CN117279742A - 用于基板抛光部件的容纳和排放系统 - Google Patents

Abstract

公开了一种用于基板抛光部件的容纳和排放系统。在一方面，基板载具头包括：抛光垫；基板载具头，其被配置成将晶片保持抵靠抛光垫；雾化器，其被配置成将液体雾化并且将一层经雾化的液体散布在抛光垫的表面区域上；以及腔室，其被配置成容纳和排放经雾化的液体。

Description

用于基板抛光部件的容纳和排放系统

相关申请的交叉引用

本申请要求于2021年2月26日提交的美国临时专利申请No.63/154,175和2021年3月24日提交的美国临时专利申请No.63/165,652的权益，每个专利的公开内容通过引用整体并入本文中并且用于所有目的。

技术领域

本公开总体上涉及基板加工设备，并且更具体地，涉及用于改善针对薄膜的平坦化的化学机械平坦化(CMP)性能的系统和设施。

背景技术

在化学机械平坦化或抛光(CMP)期间，通过计量泵或质量流量控制调节器系统将研磨剂和酸性或碱性浆料施加到旋转抛光垫/压板上。晶片由晶片载具保持，晶片载具旋转并压靠在抛光压板上达一段特定的时间。在CMP过程期间，通过磨损和腐蚀二者对晶片进行抛光或平坦化。在加工期间晶片与载具之间的相互作用可能导致晶片破裂、不均匀或其他问题。因此，需要改进晶片载具的性能，以解决在加工期间由晶片与载具之间的相互作用所导致的影响。

发明内容

为了总结本公开以及相对于现有技术实现的优点，本文中描述了本公开的某些目的和优点。并非所有这些目的或优点都可以在任何特定的实施例中实现。因此，例如，本领域技术人员将认识到，可以以实现或优化如本文中所教导的一个优点或一组优点而不必实现如本文中所教导或建议的其他目的或优点的方式，实施或执行本发明。

所公开技术的一个方面是一种化学机械平坦化(CMP)系统，包括：抛光垫；基板载具头，被配置成将晶片保持抵靠在抛光垫；至少一个：雾化器，被配置成将液体雾化并且将一层经雾化的液体散布在抛光垫的表面区域上；和喷洒器，包括至少一个垫清洁喷嘴，垫清洁喷嘴被配置成将清洁液体喷洒到抛光垫上以清洁抛光垫；腔室，被配置成容纳来自腔室的经雾化的液体和清洁液体中的至少一者；以及输出端，被配置成从腔室去除经雾化的液体和清洁液体中的至少一者。

腔室能够包括：内腔室和外腔室，外腔室被布置成包围内腔室。

内腔室和外腔室能够被布置成呈同轴配置。

雾化器能够包括输出喷嘴，输出喷嘴被配置成排放内腔室中的经雾化的液体。

外腔室能够被配置成与内腔室相比具有更低的压力。

外腔室能够包括输出端口，输出端口被配置成排放经雾化的液体。

输出端能够包括排放口，CMP还能够包括：洗涤器，被联接至排放口并且被配置成从经雾化的液体中去除或降低任何腐蚀性和/或毒性化学物质的水平。

经雾化的液体能够被配置成经由蒸发冷却来冷却抛光垫。

抛光垫能够由聚氨酯形成。

当晶片由碳化硅形成时，抛光垫还能够被配置成对晶片进行抛光。

喷洒器能够包括被布置在腔室内的喷洒杆。

腔室能够包括：内腔室和外腔室，外腔室被布置成包围内腔室，其中，喷洒杆被布置在内腔室内。

CMP系统还能够包括至少一个排放稳压室冲洗喷嘴，被配置成将清洁液体喷洒到外腔室中。

所公开技术的一个方面是一种用于在基板的化学机械抛光(CMP)期间对基板进行冷却的方法，该方法包括：将浆料提供到抛光垫的表面；执行以下各者中的至少一者：将经雾化的冷却液体提供到抛光垫的表面；将清洁液体提供到抛光垫的表面；以及从接近表面的点将经雾化的液体和清洁液体中的至少一者的至少一部分去除。

去除能够包括从定位在表面上方的腔室中排放(exhaust)经雾化的液体和清洁液体中的至少一者。

去除能够包括从定位在表面上方的腔室中排出(drain)经雾化的液体和清洁液体中的至少一者。

腔室能够包括：内腔室和外腔室，外腔室被布置成包围内腔室。

排放还能够包括使经雾化的液体从内腔室通过间隙流入到外腔室中，并且从外腔室通过排放口流出。

排放还能够包括使经雾化的液体从排放口流至洗涤器。

该方法还能够包括使用被布置在内腔室内的喷洒杆将清洁液体喷洒到抛光垫上。

该方法还包括经由至少一个排放冲洗喷嘴将清洁液体喷洒到外腔室中。

所公开技术的另一方面是一种化学机械平坦化(CMP)系统，包括：抛光垫；基板载具头，基板载具头被配置成将晶片保持抵靠在抛光垫；腔室，腔室包括被配置成容纳液体的稳压室；至少一个：雾化器，雾化器被配置成在腔室内将液体雾化并且在腔室内将一层经雾化的液体散布在抛光垫的一部分的表面区域上；和喷嘴，被配置成以下各者中的至少一者：将清洁液体喷洒到抛光垫的部分上；以及将清洁液体喷洒到腔室的外部部分中；以及出口，被配置成从腔室去除清洁液体。

所有这些实施例都旨在处于本文中公开的本发明的范围内。通过参照附图对优选实施例的以下详细描述，这些和其他实施例对于本领域技术人员而言将变得显而易见，本发明不限于公开的(一个或多个)任何特定优选实施例。

附图说明

通过参照附图对本发明实施例的以下说明性和非限制性详细描述，将更好地理解本发明构思的上述以及附加目的、特征和优点。在附图中，除非另有说明，否则相同的附图标记将用于相同的元件。

图1是基板加工系统的示意图，示出了将基板保持在加工位置的基板载具。

图2是图1的基板加工系统的视图，示出了将基板保持在装载位置的基板载具。

图3是基板载具头的局部剖视图，其可以被包括为图1和图2中图示的晶片载具的一部分。

图4A是图示了根据本公开的各方面的能够用来控制晶片的温度的基板载具系统的框图。

图4B是图示了根据本公开的各方面的能够用来控制晶片的温度的另一基板载具系统的框图。

图5是根据另一实施例的基板载具头的另一局部剖视图，基板载具头可以被包括为图1和图2中图示的晶片载具的一部分。

图6是根据本公开的各方面的基板载具头的实施例的分解俯视等距图。

图7是根据本公开的各方面的图6中的载具头的分解底部等距视图。

图8是根据本公开的各方面的图6中的载具头的剖视图。

图9是根据本公开的各方面的基板载具的另一实施例的立体图，该基板载具能够用作为基板载具系统的一部分以控制基板的温度。

图10是沿着图9的线A-A截取的图9的基板载具的剖视图。

图11是沿着图9的线B-B截取的图9的基板载具的另一剖视图。

图12是底板的剖视立体图，具有沿着图10的线C-C截取的截面。

图13是图示了聚氨酯的热导率作为温度的函数的图表。

图14A是IC1000微孔聚氨酯(MPU)垫的SEM图像。

图14B是根据本公开的各方面的CMP期间抛光垫和晶片的剖视图。

图15是根据本发明各方面的包括经结合的雾化器系统的基板加工系统的示意图。

图16是图示了实验1与实验2之间的垫温度差异的图表。

图17是图示了对于使用保持环的CMP系统的环压力(psi)与压板温度(℃)之间的关系的图表。

图18图示了具有阶梯形状的保持环。

图19是根据本公开的各方面的包括用于经雾化的冷却液的容纳和排放系统的CMP系统的示例的剖视图。

图20提供了形成图19所示的外腔室和内腔室的稳压室的两个分解立体图。

图21A至21D提供了形成图19所示的外腔室和内腔室的稳压室的实施例的附加视图。

图22A和图22B提供了示例性CMP系统的视图，CMP系统包括容纳和排放系统，容纳和排放系统包括根据本公开的各方面的喷洒器。

图23提供了具备传感器的CMP系统的示例的示意图。

具体实施方式

尽管以下文本阐述了本发明的许多不同实施例的详细描述，但是应当理解，本发明的法律范围由在专利末尾处阐述的权利要求的文字限定。详细描述仅被解释为示例性的，并且没有描述本发明的每个可能的实施例，因为描述每个可能的实施例即使不是不可能的，也是不切实际的。可以使用当前技术或在本专利申请日期之后开发的技术实现许多替代实施例，这些实施例仍将落入限定本发明的权利要求的范围内。

化学机械平坦化(CMP)

在制造半导体IC、MEMS器件和LED以及许多其他类似应用中，采用和使用化学机械平坦化(CMP)来平坦化薄膜，这在为这些类型的装置制造“芯片”的公司中是常见的。这种采用包括为移动电话、平板电脑和其他便携式装置以及台式计算机和笔记本计算机制造芯片。纳米技术和微加工的发展为数字装置在医疗领域、汽车领域和物联网(“IoT”)中的广泛使用和适应带来了巨大希望。用于薄膜平坦化的化学机械平坦化技术是由IBM公司的科学家和工程师于1980年代初期发明和开发的。如今，这种过程在全球范围内广泛传播，并且是许多数字装置的制造中的真正使能技术中的一者。

集成电路由导电材料(例如，铜、钨、铝等)的多层和交替层、绝缘层(例如，二氧化硅、氮化硅等)和半导体材料(例如，多晶硅)制成。这些层的相继组合被依次施加到晶圆表面，但是由于表面上的注入装置，在装置结构上建立了形貌起伏，如二氧化硅绝缘层的情况一样。在能够沉积下一层之前，通常使用CMP将这些不需要的形貌起伏变平或“平坦化”，以允许尺寸不断减小的装置特征之间的适当互连。在铜层的情况下，铜沉积在表面上以填充接触通孔，并且为电子从装置到装置以及从层到层的传输形成有效的竖直路径。被施加(通常通过沉积过程施加)的每个层都持续这个程序。在多层导电材料(多层金属)的情况下，这可能会导致大量的抛光程序(针对导体、绝缘体和半导体材料的每层进行一次)，以便在装置与特征之间实现成功的电路和互连。

在CMP过程期间，基板或晶片由晶片载具保持，晶片载具通常通过晶片载具内的弹性膜旋转并压靠在抛光压板上一段特定的时间。CMP晶片载具通常包含用于对大致平坦和圆形的工件，比如硅晶片和/或在加工头上沉积在其上的薄膜进行精密抛光的部件。这些部件包括：1)弹性膜，压缩气体被施加到膜的顶表面或背侧；然后，所述压力通过膜传递到工件的顶表面或背侧，以便在CMP期间实现材料去除；2)一个或多个刚性支撑部件，其提供用于以下各者的手段：将膜紧固至其配合部件、将膜保持成其期望的形状和尺寸、和/或夹紧膜以提供用于密封和容纳受控气体压力的密封体积。

在该过程期间，通过流体控制装置，比如计量泵或质量流量控制调节器系统将浆料施加到旋转的抛光垫上。浆料能够在单程分配系统中被带至抛光压板。为了获得更好的性能，浆料颗粒在其介质中应均匀分布在旋转的晶片与旋转的抛光垫/压板之间。

通过晶片载具膜向晶片的背侧施加力以将其压入垫中，并且两者都可以运动以产生相对速度。运动和力导致垫的部分产生磨损，这是由于磨料在晶片表面上来回移动时将磨料推靠在基板上。浆料中的腐蚀性化学物质会改变晶片的表面上抛光的材料。这种机械磨损效应与化学改变相结合被称为化学机械平坦化或抛光(CMP)。与单独采用化学效应和机械效应相比，在同时采用化学效应和机械效应两者的情况下，材料的去除率能够容易地提高一个数量级。同样，通过同时使用化学效应和机械效应，可以改善抛光后的表面的光滑度。

在抛光过程期间，从晶片的表面去除诸如铜、电介质或多晶硅之类的材料。这些微小颗粒保持悬浮在浆料中，或者嵌入抛光垫中，或者两者兼有。这些颗粒会在被抛光的薄膜的表面上造成划痕，从而导致电路中的灾难性故障、使芯片无法使用，从而对产量产生重大的负面影响。

对于包括集成电路、MEMS和LED的许多产品而言，产量是在制造层面决定成功的驱动力。针对半导体制造设施(“工厂”)和铸造厂内的CMP过程的表面质量公差以纳米甚至埃为单位进行测量。在CMP期间尽可能均匀地从晶片或薄膜的表面去除材料的能力很重要。因此，载具设计技术不断朝着提高这种能力的方向发展。已经在CMP系统中加工的晶片的平整度方面的微小不均匀性会导致产量下降和浪费增加。晶片载具和加工垫的直径上的不均匀性或压差会导致晶片破裂。制造固态装置的累计成本统称为“经营成本(CoO)”，并且该术语也适用于每个所需的制造步骤。CMP过程的CoO是制造半导体“芯片”及其相关数字装置所需的500至800个单独制造步骤中最高的CoO值之一。

对于许多集成电路应用，由碳化硅形成的晶片可能变得更受欢迎。例如，预期汽车工业将使用碳化硅晶片来制造集成电路，这是由于这种碳化硅晶片与传统的硅晶片相比具有某些优势。例如，与基于硅晶片的集成电路相比，基于碳化硅晶片的集成电路可以具有更低的功耗和更高的耐热性。因此，随着机动车辆越来越多地使用集成电路以用于控制车辆的各方面，由于这些期望的特性，越来越多地使用碳化硅晶片制造这些控制系统。

然而，碳化硅是比硅更硬的材料。因此，相对于其他类似的基于硅晶片的CMP过程，碳化硅晶片可能需要更高的压力和/或速度(例如，晶片的表面与抛光垫/压板之间的相对速度)，以在CMP期间实现足够的去除率。相对于类似的基于硅晶片的CMP，这些增大的压力和/或速度能够导致碳化硅晶片CMP期间产生的热量增加。这种增加的热量反过来又会对晶片表面、抛光垫和/或与晶片接触并向晶片施加压力的弹性膜产生不利影响。例如，多余的热量可能导致晶片上的表面缺陷。多余的热量可能导致弹性膜和/或抛光垫熔化、和/或将晶片粘在膜上或者使其从载具上丢失，这可能会损坏晶片和载具、和/或阻止从载具上卸下晶片。因此，需要为晶片和/或弹性膜提供冷却，以降低抛光过程中的温度。将理解的是，本公开的各方面可以实施为用于碳化硅以外的材料形成的基板，并且可以实施为用于在具有基板载具的基板过程、诸如CMP的任何阶段期间冷却、加热或以其他方式控制晶片、膜或晶片载具的其他部分的期望温度。

CMP垫表面温度会是CMP加工中的一个关键变量。垫温度会由于很多变量而变化很大，这些变量包括：过程开始前的空闲时间、晶体和压板旋转速度、晶体压力、浆料流速、压板上被处理的晶体数量、浆料温度以及其他变量。本文中所描述的实施例的各方面允许，在这些变量中的广泛范围变量的情况下，垫表面温度能够保持基本恒定，例如保持在约50℃。所认为的是，这是由于雾化水的蒸发的热量被施加到垫表面，这使垫表面保持恒定的温度，或多或少地独立于这些其它变量以其他方式导致显著温度变化的程度。因为温度稳定性对CMP过程稳定性至关重要，因此这是本实施例的另一关键优势。

CMP工具通常连接至外部排放源。这样做的主要目的是为了带走任何可能由浆料蒸发、特别是可能有毒、易挥发(强烟雾，如氨气)和/或具有腐蚀性的浆料产生的烟雾。排放连接部通常位于抛光机的底板处或在顶部。在这两种情况下，排放引起的气流并未靠近抛光垫的表面，而抛光垫的表面处是分配浆料和产生烟雾的地方。在本发明的情况下，排放引起的气流直接施加到垫表面、在浆料使用点处(极近处)并且被高度约束，以增强(例如，最大限度地)烟雾收集，同时减少(例如，最小程度地)传播到抛光机和/或操作环境内的更大的面积/体积。这对人员安全、环境问题和机器寿命而言是重大改进。

将参考特定实施例并参照某些附图来描述所公开的技术。本公开不限于此，而仅由权利要求限定。描述的附图仅仅是示意性的，并且是非限制性的。在附图中，出于说明的目的，一些元件的尺寸可能被放大并且没有按比例绘制。尺寸和相对尺寸不一定对应于本公开的实践中的实际缩减量。

具备液体冷却的CMP系统

图1是用于处理抛光垫110的化学机械平坦化系统100的示意图。系统100能够包括被配置成保持和加工晶片的晶片载具150。应当理解，本文中使用的术语“晶片(wafer)”能够指(例如圆形的)半导体晶片，但是能够更广泛地涵盖通过抛光或平坦化设备，比如CMP设备加工的具有不同形状的其他类型的基板。因此，在以下描述中，特别地，除非上下文清楚地涉及仅一者“基板”的“晶片”，否则术语“晶片”和“基板”可以可互换地使用。在图示实施例中，基板载具150处于加工(例如，下部)位置，用膜(未示出)将基板(未示出)保持在抛光垫110上。抛光垫110能够定位在支撑表面上，例如压板120的表面。

图2是图1的化学机械平坦化系统的视图，示出了由基板载具150保持在装载(例如，上部)位置的基板155。例如，保持基板155能够通过真空力而被保持。参考图1和图2两者，系统100能够包括浆料输送系统140，浆料输送系统140被配置成将加工浆料输送到基板155，并允许其抵靠抛光垫110进行化学/机械平坦化。系统100能够包括垫调节臂160，垫调节臂160在其端部处包括垫调节器，垫调节器能够被配置成在加工周期期间或之间处理或“更新”垫的表面粗糙度或其他加工特性。

在图1和图2的系统100中，抛光垫110位于绕竖直轴线逆时针旋转的压板120的顶面上。能够实施其他取向和方向的移动。

浆料输送系统140能够将包含磨料和腐蚀性颗粒的浆料输送到经处理的抛光垫的表面130。抛光浆料通常是磨料颗粒(即胶态二氧化硅、胶态氧化铝或胶态二氧化铈)在水基介质中的胶态悬浮液。在各种实施例中，浆料输送系统140包括计量泵、质量流量控制调节器系统或其他合适的流体输送部件。

基板载具150能够例如用真空来保持基板155，使得待抛光的基板155的表面朝向抛光垫110。由浆料输送系统140沉积在抛光垫110上的浆料中的磨粒颗粒和腐蚀性化学物质分别通过磨损和腐蚀对基板进行机械和化学抛光。基板载具155和抛光垫110能够以多种不同方式中的任意方式相对于彼此移动，以提供抛光。例如，基板载具150能够对压板120施加向下的力，使得基板155被压靠在抛光垫110上。如在本文中将进一步描述的，能够使用加压膜(未示出)将基板155压靠在抛光垫110上。当抛光垫110和基板载具155相对于彼此移动时，基板155与抛光垫110之间的浆料的磨料颗粒和腐蚀性化学物质能够提供化学和机械抛光。抛光垫与基板载具之间的相对运动能够以各种方式配置，并且任一者或两者能够被配置成相对于彼此摆动、线性移动和/或逆时针旋转和/或顺时针旋转。

垫调节臂160能够通过用力压靠抛光垫110且在其间进行相对运动，比如上述关于抛光垫和基板载具150的相对运动来调节抛光垫110的表面。图示实施例中的垫调节臂160能够摆动，并且在其端部处具有接触抛光垫110的旋转垫调节器。

图3是基板载具头300的局部剖视图，基板载具头300可以被包括为图1和图2中图示的基板载具150的一部分。基板载具头300包括用于化学机械平坦化(CMP)系统的膜组件305。在一些实施例中，基板载具头300(本文中也称为载具头)可以包括支撑基座380，膜组件305安装到支撑基座380。支撑基座380能够是用以向膜组件提供支撑的任何合适的配置。支撑基座380能够将基板载具头300的其余部分与CMP系统(未示出)附接和接合。支撑基座380能够包括载具本体、基板保持器、支撑板和/或本文中其他地方描述的其他部件，以支撑晶片(例如，膜组件305)和/或将载具头300的其余部分与CMP系统接合。

如示出的，膜组件305可以包括支撑板310、弹性膜320、诸如膜夹具330的膜保持器以及可选的外压力环340。支撑板310能够是在加工期间对晶片进行支撑的任何合适的配置，例如，将膜组件305附接到支撑基座380。例如，支撑板310可以使用一个或多个螺栓或其他合适的附接元件安装到支撑基座380。支撑板310可以在不同的位置处，比如例如沿着支撑基座380的外周边安装到支撑基座380。

支撑板310能够是用以支撑晶片的任何合适配置，例如，通过弹性膜320支撑晶片。弹性膜320可以以多种不同的方式固定到支撑板310。弹性膜320可以在支撑板310固定到支撑基座380之前或之后固定到支撑板310。通过使用保持元件的多种合适的不同的膜保持器中的任一者，比如膜夹具330，可以将弹性膜320固定到支撑板310。在一些实施例中，膜夹具330可以被弹簧加载。在其他实施例中，膜夹具330可以通过使用紧固机构(例如，螺母和螺栓等)牢固地固定。膜夹具330能够将膜320的外部部分(例如，外边缘)固定到支撑板310和/或支撑基座380的相对应的部分。膜保持器能够是用以将膜320的至少一部分固定到支撑板310和/或支撑基座380的任何合适的配置。

例如，如以上参照图1至图2所描述的，弹性膜320能够固定到支撑板310，使得膜320能够保持基板370抵靠抛光垫并加工基板。膜能够包括被配置成接触基板的(例如，面向上的)表面的(例如，面向下的)第一表面。膜320能够具有足够的弹性和柔性，使得与抛光垫材料和加工参数相组合，膜320能够在整个基板370上施加更均匀的压力。在一些实施例中，膜320的弹性和柔性也可以有助于减少基板破损。膜320和支撑板310能够被配置成允许液体在膜320与支撑板310之间流动，并且在平坦化期间将膜320压靠在基板370上。例如，膜320能够被配置成允许液体沿着与前述第一膜表面相反的第二表面流动，例如，面向上的表面。支撑板310能够与膜320间隔开，以在其间形成间隙或膜腔360。当膜320处于静止(例如，非加压)状态时能够形成膜腔360。膜腔360能够被密封。在一些实施例中，能够在膜腔360内形成液密密封，以防止液体在被加压时从膜腔360泄漏。因此，膜腔360能够形成液体腔，液体能够通过液体腔循环。在膜320的一部分与载具本体(例如，板310和/或基座380)的一部分之间，例如在膜夹具330处能够形成密封。如本文中所使用的，被密封的膜腔涵盖与能够被选择性地密封(例如，使用例如阀打开和关闭)的入口和/或出口流体连通的膜腔。

在一些实施例中，当膜320处于静止状态时，膜320的一部分，比如其上表面，位于或接近于板310的相应部分，比如其下表面，并且当膜320延展(例如，通过液体而被加压)时形成膜腔360。在平坦化期间，膜腔360能够重新分布并解决作用在膜320上的液体压力的变化，并且因此解决作用在基板370上的液体压力的变化。如示出的，液体能够通过入口350而被提供到膜320的背侧进入到膜腔360中。入口350可以被布置在支撑板310内，或者能够通过其他配置供应液体。还能够经由出口355从膜腔360移除液体。入口350和出口355中的每一者可以根据应用(例如，圆管、方管等)而被不同地修改。如本文中进一步描述的，在一些实施例中，能够通过入口和/或出口向腔360提供真空，以用于将晶片370保持到膜组件的下侧。

在一些实施例中，能够通过将膜320与支撑板310间隔开来形成膜腔360。例如，支撑板310能够包括凹入的内部部分以形成腔。在图示实施例中，膜组件305能够包括可选的外压力环340以形成膜腔360。在其他实施例中，膜组件305可以在没有压力环的情况下被组装。例如，弹性膜320可以直接靠在支撑板310上放置，不存在将膜320与支撑板310分开的膜腔360，例如，当膜腔360中不存在液体时。在一些实施例中，膜组件305可以包括被布置成同心圆的一个或多个压力环340。一个或多个压力环340可以包括允许液体从(多个)压力环340的一侧流动到压力环340的其他侧的通道(未示出)。

在另一实施例中，晶片载具能够包括多区载具。例如，膜320可以是多区膜。多区膜中的每个区能够包括对应的膜腔，膜腔被配置成接纳液体，和/或被类似地(例如，单独地)控制，如本文中针对具有单区腔的单区载具所描述的。例如，膜320可以具有膜320的凹槽(例如，凹口)和/或凸起部分，其有效地隔离出膜320的各个区。在非限制性示例中，凹槽可以被布置在源自膜的中心的一系列同心圆中。在另一示例中，凹槽和凸起部分可以是不规则形状的(例如，互连的圆形、非圆形凹口、散布在膜表面上的圆形图案)，以便改善当附接到膜组件305时施加在基板370上的压力的分布。在一些实施例中，系统可以向多区膜中的一个或多个区施加不同的压力以调整每个区中的去除率。例如，对于其中施加较高压力的区，去除率可能较高。该系统还能够调节提供给一个或多个区的液体的温度以调节去除率。例如，与另一区相比，可以对特定区施加更高的温度(例如，更少的冷却)以增加去除率。温度变化对去除率的影响可能相对低于压力变化的影响。因此，当调节单区或多区系统的去除率时，温度可以用作微调变量。例如，第一区的压力能够被控制为与第二区的压力相同、大于或小于第二区的压力。第一区的温度能够被控制为与第二区的温度相同、大于或小于第二区的温度。

膜320可以是柔性的，使得其符合其周围的结构。在一些情况下，膜320可以是凸形的。例如，膜320可以在中心下垂。膜320甚至可以被定形状为类似圆锥体，使得膜320的小区域将与基板表面接触以用于进行高精细抛光。

如本文中所描述的，膜材料可以是适合用于平坦化的任何弹性材料，并且用于例如在用于CMP过程的载具头内使用。在一些实施例中，膜材料可以是橡胶或合成橡胶材料中的一种。膜材料还可以是乙烯丙烯二烯单体(M级)(EPDM)橡胶或硅树脂中的一种。另外，它可以是乙烯基、橡胶、硅橡胶、合成橡胶、腈、热塑性弹性体、氟弹性体、水合丙烯腈丁二烯橡胶或氨基甲酸酯和聚氨酯形式的一种或多种组合。为了有效地冷却基板(或加热、或以其他方式控制基板的温度)，在某些实施例中，可以基于材料的传热性质来选择用于弹性膜320的材料。因此，当对诸如碳化硅基板之类的基板进行冷却时，具有较高热导率的材料可以是期望的。例如，在一些实施例中，膜材料可以是弹性体，比如硅树脂，包括罗杰斯公司(Rogers Corporation)拥有的商标下的可购得的那些，其具有能够有助于对基板进行冷却的导热性。在一些实施例中，弹性膜320可以包括增加弹性膜320的热导率的无机添加剂，以改善温度控制液体与基板之间的热传递。提高热导率的无机添加剂的示例可以包括Martinswerk GMBH拥有的商标/>下制造的一系列添加剂。

在单个CMP系统内能够实施一个或多个膜组件。CMP系统可以具有在操作时利用来自系统的反馈的控制(例如，变速电机控制等)，以更精确地控制CMP过程。

在示例性实施例中，膜320可以被平坦化。例如，膜320能够被制成为在期望公差内的平坦的，和/或被制成为符合期望公差内的表面粗糙度。例如，膜320可以经历平坦化程序，其中膜受抛光垫影响。另外，可以将膜320引入化学浆料中，化学浆料使膜320变得平坦。此外，在整个平坦化过程中，膜320的表面粗糙度能够被改善。表面粗糙度对于在CMP过程的环境中使用的膜会是重要的，出于至少两个原因：密封和粘滞作用(stiction)。通过平坦化过程，为了进行处理的目的，可以降低表面粗糙度以便提供基板370与膜320之间的改善的密封。同时，可以增加表面粗糙度，以便防止粘滞作用(即，基板由于表面张力而粘附到膜上)，并且改善加工后基板从膜上的释放。在(以下描述的)平坦化过程期间可以使用控制机构，以便实现所期望的低表面粗糙度与高表面粗糙度之间的平衡。控制机构可以处于被用来对膜进行平坦化的装置的外部。

如以上所讨论的，当以较高的压力和/或速度抛光基板时，这可能与某些基板，比如碳化硅基板有关，基板与旋转抛光垫/压板之间的摩擦会导致温度高到足以对基板370和/或弹性膜360产生负面影响。因此，本公开的一个方面涉及使液体沿着弹性膜360的表面流动，以便冷却弹性膜360和基板370。图4A是图示了根据本公开的各方面的能够用来控制基板的温度的基板载具系统400的框图。

参照图4A，基板载具系统400能够包括气体源，例如压缩干燥空气(CDA)源405和液体源410。能够经由设施、现场容器提供气体源和液体源，并且/或者气体源和液体源能够是本文中描述的再循环系统的一部分。系统400能够包括一个或多个阀，比如阀420、425和427，以提供选择性的真空、气体或液体流。系统400能够包括真空源，比如空气驱动抽吸器430。系统400能够包括载具头500，载具头500具有膜腔360、入口350以及出口355，类似于本文中关于载具头300(图3和图5)、载具头600(图6至图8)、或如本文中描述的提供温度控制的其它载具头所描述的那些。系统400能够包括可移动元件，可移动元件被配置成提供载具头与抛光头，比如旋转接头435之间的相对移动。旋转接头435能够是载具头的一部分或是安装到载具头的独立部件。系统400能够包括控制系统440。控制系统440可以包括压力和/或流量调节器，其被配置成在入口和/或出口处控制膜腔360内的压力和/或流量。例如，控制系统440能够包括流体背压调节器445，并且在一些实施例中，包括气动调节器415。在一些实施例中，控制系统440可以进一步包括控制处理器(未图示)，其被配置成控制气动调节器415、流体背压调节器445和/或基板载具系统400的其他部件中的一者或多者。应当理解，控制系统440能够包括一个或多个传感器，一个或多个传感器被配置成感测各种过程参数，比如流速、压力、温度等，以使用控制处理器提供开环或闭环控制。例如，能够实施温度、流量和/或压力传感器来感测与膜腔流体连通的液体的温度、流量和/或压力。

可以至少部分地基于液体的传热性质来选择用于冷却的液体。在一个实施例中，液体可以是水。在另一实施例中，液体可以被设计成具有比水更高的传热性能，例如，液体可以是Galden HT传热流体。根据实施例，也可以使用其他液体。

液体源410选择性地(例如，经由阀425通过旋转接头435)向膜腔360提供液体。旋转接头可以具有一组流体通道，其允许液体源410向载具头500的入口350提供液体，并且接纳经由出口355流出基板载具头300的液体，同时使载具头500能够旋转。从液体源接纳的液体被允许经由入口350流入到膜腔360中，并且被允许经由出口355流出膜腔360，例如流到流体背压调节器445。

CDA源405向气动调节器415提供CDA，使得气动调节器415能够控制流体背压调节器445。在一些实施例中，流体背压调节器445能够由控制处理器直接控制，而不包括气动调节器415。流体背压调节器445通过维持流体背压调节器445上游的液体的期望压力来控制膜腔360内的液体压力。因此，当液体压力高于期望压力时，流体背压调节器445可以通过允许一部分液体流出到液体离开端口450中来释放多余的压力。液体离开端口450能够包括三通接头或阀，以在调节器445、抽吸器430和/或可选的热交换器460之间提供选择性流动。流体背压调节器445可以被配置成控制膜腔360中的液体压力，并且因此控制CMP期间施加到基板的压力。由液体源提供的液体的压力可能高于在CMP期间所预期的将被施加到基板370的压力范围。因此，流体背压调节器445能够被配置成通过将流体的压力降低到期望水平来调节膜腔360中的液体的压力。膜360内的压力能够经由定位在膜腔360上游的附加或替代压力调节器控制。

CDA源405还经由阀420向空气驱动液体抽吸器430提供CDA。阀427能够在允许液体流动、提供负压(例如，通过空气驱动抽吸器430)以及膜腔360的排放之间用于控制其中液体被提供到膜腔360的方式。当提供负压时，空气驱动液体抽吸器430被配置成向膜腔360中的液体提供负压(例如，真空)。在某些实施例中，空气驱动液体抽吸器430还可以包括用于CDA的排放装置，其中通过空气驱动液体抽吸器430的CDA的流控制向液体提供的负压。负压能够用于在弹性膜与基板370之间提供吸力，允许基板载具头300拾取基板，以用于进行处理的功能。也就是说，由空气驱动液体抽吸器430提供的负压能够将基板370保持在弹性膜320的下侧处。在弹性膜320的背侧处提供支撑的支撑板可以包括孔，以提供上述真空(以在晶片上提供吸盘效应)和/或允许膜腔360中的液体的正压使基板370从弹性膜320脱离。

在某些实施例中，可以简单地将从液体离开端口450流出的多余的液体丢弃，以形成非再循环系统。然而，在其他实施例中，从液体离开端口450流出的多余的液体可以被再循环回到液体源410。在某些实施方式中，系统400可以进一步包括可选的热交换器460，热交换器460被配置成在将液体提供回液体源410和进入到载具头中之前调节液体的温度(例如，冷却)。

图4B是图示了根据本公开的各方面的能够用来控制晶片的温度的另一基板载具系统的框图。参照图4B，基板载具系统700能够包括冷却器705、压力设定点710、背压调节器(BPR)715、输入压力计720、流量计725、水“开”阀730、载具735(比如载具头300或600)、压板740、输出压力计745、再循环/真空阀750和真空分离器755。

在图4B的实施例中，背压调节器(BPR)715位于载具735的上游。这种配置能够提供比其中BPR715位于载具735下游的配置更高的流速。经由弹性膜，较高的流速能够改善基板的冷却。流体背压调节器445到载具头500上游侧的类似定位能够在图4A的实施例中实施。

参照图3、图4A和图4B，当液体沿着弹性膜320的背侧流动通过膜腔360时，由于抛光过程的摩擦而产生的热量经由弹性膜320从基板370转移到液体中。基板载具系统400可以控制沿着弹性膜320的液体具有足够的流量，以去除抛光期间产生的多余的热量。例如，液体流控制器(例如，控制系统440)能够实施在膜腔360的上游或下游。

能够以多种不同的方式配置入口和出口，以影响膜腔内的液体流(并且因此影响温度控制)。在图3的实施例中，入口350可以大概位于基板载具头300的本体的中心处，并且出口355可以位于与入口350相比距载具的中心更远的径向位置处，例如，弹性膜320的外周边缘附近。由于向心力，基板载具头300在抛光期间的旋转可以帮助液体从入口350流向出口355。尽管图3中图示了单个入口350和单个出口355，但是在一些实施例中可以包括多个入口350和/或出口。例如，多个出口355可以定位在弹性膜320的外周边缘附近和/或沿着从载具本体的中心延伸的径向(或周向)路径间隔开。

图5是根据另一实施例的基板载具头300的另一局部剖视图，基板载具头300可以被包括为图1和图2中图示的基板载具150的一部分。类似于图3的实施例，图5实施例的基板载具头300包括膜组件305、入口350和出口355、膜腔360和支撑基座380。膜组件305可以包括支撑板310、弹性膜320、膜夹具330、以及可选的外压力环340。膜组件305可以被配置成在平坦化期间将基板370保持靠在抛光垫上，并且提供真空以用于将基板370保持到膜组件305的下侧。这些部件可以具有与结合图3描述的功能类似的功能。

如图5中示出的，入口350和出口355可以位于相反的位置，例如，在弹性膜320的外周边缘附近。因此，从入口350流出的液体可以从弹性膜320的一侧(例如，边缘)流到位于弹性膜320的相反侧(例如，边缘)的出口355。

应当理解，能够以任何合适的配置(例如，形状、尺寸、位置、数量等)设置本文中所描述的(多个)入口350和(多个)出口355，以改善温度控制和液体分布。例如，尽管在图3和图5的截面中示出了单个入口350和单个出口355，但是可以设置两个或多个入口350和两个或多个出口355。一个或多个入口或者一个或多个出口能够设置在弹性膜320的相反侧上的不同位置(例如，外周边缘附近)，使得液体沿着弹性膜320更均匀地流动。在一些实施例中，一个或多个入口350能够相对于一个或多个出口355关于弹性模320的中心径向向内定位，反之亦然。在一些实施例中，一个或多个入口350能够相对于一个或多个出口355定位在大致相同的径向位置处，但定位在不同的周向位置处。一个或多个入口350或者一个或多个出口355能够大概定位在弹性膜320的中心处。

具备液体冷却的多膜CMP系统

图6为基板载具头600的实施例的分解俯视等距图。图7是图6中的载具头600的分解仰视等距图。图8是图6中的载具头600的剖视图。载具头600的实施例能够被实施在各种类型的基板加工设施内。例如，载具头600能够被实施在CMP系统中，比如参照图1和图2描述的那些，或者其他类型的CMP系统。载具头600能够被实施在图4A的基板载具系统内，并且能够包括图3和图5中的载具头的一些特征(反之亦然)。

参照图6至图8中的一幅或多幅图，基板载具头600能够包括载具本体21，以支撑载具头600的各种部件。载具头能够包括附接到载具本体21的基板保持器20。保持器20能够被配置成将基板保持并支撑在载具头600上。例如，基板保持器能够包括被配置成接纳基板的孔40。孔40能够形成部分或完全延伸穿过基板保持器厚度的侧壁，以支撑保持在孔40内的基板并因此防止其横向移动。保持器20能够是单独的或整体形成的零部件，并且能够是与载具本体21相同或不同的材料。基板保持器能够包括基本完整的外表面42，或者该表面能够具有凹槽或其他凹部以改善浆料流动。

载具头600能够包括第一弹性膜25和第二弹性膜30。膜或其部分能够彼此堆叠或相邻定位，例如没有居间结构。在基板加工期间，膜25、30能够一起将基板压靠在基板加工压板上，如以上关于图1和如2中的CMP加工所描述的。膜25、30的部分能够相互压靠。

膜25、30可以是柔性的，使得每个膜都符合相邻结构。膜材料可以是任何弹性材料，例如，适于接收背压并将该背压传递到保持在载具头内的基板上的材料。在一些实施例中，膜材料可以是橡胶或合成橡胶材料中的一种。如以上所描述的，膜材料还可以是乙烯丙烯二烯单体(M级)(EPDM)橡胶或硅树脂中的一种。另外，它可以是乙烯基、橡胶、硅橡胶、合成橡胶、腈、热塑性弹性体、氟弹性体、水合丙烯腈丁二烯橡胶或氨基甲酸酯和聚氨酯形式的一种或多种组合。为了有效地冷却基板，在某些实施例中，可以基于材料的传热性质来选择用于弹性膜25、30的材料。因此，当对诸如碳化硅基板之类的基板进行冷却时，具有较高导热性的材料可以是期望的。在一些实施例中，弹性膜25、30可以包括增加弹性膜25、30的热导率的无机添加剂，以改善温度控制液体与基板之间的热传递。

膜25、30(和本文中的其他膜)能够包括为保持载具600(和本文中的其他载具)内的基板提供支撑的部分。这种基板支撑部分能够与膜25、30的其他部分区分开，这些其他部分不支撑基板但是有助于将膜25、30附接到载具的其他部分。

例如，第一弹性膜25可以包括宽度为W1的第一基板支撑部分，如示出的。所示出的第一基板支撑部分是第一膜25的水平部分，其延伸并横跨其宽度W1向保持在基板保持器20的孔40内的基板提供支撑。第一弹性膜25的其余部分(即，不是第一基板支撑部分的部分)，其能够包括例如以蛇形形状在外部支撑板36(下面进一步描述)的外部部分、膜背衬支撑件17、基板保持器20和载具本体21周围和/或在它们之间的较短的竖直和水平部分，该其余部分能够被配置成提供第一膜25到载具头600的其余部分的附接。

第二弹性膜30能够包括宽度为W2的第二基板支撑部分。所示出的第二基板支撑部分是第二膜30的水平部分，其延伸并跨越其宽度W2向保持在基板保持器20的孔40内的基板的内部中心部分提供支撑。第二基板支撑部分能够定位在第一基板支撑部分与载具本体21之间。第一和第二基板支撑部分能够相对于彼此堆叠，并且能够彼此直接堆叠(即，彼此接触)。第二基板部分能够以所示的取向堆叠在第一基板部分之上。如示出的，第二基板支撑部分能够被配置成选择性地提供抵靠第一无孔基板支撑部分的内部区段的力。第二基板支撑部分的外表面能够直接接触第一基板支撑部分的至少内部区段的内表面。这种配置能够允许第二膜30在基板上提供改善的加工和均匀性，例如，在CMP过程中提供改善的中心去除速率控制。

第二弹性膜30的其余部分(相对于第二基板支撑部分)，其可以包括例如在其外缘处的短竖直部分和从竖直部分的远端端部延伸的水平唇缘，该其余部分能够被配置成提供第二弹性膜30到载具头600的其余部分的附接。

膜25、30(或本文中的其他膜)能够各自包括无孔部分，或者膜25、30能够各自是基本上完全无孔的。例如，当没有孔延伸穿过与对应的经密封的膜腔流体连通的任何表面时，膜是“基本上完全无孔的”。因此，膜具有例如在其外边缘处的用于安装目的的孔，但该孔是流体上隔绝的(例如，经密封的)，该膜能够是“基本上完全无孔的”。膜25、30或其区段能够是无孔的，以提供经密封的腔，同时允许膜在加工期间使用液体压力或真空展开和收缩，而没有液体泄漏。第一和第二基板支撑部分能够各自是无孔的，以分别形成第一无孔基板支撑部分和第二无孔基板支撑部分。

载具头能够包括内支撑板33。一旦被组装，内支撑板能够被固定以防止相对于载具本体21的相对运动。内支撑板33能够包括大致平坦的刚性支撑表面，该刚性支持表面被配置成在加工期间支撑保持在第二膜30的第二基板支撑部分上的基板。

载具能够包括外支撑板36。外支撑板36能够包括大致平坦的刚性支撑表面，该支撑表面被配置成支撑保持在第一膜25的第一基板支撑部分上的基板。在一些实施例中，外支撑板36能够支撑第一膜25的第一基板支撑部分的区段。例如，外支撑板36能够包括被外部板部分包围的中心开口41，该外部板部分能够在加工期间支撑第二膜30的第一基板支撑部分的对应外部区段。中心开口41能够被配置成包围第二基板支撑部分。在一些实施例中，第一基板支撑部分的宽度W1能够大于第二基板支撑部分的宽度W2。在一些实施例中，外支撑板36、第一膜25和第二膜30能够被配置成使得第二基板支撑部分能够穿过外支撑板36的中心开口41。因此，在一些实施例中，在加工期间，内支撑板33能够支撑保持在载具600上的基板的内部部分，并且外支撑板36能够支撑保持在载具600上的基板的外部部分。

本文中的膜可以是单区膜或多区膜。例如，膜可以具有凹槽(例如，凹口)和/或凸起部分，其有效地隔离出每个膜内的各个区。在非限制性示例中，凹槽可以被布置在源自膜的中心的一系列同心圆中。在另一示例中，凹槽和凸起部分可以是不规则形状的(例如，互连的圆形、非圆形凹口、散布在膜表面上的圆形图案)，以便改善加工期间施加在基板370上的压力的分布。在一些实施例中，通过将温度受控的液体施加到(多个)弹性膜中的一个或多个相关联的区，这些区能够用于控制或调节基板的不同区域中的材料去除率。

在一些实施例中，任一个膜或两个膜均能够是单区膜，其中每个区均被配置成仅从每个膜背侧的单腔接收压力或真空。“单腔”被定义为公共流体连通的单个体积，并且不限于特定的形状。该腔能够包括公共流体连通的小体积，其在相对小的公差之间被形成在部件之间，在图8中不容易看到。例如，载具600能够包括在第一膜25的第一基板支撑部分与载具本体21和/或外支撑板36的部分之间的相对小的开放空间内形成的单个第一膜腔。第一膜腔能够提供从液体源410到第一膜25的第一基板支撑部分的背侧的流体连通。因此，通过使温度受控的液体沿着第一膜25的背侧流动，能够在CMP过程期间对基板和第一膜25进行冷却。

在一些实施例中，载具600能够包括单个第二膜腔，单个第二膜腔例如形成在第二膜30的第二基板支撑部分与内支撑板33之间。第二膜腔可以与第一膜腔流体隔离，使得液体不会从第一膜腔泄漏到第二膜腔中。在经由例如流体背压调节器445对第一膜25中的液体加压时，第一腔的体积能够增大。当用CDA给对应的第二膜30加压时，第二膜腔的体积能够增大。

在一些实施例中，第二膜30的底表面和/或第一膜25的顶表面能够包括纹理和/或液体流动通道。纹理和/或液体流动通道可以允许液体在第一膜25与第二膜30之间流动，以用于允许液体对与第二膜30重叠的基板的区域进行冷却。

硅基板和碳化硅基板的比较例

由于硅基板与碳化硅基板之间的差异，与在每种类型的过程中执行的CMP过程相关联的参数可能不同。参数上这些变化可能导致碳化硅CMP产生多余的热量，本公开的各方面被设计成用于将这些热量冷却。以下的表1总结了典型的硅基板和碳化硅基板CMP过程的示例值。

/>

表格1

用于碳化硅基板的CMP的参数可以根据特定实施方式而变化。在一些实施方式中，在碳化硅基板的加工期间，基板载具头可以以大于用于硅的典型旋转速度范围的速度旋转。例如，为了抛光碳化硅基板，基板载具头可以以大于约100rpm、大于约110rpm、大于约125rpm、大于约150rpm或大于约175rpm的速度旋转、至多达到约200rpm的速度、或其间的任何范围。

与硅基板抛光相比，施加到基板的压力也可能超过碳化硅基板抛光的典型范围。在此，例如，为了抛光碳化硅基板，控制系统440可以将液体压力控制在大约6psi以上的压力、或大约7psi以上的压力、或大约8psi以上的压力、或大约9psi以上的压力、或大约10psi以上的压力、或大约11psi以上的压力、或大约12psi以上的压力、或大约13psi以上的压力、或达到大约14psi以上的压力、至多达到大约15psi的压力、或其间的任何范围。

在硅基板的典型抛光期间，温度可能不会显著高于或低于环境的环境温度(例如，室温)。然而，在不使用碳化硅基板的任何主动温度控制(例如，冷却)的情况下，碳化硅基板和抛光垫的温度可以上升到大约100°F以上。通过根据本公开的各方面的对基板(例如，碳化硅基板)进行的冷却，相对于没有主动温度控制的情况下将以其他方式发生的过程的温度，基板和抛光垫的温度可以降低超过大约10°F、20°F、30°F、40°F、50°F、60°F、70°F、80°F、90°F、至多达100°F、或其间的任何范围。如在别处提及的，所预期的是，在一些过程期间，温度控制将温度提高、以及将温度降低、或将温度维持在期望目标可能是有利的。因此，在一些实施例中，CMP过程的温度能够被控制在期望目标温度的0°F、10°F、20°F、30°F、40°F、50°F、60°F、70°F、80°F、90°F、或100°F内(即正或负)，或其间的任何范围。

本文中的实施例能够允许对厚度减小的基板进行加工。例如，碳化硅基板也可以具有小于大约600至800μm的典型硅基板厚度的厚度。例如，碳化硅基板可以具有小于大约600μm、小于大约500μm、小于大约450μm、小于大约400μm的厚度、至低达到大约350μm的厚度、或其间的任何范围，或在一些实施例中大约350μm的厚度。

使用本文中的实施例的对碳化硅基板进行的抛光还可以允许使用比用于硅基板的典型速率更低的材料去除率。例如，可以在碳化硅基板上实施的材料去除率能够小于大约50μm/h(微米/小时)、40μm/h、30μm/h、20μm/h、10μm/h，低至5μm/h以及其间的任何范围。

使用本文中的实施例的对碳化硅基板进行的抛光还可以允许使用比100至200ml/min(毫升/分钟)的用于硅基板抛光的典型速率更低的浆料流速。例如，浆料输送系统140可以以小于大约100ml/min、小于大约90ml/min、小于大约75ml/min、小于大约60ml/min、至低至约50ml/min或其间任何范围的速率向碳化硅基板输送加工浆料。

如本文中所使用的，关于“硅晶片”或“硅基板”的“硅”是指在形成硅晶片中使用的常规材料，硅晶片通常为高纯度单晶材料。本文中的实施例能够允许对硬度大于常规硅基板的基板，比如碳化硅基板进行加工。例如，基板能够被包括并且以减少破损的方式加工，其硬度(莫氏硬度)大于大约7、7.5、8、8.5、9、9.5、10、10.5、11以及其间的任何范围。在一些实施例中，能够加工硬度(莫氏硬度)大于大约11的基板。在一些实施例中，能够加工硬度(莫氏硬度)在大约8.5至10、或9至9.5之间的基板。能够加工硬度大于硅基板中的硅的硬度的基板。能够加工硅基板中的非硅基板。在一些实施例中，能够包括硅基板以提供过程的温度控制。附加地，能够实施硅或碳化硅基板之外的基板。

具有刚性晶片支撑板的具备液体冷却的CMP系统

本公开的各方面也能够应用于未使用弹性膜其他CMP系统。例如，图9至12示出了根据本公开的各方面的“刚性背衬”基板载具的实施例，其能够用作为基板载具系统(例如，图4A或图4B的系统)的一部分，以控制基板的温度。具体地，图9是根据本公开的各方面的基板载具的另一实施例的立体图，该基板载具能够用作为基板载具系统的一部分以控制基板的温度。图10是沿着图9的线A-A截取的图9的基板载具的剖视图。图11是沿着图9的线B-B截取的图9的基板载具的另一剖视图。图12是沿着图10的线C-C截取的底板的剖视图。

参照图9至10，入口管线和出口管线805为液体提供了循环穿过晶片支撑板310的路径。支撑板包括能够连结在一起的上板和下板，在其间形成液体腔(例如，液体冷却通道)815。上板和下板能够通过例如炉内钎焊连结在一起形成接缝810。液体冷却通道815能够被加工到下板中，然后下板和上板能够被炉内钎焊在一起以形成经密封的液体冷却通道815。类似于图3和图8中图示的实施例，基板载具头能够包括载具本体21，以支撑载具头的各种部件。载具头能够包括附接到载具本体21的基板保持器20。支撑板310可以附接到载具本体21和基板保持器20中的每一者。在一些实施例中，板310的整个周边(包括板310的上部)能够被保持器20和/或本体21包围。

在图9至12所示的实施例中，支撑板310和基板保持器20能够在不使用弹性膜的情况下固定和支撑基板。因为在一些实施例中，基板载具不包括弹性膜，所以基板载具能够是刚性的。尽管未图示，但是在支撑板310与基板之间可以包括载具膜，以在基板与支撑板310之间提供衬垫。如图12所图示的，液体冷却通道可以被布线为基本上覆盖支撑板310的整个区域，使得支撑板310的部分都不大于距液体冷却通道的阈值距离。液体冷却通道可以被加工到支撑板310的底板和顶板中的一者或多者中。因此，基板载具能够用于提供对基板(比如由碳化硅或其它材料形成的基板)的温度控制(例如冷却)，如上文结合弹性膜实施例所描述的。例如，系统类似于图4A或图4B所图示的系统，其中膜腔360被液体冷却通道代替，该系统能够用于在CMP期间循环或再循环液体以用于冷却基板。

具备温度控制抛光垫的CMP系统

如以上描述的，化学机械抛光机可使用以下各者的组合：向下的力(压力)、压板速度(摩擦)以及磨料化学物质，以从许多不同的基板上去除材料。这些包括但不限于硅、AlTiC、GaSi、SiC、玻璃、石英以及其他材料。施加到晶片上的压力和摩擦力的大小会受到正接触垫的晶片的温度的限制。高温能够导致垫失效，从而导致变形、熔化、釉化和化学物质(例如浆料化学物质)破坏。因此，在某些实施方式中，去除的量和/或速度不受机械系统的限制，而是受无法去除该过程产生的热量的限制。如果热量能够被有效地去除，那么机器的机械系统能够被推到其极限，并增大去除率。这能够提供更高的生产量和使当前不可用的过程运行的能力。

图13是图示了聚氨酯的热导率作为温度的函数的图表。具体地，图13示出了为什么聚氨酯垫中的热量的热管理会是困难的。由于块状聚氨酯的热导率(λ)相对较低，因此在使用聚氨酯垫时，热管理会面临挑战。在某些实施例中，这些垫的正常操作温度在293K(20℃)至323K(50℃)0.0225至0.0275W/mK之间。

即使在使用压板冷却时，能够通过热传导至压板而去除的垫热量的量也可能存在限制。另外，在垫的典型操作温度下，通过对流和辐射移除的热量可以忽略不计。

图14A是IC1000微孔聚氨酯(MPU)抛光垫的SEM图像830。图14B是根据本公开的各方面的CMP期间抛光垫832和晶片834的剖视图。示例IC1000微孔聚氨酯(MPU)垫832中微孔的存在能够显著降低热导率(λ)。一种能够用来从垫832去除热量的技术是冷却垫832的表面。在一些实施例中，液体能够用来冷却垫832。例如，水是非常好的冷却介质。然而，使用体积大于10ml/m的水会导致用来抛光晶片834的浆料836稀释，并且会因降低去除率而抵消了经增大的压力838和速度840的益处。

为了防止所添加的液体稀释表面，能够利用液体的蒸发潜热的方式来输送液体(例，如水)。由于水的汽化潜热约为2260J/g，水非常适合于垫表面冷却。因此，能够使用少量的水来冷却垫，从而对垫进行冷却而基本上不影响浆料836的化学物质。在一些实施例中，当考虑到由于浆料836化学物质上的变化而导致的去除率的任何下降时，用来冷却垫的水的量可以是足够低至使去除率净提高的。

图15是根据本发明各方面的包括雾化器系统的基板加工系统的示意图。如在图15中示出的，系统能够包括雾化器905，雾化器905被配置成将液体雾化并将非常薄的液体层散布在垫910(其能够被固定到压板915)的大的表面区域上，以允许水蒸发并直接从垫910的表面带走热量。对于一个实施例，计算出0.1ml/s的流速×2260J/g＝226W。使用具备安培计的热板的实验表明，对于0.1ml/s的示例流速，瓦数的实际值将为204W。在以下提供的各种示例中，包括雾化器905的系统能够使垫的温度降低14℃(25.2°F)。

使用液体雾化器的垫冷却的比较例

以下，提供了许多实验的实验数据，这些实验被执行测试抛光垫的冷却，该抛光垫使用了本文中所描述的液体冷却。对于以下列出的每个实验1、2、4和5，使用由AlTiC形成的晶片。

实验1——如表格1中示出的(高压、高速、没有对压板进行冷却的冷却器、没有载具冷却、没有雾化器)

表格1

实验2——如表格2中示出的(高压、高速、没有对压板进行冷却的冷却器、没有载具冷却、雾化器启用)

表格2

图16为实验3的图表，其图示了用于硅晶片的前雾化器喷嘴和后雾化器喷嘴应用的归一化去除率和温度。

实验4——如表格3中示出的(高压、高速、没有对压板进行冷却的冷却器、载具冷却启用、没有雾化器)

表格3

实验5-如表格4中示出的(高压、高速、没有对压板进行冷却的冷却器、载具冷却启用、雾化器启用)

表格4

具备保持环的CMP系统

图17是图示了对于使用保持环的CMP系统的环压力(psi)与压板温度(℃)之间的关系的图表。如在图17中示出的，在环压力与压板温度之间存在基本上线性的关系。

在示例性实施例中，保持环可以具有18.9平方英寸的表面积。对本实施例的保持环施加大240lbs的指令性向下的力能够在垫表面上产生大约12.7psi。在一些实施例中，系统可以向环提供指令性的压力(例如，以psi为单位)。在一种实施方式中，每psi到环上将导致24lbs的力。通过使用具有大约为5平方英寸的表面积的另一保持环来减小保持环的接触面积，能够对垫产生大约48psi的经施加的压力。保持环与抛光垫之间减少的接触面积也能够减少抛光期间产生的热量，这对于某些晶片，比如碳化硅晶片是特别有利的。因此，垫压力可能与保持环的表面积相关，因为向下的力将分布在保持环的可用表面积上。减小保持环的接触面积的一个效果可能会增加保持环的磨损。例如，小的保持环表面积和较高的经施加的压力能够导致保持环更快的磨损。

通过将保持环的与垫接触的部分的材料变更为更耐磨的较硬材料，能够至少部分地减轻保持环的磨损。然而，使用这种硬材料作为保持环可能会由于晶片的易碎性而导致晶片破裂。某些类型的晶片可能更易碎，并且因此，当使用更硬的材料作为保持环时更容易破裂。图18图示了具有阶梯形状的保持环1000。尽管未图示，在某些实施例中，保持环1000能够由两种不同的材料形成。特别地，在晶片接触环的地方能够使用不同的材料，比如聚苯硫醚(PPS)或聚醚醚酮(PEEK),以便防止保持环破坏晶片，同时仍能减少保持环上的磨损。

为了降低保持环磨损，本文中公开的CMP过程能够使用具有低表面积和两件式构造的保持环1000。例如，在一些实施例中，对于150mm的载具，保持环可以具有小于15平方英寸、小于12平方英寸、小于10平方英寸、小于8平方英寸或小于5平方英寸的表面积。例如，保持环1000能够包括坚硬且具有低磨损率的外部材料，比如氧化铝、氧化锆、氮化硼、碳化硼、碳化硅以及不锈钢。保持环1000能够进一步包括内部材料，内部材料具有与基板接触部相容的工程聚合物，比如PPS、PEEK、Torlon、Rulon、聚砜(PSU)、Ultem聚醚酰亚胺(PEI)或聚偏二氟乙烯(PVDE)。

使用具有足够硬度的外部材料能够使CMP期间的环磨损最小化，从而增加保持环的使用寿命。如在图5中示出的，保持环还能够具有阶梯状接触表面，以用于减小接触面积，从而减少由于保持环的表面与抛光垫之间接触而产生的热量。

经雾化的冷却液体的容纳和排放

如本文中所描述的，对于具有高于硅晶片所用的常规材料的硬度的材料形成的基板，使用经雾化的液体冷却基板可以是特别有利的。这是因为这种“硬”基板的抛光会产生多余的热量，限制了在基板和/或CMP设备过热损坏之前能够达到的去除率。与常规的晶片相比，可以产生额外热量的一种示例材料是碳化硅。然而，本公开的各方面也适用于能够用于基板的其他材料。

虽然经雾化的冷却液能够有效地冷却基板/CMP系统以提高去除率，但经雾化的液体可能会与CMP加工期间产生的浆料组合。使用经雾化的冷却液的一个潜在缺点是，相对于不使用经雾化的冷却液进行冷却的CMP加工，部分浆料化学物质可能会变成在空气中传播或者更容易地从加工环境中传播(例如，远离抛光垫、台板和/或基板)。这会变得很重要，因为相对于在常规的硅晶片材料上使用的浆料，用于加工碳化硅基板(或其它不太常见的材料，比如金和氮化镓)的浆料可能是腐蚀性的和/或有毒的。因此，一些腐蚀性和/或毒性化学物质可能经由经雾化的液体从系统中逸出，这会导致健康危害、提供污染源、和/或变成附近机器/系统的腐蚀源。

本发明的各方面涉及能够收集和排放经雾化的液体的系统，以减少或防止经雾化的腐蚀性和/或毒性化学物质逸出到环境中。图19是根据本公开的各方面的包括用于经雾化的冷却液的容纳和排放系统1100的CMP系统的示例部分的剖视图。如在图19中示出的，容纳和排放系统1100包括被配置成对抛光垫1110进行冷却的雾化器1102、外排放/低压腔室1104、内冷却腔室1106和被配置为排放口1108的输出端。

可以使用两个独立的稳压室形成外腔室1104和内腔室1106。内稳压室能够被配置成装配在外稳压室内，例如呈嵌套配置形式。内稳压室和外稳压室能够相对于彼此同轴。雾化器1102能够将经雾化的液体排放到内腔室1106中，以便冷却旋转的抛光垫1110。例如，雾化器1102可以包括输出喷嘴以排出经雾化的液体。雾化器1102能够定位成至少一部分在内腔室1106内。外腔室1104可以具有比内腔室1104更低的压力，以便从内腔室1104抽出经雾化的液体和浆料(例如，在空气中传播的浆料颗粒)，并且经由输出端(例如，排放口1108)将经雾化的液体和浆料排放到洗涤器。这种经雾化的液体和浆料能够从内腔室1106流入到外腔室1104中，例如，穿过一个或多个允许流动穿过的孔口，比如间隙1112。排放口1108可以连接到排放管线，排放管线被配置成具有大约-1.5至-4.0英寸水柱的负压。洗涤器能够从经雾化的液体中去除或降低任何腐蚀性和/或毒性化学物质的水平。在一个示例性实施例中，排放可以具有大约1500至2000或大约1800(例如，1877线性英尺/分钟和大约36.49立方英尺/分钟)的流速，然而，本公开的各方面不限于此。内稳压室和/或外稳压室能够靠近抛光垫1110定位，或者在一些实施例中，与抛光垫1110接触，以减少经雾化的液体和浆料在抛光垫1110与稳压室之间的泄漏。典型的间隙距离可以是大约1mm，并且可以在从0mm(接触垫表面的稳压室)到大约25mm的范围内，或在其间的任何范围内。在稳压室与垫表面接触的情况下，可以在外稳压室的下部部分增加孔或槽，以允许排放物流入到外稳压室中并通过外稳压室。另外，内稳压室的底表面可以低于外稳压室的底表面，使得只有内稳压室接触垫，而外稳压室与垫具有空隙，反之亦然。或者，稳压室的底表面高度能够类似地变化并且都与垫有一定的空隙。因此，排放引起的气流能够被直接施加到垫表面、在浆料使用点处(极近处)并且能够被高度约束，以增强经雾化的液体和/或浆料烟雾收集，同时减少传播到抛光机和/或操作环境内的更大的面积/体积。

图20提供了形成图19所示的外腔室1104和内腔室1106的稳压室的两个分解立体图。如在图20中示出的，外腔室1104和内腔室1106定尺寸成使得内腔室1104能够被外腔室1104以同轴配置包围。如示出的，每个稳压室能够由独立的部分形成，这些独立的部分在组装期间附接。

图21A至21D提供了形成图19所示的外腔室1104和内腔室1106的稳压室的各部分的实施例的附加视图。具体地，图21A是外腔室1104和内腔室1106的近视图，图21B是侧视图，示出了形成在外腔室1104的侧面上的空气和液体(例如，水)输入口，其向雾化器1102提供空气和水，图21C是经组装的稳压室的整体布局图，并且图21D是经组装的稳压室的俯视图。

高压垫漂洗和排放稳压室冲洗的集成

在CMP加工期间，在晶片加工运行之间使抛光垫维持清洁以减少所用的过程颗粒和化学物质的污染会是有利的，并且因此提高过程产量。在某些实施方式中，能够使用喷洒杆将水喷到抛光垫上。尽管本公开的各方面被提供为使用水(例如，经去离子的水)作为清洁抛光垫的示例液体，但是本公开不限于此，并且其他液体(例如，清洁液体)也能够用于清洁抛光垫。能够用于清洁抛光垫的示例性液体包括：表面活性剂和SC-1(例如，水、氨、过氧化氢混合物)。附加地，尽管本公开的各方面是在喷洒杆实施方式的背景下描述的，但是应当理解，能够实施被配置成将一股或多股不同形状和尺寸的液体流导向抛光垫的喷洒器，以提供类似的垫清洁益处和功能。

使用喷洒杆的一个问题是，很难或不可能控制水和副产物(通常也被称为浆料，其因通过喷洒杆而引入的水被稀释)，水和副产物在用水对垫进行喷洒时从垫排出。浆料的未经控制的(例如，未被容纳)分布会导致不需要的材料残留在垫上和/或将浆料喷洒到CMP系统的未被设计成处理水和/或浆料的区域(例如，远离抛光垫)。在某些情况下，浆料可能最终变干，这也会是有问题的，例如，由于微粒污染。因此，由垫喷洒清洗过程导致的任何未被容纳的干湿液体会污染CMP系统，并导致CMP系统的不必要的停机时间，例如，为了从系统中清洗干浆料，或修理由于液体侵入而损坏的部件。

为解决上述问题，本公开的各方面涉及其中喷洒杆能够定位在冷却腔室内的CMP系统。图22A和图22B提供了示例性CMP系统1200的视图，CMP系统1200包括容纳和排放系统，容纳和排放系统包括根据本公开的各方面的喷洒杆。

参照图22A和图22B，CMP系统1200包括用于构造成对抛光垫1208进行冷却的雾化器1202、外排放/低压腔室1204、内冷却腔室1210和输出端(例如，排放口1206)，其能够类似于例如在图19至21D中示出的系统1100及其部件。在此，CMP系统1200进一步包括喷洒器(例如，喷洒杆)1212。在图示的实施例中，喷洒杆1212被结合到包括外冷却腔室1204和内冷却腔室1210的同轴冷却系统中。在图22A中，使用交叉影线示出了外腔室(排放/低压腔室)1204。

喷洒杆1212包括多个垫清洁喷嘴1213，其被配置成将水(例如，直接)喷洒到垫1208上(例如，向下)以清洁垫，例如，在运行晶片加工之后。喷洒杆1211和/或其喷嘴1213能够部分或完全定位在排放系统1200的一部分内。例如，喷洒杆1211和/或其喷嘴1213能够部分或完全定位在与外腔室1204或内腔室1210相对应的稳压室内。在图示的实施例中，喷嘴1213和喷洒杆1211两者都位于内腔室1210内形成的稳压室内。所述内腔室1210能够被配置成容纳喷洒杆1212操作时产生的一些、大部分或基本上全部的水/浆料，从而提供了喷洒杆对垫进行清洁的好处，同时防止水和浆料被喷洒到除了垫和系统1200的内部特征之外的CMP系统的其他部件上。排放口1206能够被配置成将喷洒器1212操作时产生的水/浆料从抛光垫和内腔室1210去除(例如，排放)，穿过间隙进入到外腔室1204中，并从排放口1206排出至洗涤器。另外，或附加地，能够实施输出端以经由排出口去除这些副产物，如以下进一步描述的。喷洒器1212不限于任何特定数量的喷嘴，也不限于任何特定的歧管或“类杆的”形状，并且能够包括一个或多个不同尺寸、形状和取向的垫清洁喷嘴，以提供类似的垫清洁功能。

系统1200能够包括一个或多个排放稳压室冲洗喷嘴1214。排放稳压室冲洗喷嘴能够是喷洒器1212的部件，或者能够是具备单独的液体供应的单独的部件。冲洗喷嘴能够使用来自相同清洁液体源的类似清洁液体，或来自与本文中所描述的垫清洁喷嘴不同的清洁液体源的不同清洁液体。排放稳压室冲洗喷嘴1214能够被配置成通过将水或其它合适的清洁液体喷洒(例如，向上喷洒)到由外腔室1204形成的稳压室中来提供排放区域水漂洗1205。排放区域水漂洗1205以蓝色示出，以图示漂洗流体向上喷洒到由外腔室1204形成的稳压室中。以此方式，喷嘴1214能够将水/浆料从外腔室1204经由排放口1206冲洗到洗涤器。例如，以上描述的下腔室1210的水/浆料排放期间，一定量的水/浆料可以在远离排放口1206的方向上侵入到外腔室1204中。这种不需要的浆料/水能够积聚或以其它方式污染由外腔室1204形成的稳压室的部分。通过从外腔室1204冲洗任何不需要的水/浆料，并且允许其通过排放口1206被排出，排放稳压室冲洗喷嘴1214能够防止这种不需要的污染物积聚。外腔室1204还能够通过容纳间隙中可能逸出的水/浆料来为内腔室1210提供冗余，间隙形成在内腔室1210与抛光垫1208之间。

在一些实施例中，可以允许清洁液体(来自对抛光垫进行清洁和/或外腔室1204)和/或本文中的过程的漂洗和清洁步骤的其他副产物从由腔室1210、1214形成的稳压室中的一者或两者内排出至内腔室1210和外腔室1204中的一者或两者外部的位置，而不是从排放口1206排放不需要的水/浆料。例如，可以允许漂洗液体、清洁液体和/或其它副产物中的一种或多种从外腔室1210内的稳压室排出，穿过形成在内腔室1210与外腔室1204之间的输出端(例如，间隙),并进入到内腔室1210中。可以允许漂洗液体、清洁液体和/或其它副产物中的一种或多种从内腔室1204内的稳压室排出，穿过定位在内腔室1210和/或外腔室1204与抛光垫1208之间的第二间隙，到同轴稳压室的外部位置。在一些实施方式中，系统1200可以包含额外的排放装置，其被配置成从抛光垫1208收集不需要的漂洗流体、清洁流体和/或其它副产物，或者可以简单地允许不需要的水/浆料从抛光垫1208自由地流出，例如，流出至与腔室1204和/或1210内的稳压腔室分开并在其外部的排出系统。

同轴的稳压室能够控制和保护CMP系统，使其不受来自喷洒杆1212的不需要的过度喷洒的影响，同时能够将对抛光垫1208进行清洁时产生的浆料经由排放口1206推至洗涤器。

本公开的各方面涉及喷洒器的组合，比如同轴的冷却稳压室1204和120内的喷洒杆1212，提供至少两个益处。首先，由喷洒杆1212提供的相对高体积和速度的压力喷洒水有助于冲洗冷却腔室部件内的任何积聚的流出物，冷却腔室部件包括内腔室1210、外腔室1204和排放口1206。第二，通过将喷洒歧管1212集成到冷却腔室部件中，与使这两个组件单独安装相比，在抛光垫1208上方需要的空间更少。

图23是具备传感器1310的化学机械平坦化系统1300的示意图。例如，图23可以是图1中示出的基板加工系统100的修改版本。可以不相对于图23详细描述化学机械平坦化系统1300的与图1的那些部件类似的部件。

能够在化学机械平坦化系统1300中实施一个或多个检测器。传感器1310能够包括定位在系统1300的另一部件上和/或嵌入在系统1300的另一部件内的温度传感器。检测器1310能够被定位成观察抛光垫110的至少一部分。例如，检测器能够被配置成从与抛光垫分开的位置(例如，在抛光垫上方的位置处、和/或与抛光垫间隔开一段距离的位置处)远程监测抛光垫的至少一部分的温度。例如，能够实施诸如高温计的红外温度检测器或其它非接触式温度检测器。检测器1310能够被配置成允许例如当抛光垫110被雾化器冷却时(例如，当晶片被放置在压板上并被处理时)监测抛光垫110的温度。控制器，比如以上描述的控制器440，能够被实施为接收从温度传感器1310传输的指示温度的信号，并且作为响应，控制来自雾化器的经雾化的液体的流动。这种控制可被实施成提供原位垫表面温度测量和控制，以维持抛光垫的期望表面温度。

总结

本文中所描述的雾化系统能够包括使用任何类型的雾化系统来冷却CMP系统的抛光垫或从CMP系统的抛光垫去除能量和/或热量。雾化系统能够使用任何液体介质与任何压缩气体组合，穿过孔来冷却或去除来自抛光垫的能量和/或热量，从而在CMP期间允许更高的去除率。本公开的各方面还涉及使用任何绝热冷却系统来冷却垫或从垫去除能量和/或热量。在使用雾化器时，系统能够进一步配置成控制雾化流体的温度，作为在CMP期间控制抛光垫表面温度的附加手段。本发明的又一方面涉及施加经冷却的和/或温度受控的气体(例如压缩空气)，其流动穿过涡流冷却喷嘴，作为用于冷却垫表面但不会不利地影响CMP过程和消耗品的附加手段。应当理解，本文中的排放系统的实施例能够用于使用腐蚀性或其它危险浆料的CMP过程，比如用于碳化硅基板过程或其它更具腐蚀性的过程中使用的那些浆料(例如，高锰酸钾基浆料、高碘酸盐、硝酸铁)或其它腐蚀性较低的温和浆料(比如氢氧化钾、氢氧化铵)。例如，在任何过程中，不管浆料类型如何，本文中实施例的经雾化的液体能够在设备上冷凝，导致"成雾"或其它负面影响。附加地，本文中的容纳和排放系统能够实施为容纳和排放雾化器以对抛光垫进行清洁，雾化器被配置成单独地或与喷洒器组合地对抛光垫进行冷却，并且反之亦然。

词语“示例性”在本文中用于表示“用作示例、实例或说明”。本文中描述为"示范性"的任何方面或实施例不一定被解释为比其它方面或实施例优选或有利。在下文中参照附图更全面地描述新颖系统、装置和方法的各个方面。然而，本公开可以以许多不同的形式体现，并且不应该被解释为限于贯穿本公开呈现的任何特定结构或功能。相反，提供这些方面使得本公开是彻底和完整的，并将本公开的范围充分传达给本领域技术人员。基于本文中的教导，本领域技术人员应该理解，本公开的范围旨在覆盖本文公开的新颖系统、装置和方法的任何方面，无论是独立于描述的任何其他方面还是与其结合实现。例如，可以使用本文阐述的任何数量的方面来实现装置或实践方法。此外，本公开的范围旨在覆盖这样的装置或方法，该装置或方法使用除了本文中阐述的本公开的各个方面之外或与其不同的其他结构、功能或结构和功能来实践。应当理解，本文中所公开的任何方面都可以由权利要求的一个或多个元素来体现。

还应当理解，除非在本专利中使用句子“如本文中所使用的，术语‘___’在此被定义为表示……”或类似的句子明确定义了术语，否则不旨在将该术语的含义明确地或暗示地限制在其平常或普通的含义之外，并且此类术语不应被解释为基于在本专利的任何部分中做出的任何陈述(除了权利要求的语言之外)而限制其范围。就本专利末尾的权利要求中引用的任何术语在本专利中以与单一含义一致的方式被引用而言，这样做仅仅是为了清楚起见，以便不使读者混淆，并且并不旨在通过暗示或其他方式将此类权利要求术语限制为该单一含义。

条件语言例如“能够(can)”、“可以(could)”、“可能(might)”或“可以(may)”，除非另外特别说明，或者在所使用的上下文中以其他方式理解，否则通常旨在传达某些实施例包括，而其他实施例不包括某些特征、元素和/或步骤。因此，这种条件语言通常不旨在暗示一个或多个实施例以任何方式需要特征、元素和/或步骤，或者一个或多个实施例必须包括用于在有或没有用户输入或提示的情况下决定这些特征、元素和/或步骤是否包括在或将要在任何特定实施例中执行的逻辑。

除非另外特别说明，否则连接性语言诸如短语“X、Y和Z中的至少一个”与上下文一起理解为通常用于传达项目、术语等可以是X、Y或Z。因此，这种连接性语言通常并不旨在暗示某些实施例需要存在X、Y和Z中的至少一个。

本文使用的程度语言，例如本文使用的术语“大约(approximately)”、“大约(about)”、“一般(generally)”和“基本上(substantially)”表示接近于所述值、量或特征的值、量或特征，其仍然执行期望的功能或实现期望的结果。例如，术语“大约(approximately)”、“大约(about)”、“一般(generally)”和“基本上(substantially)”可以指小于所述量的10％、小于5％、小于1％、小于0.1％和小于0.01％的量，这取决于期望的功能或期望的结果。

虽然已经描述了某些实施例，但是这些实施例仅通过示例的方式呈现，并且不旨在限制本公开的范围。实际上，本文描述的新颖方法和系统可以以各种其他形式来体现。此外，在不脱离本公开的精神的情况下，可以对本文中描述的系统和方法进行各种省略、替换和改变。所附权利要求及其等同物旨在覆盖落入本公开的范围和精神内的此类形式或修改。

结合特定方面、实施例或示例描述的特征、材料、特性或组应被理解为适用于本节或本说明书其他地方描述的任何其他方面、实施例或示例，除非与其不兼容。本说明书(包括任何所附权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征和/或如此公开的任何方法或过程的所有步骤可以以任何组合进行组合，除了此类特征和/或步骤中的至少一些相互排斥的组合。保护不限于任何前述实施例的细节。该保护扩展到本说明书(包括任何所附权利要求、摘要和附图)中公开的特征的任何新颖的一个或任何新颖的组合，或者扩展到如此公开的任何方法或过程的步骤的任何新颖的一个或任何新颖的组合。

此外，本公开中在单独实施方式的上下文中描述的某些特征也可以在单个实施方式中组合实现。相反，在单个实施方式的上下文中描述的各种特征也可以在多个实施方式中单独地或者以任何合适的子组合实现。此外，尽管特征可以在上面被描述为以某些组合的方式起作用，但是在一些情况下，可以从该组合中去除来自要求保护的组合中的一个或多个特征，并且该组合可以被要求保护为子组合或子组合的变型。

此外，虽然可以以特定顺序在附图中描绘或在说明书中描述操作，但是此类操作不需要以所示的特定顺序或相继次序执行，或者执行所有操作以获得期望的结果。未描绘或描述的其他操作能够被并入这些示例性的方法和过程中。例如，能够在任何所描述的操作之前、之后、同时或之间执行一个或多个额外的操作。此外，可以在其他实施方式中将这些操作重新排列或重新排序。本领域技术人员将理解，在一些实施例中，在所示和/或公开的过程中采取的实际步骤可以不同于图中所示的步骤。根据实施例，可以去除上述某些步骤，也可以添加其他步骤。此外，以上公开的特定实施例的特征和属性可以以不同的方式组合以形成附加实施例，所有这些都落入本公开的范围内。此外，上述实施方式中的各种系统部件的分离不应被理解为在所有实施方式中都需要这种分离，并且应当理解，所描述的部件和系统通常可以集成在单个产品中或者封装成多个产品。例如，本文中所描述的能量存储系统的任何部件都可以单独提供，或者集成在一起(例如，封装在一起，或者附接在一起)以形成能量存储系统。

出于本公开的目的，本文中描述了某些方面、优点和新颖特征。根据任何特定实施例，未必可以实现所有这些优点。因此，例如，本领域技术人员将认识到，可以以实现如本文中所教导的一个优点或一组优点而不必实现如本文中所教导或建议的其他目的或优点的方式，实施或执行本公开。

本文中提供的标题(如果有的话)仅是为了方便，并不一定影响本文中公开的装置和方法的范围或含义。

本公开的范围不旨在由本节或本说明书的其他地方的优选实施例的具体公开限制，并且可以由本节或本说明书的其他地方提出的或如将来提出的权利要求来限定。权利要求的语言将基于权利要求中采用的语言被广泛地解释，并且不限于本说明书中或者在申请的诉讼期间描述的示例，这些示例应被解释为非排他性的。

Claims (22)

1.一种化学机械平坦化系统，即CMP系统，包括：

抛光垫；

基板载具头，所述基板载具头被配置成将晶片保持抵靠所述抛光垫；

至少如下中的一个：

雾化器，所述雾化器被配置成将液体雾化并且将一层经雾化的液体散布在所述抛光垫的表面区域上；和

喷洒器，所述喷洒器包括至少一个垫清洁喷嘴，所述垫清洁喷嘴被配置成将清洁液体喷洒到所述抛光垫上以清洁所述抛光垫；

腔室，所述腔室被配置成容纳来自所述腔室的所述经雾化的液体和所述清洁液体中的至少一者；

输出端，所述输出端被配置成从所述腔室去除所述经雾化的液体和所述清洁液体中的至少一者。

2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述腔室包括：

内腔室，以及

外腔室，所述外腔室被布置成包围所述内腔室。

3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述内腔室和所述外腔室被布置成呈同轴配置。

4.根据权利要求2所述的系统，其中，所述雾化器包括输出喷嘴，所述输出喷嘴被配置成排放所述内腔室中的所述经雾化的液体。

5.根据权利要求2所述的基板载具头，其中，所述外腔室被配置成与所述内腔室相比具有更低的压力。

6.根据权利要求2所述的基板载具头，其中，所述外腔室包括被配置成排放所述经雾化的液体的输出端。

7.根据权利要求6所述的基板载具头，其中，所述输出端包括排放口，还包括：

洗涤器，所述洗涤器被联接至所述排放口并且被配置成从所述经雾化的液体中降低任何腐蚀性和/或毒性化学物质的水平。

8.根据权利要求1所述的系统，其中，所述经雾化的液体被配置成经由蒸发冷却来冷却所述抛光垫。

9.根据权利要求1所述的CMP系统，其中，所述抛光垫由聚氨酯形成。

10.根据权利要求1所述的CMP系统，其中，当所述晶片由碳化硅形成时，所述抛光垫还被配置成对所述晶片进行抛光。

11.根据权利要求1所述的CMP系统，其中，所述喷洒器包括被布置在所述腔室内的喷洒杆。

12.根据权利要求11所述的CMP系统，其中，所述腔室包括：

内腔室，以及

外腔室，所述外腔室被布置成包围所述内腔室，

其中，所述喷洒杆被布置在所述内腔室内。

13.根据权利要求12所述的CMP系统，还包括：

至少一个排放稳压室冲洗喷嘴，所述排放稳压室冲洗喷嘴被配置成将清洁液体喷洒到所述外腔室中。

14.一种用于在基板的化学机械抛光即CMP期间对所述基板进行冷却的方法，所述方法包括：

将浆料提供到抛光垫的表面；

执行以下各者中的至少一者：

将经雾化的冷却液体提供到所述抛光垫的所述表面；

将清洁液体提供到所述抛光垫的所述表面；以及

从接近所述表面的点将所述经雾化的液体和所述清洁液体中的至少一者的至少一部分去除。

15.根据权利要求14所述的方法，其中，去除包括从定位在所述表面上方的腔室中排放所述经雾化的液体和所述清洁液体中的所述至少一者。

16.根据权利要求14所述的方法，其中，去除包括从定位在所述表面上方的腔室中排出所述经雾化的液体和所述清洁液体中的至少一者。

17.根据权利要求14或15中的任一项所述的方法，其中，所述腔室包括：

内腔室，以及

外腔室，所述外腔室被布置成包围所述内腔室。

18.根据权利要求16所述的方法，其中，排放还包括使所述经雾化的液体中的所述至少一者从所述内腔室通过间隙流入到所述外腔室中，并且从所述外腔室通过排放口流出。

19.根据权利要求17所述的方法，其中，排放还包括使所述经雾化的液体从所述排放口流至洗涤器。

20.根据权利要求16所述的方法，还包括：

使用被布置在所述内腔室内的喷洒杆将清洁液体喷洒到所述抛光垫上。

21.根据权利要求16所述的方法，还包括经由至少一个排放冲洗喷嘴将清洁液体喷洒到所述外腔室中。

22.一种化学机械平坦化系统，即CMP系统，包括：

抛光垫；

基板载具头，所述基板载具头被配置成将晶片保持抵靠所述抛光垫；

腔室，所述腔室包括被配置成容纳液体的稳压室；

如下中的至少一个：

雾化器，所述雾化器配置成在所述腔室内将液体雾化并且在所述腔室内将一层经雾化的液体散布在所述抛光垫的一部分的表面区域上；和

喷嘴，所述喷嘴被配置成以下各者中的至少一者：

将清洁液体喷洒到所述抛光垫的所述部分上；

将清洁液体喷洒到所述腔室的外部部分中；

出口，所述出口被配置成从所述腔室去除所述清洁液体。