CN106466805A - 用于局部轮廓控制的化学机械抛光（cmp）平台 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种局部轮廓控制的化学机械抛光(CMP)平台。工作台被配置为支撑具有将被抛光的表面的工件。抛光垫与工作台隔开的宽度小于约工作台的宽度的一半。抛光垫被配置为分别抛光将被抛光的表面上的凸部或凹部的粗糙区域。抛光液分配系统被配置为向抛光垫和工件之间的界面施加抛光液。清洁系统被配置为在工作台上原位清洁工件。干燥系统被配置为在工作台上原位干燥工件。还提供了用于具有局部轮廓控制的CMP的方法和具有局部轮廓控制的系统。

Description

用于局部轮廓控制的化学机械抛光(CMP)平台

相关申请

本申请是于2014年02月14日提交的美国申请第13/372,872号的部分继续案。本申请将美国申请的全部内容结合于此作为参考。

技术领域

本发明的实施例一般地涉及半导体技术领域，更具体地，涉及CMP平台和方法。

背景技术

在集成电路(IC)的制造期间，执行半导体制造工艺的多步骤序列以逐渐地在半导体衬底上形成电路。一种这样的半导体制造工艺是化学机械抛光(CMP)。CMP是用于使用化学和机械力的组合平滑或平坦化表面的工艺。其中，CMP有利地允许更精确地形成电路的部件。

发明内容

为了解决现有技术中所存在的缺陷，根据本发明的一方面，提供了一种局部化学机械抛光(CMP)平台，包括：工作台，被配置为支撑具有将被抛光的表面的工件；抛光垫，与所述工作台隔开的宽度小于约所述工作台的宽度的一半，其中所述抛光垫被配置为分别抛光所述将被抛光的表面上的凸部或凹部的粗糙区域；抛光液分配系统，被配置为向所述抛光垫和所述工件之间的界面施加抛光液；清洁系统，被配置为在所述工作台上原位清洁所述工件；以及干燥系统，被配置为在所述工作台上原位干燥所述工件。

根据本发明的另一方面，提供了一种用于具有局部轮廓控制的化学机械抛光(CMP)的方法，所述方法包括：测量工件的将被抛光的表面的平坦性以识别所述将被抛光的表面上的粗糙区域；通过朝向所述粗糙区域按压抛光垫并旋转抛光垫以及向所述抛光垫和所述粗糙区域之间的界面施加抛光液来分别抛光所述粗糙区域，其中所述抛光垫的宽度小于约所述工件的宽度的一半；在抛光之后，原位清洁所述工件而不移动所述工件；以及在清洁之后，原位干燥所述工件而不移动所述工件。

根据本发明的又一方面，提供了一种具有局部轮廓控制的化学机械抛光(CMP)系统，所述CMP系统包括：第一CMP平台，被配置为对工件执行初始抛光；以及第二CMP平台，被配置为在所述初始抛光之后分别抛光所述工件的粗糙区域，其中所述第二CMP平台还包括清洁和干燥系统，所述清洁和干燥系统分别被配置为在分别抛光所述粗糙区域之后清洁和干燥所述工件。

附图说明

当结合附图进行阅读时，根据以下详细的描述来更好地理解本发明的各个方面。注意，根据工业的标准实践，各个部件没有按比例绘制。实际上，为了讨论的清楚，可以任意地增加或减小各个部件的尺寸。

图1A示出了用于局部轮廓控制的局部化学机械抛光(CMP)平台的一些实施例的框图。

图1B示出了用于局部轮廓控制的局部CMP平台的一些实施例的截面图。

图2A示出了在局部CMP期间通过抛光头横穿的路径的一些实施例。

图2B示出了在局部CMP期间通过抛光头横穿的路径的其他实施例。

图3示出了具有局部CMP平台和粗CMP平台的CMP系统的一些实施例的截面图。

图4示出了粗CMP平台的一些实施例的截面图。

图5示出了用于使用局部CMP平坦化工件的表面的方法的一些实施例的流程图。

图6至图12示出了图5的方法的各个阶段的结构的一些实施例的一系列俯视图和截面图。

具体实施方式

以下公开内容提供了许多不同的用于实施本发明的不同特征的实施例或实例。以下描述部件或配置的具体实例以简化本发明。当然，这些仅仅是实例而不用于限制。例如，在以下的描述中，在第二部件上方或之上形成第一部件可以包括第一部件和第二部件被形成为直接接触的实施例，并且也可以包括可以在第一部件和第二部件形成附件部件使得第一部件和第二部分没有直接接触的实施例。此外，本发明可以在各个实例中重复参考标号和/或字母。这些重复是为了简化和清楚，其本身并不表示所讨论的各个实施例和/或结构之间的关系。

此外，为了易于描述，可以使用空间相对术语(诸如“在…下方”、“之下”、“下部”、“上方”、“上部”等)以描述图中所示一个元件或部件与另一个元件或部件的关系。除图中所示的定向之外，空间相对术语还包括使用或操作中设备的不同定向。装置可以以其他方式定向(旋转90度或处于其他定向)，本文所使用的空间相对描述可因此进行类似的解释。

根据一些化学机械抛光(CMP)平台，压盘覆盖有抛光垫并且被配置为旋转抛光垫。抛光头被配置在抛光垫上方，并且被配置为支撑和旋转工件。抛光头包括同心压力区，该同心压力区被配置为将工件的要被抛光的表面(to-be-polished surface，又称将被抛光的表面)上的对应同心区域以可变力压到抛光垫中。抛光液分配系统包括配置在抛光垫上方的一个或多个喷嘴，并且被配置为通过喷嘴向抛光垫提供抛光液。抛光液包括化学和研磨成分。由于压力和抛光液，将被抛光的表面经受化学和机械抛光。调节器被配置在抛光垫上方，并且被配置为从抛光垫去除抛光屑。

对前述CMP平台的挑战在于，CMP平台被限于同心轮廓控制。工件的轮廓可以被控制在工件的不同同心区域之间，但是不在工件的同心区域内的不同位置之间。因此，虽然前述CMP平台提高了工件的平坦性，但CMP平台不可用于完全平坦化工件，使得凸部和/或凹部的粗糙区域可以保留在被抛光的表面上。根据凸部和/或凹部的尺寸，工件可能需要重做。然而，这减少了CMP平台可处理的每小时的晶圆数(WPH)。

鉴于前述，本申请的目的在于用于局部轮廓控制的CMP平台。相对于随着被抛光的表面移动的参考部件，可以沿着工件的被抛光的表面以二维方式横向控制工件的轮廓。在一些实施例中，工作台被配置为支撑和旋转工件。抛光垫被配置在工作台上方并且抛光垫的宽度约小于工件的宽度的一半。抛光垫被配置为在工件的粗糙区域之间横向移动，并且被配置为在粗糙区域上方分别按压和旋转。清洁和干燥系统被分别配置为在单独抛光粗糙区域之后在工作台上原位地清洁和干燥工件。

有利地，CMP平台允许通过较少凸部和/或凹部改进平坦化。这又允许更精确地形成部件。此外，CMP平台有利地允许原位地清洁和干燥工件而不必移动工件。这又提高了产量并改善了工作流程。此外，CMP平台可以有利地用于传统CMP平台的下游以用于细抛光和/或重做，从而避免影响传统CMP平台的WPH。

参照图1A，提供了用于局部轮廓控制的局部CMP平台的一些实施例的框图100A。局部CMP平台被配置为平坦化工件102的将被抛光的表面，并且有利地允许相对于随将被抛光的表面移动的参考部件以二维的方式横向地控制工件102的轮廓。例如，工件102可以是支撑制造过程中的电子电路的半导体晶圆。例如，半导体晶圆可以是300或450毫米晶圆。

工作台104被配置为支撑工件102，其中将被抛光的表面朝上。在一些实施例中，工作台104被进一步配置为旋转工件102。抛光头106被配置在工作台104上方，并且被配置为在将被抛光的表面上方横向移动。此外，抛光头106被配置为在按压将被抛光的表面的同时进行旋转。抛光头106的宽度基本小于工作台和/或工件102的宽度，诸如宽度大约为工作台宽度或工件宽度的三分之一、四分之一或五分之一。抛光液分配系统108被配置为在工件102和抛光头106之间施加抛光液。抛光液包括研磨成分和化学成分。

在局部CMP平台的使用期间，工作台104、抛光头106和抛光液分配系统108进行调整以单独抛光将被抛光的表面上的粗糙区域(即，具有凸部和/或凹部的区域)，而不抛光整个将被抛光的表面。抛光头106在粗糙区域之间横向移动并且单独抛光粗糙区域。在粗糙区域上方，抛光头106旋转并按压粗糙区域，同时抛光液分配系统108施加抛光液，并且在一些实施例中工作台旋转。由于按压力和抛光液的研磨成分，粗糙区域经受机械抛光。此外，由于抛光液的化学成分，粗糙区域还经受化学抛光。

有利地，单独抛光粗糙区域允许改进将被抛光的表面上的平坦性。与全局CMP或具有同心轮廓控制的CMP相比，留下较少的凸部和/或凹部。有利地，这反过来允许更精确地控制制造过程中的电子电路的部件的尺寸并且可进一步允许减小部件的尺寸。

在一些实施例中，平坦性检测系统110被配置为测量将被抛光的表面的平坦性以识别用于抛光的粗糙区域的位置。平坦性检测系统110可以在抛光之前、之后或者期间实时地测量将被抛光的表面的平坦性。在平坦性检测系统110实时检测将被抛光的表面的平坦性的情况下，抛光可以继续直到没有粗糙区域为止。例如，平坦性检测系统110可以包括涡电流传感器、激光测距仪、超声测距仪、扭矩传感器和白光干涉扫描仪中的一种或多种。

清洁系统112和干燥系统114被配置为在抛光之后分别对工件进行原位清洁和干燥。在一些实施例中，清洁系统112包括一个或多个去离子水清洁系统、流体喷射清洁系统和超声波清洁系统。在一些实施例中，干燥系统114包括一个或多个旋转干燥系统、净化干燥系统和异丙醇(IPA)气相干燥系统。有利地，清洁系统112和干燥系统114允许工件102在抛光之后被清洁而不必进行移动，从而提高了产量并增加了可处理的WPH。

驱动系统116被配置为提供机械力以驱动或以其他方式移动局部CMP平台的系统108、110、112、114和/或部件104、106。例如，驱动系统116可被配置为旋转抛光头106，并且在一些实施例中，旋转工作台104。作为另一实例，驱动系统116可以被配置为驱动清洁系统112的泵。驱动系统116包括一个或多个电机(诸如旋转致动器)，其被配置为生成机械力。

控制系统118被配置为调整和控制局部CMP平台的系统108、110、112、114、116和/或部件104、106以抛光、清洁和干燥工件102。例如，控制系统118可以被配置为接收来自平坦性检测系统110或外部平坦性工具的平坦性测量值，以基于平坦性测量值识别将被抛光的表面上的粗糙区域的位置，并且调整和控制系统108、110、112、114、116和/或部件104、106以单独抛光粗糙区域。

参照图1B，提供了局部CMP平台的一些实施例的截面图100B。工作台104被配置为支撑工件102，其中工件102的将被抛光的表面朝上。工作台104包括支撑区域122，其基本平坦的上表面124被配置为与工件102的表面126(与将被抛光的表面120相对)界面连接。例如，基本平坦的上表面124可以是圆形和/或具有大于工件102宽度的宽度。在一些实施例中，工作台104进一步包括位于基本平坦的上表面124上的关键部件128，其被配置为固定在工件102的凹槽内。关键部件128和凹槽有利地对齐工作台104和工件102，并且提供用于局部CMP的参考点。例如，关键部件128和凹槽可以为三角形。在一些实施例中，工作台104进一步包括将支撑区域122耦合至驱动系统116的工作台电机132的轴区域130。工作台电机132被配置为使工作台104绕着垂直于基本平坦的上表面124的主轴旋转。

在一些实施例中，一个或多个支撑臂(support arm，又称支持臂)134、136在工作台104周围横向隔开。支撑臂134、136从与工作台104相邻的位置开始在工作台104上方横向延伸，并且例如可伸缩。在工作台104上方，支撑臂134、136支撑局部CMP平台的一个或多个对应部件。与工作台104相邻，支撑臂134、136被固定(例如，固定至局部CMP平台的壳体)。此外，与工作台104相邻，在一些实施例中，一个或多个支撑臂134、136通常通过一个或多个对应轴140耦合至驱动系统116的一个或多个对应的支撑臂电机138。支撑臂电机138被配置为伸缩一个或多个支撑臂，和/或使一个或多个支撑臂134、136绕垂直于工作台104的基本平坦的上表面124的一个或多个对应主轴旋转。

抛光头106被配置在工作台104上方，并且被配置为在将被抛光的表面120上方移动并抛光将被抛光的表面120。抛光头106包括垫保持器142和安装在垫保持器142的下侧的抛光垫144。抛光垫144是粗糙的和/或多孔的，以接收抛光液146的研磨成分。抛光垫144包括基本平坦的下表面148，其被配置为按压将被抛光的表面120并在该将被抛光的表面上旋转。此外，抛光垫144的宽度基本小于工作台104和/或工件102的宽度(例如，小于工作台宽度或工件宽度的大约三分之一、四分之一、五分之一、六分之一、七分之一或八分之一)。

在一些实施例中，可变力元件150被配置为对抛光垫144施加向下的力，和/或可变温度元件152被配置为控制抛光垫144的温度。如本领域技术人员所理解的，施加给抛光垫144的向下的力和抛光垫144的温度均会影响抛光头106的抛光率。例如，可变力元件150和/或可变温度元件152可以包括配置在抛光保持器142中、抛光垫144上方的流体填充囊154。流体填充囊154的压力控制施加给抛光垫144的向下的力，并且例如可以通过由驱动系统116的电机156所驱动的泵进行控制。流体填充囊154中的流体的温度控制抛光垫144的温度，并且例如可以被电阻加热器进行控制。可选地，例如，可以通过被配置为直接向抛光垫144施加力的驱动系统116的电机156等来实施可变力元件150，和/或例如，可以通过被配置为向抛光垫144直接施加热量的电阻加热器来实施可变温度元件152。

主轴158将抛光头106耦合至驱动系统116的抛光头电机160，其被配置为使抛光头106绕垂直于工作台104的基本平坦的上表面124的主轴旋转。此外，在一些实施例中，主轴158将抛光头106耦合至支撑臂134、136中的一个。例如，支撑臂134、136中的一个可以被配置为横跨将被抛光的表面120移动抛光头106。此外，例如，支撑臂134、136中的一个可以被配置为向抛光垫144施加向下的力。

抛光液分配系统108被配置为向抛光垫144和工件102之间的界面提供抛光液146。抛光液146包括化学和研磨成分。在一些实施例中，抛光液146包括硅石(SiO₂)或氧化铝(Al₂O₃)。抛光液分配系统108包括配置在工作台104上方的一个或多个喷嘴162。喷嘴162被配置为在将被抛光的表面120上喷射抛光液146。在一些实施例中，喷嘴162耦合至支撑臂134、136中的一个。例如，支撑臂134、136中的一个可以被配置为将喷嘴162保持在固定位置。可选地，例如，支撑臂134、136中的一个可以被配置为横跨工件102和/或与抛光头106一致地移动喷嘴162。

在局部CMP平台的使用期间，工作台104、抛光头106和抛光液分配系统108调整来抛光将被抛光的表面120上的粗糙区域(即，具有凸部和/或凹部的区域)。抛光头106在粗糙区域之间相对于随将被抛光的表面120移动的参考部件(诸如关键部件128和/或工件102上图案化的部件)二维地横向移动。在一些实施例中，在工作台104保持固定(即，不旋转)的同时，抛光头106在笛卡尔坐标系统的二维平面上横向移动至粗糙区域。例如，抛光头106可以在工件102的将被抛光的表面120上方进行横向扫描并且停止在粗糙区域上方。在其他实施例中，在工作台104旋转的同时，抛光头106在极坐标系统的二维平面上横向移动至粗糙区域。例如，抛光头106可以相对于工作台104的旋转中心进行径向扫描，并停止在粗糙区域的旋转路径上方。抛光头106可以通过旋转支撑抛光头106的支撑臂134进行径向移动。

在粗糙区域上方，在抛光液分配系统108施加抛光液146的同时，抛光头106旋转并按压粗糙区域。由于抛光垫144的按压力和抛光液146的研磨成分，粗糙区域经受机械抛光。此外，由于抛光液146的化学成分，粗糙区域还经受化学抛光。

在一些实施例中，平坦性检测系统110被配置为测量将被抛光的表面120的平坦性，因此可以识别将被抛光的表面120上的粗糙区域(即，凸部和/或凹部的区域)的位置。平坦性检测系统110包括配置在工作台104上方的一个或多个平坦性传感器164。在一些实施例中，平坦性传感器164被安装至抛光头106。在其他实施例中，平坦性传感器164被安装至支撑臂134、136中的一个。

例如，平坦性传感器164可以对应于涡电流传感器、激光测距仪、超声波测距仪(如图所示)、扭矩传感器和白光干涉扫描仪中的一种或多种。涡电流传感器被配置为在工件102上方移动的同时感应将被抛光的表面120上的涡电流，并且测量所感应的涡电流的幅值。涡电流的幅值与涡电流传感器和将被抛光的表面120之间的垂直距离成比例，因此描述将被抛光的表面120的平坦性。扭矩传感器被配置为在旋转抛光头106并在工件102上方移动抛光头106的同时测量由驱动系统116所施加的扭矩。扭矩与抛光垫144和将被抛光的表面120之间的摩擦量成比例。较高的扭矩通常对应于较粗糙的表面，而较小的扭矩通常对应于较平滑的表面。因此，扭矩描述将被抛光的表面120上的平坦性。白光干涉扫描仪被配置为在工件102上方移动的同时使用干涉和白光测量将被抛光的表面120上的表面轮廓。激光和超时测距仪被配置为在工件102上方移动的同时分别使用激光脉冲和超声脉冲166测量测距仪和将被抛光的表面120之间的垂直距离。

清洁系统112被配置为通常在单独抛光粗糙区域之后从将被抛光的表面120原位地清除抛光屑。清洁系统112包括配置在工作台104上方的一个或多个清洁元件168。在一些实施例中，清洁元件168被安装至支撑臂134、136中的一个。例如，清洁元件168可以安装至与抛光液分配系统108的喷嘴162相同的支撑臂。此外，在一些实施例中，清洁元件168对应于一个或多个喷嘴(如图所示)，诸如流体喷射和/或一个或多个超声波换能器。

喷嘴被配置为利用对应的流体170喷射将被抛光的表面120。例如，喷嘴可以被配置为利用流体(诸如去离子水)和/或气体(诸如氮气)来喷射将被抛光的表面120。此外，例如，喷嘴可以被配置为以高于约10磅/平方英寸(psi)(诸如约30-100psi或大于约100psi)的高压喷射将被抛光的表面120。超声波换能器被配置为在将被抛光的表面120上诱导空化，以松散和去除抛光屑。超声波换能器例如可以朝向将被抛光的表面120以大约0.8-2.0兆赫兹的频率范围传导超声波。

干燥系统114被配置为通常在清洁之后原位地干燥工件102。在一些实施例中，干燥系统114被配置为通过以提升的速度旋转工件102来旋转干燥该工件102，因为离心力去除工件102上的流体(例如，去离子水)。在这种实施例中，干燥系统114包括驱动系统116的工作台电机132。在一些实施例中，干燥系统114被配置为通过配置在工件102上方的一个或多个喷嘴172向工件102施加一种或多种流体来干燥工件102。在一些实施例中，喷嘴172被安装至支撑臂134、136中的一个。

在干燥系统114被配置为通过向工件102施加流体来干燥工件102的情况下，干燥系统114例如可以被配置为通过喷嘴172朝将被抛光的表面120吹惰性气体(诸如氮气)和/或清洁干燥气(CDA)来净化干燥工件102。例如，CDA可以小于二氧化碳的约百万分之一(ppm)和小于碳氢蒸汽的0.003ppm。此外，CDA例如可以具有低于大约-100华氏度(°F)露点的水分含量或低于约-40°F露点的水分含量。作为另一实例，干燥系统114可以被配置为通过喷嘴172向工件102施加IPA蒸汽和去离子水来IPA蒸汽干燥工件102。

控制系统118电耦合至局部CMP平台的系统108、110、112、114、116和/或部件104、106。控制系统118被配置为调整和控制系统108、110、112、114、116和/或部件104、106，以抛光、清洁和干燥工件102。控制系统118包括平坦性模块174，该平坦性模块被配置为使用平坦性测量值(例如，来自平坦性检测系统110)识别将被抛光的表面120上的粗糙区域的位置。此外，控制系统118包括处理模块176，该处理模块被配置为基于粗糙区域的所识别位置调整抛光将被抛光的表面120上的粗糙区域以原位地清洁工件102并且原位地干燥工件102。

控制系统118通过硬件来实施，并且在一些实施例中，通过软件来实施，该软件被配置为执行前述功能。例如，控制系统118可以包括现场可编程门阵列(FPGA)或一些其他电路。此外，就控制系统118包括软件的来说，控制系统118包括存储软件的至少一个存储器178和被配置为执行软件的至少一个处理器180。例如，控制系统118可以包括微控制器、微处理器或专用集成电路(ASIC)，其被配置为执行来自至少一个存储器178的软件。在一些实施例中(如图所示)，软件包括平坦性模块174和/或处理模块176。

局部CMP平台被描述和示出为具有基本水平的定向。工作台104的基本平坦的上表面124是基本水平的，并且支撑臂134、136在工作台104周围横向隔开。在可选实施例中，局部CMP平台可具有基本垂直的定向。工作台104的基本平坦的上表面124可以基本垂直，并且支撑臂134、136可以在工作台104周围垂直隔开。

参照图2A，提供了抛光头106可移向工件102的粗糙区域204、206的路径202的一些实施例的俯视图200A。在工作台104被固定的同时，移动抛光头106，并且在笛卡尔坐标系的二维平面中横向移动。例如可以通过在工件102上方支撑抛光头106的支撑臂来移动抛光头106。支撑臂134可以例如通过绕锚定(anchor)支撑臂134的对应主轴的主轴线伸缩和/或旋转来移动抛光头106。

在工件102的将被抛光的表面120的每个粗糙区域204、206处，抛光头106被按压在粗糙区域204、206上并旋转以单独抛光粗糙区域204、206。例如，可以在预定的时间段内执行抛光或者执行抛光直到旋转抛光头106所施加的扭矩低于预定阈值。如上所述，扭矩对于较平滑表面来说较小而对于较粗糙表面来说较大。例如，可以使用平坦性检测系统的扭矩传感器来感测扭矩。在完成粗糙区域204、206的抛光时，抛光头106继续沿着路径202到达下一粗糙区域204、206。

参照图2B，提供了抛光头106可移向工件102的粗糙区域204、206的路径208的其他实施例的俯视图200B。路径208是拱形的并且从与工作台104横向相邻延伸到工作台104绕其旋转的轴210。如此，抛光头106相对于轴210径向移动，并且相对于随工件102移动的参考部件(例如，凹槽或图案部件)在极坐标系的二维平面中横向移动。例如，可以通过在工件102上方支撑抛光头106的支撑臂134(参见图1B)来移动抛光头106。

在将被抛光的表面120的粗糙区域204、206的每个旋转路径212处，在粗糙区域204、206经过抛光头106下方时抛光头106按压粗糙区域204、206并且旋转以分别抛光粗糙区域204、206。例如，可以在预定的时间段内执行抛光或者执行抛光直到旋转抛光头106所施加的扭矩低于预定阈值。在完成粗糙区域204、206的抛光时，抛光头106继续沿着路径208到达下一旋转路径212。

参照图3，提供了CMP系统的一些实施例的截面图300。CMP系统包括粗CMP平台302和局部CMP平台304。粗CMP平台302被配置为粗略地平坦化工件306的将被抛光的表面，并且相对于随工件306移动的参考部件限于一维的全局轮廓控制或横向轮廓控制。例如，同心轮廓控制限于一维(即，极坐标系的径向尺寸)的横向轮廓控制。局部CMP平台304被配置为局部地平坦化工件306’的将被抛光的表面，并且有利地允许二维的横向轮廓控制。局部CMP平台304可以为如上面结合图1A和图1B所述的局部CMP平台。

在CMP系统的使用期间，粗CMP平台302被应用于工件306，并且随后局部CMP平台304被应用于粗平坦化后的工件306’，以实现基本平坦的工件306”。有利地，通过在粗平坦化之后执行局部平坦化，局部平坦化最小地影响粗CMP平台302的产量。

在一些实施例中，与局部CMP平台304无关的平坦性工具308与局部CMP平台304相关联。平坦性工具308被配置为测量工件306’的将被抛光的表面的平坦性，所以可以识别将被抛光的表面上的粗糙区域(即，具有凸部和/或凹部的区域)的位置。平坦性工具308例如可以使用涡电流、抛光头的扭矩测量、激光脉冲或超声波脉冲的反射时间或白光干涉来测量工件306’的平坦性。

在CMP的使用期间，在一些实施例中，平坦性工具308在局部平坦化之前但在粗平坦化之后测量粗平坦化后的工件306’的平坦性。在这种实施例中，如果粗平坦化后的工件306’的平坦性满足预定标准，则可以省略局部平坦化。例如，如果粗平坦化后的工件306’的平坦性具有小于预定数量的粗糙区域，则可以省略局部平坦化。此外，如果粗平坦化后的工件306’的平坦性不满足预定标准，则平坦性测量可用于局部平坦化。此外，在CMP系统的使用期间，在一些实施例中，平坦性工具308在局部平坦化之后测量局部平坦化后的工件306”的平坦性。在这种实施例中，可以重复局部平坦化直到满足预定标准为止。此外，平坦性测量可用于任何重复的局部平坦化。

参照图4，提供了粗CMP平坦的一些实施例的截面图400。粗CMP平台被配置为平坦化工件404的将被抛光的表面402，并且相对于随工件404移动的参考部件限于一维的全局轮廓控制或横向轮廓控制。例如可以在图3的CMP系统内使用粗CMP平台。

压盘406支撑抛光垫408并被配置为旋转抛光垫408。压盘406例如可以是圆形的和/或具有基本大于工件404宽度的宽度(例如，大2至3倍)。压盘406通过对应的主轴412耦合至驱动系统407的电机。电机被配置为使压盘406绕垂直于压盘406的上表面的主轴线旋转。

抛光垫408被配置在压盘406上，并且被配置为抛光将被抛光的表面402。抛光垫408是具有研磨作用的和/或是多孔的以接收抛光液414的研磨成分。抛光垫408包括基本平坦的上表面416，该基本平坦的上表面被配置为与工件404的将被抛光的表面402界面连接并且其宽度基本等于压盘406的宽度。

抛光头418被配置在抛光垫408上方，并且被配置为在该抛光头418的下侧的腔内传送工件404并使该工件旋转。抛光头418通过主轴420耦合至驱动系统407的电机。电机被配置为使抛光头418绕垂直于抛光垫408的基本平坦的上表面416的主轴线旋转。抛光头418的宽度基本小于抛光垫408的宽度(例如，约小于抛光头宽度的一半)。

抛光液分配系统422被配置为向抛光垫408提供抛光液414。抛光液414包括化学和研磨成分。抛光液分配系统422包括配置在抛光垫408上方的一个或多个喷嘴424。喷嘴424被配置为在抛光垫408上喷射抛光液414，使得抛光液414与将被抛光的表面402相互作用。在一些实施例中，喷嘴424耦合至支撑臂426，该支撑臂锚定为与抛光垫408横向相邻。

在粗CMP平台的使用期间，压盘416、抛光头418和抛光液分配系统422进行调整来抛光将被抛光的表面。抛光垫408旋转且抛光液分配系统422向抛光垫408分配抛光液414的同时，抛光头418旋转并将将被抛光的表面按压至抛光垫408。由于按压力和抛光液414的研磨成分，将被抛光的表面经受机械抛光。此外，由于抛光液414的化学成分，将被抛光的表面也经受化学抛光。

控制系统428被配置为调整和控制粗CMP平台的系统407、422和/或部件410、418以抛光工件404。控制系统428通过硬件来实施，并且在一些实施例中通过软件来实施，该软件被配置为执行前述功能。此外，就控制系统428包括软件而言，控制系统428包括存储软件的至少一个存储器和被配置为执行软件的至少一个处理器。

参照图5，流程图500提供了用于使用局部CMP平坦化工件的将被抛光的表面的方法的一些实施例。

在步骤502中，提供包括参考部件的工件。例如，工件可以是支撑制造过程中的电子电路的半导体晶圆。参考部件例如可以是工件侧面上的凹槽或者在工件层中图案化的部件。

在步骤504中，在一些实施例中，对工件的将被抛光的表面执行粗CMP。粗CMP限于一维的全局轮廓控制或横向轮廓控制，诸如离心轮廓控制。例如，对于全局轮廓控制来说，将被抛光的表面上的每一个位置都可以经受相同级别的抛光。作为另一实例，对于局部轮廓控制来说，轮廓控制可以限于极坐标系中的径向尺寸。例如，通过图4的粗CMP平台来执行粗CMP。

在步骤506中，测量将被抛光的表面的平坦性以识别相对于参考部件的将被抛光的表面上的粗糙区域的位置(即，凸部和/或凹部的位置)。例如，通过涡电流传感器、激光测距仪、超声波测距仪、扭矩传感器或在将被抛光的表面上方扫描的白光干涉扫描仪来测量将被抛光的表面的平坦性。此外，例如，在随后的动作之前或者随后动作期间实时地测量将被抛光的表面的平坦性。

在步骤508中，使用粗糙区域的识别位置对将被抛光的表面执行局部CMP。然后粗糙区域被分别抛光。例如，通过图1A和图1B的局部CMP平台来执行局部CMP。有利地，单独抛光粗糙区域改进了将被抛光的表面的平坦性。有利地，这反过来允许制造过程中的电子电路的部件尺寸的更精确控制，并且可以进一步减小部件的尺寸。

在步骤510和512中，分别地原位清洁和干燥工件(即，在局部CMP之后不需要移动)。例如，可以利用去离子水冲洗、高压喷射或超声波空穴来执行清洁。例如，可以利用旋转干燥、净化干燥或者IPA蒸汽干燥来执行干燥。例如，可以通过图1A和图1B的局部CMP平台来执行清洁和干燥。有利地，适当地执行清洁和干燥提高了产量并增加了可处理的WPH。

在步骤514中，在一些实施例中，重新测量将被抛光的表面的平坦性以识别相对于参考部件的将被抛光的表面上的粗糙区域的位置。

在步骤516中，在一些实施例中，重复步骤508-514直到将被抛光的表面的平坦性满足预定标准。例如，重复步骤508-514直到将被抛光的表面上的粗糙区域的数量为零或小于预定数量。

虽然所公开的方法(例如，通过流程图500描述的方法)在本文中被示出和描述为一系列动作或事件，但应该理解，这种动作或事件的所示顺序不应解释为限制意义。例如，除本文中示出和/或描述的之外，一些动作可以以不同的顺序发生和/或与其他动作或事件同时发生。此外，不要求所有示出的动作来实施本文中的一个或多个方面或者描述的实施例，并且可以在一个或多个独立的动作和/或阶段中执行本文中所示的一个或多个动作。

参照图6至图12，提供了示出图5的方法动作的结构的一些实施例的截面图和俯视图。尽管结合方法描述了图6至图12的结构，但应该理解，结构不限于方法而是可以独立存在。类似地，尽管结合图6至图12的结构描述了方法，但应该理解，该方法不限于结构而是可以独立存在。

图6示出了对应于动作502的一些实施例的俯视图600。如图所示，提供工件602。工件602包括被配置用作参考部件(即，局部CMP期间的参考点)的侧凹槽604。此外，工件602包括横跨工件602的将被抛光的表面608分布的粗糙区域606(即，凸部和/或凹部的区域)。

图7示出了对应于动作504的一些实施例的截面图700。如图所示，对将被抛光的表面608执行粗CMP。工件602被配置在抛光头418中，其中，使将被抛光的表面608面朝下，并且该工件绕主轴420的轴旋转，其中，该主轴的轴将抛光头418耦合至电机。此外，将被抛光的表面608按压至抛光垫408。抛光垫408配置在压盘406上方并且绕主轴412的轴旋转，其中，该主轴412的轴将压盘406耦合至电机。

与抛光垫408和工件602的旋转同时，抛光液分配系统422通过喷嘴424(通过支撑臂426悬在抛光垫408上方)向抛光垫408提供抛光液414。抛光液414包括研磨成分和化学成分。由于朝向工件602的按压力和研磨成分，工件602经受机械抛光。由于化学成分，工件602经受化学抛光。

图8示出了对应于动作506的一些实施例的截面图800。如图所示，测量将被抛光的表面608的平坦性以识别将被抛光的表面608上的粗糙区域802。例如，通过局部CMP平台的平坦性检测系统或者通过外部平坦性工具来测量平坦性。此外，例如可以通过使用涡电流、激光脉冲、超声波脉冲804、806(如图所示)或白光干涉仪来测量平坦性。

在超声波脉冲804、806被用于测量将被抛光的表面608的平坦性的一些实施例中，在横跨将被抛光的表面608进行扫描的同时，脉冲接收单元808利用超声波换能器810朝向将被抛光的表面608传输超声波脉冲804。此外，脉冲接收单元808通过接收超声波换能器812接收超声波脉冲804、806，其包括传输的超声波脉冲804远离将被抛光的表面608的反射806。

处理单元814从脉冲接收单元808接收描述所传输超声波脉冲804和反射超声波脉冲806之间的时间关系的数据。此外，基于所传输超声波脉冲804从将被抛光的表面608反射回的时间，处理单元814确定超声波换能器810、812和将被抛光的表面608之间的垂直距离。然后，与将被抛光的表面608的垂直距离被组合以描述将被抛光的表面608的平坦性(即，表面轮廓)。

图9示出了对应于动作508的一些实施例的截面图900。如图所示，对工件602的将被抛光的表面608执行局部CMP。工件602被配置在工作台104的支撑区域122上，其中将被抛光的表面608朝上并且该工件绕工作台104的主轴区域130的轴旋转，该主轴区域130的轴将支撑区域122耦合至电机。此外，抛光头106配置在工件602上方并且在工件602上方横向扫描，以到达将被抛光的表面608上的粗糙区域的位置。在一些实施例中，抛光头106通过在工件602上方支撑抛光头106的第一支撑臂134二维地进行扫描(相对于参考部件)。在粗糙区域802上方，抛光头106的抛光垫144按压粗糙区域802并旋转。抛光垫144被安装至抛光头106的垫保持器142并且绕主轴158的轴旋转，该主轴158的轴将抛光头106耦合至电机。

与抛光垫144和工件602的双重旋转的同时，抛光液分配系统108通过喷嘴162(通过第二支撑臂902悬在工件602上方)向工件602提供抛光液146。抛光液146包括研磨成分和化学成分。由于朝向工件602的按压力和研磨成分，工件602经受机械抛光。由于化学成分，工件602经受化学抛光。

图10示出了对应于动作510的一些实施例的截面图1000。如图所示，工件602被原位清洁以去除抛光屑和抛光液146，并且露出剩余的粗糙区域1002。在一些实施例中，在工件602旋转的同时，通过利用流体170(诸如去离子水或一些其他流体)喷射工件602来清洁工具602。例如可以通过喷嘴(通过第二支撑臂902悬在工件602上方)喷射流体170。

图11示出了对应于动作512的一些实施例的截面图1100。如图所示，工件602被原位干燥。在一些实施例中，通过旋转干燥来干燥工件602，其中工件602以提升的速度旋转，使得离心力去除工件602上的流体170。在其他实施例中，通过净化干燥或IPA蒸汽干燥来清洁工件602。

图12示出了对应于动作514的一些实施例的截面图1200。如图所示，重新测量将被抛光的表面608的平坦性以识别将被抛光的表面608上的粗糙区域1002。例如可以通过局部CMP平台的平坦性检测系统或通过外部平坦性工具来测量平坦性。此外，例如，可以使用涡电流、激光脉冲、超声波脉冲1202、1204(如图所示)或白光干涉来测量平坦性。

因此，可以从上面的内容理解，本发明提供了局部CMP。工作台被配置为支撑具有将被抛光的表面的工件。抛光垫与工作台隔开的宽度小于工作台的宽度的一半。抛光垫被配置为单独抛光将被抛光的表面上的凸部或凹部的粗糙区域。抛光液分配系统被配置为将抛光液施加在抛光垫和工件之间的界面。清洁系统被配置为在工作台上原位清洁工件。干燥系统被配置为在工作台上原位干燥工件。

优选地，所述抛光垫具有基本平坦的表面，所述基本平坦的表面被配置为按压所述将被抛光的表面，并且所述抛光垫被配置为绕垂直于所述将被抛光的表面和所述基本平坦的表面的轴旋转。

优选地，局部CMP平台还包括：流体填充囊，与所述抛光垫相邻并且被配置为利用可变力将所述抛光垫按压向所述工件并且可变地控制所述抛光垫的温度。

优选地，所述抛光垫被配置为相对于所述工作台上的参考部件在笛卡尔坐标系的二维平面中在所述粗糙区域之间移动。

优选地，所述抛光垫被配置为相对于所述工作台上的参考部件在极坐标系的二维平面中在所述粗糙区域之间移动。

优选地，所述抛光垫被配置为绕垂直于所述将被抛光的表面的轴旋转，并且所述轴为基本水平的轴。

优选地，局部CMP平台还包括：平坦性检测系统被配置为在分别抛光所述粗糙区域的同时，实时测量所述将被抛光的表面的平坦性。

优选地，所述清洁系统包括与所述将被抛光的表面隔开的一个或多个清洁元件，并且被配置为朝向所述将被抛光的表面聚集能量或流体。

优选地，所述干燥系统包括与所述将被抛光的表面隔开的一个或多个喷嘴，并且被配置为向所述将被抛光的表面喷射流体以用于干燥。

在其他实施例中，本发明提供了一种具有局部轮廓控制的CMP的方法。测量工件的将被抛光的表面的平坦性以识别将被抛光的表面上的粗糙区域。通过朝向粗糙区域按压抛光垫并旋转抛光垫以及向抛光垫和粗糙区域之间的界面施加抛光液来分别抛光粗糙区域。抛光垫的宽度小于约工件的宽度的一半。在抛光之后，工件被原位清洁而不移动工件。在清洁之后，工件被原位干燥而不移动工件。

优选地，方法还包括：在测量所述将被抛光的表面的平坦性之前，初始抛光所述工件的将被抛光的表面。

优选地，初始抛光所述将被抛光的表面包括：执行CMP工艺，其中所述将被抛光的表面上的每一个位置都经受相同级别的抛光。

优选地，分别抛光所述粗糙区域包括：控制所述抛光垫的温度以控制所述抛光垫的抛光率。

优选地，分别抛光所述粗糙区域包括：相对于支撑所述工件的工作台上的参考部件，在笛卡尔坐标系的二维平面中在所述粗糙区域之间移动所述抛光垫。

优选地，分别抛光所述粗糙区域包括：相对于支撑所述工件的工作台上的参考部件，在极坐标系的二维平面中在所述粗糙区域之间移动所述抛光垫。

优选地，测量所述将被抛光的表面的平坦性包括：在横跨所述将被抛光的表面扫描传感器的同时，确定所述将被抛光的表面与所述传感器之间的距离。

优选地，清洁所述工件包括：朝向所述将被抛光的表面聚集能量或流体。

优选地，干燥所述工件包括：向所述将被抛光的表面施加流体。

在又一实施例中，本发明提供了具有局部轮廓控制的CMP系统。第一CMP平台被配置为对工件执行初始抛光。第二CMP平台被配置为在初始抛光之后分别抛光工件的粗糙区域。第二CMP平台还包括清洁和干燥系统，它们被分别配置为在分别抛光粗糙区域之后原位地清洁和干燥工件。

优选地，所述第一CMP平台被配置为以相同级别的抛光来抛光所述将被抛光的表面上的每一个位置。

上面论述了多个实施例的特征使得本领域技术人员能够更好地理解本发明的各个方面。本领域技术人员应该理解，他们可以容易地以本公开为基础设计或修改用于执行与本文所述实施例相同的目的和/或实现相同优点的其他工艺和结构。本领域技术人员还应该意识到，这些等效结构不背离本发明的精神和范围，并且可以在不背离本发明的精神和范围的情况下做出各种变化、替换和改变。

Claims (10)

1.一种局部化学机械抛光(CMP)平台，包括：

工作台，被配置为支撑具有将被抛光的表面的工件；

抛光垫，与所述工作台隔开的宽度小于约所述工作台的宽度的一半，其中所述抛光垫被配置为分别抛光所述将被抛光的表面上的凸部或凹部的粗糙区域；

抛光液分配系统，被配置为向所述抛光垫和所述工件之间的界面施加抛光液；

清洁系统，被配置为在所述工作台上原位清洁所述工件；以及

干燥系统，被配置为在所述工作台上原位干燥所述工件。

2.根据权利要求1所述的局部CMP平台，其中，所述抛光垫具有基本平坦的表面，所述基本平坦的表面被配置为按压所述将被抛光的表面，并且所述抛光垫被配置为绕垂直于所述将被抛光的表面和所述基本平坦的表面的轴旋转。

3.根据权利要求1所述的局部CMP平台，还包括：流体填充囊，与所述抛光垫相邻并且被配置为利用可变力将所述抛光垫按压向所述工件并且可变地控制所述抛光垫的温度。

4.根据权利要求1所述的局部CMP平台，其中，所述抛光垫被配置为相对于所述工作台上的参考部件在笛卡尔坐标系的二维平面中在所述粗糙区域之间移动。

5.根据权利要求1所述的局部CMP平台，其中，所述抛光垫被配置为相对于所述工作台上的参考部件在极坐标系的二维平面中在所述粗糙区域之间移动。

6.根据权利要求1所述的局部CMP平台，其中，所述抛光垫被配置为绕垂直于所述将被抛光的表面的轴旋转，并且所述轴为基本水平的轴。

7.根据权利要求1所述的局部CMP平台，还包括：

平坦性检测系统被配置为在分别抛光所述粗糙区域的同时，实时测量所述将被抛光的表面的平坦性。

8.根据权利要求1所述的局部CMP平台，其中，所述清洁系统包括与所述将被抛光的表面隔开的一个或多个清洁元件，并且被配置为朝向所述将被抛光的表面聚集能量或流体。

9.一种用于具有局部轮廓控制的化学机械抛光(CMP)的方法，所述方法包括：

测量工件的将被抛光的表面的平坦性以识别所述将被抛光的表面上的粗糙区域；

通过朝向所述粗糙区域按压抛光垫并旋转抛光垫以及向所述抛光垫和所述粗糙区域之间的界面施加抛光液来分别抛光所述粗糙区域，其中所述抛光垫的宽度小于约所述工件的宽度的一半；

在抛光之后，原位清洁所述工件而不移动所述工件；以及

在清洁之后，原位干燥所述工件而不移动所述工件。

10.一种具有局部轮廓控制的化学机械抛光(CMP)系统，所述CMP系统包括：

第一CMP平台，被配置为对工件执行初始抛光；以及

第二CMP平台，被配置为在所述初始抛光之后分别抛光所述工件的粗糙区域，其中所述第二CMP平台还包括清洁和干燥系统，所述清洁和干燥系统分别被配置为在分别抛光所述粗糙区域之后清洁和干燥所述工件。