TW202417175A - 化學機械研磨中的平臺形狀的控制 - Google Patents

Abstract

一種化學機械研磨設備，包含：用於支撐研磨墊的平臺；致動器；承載頭，承載頭用於將基板表面固定抵靠研磨墊；馬達，馬達使平臺與承載頭之間產生相對運動，從而研磨基板上的覆蓋層。平臺具有中心部分和環形撓曲件，中心部分具有上表面，環形撓曲件圍繞中心部分或被中心部分圍繞，環形撓曲件具有頂表面，頂表面具有鄰近上表面並與上表面共面的第一邊緣和遠離中心部分的第二邊緣。致動器佈置成沿著環形撓曲件的整個圓周彎折環形撓曲件，以便修改環形撓曲件的第二邊緣相對於中心部分的垂直位置。

Description

化學機械研磨中的平臺形狀的控制

本揭示內容涉及化學機械研磨，更特定而言涉及化學機械研磨中的平臺形狀控制。

通常藉由循序沈積導電層、半導體層或絕緣層到矽晶圓上，以在基板上形成積體電路。一個製造步驟涉及將填料層沈積到非平面的表面上，並將填料層平坦化，直到非平面表面暴露為止。對於一些應用，填料層被平坦化，直到暴露出圖案化層的頂表面。例如，可在圖案化絕緣層上沈積導電性填料層，以在絕緣層中填充溝槽或孔。在平面化之後，剩餘在絕緣層的突出圖案之間的金屬層部分，形成在基板上的薄膜電路之間提供導電路徑的通孔、插件與線。對於其他應用，例如氧化物研磨，填充層被平坦化，例如透過研磨預定的時間段，以在非平面表面上留下一部分填充層。另外，光刻法通常需要平坦化基板表面。

CMP中的一個問題是材料去除率以及隨後的基板厚度分佈的變異。漿液分佈、研磨墊條件、研磨墊和基板之間的相對速度的變異，以及從承載頭的加壓腔室對基板上的不均勻負載，會導致材料去除率的變異。這些變異以及基板層的初始厚度的變化導致最終基板層厚度的變異，特別是在邊緣區域。

本文公開了一種化學機械研磨設備，設備包括位於支撐研磨墊的平臺的一個或多個區域中的環形撓曲件。控制環形撓曲件以垂直偏置外邊緣。承載頭在撓曲外邊緣上方移動基板的一部分以局部增加或降低研磨速率，這可以減少研磨基板中研磨不均勻性的存在。設備的控制器透過平臺支撐的致動器來控制環形撓曲件的位移或位置。

設備包括原位監測系統，例如光學監測系統，系統接收指示基板上材料的覆蓋層的徑向厚度分佈的訊號。控制器處理訊號並決定在基板的環形區域中是否需要額外的研磨，例如在基板邊緣處的環形區域。當需要額外的研磨時，控制器使致動器使環形撓曲件向上彎曲，而當需要較少的研磨時，控制器使致動器使環形撓曲件向下彎曲。承載頭在撓曲區域上方移動基板的一部分以進行額外的研磨。

承載頭將基板移離撓曲的環形區域，並重新決定厚度分佈。如果厚度分佈在均勻性閾值內，則可以在不使用環形撓曲區域的情況下執行額外的研磨（如果需要）。如果厚度分佈不滿足均勻性閾值，則控制器決定需要對環形撓曲件進行額外研磨。

在一個態樣中，一種化學機械研磨設備，包含：平臺，平臺用於支撐研磨墊； 致動器；承載頭，用於將基板的表面固定抵靠研磨墊；馬達，馬達使平臺與承載頭之間產生相對運動，從而研磨基板上的覆蓋層。平臺具有中心部分和環形撓曲件，中心部分具有上表面，環形撓曲件圍繞中心部分或被中心部分圍繞，環形撓曲件具有頂表面，頂表面具有鄰近上表面並與上表面共面的第一邊緣和遠離中心部分的第二邊緣。致動器佈置成沿著環形撓曲件的整個圓周彎折環形撓曲件，以便修改環形撓曲件的第二邊緣相對於中心部分的垂直位置。

具體實施例可包含下列特徵之一或更多者。環形撓曲件可被平臺的中心部分圍繞，環形撓曲件並具有鄰近上表面並與上表面共面的外邊緣以及遠離中心部分的內邊緣，並且致動器可佈置成改變內邊緣的垂直位置。環形撓曲件可包含不超過平臺的最內側25%的半徑。原位監測系統可包括由平臺支撐的感測器頭，使得感測器頭在承載頭下方透過並接收來自由承載頭保持的基板的光學訊號。撓曲件的厚度可以實質上等於平臺在中心部分的厚度。環形密封件可以定位在環形撓曲件的外邊緣處。

在另一態樣中，一種用於研磨基板的方法，方法包括以下步驟：由可旋轉的平臺支撐研磨墊，平臺包括從平臺的中心區域延伸的至少一個環形撓曲件以及由平臺支撐的致動器，致動器被配置為沿環形撓曲件的整個圓周調節環形撓曲件的邊緣相對於中心區域的垂直高度；定位基板，使得基板的一部分位於環形撓曲件上方；將基板的環形區域移動到環形部分上方；和使研磨墊與基板之間產生相對運動，以研磨基板上的覆蓋層。

在另一態樣中，一種化學機械研磨設備，包含：平臺，平臺用於支撐研磨墊；承載頭，用於將基板的表面固定抵靠研磨墊；以及馬達，馬達使平臺與承載頭之間產生相對運動，從而研磨基板上的覆蓋層。平臺具有中心部分和環形撓曲件，中心部分具有上表面，環形撓曲件圍繞中心部分或被中心部分圍繞，環形撓曲件具有頂表面，頂表面具有鄰近上表面並與上表面共面的第一邊緣和遠離中心部分的第二邊緣。環形撓曲件具有錐形且朝著第二邊緣逐漸變細。致動器佈置成彎折環形撓曲件，以便修改環形撓曲件的第二邊緣相對於中心部分的垂直位置。

在另一態樣中，一種化學機械研磨設備，包含：平臺，平臺用於支撐研磨墊；承載頭，用於將基板的表面固定抵靠研磨墊；以及馬達，馬達使平臺與承載頭之間產生相對運動，從而研磨基板上的覆蓋層。平臺具有上部和下部，上部具有帶上表面的中心部分。環形撓曲件圍繞中心部分或被中心部分圍繞，環形撓曲件具有頂表面，頂表面具有鄰近上表面並與上表面共面的第一邊緣和遠離中心部分的第二邊緣。加壓室在上平臺和下平臺之間，使得改變該室的加壓會使環形撓曲件彎折，從而改變環形撓曲件的第二邊緣的垂直位置。

在另一態樣中，一種化學機械研磨設備，包含：平臺具有下平臺與上平臺以用於支撐研磨墊；承載頭，用於將基板的表面固定抵靠研磨墊；以及馬達，馬達使平臺與承載頭之間產生相對運動，從而研磨基板上的覆蓋層。上平臺具有可垂直移動的中心部分和環形外部部分，環形外部部分圍繞中心部分並透過環形可彎折部分耦接到中心部分。環形外部部分的外邊緣由下平臺支撐並相對於下平臺垂直固定。致動器佈置為調節中心部分和環形外部部分的內邊緣的垂直位置，以改變環形外部部分的傾斜度。

具體實施例可包含下列特徵之一或更多者。環形可彎曲部分可以由形成在上壓板的下表面中的環形凹部提供。中心部分可具有錐形以朝向環形外部部分變薄。環形外部部分可具有錐形以朝中心部分變薄。

本說明書中說明的技術主題的特定具體實施例，可被實施以實現下列優點的一或更多者。

可以執行徑向特定厚度分佈校正，並且可以減少晶圓內不均勻性和晶圓間不均勻性。材料去除可以補償在主研磨步驟之後引起的邊緣區域中的厚度分佈不均勻性，或者在進行初級研磨之前校正傳入的基板膜厚度分佈。環形撓曲件的撓曲量（例如，從平面構造的位移）導致施加到基板表面而不是透過基板背面的壓力的改變，從而增加了位置特定研磨期間的研磨位置特異性。與整個基板表面積相比，增加壓力的區域的尺寸可以很小，並且可以透過用承載頭定位基板來控制，從而允許在高度特定的區域中去除材料。

在附加圖式與下面的說明中揭示一或更多個具體實施例的細節。根據說明與圖式，以及申請專利範圍，將可顯然理解其他的態樣、特徵與優點。

在一些化學機械研磨操作中，基板的一部分可能研磨不足或研磨過度。特定而言，基板趨向於在基板邊緣處或附近研磨不足或研磨過度。解決這種研磨不均勻性的一種技術是在承載頭中具有多個可控加壓室。然而，從基板背面施加的壓力往往會「擴散」，使得徑向局部補償可能很困難。另一種技術是將基板轉移至單獨的「修飾」工具，例如以執行邊緣校正。然而，額外的工具會佔用潔淨室內寶貴的空間，並且會對產量產生不利影響。

另一種方法是採用帶有可獨立控制的環形撓曲件的平臺，環形撓曲件是可偏折的，例如向上或向下。然後將基板的一部分移動到偏折的撓曲件上方，這導致研磨墊與基板之間在此部分處的壓力增大或減小，並且因此能夠實現基板的邊緣部分的徑向目標研磨。

儘管已經提出了一些用於可調節平臺的方法，但此類系統尚未商業化，並且通常預計會帶來其他問題。例如，在具有可垂直調節的同心平臺的系統中，平臺之間的垂直位移會產生高度不連續性，從而造成損壞基板的危險。

圖1示出了可操作以研磨基板10的研磨系統20。研磨系統20包括可旋轉平臺24，主研磨墊30位於平臺24上。平臺可操作以圍繞旋轉軸線25旋轉。例如，馬達21可以轉動驅動軸22來旋轉平臺24。在一些實施方式中，平臺24包括中心部分26，中心部分26被配置為提供環形上表面28以支撐主研磨墊30。

主研磨墊30可例如透過黏合劑層固定至平臺24的中心部分26的上表面28。當磨損時，主研磨墊30可以被拆卸和更換。主研磨墊30可以是兩層研磨墊，兩層研磨墊具有外研磨層32和較軟的背襯層34，外研磨層32具有研磨表面。

研磨系統20可以包括研磨液輸送臂39和/或墊清潔系統，例如沖洗液輸送臂。在研磨期間，臂39可操作以分配研磨液38，例如具有研磨顆粒的漿液。在一些實施方式中，研磨系統20包括組合的漿液/沖洗臂。或者，研磨系統可包括平臺中的端口，端口可操作以將研磨液38分配到主研磨墊30上。研磨系統20還可以包括具有可旋轉調節頭42的調節系統40，調節頭42可以包括例如在可拆卸調節盤上的研磨下表面，以調節主研磨墊30的研磨表面36。

研磨系統20包括承載頭70，承載頭70可操作以將基板10保持在主研磨墊30上。承載頭70被由支撐結構72（例如旋轉料架或軌道）懸吊，且被由驅動軸74連接至承載頭旋轉馬達76，以讓承載頭可沿著軸71旋轉。此外，承載頭70可以橫向地在研磨墊上擺動，例如透過在致動器驅動下在轉盤中的徑向槽中移動、透過在馬達驅動下旋轉轉盤、或透過由致動器驅動而沿著軌道來回移動。在作業中，平臺24沿著平臺24中央軸25旋轉，且承載頭沿著承載頭中央軸71旋轉，並跨研磨墊的頂面橫向位移。

承載頭70可包含扣環73以將基板10保持在可撓膜144之下。承載頭70亦包含由膜界定的一個或多個可獨立控制式壓力腔室，例如三個腔室77a-77c，腔室77a-77c可施加可獨立控制式壓力至可撓膜144上（且因此在基板10上）的相關聯分區。雖然為了容易圖示說明，圖1僅圖示說明三個腔室，但可存在一或兩個腔室、或四或更多個腔室，例如五個腔室。

諸如可編程電腦之類的控制器90連接到馬達21、76以控制平臺24和承載頭70的旋轉速率。例如，每個馬達都可以包括一個編碼器，用於測量相關驅動軸的轉速。反饋控制電路可以在馬達本身、控制器的一部分或單獨的電路中，從編碼器接收測量的轉速並調整提供給馬達的電流，以確保驅動軸的轉速匹配以從控制器接收到的旋轉速率。

研磨系統20還包括至少一個環形凸緣50，環形凸緣50固定在平臺24上並隨平臺24旋轉。支撐在平臺24上的研磨墊30的一部分在撓曲件50上方延伸。可由一個或多個致動器52使撓曲件50變形。研磨系統20可包括從平臺24的外邊緣向外突出的環形撓曲件50a。或者，如果平臺24本身是環形的，則研磨系統可包括從環形平臺24的內邊緣向內突出的環形撓曲件50b。或者可以有兩個撓曲件，例如撓曲件50a和撓曲件50b，一個用於平臺24的外邊緣，一個用於平臺24的內邊緣。

當環形撓曲件50向上撓曲時，研磨墊30的徑向限制的外部部分被向上推動。如果基板10的一部分存在於撓曲件上方，則作用在此部分上的壓力將增加。相反，當環形撓曲件50向下撓曲時，研磨墊30的徑向限制的外部部分被向下推動。如果基板10的一部分存在於撓曲件上方，則作用在此部分上的壓力將減小。本文所述用詞「向上」和「向下」是參考圖1的方向。向上是指從平臺24到研磨墊30再到基板10的方向，而向下是指相反的方向；在操作中，研磨表面可具有垂直定向或相對於重力的一些其他定向。

環形撓曲件50從平臺24的外邊緣延伸研磨墊30半徑的5%至20%（例如5%至15%、5%至10%、10%至15%、或15%至20%）範圍內的距離。

在一些實施方式中，研磨設備包含原位監測系統160，例如光學監測系統，例如光譜監測系統，其可以用於測量來自經歷研磨的基板的反射光的光譜。監測系統160可以包括支撐在平臺上的感測器，例如耦合到光源162和光偵測器164的光纖的一端。由於平臺的旋轉，當感測器在承載頭70和基底10下方行進時，監測系統160以取樣頻率接收測量結果，使得測量在橫貫基底10的弧形位置處進行。根據測量，原位監測系統160產生取決於被研磨的材料層的厚度的訊號，例如厚度分佈。另外或替代地，原位監測系統160產生取決於正被研磨的材料層的研磨速率的訊號，例如研磨速率分佈。

控制器90接收訊號，將訊號轉換成處理分佈，例如厚度分佈或研磨速率分佈，並將處理分佈與目標分佈進行比較。例如，目標分佈可以是研磨結束時層的徑向相關厚度的預定目標厚度分佈，或者是存儲研磨期間的徑向相關目標研磨速率的目標研磨速率分佈。處理分佈可以基於對基板10的徑向寬度或基板10的徑向寬度的一部分的測量。在一些實施方式中，控制器90計算對應於基板10的最外環形區域（例如基板的最外5％、最外10％或最外20％）的基板10的部分的處理分佈。

控制器90將處理分佈與目標分佈進行比較。如果處理分佈與目標分佈的差異超過閾值量，則控制器90決定改變研磨參數。如果差異發生在基板的可透過撓曲件控制的區域中，例如，在鄰近基板10的邊緣的最外環形區域中，則撓曲件可以用來補償處理分佈與目標分佈的偏離。

如果基板的區域的研磨速率高於目標研磨速率，則控制器90可以決定將區域定位在撓曲件上方並且使撓曲件向下偏折。向下偏折降低了此區域的研磨速率以實現目標研磨速率分佈。如果基板的此區域中的研磨速率低於此區域的目標研磨速率，則控制器90可以決定將此區域定位在撓曲件上方並且使撓曲件向上偏折以增加此區域的研磨速率。

如圖1所示的例子，研磨系統20包括環形撓曲件50，環形撓曲件50從平臺24的中心部分26徑向向外突出。如果沒有偏折或變形，則環形撓曲件50的頂面與平臺24的上表面28實質共面。環形撓曲件50的內邊緣固定到平臺24並可隨平臺24旋轉。因此，當驅動軸22旋轉平臺24時，環形撓曲件50可以與平臺24一起旋轉（因此環形撓曲件50不需要單獨的馬達來旋轉）。

環形撓曲件50連接至至少一個致動器52，致動器52佈置成由平臺24的中心部分26支撐。在一些實施方式中，例如圖1的示例，致動器52佈置成在凸緣54上提供實質側向力。凸緣54從環形撓曲件50的外邊緣向下突出。在這樣的實施方式中，致動器52提供向內的力（例如，朝向旋轉軸線25）或向外的力（例如，遠離旋轉軸線25）。系統20包括足夠數量的致動器52以控制圍繞平臺24的圓周的環形撓曲件50的外邊緣。系統20可以包括兩個或更多個、四個或更多個、或者八個或更多個致動器52。當存在多個致動器時，致動器可以圍繞平臺24的旋轉軸線25以均勻的角度間隔開。

當致動器52提供向內的力時，環形撓曲件50的上表面的外邊緣向下撓曲。相反，當致動器52提供向外的力時，環形撓曲件50的上表面的外邊緣向上撓曲。控制器90控制致動器52調節凸緣54上的力，以控制環形撓曲件50的上表面的外邊緣向上或向下撓曲。

系統可以被配置為使得環形撓曲件50沿著撓曲件50的整個圓周撓曲。在一些實施方式中，存在單個致動器，並且撓曲件50沿著角度足夠剛硬，使得來自有限區域中的致動器的壓力導致撓曲件50沿著整個圓周撓曲。在一些實施方式中，存在多個致動器，並且致動器被電氣聯動至單個控制訊號，使得所有致動器被一致驅動。在一些實施方式中，每個致動器52可由控制器90單獨控制，但控制器90控制所有致動器52以使環形撓曲件50沿整個圓周撓曲。

在許多研磨處理中，由於三個腔室77a-77c的最外徑向區域中的壓力控制減小，所以基板10的外邊緣研磨不足，導致基板10的邊緣處的層厚度增加。這樣，環形撓曲件50向上彎曲並偏置在基板10的底表面上，以增加基板10和研磨墊30之間的壓力。

控制器90操作致動器52以將環形撓曲件50的外邊緣的位置向上或向下改變一定距離。在一些實施方式中，距離在1微米至300微米（例如1微米至250微米、10微米至250微米、50微米至250微米、10微米至50微米、或1微米至50微米）的範圍內。

在此以及在整個說明書中，提及諸如量、持續時間等的可測量值時，此值的敘述應當被視為公開了精確值、公開了近似值、以及公開了該值附近，例如在該值的±10%內。例如，本文對100微米的提及可以被視為對精確100微米、大約100微米以及100微米的±10%之內的任何一種情況的提及。

在一些實施方式中，環形平臺24包括位於平臺24中心的凹部27，凹部27部分地延伸穿過平臺24的厚度，與旋轉軸線25對齊。例如，凹部27可以是圓形的並且凹部27的中心可以與旋轉軸線25同軸。在一些實施方式中，凹部27延伸穿過平臺24的整個厚度。

凹部容納中央環形撓曲件51，中央環形撓曲件51包括凸緣54和一個或多個致動器52以向凸緣54施加力。中心環形撓曲件51的內邊緣(例如，最接近旋轉軸線25)基於由致動器52施加到凸緣54的力向上或向下彎曲，同時中心環形撓曲件51的外邊緣保持與上表面28實質共面。

中心環形撓曲件51從平臺24的內邊緣延伸研磨墊30的最內半徑的5%至25%（例如，5%至15%、5%至10%、10%至25%或15%至25%）範圍內的距離。

致動器52、外部環形撓曲件50a和中心環形撓曲件50b的佈置限定了墊30的區域，其中墊30和基板10之間的壓力至少部分地由致動器52提供的撓曲量控制。參考圖2A和2B，示出了研磨墊30和基板10的俯視圖，並勾勒出了特定的研磨區域。圖2A描繪了設備100僅包括外部環形撓曲件50a的實施方式，而圖2B描繪了設備100包括外部環形撓曲件50a和中心環形撓曲件50b的實施方式。雖然在研磨操作期間保持環73圍繞設備100中的基板10，但在圖2A與2B中為了簡化說明而將該部件視覺上移除。

參考圖1和2A，示出了由平臺24和基板10支撐的墊30的俯視圖，其中系統20僅包括外部環形撓曲件50a。平臺24的中心部分26支撐墊30的中心區域31。環形撓曲件50a圍繞平臺24周向佈置並支撐外部區域33。外部區域33的外邊緣向上或向下撓曲，同時外部區域33的內邊緣保持與中心區域31實質共面。

基板10由承載頭70移動，使得基板10的一部分12位於外部區域33上方。根據撓曲件50a是向上還是向下偏置，外部區域33將經歷對基板10的部分12增加或減少的壓力。由於承載頭70和基板10的旋轉（由箭頭A所示），基板10的環形部分12a經歷增加或減少的研磨速率（與保持平面狀態的撓曲件相比）。

參考圖1和圖2B，示出了由平臺24和基板10支撐的墊30的俯視圖，其中系統20包括環形撓曲件50和中心環形撓曲件50b。中心環形撓曲件50b限定研磨墊30的內部區域35，而外部環形撓曲件50a限定外部區域33。由在研磨期間保持實質平坦的中心部分26支撐的研磨墊30被定義為中心區域31。以這種方式，外部區域33和內部區域35限定了兩個區域，在這兩個區域中可以改變基板10和研磨墊30之間的壓力。

當基板10被承載頭70（未示出）移過內部區域35時，基板10的部分13與內部區域35重疊。當內部區域35被中心環形撓曲件51向上或向下撓曲時，部分13受到增大或減小的壓力。再次說明，由於承載頭70和基板10的旋轉（由箭頭A所示），基板10的環形部分13a經歷增加或減少的研磨速率。在圖2A和圖2B的具體實施例中，假設基板邊緣否則研磨不足，則基板10的與內部區域35和外部區域33重疊的部分12和13的研磨速率可增加以補償並因此改善晶圓內和晶圓間的均勻性。

承載頭70使基板10在中心區域31上方透過，並且光學監控系統160接收指示覆蓋材料層的更新厚度（例如更新的厚度分佈）的訊號，並且計算更新的厚度分佈的新的均勻性值。

控制器90將更新的均勻性值與均勻性閾值進行比較。如果均勻性值低於均勻性閾值，則控制器90決定停止對與超過均勻性閾值的區域相對應的基板10的區域進行增加的研磨。

圖3A至圖3C示出了用於實現平臺324的邊緣部分的撓曲的示例性實施方式，其可以提供平臺24。在圖3A至3C的實施方式中，平臺324包括下平臺310和上平臺312。上平臺312支撐研磨墊30並由下平臺310支撐。構成上平臺312的材料，具有足夠的撓性以實現環形撓曲件50的撓曲距離，同時足夠耐用且不可壓縮以與研磨操作兼容。在一些示例中，上平臺312由聚合物材料或諸如鋁的金屬材料組成。

上平臺312包括錐形區域350，錐形區域350可提供撓曲件50。對於外部環形撓曲件50a，錐形區域可以是上平臺312的環形外部區域316；對於內部環形撓曲件50b，錐形區域可以是上平臺312的環形內部區域。與內部中心區域314相比，錐形區域350可以具有減小的厚度。另外，漸縮區域350漸縮至外部區域316的外邊緣處（或內部區域的內邊緣處）的最小邊緣厚度。圖3A的例子利用環形凸緣354和徑向間隔開的致動器356，致動器356在凸緣354上產生力以使上平臺312的錐形區域350彎曲。凸緣354可以與上平臺312的錐形區域350成為一體，或者凸緣354可以是附接到錐形區域350的單獨的製造件。由於錐度，錐形區域的邊緣更加柔韌，因此更容易發生偏折。錐度減少了使截面變形所需的力，從而減少了上平臺中產生的應力。

圖3B的例子利用圍繞上平臺312徑向間隔開的調節螺釘362以在上平臺312的平面中（例如水平地）向凸緣354施加力。每個調節螺釘362穿過延伸穿過每個凸緣354的孔329。

在一些實施方式中，上平臺312包括連接到調節螺釘362的旋轉致動器364。控制器90控制旋轉致動器364以使調節螺釘362向內平移（例如朝向中心軸線125），或向外平移（例如遠離中心軸線125）。施加在上平臺312的平面中的力分別基於調節螺釘362向內或向外的平移而使錐形區域350向下或向上彎曲。螺釘可以提供機械優勢，因為螺釘的旋轉可以在線性方向上產生顯著的力。

或者，上平臺312包括與孔329對準的靜態螺紋凹部，使得延伸穿過凸緣354的調節螺釘362被手動驅動或縮回到上平臺312中，以調節錐形區域350的彎曲程度。

如圖3C所示，錐形區域350和平臺310之間的環形空隙372透過環形密封件374密封以防止氣流。平臺310包括將空隙372流體連接至氣體加壓系統378的通道376。氣體加壓系統378運行以改變環形空隙372的氣壓。將空隙372的氣壓增加到閾值以上將向上推動錐形區域350的上表面，而將氣壓減小到閾值以下將錐形區域350的上表面向下拉動。

氣壓將力均勻地施加到空隙372的內表面。在一些示例中，當空隙372中的氣壓增加到閾值以上時，將上平臺312的外邊緣連接到平臺310的外邊緣的環形密封件374保持上平臺312邊緣的位置。這實現了上平臺312的外部區域316的彎曲上表面，其中中心區域314的邊緣和外部區域316的外邊緣之間的點位移最大。

在一些實施方式中，上平臺312由多個部分構成，這些部分被獨立地致動以實現研磨墊30的期望構造。圖4A和圖4B示出了可旋轉平臺24的示例構造，其中上平臺412被撓曲件414分成幾個部分，例如比周圍材料具有更高撓性的點。撓曲件414可以透過上平臺312材料中厚度減小的環形區域來實現，或者由比其餘上平臺412（例如外部區域416或內部部分418）更撓性的材料單獨建構。厚度減小的區域可以透過在平臺24的下表面中形成的凹部來形成；當沒有主動偏置時，壓板的頂表面可以是實質上平坦的。

下平臺410包括凹部428，其中佈置有一個或多個致動器。致動器向內部部分418提供垂直力。在這樣的實施方式中，控制內部部分418的垂直位置以調節外部區域416中的研磨速率。在圖4A的例子中，凹部428容納由支座427支撐的兩個致動器430和432。致動器430和432向內部部分418提供垂直力（例如，平行於中心軸線125），使內部部分418相對於外部區域416邊緣向上或向下移位，以實現基板10的與外部區域416接觸的區域的差異研磨。

在一些實施方式中，上平臺412被分成兩個以上具有不同研磨速率的區域。在圖4B的示例實施方式中，三個致動器430、432和434由凹部428中的支座427支撐。致動器430、432和434控制內部部分418和中心部分420的位置。在這樣的實施方式中，獨立地控制內部部分418和中心部分420的垂直位置，使得一個或多個部分產生位置差，從而產生對基板10的壓力偏置。

圖5是示例電腦系統500的方塊圖。例如，控制器190可以是本文描述的系統500的示例，正如存取系統500的資源的任何用戶所使用的電腦系統一樣。系統500包括處理器510、記憶體520、存儲裝置530和一個或多個輸入/輸出介面裝置540。部件510、520、530和540中的每一個可以例如使用系統匯流排550互連。

處理器510能夠處理在系統500內執行的指令。本文用詞「執行」是指程式代碼使處理器執行一個或多個處理器指令的技術。在一些實施方式中，處理器510是單線程處理器。在一些實施方式中，處理器510是多線程處理器。處理器510能夠處理存儲在記憶體520中或存儲裝置530上的指令。處理器510可以執行諸如控制本文所述的研磨操作的操作。

記憶體520存儲系統500內的資訊。在一些實施方式中，記憶體520是電腦可讀取媒體。在一些實施方式中，記憶體520是揮發性記憶體單元。在一些實施方式中，記憶體520是非揮發性記憶體單元。

存儲裝置530能夠為系統500提供大容量存儲。在一些實施方式中，存儲裝置530是非暫態性電腦可讀取媒體。在各種不同的實施方式中，存儲裝置530可以包括例如硬碟裝置、光碟機裝置、固態硬碟或快閃碟。在一些實施方式中，存儲裝置530可以是雲端存儲裝置，例如包括分佈在網絡上並使用網絡存取的一個或多個實體存儲裝置的邏輯存儲裝置。

輸入/輸出介面裝置540為系統500提供輸入/輸出操作。在一些實施方式中，輸入/輸出介面裝置540可以包括網路介面裝置（例如網際網路介面）和/或無線介面裝置中的一個或多個。網路介面裝置允許系統500透過網路進行通信，例如發送和接收資料。在一些實施方式中，可以使用行動計算裝置、行動通信裝置和其他裝置。

軟體可以透過指令來實現，指令在執行時使一個或多個處理裝置執行上述處理和功能。這樣的指令可以包括例如經解譯的指令，例如腳本指令、或可執行代碼、或存儲在電腦可讀取媒體中的其他指令。

雖然圖5中已說明範例處理系統，但在本說明書中描述的技術主題和作業的具體實施例，可以在其他類型的數位電子電路系統中實現，或者在電腦軟體、韌體或硬體中實現，包括本說明書中公開的結構及其結構等同物，或者他們中的一個或更多個的結合。本說明書中描述的主題的實現，例如存儲、維護和顯示工件，可以被實現為一個或多個電腦程式產品，即編碼在有形程式載體（例如電腦可讀取媒體）上的一個或多個電腦程式指令模組，用於由處理系統執行或控制處理系統的操作。電腦可讀取媒體可以是機器可讀取存儲裝置、機器可讀取存儲基板、記憶體裝置、或者它們中的一種或多種的組合。

電腦程式（也稱為程式、軟體、軟體應用、腳本、可執行式邏輯或代碼）可用任何形式的程式語言編寫，包括編譯或解釋語言、聲明或過程語言，並且可以以任何形式部署，包括作為獨立程序或作為模組、部件、子程序、物件、或其他適合在計算環境中使用的單元。適合於存儲電腦程式指令和資料的電腦可讀取媒體包括所有形式的非揮發性或揮發性記憶體、媒體和記憶體裝置。

雖然本說明書包含許多細節，但這些不應被解釋為對可能要求保護的範圍的限制，而是對特定示例特定特徵的描述。本說明書在個別具體實施例的背景內容中所說明的某些特徵，亦可被結合。相對的，在單一實施方式的背景內容中說明的各種特徵，亦可被個別地實施於多個具體實施例中或在任何適合的子結合中。

10:基板 12:基板部分 13:基板部分 20:研磨系統 21:馬達 22:驅動軸 24:平臺 25:旋轉軸線 26:中心部分 27:凹部 28:上表面 30:主研磨墊 31:中心區域 32:外研磨層 33:外部區域 34:背襯層 35:內部區域 36:研磨表面 38:研磨液 39:研磨液輸送臂 40:調節系統 42:調節頭 50:環形凸緣 52:致動器 54:凸緣 70:承載頭 71:軸 72:支撐結構 73:扣環 74:驅動軸 76:承載頭旋轉馬達 90:控制器 160:原位監測系統 162:光源 164:光偵測器 310:下平臺 312:下平臺 314:內部中心區域 316:外部區域 324:平臺 329:孔 350:錐形區域 354:凸緣 356:致動器 362:調節螺釘 364:旋轉致動器 372:環形空隙 374:環形密封件 376:通道 378:氣體加壓系統 410:下平臺 412:上平臺 414:撓曲件 416:外部區域 418:內部部分 427:支座 428:凹部 430:致動器 432:致動器 434:致動器 500:電腦系統 510:處理器 520:記憶體 530:存儲裝置 540:輸入/輸出介面裝置 550:系統匯流排 12a:環形部分 13a:環形部分 50a:外部環形撓曲件 50b:內部環形撓曲件 77a:腔室 77b:腔室 77c:腔室

圖1示出了具有光學監控系統和兩個環形撓曲件的研磨設備的示例的示意性剖視圖。

圖2A和2B示出了包括研磨速率增加的內部和外部區域的研磨墊的俯視圖。

圖3A至3C示出了環形撓曲件致動的示例具體實施例的示意性剖視圖。

圖4A和圖4B示出了示例性研磨設備的示意性剖視圖，研磨設備具有被分成多個區域以實現目標研磨的下平臺和上平臺。

圖5圖示了計算裝置的示例的示意圖。

在圖式中，相同的元件符號表示相同的元件。

國內寄存資訊(請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無 國外寄存資訊(請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無

10:基板

20:研磨系統

21:馬達

22:驅動軸

24:平臺

25:旋轉軸線

26:中心部分

27:凹部

28:上表面

30:主研磨墊

32:外研磨層

34:背襯層

36:研磨表面

38:研磨液

39:研磨液輸送臂

40:調節系統

42:調節頭

50:環形凸緣

52:致動器

54:凸緣

70:承載頭

71:軸

72:支撐結構

73:扣環

74:驅動軸

76:承載頭旋轉馬達

90:控制器

160:原位監測系統

162:光源

164:光偵測器

50a:外部環形撓曲件

50b:內部環形撓曲件

77a:腔室

77b:腔室

77c:腔室

Claims (21)

1. 一種化學機械研磨設備，包含： 一平臺，該平臺用於支撐一研磨墊，該平臺具有一中心部分和一環形撓曲件，該中心部分具有一上表面，該環形撓曲件圍繞該中心部分或被該中心部分圍繞，該環形撓曲件具有一頂表面，該頂表面具有鄰近該上表面並與該上表面共面的一第一邊緣和遠離該中心部分的一第二邊緣； 一致動器，該致動器佈置成沿著該環形撓曲件的一整個圓周彎折該環形撓曲件，以便修改該環形撓曲件的該第二邊緣相對於該中心部分的一垂直位置； 一承載頭，該承載頭用於將一基板的一表面固定抵靠該研磨墊；和 一馬達，該馬達使該平臺與該承載頭之間產生相對運動，從而研磨該基板上的一覆蓋層。
2. 如請求項1所述之設備，其中該環形撓曲件圍繞該平臺的該中心部分，該環形撓曲件並具有鄰近該上表面並與該上表面共面的一內邊緣以及遠離該中心部分的一外邊緣，並且該致動器佈置成改變該外邊緣的該垂直位置。
3. 如請求項2所述之設備，其中該環形撓曲件包含不超過該平臺的最外側25%的半徑。
4. 如請求項2所述之設備，該設備包含一第二環形撓曲件，該第二環形撓曲件被該平臺的該中心部分圍繞，該第二環形撓曲件並具有鄰近該上表面並與該上表面共面的一內邊緣以及遠離該中心部分的一外邊緣，並且一第二致動器佈置成改變該第二環形撓曲件的該內邊緣的該垂直位置。
5. 如請求項1所述之設備，其中該環形撓曲件包括位於該平臺的一下表面中的一環形凹部，該環形凹部部分地延伸穿過該平臺的厚度。
6. 如請求項1所述之設備，該設備進一步包括一原位監測系統和一控制器，該控制器經配置為從該原位監測系統接收一訊號並基於該接收到的訊號控制該致動器。
7. 如請求項1所述之設備，其中該撓曲件包括一向下延伸的凸緣，並且該致動器定位成向該凸緣施加一水平力。
8. 如請求項1所述之設備，其中該致動器包括壓靠該凸緣的氣動致動器或穿過該凸緣中的一孔並進入一接收螺紋凹口的一調節螺釘。
9. 如請求項1所述之設備，其中該致動器定位成向該環形撓曲件施加一垂直力。
10. 如請求項9所述之設備，該設備進一步包括支撐該平臺的該中心部分的一下平臺。
11. 如請求項10所述之設備，其中該致動器包括定位在該上平臺和該下平臺之間的一環形加壓室。
12. 如請求項1所述之設備，其中該環形凸緣包括該平臺的一錐形邊緣。
13. 如請求項1所述之設備，該設備包括用於支撐該環形撓曲件的一環形支座，並且其中該中心部分能夠豎直移動。
14. 如請求項13所述之設備，其中該致動器定位成向該平臺的該中心部分施加一垂直力。
15. 一種用於局部研磨一基板的方法，該方法包括以下步驟： 由一可旋轉的平臺支撐一研磨墊，該平臺包括從該平臺的一中心區域延伸的至少一個環形撓曲件以及由該平臺支撐的一致動器，該致動器被配置為沿該環形撓曲件的一整個圓周調節該環形撓曲件的一邊緣相對於該中心區域的一垂直高度； 定位該基板，使得該基板的一部分位於該環形撓曲件上方； 將該基板的該環形區域移動到該環形部分上方；和 使一研磨墊與一基板之間產生相對運動，以研磨該基板上的一覆蓋層。
16. 如請求項15所述之方法，該方法進一步包含以下步驟： 決定該覆蓋層的一厚度分佈； 根據該厚度分佈決定對該基板的一環形區域提供差異研磨； 調節該環形撓曲件的該邊緣相對於該中心區域的該高度，以向該基板的一環形區域提供該差異研磨。
17. 如請求項16所述之方法，該方法進一步包括以下步驟：繼續該研磨墊和該基板之間的該相對運動，直到該基板的該環形區域處於該剩餘基板的一均勻性閾值內。
18. 如請求項17所述之方法，其中該決定步驟包括以下步驟：從一原位光學監測系統接收指示該覆蓋層的一徑向相關厚度的一訊號。
19. 一種化學機械研磨設備，包含： 一平臺，該平臺用於支撐一研磨墊，該平臺具有一中心部分和一環形撓曲件，該中心部分具有一上表面，該環形撓曲件圍繞該中心部分或被該中心部分圍繞，該環形撓曲件具有一頂表面，該頂表面具有鄰近該上表面並與該上表面共面的一第一邊緣和遠離該中心部分的一第二邊緣，其中該環形撓曲件具有錐形且朝向該第二邊緣漸縮； 一致動器，該致動器佈置成彎折該環形撓曲件，以便修改該環形撓曲件的該第二邊緣相對於該中心部分的一垂直位置； 一承載頭，該承載頭用於將一基板的一表面固定抵靠該研磨墊；和 一馬達，該馬達使該平臺與該承載頭之間產生相對運動，從而研磨該基板上的一覆蓋層。
20. 一種化學機械研磨設備，包含： 一平臺，該平臺用於支撐一研磨墊，該平臺具有一上部和一下部，該上部具有帶一上表面的一中心部分； 一環形撓曲件，該環形撓曲件圍繞該中心部分或被該中心部分圍繞，該環形撓曲件具有一頂表面，該頂表面具有鄰近該上表面並與該上表面共面的一第一邊緣和遠離該中心部分的一第二邊緣； 一加壓室，該加壓室在該上平臺和下平臺之間，使得改變該室的加壓會使該環形撓曲件彎折，從而改變該環形撓曲件的該第二邊緣的一垂直位置； 一承載頭，該承載頭用於將一基板的一表面固定抵靠該研磨墊；和 一馬達，該馬達使該平臺與該承載頭之間產生相對運動，從而研磨該基板上的一覆蓋層。
21. 一種化學機械研磨設備，包含： 一平臺，該平臺包括 一下平臺，以及 一上平臺，該上平臺用於支撐一研磨墊，該上平臺具有一可垂直移動的中心部分和一環形外部部分，該環形外部部分圍繞該中心部分並透過一環形可彎折部分耦接到該中心部分，其中該環形外部部分的一外邊緣由該下平臺支撐並相對於該下平臺垂直固定； 一致動器，該致動器佈置為調節該中心部分和該環形外部部分的一內邊緣的一垂直位置，以改變該環形外部部分的一傾斜度； 一承載頭，該承載頭用於將一基板的一表面固定抵靠該研磨墊；和 一馬達，該馬達使該平臺與該承載頭之間產生相對運動，從而研磨該基板上的一覆蓋層。