[发明专利]多平台多头的研磨架构

说明书

本发明提供一种研磨设备，该研磨设备包括：在平台上得以支撑的数个站，该等数个站包括至少两个研磨站及一传送站，每一研磨站包括一平台以支撑研磨垫；数个承载头，该等承载头自轨道悬置及可沿轨道移动，使得每一研磨站可选择性地定位在该等站处；及控制器，该控制器经配置以控制承载头沿轨道的运动，使得在每一研磨站处的研磨期间仅有单个承载头定位在研磨站中。

技术领域

本揭示案是关于化学机械研磨(chemical mechanical polishing；CMP)系统的架构，及关于在CMP系统中的测量。

背景技术

集成电路通常是通过在硅晶圆上循序沉积导电层、半导体层，或绝缘层而形成于基板上。一个制造步骤涉及在非平面表面上沉积填料层及使填料层平坦化。在某些应用中，填料层经平坦化，直至图案化层的顶表面曝露为止。例如，导电填料层可沉积在图案化绝缘层上以填充绝缘层中的沟槽或孔洞。在平坦化之后，在绝缘层的凸起图案之间剩余的金属层部分形成通孔、栓塞及接线，上述各者在基板上的薄膜电路之间提供导电路径。在诸如氧化研磨的其他应用中，填料层经平坦化，直至在非平面表面上剩余预定厚度为止。此外，基板表面的平坦化对光微影技术而言通常为必需的。

化学机械研磨(chemical mechanical polishing；CMP)是一种可接受的平坦化方法。此平坦化方法通常需要将基板安装在承载头或研磨头上。基板的曝露表面通常与旋转的研磨垫相抵放置。承载头在基板上提供可控负载以推动该基板抵住研磨垫。磨料研磨浆通常经供应至研磨垫的表面。

浆分布、研磨垫状态、研磨垫与基板之间的相对速度，及基板上的负载的变化可导致材料移除速率的变化。该等变化及基板层的初始厚度的变化导致达到研磨终点所需时间的变化。因此，仅将研磨终点决定为研磨时间的函数可能导致基板的研磨过度或研磨不足。诸如光学或涡电流监测的多种现场监测技术可用以检测研磨终点。

发明内容

在一些系统中，基板在一连串研磨站上得以研磨。一些系统在研磨站中的单个研磨垫上同时研磨多个基板。然而，协调终点控制及交叉污染可能成为问题。可适应众多不同研磨情况的一种引起关注的架构包括四个平台，每一平台研磨一个基板。

在一些系统中，基板在研磨期间受现场监测，例如，经由光学或涡电流技术。然而，现有监测技术可能无法可靠地在所需时刻暂停研磨。可通过循序测量站自基板中测得光谱。换言之，光谱可在基板仍由承载头固持之时，但在定位于研磨站之间的测量站处测得。可自光谱计算得出值，该值可用于在该等研磨站中的一或更多者处控制研磨操作。

在一个方面中，研磨设备包括N个研磨站、由支撑结构固持及可循序移动至该等N个研磨站的偶数个承载头、传送站，及控制器。N是等于或大于4的偶数。每一研磨站包括一平台以支撑研磨垫。控制器经配置以在传送站中将两个基板装载入承载头中的两者内、将承载头中的该等两者移至N个研磨站中的第一对研磨站、在第一研磨步骤中在N个研磨站中的第一对研磨站处同时研磨两个基板、将承载头中的该等两者移至N个研磨站中的第二对研磨站、在第二研磨步骤中在N个研磨站中的第二对研磨站处同时研磨两个基板、将承载头中的该等两者移至传送站，及自承载头中的该等两者卸载两个基板。

实施可包括以下特征中的一或更多者。承载头的数目可等于N或N+2。N可为4。传送站可包括两个装载罩。控制器可经配置以使两个基板中的第一基板被装载在两个装载罩中的第一装载罩处、移动经过第一对研磨站的第一研磨站至第一对研磨站的第二研磨站、在第一对研磨站的第二研磨站处经研磨、移动经过第二对研磨站的第一研磨站至第二对研磨站的第二研磨站，及在第一对研磨站的第二研磨站处经研磨。研磨站及传送站可在平台上得以支撑，及以大体相等的角度间隔定位在平台中心周围。控制器可经配置以在数个模式中之一者下操作。在该等数个模式中的第一模式下，控制器可将承载头中的两者移至N个研磨站中的第一对研磨站。在该等数个模式中的第二模式下，控制器可使一承载头循序移至N个研磨站中的每一者，及在N个研磨站中的每一者处研磨基板。