多平台多头的研磨架构的制作方法
【技术领域】
[0001]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】
[0002]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。
[0003]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。
[0004]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】
[0005]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。
[0006]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。
[0007]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。
[0008]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。
[0009]设备可包括两个循序测量站。两个循序测量站的第一探针可定位在第二对研磨站的第一站与第二站之间，及两个循序测量站的第二探针可定位在第二站与传送站之间。两个循序测量站的第一探针可定位在第一对研磨站的第一站与传送站之间，及两个循序测量站的第二探针可定位在第一对研磨站的第一站与第二站之间。
[0010]在另一方面中，研磨设备包括:五个站，该等五个站在平台上得以支撑，及以大体相等的角度间隔定位在平台中心周围；及数个承载头，该等承载头自轨道悬置并可沿此轨道移动，使得每一研磨站可选择性地定位于该等站处。该等五个站中包括四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。
[0011]在另一方面中，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此轨道移动，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，使得在研磨期间，每一研磨站处仅有单一承载头在研磨站中经研磨。
[0012]实施可包括以下特征中的一或更多者。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数个研磨站中的第一对研磨站，及在第一研磨步骤中在第一对研磨站处同时研磨两个基板。在第一模式下，控制器可经配置以将承载头中的该等两者移至数个研磨站中的第二对研磨站、在第二研磨步骤中在数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。在数个模式中的第二模式下，控制器可经配置以使承载头循序移至数个研磨站中的每一者，及使基板在该每一研磨站处经研磨。
[0013]在另一方面中，研磨设备包括:五个站，该等五个站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，该等五个站包括三个研磨站、一传送站及一测量站，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此轨道移动，使得每一研磨站可选择性地定位在该等站处；及循序测量系统，该系统具有位于测量站中的探针。
[0014]实施可包括以下特征中的一或更多者。测量站可包括来自循序测量系统的单一探针。测量站可包括来自数个循序测量系统的数个探针。
[0015]在另一方面中，研磨设备包括:数个研磨站，每一研磨站包括一平台用以支撑研磨垫；数个承载头，该等承载头由支撑结构固持及可循序移动至研磨站；传送站，该传送站包括数个装载罩；及数个循序测量系统，该等数个测量系统中的每一测量系统具有一探针，该探针位于数个装载罩中的不同装载罩内。
[0016]在另一方面中，一种操作研磨系统的方法包括以下步骤:沿一路径将基板向前输送经过研磨站到达循序测量系统的探针处，无需在研磨站处研磨基板；利用测量系统量测基板；沿该路径将基板向后输送至研磨站；及在研磨站处研磨基板。
[0017]实施可包括以下特征中的一或更多者。在研磨基板之后，可沿该路径将基板向前输送至另一站。该另一站可为另一研磨站或传送站。沿该路径输送基板可包括以下步骤:在轨道上支撑承载头，及沿轨道移动承载头。
[0018]在另一方面中，控制研磨系统的一种方法包括以下步骤:沿一路径将基板向前输送经过循序测量系统的探针到达研磨站，无需利用循序测量系统量测基板；在研磨站处研磨基板；将基板沿该路径向后输送至循序测量系统的探针，及利用测量系统量测基板。
[0019]实施可包括以下特征中的一或更多者。可沿路径将基板向前输送经过研磨站到达另一站。该另一站可为另一研磨站或传送站。沿该路径输送基板可包括以下步骤:在轨道上支撑承载头，及沿轨道移动承载头。
[0020]实施可包括以下潜在优势中的一或更多者。该系统可适应于诸多不同的研磨情况的需求，及可为含有两个步骤的常用研磨配方提供较高产量。研磨终点可得以更可靠地决定，及可降低晶圆内的不均勾性(within-wafer non-uniformity ；WIWNU)及晶圆间不均勾性(wafer-to-wafer non-uniformity ；WTffNU)。
[0021]在附图及下文的描述中介绍一或更多个实施的细节。其他方面、特征及优势将自描述、附图及权利要求中显而易见。
【附图说明】
[0022]图1是研磨设备的实例的平面示意图。
[0023]图2是研磨设备的实例的横剖面示意图。
[0024]图3A至图3C图示研磨设备的操作方法。
[0025]图4是循序光学测量系统的实例的横剖面示意图。
[0026]图5图示研磨设备的另一实施。
[0027]图6图示具有四个循序测量站的研磨设备的另一实施。
[0028]图7图示将循序测量站整合至传送站内的研磨设备的另一实施。
[0029]图8图示研磨设备的另一实施，在该研磨设备中，研磨站被替换为循序测量站。
[0030]图9图示一示例性光谱。
[0031]图10是湿式工艺光学测量系统的横剖面示意图。
[0032]图11是湿式工艺光学测量系统的另一实施的横剖面示意图。
[0033]图12是一基板的顶部示意图。
[0034]各种附图中的相同元件符号指示相同元件。
【具体实施方式】
[0035]随着集成电路继续发展，线宽继续缩小且积体电路中的层继续累积，从而需要更为严格的厚度控制。由此，研磨工艺控制技术(无论是利用现场监测还是批次工艺控制)面对使研磨后的厚度符合规范的挑战。
[0036]例如，当执行多层产品基板的现场光谱监测时，来自光谱监测系统的入射光束可先穿透数个介电层，再由金属接线反射。因此，反射的光束可由于多个层的厚度及关键尺寸而得。由此种复杂的层堆迭得出的光谱常在决定正在经受研磨的最外层的厚度方面显现出显著的困难。此外，最外层的厚度是工艺控制的间接参数。此情况是因为在诸多应用中，如若诸如蚀刻深度的其他尺寸或