CN112770872A - 具有电容式剪力传感器的抛光系统 - Google Patents

具有电容式剪力传感器的抛光系统 Download PDF

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Abstract

一种化学机械抛光系统包括：压板，用以支撑抛光垫；承载头，用以保持基板并且使基板的下表面与抛光垫接触；和原位摩擦监测系统，包括摩擦传感器。摩擦传感器包括：垫部分，所述垫部分具有基板接触部分，基板接触部分具有与基板的下表面接触的上表面；和一对电容式传感器，位于基板接触部分的下方并且位于基板接触部分的相对侧上。

Description

具有电容式剪力传感器的抛光系统
相关申请的交叉引用
本申请主张2018年8月31日提交的美国临时专利申请第62/726,122号的优先权，上述专利申请的公开内容通过引用的方式并入。
技术领域
本公开内容涉及在基板的抛光期间原位监测摩擦。
背景
通常通过在硅晶片上顺序沉积导电、半导电或绝缘层而在基板上形成集成电路。一个制造步骤包括在非平面表面上方沉积填料层，和使填料层平面化，直到露出非平面表面。例如，导电层可沉积在图案化的介电层上。在平面化之后，介电层中的沟槽中的金属层的部分可提供导电线、过孔(via)、接触垫和类似物。另外，可能需要平面化以提供用于光刻的适当平坦的基板表面。
化学机械抛光(CMP)是一种被接受的平面化方法。这种平面化方法通常需要将基板安装在承载头上。基板的暴露表面抵靠抛光表面(诸如旋转抛光垫)放置。承载头提供基板抵靠抛光垫的可控负载。通常包括研磨颗粒的抛光浆料被供应到抛光表面。
CMP中的一个问题是当已经移除了所期望量的材料时，或者当下面的层已经暴露时，确定抛光处理是否完成，即，基板层是否已经被平面化到期望的平坦度或厚度。基板层的初始厚度、浆料成分、抛光垫条件、抛光垫与基板之间的相对速度和基板上的负载的变化可能引起材料移除速率的变化。这些变化造成达到抛光终点所需的时间变化。因此，不能仅仅根据抛光时间确定抛光终点。
已经(例如利用光学传感器或涡流传感器)进行基板的原位监测，以便检测抛光终点。然而，当两层具有相似的传导性和反射率时，依赖于检测沉积在基板上的两个基板层之间的传导性或反射率的变化的技术可能是无效的。
概述
一般来说，在一个方面中，一种化学机械抛光系统包括：压板，用以支撑抛光垫；承载头，用以保持基板并且使基板的下表面与抛光垫接触；和原位摩擦监测系统，包括摩擦传感器。摩擦传感器包括：垫部分，所述垫部分具有基板接触部分，基板接触部分具有与基板的下表面接触的上表面；和一对电容式传感器，位于基板接触部分的下方并且位于基板接触部分的相对侧上。
实现方案可包括以下特征中的一个或多个。
原位摩擦监测系统可经配置以确定来自所述一对电容式传感器的第一个的第一信号和来自所述一对电容式传感器的第二个的第二信号之间随着时间的差异序列。控制器可经配置以基于差异序列确定抛光终点或由承载头施加的压力的变化的至少一个。
摩擦传感器可包括：下主体，具有形成于下主体上的第一对电极；聚合物主体，具有形成于聚合物主体上并且与第一对电极对准的第二对电极；和一对间隙，在第一对电极与第二对电极之间，第一电极、间隙和第二电极的每个堆叠结构(stack)提供所述一对电容式传感器的一个电容式传感器。聚合物主体可包括主要主体和从主要主体延伸以接触下主体的复数个凸出物，并且在凸出物之间的凹槽可限定间隙。聚合物主体可为模塑的硅酮。下主体可为印刷电路板。垫部分可支撑在聚合物主体上。
垫部分可包括下部，基板接触部分可从下部向上突出，并且下部可横向延伸超过基板接触部分的所有侧面。
系统可包括抛光垫。垫部分可成一体地接合到抛光垫的抛光层的其余部分。垫部分可包括下部，基板接触部分可从下部向上突出，并且下部可横向延伸超过基板接触部分的所有侧面，以接合到抛光垫。摩擦传感器可固定到抛光垫上。摩擦传感器的底表面可与抛光垫的底表面共面或相对于抛光垫的底表面凹陷。垫部分的上表面可与抛光垫的抛光表面共面。基板接触部分和抛光垫的抛光层可为相同的材料。
摩擦传感器可包括两对电容式传感器，每对电容式传感器位于基板接触部分的下方并且位于基板接触部分的相对侧上。原位摩擦监测系统可经配置以将总摩擦力确定为复数个差的平方和的平方根，复数个差包括来自两对电容式传感器的第一对电容式传感器的信号之间的第一差异和来自两对电容式传感器的第二对电容式传感器的信号之间的第二差异。
在另一方面中，一种抛光垫包括：组件，由抛光垫的下部围绕；和上部，包括设置在组件上的垫部分和设置在下部上的抛光层的至少一部分。组件包括：下主体，具有形成于下主体上的第一对电极；聚合物主体，具有形成于聚合物主体上并且与第一对电极对准的第二对电极；和一对间隙，在第一对电极和第二对电极之间。
在另一方面中，一种在抛光操作期间监测基板的摩擦系数的方法包括以下步骤：将基板的表面定位成与抛光表面接触并且同时与基板接触构件的顶表面接触，引起在基板与抛光表面之间的相对运动，相对运动向基板接触构件施加摩擦力，这增加第一电容式传感器上的压力并且减小第二电容式传感器上的压力；和基于在来自第一电容式传感器和第二电容式传感器的信号之间的差异而产生指示基板接触构件上的剪力的信号。
在另一方面中，一种制造抛光垫的方法包括以下步骤：提供由抛光垫的下部围绕的组件；和通过增材制造工艺来制造抛光垫的上部，增材制造工艺包括将垫前驱物材料液滴喷射到组件和下部上。组件包括：下主体，具有形成于下主体上的第一对电极；聚合物主体，具有形成于聚合物主体上并且与第一对电极对准的第二对电极；和一对间隙，在第一对电极和第二对电极之间。
实现方案可具有以下优点中的一些、全部或没有以下优点。可更准确地并且/或者当正被抛光的层和要暴露的层具有相似的光学或导电性质时，检测被抛光的层的平面化或任何下层的暴露。摩擦传感器可以是小的，并且可避免复杂的机械零件。摩擦传感器可与抛光垫整合，使得易于制造。
在附图和以下的说明中阐述了一个或多个实施方式的细节。根据说明与附图和权利要求，其他的方面、特征和优点将是显而易见的。
附图简要说明
图1A是包括涡流监测系统的化学机械抛光站的部分横截面示意性侧视图。
图1B是化学机械抛光站的示意性俯视图。
图2是抛光垫的一部分中的摩擦传感器的示意性横截面侧视图。
图3是图2的摩擦传感器和抛光垫的示意性俯视图。图2是沿图3中的线2-2的横截面。
图4是图示在抛光期间监测的方法的流程图。
在各图中类似的参考符号表示类似的元件。
具体说明
已经提出了化学机械抛光的基于摩擦的监测。例如，传感器包括柔性板(如，片簧(leaf spring))，在所述柔性板上安装有一片抛光垫。传感器可测量柔性板上的应变，以产生来自基板的摩擦的信号代表。然而，这样的传感器可能是笨重的。例如，考虑到压板中可用的空间，板的竖直长度可能存在形状因素问题。而且，将传感器安装在抛光垫中可能很麻烦。然而，电容式传感器可占用较少的空间，可产生信号代表，从所述信号代表可确定摩擦方向，并且/或者电容式传感器可整合到抛光垫中以便于安装。此外，电容式传感器可提高摩擦力测量的精确度和准确度。用于传感器的触点可放置在抛光垫的底部，使得可容易地执行与其他电路的电连接。
图1A和图1B图示抛光设备100的示例。抛光设备100包括可旋转的盘形压板120，抛光垫110位于压板120上。压板可操作以绕轴线125旋转。例如，马达121可转动驱动轴124，以旋转压板120。
抛光垫110可为具有外抛光层112和较软背层114的双层抛光垫。抛光层112可形成为具有由槽118分开的复数个平台116(参见图2)。抛光层112的抛光表面的抛光表面中的槽118可用于承载抛光液。
抛光设备100可包括口130，以将抛光液132(诸如浆料)分配到抛光垫110上。
抛光设备还可包括抛光垫调节器170以研磨抛光垫110，以将抛光垫110保持在一致的研磨状态。另外，调节改善了在基板与抛光垫之间的摩擦的一致性。抛光垫调节器170可包括调节器头172，当压板120旋转时，允许调节器头172在抛光垫110上方径向扫掠。调节器头172可在下表面上保持调节器盘176，例如，具有研磨剂的金属盘(例如金刚石砂砾(diamond grit))。随着时间的推移，调节工艺倾向于磨损抛光垫110，直到需要更换抛光垫110。
抛光设备100包括至少一个承载头140。承载头140可操作以抵靠抛光垫110保持基板10。承载头140可独立控制与每个相应基板关联的抛光参数，例如压力。
特别地，承载头140可包括保持环142，用以将基板10保持在柔性膜144下方。承载头140还包括由所述膜限定的复数个可独立控制的可加压腔室146，复数个可独立控制的可加压腔室146可将可独立控制的压力施加于柔性膜144上的相关联区域并且因此施加于基板10上。尽管图1中为了便于图示而仅图示三个腔室146，但是可能有一个或两个腔室，或四个或更多个腔室，例如，五个腔室。
承载头140从支撑结构150(例如，转盘(carousel)或轨道)悬挂，并且通过驱动轴152连接到承载头旋转马达154，使得承载头可绕轴线155旋转。可选地，承载头140可例如在转盘150或轨道上的滑块上、或通过转盘自身的旋转振荡而横向振荡。在操作中，压板绕压板的中心轴线125旋转，并且承载头绕承载头的中心轴线155旋转并且横向地跨抛光垫的顶表面平移。
虽然仅示出一个承载头140，但是可提供更多的承载头以保持另外的基板，从而可有效地使用抛光垫110的表面区域。
抛光设备100还包括原位监测系统200。具体地，原位监测系统200产生时变的值的序列，这些值取决于正被抛光的基板10上的层表面的摩擦。原位监测系统200包括传感器202，传感器202产生取决于基板10的局部、离散区域的摩擦系数的信号。由于在基板10与传感器202之间的相对运动，可在基板10上的不同位置处进行测量。
CMP设备100还可包括位置传感器180(诸如光学断续器(optical interrupter))，以感测传感器202何时位于基板10下方。例如，光学断续器180可安装在与承载头170相对的固定点处。标记182附接到压板的周边。选择标记182的附接点和长度，使得标记182在传感器202于基板10下方扫掠时中断传感器180的光信号。替代地或附加地，CMP设备100可包括用于确定压板的角位置的编码器。
若需要的话，可使用感测电路250以(例如在线252上)从传感器202接收模拟信号，例如，电压或电流水平。感测电路250可位于压板120的凹槽中，或可位于压板120外侧并且通过旋转电接头(union)129耦接到传感器202。在一些实现方案中，驱动和感测电路从传感器202接收多个模拟信号，并且将那些模拟信号转换成串行数字信号。
控制器190(诸如通用可编程数字计算机)从感测电路250或直接从传感器202接收信号。控制器190可包括处理器、存储器和I/O装置，以及输出装置(例如监视器)和输入装置(例如键盘)。信号可通过旋转电接头129从传感器202传递到控制器190。或者，感测电路250可通过无线信号与控制器190通信。
控制器190可配置成将来自传感器202的信号转换成指示基板10的摩擦系数的一系列值。照此，控制器190的一些功能可被认为是原位监测系统200的部分。
由于传感器202随着压板的每次旋转而在基板下方扫掠，关于摩擦的信息原位地并且在连续实时的基础上累积(压板每次旋转累积一次)。控制器190可被编程以当基板大致覆盖传感器202时(如由位置传感器180确定的)采样测量结果。随着抛光的进行，基板的表面的摩擦系数改变，并且采样的信号可随时间变化。时变采样信号可称为迹线(trace)。来自监测系统的测量结果可在抛光期间显示在输出装置上，以允许装置的操作者视觉地监测抛光操作的进度。
在操作中，CMP设备100可使用原位监测系统200来确定何时已移除大部分的填料层并且/或者确定何时下面的停止层已大体上暴露。特别地，当暴露下层时，摩擦系数应该会有突然变化。例如通过检测迹线的斜率的变化，或通过检测迹线的幅度或斜率超过阈值，可以检测此变化。对下层暴露的检测可触发抛光终点并且停止抛光。
控制器190还可连接到压力机构(压力机构控制由承载头170施加的压力)，连接到承载头旋转马达174以控制承载头旋转速率，连接到压板旋转马达121以控制压板旋转速率，或连接到浆料分配系统130以控制供应到抛光垫的浆料组成物。另外，计算机190可经编程以将来自传感器202来自基板下方的每次扫掠的测量结果分成复数个采样区194，以计算每个采样区的径向位置，并且将幅度测量结果按径向范围分类。在将测量结果按径向范围分类之后，可将关于膜厚度的信息实时馈送到闭环控制器中，以周期性地或连续地修改由承载头施加的抛光压力分布，以便提供改善的抛光均匀性。
现在参考图2和图3，传感器202可包括垫部分210，垫部分210具有配置为接触基板的顶表面212；和位于垫部分210下方并且在垫部分210的相对侧上的至少一对电容式传感器220。传感器202可包括下主体240和聚合物主体230，下主体240可为印刷电路板。在下主体240与聚合物主体230之间的间隙限定在电容式传感器220的相对电极之间的空间。
垫部分210包括基板接触部分214，基板接触部分214的上表面提供顶表面212以接触抛光垫。基板接触部分214可具有方形、圆形或一些其他合适形状的横向横截面(参见图3)。基板接触部分214可具有约0.2mm-0.5mm的宽度W和约0.2mm-1mm的高度H。上部214的高度H可大于基板接触部分214的宽度W。
垫部分210可以可选地还包括下部216，下部216在基板接触部分214的所有侧面上横向向外延伸；下部216的横向尺寸小于基板接触部分214的横向尺寸。下部216可完全地跨电容式传感器220延伸，并且可完全地跨聚合物部分240延伸。下部216(若存在的话)可具有小于上部的高度的高度，例如，约0.1-0.5mm。
在一些实现方案中，下部216延伸到抛光垫30的其余部分并且接触抛光垫30的其余部分。下部216可(例如用黏合剂(adhesive))固定到抛光层112。或者，下部216可成一体地接合到抛光垫30的其余部分，即在没有黏合剂、缝或类似的不连续性的情况下成一体地接合到抛光垫30的其余部分。
在一些实现方案中，在下部216的侧边缘与抛光垫30之间存在间隙。
一般来说，基板接触构件58由不会对抛光工艺产生不利影响的材料形成，例如，所述材料应该与抛光环境化学相容并且足够柔软以避免刮擦或损坏基板。垫部分210可为与抛光垫30的抛光层32相同的材料，例如，聚氨酯。或者，垫部分210可为与抛光层32不同的材料，如，丙烯酸酯。
垫部分210可支撑在聚合物主体230上。垫部分210的底表面可例如通过黏合剂或通过直接在聚合物上制造垫部分210而固定到聚合物主体230的顶表面。
复数个凸出物232从聚合物主体230的主要主体234的底部延伸，以接触下主体240，例如，印刷电路板。在凸出物232之间的凹槽限定在聚合物主体230与下主体240之间的间隙236。聚合物主体230可例如通过黏合剂而固定到下主体240。间隙236可部分地位于基板接触部分214的下面。例如，凸出物232的宽度可小于基板接触部分214的宽度W。或者，间隙236可横向间隔，使得这些间隙236不在基板接触部分214的正下面。例如，凸出物232的宽度可大于基板接触部分214的宽度W。
聚合物主体230可为硅酮材料，例如，聚二甲基硅氧烷(PDMS)。聚合物主体230可通过模塑工艺形成，例如，注塑成型成具有从主要主体234延伸的凸出物232的形式。
凹槽的内侧水平表面可涂布有导电材料以形成电极238。凹槽的侧壁表面(即，凸出物的侧面)不需要被涂布。
如上所述，下主体240可为印刷电路板。电极242形成在下主体240的顶表面上，并且导电触点244可形成在下主体240的底表面上。此外，下主体240可包括导电引线246，导电引线246例如延伸穿过下主体的厚度，以将每个电极242与对应的导电触点244电连接。
在一些实现方案中，电触点254可形成在压板120的顶表面上(参见图1A)。这些电触点254通过线252连接到感测电路250和/或控制器190。因此，当抛光垫110安装在压板120上时，每个导电触点244与对应的电触点254形成电连接。这允许传感器202与其他部件(例如感测电路250和/或控制器190)的电连接快速且容易地形成。
当聚合物主体230固定到下主体240时，聚合物主体230上的每个电极238与下主体240上的对应的电极242对准，在每个电极238与对应的电极242之间具有间隙236。一组的两个电极238、242(在所述两个电极238、242之间具有间隙238)提供电容式压力传感器220。简而言之，若在电极238、电极242之间的空间改变，则这将造成电容的变化并且因此造成通过(例如，经由导电触点244)耦合到传感器220的电路所感测的信号的变化。
在静止状态下，例如当没有被来自基板的压力压缩时，间隙238可具有10微米至50微米的高度。电极238、电极242可具有0.5mm至1mm的横向尺寸。电极238、电极242和间隙238可为方形、圆形或其他合适的横向横截面形状。
位于上部214的中线的相对侧上的一对电容式压力传感器220a、220b可提供剪力传感器。特别地，基板接触部分214上与基板的摩擦阻力将倾向于在垫部分210上施加扭矩。这将造成两个传感器220a、220b上的压力差。例如，若基板10向右跨抛光垫110移动，则垫部分210上的摩擦将倾向于增加右侧电容式压力传感器220a上的压力，并且减小左侧电容式压力传感器220b上的压力。相反地，若基板10向左跨抛光垫110移动，则垫部分210上的摩擦将倾向于减小右侧电容式压力传感器220a上的压力，并且增加左侧电容式压力传感器220b上的压力。
为了检测剪力的量，并且从而测量在基板与基板接触部分214之间的摩擦，可计算来自两个传感器220a、220b的信号之间的差异。例如，可从来自左侧电容式压力传感器220b的信号中减去来自右侧电容式压力传感器220a的信号。
如图3所示，在一些实现方案中，传感器202包括两对电容式压力传感器220(即，四个电容式压力传感器)。每对的两个传感器定位在上部214的中线的相对侧上。另外，这两对可布置成测量沿垂直轴线的剪力。利用此配置，原位监测系统200可产生指示总摩擦力的测量结果，例如，作为在两个垂直方向上测量的剪力的平方和的平方根。这个计算可由控制器190执行。在一些实现方案中，传感器202包括三对或更多对电容式压力传感器220，其中每对电容式压力传感器220包括位于垫部分210的相对侧上的两个电容式压力传感器。例如，尽管图3图示对角地在垫部分210上方和下方的空点，但是这些点可被附加的电容式压力传感器占据。
不同的基板层具有在沉积的层与基板接触部分214之间不同的摩擦系数。摩擦系数的此差异意味着不同的沉积层将产生不同量的摩擦力，并且因此在传感器202上产生不同量的剪力。若摩擦系数增加，则剪力将增加。类似地，若摩擦系数减小，则剪力将减小。当沉积层16已被向下抛光到暴露图案化层14时，剪力将改变以反映在沉积层14的材料与抛光垫30之间的不同摩擦系数。因此，计算装置(诸如控制器190)可通过监测由原位监测系统检测的剪力(和从而检测的摩擦)的变化来确定抛光终点。
参考图4，控制器可用以控制抛光系统100。用于化学机械抛光的计算机程序的实现方案开始于在基板10上开始化学机械抛光工艺(410)。在抛光工艺期间，计算机90接收来自传感器202的输入(420)。可同时或串行地接收来自各个电容式传感器220的输入，可连续地或周期性地接收。控制器190(或电路250)接收来自电容式传感器220的信号并且确定传感器202所经受的剪力(430)。控制器190监测信号的剪力变化。当剪力变化指示期望的抛光终点时，控制器190结束抛光工艺(440)。
在一些实现方案中，控制器190检测剪力数据的斜率的变化以确定抛光终点。控制器190还可监测剪力信号平稳化以确定抛光终点。或者，控制器190基于所使用的沉积层来查询含有预定终点剪力值的数据库，以便确定终点的发生。
如上所述，控制器90可将来自传感器202的测量结果按径向范围分类。可接着基于测量结果调整抛光参数，例如，以提供改善的均匀性。当测量结果表明下面的层在特定范围中已经暴露时，可调整抛光参数以降低那个范围中的抛光速率。可接着基于相应径向范围的测量结果来控制对于基板的不同径向范围可独立控制的机器参数。
特别地，测量结果可接着用于由承载头170施加的压力的实时闭环控制。例如，若控制器190检测到摩擦在一个径向区域中变化(例如，在基板的边缘处)，则这可指示下面的层正被暴露(例如，下面的层在基板的边缘处首先正被暴露)。作为响应，控制器190可使承载头170减小在基板的边缘处施加的压力。相反地，若控制器190尚未检测到另一个径向范围(例如，基板的中心部分)中的摩擦变化，则这可指示下面的层尚未暴露。控制器190可使承载头170继续保持在基板的中心处施加的压力。
参考图1B，原位监测系统可包括多个传感器202。例如，原位监测系统可包括以距压板的旋转轴线大体上相同的距离但以相等的角度间隔围绕压板的旋转轴线放置的多个传感器202。作为另一示例，可存在位于抛光垫110上的不同径向位置处的传感器202。例如，传感器202可以3×3网格布置。增加传感器的数量允许增加来自基板10的采样率。
为了制造传感器202，可将下主体240制造成例如具有电极242的印刷电路板。聚合物主体230可通过注塑成型而制造。电极238可例如通过溅射工艺而沉积在凸出物232之间的凹槽中。聚合物主体230对准并且固定到下主体240，以形成电容式传感器220。
可接着将聚合物主体230和下主体240的组件放入背层114中的孔中。接着可在组件和背层的顶部上制造抛光层112。例如，抛光层112可通过3D打印工艺制造(例如，通过喷射和固化垫前驱物材料的液滴)。这允许垫部分210和抛光层112的其余部分一起制造成一个连续件，即，没有黏合剂、缝或类似的不连续性。
或者，抛光层112可单独制造，并且接着放置在组件和背层114上并且(例如通过黏合剂)固定。
或者，垫部分210可分别固定到聚合物主体230和下主体240的组件上。此后，传感器202可(例如通过插入到抛光垫110中的孔中)安装在抛光垫110中并且(例如通过黏合剂)固定。
监测系统可用于各种抛光系统中。抛光垫或承载头中的任一者、或两者可移动，以提供在抛光表面与基板之间的相对运动。抛光垫可为标准的(例如具有或不具有填料的聚氨酯)粗糙垫、软垫或固定研磨垫。
这份说明书中描述的(例如用于控制器和/或感测电路的)功能操作可在数字电子电路中实现，或在计算机软件、固件或硬件中实现，包括这份说明书中公开的结构装置和结构装置的结构等同物，或者它们的组合。实施方式可实现为一个或多个计算机程序产品，即，有形地体现在信息载体中(例如在非暂时性机器可读储存介质中或在传播信号中)的一个或多个计算机程序，用于由数据处理设备(例如可编程处理器、计算机，或多个处理器或计算机)执行，或控制数据处理设备(例如可编程处理器、计算机，或多个处理器或计算机)的操作。计算机程序(也称为程序、软件、软件应用程序或代码)可用任何形式的编程语言编写，包括编译语言或解译语言，并且计算机程序可以任何形式部署，包括作为独立程序或适用于在计算环境中使用的模块、部件、子例程或其他单元。计算机程序不一定对应于文件。程序可储存在保存其他程序或数据的文件的一部分中，储存在专用于所讨论的程序的单一文件中，或储存在多个协同文件中(例如储存一个或多个模块、子程序或部分代码的文件)。可部署计算机程序以在一个计算机上或在一个站点的多个计算机上执行，或跨多个站点分布并且通过通信网路互连。
这份说明书中描述的工艺和逻辑流程可通过执行一个或多个计算机程序的一个或多个可编程处理器执行，以通过对输入数据进行操作并且生成输出来执行功能。工艺和逻辑流程也可通过专用逻辑电路(例如FPGA(现场可编程栅极阵列)或ASIC(专用集成电路))执行，并且设备也可实现为专用逻辑电路(如FPGA(现场可编程栅极阵列)或ASIC(专用集成电路))。
已经描述了许多实施方式。然而，将理解在不脱离本公开内容的精神和范围的情况下，可进行各种修改。例如：
·聚合物主体的顶表面不需要与背层的顶表面共面。
·尽管图图2图示具有两个层的抛光垫，但是抛光垫可为单层垫。凹槽可形成在抛光垫的背表面中，并且传感器插入槽中。
·可通过3D打印工艺在传感器周围构建抛光垫。例如，聚合物主体和下主体的组件可放置在打印台上，并且抛光垫的下部可在组件周围制造，例如，通过选择性地将前驱物材料的液滴喷射到在组件周围但不是组件上的区域中。这可构建层，直到垫材料的顶部与组件的顶部共面。在此之后，前驱物材料的液滴可跨先前形成的层和组件二者喷射，从而形成垫部分和抛光垫的其余部分的上部。
·通过在组件周围的3D打印制造抛光垫的技术可用于单层垫，在这种情况下，可在整个垫中使用相同的材料，或用于多层垫，在这种情况下，可使用不同的前驱物或不同的固化技术来形成组件周围的抛光垫的下部(并且因此形成背层)。
因此，其他实施方式在随附权利要求书的范围内。

Claims (20)

1.一种化学机械抛光系统，包含：
压板，用以支撑抛光垫；
承载头，用以保持基板并且使所述基板的下表面与所述抛光垫接触；和
原位摩擦监测系统，包括摩擦传感器，所述摩擦传感器包括
垫部分，具有基板接触部分，所述基板接触部分具有与所述基板的所述下表面接触的上表面；和
一对电容式传感器，位于所述基板接触部分的下方并且位于所述基板接触部分的相对侧上。
2.如权利要求1所述的系统，其中所述原位摩擦监测系统经配置以确定来自所述一对电容式传感器的第一个的第一信号与来自所述一对电容式传感器的第二个的第二信号之间随着时间的差异序列。
3.如权利要求2所述的系统，包含控制器，所述控制器经配置以基于所述差异序列确定以下项中的至少一项：抛光终点或由所述承载头施加的压力的变化。
4.如权利要求1所述的系统，其中所述摩擦传感器包含：下主体，所述下主体具有形成于所述下主体上的第一对电极；聚合物主体，具有形成于所述聚合物主体上并且与所述第一对电极对准的第二对电极；和一对间隙，在所述第一对电极与所述第二对电极之间，第一电极、间隙和第二电极的每个堆叠结构提供所述一对电容式传感器中的一个电容式传感器。
5.如权利要求4所述的系统，其中所述聚合物主体包含主要主体和从所述主要主体延伸以接触所述下主体的复数个凸出物，在这些凸出物之间的多个凹槽限定这些间隙。
6.如权利要求4所述的系统，其中所述聚合物主体包含模塑的硅酮。
7.如权利要求4所述的系统，其中所述下主体包含印刷电路板。
8.如权利要求4所述的系统，其中在所述聚合物主体上支撑所述垫部分。
9.如权利要求1所述的系统，其中所述垫部分包括下部，其中所述基板接触部分从所述下部向上突出，并且其中所述下部横向延伸超过所述基板接触部分的所有侧面。
10.如权利要求1所述的系统，包含所述抛光垫。
11.如权利要求10所述的系统，其中所述垫部分成一体地接合到所述抛光垫的抛光层的其余部分。
12.如权利要求10所述的系统，其中所述垫部分包括下部，其中并且所述基板接触部分从所述下部向上突出，并且其中所述下部横向延伸超过所述基板接触部分的所有侧面，以接合到所述抛光垫。
13.如权利要求10所述的系统，其中所述摩擦传感器的底表面与所述抛光垫的底表面共面相对于所述抛光垫的所述底表面凹陷。
14.如权利要求10所述的系统，其中所述垫部分的所述上表面与所述抛光垫的抛光表面共面。
15.如权利要求10所述的系统，其中所述基板接触部分和所述抛光垫的抛光层为相同的材料。
16.如权利要求1所述的系统，其中所述摩擦传感器包含两对电容式传感器，每对电容式传感器位于所述基板接触部分的下方并且位于所述基板接触部分的相对侧上。
17.如权利要求16所述的系统，其中所述原位摩擦监测系统经配置以将总摩擦力确定为复数个差的平方和的平方根，所述复数个差包括来自所述两对电容式传感器的第一对电容式传感器的信号之间的第一差异和来自所述两对电容式传感器的第二对电容式传感器的信号之间的第二差异。
18.一种抛光垫，包含：
组件，包括：下主体，所述下主体具有形成于所述下主体上的第一对电极；聚合物主体，所述聚合物主体具有形成于所述聚合物主体上并且与所述第一对电极对准的第二对电极；和一对间隙，在所述第一对电极与所述第二对电极之间
所述抛光垫的下部，围绕所述组件；
上部，包括设置在所述组件上的垫部分和设置在所述下部上的抛光层的至少一部分。
19.一种在抛光操作期间监测基板的摩擦系数的方法，包含以下步骤：
将基板的表面定位成与抛光表面接触并且同时与基板接触构件的顶表面接触；
引起在所述基板与所述抛光表面之间的相对运动，所述相对运动向所述基板接触构件施加摩擦力，这增加第一电容式传感器上的压力并且减小第二电容式传感器上的压力；和
基于在来自所述第一电容式传感器和所述第二电容式传感器的信号之间的差异而产生指示所述基板接触构件上的剪力的信号。
20.一种制造抛光垫的方法，包含以下步骤：
提供由抛光垫的下部围绕的组件，所述组件包括：下主体，所述下主体具有形成于所述下主体上的第一对电极；聚合物主体，所述聚合物主体具有形成于所述聚合物主体上并且与所述第一对电极对准的第二对电极；和一对间隙，在所述第一对电极与所述第二对电极之间；和
通过增材制造工艺来制造所述抛光垫的上部，所述增材制造工艺包括将垫前驱物材料液滴喷射到所述组件和所述下部上。
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