[发明专利]具有终点窗口的抛光垫以及使用其的系统和方法

说明书

技术领域

本公开内容涉及抛光垫，其具有突出的抛光元件以及穿过垫厚度的通道，其使得能够传递监视信号，用于现场确定抛光处理的终点。

背景

在制造半导体集成电路期间，硅片反复经过一系列沉积和蚀刻周期，形成重叠的材料层和结构。可以使用称为化学机械平面化(CMP)的抛光技术，以移除在沉积和蚀刻步骤之后残存的表面不规则性，诸如凸起、非平等隆起区域、沟或槽。在化学机械平面化处理中，在存在具有研磨剂和/或蚀刻化学物质、通常是膏剂的抛光合成物的情况下，将基底压靠至抛光垫并且关于该抛光垫旋转。

在平面化处理期间，需要检测何时已经实现所需的表面平面度或层厚和/或何时已经暴露下层以确定何时停止抛光。例如，可以从基底上移除已沉积的材料至预定水平，并且随后经由终点检测、定时处理或一些其他物理或化学技术而停止抛光处理。在一个终点检测技术，可以使用光学监视系统，用于现场测量基底上的层的均匀性。光学监视系统可以包括在抛光期间将能量束引导朝向基底的辐射源，测量从基底反射的辐射的检测器，以及分析来自检测器的信号以及计算是否已经到达终点的计算机。

在一些化学机械抛光系统，通过抛光垫的抛光表面中的开孔，或者通过设置在抛光表面的孔中的透明窗部件，将光束引导朝向基底，

概述

总体来说，本公开的内容是关于抛光垫，其包括穿过其中的通道，以传输信号，用于现场监视抛光操作中的终点。

在一些实施例中，通道对抛光垫的抛光区域(与基底接触或者负责研磨基底的抛光垫的表面)具有最小影响。抛光区域没有大孔、透明窗或可能引起不协调的抛光、抛光合成物的积聚或者与抛光合成物缠绕的其他区域。传输对抛光区域具有最小影响的监视信号，可以提供对信号的连续精确传输，而基本上不影响抛光性能。

在一些实施例中，由于通道不需要从抛光区域移除材料，与常规设计相比，通道的功能更有效地与垫的抛光功能分离。该分离可以提供改进的抛光和信号监视性能。

在一些实施例中，在该公开内容中描述的抛光垫提供了一些或所有下列优点。例如，在一些实施例中，在垫的支撑层中提供孔穴和/或透明部件，远离抛光区域。将孔穴/透明部件设置为远离抛光区域，可以防止抛光合成物进入孔穴，其减少了孔穴污垢和透明部件的磨损。将孔穴/透明部件设置远离抛光区域，保持抛光合成物远离抛光垫下侧，并且远离可以用于将透明部件固定在合适位置的粘合剂，其可以延长垫和粘合剂的使用寿命。

由于透明部件未接触抛光合成物，可以选择制造透明部件的材料以更有效地传输监视信号，而基本上不用考虑该材料对反复暴露而受到抛光合成物磨损的抵抗力。由于透明部件不会过早地因反复暴露而受抛光合成物的影响，在抛光垫的使用寿命期间，透明部件可以维持更稳定一致的信号传输属性。

在一个实施例中，本公开内容涉及一种抛光垫，包括位于导向板第一侧上的抛光合成物分布层和位于导向板相对的第二侧上的支撑层。导向板维持多个抛光元件，其沿着基本上垂直于包括抛光垫的平面的第一方向延伸，并且穿过抛光合成物分布层。该抛光垫包括光路，其沿着第一方向，并且穿过垫的厚度，用于传输信号，以用于现场监视抛光操作的终点。

在另一实施例中，本公开内容涉及抛光垫，包括位于透明导向板的第一主要表面上的抛光合成物分布层。导向板维持多个抛光元件，其沿着基本上垂直于包括抛光垫的平面的第一方向延伸，并且穿过抛光合成物分布层。抛光合成物分布层中的第一区域不具有抛光元件。支撑层位于导向板的第二主要表面上，支撑层包括位于第一区域下的透明区域。

在另一实施例中，本公开内容涉及抛光垫，其包括具有多个抛光元件的抛光合成物分布层。抛光元件向上延伸穿过抛光合成物分布层。抛光合成物分布层包括具有至少一个透明抛光元件的第一区域。具有透明区域的支撑层位于第一区域下。

在另一实施例中，本公开内容涉及化学机械抛光系统，包括压板和压板上的抛光垫。抛光垫包括位于导向板第一主要表面上的抛光合成物分布层，其中导向板维持多个抛光元件，其延伸穿过抛光合成物分布层，以及位于导向板的第二主要表面上的支撑层。该系统还包括用于将监视信号传输通过抛光垫的装置；以及监视抛光操作的监视系统，其中监视系统发射监视信号通过用于传输至检测器的装置。