[发明专利]监控扣环厚度及压力控制

说明书

技术领域

本发明揭示内容与监控扣环厚度有关，例如，于化学机械研磨期间进行监控。

背景技术

集成电路一般而言利用导体层、半导体层或绝缘体层连续沉积于硅晶圆上的方式形成。一种制造步骤则与在非平面表面上沉积填料层，并将该填料层平坦化有关。为了某些应用，将该填料层平坦化直到暴露图案化层的顶表面为止。例如，可以在图案化绝缘层上沉积传导填料层，以填满该绝缘层中的沟渠与孔洞。在平坦化后，在该绝缘层凸起图案之间剩余的传导层部分便形成贯通孔、接头与接线，提供该基板上薄膜电路之间的多个传导路径。对于其他应用而言，像是氧化物研磨应用，则将该填料层平坦化直到于该非平面表面上剩余预定厚度。另外，对于光刻技术而言通常需要该基板表面的平坦化。

化学机械研磨(CMP)是一种被接受的平坦化方法。该平坦化方法一般而言需要将该基板安装至承载头上。该基板的暴露表面一般而言则放置抵住旋转研磨垫。该承载头于该基板上提供可控制负载力，以将该基板推抵住该研磨垫。一般而言供应研磨液体至该研磨垫表面，像是供应具有研磨颗粒的研磨浆料。

某些承载头包含基部与连接至该基部的膜状物，以提供可加压腔室。可安装基板至该膜状物的下方表面上，而该腔室于该膜状物上方的压力则控制在研磨期间于该基板上的负载。

该承载头一般而言包含扣环，以避免该基板于研磨期间从该承载头下方滑出。由于该研磨垫于该扣环底部表面上形成的摩擦力，该扣环一般而言将逐渐磨耗并需要被更换。某些扣环已经包含实体标示方式，以显示何时需要更换该扣环。

发明内容

决定何时更换扣环可能是困难的，该扣环并非可容易于该研磨系统中所见。然而，可以使用传感器决定该扣环可磨耗部分的厚度。

随着该扣环磨耗，该承载头基部与该研磨垫之间的距离也改变。随着该扣环磨耗，临近该基板边缘的压力分布也改变。在不受限于任何实际理论下，这可能是因为距离改变而影响透过该膜状物的力量分布所造成。然而，由该传感器所量测的扣环厚度可作为输入，控制研磨参数，以补偿靠近该基板边缘研磨率的改变。

在一方面中，化学机械研磨(CMP)装置包含承载头、原处监控系统与控制器，该承载头包含扣环，该扣环具有塑胶部分，该塑胶部分具备与研磨垫接触的底部表面，该原处监控系统包含传感器，该传感器根据该塑胶部分的厚度产生信号，该控制器经配置以从该原处监控系统接收该信号，并响应于该信号调整至少一研磨参数，以补偿因为该扣环塑胶部分厚度的改变所形成的非均匀性。

多个实现方式可以包含下述装置的一或更多者。该承载头可以包含数个腔室，而该至少一研磨参数可以包含在该数个腔室的至少一腔室中的压力。该数个腔室的该至少一腔室可以为用于控制在该承载头中所持有的基板的边缘上的压力的腔室。该控制器可经配置以在该信号增加时，减少该数个腔室的该至少一腔室中的压力。该扣环可以包含金属部分，该金属部分固定于该塑胶部分的顶部表面。该原处监控系统包括涡流监控系统。可旋转平台可以支撑该研磨垫，且该传感器位于该平台中，并与该平台一起旋转。该监控系统可以随着每次扫描产生一量测序列，且该控制器可经配置以辨识在该扣环下方一或更多个位置处所作出的一或更多个量测。该控制器可经配置以将该扣环下方多个位置处所作出的多个量测平均。该控制器可经配置以从该扣环下方多个位置处所作出的多个量测选择最大或最小量测。

在另一方面中，一种化学机械研磨装置包含承载头、原处监控系统与控制器，该承载头包含扣环，该扣环具有塑胶部分，该塑胶部分具备与研磨垫接触的底部表面，该原处监控系统包含传感器，该传感器根据该塑胶部分的厚度产生信号，而该控制器经配置以从该原处监控系统接收该信号，并从该信号决定该塑胶部分的厚度。

在另一方面中，一种控制研磨操作的方法包含感测承载头中扣环的塑胶部分的厚度，该塑胶部分则用于持有基板，该基板则抵住研磨垫；并响应于该被感测厚度以调整至少一研磨参数，以补偿因为该扣环塑胶部分厚度的改变所形成的非均匀性。

在另一方面中，于机械可读储存装置中有形体现一种非暂态计算机程序产品，该产品包含多个指令以使研磨机器进行该方法。

多个实现方式可以任选地包含下述一或更多项优点。可感测扣环可磨耗部分的厚度，例如，在不以视觉检查该扣环的情况下进行感测。由该传感器量测的扣环厚度可作为输入，控制研磨参数，以补偿靠近该基板边缘的研磨率的改变。晶圆中与晶圆对晶圆的厚度非均匀性(WIWNU与WTWNU)可被改善。此外，可在该扣环具有较低厚度时，仍提供可接受的均匀性。因此可以提高该扣环的生命期，藉此降低运转成本。