CN111941269B - 化学机械抛光系统和抛光衬底的方法 - Google Patents

化学机械抛光系统和抛光衬底的方法 Download PDF

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Abstract

本发明的实施例涉及化学机械抛光系统和抛光衬底的方法。公开了一种化学机械抛光的方法，包括：将浆料供应到抛光垫上；将晶圆压向所述抛光垫上，其中，第一压电层设置在压力单元和所述晶圆之间；检测所述第一压电层产生的第一电压；根据检测到的所述第一压电层产生的所述第一电压，使用所述压力单元，将所述晶圆压在所述抛光垫上；以及使用所述抛光垫抛光所述晶圆。

Description

化学机械抛光系统和抛光衬底的方法
分案申请
本申请是2014年12月10日提交的标题为“抛光头，化学机械抛光系统和抛光衬底的方法”、专利申请号为201410756619.5的分案申请。
技术领域
本发明涉及化学机械抛光系统和抛光衬底的方法。
背景技术
化学机械抛光(CMP)是其中磨料和腐蚀性浆料以及抛光垫在化学和机械方法中都一起工作而使衬底变平的工艺。在一般情况下，CMP系统的抛光头的当前设计允许对其抛光轮廓的控制。然而，抛光轮廓的不对称形貌仍然存在。
发明内容
为了解决现有技术中的问题，本发明提供了一种用于化学机械抛光系统的抛光头，所述抛光头包括：承载头；以及多个压力单元，布置在所述承载头上，其中，至少两个压力单元位于相对于所述承载头的中轴线的同一圆周线上。
在上述抛光头中，其中，至少一个所述压力单元是气动压力单元。
在上述抛光头中，其中，至少一个所述压力单元包括：底壁；至少两个相对的第一隔壁，将所述底壁连接至所述承载头；至少两个相对的第二隔壁，将所述底壁连接至所述承载头，从而使得所述底壁、所述第一隔壁、所述第二隔壁和所述承载头限定压力室；以及源，用于将流体引入所述压力室内。
在上述抛光头中，其中，至少一个所述压力单元包括：底壁；至少两个相对的第一隔壁，将所述底壁连接至所述承载头；至少两个相对的第二隔壁，将所述底壁连接至所述承载头，从而使得所述底壁、所述第一隔壁、所述第二隔壁和所述承载头限定压力室；以及源，用于将流体引入所述压力室内；其中，所述第一隔壁基本上沿着相对于所述承载头的中轴线的圆周方向延伸，并且所述第二隔壁基本上沿着相对于所述承载头的中轴线的径向方向延伸。
在上述抛光头中，其中，至少一个所述压力单元包括：底壁；至少两个相对的第一隔壁，将所述底壁连接至所述承载头；至少两个相对的第二隔壁，将所述底壁连接至所述承载头，从而使得所述底壁、所述第一隔壁、所述第二隔壁和所述承载头限定压力室；以及源，用于将流体引入所述压力室内；其中，所述第一隔壁基本上沿着相对于所述承载头的中轴线的圆周方向延伸，并且所述第二隔壁基本上沿着相对于所述承载头的中轴线的径向方向延伸；其中，至少一个所述第二隔壁是圆弧状。
在上述抛光头中，其中，至少一个所述压力单元包括：底壁；至少两个相对的第一隔壁，将所述底壁连接至所述承载头；至少两个相对的第二隔壁，将所述底壁连接至所述承载头，从而使得所述底壁、所述第一隔壁、所述第二隔壁和所述承载头限定压力室；以及源，用于将流体引入所述压力室内；其中，所述第一隔壁基本上沿着相对于所述承载头的中轴线的圆周方向延伸，并且所述第二隔壁基本上沿着相对于所述承载头的中轴线的径向方向延伸；其中，至少一个所述第二隔壁是板状。
在上述抛光头中，其中，至少一个所述压力单元包括：底壁；至少两个相对的第一隔壁，将所述底壁连接至所述承载头；至少两个相对的第二隔壁，将所述底壁连接至所述承载头，从而使得所述底壁、所述第一隔壁、所述第二隔壁和所述承载头限定压力室；以及源，用于将流体引入所述压力室内；其中，所述第一隔壁基本上沿着相对于所述承载头的中轴线的圆周方向延伸，并且所述第二隔壁基本上沿着相对于所述承载头的中轴线的径向方向延伸；其中，所述底壁、所述第一隔壁和所述第二隔壁由一块柔性材料制成。
在上述抛光头中，其中，至少一个所述压力单元是圆形压力单元。
在上述抛光头中，其中，至少一个所述压力单元是圆形压力单元；其中，所述圆形压力单元基本上位于所述承载头的中轴线上。
在上述抛光头中，其中，至少一个所述压力单元是环状压力单元。
在上述抛光头中，其中，至少一个所述压力单元是环状压力单元；其中，位于所述同一圆周线上的压力单元由所述环状压力单元环绕。
在上述抛光头中，其中，位于所述同一圆周线上的压力单元的尺寸基本上相等。
在上述抛光头中，还包括:设置在压力单元上的至少一个压电层，以当所述压力单元对衬底施加力时检测所述衬底引起的反作用力；以及压力控制器，用于根据检测到的所述反作用力控制对所述衬底施加的力。
根据本发明的另一个方面，提供了一种化学机械抛光系统，包括：抛光头，包括：承载头；和多个压力单元，布置在所述承载头上，其中，所述压力单元沿着相对于所述承载头的中轴线的至少一个圆周线至少部分地布置；台板，设置在所述抛光头之下；以及浆料引入机构，设置在所述台板之上。
在上述化学机械抛光系统中，还包括：至少一个抛光垫，设置在所述台板上；至少一个压电层，设置在所述抛光垫上，用于当所述抛光垫对衬底施加力时检测所述衬底引起的反作用力；以及压力控制器，用于根据检测到的所述反作用力控制对所述衬底施加的力。
根据本发明的又一个方面，提供了一种用于抛光衬底的方法，所述方法包括：将浆料供给至抛光垫上；将所述衬底保持为与所述抛光垫相对；单独地驱动位于相对于所述衬底的中轴线的同一圆周线上的至少两个压力单元；以及旋转所述抛光垫和所述衬底。
在上述方法中，其中，单独地驱动所述压力单元包括：单独地并气动地驱动所述压力单元。
在上述方法中，还包括：获取预抛光数据；其中，单独地驱动所述压力单元包括：根据所述预抛光数据单独地驱动所述压力单元。
在上述方法中，还包括：当驱动所述压力单元以对所述衬底施加力时检测由所述衬底引起的反作用力；以及根据所检测到的所述反作用力控制对所述衬底施加的力。
在上述方法中，还包括：当驱动所述压力单元时检测由所述衬底引起的反作用力，从而使得所述抛光垫对所述衬底施加力；以及根据所检测到的所述反作用力控制对所述衬底施加的力。
附图说明
图1是根据本发明的一些实施例的化学机械抛光系统的示意图；
图2是图1中的膜的俯视图；
图3是图1中的承载头的仰视图；
图4是沿着图2中的B-B'线截取的膜的局部截面图；
图5是根据本发明的一些实施例的膜的局部截面图；
图6是衬底和压电层的放大截面图；
图7是根据本发明的一些实施例的抛光垫的局部截面图；
图8是根据本发明的一些实施例的膜的俯视图；
图9是根据本发明的一些实施例的膜的俯视图；以及
图10是根据本发明的一些实施例的膜的俯视图。
具体实施例
在以下的详细描述中，出于解释的目的，阐述了许多特定细节以便提供所公开的实施例的彻底理解。然而，显而易见的是一个或多个实施例可以在没有这些具体细节的情况下实施。在其他实例中，示意性地示出公知的结构和装置以便简化附图。
化学机械抛光是使衬底或更具体的晶圆变平的工艺。图1是根据本发明的一些实施例的化学机械抛光系统的示意图。如图1所示，该化学机械抛光系统包括抛光头10、抛光垫400、浆料导入机构500和台板600。抛光垫400设置在台板600上。浆料导入机构光500设置在抛光垫400之上。抛光头10包括多个压力单元100和承载头300。压力单元100布置在承载头300上。可以驱动压力单元100以对衬底W施加力。更具体而言，压力单元100可以单独地对衬底W施加力。
当化学机械抛光系统在使用时，抛光头10保持衬底W对着抛光垫400。抛光头10和台板600均旋转，并且因此衬底W和抛光垫400也旋转。浆料导入机构500将浆料S引入到抛光垫400上。例如，浆料S可以沉积到抛光垫400上。浆料S和抛光垫400之间的合作移除材料并趋向于使衬底W变平或变平坦。
当化学机械抛光系统在使用中，一向下的压力/向下的力F施加到抛光头10，相对于抛光垫400按压衬底W。另外，可以对衬底W施加局部的力以便控制衬底W的抛光轮廓。
在一些实施例中，压力单元100中的至少一个是气动压力单元。例如，如图1中所示，压力单元100中的至少一个包括第一隔壁110、第二隔壁120、底壁130和用于引入流体的源140。第一隔壁110和第二隔壁120将底壁130连接至承载头300(参见图1)，从而使得底壁130、第一隔壁110、第二隔壁120、和承载头300限定压力室102。源140可以将流体引入压力室102内。在这样的结构中，压力室102可以通过隔壁(包括第一隔壁110和第二隔壁120)彼此分隔开。因此，压力室102可以不彼此流体连通，从而使引入一个压力室102的流体与另一压力室102分离，其允许单独地对压力室102加压。在一些实施例中，压力单元100的底壁130、第一隔壁110和第二隔壁120由一块柔性材料制成，从而形成膜200。
图2是图1中的膜200的俯视图。如2所示，压力单元100至少部分地沿着相对于承载头300的中轴线C(见图1)的至少一条圆周线布置。也就是说，至少两个压力单元100位于相对于中轴线C的同一圆周线上。通过这种方式，衬底W的轮廓控制可沿相对于衬底W的中轴线(参见图1)的至少一条圆周线进行。
如图2所示，在一些实施例中，第一隔壁110基本上沿相对于中轴线C的圆周方向延伸。换言之，第一隔壁110是环形壁。例如，第一隔壁110具有两个彼此相对的圆周表面112。圆周表面112基本上沿相对于中轴线C的圆周方向弯曲。在一些实施例中，第二隔壁120基本上沿着相对于中轴线C的径向方向R延伸。换句话说，第二隔壁120可以是板形。例如，第二隔壁120具有至少一个连接到第一隔壁110和底壁130的侧面122。第二隔壁120的侧面122基本上平行于径向方向R。
如图2所示，压力室102由两个相对的第一隔壁110和两个相对的第二隔壁120封闭。第二隔壁120相隔一定距离地连接到第一隔壁110的圆周面112。换句话说，沿相对于中轴线C的相同圆周线相邻地布置的两个压力室102通过第二隔壁120空间分离，从而使沿相对于中轴线C的相同圆周线相邻地布置的压力室102可以不彼此流体连通，并因此，压力单元100可单独地对衬底W的抛光轮廓(参见图1)提供分区控制，这可以促进拉平衬底W的非对称形貌。例如，当压力单元100的压力室的102分别加压时，压力单元100的底壁130可以单独地变形，从而分别按压衬底W的不同区域，以便拉平衬底W的不对称形貌。
如图2所示，在一些实施例中，位于相同的圆周线上的压力单元100的尺寸基本相等。例如，位于相同的圆周线上的压力单元100可以是环状扇形的形状，而不是完整的圆或完整的环。各环状扇形可以具有相同的面积。
如图2所示，在一些实施例中，压力单元100a是环状压力单元。换句话说，压力单元100a是环的形状。在一些实施例中，位于相同的圆周线上的压力单元100被环状压力单元100a环绕。换句话说，压力单元100比环状压力单元100a更靠近中轴线C。
如图2所示，在一些实施例中，压力单元100b是圆形压力单元。换句话说，压力单元100b是圆的形状。在一些实施例中，压力单元100b基本上位于中轴线C上。
图3是图1中的承载头300的仰视图。如图3所示，在一些实施例中，源140可以在承载头300的底面302上暴露以便分别将流体引入到压力室102(参见图2)，使得底壁130(参见图2)可以分别按压衬底W的部分区域(参见图1)。因此，可将局部的力施加到衬底W。在一些实施例中，由源140引入的流体可以是但不局限于气体。换言之，源140可以是但不局限于气体源。
图4是沿图2中的B-B'线截取的膜200的局部截面图。如图4所示，在一些实施例中，用于引入流体的源140分别位于压力室102之上，从而使压力室102可以由不同的源140施压。在一些实施例中，底壁130具有彼此相对的流体接收面132和衬底按压面134。流体接收面132面向源140。将源140发射到流体接收面132的发射位置与第一隔壁110和第二隔壁120间隔开，从而源140不覆盖两个或多个压力室102，这有利于源140单独地对压力室102施压。
如图4所示，在一些实施例中，第一隔壁110和第二隔壁120设置在底壁130的相同表面上。例如，第二隔壁120的侧面122和第一隔壁110的圆周面112在底壁130的流体接收面132上邻接。因此，第一隔壁110和底壁130之间没有间隙，并且在第二隔壁120和底壁130之间也没有间隙。这样，一个压力室102的压力可以独立于另一压力室102的压力。因此，一个压力单元100对衬底W施加的力独立于另一个压力单元100对衬底W施加的力。
如图4所示，在一些实施例中，第一隔壁110和第二隔壁120与承载头300接触。例如，第一隔壁110和第二隔壁120分别具有第一顶面114和第二顶面124。第一顶面114和第二顶面124与承载头300的底面302接触。在这种结构中，第一隔壁110和承载头300之间没有间隙，并且在第二隔壁120和承载头300以及之间也没有间隙。这样，一个压力室102的压力可以独立于另一压力室102的压力。因此，一个压力单元100对衬底W施加的力独立于另一个压力单元100对衬底W施加的力。
如图4所示，第一顶面114和第二顶面124都远离底壁130。特别是，第一顶面114是与底壁130的流体接收表面132间隔开的第一隔壁110的表面，或者换句话说，是不与底壁130的流体接收表面132接触的第一隔壁110的表面。同样地，第二顶面124是第二隔壁120的与底壁130的流体接收面132间隔开的表面。在一些实施例中，第一顶面114基本上与第二顶面124对准，以便允许第一顶面114和第二顶面124与底面302接触。换句话说，第一隔壁110的高度H1可以基本上等于第二隔壁120的高度H2。高度H1是指第一顶面114和流体接收面132之间的距离，以及高度H2指的是第二顶面124和流体接收面132之间的距离。
现参照图1，在一些实施例中，抛光头10包括压力控制器900。压力控制器900被配置用于控制对衬底W施加的力。具体地说，压力控制器900控制由源140引入的流体的压力。用户可以获取关于衬底W的预抛光轮廓的预抛光数据。例如，该预抛光数据可以通过抛光衬底W前测量衬底W的厚度分布获得。用户可以基于预抛光数据利用压力控制器900来控制由源140引入的流体的压力。在这种结构中，可以基于由衬底W的预抛光轮廓确定的预抛光数据对压力室102施压，以便于拉平衬底W的非对称轮廓。
图5是根据本发明的一些实施例的膜200的局部截面图。如图5所示，在一些实施例中，至少一个压电层800设置在压力单元100上用于当压力单元100对衬底W施加力时检测衬底W的反作用力。压力控制器900(参见图1)可以根据检测到的反作用力控制对衬底W施加的力。
例如，现在可以参照图6，其是衬底W和压电层800的放大截面图。如图6所示，衬底W是不平坦的，其中包括至少一个突出部分W1和至少一个凹陷部分W2。当压电层800移向衬底W时，其在凹陷部分W2之前接触突出部分W1。当压力单元100(参见图5)对压电层800施加力以使压电层800按压衬底W时，按压突出部分W1的压电层800的第一部分802承受的反作用力高于按压凹陷部分W2的压电层800的第二部分804承受的反作用力，并且因此，由第一部分802上的压电材料产生的电压不等于由第二部分804上的压电材料产生的电压。如此，电压差由衬底W的预抛光轮廓确定，特别是通过非对称形貌。此外，压力控制器900(参见图1)基于压电层800的电压控制由源140(参见图1)引入的流体的压力。通过这种方式，可通过衬底W的预抛光轮廓确定对衬底W施加的力，以便于使非对称形貌变平。
在一些实施例中，如图5所示，在CMP工艺中，压电层800可以连续不断地检测衬底W的反作用力，以及压力控制器900(参见图1)可以基于在CMP工艺期间检测到的反作用力校准对衬底W施加的力。以这种方式，在CMP工艺期间对衬底W施加的力能够通过衬底W的即时轮廓来确定，以便于使衬底W的非对称形貌变平。
在一些实施例中，如图5所示，压电层800可以设置在底壁130的衬底按压面134上以便检测衬底W的反作用力。比如，在CMP工艺期间，因为压电层800设置在衬底按压面134上，压电层800可夹在底壁130和衬底W之间，并且它可以检测衬底W的反作用力。在其他实施例中，压电层800可以设置在底壁130内。换言之，压电层800可夹在流体接收面132和衬底按压面134之间。
图7是根据本发明的一些实施例的抛光垫400的局部截面图。如图7所示，在一些实施例中，抛光垫400包括基座410、连接层430和覆盖层440。压电层420设置在抛光垫400上。例如，压电层420可以设置在抛光垫400的基座410上。连接层430可以与基座410相对地设置在压电层420上。覆盖层440可以与压电层420相对地设置在连接层430上。当衬底W(参见图1)设置在抛光垫400上并且由抛光头10(参照图1)按压时，抛光垫400对衬底W施加力，并且衬底W对抛光垫400施加反作用力。压电层420可以检测反作用力。压力控制器900(参见图1)可以根据压电层420检测的反作用力控制对衬底W施加的力。
当预抛光衬底W不平坦时，压电层420的不同部分承受不等力。不等力诱导压电层420的不同部分上的压电材料以输出不等电压。因此，该电压差可以通过衬底W的轮廓来确定，诸如衬底W的预抛光轮廓，或衬底在CMP工艺期间的即时轮廓。此外，压力控制器900(参见图1)可以基于压电层420的电压控制对衬底W施加的力。以这种方式上，对衬底W施加的力可通过由压电层420获得的衬底W的轮廓来确定，从而便于使衬底W的不对称形貌变平。在一些实施例中，当采用压电层420时，可以省略压电层800(参见图5)。相反，在一些实施例中，当采用压电层800时，可以省略压电层420。在一些实施例中，压电层420和800都可以使用。
如图7所示，在一些实施例中，基座410的材料可以是但不局限于是聚合物。在一些实施例中，连接层430的材料可以是但不局限于是胶。在一些实施例中，顶层440的材料可以是但不局限于是聚合物。
图8是根据本发明的一些实施例的膜200a的俯视图。如图8所示，本实施例与图2中示出的实施例的主要区别是压力单元100未被环状压力单元100a环绕(参见图2)。特别是，未使用环状压力单元100a。
图9是根据本发明的一些实施例的膜200b的俯视图。如图9所示，在一些实施例中，本实施例和图2中示出的实施例的主要区别是至少两个压力单元100设置在中轴线C上，并且未使用圆形压力单元100b(参见图2)。
图10是根据本发明的一些实施例的膜200c的俯视图。如图10所示，在一些实施例中，第二隔壁120c的中的至少一个是圆弧形的。例如，第二隔壁120c的侧面122c是弯曲的表面。这样，压力单元100的边界是弯曲的。
在一些实施例中，公开的抛光头包括承载头和布置在承载头上的多个压力单元。至少两个压力单元位于相对于承载头的中轴线的同一圆周线上。
还公开了一种化学机械抛光系统，其包括抛光头、台板和浆料导入机构。抛光头包括承载头和布置在承载头上的多个压力单元。压力单元至少部分地沿着相对于承载头的中轴线的至少一条圆周线布置。台板设置在抛光头的下方。浆料导入机构设置在台板之上。
还公开了一种用于抛光衬底的方法。该方法包括以下步骤。将浆料供给到抛光垫上。将衬底保持为与抛光垫相对。单独地驱动位于相对于衬底的中轴线的同一圆周线上的至少两个压力单元。旋转抛光垫和衬底。
在本说明书中使用的术语通常具有其在本领域以及使用每个术语的具体上下文中的普通含义。在本说明书中使用的实例，包括本文中所讨论的任何术语的实例，这些实例仅是说明性的，而决不是限制任何示例性术语或公开内容的范围和含义。同样地，本发明内容不限于在本说明书中给出的各种实施例。
应该理解的是，虽然术语“第一”，“第二”等可在本文中用来描述各种元件，但是这些元件不应该受这些术语的限制。这些术语用于使一个元件与另一个元件区分开。例如，第一元件可以被称为第二元件，并且类似地，第二元件可以被称为第一元件，而不偏离实施例的范围。如本文所使用的，术语“和/或”包括一个或多个所列的相关项目的任意和所有组合。
如本文所用，术语“包括”，“包含”，“具有”，“含有”，“涉及”等将被理解为是开放式的，即意指包括但不限于。
在整个公开中，术语“基本上”，是指这样的事实：具有不影响技术特征的本质的任何微小的变化或修改的实施例可以包括在本发明的范围中。在整个公开内容中的描述“部件A设置在部件B上”是指部件A直接或间接地位于部件B之上。换句话说，投射到部件B的平面上的部件A的投影覆盖部件B。因此，部件A可以不仅直接堆叠在部件B上，额外的部件C可以插入在部件A和部件B之间，只要部件A仍然位于部件B之上。
在整个说明书中提及“一些实施例”意味着关于实施例描述的特定特征、结构、实施方式包括在本发明的至少一个实施例中。因此，在整个说明书的不同位置中使用的短语“在一些实施例中”不一定都指同一实施例。此外，特定的特征、结构、实施方式、或特性可以在一个或多个实施例中以任何合适的方式组合。
如本领域的普通技术人员理解的，本发明的前述实施例用于说明本发明而不是限制本发明。它旨在覆盖包括在所附权利要求的精神和范围内的各种修改和类似的布置，本发明的范围应给予最宽的解释，以使其涵盖所有这种修改和相似的结构。

Claims (20)

1.一种化学机械抛光的方法，包括：
将浆料供应到抛光垫上；
通过抛光头将晶圆压向所述抛光垫上，其中，第一压电层设置在所述抛光头的压力单元组和所述晶圆之间，所述压力单元组设置在所述抛光头的承载头底面；
检测所述第一压电层产生的第一电压；
根据检测到的所述第一压电层产生的所述第一电压，使用所述压力单元组，将所述晶圆压在所述抛光垫上；以及
使用所述抛光垫抛光所述晶圆，
其中，所述压力单元组的多个压力单元具有多个同心分隔壁和多个径向分隔壁，所述多个径向分隔壁从所述多个同心分隔壁中的最内分隔壁延伸到所述多个同心分隔壁中的最外分隔壁，以形成所述压力单元组中多个压力单元的压力室的周向侧壁，所述多个压力单元位于相对所述承载头的中轴线的同一圆周线上，其中，在所述抛光期间，所述第一压电层与所述晶圆接触，所述第一压电层比所述压力室宽并且所述第一压电层跨过所述径向分隔壁延伸，
其中，在围绕所述承载头的中轴线的圆周方向、以及在所述圆周的径向方向上，所述压力单元组中的压力单元均连续布置没有被压电层分隔开。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述压力单元组包括第一压力单元和第二压力单元；以及
将所述晶圆压在所述抛光垫上包括分别致动所述第一压力单元和所述第二压力单元。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，单独地致动所述第一压力单元和所述第二压力单元包括气动地致动所述第一压力单元和所述第二压力单元。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述第一压力单元和所述第二压力单元彼此不流体连通。
5.根据权利要求2所述的方法，其中，所述第一压力单元和所述第二压力单元沿着相对于所述晶圆的中心的圆周线布置。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一压电层包括第一部分和第二部分；以及
其中，检测由所述第一压电层产生的所述第一电压包括检测由所述第一压电层的所述第一部分产生的第二电压和检测由所述第一压电层的所述第二部分产生的第三电压。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述第二电压和所述第三电压之间的电压差由所述晶圆的接触所述第一压电层的表面的形貌决定。
8.根据权利要求1所述的方法，还包括：
检测所述抛光垫中的第二压电层产生的第二电压，其中，根据检测到的所述抛光垫中的所述第二压电层产生的所述第二电压，进一步将晶圆压向抛光垫。
9.一种化学机械抛光的方法，包括：
将浆料供应到抛光垫上；
通过抛光头将晶圆压向所述抛光垫，其中，所述抛光垫在其中具有第一压电层；
检测所述第一压电层产生的第一电压；
根据检测到的所述第一压电层产生的所述第一电压，利用所述抛光头的压力单元组将所述晶圆压在所述抛光垫上，所述压力单元组设置在所述抛光头的承载头底面；以及
使用所述抛光垫抛光所述晶圆，
其中，所述压力单元组具有多个同心分隔壁和多个径向分隔壁，所述多个径向分隔壁从所述多个同心分隔壁中的最内分隔壁延伸到所述多个同心分隔壁中的最外分隔壁，以形成所述压力单元组中多个压力单元的压力室的周向侧壁，所述多个压力单元位于相对所述承载头的中轴线的同一圆周线上，其中，第二压电层设置在所述抛光头的压力单元组和所述晶圆之间，在所述抛光期间，所述第二压电层与所述晶圆接触，所述第二压电层比所述压力室宽并且所述第二压电层跨过所述径向分隔壁延伸，
其中，在围绕所述承载头的中轴线的圆周方向上、以及在所述圆周的径向方向上，所述压力单元组中的压力单元均连续布置没有被压电层分隔开。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，在抛光所述晶圆期间执行检测由所述第一压电层产生的所述第一电压的步骤。
11.根据权利要求9所述的方法，还包括：
在抛光所述晶圆之前测量所述晶圆的表面轮廓。
12.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述压力单元组包括第一压力单元和第二压力单元；以及
将所述晶圆压在所述抛光垫上包括分别将第一流体和第二流体引入所述第一压力单元和所述第二压力单元。
13.根据权利要求9所述的方法，还包括：检测由所述晶圆上方的所述第二压电层产生的第二电压，其中，根据所检测到的由所述第二压电层产生的所述第二电压，进一步将所述晶圆压向所述抛光垫。
14.一种化学机械抛光的方法，包括：
将浆料供应到抛光垫上；
通过抛光头将晶圆压向所述抛光垫，第一压电层设置在所述抛光头的压力单元组和所述晶圆之间；
检测所述晶圆在所述抛光垫上的第一压力；
根据检测到的所述晶圆在所述抛光垫上的所述第一压力，使用所述抛光头的压力单元组将所述晶圆压在所述抛光垫上，所述压力单元组设置在所述抛光头的承载头底面；以及
使用所述抛光垫抛光所述晶圆，
其中，所述压力单元组具有多个同心分隔壁和多个径向分隔壁，所述多个径向分隔壁从所述多个同心分隔壁中的最内分隔壁延伸到所述多个同心分隔壁中的最外分隔壁，以形成所述压力单元组中多个压力单元的压力室的周向侧壁，所述多个压力单元位于相对所述承载头的中轴线的同一圆周线上，其中，在所述抛光期间，所述第一压电层与所述晶圆接触，所述第一压电层比所述压力室宽并且所述第一压电层跨过所述径向分隔壁延伸，
其中，在围绕所述承载头的中轴线的圆周方向上、以及在所述圆周的径向方向上，所述压力单元组中的压力单元均连续布置没有被压电层分隔开。
15.如权利要求14所述的方法，还包括：
检测所述晶圆在所述压力单元组上的第二压力，其中，根据检测到的所述晶圆在所述压力单元组上的所述第二压力，进一步将所述晶圆压在所述抛光垫上。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，通过使用在所述压力单元组下方的所述第一压电层来检测所述晶圆在所述压力单元组上的所述第二压力。
17.如权利要求14所述的方法，还包括：
在抛光所述晶圆之前获得所述晶圆的表面轮廓；
根据所获得的所述晶圆的表面轮廓，利用所述压力单元组施加力推动所述晶圆；以及
根据检测到的所述晶圆在所述抛光垫上的所述第一压力，调节推动所述晶圆的力。
18.根据权利要求14所述的方法，其中，通过使用在所述抛光垫的顶表面下方的第二压电层来执行所述晶圆在所述抛光垫上的所述第一压力的检测。
19.一种化学机械抛光系统，包括：
抛光头，包括：
承载头；
多个可独立致动的压力单元组构成膜，当从上方沿着所述承载头的中心轴线的方向观察时，所述多个可独立致动的压力单元相对于所述承载头的中心轴线重叠在相同的圆周线上，所述膜具有多个同心分隔壁和多个径向分隔壁以形成所述压力单元组的压力室，所述多个径向分隔壁从所述多个同心分隔壁中的最内分隔壁延伸到所述多个同心分隔壁中的最外分隔壁，所述多个径向分隔壁由柔性材料构成；
抛光垫，设置在所述抛光头下方；
浆料引入机构，设置在抛光垫上方；以及
压电层，位于所述抛光垫和所述压力单元之间，其中，在围绕所述承载头的中轴线的圆周线上、以及在所述圆周的径向方向上，所述压力单元组中的多个压力单元均连续布置没有被压电层分隔开，其中，在所述抛光期间，所述压电层与晶圆接触，所述压电层比所述压力室宽，并且所述压电层跨过所述径向分隔壁延伸。
20.根据权利要求19所述的化学机械抛光系统，还包括：底壁，连接至所述多个径向分隔壁，其中，所述多个径向分隔壁在所述底壁与所述承载头之间，并且所述多个同心分隔壁，所述多个径向分隔壁和所述底壁由一片柔性材料制成。
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Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10328549B2 (en) 2013-12-11 2019-06-25 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Polishing head, chemical-mechanical polishing system and method for polishing substrate
US10315286B2 (en) * 2016-06-14 2019-06-11 Axus Technologi, Llc Chemical mechanical planarization carrier system
CN109202923A (zh) * 2017-07-03 2019-01-15 株式会社安川电机 机器人研磨系统、机器人系统、研磨装置、吸盘装置、驱动部件及压力产生装置
KR102512133B1 (ko) * 2018-05-10 2023-03-22 주식회사 케이씨텍 기판 캐리어 및 그 제어방법
CN109648460A (zh) * 2018-12-20 2019-04-19 丰豹智能科技(上海)有限公司 一种无电流多分区可拆卸感应装置
US11731231B2 (en) 2019-01-28 2023-08-22 Micron Technology, Inc. Polishing system, polishing pad, and related methods
CN211728760U (zh) * 2019-12-31 2020-10-23 深圳市中光工业技术研究院 一种晶圆抛光装置
KR102368924B1 (ko) 2020-02-28 2022-03-03 김진호 끈 조임장치
KR20220116316A (ko) 2020-06-24 2022-08-22 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 압전 압력 제어를 갖는 연마 캐리어 헤드

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5868896A (en) * 1996-11-06 1999-02-09 Micron Technology, Inc. Chemical-mechanical planarization machine and method for uniformly planarizing semiconductor wafers
US5944580A (en) * 1996-07-09 1999-08-31 Lg Semicon Co., Ltd. Sensing device and method of leveling a semiconductor wafer
US6863771B2 (en) * 2001-07-25 2005-03-08 Micron Technology, Inc. Differential pressure application apparatus for use in polishing layers of semiconductor device structures and methods
CN1805824A (zh) * 2003-04-28 2006-07-19 微米技术有限公司 用于对微特征工件的机械与/或化学－机械抛光的系统和方法
CN101007396A (zh) * 2006-01-24 2007-08-01 联华电子股份有限公司 应用于化学机械抛光工艺的抛光头及化学机械抛光方法
CN101238552A (zh) * 2005-08-05 2008-08-06 裴城焄 化学机械抛光设备
CN102501187A (zh) * 2011-11-04 2012-06-20 厦门大学 区域压力调整抛光盘

Family Cites Families (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3430499C2 (de) * 1984-08-18 1986-08-14 Fa. Carl Zeiss, 7920 Heidenheim Verfahren und Einrichtung zum Läppen oder Polieren von optischen Werkstücken
JP2861883B2 (ja) 1995-09-18 1999-02-24 日本電気株式会社 ウェハー研磨方法およびその装置
US5720845A (en) * 1996-01-17 1998-02-24 Liu; Keh-Shium Wafer polisher head used for chemical-mechanical polishing and endpoint detection
DE19651761A1 (de) 1996-12-12 1998-06-18 Wacker Siltronic Halbleitermat Verfahren und Vorrichtung zum Polieren von Halbleiterscheiben
US6531397B1 (en) * 1998-01-09 2003-03-11 Lsi Logic Corporation Method and apparatus for using across wafer back pressure differentials to influence the performance of chemical mechanical polishing
US6394882B1 (en) * 1999-07-08 2002-05-28 Vanguard International Semiconductor Corporation CMP method and substrate carrier head for polishing with improved uniformity
US6558232B1 (en) * 2000-05-12 2003-05-06 Multi-Planar Technologies, Inc. System and method for CMP having multi-pressure zone loading for improved edge and annular zone material removal control
CN1852787A (zh) * 2000-08-31 2006-10-25 多平面技术公司 化学机械抛光(cmp)头、设备和方法以及由此制造的平面化半导体晶片
JP2002079454A (ja) 2000-09-06 2002-03-19 Canon Inc 基板保持装置ならびに該基板保持装置を用いた基板研磨方法および基板研磨装置
US6675058B1 (en) * 2001-03-29 2004-01-06 Advanced Micro Devices, Inc. Method and apparatus for controlling the flow of wafers through a process flow
JP4107835B2 (ja) 2001-12-06 2008-06-25 株式会社荏原製作所 基板保持装置及びポリッシング装置
US7008299B2 (en) * 2002-08-29 2006-03-07 Micron Technology, Inc. Apparatus and method for mechanical and/or chemical-mechanical planarization of micro-device workpieces
US7052371B2 (en) * 2003-05-29 2006-05-30 Tbw Industries Inc. Vacuum-assisted pad conditioning system and method utilizing an apertured conditioning disk
JP2005011977A (ja) 2003-06-18 2005-01-13 Ebara Corp 基板研磨装置および基板研磨方法
KR20050008231A (ko) 2003-07-14 2005-01-21 삼성전자주식회사 화학적 기계적 연마장치의 헤드압력조절장치 및헤드압력조절방법
JP2007516746A (ja) * 2003-12-11 2007-06-28 プロテウス バイオメディカル インコーポレイテッド 移植可能な圧力センサ
KR100586018B1 (ko) * 2004-02-09 2006-06-01 삼성전자주식회사 연마 헤드용 플렉서블 멤브레인 및 이를 포함하는 연마 장치
US7150673B2 (en) * 2004-07-09 2006-12-19 Ebara Corporation Method for estimating polishing profile or polishing amount, polishing method and polishing apparatus
US20070149094A1 (en) * 2005-12-28 2007-06-28 Choi Jae Y Monitoring Device of Chemical Mechanical Polishing Apparatus
US20070167110A1 (en) * 2006-01-16 2007-07-19 Yu-Hsiang Tseng Multi-zone carrier head for chemical mechanical polishing and cmp method thereof
US8129279B2 (en) 2008-10-13 2012-03-06 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Chemical mechanical polish process control for improvement in within-wafer thickness uniformity
CN102294646A (zh) * 2010-06-23 2011-12-28 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 研磨头及化学机械研磨机台
CN103302587B (zh) * 2012-03-16 2016-01-06 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 化学机械研磨装置及系统
US9067295B2 (en) * 2012-07-25 2015-06-30 Applied Materials, Inc. Monitoring retaining ring thickness and pressure control
US9233452B2 (en) * 2012-10-29 2016-01-12 Wayne O. Duescher Vacuum-grooved membrane abrasive polishing wafer workholder
US10328549B2 (en) * 2013-12-11 2019-06-25 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Polishing head, chemical-mechanical polishing system and method for polishing substrate

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5944580A (en) * 1996-07-09 1999-08-31 Lg Semicon Co., Ltd. Sensing device and method of leveling a semiconductor wafer
US5868896A (en) * 1996-11-06 1999-02-09 Micron Technology, Inc. Chemical-mechanical planarization machine and method for uniformly planarizing semiconductor wafers
US6863771B2 (en) * 2001-07-25 2005-03-08 Micron Technology, Inc. Differential pressure application apparatus for use in polishing layers of semiconductor device structures and methods
CN1805824A (zh) * 2003-04-28 2006-07-19 微米技术有限公司 用于对微特征工件的机械与/或化学－机械抛光的系统和方法
CN101238552A (zh) * 2005-08-05 2008-08-06 裴城焄 化学机械抛光设备
CN101007396A (zh) * 2006-01-24 2007-08-01 联华电子股份有限公司 应用于化学机械抛光工艺的抛光头及化学机械抛光方法
CN102501187A (zh) * 2011-11-04 2012-06-20 厦门大学 区域压力调整抛光盘

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