描述了监控正经历抛光的衬底的摩擦系数的系统方法和设备。抛光垫组件包括具有抛光表面的抛光层和柔性耦合到抛光层的衬底接触构件，衬底接触构件具有接触衬底的暴露表面的顶表面。顶表面的至少一部分与抛光表面基本共面。设置传感器易测量衬底接触构件的横向位移。一些实施例可以在化学机械抛光期间提供精确的终点检测来指示下层的暴露。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及衬底的化学机械抛光。
技术介绍
集成电路通常通过在硅晶片上导体、半导体或绝缘体层的相继沉积而形成在衬底上。一个制造步骤涉及将填料层沉积在非平面表面之上，并平面化填料层直到非平面表面暴露。例如，在浅沟槽隔离(STI)处理中，氧化物填料层可以沉积在图案化的氮化物层上以填充氮化物层(和下面的硅)中的沟槽或孔。填料层接着被抛光直到氮化物层的突起图案被暴露。在平面化之后，剩余的氧化物层的部分提供了在衬底上的电路之间的隔离。此外，需要平面化以将衬底表面平面化来用于光刻。化学机械抛光(CMP)是一种已被接受的平面化方法。此平面化方法通常需要将衬底安装在载具头或抛光头上。衬底的暴露表面被放置为抵靠诸如旋转抛光盘垫或带垫之类的抛光表面。抛光表面可以是“标准”垫或固定研磨垫。标准垫具有耐久粗糙表面，而固定研磨垫具有保持在容纳介质中的研磨颗粒。载具头将可控的负载提供在衬底上以将其推靠抛光垫。包括至少一种化学反应剂的抛光浆液以及如果使用标准垫时的研磨颗粒被供应到抛光表面。在CMP中的一个问题是判断抛光处理是否完成，即，衬底层是否已经被平面化到所期望的平面度或厚度，何时已经移除了所期望的材料量，或者何时已经暴露出下面的层。衬底层的初始厚度、浆液成分、抛光垫条件、抛光垫与衬底之间的相对速度、和衬底上负载的变化可以导致材料移除速率上的变化。这些变化导致了到达抛光终点所需时间的变化。于此，不能将抛光终点仅作为抛光时间的函数来判断。判断抛光终点的一种方式是从抛光表面移除衬底并检查衬底。例如，衬底可以被传输到度量台，在度量台处利用例如轮廓测定仪或电阻率测量来测量衬底的厚度。如果不满足所期望的规格，则衬底被重装载到CMP设备中以进一步处理。这是一个消耗时间的过程，其降低了CMP设备的产能。可选地，检查可能显示已经移除了过多量的材料，使得衬底不可用。最近，为了检测抛光终点，已经利用例如光学或电容传感器进行衬底的原地监控。其他提议的终点检测技术已经涉及摩擦、电机电流、浆液化学、声学、导电性、和感生涡电流的测量。但是，取决于对沉积于衬底上的两个衬底层之间导电性或反射性的改变的检测的技术在两个层具有类似导电性或反射性时是无效的。
技术实现思路
总体上，在一个方面，本专利技术针对一种监控正经历抛光的衬底的摩擦系数的设备。该设备包括可移动构件和传感器，可移动构件具有接触衬底的暴露表面的顶表面，所述传感器基于可移动构件的横向位移产生信号。所述构件响应于来自衬底的摩擦力而横向位移，并包括具有比衬底的暴露表面的表面积小的表面积的顶表面。该设备的实施方式包括以下特征中的一个或多个。诸如片簧或多个弹簧之类的回复材料可以耦合到可移动构件。可移动构件可以包括抛光垫片断。抛光垫片断可以包括两层。可移动构件可以包括耦合在回复材料与抛光垫片断之间的支撑片。基于可移动构件的横向位移产生信号的传感器可以是应变计。多个应变计可以在最大应变点处附装到所述片簧。基于可移动构件的横向位移产生信号的传感器可以是诸如激光干涉仪之类的光学传感器或者压电传感器。可移动构件的顶表面可以与抛光垫的抛光表面基本共面。可移动构件可以连接到压板，例如可旋转压板。可移动构件可以与压板分开有间隙。柔性密封膜可以耦合到可移动构件，用于防止浆液传输通过间隙。柔性密封膜可以插入在回复材料与可移动构件之间。总体上，在另一个方面，本专利技术针对一种监控正经历抛光的衬底的摩擦系数的设备。该设备包括构件、回复材料和传感器，所述构件具有接触衬底的暴露表面的顶表面，所述回复材料将构件连接到结构体，所述传感器基于回复材料的应变产生信号。所述顶表面具有比衬底的暴露表而的表面积小的表面积。总体上，在另一个方面，本专利技术针对一种化学机械抛光设备。该设备包括支撑体、载具、电机和传感器，所述支撑体用于抛光物件，所述载具将衬底保持抵靠抛光物件的抛光表面，所述电机耦合到抛光物件和载具中的至少一个来用于在其间产生相对运动，所述传感器用于测量应变。所述传感器包括可移动构件，所述构件具有接触衬底的暴露表面的顶表面，所述构件响应于来自衬底的摩擦力而横向位移，所述顶表面具有比衬底的暴露表面的表面积小的表面积，且所述传感器包括基于所述可移动构件的横向位移产生信号的传感器。本专利技术的实施方式可以包括以下特征中的一个或多个。当由支撑体保持抛光物件时，顶表面可以与抛光表面基本共面。总体上，在另一个方面，提供了一种用于化学机械抛光设备的压板。该压板包括基板，所述基本具有用于容纳应变传感器的凹部，所述凹部具有比应变传感器的横截面面积大的横截面面积，以允许应变传感器的位移。还包括放置在凹部内的应变传感器，所述应变传感器包括回复材料和至少一个装置，，所述回复材料具有比抛光表面的横截面面积小的横截面面积，所述回复材料有时直接接触衬底，或通过耦合到回复材料的其他材料接触衬底，所述其他材料具有比抛光表面的横截面面积小的横截面而积，所述至少一个装置用于测量在衬底与传感器之间的相对运动方向上回复材料的应变。在另一个方面，本专利技术针对一种用于抛光系统的物件。该物件包括柔性的、流体不可渗透的膜和抛光垫片，所述抛光垫片固定到膜的第一表面。膜的边缘延伸超过抛光垫片的边缘。本专利技术的实施方式可以包括以下特征中的一个或多个。粘接剂可以位于膜的与第一表面相对的第二表面上和/或在围绕抛光垫片的膜的第一表面上。可移除衬垫可以覆盖粘接剂。抛光垫片可以包括覆盖层和衬背层，且衬背层可以比覆盖层更易压缩。膜可以是硅酮或乳胶。在一个方面，本专利技术描述了一种监控正经历抛光的衬底的摩擦系数的系统。抛光垫组件包括抛光层和衬底接触构件，所述抛光层包括抛光表面，所述衬底接触构件柔性地耦合到抛光层，所述抛光层具有接触衬底的暴露表面的顶表面。顶表面的至少一部分与所述抛光表面基本共面。设置了传感器来测量衬底接触构件的横向位移。实施方式可以包括以下特征中的一个或多个。抛光垫组件可以具有通过其的孔。衬底接触构件可以定位在所述孔内。传感器可以包括应变计或压力计。对准装置可以耦合在衬底接触构件与传感器之间。抛光垫可以围绕但不接触衬底接触构件。密封件可以在衬底接触构件与抛光垫之间延伸。密封件包括柔性的、流体不可渗透材料。密封件可以由硅酮、乳胶或聚氨酯制成。密封件可以是O环，且O环可以利用粘接材料固定到衬底接触构件和抛光垫。密封件可以延伸通过衬底接触构件。衬底接触构件和抛光层可以通过将衬底接触构件与抛光垫解耦的弯褶而连接。弯褶可以通过在抛光垫的相对表面中的凹部形成。在另一个方面，本专利技术描述了一种抛光系统。该系统包括可移动压板。抛光垫连接到可移动压板，且抛光垫具有抛光表面并具有在其中的孔。衬底接触构件包含在孔内，并具有接触衬底的暴露表面的顶表面。衬底接触构件的顶表面与抛光表面基本共面。传感器测量衬底接触构件的横向位移并基于衬底的横向位移产生信号。控制器从传感器接收信号。实施方式可以包括以下特征中的一个或多个。传感器可以是应变计或压力计。对准装置可以耦合在衬底接触构件与传感器之间。抛光垫具有接触衬底的暴露表面的顶表面。抛光垫可以围绕但不接触衬底接触构件。密封片可以在衬底接触构件与抛光垫之间延伸。密封片可以由柔性的、流体不可渗透的材料制成。密封片可以由硅酮、乳胶或聚氨酯制成。密封片可以是O环。O环可以利用粘接材料固定到衬底接触本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种监控正经历抛光的衬底的摩擦系数的设备，包括：可移动构件，所述可移动构件具有接触衬底的暴露表面的顶表面，所述可移动构件响应于来自所述衬底的摩擦力而横向位移，所述顶表面具有比所述衬底的所述暴露表面的表面积小的表面积；和传感器 ，所述传感器基于所述可移动构件的横向位移产生信号。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：格布里尔罗里米尔米勒，曼欧彻尔比郎，尼欧司约翰逊，博古斯劳A司维德克，多米尼克J本文格努，
申请(专利权)人：应用材料公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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