[发明专利]用于化学机械研磨的方法、系统与研磨垫

说明书

化学机械研磨可用于“修整研磨”，其中在基板的前表面的受限区域上执行研磨。研磨垫与基板之间的接触区域可基本上比基板的半径表面小。在研磨期间，研磨垫可经历轨道运动。在轨道运动期间，可将研磨垫维持在固定的角定向上。接触区域可以是弧形。可通过从研磨垫的上部向下凸出的一个或更多个下部提供接触区域。可将研磨垫的周边部分垂直地固定至环形构件并且周边部分内的研磨垫的剩余部分可自由垂直。

本申请是申请日为2015年07月10日、申请号为“201580030724.3”、发明名称为“用于化学机械研磨的方法、系统与研磨垫”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本公开涉及一种化学机械研磨(chemical mechanical polishing；CMP)系统的架构。

背景技术

通常通过在硅晶片上连续沉积导电、半导电或绝缘层来在基板上形成集成电路。一个制造步骤涉及在非平面表面上方沉积填料层及平坦化该填料层。对于某些应用，平坦化填料层直至暴露图案化层的顶表面。例如，可在图案化绝缘层上沉积导电填料层以填充绝缘层中的沟槽或孔。在平坦化之后，绝缘层的凸起图案之间剩余的金属层的部分形成通孔、插塞及接线，该等通孔、插塞及接线提供在基板上的隔膜电路之间的导电路径。对于诸如氧化物研磨的其他应用，平坦化填料层直至在非平面表面上留下预定厚度。另外，光刻通常需要基板表面的平坦化。

化学机械研磨(CMP)是一种公认的平坦化方法。此平坦化方法通常需要在承载头或研磨头上安装基板。通常抵靠旋转研磨垫置放基板的暴露表面。承载头在基板上提供可控负载以抵靠研磨垫推动该承载头。通常将磨蚀研磨浆供应至研磨垫的表面。

发明内容

本发明提供用于基板的研磨(例如，“修整研磨”)的系统及设备，其中在基板的前表面的受限区域上执行研磨。

在一个方面中，化学机械研磨系统包括基板支撑件、可移动的衬垫支撑件及驱动系统。基板支撑件经配置以在研磨操作期间在基本上固定的角定向上固持基板。可移动的衬垫支撑件经配置以固持研磨垫，该研磨垫具有不大于基板的半径的直径。驱动系统经配置以在研磨垫与基板的上表面接触的同时以轨道运动移动衬垫支撑件及研磨垫。轨道运动具有不大于研磨垫的直径的轨道半径且将研磨垫维持在相对于基板的固定的角定向上。

实施方式可包括以下特征中的一者或更多者。研磨垫可具有接触基板的接触区域。接触区域的直径可介于基板的直径的约1％与10％之间。轨道半径可介于接触区域的直径的约5％与50％之间。驱动系统可包括衬垫支撑头中的凹部、延伸至凹部中的可旋转凸轮及连至凸轮的电机。连杆可将衬垫支撑头耦接至固定的支撑件以防止衬垫支撑头的旋转。定位驱动系统可跨基板横向移动衬垫支撑头。定位驱动系统可包括两个线性致动器，该等线性致动器经配置以在两个垂直方向上移动衬垫支撑头。

在另一方面中，化学机械研磨系统包括基板支撑件、研磨垫、可移动的衬垫支撑件及驱动系统。基板支撑件经配置以在研磨操作期间在基本上固定的角定向上固持基板。研磨垫具有接触基板的接触区域，该接触区域具有不大于基板的半径的直径。可移动衬垫支撑件经配置以固持研磨垫。驱动系统经配置以在研磨垫的接触区域与基板的上表面接触的同时以轨道运动移动衬垫支撑件及研磨垫。轨道运动具有不大于研磨垫的直径的轨道半径且将研磨垫维持在相对于基板的固定的角定向上。

实施方式可包括以下特征中的一者或更多者。研磨垫可包括自层的突起部，且突起部的底表面可提供接触区域。压敏黏合剂或夹持件的至少一者可在衬垫支撑件上固持研磨垫。接触区域可以是盘形或弧形。

在另一方面中，化学机械研磨的方法包括：使研磨垫与基板在接触区域内接触，该接触区域具有不大于基板的半径的直径；及在研磨垫的接触区域与基板的上表面接触的同时产生研磨垫与基板之间的相对运动。相对运动包括轨道运动，该轨道运动具有不大于研磨垫的直径的轨道半径。在轨道运动期间，研磨垫维持在相对于基板的基本上固定的角定向上。