TWI670764B - 化學機械研磨設備及方法 - Google Patents

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Abstract

本發明的實施例提供了非均勻基板研磨設備，該基板研磨設備包括研磨墊具有兩個或更多個區域，每個區域經適配以對基板上的不同區域施加不同的漿料化學，以在基板上產生具有至少兩個不同膜厚度的膜厚度分佈。經適配以研磨基板的研磨方法及系統也被提供，如同數種其他態樣。

Description

化學機械研磨設備及方法 【相關申請案】
本發明主張2014年7月25日申請且名稱為「CHEMICAL MECHANICAL POLISHING APPARATUS AND METHODS」的第14/341,762號美國非臨時申請案，該申請案在此透過引用納入本說明書中以用於所有目的。
本發明一般有關於電子裝置的製造，且更具體而言，有關於經適配以研磨基板表面的方法及設備。
在半導體基板製造中，化學機械研磨(CMP)處理可用於除去各種層，例如矽、氧化物、銅，或類者。這樣的研磨(例如，平坦化)可藉由在漿料均勻地在該基板(例如，圖案化晶圓)之前施加的同時，將持定器(例如，研磨頭或載體)中持定的旋轉基板壓靠在旋轉研磨墊上而達成。該漿料通常包括氧化劑、金屬氧化物磨料顆粒、蝕刻劑、錯合劑及腐蝕抑制劑的混合物。因此，在研磨期間，藉由氧化物的氧化處理及藉由磨料顆粒及腐蝕劑的材料移除之連續處理是通過漿料及研磨處理來實現。在此研磨處理期間，來自該基板的材料移除量之精確控制是所尋求 的。然而，鑑於現存處理的限制，難以達到精確的控制，特別是對於小層厚度的移除。從而，所需要的是改進的研磨設備、系統及方法。
在一些實施例中，提供了非均勻基板研磨設備。該基板研磨設備包括具有二或更多個區域的研磨墊，每個區域經適配以將不同的漿料化學施加到基板上的不同區域，以在具有至少兩個不同膜厚度的基板上產生膜厚度分佈。
在一些其他實施例中，提供了基板研磨系統。該系統包括經適配以持定基板的基板持定器；具有二或更多個區域的研磨墊，每個區域經適配以將不同的漿料化學施加到基板上的不同區域，以在具有至少兩個不同膜厚度的基板上產生膜厚度分佈。
在更其他的實施例中，提供了研磨基板的方法。該方法包括以下步驟：靠在移動研磨墊上旋轉基板持定器中的基板；對該研磨墊的至少兩個不同區域分別施加具有不同功能的不同漿料化學；並從該基板的不同區域移除不同量的材料，該基板的不同區域對應至該研磨墊的該至少兩個不同區域。
在仍其他的實施例中，提供了基板研磨系統。該系統包括經適配以持定基板的基板持定器；研磨平臺，該研磨平臺具有可相對於該基板移動的研磨墊；及分配系統，該分配系統經適配以時間序列地分配至少兩個不同的 漿料化學，該等漿料化學選自群組，該群組包括材料保存漿料化學、緩慢的材料移除漿料化學，及侵略性的材料移除化學。
在其他實施例中，提供了用於研磨基板的系統。該系統包括：處理器；記憶體，該記憶體耦合到該處理器並儲存指令，該等指令可在該處理器上執行，該等指令經適配以造成該系統：靠在移動研磨墊上旋轉基板持定器中的基板；對該研磨墊的至少兩個不同區域分別施加具有不同功能的不同漿料化學；並從該基板的不同區域移除不同量的材料，該基板的不同區域對應至該研磨墊的該至少兩個不同區域。
本發明的其他特徵及態樣將從以下的範例實施例之詳細描述、附隨之請求項及附圖而變得更充分顯現。
100‧‧‧基板研磨設備
101‧‧‧研磨基板
102‧‧‧研磨平臺
104‧‧‧第一區域
106‧‧‧第二區域
108‧‧‧第三區域
109‧‧‧墊
110‧‧‧箭頭
112‧‧‧分配器
114‧‧‧漿料成分供應器
115‧‧‧流動控制機制
116‧‧‧漿料成分供應器
117‧‧‧分配器主體
118‧‧‧漿料成分供應器
119A‧‧‧第一通道
119B‧‧‧第二通道
119C‧‧‧第三通道
120‧‧‧基板固持件
121A‧‧‧出口
121B‧‧‧出口
121C‧‧‧出口
122‧‧‧固持件馬達
123‧‧‧沖洗液體
127‧‧‧墊支座
128‧‧‧框架
130‧‧‧墊驅動馬達
132‧‧‧方向箭頭
134‧‧‧轉移馬達
136‧‧‧支撐桿
138‧‧‧控制器
200‧‧‧基板研磨設備
202‧‧‧研磨平臺
204‧‧‧區域
206‧‧‧區域
208‧‧‧區域
209‧‧‧墊
210‧‧‧方向箭頭
212‧‧‧分配器
220‧‧‧基板固持件
222‧‧‧固持件馬達
227‧‧‧墊支座
230‧‧‧平臺馬達
232‧‧‧方向
234‧‧‧轉移馬達
238‧‧‧控制器
400‧‧‧方法
402‧‧‧步驟
404‧‧‧步驟
406‧‧‧步驟
500‧‧‧方法
502‧‧‧步驟
504‧‧‧步驟
506‧‧‧步驟
600‧‧‧方法
650‧‧‧第一時間增量
651‧‧‧第二時間增量
652‧‧‧第三時間增量
653‧‧‧第三時間增量
654‧‧‧步驟
655‧‧‧步驟
656‧‧‧步驟
657‧‧‧第二沖洗
700‧‧‧方法
802‧‧‧薄膜
804‧‧‧厚度
902‧‧‧量
904‧‧‧目標材料移除區域
906‧‧‧非目標區域
1100‧‧‧非均勻基板研磨設備
1102‧‧‧研磨平臺
1104‧‧‧第一區域
1106‧‧‧第二區域
1108‧‧‧第三區域
1109‧‧‧墊
1110‧‧‧箭頭
1112‧‧‧分配器
1114‧‧‧漿料化學供應器
1115‧‧‧流動控制機制
1116‧‧‧漿料化學供應器
1118‧‧‧漿料化學供應器
1120‧‧‧基板固持件
1122‧‧‧固持件馬達
1123‧‧‧沖洗液體
1124‧‧‧滾輪
1126‧‧‧滾輪
1127‧‧‧墊支座
1128‧‧‧框架
1130‧‧‧墊驅動馬達
1132‧‧‧箭頭
1134‧‧‧轉移馬達
1136‧‧‧支撐桿
1138‧‧‧控制器
1200‧‧‧楔形墊
1201‧‧‧漿料輸送孔口
1202‧‧‧基板區域
1204‧‧‧基板區域
1206‧‧‧基板區域
1208‧‧‧基板區域
1210‧‧‧基板區域
1212‧‧‧基板區域
1214‧‧‧基板區域
1216‧‧‧基板區域
1218‧‧‧基板區域
1220‧‧‧基板區域
1222‧‧‧基板區域
1224‧‧‧基板區域
1226‧‧‧基板區域
1300‧‧‧方法
1302‧‧‧移動研磨墊
1304‧‧‧研磨墊
1306‧‧‧研磨墊
圖1A繪示根據實施例的線性基板研磨設備的示意頂視圖。
圖1B繪示線性基板研磨設備的示意剖面側視圖，該線性基板研磨設備是依據圖1A之區段線1B-1B取得的實施例。
圖1C繪示線性基板研磨設備的示意剖面側視圖，該線性基板研磨設備是依據圖1A之區段線1C-1C取得的實施例。
圖2A繪示根據實施例的旋轉基板研磨設備之示意頂視圖。
圖2B繪示根據實施例的旋轉基板研磨設備之示意側視圖。
圖3A繪示根據實施例的漿料分配器的頂視圖。
圖3B繪示根據實施例的漿料分配器的側視圖。
圖3C繪示根據實施例的漿料分配器的第一端點視圖。
圖3D繪示根據實施例的漿料分配器的第二端點視圖。
圖3E-圖3G繪示根據實施例的漿料分配器之各種剖面圖。
圖4繪示根據實施例的研磨基板之方法的流程圖。
圖5繪示根據實施例的研磨基板之方法的流程圖。
圖6繪示根據實施例的研磨基板方法的相位圖(例如，脈衝)。
圖7繪示根據實施例的研磨基板之另一種方法的相位圖(例如，脈衝)。
圖8及圖9是繪圖，該等繪圖描繪非均勻研磨方法依據實施例被應用之前及之後，在基板上的範例膜厚度分佈之一部分。
圖10是根據實施例的基板之頂視圖，該基板經研磨以具有非均勻的厚度分佈。
圖11繪示根據實施例的線性非均勻基板研磨設備的示意頂視圖。
圖12是根據實施例定位在基板上的楔形研磨墊的示意頂視圖。
圖13繪示了根據實施例而非均勻地研磨基板的範例方法之流程圖。
在此描述的實施例有關於的設備、系統及方法，該等設備、系統及方法有用於，並適用於，研磨半導體裝置製造中的基板之表面。
先前的系統已利用了包括漿料成分之混合物的漿料。該漿料的成分經適配以達成基板上的各種處理，例如藉由氧化物來氧化基板表面，及藉由磨料顆粒及蝕刻劑來移除材料的處理。在經適配以移除小於約250埃的典型小型移除處理中，橫越晶圓的移除變化可高達被移除之膜厚度的50%-100%。隨著進步技術，越來越薄的膜被應用且可經受研磨。例如，用在前端結構成形中的膜，例如鑲嵌金屬閘及類者是非常薄的。由於該等膜在裝置結構中提供，故希望該等薄膜以相對的高度均勻性及控制來移 除。從而，隨著膜變薄，該CMP達成較少的材料移除，移除過程中希望更多個精確性。在膜厚度是以原子層(例如，埃)來量測的原子層沉積(ALD)之極端案例中，該材料移除精確性也希望是原子層的量級。
因此，有需要致使移除薄膜的研磨設備及方法，其中這樣的移除是以非常高的均勻性來達成。此外，希望該方法可提供移除處理的精確控制，亦即，移除的相對量。在本發明的一些實施例中，漿料成分是實體分離的。此舉可被用來提供材料移除量的更精確之控制。藉由實體(例如，在空間上)分離漿料成分，該研磨處理可以二或更多個漿料成分(例如，達成氧化、材料移除，及腐蝕抑制)之間的明顯中斷來提供(例如，形成為具有不同化學組成的漿料成分之實體區域)。
例如，在一些實施例中，研磨平臺(例如，包括墊支座及墊)可被分離以具有二或更多個區域，其中每個區域經適配以包含不同的漿料成分。每個漿料成分可具有不同的化學組成。在研磨期間，該基板可被移動或光柵掃描(rastered)(例如，轉移)橫跨區域，其中每個相鄰區域包括不同的漿料成分。依序地橫跨區域來運行一個循環可被用來有效率地移除一個原子層，舉例而言。材料移除總和可藉由管理循環的數量來精確地控制。移除可在原子等級上來控制。
在一些實施例中，研磨表面被分離(例如，分開)成多個區域，其中每個區域包含獨立的漿料成分，該 漿料成分行使氧化、材料移除，或腐蝕抑制處理的其中一個。藉由逐行經過(例如，掃描)橫越該等分離區域，高循環計數可在合理的總研磨時間內達成。例如，在含有氧化漿料成分的氧化區內，氧化劑經作用以氧化基板的表面層。此氧化處理可為自我限制的，因為只有表面層暴露於氧化劑。在含有，例如，移除及腐蝕劑漿料成分的材料移除區域內，磨料及腐蝕劑攻擊先前氧化的表面層。該材料移除區域可相鄰於氧化區。此材料移除處理也可為自我限制的，因為只有氧化層被移除。含有腐蝕抑制漿料成分(例如，包括腐蝕抑制劑)的腐蝕抑制區是在先前研磨表面層上進行運作以限制其腐蝕。該腐蝕抑制區可提供在相鄰於該氧化區處。
在另一個方面，與其被物理分離，漿料成分的施加在時間上分開。因此，在一個態樣中，本發明的實施例揭示了一種研磨處理(例如，去膜處理)，該研磨處理利用多步驟反應來影響均勻的薄膜移除。具體而言，本發明的實施例藉由分離地引入漿料成分且依時間序列而將漿料成分在時間中分離。此舉可被用來提供材料移除上更精確的控制。此多步驟研磨處理可應用到任何CMP涉及競爭反應的應用。
因此，在此態樣中，該研磨處理將在用以完成氧化、材料移除，及/或腐蝕抑制處理之各種漿料成分的管理之間具有不同的間斷(例如，時間中的分離)。在一個或多個實施例中，該氧化漿料成分可首先在時間上引入， 由材料移除漿料成分隨後(例如，包含磨料及/或蝕刻劑)。此舉可藉由在一些實施例中引入腐蝕抑制劑漿料成分來依序跟進。該序列可接著在一些實施例中引入沖洗液體(例如，去離子(DI)水)。在其他實施例中，該沖洗液體可在各種漿料引入階段之間引入。這些漿料成分可在研磨處理期間於基板及研磨墊之間管理，如將在此進一步解釋。
此外，在一些實施例中，利用非均勻的濃度及/或漿料化學作用的應用，材料的非均勻移除或者甚至局部移除可以達成。換言之，不同於上述實施例，本發明的其他實施例可被用於選擇性地在基板的表面上僅移除薄膜的部分區域。例如，在從基板中心算起之預定半徑之外的材料之層的期望數量可被移除，而在該半徑內的材料之相同的層可保留於該基板上。因此，本發明的實施例包括施加徑向不同量的化學物或施加化學物應用的不同時間，以達成非均勻的移除(或不同量的移除)，取決於基板的半徑。此舉可藉由利用不同量的化學物傳遞到墊上的位置來達成，該位置對應於薄膜將要移除的基板之目標半徑，而同時不施加移除化學物(或施加不同的化學物)至墊的區域，該墊的區域對應至將不經受薄膜移除的基板區域。例如，在期望較少移除的基板區域可具有更多的添加物(例如，抑制劑)加到墊的相對應區域。類似地，更少的氧化劑也可以供應給此區域，或可能更多或更少的去離子 水，取決於水對移除的效果。類似地，較少的研磨漿料可供應至此區域，或更稀的漿料可供應至此區域。
在一些替代實施例中，比基板小的墊可被使用，且可在漿料的存在下，利用墊的局部動態來移除材料。上述的原子層研磨(ALP)實施例的概念可被實現，以提供局部移除處理的額外控制。例如，藉由只對定位在旋轉基板之中心的較小研磨墊的中心區域施加移除化學物，用於移除材料的墊之有效直徑可做得比研磨墊的實際直徑更小。此外，如果較小研磨墊被設置在偏離旋轉基板的中心處，則內半徑及外半徑之間的環形區域可為了材料移除而分離。環形移除區域的寬度可基於移除化學物所施加的墊區域之半徑而控制。
在一些其他替代實施例中，可以使用具有圓形之外的形狀之固定研磨墊。例如，為了補償旋轉基板之不同半徑處的旋轉速度之變化，楔形墊(wedge-shaped pad)可用來研磨旋轉的基板。換言之，楔形墊可用來確保相對快速旋轉(例如，在外部邊緣附近的較大半徑)的基板面積對該墊上的移除化學物所經受之暴露是等於相對緩慢移動的面積(例如，更接近旋轉基板之中心的小半徑)。
本發明實施例的這些及其他態樣在以下參考圖1A至圖13而在此描述。
圖1A-圖1C繪示了基板研磨設備100及其部件的各種視圖。基板研磨設備100適配於保持及研磨基板 101，如將顯見於以下描述。基板研磨設備100包括研磨平臺102，該研磨平臺具有二或更多個物理區域，如第一區域104、第二區域106及第三區域108。該二或更多個區域(例如，104、106及108)適配於包含具有不同化學物(化學組成)的不同漿料成分。該二或更多個區域可經安排以橫越平臺102的寬度「W」。在所描繪的實施例中，九個區域被顯示。然而，更多或更少數量的區域可被提供。可以有多個區域是不相鄰的，但包含具有相同化學物的漿料成分。在所描繪的實施例中，平臺102包括線性研磨平臺，其中該二或更多個區域被安排橫越墊109的寬度「W」且沿著墊的長度「L」延伸，其中該長度L比寬度W實質上更長。在所描繪的實施例中，平臺102的墊109如方向箭頭110所指示地線性移動。
在研磨方法期間，各種漿料成分，如漿料成分1、漿料成分2，及漿料成分3可藉由分配器112而施加到墊109。分配器112可具有任何合適的內部結構，該內部結構能夠分配漿料成分到二或更多個區域(例如，至區域104、106、108)。漿料成分1、漿料成分2，及漿料成分3，舉例而言，可分別從漿料成分供應器114、116、118接收。更多或更少數量的漿料成分可被提供。漿成分至分配器112的供應可藉由分配系統而達成，該分配系統具有一或更多個合適的泵或其他流動控制機制115(例如，閥115R)。在此使用的「漿料成分」是指適配於實現一或更多個指定研磨功能的處理介質。在一些實施例 中，沖洗液體(例如，去離子水)可從沖洗液體源123提供，並注入二或更多個區域之間，例如區域104及106之間，或106及108之間，或區域104及106之間以及區域106及108之間兩者。任何合適的分配器112之建構可被用來達成藉由沖洗液體區域來分離區域104、106、108。
例如，漿料成分1可包括適配於執行表面修改功能的材料，例如氧化或其他表面修改，例如含有氮化物、溴化物、氯化物，或氫氧化物的層之形成。漿料成分1可包含例如淨化水的液體載體，及例如過氧化氫、過硫酸銨，或碘酸鉀的氧化劑。其他的表面修改材料可被使用。漿料成分1舉例而言可通過分配器112的第一通道119A(圖3G)而從成分供應器1 114提供到墊109的第一區域104。
漿料成分2可包括適配於執行材料移除功能的材料。漿料成分2可包含例如淨化水的液體載體，及例如二氧化矽或氧化鋁的研磨介質。磨料可具有約20奈米及0.5微米之間的平均顆粒尺寸。其他顆粒尺寸可被使用。漿料成分2亦可包括蝕刻劑材料，例如羧酸或氨基酸。其他蝕刻劑或絡合劑(complexing agent)材料可被使用。漿料成分2舉例而言可藉由分配器112的第二通道119B(圖3F)而從成分供應器2 116供應到墊109的第二區域106。
在一或更多個實施例中，漿料成分3可包括適配於執行腐蝕抑制功能的材料。漿料成分3可包含例如淨 化水的液體載體，及例如苯並三唑(benzotriazole)，或1,2,4-三唑(1,2,4 Triazole)的腐蝕抑制劑。漿料成分3舉例而言可藉由分配器112的第三通道119C(圖3E)而從成分供應器3118供應到墊109的第三區域108。
區域104、106、108可藉由側邊方式來安排在側邊，且可各自具有大約2mm及50mm之間的寬度。該等寬度可彼此相同或不同。其他的寬度可被使用。
一或更多個實施例中，分配系統包括分配器112，該分配器適配於將至少兩個不同的漿料成分分配到二或更多個區域(例如，區域104、106)。該漿料成分可選自群組，該群組包括表面修改漿料成分，及材料移除漿料成分，如以上所討論。
一或更多個實施例中，分配器112可形成為整體部件，且可定位成相鄰於墊109(例如，略高於墊109)。分配器112可同時通過二或更多個出口(例如，通過出口121A、121B，及121C)提供漿料成分的傳遞。例如，如圖3A-圖3G所顯示，分配器112可為分配系統的一部分，該分配系統可包括多個信道，例如沿著分配器主體117的長度延伸的第一通道119A。第一通道119A適配於從成分1供應器114分配漿料成分1至一或更多個第一分配出口121A，該第一分配出口沿著其長度而流動地耦合到第一通道119A。
分配器112亦可包括第二通道119B，該第二通道沿著分配器主體117的長度延伸，並適配於從成分2 供應器116分配漿料成分2至一或更多個第二分配出口121B，該第二分配出口沿著該第二通道的長度流動地耦合到第二通道119B。
分配器112亦可包括第三通道119C，該第三通道沿著分配器主體117的長度延伸，並適配於從成分3供應器118分配漿料成分3至一或更多個第二分配出口121C，該第二分配出口沿著該第三通道的長度流動地耦合至第三通道119C。其他通道及互連出口可被提供以發放其他漿料成分及/或沖洗液體。
在一些實施例中，沖洗液體可在單獨的分離區域中接收，以分離所發放的漿料成分。出口121A、121B、121C可具有小於約5mm的直徑，或在一些實施例中為約1mm及15mm之間。間距(例如，相鄰出口之間的間隔)可為小於約50mm、小於約25mm，或甚至在一些實施例中小於約10mm。在一些實施例中，該間距可為約2mm及50mm之間。其他直徑及間距可被使用。
在其他實施例中，分配器可包含分離的分配頭，每個漿料成分各一個，該等分配頭可安排在墊109上的不同空間位置。沖洗液體(例如，去離子水)，可以通過一些或全部的出口121A-121C傳送，或通過特別為沖洗液體設計的分離出口傳送。沖洗液體可通過控制閥115R而從沖洗液體供應器123提供至部分或全部的每個出口 121A-121C。選擇性地，沖洗液體可從分配器112藉由分離的分配器頭或分離的出口來提供。
在另一個實施例中，分配器可包括在平臺102的墊支座127中。在此實施例中，漿料成分1、2、3可從墊109的下方發放至各種區域104、106及108。墊支座127可包括類似分配器112中之出口121A-121C的孔洞，該等孔洞橫越墊109的寬度來安排。每個孔洞可流動地耦合到漿料成分供應器114、116、118的其中一個。隨著墊109在滾輪124、126上旋轉，各種分離的漿料成分1、2、3可以通過孔洞及芯(wick)以穿過墊109，該墊包含連接開孔的內部孔口結構。該芯分別提供漿料成分1、2、3到一或更多個區域104、106、108。沖洗液體也可以透過一些或全部的孔洞來分配。
再次參照圖1A-1C，隨著漿料成分供應到墊109的區域104、106、108，基板研磨設備100的基板固持件120可被旋轉。基板固持件120適配於持定基板101接觸墊109，並隨著研磨的發生而旋轉基板101。其他動作可被提供以附加或代替旋轉，例如軌道運動(orbital motion)。例如，旋轉速度可為約10-150RPM之間。旋轉可藉由以固持件馬達122驅動固持件120來實現。任何合適的馬達都可以使用。例如，於研磨期間在基板101上所施加的壓力可為約0.1psi及1psi之間。任何用來施加壓力的合適習知機制可被使用，例如彈簧加載機制或其他合適的垂直作用致動器。其他旋轉速 度及壓力可被使用。舉例而言，基板固持件(也被稱為保持件或承載頭)在美國專利第8,298,047號；US 8,088,299；US 7,883,397；及US 7,459,057中描述，該等專利頒發給本專利權人。
隨著漿料成分1、2、3被施加到各自的區域104、106、108，墊109可在箭頭110的方向中移動。例如，墊109在箭頭110方向中移動的線性速度可為約40cm/sec及約600cm/sec之間。其他的速度可被使用。在圖1B及圖1C中最佳顯示的墊109可以連續的或無終點的皮帶形式來提供。墊109可在其端點由第一滾輪及第二滾輪124、126(例如，圓柱滾輪)，及在墊109的頂部部分下方由橫跨墊109之寬度的墊支座127所支撐。例如，滾輪124、126由軸承(bearings)或軸套(bushings)，或其他適合的低摩擦裝置來支撐以在框架128上旋轉。該等滾輪的其中一者，例如滾輪126，可耦合到墊驅動馬達130，該墊驅動馬達可在適當的旋轉速度被驅動，以達成上述的墊109的線性研磨速度。墊支座127也可在一或更多個位置處耦合到框架128，且可在墊109的上表面之一些或全部長度L底下來支撐墊109的上部分。
除了基板固持件120的旋轉及墊109的運動外，固持件120可在方向箭頭132的方向中轉移。該轉移可為沿著方向箭頭132之橫向方向的振盪來回，大致垂直於墊109的線性運動。轉移可由任何合適的轉移馬達134 及驅動系統(未顯示)來造成，該轉移馬達及驅動系統沿著支撐桿136而前後移動基板固持件120。經適配以達成轉移的驅動系統可為齒條(rack)及小齒輪(pinion)、鏈條及鏈輪(sprocket)、皮帶及皮帶輪(pulley)、驅動器及滾珠螺桿，或其他適當的驅動機制。在其他實施例中，軌道運動可由合適的機制來提供。墊109的旋轉、基板固持件120的旋轉及轉移(例如，振盪)，及漿料成分1、2及3及沖洗液體123的分配流動可由控制器138來控制。控制器138可以是適配於控制這種運動及功能的任何合適的電腦及連接的驅動器及/或反饋元件。
舉例而言，墊109可由合適的研磨墊材料所製成。墊109可為聚合物材料，例如聚氨酯，且可具有敞開表面孔隙率(open surface porosity)。表面孔隙率可以是開孔率(open porosity)，且舉例而言可具有約2微米至100微米之間的平均孔隙尺寸。墊可具有長度L，舉例而言如滾輪124、126的中心之間所測量的約30cm及300cm之間。其他尺寸可被使用。
圖2A及圖2B繪示基板研磨設備200的替代實施例及其部件的各種視圖。如同前述，基板研磨設備200適配於持定及研磨基板101，如將顯見於以下的描述。基板研磨設備200包括研磨平臺202，該研磨平臺具有墊209及墊支座227(例如，平臺)。研磨平臺202具有二或更多個實體區域，例如第一區域204及第二區域 206，及甚至第三區域208。在此實施例中的區域204、206、208被安排為同心的環，且平臺202是可旋轉的。
每個區域204、206、208適配於包含具有不同化學物的不同漿料成分，例如上述的漿料成分1-3。如先前所述地由控制器238所控制地，漿料成分可由耦合到成分供應器114、116、118的分配器212來透過閥或其他的流動控制機制而分配到各種區域204、206、208。二或更多個區域204、206、208可橫越平臺202的直徑「D」來安排。每個環形區域的寬度可為相同或不同的寬度，且可為如上方所述。在所描繪的實施例中，九個環形區域被顯示。然而，更多或更少數量的區域可被提供。此外，可以有多個區域是彼此不相鄰的，但該等區域包含具有相同化學物(例如，化學成分)的漿料成分。例如，每個標記為204的區域可接收並包含相同的漿料化學物。每個標記為206的區域可接收及包含相同的漿料化學物，且每個標記為208的區域可接收及包含相同的漿料成分化學物。然而，在每個區域204、206及208中的化學物可具有相對於彼此不同的漿料成分化學物。
在所描繪的實施例中，平臺202包括旋轉研磨平臺，其中二或更多個區域(例如，區域204、206或204、206及208)被安排橫越墊209的直徑D。平臺202及墊209可藉由平臺馬達230而以約10RPM至約200RPM之間的旋轉速度在方向箭頭210的方向中旋轉。如同前述，基板固持件220可由合適的固持件馬達222所旋 轉，以隨著研磨發生來旋轉基板101。舉例而言，固持件220的旋轉速度可為約10RPM至200RPM之間。類似地，固持件220可沿著橫向方向232前後轉移(例如，振盪)，大致垂直於墊209的切線運動。轉移可藉由任何合適的轉移馬達234及驅動系統(未顯示)所造成，如上方所述。
舉例而言，研磨期間在基板101上所施加的壓力可為如上方所探討。任何用於施加壓力的合適習知機制可被使用，例如彈簧加載機制或致動器。其他的旋轉速度及壓力可被使用。例如，基板固持件220可如美國專利第8,298,047號；US 8,088,299；US 7,883,397；及US 7,459,057中所述。
圖4繪示處理基板(例如，基板101)的方法400，且具體而言研磨基板101(例如，圖案化或非圖案化的晶圓)之表面(例如，前側或背側表面)的方法。方法400包括，在402中，在基板固持件(例如，基板固持件120、220)中提供基板，在404中，提供具有可移動研磨墊(例如，研磨墊109、209)的研磨平臺(例如，研磨平臺102、202)，及，在406中，分配不同的漿料成分到研磨墊上的二或更多個區域(例如，區域104、106、108)。該研磨墊可以是線性移動版本的墊109或旋轉移動版本的墊209。該漿料成分可發放至墊109上方或墊109下方的區域(例如，區域104、106、108)(例如，藉由芯吸(wicking)或其他的毛細作用)。
在另一態樣中，基板研磨系統是如圖1A-圖1C或圖2A及圖2B任一者中所描述來提供。基板研磨系統包括具有研磨固持件120、220的設備100、200，該等研磨固持件適配於持定基板101、具有可相對於基板101移動的研磨墊109、209之研磨平臺102、202，及分配系統，該分配系統適配於分配至少兩種不同的漿料成分，該等漿料成分選自群組，該群組包括氧化漿料成分、材料移除漿料成分，及腐蝕抑制漿料成分。在此態樣中，與其被分配到安排在橫越研磨墊109、209之寬度W或直徑D的區域中，該二或更多個漿料成分是以時間序列分配，一個接一個。
依據此態樣，從包含氧化漿料成分、材料移除漿料成分，及腐蝕抑制漿料成分之群組選擇的第一漿料成分是首先分配到墊(例如，墊109、209)上。在預定的時間量已經過去後，第一漿料成分的供應被停止，且從包含氧化漿料成分、材料移除漿料成分，及腐蝕抑制漿料成分的群組選擇的第二漿料成分接著分配到墊(例如，墊109、209)上。在另一個預定的時間量已經過去後，第二漿料成分的供應被停止，且從包含氧化漿料成分、材料移除漿料成分，及腐蝕抑制漿料成分的群組選擇的第三漿料成分可接著分配到墊(例如，墊109、209)上。在第三預定的時間量已經過去後，該定時序列可藉由再次分配第一漿料成分而再次重新開始。該序列可按照需求來多次重 複，以達成薄膜移除的期望量。在研磨序列之後，墊109、209可藉由對其供應沖洗液體來沖洗。
圖5及圖6繪示了研磨基板的另一個方法500。方法500包括，在502中，在基板固持件(例如，固持件120、220)中提供基板(例如基板101)，及在504中，提供具有可移動研磨墊的研磨平臺。在506中，該方法包含依時間序列在該研磨墊與該基板之間分配二或更多個漿料成分，該等漿料成分每個具有不同的化學成分。
如圖6中所顯示，該等漿料成分可依所顯示的時間序列而分散於墊(例如，墊109、209)與基板101之間。在第一時間增量650中，第一漿料成分(例如，氧化劑漿料成分)可以被供應。此舉之後，第二漿料成分(例如，材料移除漿料成分)被供應第二時間增量651。第一及第二漿料成分的化學成分是不同的。此舉之後，第三漿料成分(例如，腐蝕抑制漿料成分)可被提供為第三時間增量652。該等分配階段的二或更多者可在653-655中重複。其他階段可對其額外地或替代地行使。該三或更多個分配序列可在單一基板上依所期望的次數而一再地重複。此舉可在該基板被振盪且靠著移動墊旋轉(例如，墊109、209)的同時所行使，如以上所述。在該等研磨階段完成後，墊(例如，墊109、209)可經歷沖洗階段，其中該墊(例如，墊109、209)可被供應656中的沖洗液體(例如，去離子水或其他惰性液體溶液)。沖洗液體(例如，去離子水)的發放可被用來稀釋上個施加的化學物。方法 500可接著停止，新的基板可被放置在基板固持件中(例如，基板固持件120、220)，且所描述的方法500可在起始於657處實作於該第二基板上。
每個階段可能花費約1秒至約60秒之間。其他的時間長度可被使用。某些脈衝可以少於1秒。每個階段可為相同或不同的長度。某些漿料成分可結合在一些實施例中以在單一脈衝中建立一個以上的處理階段。例如，在一些實施例中，氧化及腐蝕抑制劑階段可結合成為一個漿料成分，並提供為單一脈衝。在其他實施例中，絡合劑(complexing agent)可與磨料(例如，金屬氧化物磨料)結合在單一脈衝中。該氧化劑可以是過氧化氫。腐蝕抑制劑可以是三唑。絡合劑可以是有機酸、有機酸鹽，或氨基酸。其他類型的氧化劑、腐蝕抑制劑、絡合劑，及磨料可被使用。
圖6繪示方法600的另一個實施例，該方法利用漿料成分系列，該漿料成分系列是以時間序列(例如，為獨立漿料成分的脈衝)來發放。使用時間分離的研磨化學物之引入允許化學試劑(例如，二或更多種漿料成分)在使用上增加彈性。例如，氧化化學物通常是自限性的。表面薄膜可被氧化到約20埃的深度，然後停止。藉由在時間中分離漿料成分，可在氧化深度可由供應至基板的化學漿料成分之脈衝長度來控制的地方來使用更侵略性的氧化化學物。
具體而言，獨立階段可建立，以影響特定的反應，以在該基板的表面上的形成修改層。在一些習知的材料移除過程中，系統使用漿料添加劑，該等漿料添加劑能在較低的研磨壓力下抑制研磨。該等先前研磨系統可提供更好的晶粒內(within die,WID)之厚度控制，因為一旦外形移除後，移除速率會大幅降低。作為結果，在晶粒之區域中具有低密度的外形被快速地移除，且接著介電移除停止，而在晶粒其他區域中的外形移除繼續研磨，直到該等區域被平坦化。然而，一旦主要外形平面化後，該等系統遭受到非常低的移除速率(藉由設計)。該等系統亦可能遭受大特徵不完全被移除。根據本發明的一個態樣的多步驟方法可被使用以克服該等先前的限制，該方法具有漿料成分(例如，添加劑，沒有添加劑的磨料及可能穿插及/或隨後的沖洗)的階段性(例如，定時)引入。例如，該添加劑可首先被引入，由研磨溶液隨後，該研磨溶液稀釋該添加劑並致使有限的薄膜移除。額外的移除可藉由沖洗的引入來達成，該沖洗可以快速地稀釋添加劑，並允許除有限的薄膜移除，直至研磨漿料成分的衝擊被耗盡為止。
該多步驟方法及系統的範例在下方提供。該方法對金屬薄膜移除可為有用的，且可以包括氧化階段，該氧化階段涉及薄膜氧化，及抑制劑吸附的階段及氧化表面的絡合劑輔助研磨階段，該等階段是以序列的方式執行，以達到每反應週期的薄膜移除。在此實施例中，每個漿料成分可在墊(例如，墊109、209)及基板101之間依時間 序列被分配，但具有沖洗階段被建立在每個漿料成分的發放之間，如圖7中所顯示。因此，漿料成分(例如，氧化劑、抑制劑、絡合劑、材料移除劑)的每個脈衝可藉由沖洗劑(例如，去離子水)的脈衝來分離，以沖洗墊(例如，墊109、209)及基板101的表面。
具體而言，在第一時間增量650中，第一漿料成分(例如，氧化劑漿料成分)可被提供。此舉由657中的沖洗隨後。接著第二漿料成分(例如，材料移除漿料成分)可在第二時間增量652被發放。此舉可由657中的另一個沖洗隨後。該第一及第二漿料成分的化學成分是不同的。此第二沖洗657可由第三漿料成分(例如，腐蝕抑制漿料成分)以第三時間增量653隨後。此舉可由657中的另一個沖洗隨後。在此序列完成後，該序列可以在相同的基板上101依所需而再多次重複，以達成所需的材料移除，或新的基板可被插入在基板固持件中(例如，120、220)，且藉由方法700的基板之研磨可在新的基板上開始。對於研磨處理的每個階段之次數可以是相同的或不同的。
其他的步驟可被用在該序列中，例如抑制劑吸附階段，及絡合磨耗階段。該等階段的二或更多個在一些實施例中可被結合。每個階段的相對持續時間可基於該特定階段的反應動力學(reaction kinetics)來決定。例如，氧化階段對於銅研磨可以是相對短暫的，而該氧化階段對研磨釕或更多種貴金屬可為相對久的。腐蝕抑制劑階段(包括抑制劑吸附)的脈衝持續時間也可基於吸附的動 態來改變長度。類似地，絡合磨耗階段可基於其動態而改變長度。在一些實施例中，氧化性漿料成分的脈衝(例如，氧化性溶液)可由隨腐蝕抑制劑漿料成分(例如，抑制劑溶液)的脈衝所隨後，並接著由絡合漿料成份(例如，絡合劑)的脈衝所隨後。該等序列脈衝可在基板101被壓靠至墊(例如，墊109、209)的移動表面之同時被提供。
依時間序列的漿料成分之階段性指令的另一個範例如下。銅膜移除處理在此被提供，其中的氧化劑及抑制劑溶液的混合漿料成分的第一脈衝之後是絡合劑的獨立脈衝，而該基板(例如，晶圓)被壓靠至墊(例如，墊109、209)的移動表面，如在此所述。在一些實施例中，氧化劑及抑制劑溶液的混合漿料成分之脈衝及絡合劑的獨立脈衝可由沖洗液體的沖洗脈衝穿插。選擇性地，沖洗脈衝可位於該二階段序列的末端。
在適配於金屬氧化物薄膜研磨移除的另一個方法實施例中，二階段方法包括氧化性漿料成分的第一脈衝，該氧化性漿料成分可由混合漿料成分的分離連續脈衝隨後，該混合漿料成分具有金屬氧化物磨料及絡合劑。選擇性地，該絡合劑漿料成分及金屬氧化物磨料漿料成分可以三階段的研磨處理而建立為一個接著一個的分離階段。沖洗階段可在該等階段之間或在序列的末端建立。
漿料成分的時間序列引入之一個顯著優點為，每個步驟或脈衝可為自限性的，此舉可導致甚至是小厚度的相對更均勻之移除，特別是小於500埃，且尤其是 小於200埃。例如，一旦表面(例如，銅表面)的表面氧化階段完成至數個原子層(約25-30埃之間)後，氧化速率可顯著減緩。因此，當接著執行絡合磨耗階段時，薄膜移除可自動限制在約25至30埃，無論該階段的長度，且薄膜移除均勻度可變得相對獨立於移除速率。
在每個在此描述的方法中，漿料成分的分配可由在此描述的系統及設備來提供。選擇性地，其他適配於實現漿料成分及可能的沖洗之時間序列發送的合適系統可被使用。
現在轉到圖8及圖9，依據本發明實施例描繪了基板101的一部分在刻意不均勻地研磨之前及之後的橫截面分佈範例。在圖8中，在非均勻研磨之前，基板101上的薄膜802具有相對均勻的厚度804。如圖9所描繪，在施加本發明的非均勻ALP方法後，薄膜802在目標材料移除區域904中的厚度減少了所期望的量902，而薄膜802在非目標區域906中保持在原始厚度804。圖10描繪基板101在非均勻研磨後的頂視圖，繪示了目標材料移除區域904及非目標區域906。注意到非目標區域906的直徑可為任何所需的尺寸，如將在以下進一步詳細地描述。
圖11繪示非均勻基板研磨設備1100的範例，該非均勻基板研磨設備類似於上述的範例基板研磨設備100，但經適配以移除更多層的目標材料移除區域904(圖9)，而不從非目標區域906移除材料(圖9)。範例非均勻基板研磨設備1100適配於持定及研磨基板101， 如以上關於圖8至圖10所描述。非均勻基板研磨設備1100包括研磨平臺1102，該研磨平臺具有二或更多個實體區域，例如第一區域1104、第二區域1106及第三區域1108。該二或更多個區域(例如，1104、1106，及1108)適配於包含具有不同化學物(化學成分)的不同漿料化學物。該二或更多個區域可被安排在橫越平臺1102的寬度上。在所描繪的範例實施例中，八個區域被顯示。然而，更多或更少數量的區域可被提供。在各種實施例中，可具有多個不相鄰的區域，但該等區域包含具有相同化學物的漿料化學物。在所描繪的實施例中，平臺1102包括線性研磨平臺，其中該二或更多個區域被安排橫越墊1109的寬度且沿著該墊的長度延伸，其中該長度實質上大於該寬度。在所描繪的實施例中，平臺1102的墊1109線性移動，如方向箭頭1110所指示。
在研磨方法期間，各種漿料化學物，如漿料化學物1、漿料化學物2，及漿料化學物3可以由分配器1112施加到墊1109上。分配器1112可具有任何合適的內部結構，該內部結構能夠分配漿料成分至二或更多個區域(例如，至區域1104、1106、1108)。漿料化學物1、漿料化學物2及漿料化學物3，舉例而言，可從漿料化學供應器1114、1116、1118，分別接收。更多或更少數量的漿料化學物可被提供。漿料化學物至分配器1112的供應可藉由分配系統完成，該分配系統具有一或更多個合適的泵、歧管、閥，或控制器1138(例如，處理器、電腦，或 其他運作管理系統，該運作管理系統適配於執行指令，該等指令適配於實現在此揭示的方法)控制下的其他流動控制機制1115。
流動控制機制1115進一步適配於允許在不同的時間提供任何的化學物1、2、3或沖洗液體或其任何組合至分配器1112的任何通道。因此，在一些實施例中，非均勻基板研磨設備1100可在任何給定的時間傳送任何漿料化學物、漿料成分及沖洗液體的任何組合，至任何所需區域(例如，區域1104、1106、1108)的任何數量或安排。這此使用的「漿料化學物」是意圖表示一或更多種漿料成分，該漿料成分能夠被用於從基板上執行材料移除(例如，在各種不同的速率)，或在基板上保存材料。在一些實施例中，沖洗液體(例如，去離子水)，可從沖洗液體源1123提供，且被插入至二或更多的區域之間，例如區域1104及1106之間，或1106及1108之間，或區域1104及1106及區域1106及1108兩者之間。分配器1112的任何合適建構可用來藉由沖洗液體區域來完成區域1104、1106、1108此分離。
例如，在一或更多個實施例中，漿料化學物1可包括經適配以執行腐蝕抑制功能的材料。漿料化學物1可包括液體載體(例如淨化水)，及腐蝕抑制劑(例如苯並三唑，或1，2，4三唑)。舉例而言，漿料化學物1可藉由分配器1112的第一通道以從化學1供應器1114供應到墊1109的第一區域1104。
漿料化學物2及漿料化學物3可包括適配於同時執行表面修改功能及材料移除功能兩者的材料。例如，表面修改功能可包括氧化或其他表面修改，例如含有氮化物、溴化物、氯化物，或氫氧化物的層之形成。漿料化學物2及漿料化學物3可包括液體載體，例如淨化水，及氧化劑，例如過氧化氫、過硫酸銨，或碘酸鉀。其他的表面修改材料可被使用。漿料化學物2及漿料化學物3亦可包括研磨介質，例如二氧化矽或氧化鋁。磨料可以具有約20奈米及0.5微米之間的平均顆粒尺寸。其他的顆粒尺寸可被使用。漿料化學物2及漿料化學物3亦可包括蝕刻劑材料，例如羧酸或氨基羧酸。其他的蝕刻劑或絡合劑材料可被使用。
在一些實施例中，漿料化學物2及漿料化學物3可為相同的，且在其他實施例中，化學物3，舉例而言，可包括更侵略性的蝕刻劑及/或磨料，以比化學物2更快速地移除材料。這樣的實施例致使建立具有不同薄膜厚度的目標材料移除區域。漿料化學物2及漿料化學物3可從化學2供應器1116及化學3供應器1118透過分配器1112的第二通道及第三通道來供應至墊1109的第二區域1106及第三區域1108，舉例而言。
區域1104、1106、1108可以並排的方式安排，且各自可具有大約2mm及50mm之間的寬度。該等寬度可以是彼此相同的或不同的。其他的寬度可被使用。
在一或更多個實施例中，分配系統包括分配器1112，該分配器適配於將至少兩個不同的漿料化學物分配到該二或更多個區域(例如，區域1104、1106)。在一些實施例中，漿料化學物可選自群組，該群組包括材料保存漿料化學物、緩慢的材料移除漿料化學物，及侵略性的材料移除化學物，如以上所探討。
在一或更多個實施例中，分配器1112可形成為整體部件，且可被定位在相鄰墊1109處(例如，墊1109的正上方)。分配器1112可同時透過二或更多個出口來提供漿料化學物的傳送。舉例而言，分配器1112可以是分配系統的一部分，該分配系統可包括多個通道。
在一些實施例中，沖洗液體可在獨立的分離區域中接收，以分離所發送的漿料成分。該等出口可具有小於約5mm的直徑，或在某些實施例中約1mm及15mm之間的直徑。間距(例如，相鄰出口之間的空間)可小於約50mm、小於約25mm，或在一些實施例中甚至小於約10mm。在一些實施例中，該間距可為大約2mm及50mm之間。其他的直徑及間距可被使用。
在其他實施例中，分配器可由分離的分配頭所組成，每個漿料化學物各一個，該等漿料化學物可安排在墊1109上的不同空間位置處。沖洗液體(例如，去離子水)，可透過某些或全部的出口傳送，或者透過特別為沖洗液設計的分離出口來傳送。沖洗液體可從沖洗液體供應器1123提供至某些或全部的每個出口。選擇性地，沖洗 液體可藉由分離的分配頭或分離的出口而從分配器1112提供。
在一些實施例中，分配器可被包括在平臺1102的墊支座1127中。在這樣的實施例中，漿料化學物1、2、3可從墊1109下方或通過墊1109來分配到各個區域1104、1106及1108。墊支座1127可包括孔洞，該等孔洞類似安排在橫越墊1109之寬度上的分配器1112中的出口。每個孔洞可流動地耦合到漿料化學物供應器1114、1116、1118的其中一個。隨著墊1109在滾輪1124、1126上轉動，各種分離的漿料化學物1、2、3可通過該等孔洞並燈芯式通過(wick through)墊1109，該墊包含連接的開孔之內部孔口結構。芯吸(wicking)分別提供漿料化學物1、2、3至一或更多個區域1104、1106、1108。沖洗液體亦可通過一些或全部的孔洞來發放。
仍參照圖11，隨著漿料化學物被供應到墊1109的區域1104、1106、1108，非均勻基板研磨設備1100的基板固持件1120可被旋轉。基板固持件1120適配於將基板保持與墊1109的接觸並隨著研磨的發生而旋轉基板。其他動作可對該旋轉而額外地或代替地提供，例如軌道運動。舉例而言，在一些實施例中，旋轉速度可為約10-150RPM之間。其他的速度可被使用。旋轉可藉由以固持件馬達1122來驅動固持件1120而完成。任何合適的馬達可被使用。舉例而言，研磨期間在基板上施加的 壓力可為約0.1psi及1psi之間。其他的壓力可被使用。用於施加壓力的任何合適習知機制可被使用，例如彈簧加載機制或其他合適的垂直作用致動器。舉例而言，基板固持件(亦稱為保持件或承載頭)在美國專利第8,298,047號；US 8,088,299；US 7,883,397；及US 7,459,057中描述，該等專利頒發給本發明的專利權人。
隨著漿料成分1、2、3被施加到分別的區域1104、1106、1108，墊1109可以在箭頭1110的方向中移動。墊1109在箭頭1110的方向中之移動線性速度可為約40cm/sec及約600cm/sec之間，舉例而言。其他的速度可被使用。墊1109可以連續或無終點的皮帶形式來提供。墊1109可在其端點由滾輪1124、1126(例如，圓柱滾輪)所支撐，且在墊1109的頂部部分下方由墊支座1127跨越墊1109的寬度來支撐。滾輪1124、1126可被支撐以在框架1128上藉由軸承或襯套，或其他適當的低摩擦裝置來旋轉，舉例而言。滾輪的其中一個，例如滾輪1126，可耦合到墊驅動馬達1130，該墊驅動馬達可在適當的旋轉速度下驅動，以達成上述的墊1109之線性研磨速度。墊支座1127亦可在一或更多個位置耦合到框架1128，且可在墊1109之上表面的一些或大部分的長度底下來支撐墊1109的上部分。
除了基板固持件1120的旋轉及墊1109的運動外，固持件1120可在方向箭頭1132的方向中轉移。該轉移可為沿著方向箭頭1132的橫向方向之來回振盪，大 致垂直於墊1109的線性運動。不像在上述關於圖1A的基板研磨設備100的運作，在範例非均勻基板研磨設備1100之運作中的固持件1120的任何轉移將被限制，以避免從非目標區域移除材料。然而，在一些實施例中，固持件1120的轉移可被用於調整目標材料移除區域的尺寸或基板相對於該等區域的初始定位。
轉移可利用任何合適的轉移馬達1134及驅動系統(未顯示)來實現，該轉移馬達及該驅動系統使基板固持件1120沿著支撐桿1136來回移動。適配於達成該轉移的驅動系統可為齒條(rack)及小齒輪(pinion)、鏈條及鏈輪、皮帶及滑輪、驅動器及滾珠螺桿，或其他適當的驅動機制。在其他實施例中，軌道運動可由適當的機制來提供。墊1109的旋轉、基板固持件1120的旋轉及轉移(例如，振盪)，及漿料化學物1、2及3及沖洗液體1123的分配流動可由控制器1138來控制。控制器1138可為經適配以控制這樣的運動及功能的任何合適的電腦及連接的驅動器及/或反饋元件。
墊1109可由合適的研磨墊材料所製造，舉例而言。襯墊1109可以是聚合物材料，例如聚氨酯，且可具有開放的表面孔口。表面孔口可以是開放的孔口，且可具有約2微米至100微米之間的平均孔口尺寸，舉例而言。墊可具有如滾輪1124、1126的中心之間所量測的長度，該長度為至少約30cm及300cm之間，舉例而言。其他的尺寸可被使用。
類似於圖2A及圖2B中所描繪的實施例，非均勻基板研磨設備的旋轉研磨墊實施例可被使用。如同圖11中所描繪的線性研磨墊範例實施例，不同的區域(儘管是同心安排的，而不是平行安排的)可經定義及適配以在不同時間接收不同的漿料化學物，以促成從該基板的一或更多個選擇目標區域移除不同量的材料。因此，如同圖11中所描繪的線性研磨墊範例實施例，非均勻基板研磨設備的旋轉研磨墊實施例可用於建立具有二或更多個厚度的薄膜輪廓(例如，如圖9中所顯示)。
在一些替代實施例中，比基板小的旋轉研磨墊可被使用，且在漿料存在下可利用墊的局部動態來移除材料，該漿料是在對應至該墊的不同位置之不同時間下，透過該墊的部分來施加，或直接施加至該基板。舉例而言，藉由只對旋轉研磨墊(該旋轉研磨墊小於該基板，且定位在旋轉基板的中心)的中心區域施加移除化學物，用於移除材料的該墊之有效直徑可做得比該研磨墊的實際直徑更小。此外，如果較小的研磨墊被設置在偏離旋轉基板的中心處，則內半徑及外半徑之間的環狀區域可被獨立，以用於材料移除。該環狀移除區域的寬度可進一步基於移除化學物所施加的墊面積之半徑來控制，及/或藉由改變從該基板之中心的偏離來控制(例如，藉由徑向振盪該旋轉墊)。
在其他範例實施例中，不同的化學物可在不同時間施加，該等時間對應至該墊的不同位置，該墊的不同 位置是相對於用於選擇性材料移除的基板中心。因此，舉例而言，在該墊被定位在旋轉基板的中心時，適配於侵略性的材料移除之化學物可被施加到該基板，且在該墊定位遠離該中心時，適配於相對溫和的材料移除之化學物可被施加至該基板。此範例安排允許形成薄膜輪廓，該薄膜輪廓在基板的中心較薄，且在該基板的邊緣較厚(例如，相反於圖9中所描繪輪廓)。
在一些其他的替代實施例中，具有非圓狀之形狀的固定研磨墊可被使用。舉例而言，為了補償在旋轉基板之不同半徑處的旋轉速率變化，如圖12所描繪的固定楔形墊1200可被用以將旋轉基板101上的薄膜研磨成均勻厚度。換言之，楔形墊1200可被用來確保相對快速旋轉的基板面積(例如，在較靠近外邊緣的大半徑，舉例而言，基板區域1202-1212)對墊1200上的移除化學物所經受的暴露是等於移動相對慢的區域(例如，在較靠近旋轉基板101之中心的較小半徑，舉例而言，基板區域1214-1226)。在一些實施例中，楔形墊1200可包括漿料輸送孔口1201或通道的安排，該等漿料輸送孔口或通道是經設置以與被研磨的基板區域1202-1226之周長成比例地分配漿料的量。
在非均勻的研磨應用中，如圖12所描繪的固定楔形墊1200可被用來基於傳送到對應至各個基板區域1202-1226的孔口1201的漿料之化學物，以在每個基板區域1202-1226產生具有不同所需厚度的薄膜輪廓。換 言之，具有第一功能的化學物可被施加至僅接觸特定基板區域(例如，基板區域1202)的孔口群組。同時，具有第二功能的化學物可被施加至僅接觸不同的基板區域(例如，基板區域1204)的孔口群組。同時，具有第三功能的化學物可被施加至僅接觸再次不同的基板區域(例如，基板區域1206)的孔口群組等等。因此，每個基板區域1202-1226可經受不同化學物以產生所期望的薄膜厚度輪廓。此外，不同的化學物可在不同時間施加至不同的基板區域。
在一些實施例中，非均勻基板研磨設備可被用來執行本發明的各種方法1300。在基板靠著移動研磨墊(1302)旋轉時，具有不同功能的不同化學物分別地施加至研磨墊(1304)的至少兩個不同區域。不同量的材料從對應至研磨墊(1306)的至少兩個不同區域之基板上移除。該研磨墊可為線性移動墊或旋轉墊。在一些實施例中，在基板上造成的薄膜厚度輪廓可具有複數個厚度。
從而，雖然本發明已經結合其範例實施例來揭示，但應該理解到其他實施例可能落在本發明的範圍內，如以下請求項所定義。

Claims (23)

  1. 一種非均勻的基板研磨設備，包括：一研磨平臺，該研磨平臺經配置以接收一研磨墊，該研磨墊具有二或更多個區域，每個區域經適配以施加一不同的漿料化學物至一基板上的一不同面積，其中一第一區域經適配以施加一緩慢的材料移除漿料化學物至該基板上的一第一面積，其中一第二區域經適配以施加一侵略性的材料移除漿料化學物至該基板上的一第二面積，該侵略性的材料移除漿料化學物經配置以比該緩慢的材料移除漿料化學物更快的速率來移除材料，及其中以該緩慢的材料移除漿料化學物及該侵略性的材料移除漿料化學物來研磨該基板產生了在該基板上的一薄膜厚度輪廓，該薄膜厚度輪廓具有至少兩個不同的薄膜厚度。
  2. 如請求項1所述之基板研磨設備，其中該研磨平臺是線性的，且其中該二或更多個區域是橫越一寬度而安排。
  3. 如請求項1所述之基板研磨設備，其中該研磨平臺是旋轉的，且其中該二或更多個區域是以同心環來安排。
  4. 如請求項1所述之基板研磨設備，包括一分 配器，該分配器經適配以將該不同的漿料化學物之至少兩者分配至該二或更多個區域。
  5. 如請求項4所述之基板研磨設備，其中該分配器包含一第一組出口及一第二組出口，該第一組出口經適配以分配該緩慢的材料移除漿料化學物至一或更多個第一區域，該第二組出口經適配以分配該侵略性的材料移除漿料化學物至一或更多個第二區域。
  6. 如請求項1所述之基板研磨設備，其中每個區域具有大約2mm或更大的一寬度。
  7. 如請求項1所述之基板研磨設備，其中一區域被施加具有一材料保存功能的一化學物。
  8. 如請求項1所述之基板研磨設備，其中該二或更多個區域包含具有不同化學組成的漿料化學物。
  9. 如請求項1所述之基板研磨設備，包含一分配系統，該分配系統經適配以將至少兩個不同的漿料化學物分配至該二或更多個區域，該至少兩個不同的漿料化學物是從一群組選擇出，該群組包括：一材料保存漿料化學物；該緩慢的材料移除漿料化學物；及該侵略性的材料移除化學物。
  10. 如請求項1所述之基板研磨設備，其中一清洗液體區域被分配在該二或更多個區域之間。
  11. 一種基板研磨系統，包括：一控制器，該控制器包含一處理器及一記憶體，該記憶體經適配以儲存指令，該等指令經適配以操作該基板研磨系統；一基板固持件，該基板固持件經適配以持定一基板；及一研磨平臺，該研磨平臺經配置以接收一研磨墊，該研磨墊具有二或更多個區域，每個區域經適配以施加一不同的漿料化學物至位於該基板固持件上的該基板上的一不同面積，其中一第一區域經適配以施加一緩慢的材料移除漿料化學物至該基板上的一第一面積，其中一第二區域經適配以施加一侵略性的材料移除漿料化學物至該基板上的一第二面積，該侵略性的材料移除漿料化學物經配置以比該緩慢的材料移除漿料化學物更快的速率來移除材料，及其中以該緩慢的材料移除漿料化學物及該侵略性的材料移除漿料化學物來研磨該基板產生了在該基板上的一薄膜厚度輪廓，該薄膜厚度輪廓具有至少兩個不同的薄膜厚度；其中該基板固持件經適配以在該控制器的方向底下，將該基板靠在該研磨墊上旋轉。
  12. 如請求項11所述之基板研磨系統，進一步包括一分配器，該分配器包含一第一組出口及一第二組出口，該第一組出口經適配以分配該緩慢的材料移除漿料化學物至一或更多個第一區域，該第二組出口經適配以分配該侵略性的材料移除漿料化學物至一或更多個第二區域。
  13. 一種研磨一基板的方法，包括以下步驟：在一基板固持件中將一基板靠在一移動研磨墊上旋轉；對該研磨墊的一第一區域施加一第一漿料成分，其中該第一漿料成分實現一第一研磨功能；對該研磨墊的一第二區域施加一第二漿料成分，其中該第二漿料成分實現一第二研磨功能，且其中該第二研磨功能不同於該第一研磨功能；及從該基板的不同區域移除不同量的基板材料，該基板的不同區域對應至該研磨墊的該第一區域及該第二區域。
  14. 如請求項13所述之方法，其中施加第一漿料成分之步驟包含以下步驟：施加包含一第一材料的第一漿料成分至該研磨墊的該第一區域，該第一材料經配置以修改該基板的一表面。
  15. 如請求項13所述之方法，其中施加第一漿 料成分之步驟包含以下步驟：施加包含一氧化劑的第一漿料成分至該研磨墊的該第一區域。
  16. 如請求項13所述之方法，其中施加第一漿料成分之步驟包含以下步驟：施加包含一研磨介質的第一漿料成分至該研磨墊的該第一區域。
  17. 如請求項13所述之方法，其中施加第一漿料成分之步驟包含以下步驟：施加包含一蝕刻劑材料的第一漿料成分至該研磨墊的該第一區域。
  18. 如請求項13所述之方法，其中施加第一漿料成分之步驟包含以下步驟：施加包含一腐蝕抑制劑的第一漿料成分至該研磨墊的該第一區域。
  19. 如請求項13所述之方法，其中施加第一漿料成分之步驟包含以下步驟：施加包含一第一材料的第一漿料成分，該第一材料為以下其中一者：經配置以修改該基板的一表面的一材料、一氧化劑、一研磨介質、一蝕刻劑及一腐蝕抑制劑。
  20. 如請求項19所述之方法，其中施加第二漿料成分之步驟包含以下步驟：施加包含一第二材料的第二漿料成分，該第二材料為以下其中一者：經配置以修改該基板的一表面的一材料、一氧化劑、一研磨介質、一蝕刻劑及一腐蝕抑制劑。
  21. 如請求項13所述之方法，其中施加第一漿 料成分之步驟包含以下步驟：施加一氧化漿料成分、一材料移除漿料成分，及一腐蝕抑制漿料成分的其中一者。
  22. 如請求項13所述之方法，其中施加第二漿料成分之步驟包含以下步驟：施加一氧化漿料成分、一材料移除漿料成分，及一腐蝕抑制漿料成分的其中一者。
  23. 如請求項13所述之方法，包含以下步驟：施加一第三漿料成分至該研磨墊的一第三區域，其中該第三漿料成分實現一第三研磨功能，且其中該第三研磨功能是不同於該第一研磨功能及該第二研磨功能。
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