凹槽中。图6示出了化学机械抛光系统的示意性截面图，其中支撑柱延伸穿过工作台中的孔洞。在绘图中的相同参考符号和标记表示相同的元件。具体实施方式在一些光学端点检测系统中，光学监测窗口被放置在工作台半径的中间附近，使得窗口将扫过基板下方。然而，在抛光表面中放置窗口可能降低本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种抛光系统，包括：工作台，所述工作台具有顶表面和孔洞，所述孔洞在所述顶表面中位于所述工作台的近似中心处，使得所述顶表面是环形表面以支撑环形抛光垫，所述工作台可绕着旋转轴旋转，所述旋转轴穿过所述工作台的近似所述中心的位置；承载头，所述承载头用于保持基板与所述环形抛光垫接触；以及原位监测系统，所述原位监测系统具有探头，所述探头位于所述孔洞之中或位于所述孔洞下方且经配置以监测悬于所述环形表面的内边缘之上的所述基板的一部分。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.08.31 US 62/382,097;2017.01.12 US 62/445,3711.一种抛光系统，包括：工作台，所述工作台具有顶表面和孔洞，所述孔洞在所述顶表面中位于所述工作台的近似中心处，使得所述顶表面是环形表面以支撑环形抛光垫，所述工作台可绕着旋转轴旋转，所述旋转轴穿过所述工作台的近似所述中心的位置；承载头，所述承载头用于保持基板与所述环形抛光垫接触；以及原位监测系统，所述原位监测系统具有探头，所述探头位于所述孔洞之中或位于所述孔洞下方且经配置以监测悬于所述环形表面的内边缘之上的所述基板的一部分。2.如权利要求1所述的抛光系统，其特征在于，所述孔洞包括凹槽，所述凹槽部分地但不完全地延伸穿过所述工作台。3.如权利要求2所述的抛光系统，包括导管，所述导管穿过所述工作台，以用于使液体抛光残余物从凹槽排出。4.如权利要求1所述的抛光系统，其特征在于，所述孔洞包括通道，所述通道完全延伸穿过所述工作台。5.如权利要求4所述的抛光系统，包括环形轴承，所述环形轴承支撑所述工作台，并且其中所述探头被支撑在结构上，所述结构垂直延伸穿过所述环形轴承。6.如权利要求1所述的抛光系统，其特征在于，所述探头被固定至所述工作台的所述孔洞的侧壁。7.一种抛光系统，包括：工作台，所述工作台具有顶表面以支撑环形抛光垫，所述工作台可绕着旋转轴旋转，所述旋转轴穿过所述工作台的近似中心的位置；承载头，所述承载头用于保持基板与所述环形抛光垫接触；支撑结构，所述支撑结构在所述工作台的上方延伸，并且一个或多个抛光系统部件被固定至所述支撑结构；第一支撑柱，所述第一支撑柱具有上端和下部，所述上端耦合到所述支撑结构并支撑所述支撑结构，所述下部被支撑于所述工作台上或延伸穿过所述工作台中的...

【专利技术属性】
技术研发人员：P·D·巴特菲尔德，T·H·奥斯特赫尔德，吴政勋，SS·常，S·M·苏尼卡，F·C·雷德克，
申请(专利权)人：应用材料公司，
类型：发明
国别省市：美国,US