專利名稱：用于化學(xué)機(jī)械研磨的漩渦電流監(jiān)測方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在化學(xué)機(jī)械研磨時，監(jiān)測金屬層的方法和設(shè)備。
背景技術(shù)：
典型的集成電路是通過在硅晶圓基材上連續(xù)淀積導(dǎo)體層、半導(dǎo)體層或絕緣 層來制備。其制造步驟包括淀積填料層在非平坦面上，然后使該填料層平坦化 直到該非平坦面暴露出來為止。例如，導(dǎo)體填料層可被淀積到圖案化的絕緣層 上，來填滿絕緣層的凹陷處或坑洞。然后磨光該填料層，直到絕緣層的凸起圖 案暴露出來為止。在平坦化之后，可于殘存在絕緣層的凸起圖案之間的部分導(dǎo) 體層中形成貫穿孔、拴塞和配線，以在基材的薄膜線路之間提供一些傳導(dǎo)路徑。 此外，微影制程期間，也需要平坦化制程來磨光基材表面。
化學(xué)機(jī)械研磨(CMP)是可行的平坦化方法。典型的該平坦化方法需要將基 材放置在載具或研磨頭(polishing head)上。該基材暴露的表面正面朝下， 正對著轉(zhuǎn)動研磨圓形墊或帶狀墊。研磨墊可以是標(biāo)準(zhǔn)的，或者是有研磨劑固定 其上。標(biāo)準(zhǔn)的研磨墊具有長久粗糙的表面，而有研磨劑固定其上的研磨墊則在 中間的容器內(nèi)有研磨粒子。載具頭提供一向下推進(jìn)的系統(tǒng)，使基材能推送到研 磨墊上。研磨研漿被運(yùn)送到研磨墊的表面，該研磨研漿至少包括一種化學(xué)活性 劑，如果使用標(biāo)準(zhǔn)的研磨墊，則又包括研磨粒子。
在化學(xué)機(jī)械研磨中有個問題是如何判定研磨程序是否已經(jīng)完成，換言之， 是否基材己平坦化到所需要的平坦度或厚度，或者已移除所不需要的材料量。 過度研磨(移除太多)導(dǎo)體層或薄膜會導(dǎo)致線路電阻增加。另一方面，研磨過少 (移除太少)會導(dǎo)致導(dǎo)電不足。基材開始的厚度、研漿組成、研磨墊狀態(tài)、基材 和研磨墊之間的相對速度、還有在基材上的負(fù)載，這些變異會造成材料移除速 率的差異，導(dǎo)致達(dá)到研磨終點所需的時間不同。因此，光決定研磨時間的函數(shù) 并不能判斷研磨終點。
測定研磨終點的方法之一為利用諸如光學(xué)感應(yīng)器或電感應(yīng)器，來監(jiān)測原位 置上基材的研磨情況。監(jiān)測技術(shù)是在金屬層上導(dǎo)入一旋渦電流并伴隨一磁場， 當(dāng)金屬層被移除時，會察覺磁通量的改變。簡單來說，由旋渦電流產(chǎn)生的磁通 量和激發(fā)通量線方向相反。該磁通量與旋渦電流成正比，旋渦電流和金屬層的 電阻成正比，電阻又和層的厚度成正比。因此，金屬層厚度的改變導(dǎo)致由旋渦 電流產(chǎn)生的磁通量改變。磁通量的改變會導(dǎo)致原始線圈電流的改變，亦可測量 到阻抗的改變。因此，線圈阻抗之改變即可反映金屬層厚度的改變。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明一個方面是關(guān)于一種研磨部件，包括研磨墊，包含具有研磨 表面的研磨層；以及位于該研磨層中的固體透明窗，所述透明窗具有與所 述研磨表面齊平的頂表面，具有限定凹陷內(nèi)表面的凹槽的底表面，所述凹 槽的凹陷內(nèi)表面和所述窗口的頂表面之間的較薄區(qū)域，以及在所述頂表面 和所述底表面之間圍繞所述較薄區(qū)域的厚區(qū)域，所述厚區(qū)域并固定于所述 研磨墊上。
本發(fā)明的實施方式，包括一或多個以下的特征。透明窗口由聚氨酯形成。 研磨部件進(jìn)一步包括位于研磨層一側(cè)上與所述研磨表面相對的背層。開口形成 在所述背層中并與所述窗口對齊。所述厚區(qū)域固定于所述背層上。所述厚區(qū)域 固定于所述研磨層上。所述窗用粘合劑或固化的聚氨酯固定于所述研磨墊上。 所述窗是方框形或圓柱形。所述凹槽是第一凹槽，以及所述窗包括在其底表面 處的第二凹槽。所述研磨層由聚氨酯形成的單層和填充物組成。所述窗僅固定 于研磨墊上。所述窗口不直接與探頭接觸。
本發(fā)明的另一方面是關(guān)于一種制造研磨部件的方法，包括在固體透明窗 的底表面中形成凹槽以限定所該窗的凹槽和頂表面之間的較薄區(qū)域以及在所 述頂表面和底表面之間圍繞所述較薄區(qū)域的厚區(qū)域；以及在研磨墊的研磨層中 安置所述固體透明窗從而所述窗的頂表面基本與所述研磨層的1F磨表面齊平 以及所述厚區(qū)域固定于所述研磨墊上。 本發(fā)明的實施方式，包括一個或多個以下特征。形成凹槽包括機(jī)械制作該 凹槽和模制該窗。安置窗戶的步驟包括在研磨層里形成一？L，并以諸如粘合劑 之類的方式將窗固定到該孔里。所述研磨墊包括背層以及安置所述窗的歩驟包 括將所述窗固定于所述背層上。安置所述窗的步驟包括將所述窗固定于所述研 磨層上。
本發(fā)明的一個或多個詳細(xì)實施例會在所附的圖例中及以下的敘述里說明。 其它的特征、對象和發(fā)明優(yōu)點將會在描述中、圖例、以及權(quán)利要求中清楚可見。


圖1A為側(cè)視圖，部分是剖面圖，其為一化學(xué)機(jī)械研磨機(jī)臺，包括一旋渦
電流監(jiān)測系統(tǒng)和 一光學(xué)監(jiān)測系統(tǒng)。
圖1B為放大圖，其為第1圖的旋渦電流監(jiān)測系統(tǒng)；
圖2為剖面?zhèn)纫晥D，舉例說明強(qiáng)磁組件固定于研磨墊上；
圖3為剖面?zhèn)纫晥D，舉例說明一載具頭為了傳送旋渦電流監(jiān)測系統(tǒng)所產(chǎn)生
的磁場而做的修正；
圖4為剖面?zhèn)纫晥D，舉例說明一棒狀的核心固定于研磨墊的透明窗的凹槽
中；
圖5為剖面?zhèn)纫晥D，舉例說明用環(huán)氧樹脂的拴塞使核心固定于研磨墊上；
圖6為剖面?zhèn)纫晥D，舉例說明一核心固定于研磨墊之孔中；
圖7為剖面?zhèn)纫晥D，舉例說明用一可調(diào)整的垂直座使核心固定于研磨墊
上；
圖8為剖面?zhèn)纫晥D，舉例說明用一負(fù)載彈簧使核心避免碰到研磨墊的底部 表面；
圖9為剖面?zhèn)纫晥D，舉例說明一核心水平地固定于研磨墊上； 圖IO為剖面?zhèn)纫晥D，舉例說明一核心傾斜地固定于研磨墊上； 圖11為剖面?zhèn)纫晥D，舉例說明一強(qiáng)磁組件埋在研磨墊中； 圖12為剖面?zhèn)纫晥D，舉例說明含有一旋渦電流監(jiān)測系統(tǒng)中的線圈延伸到 研磨墊里的凹槽；
圖13為剖面?zhèn)纫晥D，舉例說明含有一旋渦電流監(jiān)測系統(tǒng)中的線圈埋在研
磨墊中；以及
圖14A-14C圖為剖面?zhèn)纫晥D，舉例說明這些馬蹄狀的核心。 在不一樣圖中的相同組件符號，代表相同的組件。
附圖中的數(shù)字說明
10基材50模塊
20研磨設(shè)備2552回縮部分
24可轉(zhuǎn)動平臺53,53' 較薄區(qū)域25 中心軸56環(huán)氧化物
26凹槽56，粘著劑
30 研磨墊58溝槽
32外層3070載具頭
34背層72支撐裝置
36 窗74載具驅(qū)動裝置
38研漿76載具頭轉(zhuǎn)動馬達(dá)
39研漿/沖洗棒90數(shù)字計算機(jī)
40旋渦電流監(jiān)測系統(tǒng)3592轉(zhuǎn)動電子單元
42， 42， ，42" 核心94輸出裝置
42a， 42b 縱柱100平臺
44驅(qū)動線圈102基座
44， 線圈104彈性薄膜
46 感應(yīng)線圈40106可加壓氣室
48磁場108保留環(huán)
110孔136馬蹄形核心
112聚氨酯拴塞50140光學(xué)監(jiān)測系統(tǒng)
114環(huán)氧化聚氨酯142光束
120負(fù)載彈簧144光源
122強(qiáng)磁組件146偵測器
130馬蹄形核心160印刷電路板
132 馬蹄形核心
實施方式
根據(jù)圖1A， 一個或多個基材10可以通過化學(xué)機(jī)械研磨設(shè)備20研磨。合 適研磨設(shè)備的描述可見于美國專利5， 738， 574，該專利的全部內(nèi)容可作為本發(fā) 明的參考數(shù)據(jù)。
該研磨設(shè)備20包括可轉(zhuǎn)動平臺24及置于其上的研磨墊30。該研磨墊30 是兩層的研磨墊，其中一層為堅固耐久的外層32，和另一軟的背層34。該研 磨機(jī)臺也可包括一研磨墊狀態(tài)調(diào)節(jié)裝置，可讓研磨墊維持在可有效研磨基材的 狀態(tài)下。
在研磨步驟里，研漿38包括一種液體和一種酸堿值調(diào)節(jié)劑，該研漿能夠 通過一研漿供應(yīng)口或一研漿/清洗臂組合39，被供應(yīng)到研磨墊30的表面上。 研漿38也可包括研磨顆粒。
載具頭70固定著基材10，使其正對著研磨墊30。該載具頭70被一支撐 結(jié)構(gòu)72懸吊起來，好像旋轉(zhuǎn)木馬，并以載具轉(zhuǎn)軸74連接到載具頭旋轉(zhuǎn)馬達(dá) 76。這樣載具頭便可繞著軸71旋轉(zhuǎn)。此外，該載具頭可以在支撐結(jié)構(gòu)72里面 的輻射狀孔中做橫向的擺動移動。合適的載具頭描述可見于美國專利申請序號 09/470， 820和09/535， 575中，分別于1999年12月23日和2000年3月27 曰提出申請。該專利的全部內(nèi)容可作為本發(fā)明的參考數(shù)據(jù)。在操作中，平臺繞 著其中心軸25旋轉(zhuǎn)，而載具頭繞著其中心軸71旋轉(zhuǎn)，且可在研磨墊的表面上 橫向移動。
凹槽26在平臺24里，且有一原位監(jiān)測模塊50安置在凹槽26中。透明窗 36安裝在模塊50的一部分上。該透明窗36具有一上表面，和ff磨墊30的頂 面齊平。模塊50和窗36的置放位置可使其在部份平臺轉(zhuǎn)動時，可由基材10 下方通過。
透明窗36可以整合成模塊50的一部份，或者整合成研磨墊30的一部分。 在早期的情況，可于形成研磨墊的同時形成一符合窗大小尺寸的孔。當(dāng)研磨墊 裝上去時，該孔恰可環(huán)繞該窗。在后來的情況，研磨墊被安置在平臺24上， 讓窗和模塊50對準(zhǔn)。該透明窗36可以由一相當(dāng)純的聚合物或聚氨酯來制成， 例如不必填充料就可形成，或者是窗可由鐵弗龍或聚碳酸脂所制成。通常，窗 36的材料應(yīng)該為非磁性且不導(dǎo)電。
該原位監(jiān)測模塊50包括原位電流監(jiān)測系統(tǒng)40和光學(xué)監(jiān)測系統(tǒng)140。在此 將不詳述該光學(xué)監(jiān)測系統(tǒng)140，其包括光源144，比方說雷射，和偵測器146。 該光源產(chǎn)生光束142，穿過透明窗36以及研漿，照射到該基材10暴露出的表 面。從該基材反射出去的光被偵測器146偵測。通常，光學(xué)監(jiān)測系統(tǒng)的作用， 正如美國專利申請?zhí)?9/184， 775，申請日1998年11月2日，以及09/184, 676， 申請日1998年11月2日中所述，這些專利的全部內(nèi)容可作為本發(fā)明的參考數(shù) 據(jù)。
旋渦電流監(jiān)測系統(tǒng)40包括置放于凹槽26中的核心42，該核心可與平臺 一起旋轉(zhuǎn)。驅(qū)動線圈44纏繞在核心42的第一部份，以及感應(yīng)線圈46纏繞在 核心42第二部分。在操作中，簡諧器驅(qū)使該驅(qū)動線圈44產(chǎn)生一簡諧磁場48， 能夠穿過整個核心42，至少一部份的磁場48會通過窗36到達(dá)基材10。如果 該基材10上有一金屬層，簡諧磁場48即會產(chǎn)生一旋渦電流。該旋渦電流會產(chǎn) 生與誘導(dǎo)磁場方向相反的磁通量，且該磁通量會誘導(dǎo)主要或感應(yīng)線圈產(chǎn)生方向 和驅(qū)動電流相反的向后電流(back current)。電流變化結(jié)果可以通過測量該 線圈的阻抗變化得知。當(dāng)金屬層的厚度改變，金屬層的電阻也會改變。因此， 當(dāng)旋渦電流和其誘導(dǎo)的磁通量強(qiáng)度都改變了，會導(dǎo)致主要線圈的阻抗改變。借 著監(jiān)測這些改變，例如測量該線圈電流的振幅、或線圈電流相對于驅(qū)動線圈電 流的相位，旋渦電流感應(yīng)監(jiān)測器能夠偵測到金屬層厚度的改變。
用于旋渦電流監(jiān)測系統(tǒng)的驅(qū)動系統(tǒng)和感應(yīng)系統(tǒng)將不詳述，因適宜系統(tǒng)的描 述，可參見美國專利申請?zhí)?9/574,008、 09/847， 867和09/918， 591分別于 2000年2月16日、2001年5月2日、2001年7月27日申請。這些專利的全 部內(nèi)容可作為本發(fā)明的參考數(shù)據(jù)。
光學(xué)和旋渦電流監(jiān)測系統(tǒng)的各種電子組件能裝在模塊50里的印刷電路板 160。印刷電路板160包括了一電路系統(tǒng)，例如一普通功能的微處理器或特殊 應(yīng)用整合線路，來轉(zhuǎn)換從旋渦電流感應(yīng)系統(tǒng)和光學(xué)監(jiān)測系統(tǒng)測量到的信號數(shù)字 數(shù)據(jù)。
如先前所述，該旋渦電監(jiān)測系統(tǒng)40包括一置于凹槽26內(nèi)的核心42。若 放置核心42在靠近基材的地方，就能改善該旋渦電流監(jiān)測系統(tǒng)的空間分辨率。
參照圖1A，核心42是U字型、由諸如鐵酸鹽(ferrite)這類非導(dǎo)電強(qiáng)磁 材料所組成的主體。驅(qū)動線圈44被纏繞在核心42底部橫桿上，以及感應(yīng)線圈46被纏繞在核心42的兩旁縱柱42a和42b上。在一個示范實施例中，每一縱 柱有一大約4. 3公厘x 6. 4公厘的長方形剖面，且兩端縱柱距離大約20. 5公 厘。在另一個示范實施例中，每一縱柱有一大約1.5公厘x 3. 1公厘的長方 形剖面，且兩端縱柱距離大約6. 3公厘。核心適合的大小和形狀可根據(jù)實驗決 定。然而，應(yīng)該要注意的是，降低核心的大小，會導(dǎo)致磁場變小，且將覆蓋更 小的基材面積。故結(jié)論是，旋渦電流監(jiān)測系統(tǒng)的空間分辨率能夠改善，適宜的 纏繞結(jié)構(gòu)和核心成分亦可以通過實驗決定。
透明窗36的較低表面包括兩個長方形的回縮部分52，使該研磨墊上有兩 個薄的部分53。核心的縱柱42a和42b延伸到回縮部分52，使部分縱柱通過 研磨墊。在本實施例中，可建造一研磨墊，包括一凹槽在窗的較低表面里。當(dāng) 該研磨墊30被固定于平臺上，這時窗36就可以合適地安裝于平臺內(nèi)凹槽26 上面，且回縮部分52合適地安裝在核心的縱柱末端。因此，核心可以被一支 撐結(jié)構(gòu)撐住，讓縱柱42a和42b可以投射超過該平臺24的上層表面的平面。 通過置放核心42到更靠近基材處，將會有較少的磁場發(fā)散出去，且空間分辨 率也可以改善。
凹槽的形成可以透過機(jī)器，在固體窗組件的底部表面建造凹槽，或者模制 出一具有凹槽的窗，也就是通過射出成形或壓制模鑄進(jìn)行鑄造，使窗的材料在 具有可形成凹槽的模塊內(nèi)硬化成形。 一旦窗制造完成，就可以將其固定于研磨 墊上。舉例來說，可在上層的研磨層里形成一孔，并可用粘著劑將窗固定于該 孔里，例如用粘著劑和膠粘劑。此外，也可將窗插進(jìn)該孔內(nèi)，然后將液態(tài)亞聚 氨酯注入窗和研磨墊中間的空隙，之后將液態(tài)亞聚氨酯固化。假設(shè)該研磨墊有 兩層，可在背層形成可和窗對準(zhǔn)的孔，且窗的底部可以用粘著劑與背層的暴露 端相附著。
參照圖2，在另一操作中，盡可能在制造研磨墊時，將一個或多個強(qiáng)磁組 件固定到研磨墊上。透明窗36的較低表面包括兩個長方形的回縮部分52，和 兩個通過環(huán)氧樹脂固定于回縮部分52的延伸縱柱54a和54b。延伸縱柱54a 和54b和核心42的縱柱42a和42b有著大體上相同大小的長方形剖面。延伸 縱柱54a和54b由強(qiáng)磁材料形成，和核心42的材料一樣。當(dāng)窗36固定于模 塊40之上，延伸縱柱54a與54b幾乎和42a與42b很緊密地對準(zhǔn)。因此，延 伸縱柱54a與54b讓磁場48可通過窗36的薄的部分53，使核心可以有效地
緊靠基材。 一小缺口 58可將縱柱和延伸縱柱分開，但卻不會影響旋渦電流監(jiān) 測系統(tǒng)的執(zhí)行。
參照圖3，在另一操作中，載具頭是設(shè)計過的，能夠讓磁力線在通過基材 時更集中或更準(zhǔn)確。如圖所示，該載具頭包括了基座102;可加壓的氣室106， 其由固定于基座102上的彈性薄膜104形成；以及停留環(huán)108，用來握住薄膜 104下面的基材。通過強(qiáng)迫流體進(jìn)入氣室106，將該薄膜104往下壓，而施加 向下的載重在基材10上。
該載具頭包括由諸如鐵酸鹽(ferrite)之類的強(qiáng)磁材料所形成的平臺 100。該平臺100置放于可加壓氣室106內(nèi)，且可以靠在彈性薄膜104上。由 于平臺100比其周圍的載具頭有更好的磁力上穿透性，所以磁場可以優(yōu)先穿過 該平臺，且磁力線通過基材10時依然保持相對集中或瞄準(zhǔn)。因此，磁場通過 基材的部分相對來說是小部分，因此也改善了旋渦電流監(jiān)測系統(tǒng)40的空間分 辨率。
此外，若不用彈性薄膜及可加壓的氣室，則載具頭可用一強(qiáng)磁材料組成的 剛性內(nèi)構(gòu)件(rigid backing member)。 一薄的可壓縮層，例如載具膜可加于 剛性內(nèi)構(gòu)件的外表面。
參照圖4，在另一操作中，核心42，是一簡單的強(qiáng)磁棒，而非U型主體。 在一個示范例子中，核心42'是 -直徑大約1. 6公厘且高約5公厘的圓柱。 也可以選擇核心42'是梯形截面的。將并在一起的驅(qū)動器和感應(yīng)線圈一起圍 繞在核心42'的底部。此外亦可個別地將單獨(dú)的驅(qū)動器和感應(yīng)線圈，成束地 圍繞在核心42'上。
基本上線圈42'要垂直地放，換言之，其長軸要和研磨表面的平面垂直。 窗36包括回縮部分52，，讓核心42'可以固定于其中，使得核心42，延伸 到回縮部分52'里面。當(dāng)驅(qū)動器和感應(yīng)線圈44'被啟動，磁場就會通過薄的 部分53'，并且與基材上的金屬層反應(yīng)。用諸如環(huán)氧化聚氨酯之類的環(huán)氧樹 脂，或是用液態(tài)環(huán)氧化聚氨酯將核心42'經(jīng)固化后固定于其位置。
線圈44，可以是固著到核心42'上的組件，也可以是固定于模塊50上的 非固著組件。在后者情況下，當(dāng)研磨墊30和窗36都固定于平臺24，該核心 42'可以滑進(jìn)核心42'里面的圓柱空間。而在前者的情況下，線圈的末端是 處于電性連接狀態(tài)，該電性連接狀態(tài)可自研磨系統(tǒng)中剩余的電子組件中被耦合
和去耦合。例如，線圈可連結(jié)到兩個接觸墊上，且兩導(dǎo)線可以從印刷線路板
160延伸出去。當(dāng)研磨墊30和窗36固定于該平臺24時，接觸墊就會對準(zhǔn)并 從印刷電路板160上吸引導(dǎo)線。
參照圖5，在另一操作中，透明窗36包括整個穿過透明窗的孔110，而不 是僅在底部的凹槽。用聚氨酯拴塞112將核心42'固定于孔110中。聚氨酯 拴塞112的上表面和透明窗36的表面齊平。該拴塞112覆蓋核心42'的頂端 和上邊，這樣核心42'相對于窗36的表面來說是后縮的。同樣地，線圈44' 可被固著到核心42'上，也可以是固定于模塊50上的非固著組件。
參照圖6，在另一操作中，透明窗36包括整個穿過透明窗的孔110，而且 核心42'被固定到孔UO，同時讓核心的上表面暴露到環(huán)境中，但是要稍微低 于窗36的表面。核心42'的兩側(cè)則用環(huán)氧化聚氨酯粘住。
參照圖7，在另一操作中，核心42，可上下校正。透明窗36包括整個穿 過透明窗的孔110，而環(huán)氧樹脂圓柱體被固定于孔110中。將核心42'的外 層刻上螺紋或形成溝槽，同時環(huán)氧樹脂圓柱體的內(nèi)層亦刻上能和核心42'的 外層相嚙合的螺紋或溝槽。這樣，通過旋轉(zhuǎn)核心42'，便可將核心42'轉(zhuǎn)到 Z軸(垂直于窗表面的軸)上正確的位置。如此即可選擇核心42'的置放位置 使其不致刮到正在研磨中的基材但又幾乎和窗36的上表面齊平。此外，還可 隨著研磨墊的磨損情形，調(diào)整核心42'的位置，使基材和核心之間保持一定 的距離(在基材間的基礎(chǔ)上)。然而，有一潛在的缺點是核心里面的螺紋或溝槽 會集中磁力線，導(dǎo)致磁力線在那里會變得比較大。
參照圖8，在另一操作中，核心42，裝了一負(fù)載彈簧120，核心被迫靠在 透明窗36的回縮部分52。彈簧120是一很軟的彈簧(低彈性常數(shù))且窗和墊的 其它部分不需要被支撐，因此在研磨程序中，施加在薄的部分53的剪力和磨 損速率就能夠比墊的其它地方還低。
參照圖9，在另一操作中，核心42'以水平方向固定于透明窗36的回縮 部分52，也就是說磁場的主軸和窗的表面平行。核心42'可相對于研磨表面 的轉(zhuǎn)動軸，成軸向或徑向?qū)?zhǔn)，或者以任一軸向和徑向的中間角度對準(zhǔn)。用粘 著劑56'，例如環(huán)氧樹脂，將核心42'固定。通過提供感應(yīng)器更多的定位， 操作者將有更多的選擇可將信號對噪聲比或空間分辨率最佳化。
參照圖IO，在另一操作中，核心42'以相對于垂直軸成a的角度傾斜。
a角度大于0。小于9(T，比方說45°?；乜s部分52"要形成能夠讓核心42，以 一定角度固定于其中的形狀。用粘著劑或環(huán)氧樹脂，或者機(jī)械連接裝置，讓核 心42'固定于該處。核心42'可相對于研磨表面的轉(zhuǎn)動軸，成軸向或徑向?qū)?準(zhǔn)，或者以任一軸向和徑向的中間角度對準(zhǔn)。通過提供感應(yīng)器更多的定位，操 作者將有更多的選擇可將信號對噪聲比或空間分辨率最佳化。
參照圖11，在另一操作中， 一個或多個強(qiáng)磁組件122被埋在研磨墊或窗 36'中，例如，這些組件122是當(dāng)窗固化時，被研磨窗包圍住的鐵酸鹽塊。 當(dāng)研磨墊接觸到平臺時，這些組件122就和核心42的縱柱42a和42b對準(zhǔn)， 當(dāng)作是延伸縱柱。
參照圖12，在另一操作中，旋渦電流監(jiān)測系統(tǒng)40不包括核心，而是只有 一線圈44"。該研磨墊36包括在窗36的底部表面里形成的回縮部分52。當(dāng) 研磨墊安裝到平臺時，窗36也與其對準(zhǔn)，導(dǎo)致線圈44"延伸進(jìn)回縮部分52 之中。如果線圈44"以高頻率執(zhí)行，此設(shè)備是可行的。
參照圖13，在另一操作中，同樣也是缺少核心，線圈44"實際上是埋在 研磨墊或窗36'里。線圈44"連接到兩個導(dǎo)電接觸墊124。當(dāng)研磨墊36，固 定于平臺24上時，接觸墊124開始執(zhí)行且吸引旋渦電流監(jiān)測系統(tǒng)40的導(dǎo)線， 來達(dá)成電流回路。
參照圖14A-14C，旋渦電流監(jiān)測系統(tǒng)可以有其它的核心形狀，例如馬蹄形 核心130、 132和136。通過提供更多的核心形狀，操作者將有更多的選擇可 將信號對噪聲比或空間分辨率最佳化。比較特別地，圖14A-14C中，在馬蹄 形的核心的前端分叉部分，之間有著很短的距離。如此造成磁場只會從分叉部 分的末端散布很短的距離。因此，馬蹄形的線圈改善了空間分辨率。
回到圖1， 一普遍效用可執(zhí)行程序的數(shù)字計算機(jī)90,經(jīng)過一轉(zhuǎn)動電子單元 92，連接到平臺里的組件上，包括印刷電路板160。該計算機(jī)90接收從旋渦 電流監(jiān)測系統(tǒng)和光學(xué)監(jiān)測系統(tǒng)傳回去的信號。既然監(jiān)測系統(tǒng)隨著平臺的旋轉(zhuǎn)， 在基材下掃射，金屬層的厚度多寡，以及暴露出來的下層的信息就會以連續(xù)實 時(平臺每轉(zhuǎn)一圈為一單位)模式在原位置累積。當(dāng)研磨程序進(jìn)行時，金屬層的 厚度或反射性改變，試樣信號也會隨時間改變。改變試樣信號的時間可參照儀 器上的紀(jì)錄。從監(jiān)視系統(tǒng)測量到的數(shù)據(jù)，可在研磨當(dāng)中顯示到輸出裝置94， 讓操作裝置的人員，直接目測監(jiān)視研磨操作的程序。此外，如下所述，儀器上
的紀(jì)錄要用來控制研磨程序，以及決定金屬層研磨操作的終點。
在操作中，CMP設(shè)備20用旋渦監(jiān)測系統(tǒng)40以及光學(xué)監(jiān)測系統(tǒng)140來決定 何時大部分的填料層已經(jīng)被移除，以及決定何時下層結(jié)構(gòu)大體上已經(jīng)暴露出 來。在過程控制及終點偵測中，計算機(jī)90提供試樣信號邏輯操作，來決定何 時應(yīng)該改變程序參數(shù)，以及偵測研磨終點。過程控制和終點的標(biāo)準(zhǔn)的可能邏輯 偵測，包括局部最小最大值、斜率的改變、振幅或斜率的初始值，或綜合以上。
旋渦電流和光學(xué)監(jiān)測系統(tǒng)能用在多樣的研磨系統(tǒng)中。不是研磨墊，就是載 具頭，或兩者移動以提供在研磨表面和基材之間的相對運(yùn)動。研磨墊可以是固 定于平臺的圓形(或其它形狀)墊、或在支撐和收起輪中間延伸出去的線帶、或 連續(xù)帶。在此為使用垂直放置的名詞，但是應(yīng)該了解的是，研磨表面和基材可 以以垂直的方向或其它的方向放置。研磨墊可以固定平臺上，在研磨操作中逐 漸提高，高于平臺，或在研磨時連續(xù)地提高。在研磨當(dāng)中，該墊可以固定于平 臺上，或者是有液體在平臺和研磨墊中間被擠壓。該研磨墊可以是標(biāo)準(zhǔn)的(包 括或不包括亞聚氨酯)粗糙墊、軟墊或有粘著物固定的墊。
雖然所舉的例子都是放置在同一個洞，但被放置在平臺上時，光學(xué)系統(tǒng) 140比旋渦電流監(jiān)測系統(tǒng)40，能夠有更多的不同的位置。例如，光學(xué)監(jiān)測系統(tǒng) 140和旋渦電流監(jiān)測系統(tǒng)40能被放置在平臺的對面，這樣可選擇性地掃瞄基 材表面。此外，若無光學(xué)監(jiān)測系統(tǒng)且研磨墊完全不透光，本發(fā)明依然可實施。 在這兩情況下，用來安置核心的凹槽和空隙在研磨層中形成，例如雙層研磨墊 的最外層研磨墊。
旋渦監(jiān)測系統(tǒng)可包括分開、單獨(dú)的驅(qū)動器和感應(yīng)線圈，或驅(qū)動器和感應(yīng)線 圈的單一組合。在單一線圈的系統(tǒng)中，振動器和感應(yīng)電容器(以及其它感應(yīng)線 路)是連接到同一線圈上。
本發(fā)明的許多實施例已詳細(xì)敘述。然而，所要了解的是，對本發(fā)明的不同 修正不脫離本發(fā)明的精神和范疇。因此，其它的實施方式都落在權(quán)利要求范圍 內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種研磨部件，包括研磨墊，包含具有研磨表面的研磨層；以及位于該研磨層中的固體透明窗，所述透明窗具有與所述研磨表面齊平的頂表面，具有限定凹陷內(nèi)表面的凹槽的底表面，所述凹槽的凹陷內(nèi)表面和所述窗口的頂表面之間的較薄區(qū)域，以及在所述頂表面和所述底表面之間圍繞所述較薄區(qū)域的厚區(qū)域，所述厚區(qū)域并固定于所述研磨墊上。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的研磨部件，其特征在于，所述透明窗口由 聚氨酯形成。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的研磨部件，其特征在于，所述研磨墊進(jìn)一步包 括位于研磨層一側(cè)上與所述研磨表面相對的背層。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的研磨部件，其特征在于，開口形成在所述背層 中并與所述窗口對齊。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的研磨部件，其特征在于，所述厚區(qū)域固定于所 述背層上。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的研磨部件，其特征在于，所述厚區(qū)域固定于所 述研磨層上。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的研磨部件，其特征在于，所述窗用粘合劑或固 化的聚氨酯固定于所述研磨墊上。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的研磨部件，其特征在于，所述窗是方框形。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的研磨部件，其特征在于，所述窗是圓柱形。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的研磨部件，其特征在于，所述凹槽是第一凹槽， 以及所述窗包括在其底表面處的第二凹槽。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的研磨部件，其特征在于，所述研磨層由聚氨酯 形成的單層和填充物組成。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的研磨部件，其特征在于，所述窗僅固定于研磨 墊上。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的研磨部件，其特征在于，所述窗口不直接與探 頭接觸。
14. 一種制造研磨部件的方法，包括在固體透明窗的底表面中形成凹槽以限定所該窗的凹槽和頂表面之間的較薄區(qū)域以及在所述頂表面和底表面之間圍繞所述較薄區(qū)域的厚區(qū)域；以及在研磨墊的研磨層中安置所述固體透明窗從而所述窗的頂表面基本與所 述研磨層的研磨表面齊平以及所述厚區(qū)域固定于所述研磨墊上。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，形成所述凹槽的步驟包括機(jī)械制作該凹槽。
16. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，形成所述凹槽的歩驟包括用模鑄形成窗。
17. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，安置窗的歩驟包括在所述研磨層中形成孔以及將所述窗固定于所述孔中。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，所述窗用粘合劑固定于 所述孔中。
19. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，所述研磨墊包括背層以 及安置所述窗的步驟包括將所述窗固定于所述背層上。
20. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，安置所述窗的步驟包括將所述窗固定于所述研磨層上。
21. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，所述凹槽是第一凹槽，以及所述窗包括在其底表面處的第二凹槽。
全文摘要
一種研磨系統(tǒng)(20)，可具有一轉(zhuǎn)動平臺(24)；一固定于平臺上的研磨墊(30)；一固定基材使其正面朝下對著研磨墊的載具頭(10)；以及一漩渦電流監(jiān)測系統(tǒng)，該漩渦電流監(jiān)測系統(tǒng)包括至少部分通過研磨墊的一線圈或一強(qiáng)磁體。一研磨墊，具有一研磨層，和固定于該研磨層上的一線圈或一強(qiáng)磁體。一凹槽可以在該研磨墊里的透明窗中形成。
文檔編號B24B49/10GK101172332SQ200710163298
公開日2008年5月7日 申請日期2003年2月6日 優(yōu)先權(quán)日2002年2月6日
發(fā)明者曼伍卻爾·拜藍(lán), 柏格斯勞·A·史威克, 金景哲 申請人:應(yīng)用材料股份有限公司