專利名稱：加熱拋光墊的方法與設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于一種化學機械平坦化裝置，更明確的說，是關(guān)于通過控制一拋光墊的溫度，改善化學機械平坦化應用中的均勻性的方法與裝置。
現(xiàn)有技術(shù)在半導體器件的制造中，需要實施化學機械平坦化(CMP，Chemical Mechanical Planarizaiton)的操作。通常，集成電路器件為多層結(jié)構(gòu)的形式。在基板層面，形成具有擴散區(qū)域的晶體管器件。在接下來的各層面，互連金屬化線被圖案化且電連接至該晶體管器件來確定所需的功能性器件。眾所周知的，圖案化的導體層借助介電材質(zhì)與其它導體層相互絕緣，例如二氧化硅。當更多金屬化層與相關(guān)介電層形成時，對該介電材質(zhì)平坦化的需求也隨之增加。若無平坦化，其后金屬化層的制造會變的更加困難，因為表面形貌的變化所致。在其它的應用中，金屬化線的圖案形成于介電材質(zhì)中，然后實施金屬CMP操作來移除多余的材質(zhì)。
如上所述，CMP系統(tǒng)通常用來拋光晶片。CMP系統(tǒng)通常包含用來處理與拋光晶片表面的系統(tǒng)部件。舉例來說，這樣的部件可為一軌道式拋光墊或線性帶狀拋光墊。拋光墊本身通常由聚氨酯(polyurethane)或聚氨酯結(jié)合其它材質(zhì)(如不銹鋼帶)所構(gòu)成。在操作中，該帶狀墊處于移動中，然后一漿料材料涂抹且散布于該帶狀墊的表面上。一旦該其上具有漿料的帶狀墊以所需的速率進行移動，晶片便降低至該帶狀墊的表面上。依此方式，需要進行平坦化的晶片表面可大致上變得平坦，就像砂紙用來磨光木頭般。接下來晶片在一晶片清洗系統(tǒng)中進行清洗。
圖1A為一典型用于CMP系統(tǒng)中的線性拋光裝置10。該線性拋光裝置10磨去半導體晶片16表面的材質(zhì)。被移除的材質(zhì)可能為晶片16的基板材質(zhì)或形成于晶片16上之一或多層。此層通常包含一或多個任何種類形成或存在于CMP過程中的材質(zhì)，舉例來說，如介電材質(zhì)、氮化硅、金屬(如鋁或銅)、金屬合金、半導體材料等等。通常CMP可用來拋光晶片16上之一或多層，以平坦化晶片16的表面層。
線性拋光裝置10利用一拋光帶12，其相對于該晶片16表面呈直線移動。拋光帶12為一環(huán)繞著輥(或軸)20轉(zhuǎn)動的連續(xù)帶。通常一馬達驅(qū)動該輥，如此該輥20的轉(zhuǎn)動會驅(qū)使拋光帶12相對于晶片16以直線方向運動22。
一晶片承載器18固定住晶片16。晶片16通常借助機械保持環(huán)及/或真空而保持在適當位置。晶片承載器將晶片置于拋光帶12之上，俾使晶片16的表面與拋光帶12的拋光表面接觸。
圖1B示出線性拋光裝置10的側(cè)視圖。如圖1A所討論的，晶片承載器18將晶片16固定在拋光帶12上的適當位置，同時施加壓力至拋光帶。拋光帶12通常為一聚合物所制成的連續(xù)帶，舉例來說，如Rodel公司所制造的IC 1000，其層疊于一支持層上。拋光帶12環(huán)繞著輥20轉(zhuǎn)動，輥20驅(qū)使拋光帶相對于晶片16以直線方向運動22。在一例子中，一流體支承平臺23支撐晶片16被放置區(qū)域底下的拋光帶部分。然后該平臺24可用來施加流體至支持層的下表面。因此所施加的流體形成一流體支承，其于拋光帶12下方產(chǎn)生對著晶片16表面施加的拋光壓力。不幸的是，因為由流體支承所產(chǎn)生的拋光速率通常無法良好的控制，因此流體支承所施加的拋光壓力不均勻。特別地，當拋光過程進行時拋光帶12的溫度會有所變化。當晶片拋光時，拋光帶12通常一開始溫度較低，而后變得較高。當晶片拋光進行時，拋光帶的溫度會因拋光帶12、漿料與晶片16之間的摩擦而升高。此為非常嚴重的問題，因為當拋光帶12的溫度升高時，拋光過程中所使用漿料的溫度也會上升，因而增加了晶片16的拋光速率。此外，當空氣被用來做為流體支承時，由平臺24所釋放的空氣通常特別冷。其發(fā)生的原因為當空氣由平臺24中的排氣孔排出時，氣體膨脹因而變冷。因此，因為摩擦熱及平臺24所釋放的冷空氣，通常很難控制拋光帶的溫度。如此，因為現(xiàn)有技術(shù)的拋光系統(tǒng)設(shè)計無法適當?shù)目刂茠伖鈩恿W，因此不均勻拋光與不一致的晶片拋光會導致晶片產(chǎn)率下降并增加晶片成本。
鑒于上述缺點，因此我們需要一種通過具有一可改善拋光墊溫度控制和減少拋光速率不一致的平臺來克服現(xiàn)有技術(shù)的問題的裝置。

發(fā)明內(nèi)容
廣泛說來，本發(fā)明的實施例可滿足這些需求，通過提供一拋光墊加熱系統(tǒng)，借助在平臺中不同區(qū)域采用不同溫度空氣可提供在CMP過程中晶片拋光均勻性的控制。
在一實施例中，提供一種用于CMP系統(tǒng)的溫度控制系統(tǒng)，該CMP系統(tǒng)包括一線性拋光帶、一可將基板施加至該線性拋光帶上方制備位置上的承載器。該溫度控制系統(tǒng)包含一平臺，該平臺具有多個區(qū)域。該溫度控制系統(tǒng)還包含一溫度傳感器，周來測定該線性拋光帶在該制備位置之后一位置的溫度。該溫度控制系統(tǒng)還包含一控制器，用來響應于由該溫度傳感器接收的輸出信號調(diào)節(jié)溫度調(diào)整過的流體向該平臺多個區(qū)域的選定區(qū)域的流動。
在另一實施例中，提供一種用于CMP系統(tǒng)的溫度控制系統(tǒng)，該CMP系統(tǒng)包含一線性拋光帶、一可將基板施加至該線性拋光帶上方制備位置的承載器。該溫度控制系統(tǒng)包含一平臺，該平臺具有多個區(qū)域。該溫度控制系統(tǒng)也包含一溫度傳感器，用來測定該線性拋光帶在該制備位置之后一位置的溫度。該溫度控制系統(tǒng)還包含一加熱裝置，該加熱裝置位于該制備位置之前，且面對該線性拋光帶的表面。該溫度控制系統(tǒng)更包含一控制器，用來響應于由該溫度傳感器接收的輸出信號調(diào)整該加熱裝置的輸出。
提供一種在CMP過程中加熱拋光墊的方法。該方法包含測定該拋光墊的溫度是否大致上與一設(shè)定點溫度相等。該方法也確定該拋光墊的溫度是否大致上與該設(shè)定點溫度不相等。如果該拋光墊的溫度大致上與該設(shè)定點溫度不相等時，該方法調(diào)整由一平臺的至少一壓力區(qū)域所輸出的加熱流體的至少一個溫度與壓力。該調(diào)整步驟使該拋光墊溫度與該設(shè)定點溫度大致上相等。
在另一實施例中，公開一種在CMP過程中加熱拋光墊的設(shè)備。該設(shè)備包含一平臺，其配置于該拋光墊之下。該平臺具有一平臺板，該平臺板具有至少一個可輸出加熱流體至該拋光墊下方部分的壓力區(qū)域。該設(shè)備也包含一內(nèi)歧管，該內(nèi)歧管借助至少一流體流通部連接至該平臺。該內(nèi)歧管可借助該至少一流體流通部將該加熱流體輸送至該平臺的至少一壓力區(qū)域。該設(shè)備也包含一外歧管，其借助至少一歧管流通部連接至該內(nèi)歧管。該外歧管可將該加熱流體輸送至該內(nèi)歧管。該設(shè)備還包含一加熱器，該加熱器借助至少一加熱器流通部連接至該外歧管。該加熱器可將流體加熱至多個設(shè)定溫度的其中之一，且可輸送該加熱流體至該外歧管。該設(shè)備還包含一控制器，該控制器連接至該內(nèi)歧管與一拋光墊溫度傳感器。該控制器可監(jiān)控拋光墊的溫度，且可調(diào)整該加熱流體由該內(nèi)歧管向至少一壓力區(qū)域的輸送，以使該拋光墊的溫度與該設(shè)定溫度相等。
因為將具有控制溫度的控制流體壓力應用于平臺的不同區(qū)域的優(yōu)點，因此本發(fā)明的實施例大大的改善了平坦化速率的一致性。本發(fā)明的其它實施方面與優(yōu)點經(jīng)由以下配合附圖舉例說明本發(fā)明原理的詳細描述，將會更容易了解。


本發(fā)明與其另外的優(yōu)點借助參考上述的詳細說明并配合附圖將可更容易了解，其中圖1A為一典型用于CMP系統(tǒng)中的線性拋光裝置；圖1B為一線性拋光裝置的側(cè)視圖；圖2A為依據(jù)本發(fā)明一實施例的CMP系統(tǒng)的側(cè)視圖；圖2B為依據(jù)本發(fā)明一實施例，具有一拋光墊加熱器的CMP系統(tǒng)的側(cè)視圖；圖3顯示依據(jù)本發(fā)明一實施例的內(nèi)歧管、外歧管與加熱器之間的連接關(guān)系；圖4A為依據(jù)本發(fā)明一實施例的平臺的特寫上視圖；圖4B為依據(jù)本發(fā)明一實施例，如圖4A所示平臺的直徑切面的側(cè)視圖；圖4C顯示依據(jù)本發(fā)明一實施例，具有同心溫度區(qū)域的平臺結(jié)構(gòu)；圖4D顯示依據(jù)本發(fā)明一實施例，具有水平壓力區(qū)域的平臺結(jié)構(gòu)；圖4E為依據(jù)本發(fā)明一實施例的拋光墊加熱處理的示意圖；圖5為依據(jù)本發(fā)明的實施例的網(wǎng)路圖，其顯示如何透過不同構(gòu)件的網(wǎng)路連接來控制溫度；圖6A為依據(jù)本發(fā)明一實施例的PID控制的方塊圖，其用來控制平臺的區(qū)域n的溫度(n為被控制的壓力區(qū)域數(shù))；圖6B為依據(jù)本發(fā)明一實施例的PID控制的方塊圖，其借助預濕輸出孔與后濕輸出孔來控制水溫輸送；圖7為依據(jù)本發(fā)明一實施例，加熱拋光墊的方法的流程圖。
具體實施例方式
本發(fā)明公開一種可在CMP過程中控制拋光均勻性的CMP系統(tǒng)，其借助在CMP過程中通過對一平臺的不同區(qū)域采用不同的流體溫度輸出來控制拋光墊的溫度。在接下來的說明中，提出許多明確的細節(jié)來提供對本發(fā)明的完整了解。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員在缺乏一部分或全部這些明確說明的情況下，仍可實施本發(fā)明。在其它的例子中，已為人所熟知的過程步驟不做詳細說明，以避免混淆本發(fā)明。
通常，本發(fā)明的實施例是提供一CMP系統(tǒng)，其具有借助在CMP過程中控制拋光墊的溫度來控制晶片拋光速率的特殊能力。需了解此CMP系統(tǒng)可利用于任何適當?shù)膾伖鈮|結(jié)構(gòu)，舉例來說，如線性拋光帶、不銹鋼支持拋光帶等。此CMP系統(tǒng)控制輸入平臺的流體溫度，以使得平臺中不同區(qū)域可以輸出相同或不同溫度的流體至拋光墊上。溫度調(diào)整過的流體流通部產(chǎn)生一流體支承，其使得拋光墊可以設(shè)定在特定溫度。當拋光墊的溫度受到適當?shù)目刂茣r，拋光速率也受到控制，使得晶片拋光更均勻且更有效率。具體來說，控制單元可控制受到加熱的流體輸入至平臺的不同區(qū)域，這是通過由一拋光墊溫度傳感器而來的反饋，如此形成一智能反饋回路來控制拋光墊的溫度。因此，不同拋光墊溫度所引起的拋光壓力差與不一致可以一高度受調(diào)節(jié)的方式來受到控制。
此處所揭露的CMP系統(tǒng)中所利用的平臺可在晶片區(qū)域內(nèi)或晶片區(qū)域外含任何數(shù)目的壓力區(qū)域。每一個壓力區(qū)域包含多個流體孔，其可用來輸出不同溫度的流體至拋光墊的背面上(相對于拋光晶片表面的另一面)，如此可補償拋光墊動力學上的缺點。需了解本發(fā)明的實施例可用于拋光任何大小的晶片，舉例來說，如200mm晶片或300mm晶片。
此處所利用的流體可為任何形式的氣體或液體。因此，接下來說明的CMP系統(tǒng)可利用溫度受到控制的氣體或液體來控制晶片的拋光速率。此外，不同溫度的流體可以不同壓力應用于平臺的特定壓力區(qū)域上。如此的設(shè)計可使得晶片拋光速率的控制極有彈性。
圖2A為依據(jù)本發(fā)明一實施例的CMP系統(tǒng)100的側(cè)視圖。在此實施例中，一承載頭108在操作中被用來將晶片104固定和保持在適當?shù)奈恢?。拋光墊102最好形成一環(huán)繞旋轉(zhuǎn)輥112的連續(xù)環(huán)路。拋光墊102通常以每分鐘400英尺的速度朝方向106移動，然而，需了解此速度可依特定CMP操作而改變。當拋光墊102繞行時，承載器108接著降低晶片104至拋光墊102的上表面。
在拋光過程中，一平臺110支撐著拋光墊102。平臺110可利用任何合適形式的支承，例如液體支承或氣體支承。由一內(nèi)歧管114而來的流體壓力通過平臺110而輸入，借助獨立控制可提供往上的壓力至拋光墊102的多個輸出孔，以控制拋光墊的壓力分布。由一內(nèi)歧管114傳送至平臺110的流體壓力透過流體流通部132來提供。流體流通部132可包含一或多個可將流體由內(nèi)歧管114運送至平臺110的通路。流體流通部132供應不同的平臺區(qū)域，因此平臺110的不同區(qū)域的流體流通部可被控制。因此，對于任何數(shù)目的可被控制的平臺110的單獨的流體流通部區(qū)域，就存在相等數(shù)目的通路由內(nèi)歧管114供應至每一個這些區(qū)域。需了解在平臺110中，任何適當數(shù)目的流體流通部區(qū)域都伴隨任何適當數(shù)目的相對應通路供應至該區(qū)域。
內(nèi)歧管114通過歧管流通部122接收由一外歧管120的流體輸入。歧管流通部122可包含任何適當數(shù)目的通路，根據(jù)所需使用的流體溫度的數(shù)目而定?？砂绻芰魍ú?22的通路可運送不同溫度或相同溫度的流體，根據(jù)所需流體的溫度變化而定。在一實施例中，每一個歧管流通部122的通路可運送不同溫度的流體。在此實施例中，內(nèi)歧管114被設(shè)計為可接收與控制不同溫度的流體，使平臺的不同區(qū)域可輸出任何適當?shù)牧黧w，其具有所需輸出的任何適當溫度。
外歧管120借助加熱器流通部124接收由加熱器118而來的加熱流體。加熱器流通部124可包含任何適當數(shù)目的通路，根據(jù)在CMP過程中所需使用的不同流體溫度數(shù)目而定。需了解加熱器118、外歧管120與內(nèi)歧管114可控制與輸送任何形式在CMP過程中所使用的流體，舉例來說，如空氣、水等。在一實施例中，空氣被輸送而使得平臺的特定區(qū)域可輸出不同(或相同)溫度的空氣。此外，水源115可供應熱水至平臺110的預濕輸出孔與后濕輸出孔。水源115可提供任何適當溫度的水，根據(jù)所需的應用而定。在一實施例中，由水源115供應至平臺110的水溫約為60℃。水源115連接至控制器150，其可控制由預濕輸出孔與后濕輸出孔所輸出的水溫，并與控制由平臺110所輸出的加熱空氣相結(jié)合。需了解雖然控制器150、水源115、平臺110、外歧管120與加熱器118在圖示中為分開的構(gòu)件，但二個或更多的構(gòu)件可結(jié)合形成一構(gòu)件。舉例來說，在一實施例中，平臺110、控制器150、內(nèi)歧管114與加熱器118可結(jié)合為一結(jié)構(gòu)。在一實施例中，圖2A所示的內(nèi)歧管114可配置于CMP機的區(qū)域內(nèi)。需了解外歧管120可為任何適當形式的位于CMP裝置以外的歧管。在一實施例中，外歧管120可為一位于CMP機的范圍外的簡易歧管。
控制器150可借助利用一溫度傳感器160來監(jiān)控拋光墊102的溫度。需了解控制器150可為任何適當形式的控制裝置，其可借助智能地控制穿過平臺110的不同流體流通部區(qū)域的加熱流體流通部，智能地控管拋光墊102的溫度。依據(jù)溫度傳感器160所感測的溫度，控制器150可控制流體流通部量與任一、一些或所有平臺110的空氣輸出區(qū)域的輸出流體溫度。需了解此處所說明的CMP系統(tǒng)可利用任何適當形式的平臺，其可具有任何適當數(shù)目的獨立可控制的空氣輸出區(qū)域。因此空氣輸出區(qū)域可施加加熱流體至拋光墊102的下面來達到所需的拋光墊溫度。因此，一介于溫度傳感器160、控制器150、與內(nèi)歧管114之間的反饋回路可用來智能地控制與管理由獨立受到控制的平臺110流體流通部區(qū)域所輸出的溫度受控的流體。
需了解任何適當形式的CMP系統(tǒng)100結(jié)構(gòu)都可被利用，在其中加熱流體可控制地被施加至拋光墊102。在一實施例中，內(nèi)歧管114可為平臺110的一部分。在另一實施例中，可有一加熱器直接連接至內(nèi)歧管114而不需利用外歧管120。在另一實施例中，外歧管120可導引流體至不同的平臺110流體流通部區(qū)域而不需要內(nèi)歧管114的存在。在另一實施例中，加熱器118可直接供應加熱流體至可具有內(nèi)歧管置于其中的平臺110。在這些不同的實施例中，控制器150借助控制由任何可將輸出導引至平臺110的不同輸出區(qū)域的適當設(shè)備所輸出的流體，控制加熱流體的輸出。
在一實施例中，拋光墊的設(shè)定點溫度低于華氏125度。需了解此設(shè)定點溫度可為任何適當溫度，根據(jù)所需的拋光速率而定。如果需要較快的拋光速率，則設(shè)定點溫度較高。若需要較慢的拋光速率，則設(shè)定點溫度較低。
圖2B為依據(jù)本發(fā)明一實施例，具有一拋光墊加熱器的CMP系統(tǒng)100′的側(cè)視圖。在此例中，該系統(tǒng)100′包含一可用來加熱拋光墊102的拋光墊加熱器130。在一實施例中，該拋光墊加熱器130配置于拋光墊102上方且位于平臺110的后邊緣側(cè)。拋光墊加熱器130可利用任何適當方式來加熱拋光墊102。在一實施例中，加熱器130為一輻射加熱器，其為一可加熱拋光墊102的加熱燈?？刂?50′可接收來自溫度傳感器160的輸入而決定加熱器130所輸出的熱量，來達到或保持拋光墊102的設(shè)定點溫度。在一實施例中，拋光墊加熱器130可在溫度高達華氏250度下工作來升高拋光墊的溫度。因此，拋光墊102的溫度可借助利用加熱燈130加熱拋光墊102同時拋光墊102的溫度受到溫度傳感器與控制器150′受到監(jiān)控。
圖3顯示依據(jù)本發(fā)明一實施例的內(nèi)歧管114、外歧管120與加熱器118之間的連接關(guān)系圖180。在一實施例中，四不同溫度的流體被利用。如潔凈的干空氣、去離子水等流體都可利用于此處所說明的設(shè)備中。在一實施例中，空氣可借助加熱器118來加熱，且通過內(nèi)歧管114與外歧管120而輸送至平臺110。在另一實施例中，空氣與水的組合可借助加熱器118來加熱，且通過內(nèi)歧管114與外歧管120來輸送。在另一實施例中，水可借助加熱器118來加熱，且透過內(nèi)歧管114與外歧管120而輸送至平臺110。需了解加熱器118可輸出任何適當數(shù)目的不同流體溫度至外歧管120，從而供應任何適當相應數(shù)目的不同流體溫度至內(nèi)歧管114。
在一實施例中，內(nèi)歧管114具有一電子壓力(EP，electronicpressure)調(diào)節(jié)器來控制流體流至平臺110。如此，內(nèi)歧管114可控制至平臺110的流體壓力且供應任何適當溫度的流體到任何適當?shù)钠脚_110的流體流通部區(qū)域。在一實施例中，加熱器可分別通過管路124a、124b、124c、與124d輸出溫度為華氏50、60、70、與80度的流體。最好利用低于華氏125度的溫度。在一實施例中，管路124a、124b、124c、與124d決定了加熱器流通部124。接著外歧管120可分別通過管路122a、122b、122c、與122d輸出由管路124a、124b、124c、與124d所輸入的流體至內(nèi)歧管114。在一實施例中，管路122a、122b、122c、與122d決定了歧管流通部122。接著，在一實施例中，內(nèi)歧管114通過控制器150的管理，控制流體溫度與壓力經(jīng)由管路132a、132b、132c、132d、132e、與132f輸出至平臺110的六個不同流體流通部區(qū)域，而在一實施例中，這些管路決定了流體流通部132。需了解加熱器118可為任何適當形式的加熱器，其可加熱所需體積的流體至一要求溫度。在一實施例中，加熱器可為40千瓦加熱器，可供應溫度高達華氏125度的流體。
圖4A為依據(jù)本發(fā)明一實施例的平臺110的特寫上視圖。雖然所示的例示性平臺結(jié)構(gòu)具有特定的壓力次區(qū)域，但任何具有適當數(shù)目與結(jié)構(gòu)的流體壓力區(qū)域的平臺皆可利用于圖2A所示的系統(tǒng)100中。
在一實施例中，周圍流體流通部區(qū)域204a包含不同的環(huán)狀次區(qū)域，環(huán)狀次區(qū)域包含不同大小的同心空氣壓力區(qū)域。需了解周圍區(qū)域204a與中央?yún)^(qū)域204b可具有任何數(shù)目的次區(qū)域，舉例來說，如2、3、4、5、6、7、8、9、10個等。也需了解周圍區(qū)域204a與中央?yún)^(qū)域204b可具有任何形狀的次區(qū)域，舉例來說，如圓形次區(qū)域、半圓形次區(qū)域等。在一實施例中，周圍區(qū)域204a具有五個次區(qū)域，包含環(huán)狀次區(qū)域204a-1、204a-2、204a-3、204a-4、與204a-5，而中央?yún)^(qū)域204b僅包含一個區(qū)域而沒有次區(qū)域。每一個次區(qū)域都可被分別控制，如此空氣通過不同次區(qū)域的流速便得以改變來優(yōu)化CMP操作。借助個別控制空氣通過不同次區(qū)域的流速，可在晶片上包括周邊內(nèi)外區(qū)域的不同直徑處產(chǎn)生壓力的變化。因此，在周圍區(qū)域204a中的多個次區(qū)域及中央?yún)^(qū)域204b可控制施加于拋光墊102不同區(qū)域上的溫度與壓力微調(diào)。此壓力與溫度的變化可用來改變晶片不同部分的拋光速率，因為眾所周知地，發(fā)生于晶片的一部分上的拋光量為施加于拋光墊的相對應部分上的壓力的函數(shù)，且為拋光中拋光墊102溫度的函數(shù)。因此，更多或更少的次區(qū)域可根據(jù)拋光輪廓需求來使用。需了解，沒有、一個、或更多的空氣壓力次區(qū)域可具有比拋光晶片更大的圓周。
平臺110還包含預濕輸出孔232與后濕輸出孔230。該預濕輸出孔232為一排輸出孔，配置于當拋光墊以方向106移動時，會在平臺板202之前先碰到拋光墊102的區(qū)域。該后濕輸出孔230為一排輸出孔，配置于當拋光墊以方向106移動時，會在平臺板202之后才碰到拋光墊102的區(qū)域。預濕輸出孔232與后濕輸出孔230輸送流體到平臺110上方的區(qū)域，因此在CMP過程中拋光墊102的背面可被清潔與潤滑。
圖4B為依據(jù)本發(fā)明一實施例，如圖4A所示平臺110的直徑切面的側(cè)視圖。該平臺包含一平臺板202、固定板228、與一平臺蓋222。在此例中，可輸出空氣的環(huán)狀凹槽206a、206b、206c、206d、206e、與206f被配置于平臺板202中。需了解，可輸出流體的任何數(shù)目與結(jié)構(gòu)的凹槽都可被使用，根據(jù)所要的流體壓力區(qū)域的結(jié)構(gòu)與數(shù)目而定。舉例來說，在另一實施例中，凹槽可為半圓形而不是環(huán)狀，或者在另一實施例中，環(huán)狀與半圓形的凹槽都被使用。環(huán)狀凹槽206a、206b、206c、206d、與206e被設(shè)計為接收由至少一個形成于其中的流體輸入口而來的流體，并且分別供應流體至環(huán)狀次區(qū)域204a-1、204a-2、204a-3、204a-4、與204a-5，所以五個不同流體壓力的區(qū)域產(chǎn)生于周圍區(qū)域204a上。環(huán)狀凹槽206f被設(shè)計為供應流體至平臺的中央部分，如此流體壓力可產(chǎn)生于中央?yún)^(qū)域204b上。平臺板202可選擇性的包含一終點探測孔224，其可用于CMP終點探測操作。此外，空氣/水預濕線236與空氣/水后濕線238被定義為形成圓形穿過平臺板內(nèi)部?？諝?水預濕線236可具有至平臺板202表面的預濕輸出孔232?？諝?水后濕線238可具有后濕輸出孔230至平臺板202的表面。借助通過線236與/或線238來注入水，平臺板202于CMP操作開始前可先被潤濕。
平臺板202被設(shè)計為裝于底座板228之上。底座板228被設(shè)計為通過底座板流體輸入孔234接收由內(nèi)歧管114(如圖2A所示)而來的流體，并提供流體至平臺板202中的環(huán)狀凹槽206a、206b、206c、206d、206e、206f、206g。平臺蓋222可結(jié)合平臺板202的外側(cè)邊緣與底座板228而維持平臺板202與底座板228為一結(jié)合組件。
因此，在操作中，空氣通過輸入孔234而注入，且通過底座板228而到達向環(huán)狀凹槽206a、206b、206c、206d、206e、206f與206g送料的流體輸入口。接著流體壓力再驅(qū)使流體流出至區(qū)域204a-1、204a-2、204a-3、204a-4、204a-5、與204b。
圖4C顯示依據(jù)本發(fā)明一實施例，具有同心溫度區(qū)域的平臺結(jié)構(gòu)340。在此例中，平臺結(jié)構(gòu)340包含多個同心壓力區(qū)域342、344、346、348與一中央壓力區(qū)域350。每一個壓力區(qū)域342、344、346、348、與350都可輸出不同溫度的流體或相同溫度的流體或任何適當組合溫度的流體。
圖4D顯示依據(jù)本發(fā)明一實施例，具有水平壓力區(qū)域的平臺結(jié)構(gòu)360。在此例中，平臺結(jié)構(gòu)360包含水平溫度區(qū)域362、364、366、368與370。每一個水平溫度區(qū)域皆可輸出不同溫度的流體或相同溫度的流體或任何適當組合溫度的流體。
圖4E為依據(jù)本發(fā)明一實施例的拋光墊加熱處理的示意圖380。在此例中，固定住晶片104的承載頭108被按壓至朝方向106移動的拋光墊102上。在此例中，所示的平臺110由多個壓力區(qū)域施加熱空氣至拋光墊102的下方。另外，所示的預濕輸出孔232與后濕輸出孔230施加熱水至拋光墊102的下方。同時，熱溫度傳感器160探測拋光墊102的溫度并且通過一反饋回路，控制器150(如圖2A所示)監(jiān)控及調(diào)整由平臺110所施加的加熱流體，并且也調(diào)整由預濕輸出孔232與后濕輸出孔230所輸送的熱水。此外，加熱器130可配置于拋光墊102之上而加熱拋光墊至一設(shè)定溫度。加熱器130可如圖2B所示的被選擇性使用，或者另外利用熱空氣穿過平臺來加熱拋光墊102。
圖5為依據(jù)本發(fā)明一實施例的網(wǎng)路圖400，其顯示如何通過不同構(gòu)件的網(wǎng)路連接來控制溫度。此控制圖顯示一連接到一程序裝置404的觸摸屏402，程序裝置再連接至一互聯(lián)網(wǎng)開關(guān)406?；ヂ?lián)網(wǎng)開關(guān)406連接至一群集控制器408與一溫度控制器410。在一實施例中，觸摸屏402讓使用者得以設(shè)定流體區(qū)域壓力、流體溫度、熱水輸出與監(jiān)控當前流體區(qū)域及熱水溫度。程序裝置404控制觸摸屏402與互聯(lián)網(wǎng)開關(guān)406之間資料的傳送與接收?；ヂ?lián)網(wǎng)開關(guān)406導引網(wǎng)路上所傳送的資料至所要求的位置。群集控制器408管理網(wǎng)路中的節(jié)點，并且協(xié)助網(wǎng)路中資源分配的處理。溫度控制器150可接收要求來設(shè)定空氣區(qū)域溫度及熱水設(shè)定點。溫度控制器150也可對所有的空氣區(qū)域與熱水溫度實施比例-積分-微分(PID，Proportional，Integral，Derivative)控制(PID控制接下來將參考圖6A與6B做更詳細說明)。溫度控制器410也可對于每一個要求做當前區(qū)域溫度與熱水的同步傳送。溫度控制器410可為任何適當形式的控制器，其設(shè)計用來接收上述的輸入信號、執(zhí)行PID控制信號(接下來將參考圖6A做更詳細說明)、且產(chǎn)生輸出來控制多個可控制裝置(如內(nèi)歧管)。在一實施例中，溫度控制器410可為一可編程邏輯控制器(PLC，Programmable LogicController)，如可由Siemens或其它適合的PLC的提供者所得到的PLC?；蛘?，溫度控制器410可為任何形式的一般電腦系統(tǒng)，如個人電腦。
圖6A為依據(jù)本發(fā)明一實施例的PID控制的方塊圖500，其用來控制平臺110的區(qū)域n的溫度(n為被控制的壓力區(qū)域數(shù))。需了解此處所述的PID控制可用來控制與管理平臺110上任何壓力區(qū)域的溫度。在一實施例中，區(qū)域1、2、3、4、5、與6可分別對應于環(huán)狀次區(qū)域204a-1、204a-2、204a-3、204a-4、204a-5、與中央?yún)^(qū)域204b。
雖然所述的PID控制是關(guān)于控制平臺110的區(qū)域n的溫度，但同樣原則也可應用于控制任何其它的控制變數(shù)，如控制流體的流量在一特定溫度。所需的設(shè)定點，如一所需的壓力區(qū)域n的溫度可被設(shè)定。該空氣區(qū)域n可為任一個流體區(qū)域，其位于流體流通部可獨立控制的平臺110中。因此，方塊圖500可用來控制在任何流體流通部區(qū)域中流體流通部的溫度。一所需的設(shè)定點，如一特定空氣區(qū)域的所需溫度被施加至輸入502。比例、積分、微分變數(shù)Kp、Ki、Kd由傳送至輸入502的信號中提取。每一個PID變數(shù)被加入相對應的PID計算504a、504b、504c來產(chǎn)生一控制信號510。舉例來說，此控制信號輸出可為區(qū)域1的空氣溫度控制信號?？刂菩盘?10接著應用到一控制輸出加熱器電源與處理中(如區(qū)域1的溫度控制信號施加到第一區(qū)域溫度的控制輸入)。處理也接收與利用對于被控制的來自電子壓力(EP)調(diào)節(jié)器的特定區(qū)域的信號。一反饋信號512反饋至輸入502來提供一誤差控制/反饋。如果施加至輸入502的設(shè)定點為空氣區(qū)域1的所需空氣溫度，則反饋信號512可為一來自空氣區(qū)域1的被探測的空氣溫度，例如來自溫度傳感器。依此方式，平臺110的所有區(qū)域可以一智能型方式來控制與管理，如此拋光墊的溫度可基本上與設(shè)定點溫度相等。
圖6B為依據(jù)本發(fā)明一實施例的PID控制的方塊圖560，其借助預濕輸出孔與后濕輸出孔控制水溫輸送。方塊圖560中所述的PID控制是關(guān)于通過預濕輸出孔與后濕輸出孔來控制熱水的溫度與輸出。所需的設(shè)定點，如熱水的所需溫度被設(shè)定。熱水可被輸送至平臺110，且由預濕輸出孔與/或后濕輸出孔送到平臺的上表面。一所需的設(shè)定點，如所需的水溫施加至輸入562。比例、積分、微分變數(shù)Kp、Ki、Kd由傳送至輸入562的信號中提取。每一個PID變數(shù)被加入相對應的PID計算564a、564b、564c來產(chǎn)生一控制信號566。舉例來說，此控制信號輸出可為一預濕熱水控制信號?？刂菩盘?66接著送到一控制輸出加熱電源與處理中(如預濕熱水控制信號施加到拋光墊溫度的控制輸入)。一反饋信號568反饋至輸入562來提供一誤差控制/反饋。在一實施例中，如果施加至輸入562的設(shè)定點為來自預濕輸出孔所需的水溫，則反饋信號568可為一來自預濕輸出孔的被探測的水溫，例如來自一溫度傳感器。
圖7為依據(jù)本發(fā)明一實施例，加熱拋光墊102的方法的流程圖600。此方法由決定拋光墊溫度的操作602開始。在此操作中，控制器接收由一熱傳感器而來的指示拋光墊溫度的信號。操作602之后，該方法進行到確定拋光墊是否處于設(shè)定溫度(或稱為設(shè)定點溫度)的操作604。在操作604中，控制器比較拋光墊溫度與設(shè)定點溫度。如果拋光墊不處于設(shè)定溫度，則該方法移至操作606，該操作借助改變由平臺的不同壓力區(qū)域所輸出流體的溫度與/或壓力，且借助改變由預濕輸出孔與/或后濕輸出孔所輸出水的溫度來調(diào)整拋光墊溫度至設(shè)定溫度。
因此，通過智能型管理與控制平臺所輸出的流體溫度，拋光墊溫度便可被控制來提供最佳的晶片拋光速率。此外，通過控制拋光墊溫度，拋光速率可依所需的拋光速率來決定。因此，此處說明的CMP系統(tǒng)可達到最佳晶片拋光操作。
雖然本發(fā)明為了提供清楚的了解，已參照實施例做了詳細的說明，但其應不被認為其是限制性的。本領(lǐng)域技術(shù)人員參考本發(fā)明的敘述，當可輕易的對所揭露的實施例作各種修改。因此任何未脫離本發(fā)明的范疇，而對其進行的修改或變更，均應包含于后附的權(quán)利要求范圍中。
權(quán)利要求
1.一種用于化學機械平坦化(CMP)系統(tǒng)的溫度控制系統(tǒng)，該化學機械平坦化系統(tǒng)包含一線性拋光帶、一可將基板施加至該線性拋光帶上方的制備位置上的承載器；該溫度控制系統(tǒng)包含一平臺，具有多個區(qū)域；一溫度傳感器，用來確定該線性拋光帶在該制備位置之后一位置的溫度；及一控制器，用來響應于從該溫度傳感器接收的輸出來調(diào)整溫度調(diào)整過的流體向該平臺的該多個區(qū)域中的選定區(qū)域的流動。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溫度控制系統(tǒng)，其中該多個區(qū)域包含六個壓力區(qū)域。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溫度控制系統(tǒng)，其中該多個區(qū)域包含一個中央?yún)^(qū)域與一個周圍區(qū)域。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的溫度控制系統(tǒng)，其中該周圍區(qū)域包含至少5個環(huán)狀壓力區(qū)域。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溫度控制系統(tǒng)，其中該平臺包含預濕輸出孔與后濕輸出孔。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的溫度控制系統(tǒng)，其中來自該預濕輸出孔與該后濕輸出孔的至少一個的加熱流體的溫度可被改變。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的溫度控制系統(tǒng)，其中該溫度調(diào)整過的流體為潔凈干空氣。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溫度控制系統(tǒng)還包含一加熱裝置，位于該制備位置之前，且面對該線性拋光帶的表面。
9.一種在化學機械平坦化過程中加熱拋光墊的設(shè)備，包含一平臺，配置于該拋光墊之下，該平臺具有一平臺板，其具有至少一個可輸出加熱流體至該拋光墊下方部分的壓力區(qū)域；一內(nèi)歧管，借助至少一個流體流通部連接至該平臺，該內(nèi)歧管可借助至少一個流體流通部將該加熱流體輸送至該平臺的至少一個壓力區(qū)域；一外歧管，借助至少一個歧管流通部連接至該內(nèi)歧管，該外歧管可將該加熱流體輸送至該內(nèi)歧管；一加熱器，借助至少一個加熱器流通部連接至該外歧管，該加熱器可將流體加熱至多個設(shè)定溫度的其中之一，且可輸送該加熱流體至該外歧管；及一控制器，連接至該內(nèi)歧管與一拋光墊溫度傳感器，該控制器可監(jiān)控拋光墊的溫度，且可調(diào)整該加熱流體從該內(nèi)歧管向該至少一個壓力區(qū)域的輸送，以使該拋光墊的溫度與該設(shè)定溫度相等。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的加熱拋光墊的設(shè)備，其中該至少一個壓力區(qū)域包含六個壓力區(qū)域。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的加熱拋光墊的設(shè)備，其中該至少一壓力區(qū)域包含一個中央?yún)^(qū)域與一個周圍區(qū)域。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的加熱拋光墊的設(shè)備，其中該周圍區(qū)域包含至少5個環(huán)狀壓力區(qū)域。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的加熱拋光墊的設(shè)備，其中該平臺包含預濕輸出孔與后濕輸出孔。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的加熱拋光墊的設(shè)備，其中來自該預濕輸出孔與該后濕輸出孔的至少一個的加熱流體的溫度可被改變。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的加熱拋光墊的設(shè)備，其中該拋光墊由線性拋光墊和軌道拋光墊之一確定。
16.根據(jù)權(quán)利要求9所述的加熱拋光墊的設(shè)備，其中該加熱器可加熱空氣至約華氏125度。
17.一種用于在線性化學機械平坦化過程中系統(tǒng)化學機械平坦化過程中加熱拋光墊的方法，包含確定該拋光墊的溫度是否大致上與一設(shè)定點溫度相等；如果該拋光墊的溫度大致上與該設(shè)定點溫度不相等時，調(diào)整由平臺的至少一個壓力區(qū)域所輸出的加熱流體溫度與壓力的至少一個，其中上述調(diào)整使該拋光墊溫度與該設(shè)定點溫度大致上相等。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的加熱拋光墊的方法，其中該至少一個壓力區(qū)域包含中央?yún)^(qū)域與周圍區(qū)域。
全文摘要
一種用于化學機械平坦化(CMP)系統(tǒng)的溫度控制系統(tǒng)，該CMP系統(tǒng)包含一線性拋光帶(102)、一可將基板(104)施加至該線性拋光帶上方的一制備位置上的承載器(108)。該溫度控制系統(tǒng)包含一平臺(110)，具有多個區(qū)域。該溫度控制系統(tǒng)還包含一溫度傳感器(160)，用來測定該線性拋光帶在該制備位置之后一位置的溫度。該溫度控制系統(tǒng)更包含一控制器(150)，用來響應于由該溫度傳感器接收的輸出來調(diào)整溫度調(diào)整過的流體向該平臺的該多個區(qū)域的選定區(qū)域的流動。
文檔編號B24B37/00GK1665642SQ03812395
公開日2005年9月7日 申請日期2003年3月28日 優(yōu)先權(quán)日2002年3月29日
發(fā)明者X·范, T·阮, 周仁, D·魏, 蔣彤, K·Y·拉馬努亞姆, J·P·西蒙, T·羅, S·斯里瓦特桑, A·J·金 申請人:蘭姆研究有限公司