[发明专利]用于温度控制的化学机械抛光温度扫描设备

说明书

一种化学机械抛光设备，包括平台，具有顶部表面以保持抛光垫；载具头，以在抛光处理期间保持基板抵靠抛光垫的抛光表面；以及温度监控系统。温度监控系统包括定位在平台上方的非接触式热传感器，非接触式热传感器具有在平台上的抛光垫的部分的视场。传感器能够由发动机围绕旋转轴旋转，以便跨抛光垫移动视场。

技术领域

本公开关于化学机械抛光(CMP)，且更具体而言，关于在化学机械抛光期间的温度控制。

背景技术

通常通过在半导体晶片上依序沉积导电层、半导体层或绝缘层而在基板上形成集成电路。各种制作处理需要在基板上的层的平坦化。举例而言，一个制作步骤涉及在非平坦表面上方沉积填充层，以及平坦化填充层。对于某些应用，平坦化填充层直到暴露图案化层的顶部表面。举例而言，可在图案化的绝缘层上沉积金属层，以填充绝缘层中的沟道和孔洞。在平坦化之后，在图案化的层的沟道和孔洞中的金属的剩余部分形成贯孔、塞子和线，以提供基板上薄膜电路之间的导电路径。如另一示例，可在图案化的导电层上方沉积介电层，并且接着平坦化以能够实施后续光蚀刻步骤。

化学机械抛光(CMP)为一种被接受的平坦化的方法。此平坦化方法通常需要将基板安装在载具头上。基板的暴露的表面通常放置抵靠旋转抛光垫。载具头在基板上提供可控制的负载，以将其推挤抵靠抛光垫。具有研磨粒子的抛光浆料通常供应至抛光垫的表面。

发明内容

在一个方面中，一种化学机械抛光设备包括：平台，具有顶面以保持抛光垫；载具头，以在抛光处理期间保持基板抵靠抛光垫的抛光表面；以及温度监控系统。温度监控系统包括定位在平台上方的非接触式热传感器，非接触式热传感器具有在平台上的抛光垫的部分的视场。传感器能够由发动机围绕旋转轴旋转，以便跨抛光垫移动视场。

以上方面任何的实例可包括一个或多个以下特征。

热传感器能够围绕平行于抛光表面的轴旋转。

可旋转传感器支撑件可耦合至发动机，使得由发动机旋转支撑件来旋转传感器。传感器支撑件可包括在抛光垫上方延伸的臂。传感器支撑件能够围绕传感器支撑件的纵轴旋转。热传感器能够围绕垂直于支撑件的纵轴的轴旋转。热传感器能够沿着支撑件可移动。

温度监控系统可配置成测量抛光垫的部分的温度。

控制器可耦合至发动机和温度监控系统。控制器可配置成控制发动机，以便使得热传感器在抛光垫上的多个位置处进行测量。

控制器可配置成基于在抛光垫上的多个位置的测量，产生抛光垫的温度曲线。化学机械抛光设备可包括加热器和/或冷却器。控制器可配置成基于温度曲线调整加热器和/或冷却器的操作，以改善抛光垫的温度均匀性。温度轮廓可为径向轮廓。温度轮廓可为围绕平台的旋转轴的角度轮廓。温度轮廓可为2D轮廓。

热传感器可定位于平台的旋转轴上方。热传感器的旋转轴可平行于平台的旋转轴。热传感器的旋转轴可平行于抛光表面。

在另一方面中，一种监控在化学机械抛光系统中的抛光垫的温度的方法，包括：围绕旋转轴旋转热传感器，使得热传感器的视场跨化学机械抛光垫的抛光表面扫掠，同时热传感器维持横向稳定；以及随着视野跨抛光垫扫掠，利用热传感器进行多次测量，以产生温度曲线。

任何以上方面的实例可包括一个或多个以下特征。

旋转轴可平行于抛光表面。

旋转轴可垂直于所述抛光表面。

可能的优点可包括但不限于以下一者或多者。可监控跨抛光垫的温度改变和变化，而无须热传感器的横向平移。这可准许在拥挤的抛光站中进行监控，或提供空间用于抛光站中附加的部件。此外，可监控在抛光垫上多个径向位置处的温度，而无须接触抛光垫。控制器可使用测量的温度，以在抛光操作期间减少温度变化。这可改善抛光处理期间抛光的可预测性，且改善晶片内的均匀性。

附图说明