抛光头,化学机械抛光系统和抛光衬底的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及抛光头，化学机械抛光系统和抛光衬底的方法。
【背景技术】
[0002]化学机械抛光(CMP)是其中磨料和腐蚀性浆料以及抛光垫在化学和机械方法中都一起工作而使衬底变平的工艺。在一般情况下，CMP系统的抛光头的当前设计允许对其抛光轮廓的控制。然而，抛光轮廓的不对称形貌仍然存在。
【发明内容】
[0003]为了解决现有技术中的问题，本发明提供了一种用于化学机械抛光系统的抛光头，所述抛光头包括:承载头；以及多个压力单元，布置在所述承载头上，其中，至少两个压力单元位于相对于所述承载头的中轴线的同一圆周线上。
[0004]在上述抛光头中，其中，至少一个所述压力单元是气动压力单元。
[0005]在上述抛光头中，其中，至少一个所述压力单元包括:底壁；至少两个相对的第一隔壁，将所述底壁连接至所述承载头；至少两个相对的第二隔壁，将所述底壁连接至所述承载头，从而使得所述底壁、所述第一隔壁、所述第二隔壁和所述承载头限定压力室；以及源，用于将流体引入所述压力室内。
[0006]在上述抛光头中，其中，至少一个所述压力单元包括:底壁；至少两个相对的第一隔壁，将所述底壁连接至所述承载头；至少两个相对的第二隔壁，将所述底壁连接至所述承载头，从而使得所述底壁、所述第一隔壁、所述第二隔壁和所述承载头限定压力室；以及源，用于将流体引入所述压力室内；其中，所述第一隔壁基本上沿着相对于所述承载头的中轴线的圆周方向延伸，并且所述第二隔壁基本上沿着相对于所述承载头的中轴线的径向方向延伸。
[0007]在上述抛光头中，其中，至少一个所述压力单元包括:底壁；至少两个相对的第一隔壁，将所述底壁连接至所述承载头；至少两个相对的第二隔壁，将所述底壁连接至所述承载头，从而使得所述底壁、所述第一隔壁、所述第二隔壁和所述承载头限定压力室；以及源，用于将流体引入所述压力室内；其中，所述第一隔壁基本上沿着相对于所述承载头的中轴线的圆周方向延伸，并且所述第二隔壁基本上沿着相对于所述承载头的中轴线的径向方向延伸；其中，至少一个所述第二隔壁是圆弧状。
[0008]在上述抛光头中，其中，至少一个所述压力单元包括:底壁；至少两个相对的第一隔壁，将所述底壁连接至所述承载头；至少两个相对的第二隔壁，将所述底壁连接至所述承载头，从而使得所述底壁、所述第一隔壁、所述第二隔壁和所述承载头限定压力室；以及源，用于将流体引入所述压力室内；其中，所述第一隔壁基本上沿着相对于所述承载头的中轴线的圆周方向延伸，并且所述第二隔壁基本上沿着相对于所述承载头的中轴线的径向方向延伸；其中，至少一个所述第二隔壁是板状。
[0009]在上述抛光头中，其中，至少一个所述压力单元包括:底壁；至少两个相对的第一隔壁，将所述底壁连接至所述承载头；至少两个相对的第二隔壁，将所述底壁连接至所述承载头，从而使得所述底壁、所述第一隔壁、所述第二隔壁和所述承载头限定压力室；以及源，用于将流体引入所述压力室内；其中，所述第一隔壁基本上沿着相对于所述承载头的中轴线的圆周方向延伸，并且所述第二隔壁基本上沿着相对于所述承载头的中轴线的径向方向延伸；其中，所述底壁、所述第一隔壁和所述第二隔壁由一块柔性材料制成。
[0010]在上述抛光头中，其中，至少一个所述压力单元是圆形压力单元。
[0011]在上述抛光头中，其中，至少一个所述压力单元是圆形压力单元；其中，所述圆形压力单元基本上位于所述承载头的中轴线上。
[0012]在上述抛光头中，其中，至少一个所述压力单元是环状压力单元。
[0013]在上述抛光头中，其中，至少一个所述压力单元是环状压力单元；其中，位于所述同一圆周线上的压力单元由所述环状压力单元环绕。
[0014]在上述抛光头中，其中，位于所述同一圆周线上的压力单元的尺寸基本上相等。
[0015]在上述抛光头中，还包括:设置在压力单元上的至少一个压电层，以当所述压力单元对衬底施加力时检测所述衬底引起的反作用力；以及压力控制器，用于根据检测到的所述反作用力控制对所述衬底施加的力。
[0016]根据本发明的另一个方面，提供了一种化学机械抛光系统，包括:抛光头，包括:承载头；和多个压力单元，布置在所述承载头上，其中，所述压力单元沿着相对于所述承载头的中轴线的至少一个圆周线至少部分地布置；台板，设置在所述抛光头之下；以及浆料引入机构，设置在所述台板之上。
[0017]在上述化学机械抛光系统中，还包括:至少一个抛光垫，设置在所述台板上；至少一个压电层，设置在所述抛光垫上，用于当所述抛光垫对衬底施加力时检测所述衬底引起的反作用力；以及压力控制器，用于根据检测到的所述反作用力控制对所述衬底施加的力。
[0018]根据本发明的又一个方面，提供了一种用于抛光衬底的方法，所述方法包括:将浆料供给至抛光垫上；将所述衬底保持为与所述抛光垫相对；单独地驱动位于相对于所述衬底的中轴线的同一圆周线上的至少两个压力单元；以及旋转所述抛光垫和所述衬底。
[0019]在上述方法中，其中，单独地驱动所述压力单元包括:单独地并气动地驱动所述压力单元。
[0020]在上述方法中，还包括:获取预抛光数据；其中，单独地驱动所述压力单元包括:根据所述预抛光数据单独地驱动所述压力单元。
[0021]在上述方法中，还包括:当驱动所述压力单元以对所述衬底施加力时检测由所述衬底引起的反作用力；以及根据所检测到的所述反作用力控制对所述衬底施加的力。
[0022]在上述方法中，还包括:当驱动所述压力单元时检测由所述衬底引起的反作用力，从而使得所述抛光垫对所述衬底施加力；以及根据所检测到的所述反作用力控制对所述衬底施加的力。
【附图说明】
[0023]图1是根据本发明的一些实施例的化学机械抛光系统的示意图；
[0024]图2是图1中的膜的俯视图；
[0025]图3是图1中的承载头的仰视图；
[0026]图4是沿着图2中的B-B’线截取的膜的局部截面图；
[0027]图5是根据本发明的一些实施例的膜的局部截面图；
[0028]图6是衬底和压电层的放大截面图；
[0029]图7是根据本发明的一些实施例的抛光垫的局部截面图；
[0030]图8是根据本发明的一些实施例的膜的俯视图；
[0031]图9是根据本发明的一些实施例的膜的俯视图；以及
[0032]图10是根据本发明的一些实施例的膜的俯视图。
具体实施例
[0033]在以下的详细描述中，出于解释的目的，阐述了许多特定细节以便提供所公开的实施例的彻底理解。然而，显而易见的是一个或多个实施例可以在没有这些具体细节的情况下实施。在其他实例中，示意性地示出公知的结构和装置以便简化附图。
[0034]化学机械抛光是使衬底或更具体的晶圆变平的工艺。图1是根据本发明的一些实施例的化学机械抛光系统的示意图。如图1所示，该化学机械抛光系统包括抛光头10、抛光垫400、浆料导入机构500和台板600。抛光垫400设置在台板600上。浆料导入机构光500设置在抛光垫400之上。抛光头10包括多个压力单元100和承载头300。压力单元100布置在承载头300上。可以驱动压力单元100以对衬底W施加力。更具体而言，压力单元100可以单独地对衬底W施加力。
[0035]当化学机械抛光系统在使用时，抛光头10保持衬底W对着抛光垫400。抛光头10和台板600均旋转，并且因此衬底W和抛光垫400也旋转。浆料导入机构500将浆料S引入到抛光垫400上。例如，浆料S可以沉积到抛光垫400上。浆料S和抛光垫400之间的合作移除材料并趋向于使衬底W变平或变平坦。
[0036]当化学机械抛光系统在使用中，一向下的压力/向下的力F施加到抛光头10，相对于抛光垫400按压衬底W。另外，可以对衬底W施加局部的力以便控制衬底W的抛光轮廓。
[0037]在一些实施例中，压力单元100中的至少一个是气动压力单元。例如，如图1中所示，压力单元100中的至少一个包括第一隔壁