用于使用改良的摩擦測(cè)量來進(jìn)行基板拋光檢測(cè)的系統(tǒng)和方法
【專利摘要】本發(fā)明揭示拋光基板的方法、裝置及系統(tǒng)。該裝置包括上部平臺(tái)；扭矩/應(yīng)變測(cè)量?jī)x，該扭矩/應(yīng)變測(cè)量?jī)x耦接至上部平臺(tái)；以及下部平臺(tái)，該下部平臺(tái)耦接至扭矩/應(yīng)變測(cè)量?jī)x并適于經(jīng)由扭矩/應(yīng)變測(cè)量?jī)x驅(qū)動(dòng)上部平臺(tái)旋轉(zhuǎn)。在其他實(shí)施例中，該裝置包括第一托架；耦接至第一托架的側(cè)向力或位移測(cè)量?jī)x；及耦接至側(cè)向力或位移測(cè)量?jī)x的第二托架，且其中第一托架與第二托架中之一適于支撐拋光頭。本發(fā)明揭示多個(gè)額外方面。
【專利說明】用于使用改良的摩擦測(cè)量來進(jìn)行基板拋光檢測(cè)的系統(tǒng)和方法
[0001]本發(fā)明與2011年 11 月 16 日申請(qǐng)的標(biāo)題為“SYSTEMS AND METHODS FOR SUBSTRATEPOLISHING END POINT DETECTION USING IMPROVED FRICTION MEASUREMENT (用于使用改良的摩擦測(cè)量來進(jìn)行基板拋光端點(diǎn)檢測(cè)的系統(tǒng)和方法)”的美國臨時(shí)專利申請(qǐng)案第61/560，793 號(hào)及 2012 年 4 月 28 日申請(qǐng)的標(biāo)題為 “SYSTEMS AND METHODS FOR SUBSTRATEPOLISHING END POINT DETECTION USING IMPROVED FRICTION MEASUREMENT (用于使用改良的摩擦測(cè)量來進(jìn)行基板拋光端點(diǎn)檢測(cè)的系統(tǒng)和方法)”的美國專利申請(qǐng)案第13/459，079號(hào)相關(guān)，并主張這些專利申請(qǐng)案的優(yōu)先權(quán)，這些專利案每一個(gè)的全文以引用的方式并入本文中。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明大體是關(guān)于電子設(shè)備制造，更特定言之是針對(duì)半導(dǎo)體基板拋光系統(tǒng)與方法。
【背景技術(shù)】
[0003]基板拋光端點(diǎn)檢測(cè)方法可利用抵靠拋光頭內(nèi)所固定的基板旋轉(zhuǎn)拋光墊所需的扭矩的估計(jì)值來確定何時(shí)已經(jīng)移除充足的基板材料?，F(xiàn)有基板拋光系統(tǒng)通常利用來自致動(dòng)器的電信號(hào)(如馬達(dá)電流)來估計(jì)抵靠基板旋轉(zhuǎn)拋光墊所需的扭矩量。本發(fā)明
【發(fā)明者】已經(jīng)確定，此等方法在一些情況下可能無法足夠精確且持續(xù)地確定何時(shí)已達(dá)端點(diǎn)。因此，在基板拋光端點(diǎn)檢測(cè)領(lǐng)域仍需改良。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]在第一實(shí)施例中，提供一種拋光基板的裝置。該裝置包括第一托架；耦接至第一托架的側(cè)向力測(cè)量?jī)x；及耦接至側(cè)向力測(cè)量?jī)x的第二托架，且其中第一托架與第二托架中之一適于支撐拋光頭。
[0005]在一些其他實(shí)施例中，提供一種用于基板的化學(xué)機(jī)械平坦化的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括適于固定基板的拋光頭組件；以及適于抵靠拋光頭中所固定的基板固定及旋轉(zhuǎn)拋光墊的拋光墊支撐，該拋光頭組件包括:第一托架；耦接至第一托架的側(cè)向力測(cè)量?jī)x；耦接至側(cè)向力測(cè)量?jī)x的第二托架；以及耦接至第一托架與第二托架中之一并適于固定基板的拋光頭。
[0006]在另一些實(shí)施例中，提供一種拋光基板的方法。該方法包括:旋轉(zhuǎn)支撐拋光墊的平臺(tái)；經(jīng)由側(cè)向力測(cè)量?jī)x將第一托架耦接至第二托架，其中第一托架與第二托架中之一適于支撐適于固定基板的拋光頭；將固定基板的拋光頭壓靠在平臺(tái)上的拋光墊上；以及測(cè)量當(dāng)拋光基板時(shí)基板上的側(cè)向力大小。
[0007]在其他實(shí)施例中，提供一種拋光基板的裝置。該裝置包括第一托架；耦接至第一托架的位移測(cè)量?jī)x；及耦接至位移測(cè)量?jī)x的第二托架，且其中第一托架與第二托架中之一適于支撐拋光頭。[0008]在另一些實(shí)施例中，提供一種用于基板的化學(xué)機(jī)械平坦化的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括適于固定基板的拋光頭組件；以及適于抵靠拋光頭中所固定基板固定及旋轉(zhuǎn)拋光墊的拋光墊支撐，該拋光頭組件包括:第一托架、彈性地耦接至第一托架的第二托架、適于測(cè)量第一托架與第二托架之間的側(cè)向位移的側(cè)向位移測(cè)量?jī)x、及耦接至第一托架與第二托架中之一并適于固定此基板的拋光頭。
[0009]在另一些實(shí)施例中，提供一種拋光基板的方法。該方法包括以下步驟:旋轉(zhuǎn)支撐拋光墊的平臺(tái)；彈性地將第一托架耦接至第二托架，其中第一托架與第二托架中之一適于支撐固定基板的拋光頭；將固定基板的拋光頭壓靠在平臺(tái)上的拋光墊上；以及當(dāng)拋光基板時(shí)經(jīng)由側(cè)向位移測(cè)量?jī)x測(cè)量第一托架與第二托架基板之間的側(cè)向位移大小。提供許多其他方面。藉助以下詳細(xì)說明、隨附權(quán)利要求書及附圖，可更清楚地了解本發(fā)明的其他特征及方面。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的基板拋光系統(tǒng)的平臺(tái)旋轉(zhuǎn)部分的側(cè)視圖。
[0011]圖2A為根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的基板拋光系統(tǒng)的平臺(tái)旋轉(zhuǎn)部分的剖面圖。
[0012]圖2B為根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的基板拋光系統(tǒng)的平臺(tái)旋轉(zhuǎn)部分的剖面圖。
[0013]圖3A為根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的基板拋光系統(tǒng)的平臺(tái)旋轉(zhuǎn)部分的剖面圖。
[0014]圖3B為根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的基板拋光系統(tǒng)的平臺(tái)旋轉(zhuǎn)部分的剖面圖。
[0015]圖3C為根據(jù)本發(fā)明第五實(shí)施例的基板拋光系統(tǒng)的平臺(tái)旋轉(zhuǎn)部分的剖面圖。
[0016]圖4為根據(jù)本發(fā)明第三、第四及第五實(shí)施例由柔性件支撐的上部平臺(tái)的俯視圖。
[0017]圖5為根據(jù)本發(fā)明第三、第四及第五實(shí)施例的柔性件示例性實(shí)施例的透視圖。
[0018]圖6為流程圖，該圖圖示根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例拋光基板的示例性方法。
[0019]圖7為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例使用基板拋光系統(tǒng)的實(shí)施例拋光基板時(shí)隨時(shí)間測(cè)量扭矩的實(shí)驗(yàn)結(jié)果圖。
[0020]圖8A為根據(jù)本發(fā)明側(cè)向力測(cè)量實(shí)施例的基板拋光系統(tǒng)的示例性拋光頭組件的側(cè)視圖。
[0021]圖SB為拋光期間位于拋光墊上的基板的俯視圖，該圖顯示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例拋光墊的旋轉(zhuǎn)及基板上的側(cè)向力。
[0022]圖9A是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的替代基板拋光系統(tǒng)的示例性拋光頭部分的側(cè)視圖。
[0023]圖9B為拋光期間位于拋光墊上的兩個(gè)基板的俯視圖，該圖顯示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例拋光墊的旋轉(zhuǎn)及基板上的側(cè)向力。
[0024]圖1OA為根據(jù)本發(fā)明的第二側(cè)向力測(cè)量實(shí)施例的基板拋光系統(tǒng)的拋光頭組件的剖面圖。
[0025]圖1OB為根據(jù)本發(fā)明的第三側(cè)向力測(cè)量實(shí)施例的基板拋光系統(tǒng)的拋光頭組件的剖面圖。
[0026]圖1OC為根據(jù)本發(fā)明的第四側(cè)向力測(cè)量實(shí)施例的基板拋光系統(tǒng)的拋光頭組件的剖面圖。
[0027]圖11為流程圖，該圖圖示根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例的拋光基板的替代示例性方法。
[0028]圖12為根據(jù)本發(fā)明側(cè)向位移測(cè)量實(shí)施例的基板拋光系統(tǒng)的拋光頭組件的剖面?zhèn)纫晥D。
【具體實(shí)施方式】
[0029]使用取自用于驅(qū)動(dòng)拋光墊支撐平臺(tái)的馬達(dá)的電信號(hào)(如電流、電壓、功率等)來估計(jì)抵靠拋光頭中所固定基板旋轉(zhuǎn)拋光墊所需的扭矩量的現(xiàn)有基板拋光系統(tǒng)(如化學(xué)機(jī)械平坦化(CMP)系統(tǒng))可能在一些情況下由于許多誤差來源而不準(zhǔn)確。一些此類誤差來源包括致動(dòng)器固有特性變化(如線圈及磁鐵的變化)、傳輸元件容差(如齒輪箱、皮帶及滑輪等)、軸承摩擦力及溫度變化。
[0030]本發(fā)明的實(shí)施例提供改良型方法及裝置，用于準(zhǔn)確地確定拋光系統(tǒng)中抵靠拋光頭中固定的基板旋轉(zhuǎn)拋光墊時(shí)遇到的摩擦力。在另一方面中，本發(fā)明的實(shí)施例通過嵌入及/或鄰接支撐拋光墊的平臺(tái)增加直接扭矩及/或應(yīng)變測(cè)量?jī)x器來提供最小化或避免上述誤差來源的方法。嵌入扭矩/應(yīng)變測(cè)量?jī)x直接測(cè)量抵靠拋光頭中固定的基板旋轉(zhuǎn)拋光墊所需的物理量(如旋轉(zhuǎn)力的量)。移動(dòng)直接嵌入及/或鄰接至拋光墊支撐平臺(tái)的測(cè)量點(diǎn)最小化源自傳動(dòng)系統(tǒng)中的元件的誤差。
[0031]在一些實(shí)施例中，增加了一或更多個(gè)支撐，這些支撐耦接下部平臺(tái)(如，以剛性方式耦接至致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)元件)及上部平臺(tái)(如，固定拋光墊的受驅(qū)動(dòng)元件)。這些支撐適于承受由旋轉(zhuǎn)下部平臺(tái)來驅(qū)動(dòng)上部平臺(tái)而產(chǎn)生的推力載荷、徑向載荷及力矩載荷，但允許上部平臺(tái)僅有一個(gè)自由度(如旋轉(zhuǎn)方向)相對(duì)于下部平臺(tái)移動(dòng)。致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)扭矩穿過扭矩/應(yīng)變測(cè)量?jī)x(由驅(qū)動(dòng)下部平臺(tái))傳遞至上部平臺(tái)。由于拋光頭的載荷施加于上部平臺(tái)上所固定的拋光墊上，所以扭矩/應(yīng)變測(cè)量?jī)x可用于測(cè)量克服拋光頭載荷及維持上部平臺(tái)旋轉(zhuǎn)所需的額外扭矩。
[0032]支撐亦通過限制可施加于上部平臺(tái)及下部平臺(tái)的扭矩分量而起到保護(hù)應(yīng)變測(cè)量設(shè)備的作用。在一些實(shí)施例中，支撐可以是例如以下類型軸承的任一組合:空氣軸承、流體軸承、磁力軸承、深槽軸承、角接觸軸承、滾柱軸承及/或錐形交叉滾柱軸承。在一些實(shí)施例中，支撐或者可以是(例如)由柔性件制成的樞軸。在一些實(shí)施例中，應(yīng)變測(cè)量設(shè)備可是例如扭矩傳感器、嵌入桿端測(cè)力計(jì)或樞軸/柔性件上的應(yīng)變儀。大體而言，可采用任何適宜且能實(shí)行的支撐及/或應(yīng)變測(cè)量設(shè)備。
[0033]本發(fā)明的一些實(shí)施例提供測(cè)量施加給拋光頭中基板的側(cè)向力的方法及裝置，而不測(cè)量嵌入及/或鄰接支撐拋光墊的平臺(tái)的扭矩及/或應(yīng)變。側(cè)向力測(cè)量?jī)x可設(shè)置于支撐拋光頭的上部托架與下部托架之間。如在本文中所用，第一托架是指上部托架或下部托架中的第一個(gè)托架，且第二托架是指上部托架或下部托架中的另一個(gè)托架。當(dāng)拋光墊推壓拋光頭中的基板時(shí)，側(cè)向力測(cè)量?jī)x可直接測(cè)量與介于基板與拋光墊之間的摩擦力成比例的力。與前述實(shí)施例一樣，僅允許單方向有限移動(dòng)的支撐可用于承受由將基板壓至旋轉(zhuǎn)拋光墊中而產(chǎn)生的推力載荷、徑向載荷及力矩載荷。該等支撐亦可通過限制側(cè)向移動(dòng)量來保護(hù)側(cè)向力測(cè)量?jī)x。
[0034]與前述實(shí)施例一樣，側(cè)向力測(cè)量實(shí)施例的支撐可以是例如以下類型軸承的任一組合:空氣軸承、流體軸承、磁力軸承、深槽軸承、角接觸軸承、滾柱軸承及/或錐形交叉滾柱軸承。在一些實(shí)施例中，此支撐或者可以是(例如)由柔性件制成的樞軸。在一些實(shí)施例中，應(yīng)變測(cè)量設(shè)備可以是例如扭矩傳感器、嵌入桿端測(cè)力計(jì)或樞軸/柔性件上的應(yīng)變儀。[0035]在一些實(shí)施例中，提供在拋光期間可測(cè)量第一托架與第二托架之間的位移的裝置、系統(tǒng)與方法。側(cè)向位移測(cè)量?jī)x可設(shè)置于第一托架與第二托架之間，其中第一托架與第二托架中之一支撐拋光頭。當(dāng)拋光墊推壓拋光頭中的基板時(shí)，側(cè)向位移測(cè)量?jī)x可直接測(cè)量與介于基板與拋光墊之間的摩擦力成比例的介于托架之間的位移。與前述實(shí)施例一樣，僅允許單方向有限移動(dòng)的支撐可用于承受由將基板壓至旋轉(zhuǎn)拋光墊中而產(chǎn)生的推力載荷、徑向載荷及力矩載荷。這些支撐亦可通過限制側(cè)向移動(dòng)量來保護(hù)側(cè)向力測(cè)量?jī)x。這些支撐件可是柔性件。一般而言，可采用任何適宜且能實(shí)行的支撐及/或力、應(yīng)變及位移測(cè)量設(shè)備。
[0036]測(cè)量及監(jiān)測(cè)拋光頭中基板上的側(cè)向力可用于確定諸如拋光端點(diǎn)等的一或更多個(gè)拋光階段。根據(jù)摩擦力相對(duì)大小的變化監(jiān)測(cè)側(cè)向力或位移可有利于監(jiān)測(cè)支撐拋光墊的平臺(tái)中的扭矩。舉例而言，在使用一個(gè)拋光墊同時(shí)拋光不同拋光頭中的兩個(gè)或更多個(gè)基板的CMP系統(tǒng)中，監(jiān)測(cè)每個(gè)基板上的側(cè)向力可獨(dú)立確定一或更多個(gè)拋光階段(例如，何時(shí)已達(dá)到拋光端點(diǎn))。
[0037]轉(zhuǎn)至圖1，顯示基板拋光系統(tǒng)100的平臺(tái)旋轉(zhuǎn)部分。上部平臺(tái)102適于在CMP處理期間旋轉(zhuǎn)拋光墊101時(shí)支撐拋光墊101。上部平臺(tái)102可包括卡盤、黏著劑或其他機(jī)構(gòu)以在處理期間牢固地固定拋光墊101。上部平臺(tái)102彈性地耦接至由底板106支撐的下部平臺(tái)104，并由下部平臺(tái)104驅(qū)動(dòng)。底板106亦支撐系統(tǒng)100的下述其他部分?；?08A耦接至下部平臺(tái)104，并經(jīng)由皮帶110耦接至滑輪108B?；?08B耦接至由支架114支撐的齒輪箱112，支架114耦接至底板106，并由底板106支撐。致動(dòng)器116 (如馬達(dá))亦耦接至齒輪箱112。致動(dòng)器116以電氣方式耦接至控制器118。因此，下部平臺(tái)104經(jīng)由齒輪箱112、滑輪108AU08B及皮帶110耦接至致動(dòng)器116，使得致動(dòng)器116可在控制器118的控制下驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)100。在一些實(shí)施例中，致動(dòng)器116及固定基板122的拋光頭120(以虛線表示)均在控制器118控制下運(yùn)轉(zhuǎn)及工作，該控制器118可是程式化通用電腦處理器及/或?qū)Ｓ们度胧娇刂破鳌?br> [0038]本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將會(huì)了解，所示介于致動(dòng)器116與下部平臺(tái)104之間的聯(lián)接僅為實(shí)例。所示元件可用許多不同布置予以替代。舉例而言，致動(dòng)器116可以是直接耦接至下部平臺(tái)104的直接驅(qū)動(dòng)馬達(dá)。齒輪箱112可用于調(diào)節(jié)致動(dòng)器116使滑輪108B旋轉(zhuǎn)的速度(如每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)，RPM)至適于CMP處理的速度，但在一些實(shí)施例中，可選用已適于以適宜速率運(yùn)轉(zhuǎn)的致動(dòng)器。因此，可采用驅(qū)動(dòng)下部平臺(tái)104的任何可行方式。
[0039]在作業(yè)中，致動(dòng)器116在系統(tǒng)管理器(如執(zhí)行軟件指令的控制器118、計(jì)算機(jī)處理器等)控制下驅(qū)動(dòng)下部平臺(tái)104以適于CMP處理的期望速度旋轉(zhuǎn)。如下文將更詳細(xì)地加以闡述，下部平臺(tái)104的旋轉(zhuǎn)引起上部平臺(tái)102旋轉(zhuǎn)，此乃因兩者之間是柔性耦接。上部平臺(tái)102上的拋光墊101抵靠對(duì)拋光墊101施加下向力的拋光頭120 (虛線中所示)中所固定的基板122旋轉(zhuǎn)。拋光頭120的下向力產(chǎn)生對(duì)上部平臺(tái)102的旋轉(zhuǎn)的阻力。該阻力由旋轉(zhuǎn)下部平臺(tái)104的致動(dòng)器116克服。使用扭矩/應(yīng)變測(cè)量?jī)x(圖1中未示出、但圖2中可見)來測(cè)量克服由拋光頭120引起的阻力所需的扭矩量。伴隨拋光基板122及移除材料，旋轉(zhuǎn)所受阻力的大小亦發(fā)生變化。不同材料可能具有不同摩擦系數(shù)，且視所拋光材料層而定，旋轉(zhuǎn)平臺(tái)102及104所需的扭矩量可發(fā)生變化。停止拋光的端點(diǎn)可能對(duì)應(yīng)于預(yù)定量的扭矩或扭矩變化，此量在扭矩/應(yīng)變測(cè)量?jī)x上測(cè)量。在一些實(shí)施例中，旋轉(zhuǎn)平臺(tái)102及104所需的扭矩量的變化的閾限量可代表拋光處理的端點(diǎn)。需注意，視材料而定，端點(diǎn)閾值變化量可為所需扭矩量的增加或所需扭矩量的減少。下文參照?qǐng)D7來闡述作為時(shí)間函數(shù)的扭矩變化的實(shí)例。
[0040]轉(zhuǎn)至圖2A，顯示基板拋光系統(tǒng)200A實(shí)施例的部分的剖面圖。支撐202將上部平臺(tái)102支撐于下部平臺(tái)104之上。經(jīng)由聯(lián)軸器204，上部平臺(tái)102亦耦接至扭矩傳感器206，該扭矩傳感器206用作圖2A實(shí)施例的扭矩/應(yīng)變測(cè)量?jī)x。下部平臺(tái)104由底板106上的軸承208支撐，且下部平臺(tái)104適于在底板106上的軸承208上旋轉(zhuǎn)。滑輪108A經(jīng)由延伸過底板106的軸210耦接至下部平臺(tái)104。在一些實(shí)施例中，支撐202及軸承208可實(shí)施為以下類型軸承的任一可行組合:空氣軸承、流體軸承、磁力軸承、深槽軸承、角接觸軸承、滾柱軸承及/或交叉滾柱軸承。舉例而言，可使用日本東京THK株式會(huì)社制造的RB系列交叉滾柱軸承?？墒褂妹芪鞲莅舶⒉?Ann Arbor, Michigan)NSK公司制造的雙錐形滾柱軸承。可使用德國黑措根奧拉赫舍弗勒科技股份公司(Schaeffler Technologies GmbH&C0.KG, of Herzogenaurach, Germany)制造的商品名為INA的XSU系列交叉滾柱型軸承?？刹捎萌魏芜m宜且能實(shí)行的軸承。
[0041]在作業(yè)中，支撐202適于承受基板/載體與襯墊/上部平臺(tái)之間的動(dòng)態(tài)交互而產(chǎn)生的推力載荷、徑向載荷及力矩載荷，但上部平臺(tái)102僅有一個(gè)自由度(如旋轉(zhuǎn)方向)可相對(duì)于下部平臺(tái)104移動(dòng)。致動(dòng)器116的驅(qū)動(dòng)扭矩(圖1)穿過扭矩/應(yīng)變測(cè)量?jī)x(此情況下為扭矩傳感器206)傳遞至上部平臺(tái)102。由于拋光頭的載荷施加于上部平臺(tái)102上的拋光墊上，故扭矩傳感器206適于測(cè)量克服拋光頭載荷及驅(qū)動(dòng)上部平臺(tái)102所需的額外扭矩。
[0042]轉(zhuǎn)至圖2B，顯示基板拋光系統(tǒng)200B的第二實(shí)施例的部分的剖面圖。此實(shí)施例與圖2A的系統(tǒng)200A類似，不同之處在于測(cè)力計(jì)212替代聯(lián)軸器204及扭矩傳感器206用于連接上部平臺(tái)102及下部平臺(tái)104兩者并用作扭矩/應(yīng)變測(cè)量?jī)x。市售并可用于一些實(shí)施例中的測(cè)力計(jì)212的實(shí)例是美國俄亥俄州哥倫布市Honeywell公司制造的嵌入測(cè)力計(jì)模型?？墒褂闷渌軐?shí)行的測(cè)力計(jì)。舉例而言，在一些實(shí)施例中可使用測(cè)力計(jì)陣列。在一些實(shí)施例中，可使用在平臺(tái)102、104之間設(shè)置的多個(gè)測(cè)力計(jì)212。
[0043]轉(zhuǎn)至圖3A，圖示基板拋光系統(tǒng)300A的第三替代實(shí)施例的平臺(tái)旋轉(zhuǎn)部分的剖面圖。支撐302將上部平臺(tái)102支撐于下部平臺(tái)104之上。經(jīng)由聯(lián)軸器204，上部平臺(tái)102亦耦接至耦接至下部平臺(tái)104的扭矩傳感器206，扭矩傳感器206用作圖3A實(shí)施例的扭矩/應(yīng)變測(cè)量?jī)x。在一些實(shí)施例中，支撐302可實(shí)施為例如由柔性件制成的樞軸。以下關(guān)于圖4及圖5詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的柔性件。
[0044]轉(zhuǎn)至圖3B，圖示基板拋光系統(tǒng)300B的第四替代實(shí)施例的平臺(tái)旋轉(zhuǎn)部分的剖面圖。支撐302將上部平臺(tái)102支撐于下部平臺(tái)104上并耦接至下部平臺(tái)104。然而，應(yīng)變儀304替代扭矩傳感器206耦接至支撐302，應(yīng)變儀304用作圖3B的實(shí)施例中的扭矩/應(yīng)變測(cè)量?jī)x。可用于一些實(shí)施例中的市售的應(yīng)變儀304的實(shí)例是美國康涅狄格州斯坦福Omega公司制造的KFG系列應(yīng)變儀?？墒褂闷渌軐?shí)行的應(yīng)變儀。如在圖3A的實(shí)施例中，在一些實(shí)施例中，支撐302可實(shí)施為(例如)由柔性件制成的樞軸。以下關(guān)于圖4及圖5詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的柔性件。
[0045]轉(zhuǎn)至圖3C，圖示基板拋光系統(tǒng)300C的第五替代實(shí)施例的平臺(tái)旋轉(zhuǎn)部分的剖面圖。支撐302將上部平臺(tái)102支撐于下部平臺(tái)104上并耦接至下部平臺(tái)104。然而，測(cè)力計(jì)212替代應(yīng)變儀304耦接至平臺(tái)102及平臺(tái)104，測(cè)力計(jì)212用作圖3C的實(shí)施例中的扭矩/應(yīng)變測(cè)量?jī)x。如上所述，可用于一些實(shí)施例中的市售測(cè)力計(jì)212的實(shí)例是美國俄亥俄州哥倫布市Honeywell公司制造的嵌入測(cè)力計(jì)。在一些實(shí)施例中，可使用測(cè)力計(jì)陣列?？墒褂闷渌軐?shí)行的測(cè)力計(jì)。如在圖3A的實(shí)施例中，在一些實(shí)施例中，支撐302可實(shí)施為(例如)由柔性件制成的樞軸。以下關(guān)于圖4及圖5詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的柔性件。
[0046]轉(zhuǎn)至圖4，顯示上部平臺(tái)102的俯視圖，自下方支撐上部平臺(tái)102為以虛線所示的四個(gè)柔性件302的示例性布置。注意，設(shè)置柔性件，每個(gè)柔性件的縱軸經(jīng)對(duì)齊以相交于上部平臺(tái)102的旋轉(zhuǎn)中心。還需注意，雖然圖示有四個(gè)柔性件302，但亦可使用更少(如3個(gè))或更多(如5個(gè)、6個(gè)及7個(gè))柔性件302。
[0047]轉(zhuǎn)至圖5，顯示柔性件302的示例性實(shí)施例的透視圖。示例性柔性件502的剖面圖為工字型。柔性件302的相對(duì)較寬的(X維度)頂部和底部可包括分別用于連接至上部平臺(tái)102及下部平臺(tái)104的夾持或緊固機(jī)構(gòu)。更廣泛言之，適用于本發(fā)明的柔性件可包括一段在一個(gè)方向或維度上具有柔性但在其他所有方向或維度上具有剛性的材料。舉例而言，圖5中所圖示工字型柔性件302可沿位于較寬頂部及底部區(qū)域間的薄區(qū)域的高度維度(Z維度)彎曲，而無法沿其他所有維度彎曲。換言之，柔性件可沿X及-X方向彎曲(如笛卡兒參照系所示)，但無法沿Y、-Y、Z或-Z方向彎曲。
[0048]可設(shè)置每一柔性件302，使得柔性維度在切線方向上(即垂直于半徑)與平臺(tái)102及平臺(tái)104的旋轉(zhuǎn)方向?qū)R。換言之，對(duì)齊柔性件302的縱向維度(例如，沿Y軸方向)以便在平臺(tái)102及平臺(tái)104的旋轉(zhuǎn)軸處相交，如圖5中所示。因此，將平臺(tái)102與平臺(tái)104耦接在一起的柔性件302容許平臺(tái)102及平臺(tái)104相對(duì)于彼此輕微運(yùn)動(dòng)至柔性件302彎曲的程度。
[0049]在一些實(shí)施例中，柔性件302可由不銹鋼或可彎曲但無變形的任何可實(shí)行材料制成。適宜柔性件302的示例性尺寸可為:高度為約0.2cm至約IOcm (Z維度)，長(zhǎng)度為約Icm至約30cm(Y維度)，中央薄區(qū)域?qū)挾葹榧s0.1cm至約2cm(X維度)，頂部及底部厚區(qū)域?qū)挾葹榧s0.1cm至約5cm (X維度)。在一些實(shí)施例中，柔性件302可包括介于柔性件寬維度與窄維度之間的輻射式或圓化連接部/邊緣304，如圖5中所示。這些輻射式連接部304可使柔性件302避免在連接部304處疲勞。在一些實(shí)施例中，連接部304的半徑可為約0.1cm至約2cm?？墒褂闷渌嵝约牧霞?或尺寸。
[0050]如上文所述，在一些實(shí)施例中，除扭矩傳感器/測(cè)力計(jì)布置外或替代扭矩傳感器/測(cè)力計(jì)布置，可在一或更多個(gè)柔性件302上放置應(yīng)變計(jì)304并可利用柔性件302來測(cè)量介于平臺(tái)102與平臺(tái)104之間的扭矩載荷。在此實(shí)施例中，介于上部平臺(tái)102與下部平臺(tái)104之間的僅聯(lián)軸器可為柔性件302。
[0051]在一些實(shí)施例中，或者可使用一種將上部平臺(tái)102與下部平臺(tái)104耦接在一起的彈性泡沫或黏著劑來實(shí)施樞軸。
[0052]轉(zhuǎn)回至圖3A至圖3C，在作業(yè)中，使用柔性件作為支撐302，采用柔性件302來承受由旋轉(zhuǎn)下部平臺(tái)104來驅(qū)動(dòng)上部平臺(tái)102而產(chǎn)生的推力載荷、徑向載荷及力矩載荷，但上部平臺(tái)102僅有一個(gè)自由度(如旋轉(zhuǎn)方向)可相對(duì)于下部平臺(tái)104移動(dòng)。應(yīng)注意，如上文所述，該一個(gè)自由度可受柔性件302限制。致動(dòng)器108的驅(qū)動(dòng)扭矩(圖1)穿過扭矩/應(yīng)變測(cè)量?jī)x(于圖3A中為扭矩傳感器206 ;于圖3B中為應(yīng)變儀304 ;于圖3C中為測(cè)力計(jì)212)傳遞至上部平臺(tái)102。由于拋光頭的載荷施加于上部平臺(tái)102上的拋光墊上，故采用扭矩/應(yīng)變測(cè)量?jī)x(于圖3A中為扭矩傳感器206 ;于圖3B中為應(yīng)變儀304 ;于圖3C中為測(cè)力計(jì)212)來測(cè)量克服拋光頭載荷及維持上部平臺(tái)102旋轉(zhuǎn)所需的額外扭矩。
[0053]轉(zhuǎn)至圖6，提供流程圖，該圖圖示根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例拋光基板的示例性方法600。下述示例性方法600可使用由計(jì)算機(jī)處理器或控制器118控制的CMP系統(tǒng)的任一上述實(shí)施例實(shí)現(xiàn)。在一些實(shí)施例中，可使用在控制器或通用計(jì)算機(jī)處理器上執(zhí)行的軟件指令來實(shí)現(xiàn)以下方法600中所述的邏輯。在其他實(shí)施例中，該方法600的邏輯可完全在硬件中實(shí)現(xiàn)。
[0054]在步驟602中，致動(dòng)器116旋轉(zhuǎn)下部平臺(tái)104以驅(qū)動(dòng)上部平臺(tái)102，該上部平臺(tái)固定用于拋光基板的拋光墊。在步驟604中，使固定基板的拋光頭壓靠在上部平臺(tái)102上的拋光墊上。在用拋光墊去除材料期間，固定基板的拋光頭的下向力對(duì)平臺(tái)102及平臺(tái)104的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生阻力。在步驟606中，致動(dòng)器116施加額外扭矩克服該阻力，且平臺(tái)102及平臺(tái)104相對(duì)于彼此達(dá)到穩(wěn)態(tài)旋轉(zhuǎn)。在步驟608中，使用扭矩/應(yīng)變測(cè)量?jī)x來測(cè)量該額外扭矩。例如，在一些實(shí)施例中，當(dāng)柔性件302用作支撐時(shí)，可測(cè)量相對(duì)的旋轉(zhuǎn)位移或直線位移來指示所施加的額外扭矩。在判定步驟610中，將扭矩變化閾值與所測(cè)量扭矩進(jìn)行比較。若隨時(shí)間測(cè)量的扭矩變化量小于此扭矩變化閾值，則系統(tǒng)100繼續(xù)拋光/去除材料，并且流程返回步驟608，在該步驟中再次測(cè)量扭矩。若隨時(shí)間測(cè)量的扭矩變化量等于或高于此扭矩變化閾值，則系統(tǒng)100確定已達(dá)到此拋光端點(diǎn)。在一些實(shí)施例中，自上部平臺(tái)102上的拋光墊提起拋光頭中的基板。在一些實(shí)施例中，所檢測(cè)端點(diǎn)可能僅表不從一個(gè)材料層轉(zhuǎn)變?yōu)榈诙牧蠈?，并可繼續(xù)拋光直至達(dá)到步驟612所述的最終端點(diǎn)。
[0055]轉(zhuǎn)至圖7，提供在拋光處理期間繪制為時(shí)間函數(shù)的扭矩的示例性曲線圖700。該圖圖示使用本發(fā)明的一實(shí)施例所達(dá)成的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。盡管顯示了特定圖形，但該圖形僅用于說明目的，而非以任何方式對(duì)本發(fā)明的范疇加以限制。
[0056]在示例性拋光處理中，將拋光頭載荷施加至上部平臺(tái)102上的拋光墊。下部平臺(tái)104驅(qū)動(dòng)上部平臺(tái)102以克服載荷的阻力。第一材料在拋光期間逐漸自基板去除，并且驅(qū)動(dòng)平臺(tái)104所需扭矩的趨勢(shì)保持相對(duì)穩(wěn)定。當(dāng)已清除第一材料且第一材料下面的第二材料的拋光開始時(shí)，檢測(cè)旋轉(zhuǎn)上部平臺(tái)所需扭矩的趨勢(shì)的相對(duì)較劇烈變化702。清除第一材料期間扭矩趨勢(shì)變化的數(shù)量級(jí)將取決于諸多因素，如第一及第二材料的相對(duì)硬度及/或密度，及/或與漿料的化學(xué)反應(yīng)，或類似因素；并且拋光第二材料期間所需的扭矩可小于或大于拋光第一材料期間所需的扭矩。系統(tǒng)100可辨識(shí)當(dāng)基板上第一材料與第二材料進(jìn)行轉(zhuǎn)換時(shí)旋轉(zhuǎn)上部平臺(tái)104所需扭矩的變化702，并可停止拋光(若目標(biāo)是去除第一材料并留下第二材料)。在一些實(shí)施例中，可測(cè)量測(cè)試基板在清除不同材料層期間的示例性扭矩值或變化的數(shù)據(jù)庫，并將該數(shù)據(jù)庫儲(chǔ)存在控制器118內(nèi)以便在生產(chǎn)處理過程中參考。
[0057]現(xiàn)在轉(zhuǎn)至圖8A及圖SB，圖中顯示根據(jù)本發(fā)明替代實(shí)施例的基板拋光系統(tǒng)800的拋光頭組件實(shí)例。圖8B是拋光期間位于拋光墊101上的基板122的俯視圖，該圖顯示拋光墊101的旋轉(zhuǎn)812及基板122上的側(cè)向力814。如圖8A中所示，拋光墊101通過平臺(tái)102及平臺(tái)104支撐及旋轉(zhuǎn)，這些平臺(tái)位于固定基板122的拋光頭120下方。拋光頭120由耦接至第一托架804 (如下部托架)的芯軸802支撐。該第一托架804由支撐808耦接至第二(上部)托架806。
[0058]在一些實(shí)施例中，支撐808可用柔性件302 (圖5)或各種類型的軸承(例如，諸如滾動(dòng)元件軸承等線性軸承、流體軸承、磁力軸承等)實(shí)施。也可使用諸如測(cè)力計(jì)或配有反饋電路的致動(dòng)器等的側(cè)向力測(cè)量?jī)x810將第一托架804及第二托架806耦接在一起。在一些實(shí)施例中，替代側(cè)向力測(cè)量?jī)x810 (或除此側(cè)向力測(cè)量?jī)x810之外)，可使用位移測(cè)量?jī)x(圖12)。位移測(cè)量?jī)x可包括任意類型的距離傳感器，例如電容距離傳感器、電感距離傳感器、渦流距離傳感器、激光距離傳感器、線性電壓差動(dòng)變換器(LVDT)、電位計(jì)、霍爾效應(yīng)傳感器或諸如此類。因此，第一托架804與第二托架806可彈性地耦接以容許彼此沿一方向(如一個(gè)自由度)相對(duì)運(yùn)動(dòng)。舉例而言，對(duì)支撐808進(jìn)行布置以使支撐808在將基板122抵靠拋光墊101下推壓時(shí)可在沿圖8B中箭頭814的方向做輕微運(yùn)動(dòng)。因此，可由側(cè)向力測(cè)量?jī)x810測(cè)量(或使用位移測(cè)量?jī)x確定)在抵靠拋光墊101推擠基板122時(shí)經(jīng)由拋光墊101的旋轉(zhuǎn)812而施加給拋光頭120內(nèi)固定的基板122的力。
[0059]在一些實(shí)施例中，可采用耦接至第一托架806與第二托架804的致動(dòng)器(如線性致動(dòng)器)來抵消通過抵靠拋光墊101下推基板122而產(chǎn)生的側(cè)向力。使用反饋電路監(jiān)測(cè)上述傳感器發(fā)出的位移、載荷或應(yīng)變信號(hào)，可利用致動(dòng)器為保持托架806及托架804的相對(duì)位置而消耗的能量來確定在任何給定時(shí)刻所施加的側(cè)向力的大小。保持托架相對(duì)位置所需的能量隨拋光墊與此基板之間摩擦力的變化而變化。利用致動(dòng)器發(fā)出的反饋信號(hào)(如為保持托架相對(duì)位置而使用的電流大小)，可確定所消耗的能量。因此，在一些實(shí)施例中，替代側(cè)向力測(cè)量?jī)x810或位移測(cè)量?jī)x，可使用配有反饋電路及基本傳感器的致動(dòng)器來確定基板與拋光墊之間摩擦力的大小。
[0060]亦應(yīng)注意，在測(cè)量上部平臺(tái)與下部平臺(tái)之間扭矩的實(shí)施例(如圖2A至圖3C)中，耦接于這些平臺(tái)之間且配有反饋電路的致動(dòng)器(如旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器)可用于替代扭矩測(cè)量設(shè)備。致動(dòng)器及反饋電路可用于保持該等平臺(tái)的相對(duì)位置，且為此所消耗的能量可用于確定基板與拋光墊之間摩擦力的大小。
[0061]同樣，在測(cè)量上部平臺(tái)與下部平臺(tái)之間扭矩的實(shí)施例(如圖2A至圖3C)中，替代扭矩測(cè)量或除扭矩測(cè)量之外，可測(cè)量相對(duì)位移。與托架之間位移測(cè)量的實(shí)施例一樣，平臺(tái)之間位移的位移測(cè)量?jī)x亦可包括任意類型的距離傳感器，例如電容距離傳感器、電感距離傳感器、渦流距離傳感器、激光距離傳感器或諸如此類。
[0062]在一些實(shí)施例中，可采用減震模塊減少振動(dòng)。在本發(fā)明的兩側(cè)向力測(cè)量實(shí)施例(托架之間)及扭矩測(cè)量實(shí)施例(平臺(tái)之間)中可采用減震模塊。在一些實(shí)施例中，可采用限制托架之間(及平臺(tái)之間)相對(duì)運(yùn)動(dòng)的范圍的硬止擋來保護(hù)傳感/測(cè)量?jī)x及提供結(jié)構(gòu)安全性。
[0063]通過監(jiān)測(cè)拋光頭120上側(cè)向力814或側(cè)向位移的變化而確定拋光端點(diǎn)或其他拋光階段可作為測(cè)量平臺(tái)102及平臺(tái)104上扭矩的變化的理想替代方法。此方法尤其適用于化學(xué)機(jī)械平坦化系統(tǒng)800’，如圖9A及圖9B所圖示，該系統(tǒng)在同一拋光墊101上同時(shí)使用兩個(gè)或兩個(gè)以上拋光頭。舉例而言，由于同時(shí)被拋光的兩基板122及122’可能會(huì)不同，因此，即使在同一化學(xué)機(jī)械平坦化系統(tǒng)800’上，此兩基板的拋光速率亦可能不同，期望能夠單獨(dú)監(jiān)測(cè)每一基板122及122’的拋光進(jìn)展(例如，根據(jù)摩擦力在一或更多個(gè)階段的變化)。
[0064]現(xiàn)在轉(zhuǎn)至圖10A、圖1OB及圖10C，該三圖圖示使用側(cè)向力測(cè)量的拋光頭組件1000、拋光頭組件1010及拋光頭組件1020的額外三個(gè)替代實(shí)施例。在每個(gè)實(shí)施例中，可采用位移測(cè)量?jī)x替代側(cè)向力測(cè)量?jī)x。在圖1OA中，支撐用三個(gè)與圖5中所圖示的那些柔性件類似的柔性件302實(shí)施?？墒褂酶嗷蚋賯€(gè)柔性件302。在此實(shí)施例中，側(cè)向力測(cè)量?jī)x用安裝在柔性件302上的應(yīng)變儀1002實(shí)施。在圖1OA中，使用了三個(gè)應(yīng)變儀1002，每個(gè)柔性件302安裝有一個(gè)應(yīng)變儀。注意，可使用更少個(gè)應(yīng)變儀1002。
[0065]在圖1OB中，支撐用三個(gè)軸承1004(例如，位于桿上的線性球狀襯套軸承)實(shí)施?？墒褂酶嗷蚋賯€(gè)軸承1004。在此實(shí)施例中，側(cè)向力測(cè)量?jī)x用安裝在軸承1004上的應(yīng)變儀1002實(shí)施。在圖1OB中，使用了三個(gè)應(yīng)變儀1002，每個(gè)軸承1004安裝有一個(gè)應(yīng)變儀。注意，可使用更少個(gè)應(yīng)變儀1002。
[0066]在圖1OC中，支撐用三個(gè)軸承1004(例如，位于桿上的線性球狀襯套軸承)實(shí)施。可使用更多或更少個(gè)軸承1004。在此實(shí)施例中，側(cè)向力測(cè)量?jī)x用安裝在第一托架806與第二托架804之間的測(cè)力計(jì)1006實(shí)施。在圖1OC的實(shí)施例中，使用了一個(gè)測(cè)力計(jì)1006。注意，可使用更多個(gè)測(cè)力計(jì)1006。市售并可用于一些實(shí)施例的測(cè)力計(jì)1006的實(shí)例是美國俄亥俄州哥倫布市Honeywell公司制造的嵌入測(cè)力計(jì)型號(hào)?？墒褂闷渌m用的測(cè)力計(jì)。舉例而言，在一些實(shí)施例中可使用測(cè)力計(jì)陣列。在一些實(shí)施例中，可在托架804與托架806之間設(shè)置多個(gè)測(cè)力計(jì)1006。注意，在上述實(shí)施例中，可使用以下類型軸承的任一組合:空氣軸承、流體軸承、磁力軸承、深槽軸承、角接觸軸承、滾柱軸承、線性軸承及/或錐形交叉滾柱軸承?？闪硗馐褂没蛱娲褂萌魏纹渌軐?shí)行軸承類型。
[0067]轉(zhuǎn)至圖11，提供流程圖，該圖圖示根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例拋光基板的示例性方法1100。下述示例性方法1100可使用由計(jì)算機(jī)處理器或控制器118控制的化學(xué)機(jī)械平坦化系統(tǒng)的任一上述實(shí)施例實(shí)現(xiàn)。在一些實(shí)施例中，可采用在控制器或通用計(jì)算機(jī)處理器上執(zhí)行的軟件指令來實(shí)現(xiàn)以下方法1100中所述的邏輯。在其他實(shí)施例中，該方法1100的邏輯可完全在硬件中實(shí)現(xiàn)。
[0068]在步驟1102中，致動(dòng)器旋轉(zhuǎn)固定用于拋光基板的拋光墊的平臺(tái)。在步驟1104中，使固定基板的拋光頭壓靠在平臺(tái)上的拋光墊上。在用拋光墊去除材料期間，固定基板的拋光頭的下向力對(duì)平臺(tái)的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生阻力(如摩擦力)。在步驟1106中，致動(dòng)器施加額外扭矩以克服此阻力，且系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)態(tài)旋轉(zhuǎn)。在步驟1108中，使用設(shè)置于第一托架與第二托架之間(例如，介于上部托架與下部托架之間)的側(cè)向力測(cè)量?jī)x測(cè)量側(cè)向力形式的摩擦力。在一些實(shí)施例中，例如當(dāng)將柔性件用作支撐時(shí)，可測(cè)量相對(duì)位移來指示所施加的側(cè)向力。舉例而言，該方法1100通過隨時(shí)間監(jiān)測(cè)位移大小可方便地檢測(cè)一或更多個(gè)拋光階段，如材料去除量。在判定步驟1110中，將側(cè)向力變化閾值與所測(cè)量的側(cè)向力進(jìn)行比較。若隨時(shí)間測(cè)量的側(cè)向力變化量小于此側(cè)向力變化閾值，則系統(tǒng)繼續(xù)拋光/去除材料，并且流程返回步驟1108，在該步驟中再次測(cè)量側(cè)向力。若隨時(shí)間測(cè)量的側(cè)向力變化量等于或高于此側(cè)向力變化閾值，則系統(tǒng)確定在步驟1112中已達(dá)到拋光端點(diǎn)?？纱_定其他拋光階段。并且，在一些實(shí)施例中可采用側(cè)向位移測(cè)量?jī)x來監(jiān)測(cè)側(cè)向位移。
[0069]在一些實(shí)施例中，在步驟1112中已達(dá)到此端點(diǎn)后，自此平臺(tái)上的拋光墊提起拋光頭中的基板。在一些實(shí)施例中，所檢測(cè)端點(diǎn)僅表示從一個(gè)材料層轉(zhuǎn)變?yōu)榈诙牧蠈?，并可繼續(xù)拋光直至達(dá)到最終端點(diǎn)。在一些具有多個(gè)拋光頭的實(shí)施例中，可同時(shí)執(zhí)行上述步驟(1104-1112)，但由不同拋光頭獨(dú)立執(zhí)行。換言之，第一個(gè)拋光頭可能達(dá)到端點(diǎn)并加載新基板，而第二個(gè)拋光頭則繼續(xù)監(jiān)測(cè)側(cè)向力等待達(dá)到變化閾值。
[0070]參照?qǐng)D12，顯示基板的化學(xué)機(jī)械平坦化的系統(tǒng)1200的另一實(shí)施例。該系統(tǒng)1200包括適于固定基板122的拋光頭組件120。該拋光頭組件120包括第一(如上部)托架1204及彈性地耦接至第一托架1204的第二(如下部)托架1206。該柔性耦接可由耦接于第一托架1204與第二托架1206之間的柔性件1202(如圖5的柔性件302)實(shí)施。可提供側(cè)向位移測(cè)量?jī)x1210，該側(cè)向位移測(cè)量?jī)x1210適于測(cè)量第一托架1204與第二托架1206之間的相對(duì)側(cè)向位移。該側(cè)向位移測(cè)量?jī)x1210可以是上文所提及任何類型的距離傳感器。在所描繪的實(shí)施例中，拋光頭120耦接至第一托架1204，并適于固定基板122。在此實(shí)施例中，耦接至拋光頭120并支撐拋光頭120的芯軸1212穿過(例如)第二托架中的通道(虛線所示)耦接。拋光墊支撐120適于抵靠拋光頭120中所固定的基板122固定及旋轉(zhuǎn)拋光墊101。
[0071]因此，盡管結(jié)合本發(fā)明的較佳實(shí)施例闡述本發(fā)明，但應(yīng)了解，其他實(shí)施例可涵蓋于如以下權(quán)利要求所界定的本發(fā)明的范疇。
【權(quán)利要求】
1.一種拋光基板的裝置，所述裝置包含: 第一托架； 側(cè)向力測(cè)量?jī)x，所述側(cè)向力測(cè)量?jī)x耦接至所述第一托架；以及第二托架，所述第二托架耦接至所述側(cè)向力測(cè)量?jī)x，且其中所述第一托架與所述第二托架中之一適于支撐拋光頭。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，所述裝置進(jìn)一步包含適于相對(duì)于所述第一托架支撐所述第二托架的支撐。
3.如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述支撐包括柔性件。
4.如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述支撐包括軸承。
5.如權(quán)利要求1所述的裝置，所述裝置進(jìn)一步包含適于將所述第一托架與所述第二托架中之一耦接至所述拋光頭的芯軸。
6.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述側(cè)向力測(cè)量?jī)x是測(cè)力計(jì)。
7.如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述側(cè)向力測(cè)量?jī)x耦接至所述支撐的應(yīng)變儀。
8.一種用于基板的化學(xué)機(jī)械平坦化處理的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包含: 拋光頭組件，所述拋光頭組件適于固定基板；以及 拋光墊支撐，所述拋光墊支撐適于抵靠所述拋光頭組件中所固定的所述基板固定及旋轉(zhuǎn)拋光墊；所述拋光頭組件包括: 第一托架， 側(cè)向力測(cè)量?jī)x，所述側(cè)向力測(cè)量?jī)x耦接至所述第一托架， 第二托架，所述第二托架耦接至所述側(cè)向力測(cè)量?jī)x，以及 拋光頭，所述拋光頭耦接至所述第一托架與所述第二托架中的一者并適于固定所述基板。
9.一種拋光基板的方法，所述方法包含以下步驟: 旋轉(zhuǎn)支撐拋光墊的平臺(tái)； 經(jīng)由側(cè)向力測(cè)量?jī)x將第一托架耦接至第二托架，其中所述第一托架與所述第二托架中之一適于支撐適于固定基板的拋光頭； 使固定基板的所述拋光頭壓靠在所述平臺(tái)上的所述拋光墊上；及 測(cè)量當(dāng)拋光所述基板時(shí)所述基板上的側(cè)向力大小。
10.一種拋光基板的裝置，所述裝置包含: 第一托架； 位移測(cè)量?jī)x，所述位移測(cè)量?jī)x耦接至所述第一托架；以及 第二托架，所述第二托架耦接至所述位移測(cè)量?jī)x，且其中所述第一托架與所述第二托架中之一適于支撐拋光頭。
11.如權(quán)利要求10所述的裝置，所述裝置進(jìn)一步包含適于相對(duì)于所述第一托架支撐所述第二托架的支撐。
12.如權(quán)利要求11所述的裝置，其特征在于，所述支撐包括柔性件。
13.如權(quán)利要求11所述的裝置，其特征在于，所述支撐包括軸承。
14.如權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于，所述位移測(cè)量?jī)x包括距離傳感器。
15.如權(quán)利要求14所述的裝置，其特征在于，所述距離傳感器是至少以下各項(xiàng)之一:電容性距離傳感器、感應(yīng)距離傳感器、渦流距離傳感器、激光距離傳感器、線性電壓差動(dòng)變換器(LVDT)、電位計(jì)及霍爾效應(yīng)傳感器。
16.一種用于基板的化學(xué)機(jī)械平坦化的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包含: 拋光頭組件，所述拋光頭組件適于固定基板；所述拋光頭組件包括: 第一托架， 第二托架，所述第二托架彈性地耦接至所述第一托架， 側(cè)向位移測(cè)量?jī)x，所述側(cè)向位移測(cè)量?jī)x適于測(cè)量所述第一托架與所述第二托架之間的偵_位移，以及 拋光頭，所述拋光頭耦接至所述第一托架與所述第二托架中之一并適于固定所述基板；以及 拋光墊支撐，所述拋光墊支撐適于抵靠所述拋光頭中所固定的所述基板固定及旋轉(zhuǎn)拋光墊。
17.—種拋光基 板的方法，所述方法包含以下步驟: 旋轉(zhuǎn)支撐拋光墊的平臺(tái)； 將第一托架彈性地耦接至第二托架，所述第一托架與所述第二托架中之一適于支撐固定基板的拋光頭； 使固定所述基板的所述拋光頭壓靠在所述平臺(tái)上的所述拋光墊上；以及當(dāng)拋光所述基板時(shí)經(jīng)由側(cè)向位移測(cè)量?jī)x測(cè)量所述第一托架與第二托架基板之間的側(cè)向位移量。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，所述方法包含以下步驟: 通過監(jiān)測(cè)所述側(cè)向位移量來檢測(cè)拋光的一或更多個(gè)階段。
【文檔編號(hào)】H01L21/304GK103959446SQ201280059506
【公開日】2014年7月30日 申請(qǐng)日期:2012年11月14日 優(yōu)先權(quán)日:2011年11月16日
【發(fā)明者】S-S·張, H·C·陳, L·卡魯比亞, P·D·巴特菲爾德, E·S·魯杜姆 申請(qǐng)人:應(yīng)用材料公司