用于化学机械抛光的声学传感器的耦合的制作方法

本公开涉及化学机械抛光的原位监测，且具体地涉及声学监测。

背景技术：

1、通常通过将导电层、半导体层或绝缘层依序沉积在硅晶片上而在基板上形成集成电路。一个制造步骤涉及在非平面表面上方沉积填料层并平坦化所述填料层。对于某些应用而言，平坦化填料层直到经图案化的层的顶表面被暴露为止。例如，可在已图案化的绝缘层上沉积导电填料层以填充绝缘层中的沟槽或孔。在平坦化之后，在绝缘层的凸起图案之间剩余的金属化层的部分形成通孔、插塞和接线，它们提供基板上的薄膜电路之间的导电路径。对于其他应用(诸如氧化物抛光)而言，(例如通过抛光达预定时段来)平坦化填料层，以在非平面表面上方留下填料层的一部分。另外，光刻通常需要基板表面的平坦化。

2、化学机械抛光(cmp)是一种被接受的平坦化方法。这种平坦化方法通常需要将基板安装在载体或抛光头上。通常将基板的已暴露表面放置成抵靠旋转的抛光垫。承载头在基板上提供可控负载以将基板推抵抛光垫。通常将研磨抛光浆料供应至抛光垫的表面。

3、cmp的一个问题在于确定抛光工艺是否完成，即，是否已将基板层平坦化至所期望的平整度或厚度，或在何时已移除了所期望的量的材料。浆料分布、抛光垫条件、抛光垫与基板之间的相对速度和基板上的负载的变化可导致材料移除速率的变化。这些变化以及基板层的初始厚度的变化会导致达到抛光终点所需的时间的变化。因此，通常无法仅作为抛光时间的函数来确定抛光终点。

4、在一些系统中，在抛光期间例如通过监测电机使平台或承载头旋转所需的扭矩来原位监测基板。也已提出对抛光的声学监测。

技术实现思路

1、在一个方面中，一种化学机械抛光装置包括：用于支撑抛光垫的平台、用于保持基板的表面抵靠抛光垫的承载头、用于在平台与承载头之间产生相对运动以便抛光基板上的上覆层的电机、包括具有顶表面以接触基板的声学窗口的原位声学监测系统，以及被配置为基于来自原位声学监测系统的已接收到的声学信号来检测抛光终点的控制器。

2、在另一方面中，一种化学机械抛光装置包括：平台、支撑在平台上的抛光垫、用于保持基板的表面抵靠抛光垫的承载头、用于在平台与承载头之间产生相对运动以便抛光基板上的上覆层的电机、包括从基板的表面接收声学信号的声学传感器的原位声学监测系统，以及被配置为基于来自原位声学监测系统的已接收到的声学信号来检测抛光终点的控制器。声学传感器以黏合方式附接至抛光垫的底表面。

3、实施方式可包括以下特征中的一者或多者。传感器可(例如通过黏合剂)紧固至抛光垫。声学窗口可具有比声学传感器小的直径。声学传感器可为压电声学传感器。抛光终点可为下卧层由于基板的抛光而暴露。控制器可被配置为响应于检测而调整承载头的压力或调整新基板的后续抛光的基线压力。

4、可实现以下可能优势中的一者或多者。可增加声学传感器的信号强度。可更可靠地建立抛光层与传感器之间的声学耦合。可更可靠地检测下卧层的暴露。可更可靠地停止抛光，且可改良晶片至晶片的均匀性。可在检测到平坦化(即，使基板表面平滑)后改变抛光参数，这可改良均匀性或增大抛光速率。可在检测到平坦化后或在检测到平坦化之后的预设时间期满后停止抛光。这可提供替代的终点技术。

5、在附图和以下描述中阐述一个或多个实施方式的细节。其他方面、特征和优势将从实施方式和图示以及从权利要求书显而易见。

技术特征：

1.一种化学机械抛光装置，包括：

2.如权利要求1所述的装置，其中所述声学窗口的底表面与所述抛光层的下表面共面。

3.如权利要求1所述的装置，其中所述抛光垫具有在所述抛光垫下方的背衬层。

4.如权利要求3所述的装置，其中所述声学窗口的所述底表面与所述背衬层的顶表面共面。

5.如权利要求4所述的装置，其中孔隙穿过所述背衬层形成。

6.如权利要求5所述的装置，其中所述传感器至少部分地定位在所述孔隙中以接触所述声学窗口的所述底表面。

7.如权利要求5所述的装置，进一步包括声学透射层，所述声学透射层定位在穿过所述声学传感器与所述声学窗口之间的所述背衬层的孔隙中，其中所述声学透射层具有比所述背衬层更低的声学衰减。

8.如权利要求7所述的装置，其中所述声学透射层的底表面与所述抛光垫的底表面共面。

9.如权利要求1所述的装置，其中在所述抛光层的下侧中形成凹部以形成所述抛光层的薄部，所述声学窗口定位在所述抛光层的所述薄部中，且所述传感器至少部分地定位在所述凹部中。

10.如权利要求1所述的装置，其中所述声学窗口为非多孔材料。

11.如权利要求10所述的装置，其中所述抛光层为多孔的且所述声学窗口为固体。

12.如权利要求1所述的装置，其中所述声学窗口的压缩率在所述抛光层的压缩率的20％以内。

13.如权利要求1所述的装置，其中所述声学传感器以黏合方式附接至所述声学窗口以从所述基板接收声学信号。

14.如权利要求1所述的装置，进一步包括声学透射层，所述声学透射层布置在所述声学传感器与所述声学窗口之间。

15.如权利要求14所述的装置，其中所述声学透射层以黏合方式附接至所述声学窗口。

16.如权利要求15所述的装置，其中所述声学传感器以黏合方式附接至所述声学透射层。

17.如权利要求1所述的装置，其中所述原位声学监测系统包括：外壳，所述外壳用于支撑所述声学传感器；以及弹簧，所述弹簧被布置为使所述外壳和所述声学传感器压抵所述抛光层的一部分。

18.如权利要求17所述的装置，其中所述弹簧包括强力弹簧或长行程弹簧。

19.如权利要求1所述的装置，其中所述控制器被配置为执行频域分析以确定频谱频率的相对功率的变化。

20.一种化学机械抛光装置，包括：

技术总结
一种化学机械抛光装置包括：用于支撑抛光垫的平台、用于保持基板的表面抵靠抛光垫的承载头、用于在平台与承载头之间产生相对运动以便抛光基板上的上覆层的电机、包括具有顶表面以接触基板的声学窗口的原位声学监测系统，以及被配置为基于来自原位声学监测系统的已接收到的声学信号来检测抛光终点的控制器。

技术研发人员：N·A·威斯韦尔,E·S·鲁杜姆,B·切里安,S·布尔曼德,T·H·奥斯特海德,J·古鲁萨米,张寿松
受保护的技术使用者：应用材料公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/29