[发明专利]用于化学机械抛光的抛光垫厚度的监测

说明书

一种用于化学机械抛光的装置包括：压板，所述压板具有表面以支撑抛光垫；承载头，所述承载头用以保持基板抵靠抛光垫的抛光表面；垫调节器所述垫调节器包括要抵靠抛光表面上被按压的导电体；原位抛光垫厚度监测系统，所述原位抛光垫厚度监测系统包括传感器，所述传感器设置在压板中用以产生通过抛光垫的磁场；以及控制器，所述控制器经配置以从监测系统接收信号并基于对应于传感器在垫调节器的导电体下方的时间的信号的一部分来生成抛光垫厚度的测量。

技术领域

本公开涉及用于对化学机械抛光中的抛光垫的监测。

背景技术

通常通过在硅晶片上依序沉积导电层、半导体层或绝缘层来在基板上形成集成电路。各种制造工艺要求对基板上的层进行平坦化。例如，一个制造步骤涉及在图案化的绝缘层上沉积导电填料层以填充绝缘层中的沟槽或洞。然后将填料层抛光，直到暴露出绝缘层的凸起图案。在平坦化之后，保留在绝缘层的凸起图案之间的导电填料层的部分形成在基板上的薄膜电路之间提供导电路径的通孔、插塞、和线。

化学机械抛光(CMP)是一种被接受的平坦化方法。此平坦化方法通常要求将基板安装在承载头上。将基板的被暴露的表面放置成抵靠旋转的抛光垫。承载头在基板上提供可控负载以推动基板抵靠抛光垫。将抛光液(诸如具有磨料颗粒的浆料)供给到抛光垫的表面。

在CMP处理进行一定时间段后，抛光垫的表面将由于从基板和/或抛光垫所移除的材料和/或浆料副产物的累积而变成硬质化(glazed)。硬质化可能降低抛光速率或增加基板上的非均匀性。

通常通过利用垫调节器进行调节工艺来将抛光垫维持在所期望的表面粗糙度(并避免硬质化)。使用垫调节器来移除抛光垫上的不想要的累积并将抛光垫的表面重新产生期望的凹凸。典型的垫调节器包括通常嵌有金刚石磨料的研磨头，所述金刚石磨料可刮擦抛光垫表面以重新纹理化垫。然而，调节处理也倾向于磨损抛光垫。因此，在一定数量的抛光和调节的循环之后，将需要更换抛光垫。

发明内容

在一个方面中，一种用于化学机械抛光的装置包括：压板所述压板具有表面以支撑抛光垫；承载头，所述承载头用以将基板保持抵靠抛光垫的抛光表面；垫调节器，所述垫调节器包括要抵靠抛光表面上被按压的导电体；原位抛光垫厚度监测系统，所述原位抛光垫厚度监测系统包括设置在压板中的传感器，所述传感器用以产生通过抛光垫的磁场；以及控制器，所述控制器经配置以从监测系统接收信号并基于对应于传感器在垫调节器的导电体下方的时间的信号的一部分来生成抛光垫厚度测量。

实现方式可包括以下特征中的一个或多个特征。

导电体可以是导电片，并且监测系统可以是涡流监测系统，在所述涡流监测系统中磁场在导电片中产生涡流。导电体可以包括孔径，并且监测系统可以是感应监测系统，在所述感应监测系统中磁场在导电体中产生围绕孔经流动的电流。

控制器可以经配置以将来自监测系统的信号与阈值进行比较，并且仅使用满足阈值的信号的部分。阈值可以低于来自在导电体之下通过的传感器的信号强度，并且高于来自在承载头和/或基板之下通过的传感器的信号强度。

控制器可以经配置以从信号强度的对数函数生成所述抛光垫厚度测量。对数函数可以被表示为

其中S为信号强度，L为抛光垫厚度，且A和B为常数。

传感器可包括：磁芯、围绕所述芯的一部分所缠绕的线圈、和用以驱动线圈的振荡器。传感器可具有小于约300kHz的谐振频率。

原位抛光垫厚度监测系统可以包括：设置在压板中的多个传感器，所述多个传感器用以产生通过抛光垫的磁场；以及控制器，所述控制器可以经配置以从传感器接收信号，并基于对应于传感器在垫调节器的导电体下方的时间的信号的部分来产生抛光垫厚度测量。多个传感器可围绕压板的旋转轴以相等的角度间隔分隔开。多个传感器可以与压板的旋转轴等距地分隔开。