CN110653717A - 化学机械平坦化系统和方法以及研磨晶圆的方法 - Google Patents

Abstract

一种化学机械平坦化系统和方法以及研磨晶圆的方法。本揭示内容描述基于由研磨头的气室接收的空气的温度来调整晶圆研磨速率的方法和设备。方法包括供应加压空气至温度模块，温度模块耦合到研磨头。温度模块调整供应至研磨头的加压空气的温度。方法还包括向研磨头的一或多个气室供应来自温度模块的控温的加压空气，并经由使晶圆相对于研磨垫旋转来研磨晶圆。

Description

化学机械平坦化系统和方法以及研磨晶圆的方法

技术领域

本揭示内容是关于化学机械研磨的设备和方法。

背景技术

化学机械平坦化(chemical mechanical planarization(CMP))制程是表面平坦化技术，经由移除晶圆上相对于凹陷特征的较高特征，而研磨和平坦化晶圆的表面。

发明内容

本揭示内容的一态样提供了一种化学机械平坦化(CMP)系统，包含：研磨工具以及一或多个温度模块。研磨工具具有一或多个抛光机，其中所述一或多个研磨机中的每个研磨机包含：研磨垫、研磨头、和浆料分配器。研磨头配置为将晶圆保持抵靠研磨垫，其中研磨头包含一或多个气室。浆料分配器配置为分配在研磨垫上的浆料。一或多个温度模块耦合至研磨头并且配置为向所述一或多个气室供应控温的空气。

本揭示内容的另一态样提供了一种化学机械平坦化的方法，包含：将晶圆装载至研磨头，其中研磨头包含一或多个气室；供应加压空气至耦合到研磨头的温度模块，其中温度模块配置为调整加压空气的温度；向所述一或多个气室供应来自温度模块的加压空气；以及经由使晶圆相对于研磨垫旋转来研磨晶圆。

本揭示内容的又一态样提供了一种研磨晶圆的方法，包含：将晶圆传送至研磨工具，研磨工具具有研磨头，研磨头配置为将晶圆保持抵靠研磨垫，其中研磨头包含第一研磨区域和第二研磨区域，每个第一研磨区域和第二研磨区域包含气室，这些气室配置为接收控温的空气；供应具有第一温度的第一控温的空气至第一研磨区域；供应具有第二温度的第二控温的空气至第二研磨区域，其中第一温度不同于第二温度；分配在研磨垫上的浆料；以及用研磨头将晶圆相对于研磨头旋转，以研磨晶圆。

附图说明

本揭示内容的各方面，可由以下的详细描述，并与所附附图一起阅读，而得到最佳的理解。值得注意的是，根据产业界的普遍惯例，各个特征并未按比例绘制。事实上，为了清楚地讨论，各个特征可能任意地增加或减小。

图1是根据一些实施方式的研磨机的剖面图；

图2A是根据一些实施方式，具有一或多个气室的研磨头的剖面图；

图2B是根据一些实施方式，具有一或多个气室的研磨头的平面图和剖面图；

图3是根据一些实施方式的研磨系统，具有安装在研磨工具之外的温度模块；

图4是根据一些实施方式的研磨系统，具有安装在研磨工具之内的温度模块；

图5是根据一些实施方式的研磨方法的流程图，研磨方法使用在研磨头中的控温的空气以调整晶圆的研磨速率。

具体实施方式

以下的揭示内容提供了许多不同的实施方式或实施例，以实现所提供的标的的不同的特征。以下描述组件和配置的具体实施例，以简化本揭示内容。当然，这些仅是实施例，并不旨在造成限制。例如，在随后的描述中，形成第一特征，其高于第二特征，可能包括第一和第二特征以直接接触形成的实施方式，且也可能包括附加的特征形成于第一和第二特征之间，因此第一和第二特征不是直接接触的实施方式。

此外，为了便于描述一个元件或特征与其他的元件或特征之间，如附图中所绘示的关系，在此可能使用空间上的相对用语，诸如“之下”、“下方”、“低于”、“之上”、“高于”、和类似用语。除了附图中所绘示的方向以外，空间上的相对用语旨在涵盖使用中或操作中的装置的不同方向。设备可能有其他方向(旋转90度或其他方向)，并且此处所使用的空间上相对用语也可相应地进行解释。

本文所用的术语“额定的”(nominal)指的是在产品或制程的设计阶段期间设定的组件或制程操作的特征或参数的期望值或目标值，以及加上高于和/或低于此期望值的范围值。值的范围通常是由于在制造制程或公差的微小变化。

本文所使用的术语“基本上”表示给定量的值，其可以基于与主题半导体装置相关联的特定技术节点而变化。在一些实施方式中，基于特定的技术节点，用语“基本上”可以表示一给定量的值在例如目标值(或预期值)的±5％之内变化。

本文所使用的“约”表示一给定量的数值，其可以基于与主题半导体装置相关联的特定技术节点而变化。在一些实施方式中，根据特定的技术节点，用语“约”可以表示一给定量的数值在例如数值的5-30％之内变化(例如，数值的±5％、±10％、±20％、或±30％)。

本文所使用的术语“垂直”指的是名义上垂直于基板的表面。

化学机械平坦化(CMP)是一种全晶圆表面平坦化技术，其经由晶圆和研磨垫之间的相对运动来平坦化晶圆的前表面(例如，在制造期间在其上形成另外的层和结构的表面)，在向晶圆施加压力(下压力)的同时存在浆料。化学机械平坦化模块称为“研磨机”。在研磨机中，晶圆面朝下放置在晶圆保持器或“研磨头”上，其表面保持抵靠研磨垫，研磨垫位于称为“平台”(platen)的平坦表面上。研磨机可以在研磨过程中使用旋转或轨道运动。化学机械平坦化经由移除晶圆前表面上相对于凹陷特征的较高特征，来实现晶圆平面性。浆料和研磨垫是“消耗品”，因为它们有不断使用和更换的需要。

浆料是细磨料颗料和化学品的混合物，在化学机械平坦化制程期间从晶圆表面移除特定的材料。精确的浆料混合和一致的批料混合对于达到晶圆对晶圆(wafer-to-wafer(WtW))和批次对批次(lot-to-lot(LtL))的研磨的重复性(例如，一致的研磨速率、整个晶圆和整个晶粒的一致的研磨均匀性等)至关重要。浆料的质量对于在化学机械平坦化制程期间避免晶圆表面上的刮痕或其他缺陷是重要的。

研磨垫附着在平台的顶表面上。由于聚氨酯的机械特性和孔隙率，垫可以由例如聚氨酯制成。此外，垫可以具有小的穿孔，以帮助沿晶圆的前表面传送浆料并促进均匀的研磨。垫也将反应的产物从晶圆的前表面移除。随着垫研磨越多的晶圆，垫的表面变得平坦和光滑，导致称为“釉化”(glazing)的状态。釉化的垫不能保持研磨浆料，这显著降低了晶圆的研磨速率。

研磨垫需要定期调理以延缓釉化的影响。调理的目的是延长垫的使用寿命，并且在垫的整个使用寿命期间提供一致的研磨性能。垫可以经由机械磨蚀或去离子水射流喷雾(deionized(DI)water jet spray)来调理，去离子水射流喷雾可以搅动(活化)垫的表面并增加垫的粗糙度。活化垫的表面的另一种方式是使用调理轮(“盘”)，调理轮的特征是具有底部钻石表面，在调理轮旋转时底部钻石表面与垫接触。调理过程不可避免地移除垫表面的材料，这是垫的使用寿命的重要因素。调理可以用化学机械平坦化模块的原位(in-situ)(内部)或非原位(ex-situ)(外部)执行。在原位的调理中，调理过程是即时(real-time)进行的，其中将垫调理轮或盘施加到垫的一部分上，而晶圆研磨同时在垫的另一部分上进行。在非原位的调理中，在研磨期间不执行调理，并且可以在研磨预定数量的晶圆之后执行调理。在任何一种情况下，都将必须替换研磨垫。例如，在替换研磨垫之前可以处理3000个或更多个晶圆。

如上所述，研磨垫在化学机械平坦化制程期间将晶圆保持在研磨垫上。同时，研磨头向晶圆的后表面施加压力或下压力(downforce)。下压力以及研磨头相对于平台的旋转运动可以影响晶圆前表面的平坦度。在研磨制程期间，固定环将晶圆固定在研磨头上。此外，膜(例如，柔性膜)插入在介于研磨头和晶圆的后表面之间，以作为向晶圆的后表面提供均匀压力或下压力的手段。介于研磨头和膜之间的空间充满空气，以向晶圆的后表面提供压力。取决于研磨头的设计，介于研磨头和膜之间的空间可以分成两个或更多个隔离的气室，这些气室可以独立地膨胀并且对晶圆的不同区域施加相等或不同的下压力。气室可以同心圆般地排列在晶圆的后表面上，以形成一或多个“研磨区域”或“区域”。

作为实施例而非限制，研磨头可以具有2个研磨区域(例如，对应于晶圆中心区的第一区域，和对应于晶圆边缘区的第二区域)；3个研磨区域(例如，对应于晶圆中心区的第一区域，对应于晶圆环形区的第二区域，和对应于晶圆边缘区的第三区域)；4个研磨区域(例如，对应于晶圆中心区的第一区域，对应于晶圆环形区的第二区域和第三区域，和对应于晶圆边缘区的第四区域)；或更多的研磨区域。经由控制施加到每个研磨区域的压力，研磨机控制晶圆的每个相应区域上的下压力，并且因此控制在晶圆前表面上的移除速率。例如，如果要在晶圆的前表面上移除的层是边缘厚的，在研磨制程期间，与晶圆的中心相比，可以将更大的下压力施加至晶圆的边缘，以确保均匀的层移除。

然而，调整在研磨区域中的压力(例如，下压力)可能有所限制。例如，向晶圆的一个区域施加下压力以增加此区域的移除速率，这可以引起机械应力，此机械应力可能对于晶圆上的层、晶圆上的结构完整性、或晶圆本身有害。

本揭示内容涉及一种方法和设备，其在研磨头中施加控温的(temperature-controlled)空气，以调整研磨速率，并改善化学机械平坦化制程的均匀性。在一些实施方式中，除了施加下压力，空气温度也可以提供改善的研磨速率控制。例如，降低在研磨区域中的空气温度会降低在此研磨区域的研磨速率(移除速率)。相反地，增加在研磨区域中的空气温度会增加在此研磨区域的研磨速率。在一些实施方式中，用具有相同或不同温度的控温的气体填充研磨头中的每个研磨区域。在一些实施方式中，温度模块可以向研磨头供应控温的空气，温度介在约-50℃至约130℃之间。作为实施例而非限制，温度模块可以安装在研磨工具之内或之外。

图1是根据一些实施方式的化学机械平坦化研磨机100(“研磨机100”)的等角视图。研磨机100包括研磨垫102，其装载在旋转平台(例如，旋转台)104上。研磨机100也包括旋转研磨头106、旋转调理轮(或“盘”)108、和浆料进给器110。出于说明目的，图1包括研磨机100的选择的部分，并且可包括其他部分(未绘示)。这些其他部分包括但不限于化学品输送管线、排放管线、控制单元、传送模块、泵浦等。

待研磨的晶圆112安置在研磨头106的底部，使得晶圆的前表面面向研磨垫102的顶表面。研磨头106旋转晶圆112并且施加下压力，使得晶圆112压靠研磨垫102。包括化学品和研磨颗料的浆料114分配在垫的表面上。浆料114、晶圆112、和研磨垫102之间的化学反应和机械磨蚀的组合导致了材料从晶圆112的前表面移除。同时，调理轮108搅动研磨垫102的顶表面，以恢复垫的粗糙度。然而，这不是限制性的，并且调理轮108可以在晶圆112已经研磨并从研磨机100移除之后，开始调理研磨垫102。

在一些实施方式中，平台104、研磨头106、和调理轮108以相同方向(例如，顺时针或逆时针)旋转，但具有不同的角速度(例如，旋转速度)。同时，研磨头106可以在研磨垫102的中心和边缘之间摆动。另一方面，调理轮108也可能在研磨垫102的中心和边缘之间或沿着不同的路径摆动。在任何情况下，上述各种旋转组件(诸如调理轮108和研磨头106)的相对运动不是限制性的。

在一些实施方式中，研磨垫102的物理和机械特性(例如，粗糙度、材料选择、孔隙率、硬度等)取决于要从晶圆112移除的材料。例如，铜研磨、铜阻障研磨、钨研磨、浅沟槽隔离研磨、氧化物研磨，或是抛光研磨，须要在材料、孔隙率、和硬度方面上的不同类型的研磨垫。研磨机(例如研磨机100)中使用的研磨垫应展现出均匀研磨晶圆表面的硬度。研磨垫(例如，研磨垫102)可以是软和硬材料的堆叠，其可以符合晶圆112的局部形貌。作为示例而非限制，研磨垫102可以包括孔径介在约1和约500微米(μm)之间的多孔聚合物材料。

研磨机100可以是包括多个研磨机的研磨工具(在图1中未示出)的一部分。研磨工具内的每个研磨机可以具有相同或不同类型的研磨头和研磨垫。研磨工具也可以包括附加的组件，诸如晶圆处理设备、晶圆冲洗模块、气体输送管线、湿化学输送管线、电子设备、附加的研磨头和研磨垫等。

根据一些实施方式，图2A是研磨头106的剖面图，研磨头106将晶圆112保持抵靠在平台104上方的研磨垫102。晶圆的前表面112f面向研磨垫102的顶表面，并且晶圆的后表面112b抵靠膜200(例如，柔性膜)定位。在研磨期间，晶圆112经由保持环(retention ring)210而固定就位。在研磨头106中，在介于研磨头106的壁230、保持环210、和膜200之间形成一系列气室(air chambers)220。气室220经由分隔壁240彼此隔离。加压空气可以经由研磨头106的顶部处的入口250进入内建的气室220。

在一些实施方式中，气室220是同心圆般排列在介于研磨头106的中心和边缘之间的空气通道，以形成一或多个研磨区域，如图2B所示，图2B包括研磨头106的俯视图(在图2A的研磨头106的剖面图之上)。例如，在2A图中的研磨头106的剖面图是图2B中的研磨头106沿线AB的剖面图。在一些实施方式中，单个空气室220可能对应于单个研磨区域。或者，一组气室220的群组可能对应于单个研磨区域。气室220可以用空气加压，以经由膜200向晶圆112施加下压力，以控制每个研磨区域的研磨速率。图2A中所绘示的气室220不是限制性的。因此，可能具有替代性排列，其有较少的气室220或有额外的气室220，不同于图2A中所示的排列。例如，不同类型的研磨头可以具有不同数量的气室220和不同数量的研磨区域。根据一些实施方式，气室220配备有压力感测器，压力感测器配置为提供压力反馈，压力反馈用于确定施加至晶圆112的后表面112b的下压力。

作为实施例而非限制，可以经由在研磨工具之内的气体管线的网络将来自设施空气供应单元的空气分配到活性的研磨头。此外，研磨工具中的一或多个空气流量控制器可以控制在研磨头中介于气室之间的空气流动。在一些实施方式中，气室充满空气(例如，加压的)或被抽空以达到在晶圆上所需的下压力。在一些实施方式中，将温度模块插入在介于设施空气供应单元和研磨工具之间。例如，参看图3，设施空气供应单元300经由气体管线330将加压空气(pressurized air)供应到温度模块320。温度模块320经由气体管线320H和320C将控温的(temperature-controlled)空气供应到研磨工具340。研磨工具340可以包括一或多个研磨机(例如，图1中所示的研磨机100)，每个研磨机包括一个研磨头106。作为实施例而非限制，来自温度模块320的具有第一温度(例如，介在约24℃和约130℃之间)的空气可以经由气体管线320H输送到研磨工具340，并且具有第二温度(例如，介在约-50℃和约24℃之间)的空气可以经由气体管线320C输送到研磨工具340。气体管线的网络(在图3中未示出)可以将来自气体管线320H的空气和来自气体管线320C的空气分配到研磨头106的入口250。在一些实施方式中，气体管线320H和320C可以独立地供给每个入口250或入口250的群组。换句话说，可以经由气体管线的网络(在图3中未示出)独立地控制在每个气室220中的温度。可以基于每个研磨头106的每个研磨区域的所需研磨速率来控制空气分布。可以独立地控制每个气室(例如，在图2A中所示的气室220)中的空气温度，以及气室之内的压力，并且决定各个研磨区域的研磨速率。

在一些实施方式中，由于每个气室中的空气与下方晶圆之间的热传导，可冷却或加热晶圆的不同区域。由于热交换过程，因此可以调控整个晶圆的研磨速率。例如，并且假设整个晶圆的下压力基本上相等，与晶圆的冷却区域相比，晶圆的加热区域可以表现出较高的研磨速率。因此，可以在不改变所施加的压力的情况下控制晶圆的研磨速率。独立地加热或冷却晶圆的各别区域提供了控制晶圆的研磨速率的另一种方式(除了压力)。例如，基于温度调整晶圆的研磨速率可以用于控制具有难应付的表面形貌的研磨晶圆区域，诸如在晶圆的周边、中心、或环形区域。另外，由于可能损坏晶圆上的层、可能损坏晶圆上形成的结构、可能损坏晶圆本身、或这些状况的组合，当基于压力的调整是不可行时，可以使用基于温度控制的研磨速率调整。

参照图2A、图2B、和图3，温度模块320可以调控供应到研磨工具340的空气的温度，并且随后调控到每个研磨头106的一或多个气室220的温度。在一些实施方式中，由设施空气供应单元300供应的空气约为24℃(例如，介在约23℃至约25℃之间；在室温)。根据一些实施方式，温度模块320配置为在介于约-50℃至约130℃之间(例如，介在-50℃至约-20℃之间、介在-30℃至约0℃之间、介在-10℃至约24℃之间、介在20℃至约80℃之间、介在50℃至约100℃之间、介在70℃至约130℃之间)提供控温的空气到研磨工具340。上述温度范围不是限制性的，然而，低于-50℃或高于130℃的空气温度可能引起对晶圆的热应力(例如，可能损坏晶圆的热应力)。将控温的空气经由相应的入口250引导到一或多个研磨头106的一或多个气室220。因此，根据一些实施方式，研磨头106的气室220可以用温度介在约-50℃和约130℃之间的空气加压。根据在每个研磨区域处所需的研磨速率，从温度模块320，经由入口250，将加热的空气(例如，介在约24℃和约130℃之间)或冷却的空气(例如，介在约-50℃和约24℃之间)填充至个别的气室220。在一些实施方式中，研磨头106可以包括温度感测器，温度感测器监测由气室220接收的控温的空气的温度，并且向研磨工具340提供反馈。在一些实施方式中，研磨工具340可以使用来自温度感测器的测量，以调整在一或多个气室220中的空气压力、调整由一或多个气室220所接收的空气的温度、或两者。

作为实施例而非限制，温度模块320可以是涡流管、空气冷却器、或空气加热器，温度模块320配置为提供介在约-50℃至约130℃的温度范围内的控温的空气。在一些实施方式中，一或多个温度模块(例如，图3的温度模块320)连接到研磨工具340。例如，单个温度模块320可以专用于研磨头106的一或多个入口250。如果研磨区域包括两个或更多个气室220，则单个温度模块320可能专用于研磨头106的每个研磨区域。此外，如图3的实施例所示，温度模块320可安装在研磨工具340之外。例如，温度模块320可以是独立模块。然而，这不是限制性的，并且温度模块320可以安装在研磨工具340之内，如图4所示。

图5是根据一些实施方式的方法500，使用具有以控温的空气填充的气室的研磨头来研磨晶圆。本揭示内容不限于此操作描述。应理解，可能执行额外的操作。此外，执行此处提供的揭示内容，可能不需执行所有的操作。此外，一些操作可以同时执行，或以与图5中所示的不同顺序执行。在一些实现中，除了目前描述的操作，或代替目前描述的操作，还可以执行一或多个其他操作。由于说明上的目的，参照图1至图4的实施方式描述方法500。然而，方法500不限于这些实施方式。

方法500开始于操作510，其中将晶圆装载到具有一或多个气室的研磨头上。例如，参照图2A，可以将晶圆112装载到研磨头106上并放置，使得晶圆112的前表面112f(例如，待研磨的晶圆表面)面对研磨垫102。晶圆112的后表面112b抵靠膜200放置。如图2A所示，研磨头106包括一或多个气室220，气室220可以经由入口250填充加压空气。当空气填充气室220时，所产生的压力经由膜200向晶圆112的后表面112b施加下压力。在一些实施方式中，单个气室或一组气室群组对应于单个研磨区域。研磨头106的研磨区域可以具有相同或不同的压力设置，并且可以共同覆盖晶圆112的后表面112b。作为实施例而非限制，研磨区域的数量及其位置可以根据研磨头106的设计而变化。在一些实施方式中，研磨头106是研磨机100的部分，研磨机100包括其他的组件。此外，研磨机100可以是研磨工具(例如，分别在图3和图4中所示的研磨工具340和400)的部分。

参照图5，方法500继续至操作520，其中将加压空气供应到温度模块，温度模块配置为调整加压空气的温度。在一些实施方式中，供应到温度模块的加压空气源自于设施空气供应单元(例如，图3和图4中所示的设施空气供应单元300)。来自设施空气供应单元的加压空气的温度可以是约24℃(例如，在室温下)。在一些实施方式中，温度模块配置为调整进入的加压空气的温度。此外，温度模块配置为供应具有第一温度(例如，介在约24℃和约130℃之间；也可能称为“加热的加压空气”)或第二温度(例如，介在约-50℃和约24℃之间；也可能称为“冷却的加压空气”)的加压空气至研磨头106。例如，参照图3，温度模块320可以经由气体管线320H供应加热的加压空气至研磨工具340，和经由气体管线320C供应冷却的加压空气至研磨工具340。作为实施例而非限制，气体管线的网络(图3中未示出)可以将来自气体管线320H的加热的加压空气和来自气体管线320C冷却的加压空气分配到研磨工具340中的研磨头106的个别的或成组的入口250。

参看图5，方法500继续至操作530，其中以经由温度模块320供应的控温的空气填充一或多个气室220。在一些实施方式中，由于介在气室中的的控温的空气和晶圆之间的热交换，每个相应的气室220下方的晶圆区域被冷却或加热(分别地因为冷却或加热的加压空气)。结果，可以调控晶圆上材料的研磨速率。例如，在相等的下压力的条件下，高的晶圆温度(例如，介在约24℃和约130℃之间)可以增加研磨的晶圆表面上的材料的研磨速率，并且较低的晶圆温度(例如，介在约-50℃和约24℃之间)可以减少研磨的晶圆表面上的材料的研磨速率。然而，对于不同的材料，研磨速率对晶圆温度的依赖性可以不同。例如，对于给定的晶圆温度变化，低介电常数介电质(例如，掺杂碳的氧化硅)的研磨速率变化可以小于氧化硅的研磨速率变化。根据一些实施方式，无论待研磨的材料如何，研磨区域中的研磨速率可以经由研磨头的气室中的压力和/或空气温度来控制。

参照图5，方法500继续至操作540和晶圆研磨操作。如以上所述，研磨头的每个研磨区域内的温度和/或压力的适当组合可以提供改善的整个晶圆的研磨均匀性。控温的气体可以用于调整一或多个研磨区域的研磨速率，无论是否需要调整研磨头内的研磨压力。

本揭示内容涉及基于由研磨头的气室接收的控温的空气来调整研磨速率的方法和设备。在一些实施方式中，对于研磨区域的晶圆的研磨速率，除了施加的研磨压力，在研磨区域中的空气温度可以进一步调节。例如，降低在研磨区域中的空气温度，可以降低此研磨区域的研磨速率或移除速率。相反地，增加在研磨区域中的空气温度，可以增加此研磨区域的研磨速率。在一些实施方式中，以温度可变的控温的空气填充研磨头的研磨区域。结果，在相同的研磨压力下，每个研磨区域的研磨速率可以不同。在一些实施方式中，在研磨区域内的空气温度范围可以为从约-50℃至约130℃。根据一些实施方式，经由控制在研磨头的每个研磨区域中的空气温度，可以对于给定的研磨压力，微调晶圆的研磨速率。此外，由于研磨速率随着空气温度的升高而增加，因此，使用了较少的浆料，这接着减少消耗品的使用和化学机械平坦化的成本。

在一些实施方式中，化学机械平坦化系统包括具有一或多个研磨机的研磨工具。一或多个研磨机中的每个研磨机包括研磨垫；研磨头，其具有一或多个气室，且研磨头配置为将晶圆保持抵靠研磨垫；以及浆料分配器，配置为分配在研磨垫上的浆料。化学机械平坦化系统还包括一或多个温度模块，其耦合到一或多个研磨机中的每个研磨机的研磨头，并且温度模块配置为向研磨头的一或多个气室供应控温的空气。

在一些实施方式中的一种方法，包括将晶圆从晶圆传送模块装载到具有一或多个气室的研磨头，并且将加压空气供应到温度模块，此温度模块耦合到研磨头并且配置为调整加压空气的温度。此方法还包括用来自温度模块的加压空气填充一或多个气室，并且使晶圆相对于研磨垫旋转来研磨晶圆。

在一些实施方式中的一种方法，包括利用研磨头将晶圆转移到研磨工具，研磨头配置为将晶圆保持抵靠研磨垫，其中研磨头包括第一研磨区域和第二研磨区域，第一和第二研磨区域中的每个研磨区域具有气室，气室配置为接收控温的空气。此方法还包括供应具有第一温度的第一控温的空气至第一研磨区域；供应具有第二温度(不同于第一温度)的第二控温的空气至第二研磨区域。此方法还包括将浆料分配在研磨垫上，并且用研磨头将晶圆相对研磨垫旋转，以研磨晶圆。

本揭示内容的一些实施方式提供了一种化学机械平坦化(CMP)系统，包含：研磨工具以及一或多个温度模块。研磨工具具有一或多个抛光机，其中所述一或多个研磨机中的每个研磨机包含：研磨垫、研磨头、和浆料分配器。研磨头配置为将晶圆保持抵靠研磨垫，其中研磨头包含一或多个气室。浆料分配器配置为分配在研磨垫上的浆料。一或多个温度模块耦合至研磨头并且配置为向所述一或多个气室供应控温的空气。

在一些实施方式中的化学机械平坦化系统，所述一或多个温度模块中的每个温度模块包含涡流管、空气加热器、或空气冷却器。

在一些实施方式中的化学机械平坦化系统，其中所述一或多个温度模块配置为供应控温的空气，在温度介于约-50℃至约130℃之间。

在一些实施方式中的化学机械平坦化系统，其中所述一或多个温度模块配置为向第一气室供应控温的空气，其温度不同于向第二气室所供应的控温的空气。

在一些实施方式中的化学机械平坦化系统，其中所述一或多个温度模块配置为接收温度约24℃的空气。

在一些实施方式中的化学机械平坦化系统，其中研磨头还包含一层膜，其插入在介于所述一或多个气室和晶圆之间，其中所述一或多个气室配置为在晶圆上施加下压力。

在一些实施方式中的化学机械平坦化系统，其中所述一或多个温度模块配置为从空气供应单元接收空气，并改变所接收的空气的温度。

本揭示内容的一些实施方式提供了一种化学机械平坦化的方法，包含：将晶圆装载至研磨头，其中研磨头包含一或多个气室；供应加压空气至耦合到研磨头的温度模块，其中温度模块配置为调整加压空气的温度；向所述一或多个气室供应来自温度模块的加压空气；以及经由使晶圆相对于研磨垫旋转来研磨晶圆。

在一些实施方式中的化学机械平坦化的方法，其中由温度模块调整的加压空气的温度范围在从约-50℃至约130℃。

在一些实施方式中的化学机械平坦化的方法，其中研磨晶圆包含在研磨期间，调整所述一或多个气室中的加压空气的温度。

在一些实施方式中的化学机械平坦化的方法，其中研磨晶圆包含增加晶圆的研磨速率，以回应增加所述一或多个气室中加压空气的温度。

在一些实施方式中的化学机械平坦化的方法，其中研磨该晶圆包含减少晶圆的研磨速率，以回应减少所述一或多个气室中加压空气的温度。

在一些实施方式中的化学机械平坦化的方法，其中研磨晶圆包含在研磨期间，调整在所述一或多个气室中的加压空气的温度和压力。

在一些实施方式中的化学机械平坦化的方法，其中供应加压空气包含在约24℃温度下供应加压空气至温度模块。

在一些实施方式中的化学机械平坦化的方法，其中由温度模块调整的加压空气的温度来控制在研磨期间晶圆的研磨速率。

本揭示内容的一些实施方式提供了一种研磨晶圆的方法，包含：将晶圆传送至研磨工具，研磨工具具有研磨头，研磨头配置为将晶圆保持抵靠研磨垫，其中研磨头包含第一研磨区域和第二研磨区域，每个第一研磨区域和第二研磨区域包含气室，这些气室配置为接收控温的空气；供应具有第一温度的第一控温的空气至第一研磨区域；供应具有第二温度的第二控温的空气至第二研磨区域，其中第一温度不同于第二温度；分配在研磨垫上的浆料；以及用研磨头将晶圆相对于研磨头旋转，以研磨晶圆。

在一些实施方式中的研磨晶圆的方法，还包含经由在第一研磨区域和第二研磨区域的气室的温度感测器监测第一温度和第二温度。

在一些实施方式中的研磨晶圆的方法，其中旋转晶圆包含以一速率研磨晶圆，此速率至少部分地由第一温度和第二温度控制。

在一些实施方式中的研磨晶圆的方法，其中每个第一控温的空气和第二控温的空气介在约-50℃至约130℃之间。

在一些实施方式中的研磨晶圆的方法，其中供应每个第一控温的空气和第二控温的空气包含将每个第一研磨区域和第二研磨区域加压到相同或不同的压力。

应当理解，详细描述的部分(不是揭示内容的摘要)旨在用于解释请求项。揭示内容的摘要部分可能叙述本揭示内容的发明人所思量的一或多个但不是所有的可能实施方式，因此，并不旨在以任何方式限制所附的请求项。

以上概述了数个实施方式的特征，以便本领域技术人员可较佳地理解本揭示内容的各方面。本领域的技术人员将理解，他们可能容易地使用本揭示内容，作为其他制程和结构的设计或修改的基础，以实现与在此介绍的实施方式的相同的目的，或是达到相同的优点。本领域技术人员亦会理解，与这些均等的建构不脱离本揭示内容的精神和范围，并且他们可能在不脱离本揭示内容的精神和范围的情况下，进行各种改变、替换、和变更。

Claims (10)

1.一种化学机械平坦化(CMP)系统，其特征在于，包含：

一研磨工具，具有一或多个抛光机，其中所述一或多个研磨机中的每个研磨机包含：

一研磨垫；

一研磨头，配置为将一晶圆保持抵靠该研磨垫，其中该研磨头包含一或多个气室；和

一浆料分配器，配置为分配在该研磨垫上的浆料；以及

一或多个温度模块，耦合至该研磨头并且配置为向所述一或多个气室供应控温的空气。

2.根据权利要求1所述的化学机械平坦化系统，其特征在于，其中所述一或多个温度模块中的每个温度模块包含一涡流管、一空气加热器、或一空气冷却器。

3.根据权利要求1所述的化学机械平坦化系统，其特征在于，其中所述一或多个温度模块配置为向一第一气室供应该控温的空气，其温度不同于向一第二气室所供应的该控温的空气。

4.根据权利要求1所述的化学机械平坦化系统，其特征在于，其中所述一或多个温度模块配置为从一空气供应单元接收空气，并改变所接收的该空气的温度。

5.一种化学机械平坦化方法，其特征在于，包含：

将晶圆装载至一研磨头，其中该研磨头包含一或多个气室；

供应加压空气至一温度模块，该温度模块耦合到该研磨头，其中该温度模块配置为调整该加压空气的温度；

向所述一或多个气室供应来自该温度模块的该加压空气；以及

经由使该晶圆相对于一研磨垫旋转来研磨该晶圆。

6.根据权利要求5所述的化学机械平坦化方法，其特征在于，其中由该温度模块调整的所述加压空气的温度范围在从-50℃至130℃。

7.根据权利要求5所述的化学机械平坦化方法，其特征在于，其中由该温度模块调整的该加压空气的温度来控制在研磨期间该晶圆的一研磨速率。

8.一种研磨晶圆的方法，其特征在于，包含：

将一晶圆传送至一研磨工具，该研磨工具具有研磨头，该研磨头配置为将该晶圆保持抵靠一研磨垫，其中该研磨头包含一第一研磨区域和一第二研磨区域，每个该第一研磨区域和该第二研磨区域包含气室，所述气室配置为接收控温的空气；

供应具有一第一温度的一第一控温的空气至该第一研磨区域；

供应具有一第二温度的一第二控温的空气至该第二研磨区域，其中该第一温度不同于该第二温度；

分配在该研磨垫上的一浆料；以及

用该研磨头将该晶圆相对于该研磨头旋转，以研磨该晶圆。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，还包含经由在该第一研磨区域和该第二研磨区域的所述气室的温度感测器监测该第一温度和该第二温度。

10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，其中供应每个该第一控温的空气和该第二控温的空气包含将每个该第一研磨区域和该第二研磨区域加压到相同或不同的一压力。

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