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TWI856021B - 化學機械拋光系統、拋光墊、監測基板的摩擦係數的方法及製造拋光墊的方法 - Google Patents

化學機械拋光系統、拋光墊、監測基板的摩擦係數的方法及製造拋光墊的方法 Download PDF

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TWI856021B
TWI856021B TW108130251A TW108130251A TWI856021B TW I856021 B TWI856021 B TW I856021B TW 108130251 A TW108130251 A TW 108130251A TW 108130251 A TW108130251 A TW 108130251A TW I856021 B TWI856021 B TW I856021B
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polishing
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polishing pad
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尼可拉斯 魏斯威爾
卓志忠
多明尼克Ｊ 班維紐
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美商應用材料股份有限公司
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Abstract

一種化學機械拋光系統包括：壓板，用以支撐拋光墊；承載頭，用以保持基板並使基板的下表面與拋光墊接觸；及原位摩擦監測系統，包括摩擦感應器。摩擦感應器包括：墊部分，具有基板接觸部分，基板接觸部分具有與基板的下表面接觸的上表面；及一對電容感應器，位於基板接觸部分的下方和相對側上。

Description

化學機械拋光系統、拋光墊、監測基板的摩擦係數的方法及 製造拋光墊的方法 相關申請案的交叉引用
這份申請案主張2018年8月31日提交的美國臨時專利申請案第62/726,122號的優先權，其揭露內容藉由引用的 方式併入。
本揭露書關於在基板的拋光期間原位監測摩擦。
通常藉由在矽晶圓上順序沉積導電、半導電或絕緣層而在基板上形成積體電路。一個製造步驟包括在非平面表面上沉積填料層，並使填料層平面化，直到露出非平面表面。例如，導電層可沉積在圖案化的介電層上。在平面化之後，介電層中的溝槽中的金屬層的部分可提供導電線、通孔、接觸墊及類似者。另外，可能需要平面化以提供用於光刻的適當平坦的基板表面。
化學機械拋光(CMP)是一種可接受的平面化方法。這種平面化方法通常需要將基板安裝在承載頭上。基板的曝露表面抵靠拋光表面(諸如旋轉拋光墊)放 置。承載頭提供基板抵住拋光墊的可控負載。通常包括磨料顆粒的拋光漿料被供應到拋光表面。
CMP中的一個問題是當已經移除了所期望量的材料時，或者當下面的層已經曝露時，確定拋光處理是否完成，亦即，基板層是否已經被平面化到所需的平坦度或厚度。基板層的初始厚度、漿料成分、拋光墊條件、在拋光墊和基板之間的相對速度及基板上的負載的變化可能引起材料移除速率的變化。這些變化導致達到拋光終點所需的時間變化。因此，不能僅僅根據拋光時間確定拋光終點。
已經(如利用光學或渦流感應器)對基板進行原位監測，以便檢測拋光終點。然而，當兩層具有相似的導電率和反射率時，依賴於檢測沉積在基板上的兩個基板層之間的導電率或反射率的變化的技術可能是無效的。
通常，在一個態樣中，一種化學機械拋光系統包括：壓板，用以支撐拋光墊；承載頭，用以保持基板並使基板的下表面與拋光墊接觸；及原位摩擦監測系統，包括摩擦感應器。摩擦感應器包括：墊部分，具有基板接觸部分，基板接觸部分具有與基板的下表面接觸的上表面；及一對電容感應器，位於基板接觸部分的下方和相對側上。
實現方案可包括以下特徵的一個或多個。
原位摩擦監測系統可經配置以確定來自該對電容感應器的第一個的第一信號和來自該對電容感應器的第二個的第二信號之間隨時間的差異序列。控制器可經配置以基於差異序列確定拋光終點或由承載頭施加的壓力的變化的至少一個。
摩擦感應器可包括：下本體，具有第一對電極形成於下本體上；聚合物本體，具有第二對電極形成於聚合物本體上並與第一對電極對準；及一對間隙，在第一對電極與第二對電極之間，第一電極、間隙和第二電極的每個堆疊提供該對電容感應器的一個。聚合物本體可包括主要本體和從主要本體延伸以接觸下本體的複數個突起，且在突起之間的凹槽可界定間隙。聚合物本體可為模製的矽樹脂。下本體可為印刷電路板。墊部分可支撐在聚合物本體上。
墊部分可包括下部，基板接觸部分可從下部向上突出，且下部可橫向延伸超過基板接觸部分的所有側面。
系統可包括拋光墊。墊部分可整體地連接到拋光墊的拋光層的其餘部分。墊部分可包括下部，基板接觸部分可從下部向上突出，且下部可橫向延伸超過基板接觸部分的所有側面，以連接到拋光墊。摩擦感應器可固定到拋光墊上。摩擦感應器的底表面可與拋光墊的底表面共面或相對於拋光墊的底表面凹陷。墊部分的上表面可與拋光 墊的拋光表面共面。基板接觸部分和拋光墊的拋光層可為相同的材料。
摩擦感應器可包括兩對電容感應器，每對電容感應器位於基板接觸部分的下方和相對側上。原位摩擦監測系統可經配置以將總摩擦力確定為複數個差的平方的總和的平方根，複數個差包括來自兩對電容感應器的第一對的信號之間的第一差異和來自兩對電容感應器的第二對的信號之間的第二差異。
在另一態樣中，一種拋光墊包括：組件，由拋光墊的下部圍繞；及上部，包括設置在組件上的墊部分和設置在下部上的拋光層的至少一部分。組件包括：下本體，具有第一對電極形成於下本體上；聚合物本體，具有第二對電極形成於聚合物本體上並與第一對電極對準；及一對間隙，在第一對電極和第二對電極之間。
在另一態樣中，一種在拋光操作期間監測基板的摩擦係數的方法包括以下步驟：將基板的表面定位成與拋光表面接觸並同時與基板接觸構件的頂表面接觸，從而引起在基板和拋光表面之間的相對運動，相對運動向基板接觸構件施加摩擦力，這增加了第一電容感應器上的壓力並減小了第二電容感應器上的壓力；及基於在來自第一和第二電容感應器的信號之間的差異而產生指示基板接觸構件上的剪力的信號。
在另一態樣中，一種製造拋光墊的方法包括以下步驟：提供由拋光墊的下部圍繞的組件；及藉由增材製 造處理來製造拋光墊的上部，增材製造處理包括將墊前驅物材料液滴噴射到組件和下部上。組件包括：下本體，具有第一對電極形成於下本體上；聚合物本體，具有第二對電極形成於聚合物本體上並與第一對電極對準；及一對間隙，在第一對電極和第二對電極之間。
實現方案可具有一些，全部或沒有以下優點。可更精確地及/或當被拋光的層和待曝光的層具有相似的光學或導電性質時，檢測被拋光的層的平面化或任何下層的曝露。摩擦感應器可很小，且可避免複雜的機械零件。摩擦感應器可與拋光墊整合，使得易於製造。
在附隨的圖式和以下的實施方式中闡述了一個或多個實施例的細節。根據實施方式和圖式以及申請專利範圍，其他的態樣、特徵和優點將是顯而易見的。
10:基板
100:拋光設備/CMP設備/拋光系統
110:拋光墊
112:拋光層
114:背襯層
116:平台
118:溝槽
120:壓板
121:馬達
124:驅動軸
125:軸線
129:旋轉電接頭
130:埠/漿料分配系統
132:拋光液
140:承載頭
142:保持環
144:撓性膜
146:腔室
150:支撐結構/轉盤
152:驅動軸
154:馬達
155:軸線
170:拋光墊調節器
172:調節器頭
174:馬達
176:調節器盤
180:感應器/光學中斷器
182:標記
190:控制器/計算機
194:採樣區
200:原位監測系統
202:感應器
210:墊部分
212:頂表面
214:基板接觸部分/上部
216:下部
220:感應器
220a:感應器
220b:感應器
230:聚合物本體
232:突起
234:主要本體
236:間隙
238:電極
240:下本體/聚合物部分
242:電極
244:導電接點
246:導電引線
250:感測電路
252:導線
254:電接點
410:在基板10上開始化學機械拋光處理
420:計算機90接收來自感應器202的輸入
430:控制器190(或電路250)接收來自電容感應器220的信號並確定感應器202所經歷的剪力
440:當剪力變化指示期望的拋光終點時，控制器190結束拋光處理
第1A圖是包括渦流監測系統的化學機械拋光站的部分橫截面示意性側視圖。
第1B圖是化學機械拋光站的示意性頂視圖。
第2圖是拋光墊的一部分中的摩擦感應器的示意性橫截面側視圖。
第3圖是第2圖的摩擦感應器和拋光墊的示意性頂視圖。第2圖是沿第3圖中的線2-2的橫截面。
第4圖是說明在拋光期間監測的方法的流程圖。
在各個圖式中的類似的元件符號表示類似的元件。
已經提出了基於摩擦的化學機械拋光的監測。例如，感應器包括撓性板(如，板簧)其上安裝有一片拋光墊。感應器可測量撓性板上的應變，以產生表示來自基板的摩擦的信號。然而，這種感應器可能很笨重。例如，考慮到壓板中可用的空間，板的垂直長度可能存在形狀因素問題。而且，將感應器安裝在拋光墊中可能很麻煩。然而，電容感應器可佔用較少的空間，可產生代表可確定摩擦方向的信號，及/或可整合到拋光墊中以便於安裝。此外，電容感應器可提高摩擦力測量的精確度和準確度。用於感應器的接點可放置在拋光墊的底部，使得可容易地執行與其他電路的電連接。
第1A和1B圖顯示了拋光設備100的示例。拋光設備100包括可旋轉的盤形壓板120，拋光墊110位於壓板上。壓板可操作以繞軸線125旋轉。例如，馬達121可轉動驅動軸124，以旋轉壓板120。
拋光墊110可為具有外拋光層112和較軟背襯層114的雙層拋光墊。拋光層112可形成為具有由溝槽118分開的複數個平台116(參見第2圖)。拋光層112的拋光表面中的溝槽118可用於承載拋光液。
拋光設備100可包括埠130，以將拋光液132(諸如漿料)分配到拋光墊110上。
拋光設備還可包括拋光墊調節器170以研磨拋光墊110，以將拋光墊110保持在一致的研磨狀態。另外，調節改善了在基板和拋光墊之間的摩擦的一致性。拋光墊調節器170可包括調節器頭172，當壓板120旋轉時，允許調節器頭172在拋光墊110上徑向掃過。調節器頭172可在下表面上保持調節器盤176，如，具有研磨劑的金屬盤(如，鑽石砂礫)。隨著時間的推移，調節處理趨於磨損拋光墊110，直到需要更換拋光墊110。
拋光設備100包括至少一個承載頭140。承載頭140可操作以將基板10保持抵住拋光墊110。承載頭140可獨立控制與每個相應基板關聯的拋光參數，例如壓力。
特別地，承載頭140可包括保持環142，用以將基板10保持在撓性膜144之下方。承載頭140還包括由膜界定的複數個獨立可控的可加壓腔室146，且其可施加獨立可控的壓力於撓性膜144上的相關區域及因此施加於基板10上。儘管第1圖中僅顯示了三個腔室146，為了便於說明，可能有一個或兩個腔室，或四個或更多個腔室，如，五個腔室。
承載頭140懸掛在支撐結構150(如，轉盤或軌道)上，且藉由驅動軸152連接到承載頭旋轉馬達154，使得承載頭可繞軸線155旋轉。任選地，承載頭140可如，在轉盤150或軌道上的滑塊上；或藉由轉盤本身的旋轉振盪而橫向振盪。在操作中，壓板圍繞其中心軸線 125旋轉，且承載頭繞其中心軸線155旋轉並橫向地越過拋光墊的頂表面平移。
雖然僅顯示了一個承載頭140，但是可提供更多的承載頭以保持另外的基板，從而可有效地使用拋光墊110的表面區域。
拋光設備100還包括原位監測系統200。具體地，原位監測系統200產生時變序列的值，該等值取決於正在拋光的基板10上的層表面的摩擦。原位監測系統200包括感應器202，感應器202產生取決於基板10的局部、離散區域的摩擦係數的信號。由於在基板10和感應器202之間的相對運動，可在基板10上的不同位置處進行測量。
CMP設備100還可包括位置感應器180(諸如光學中斷器)，以感測感應器202何時位於基板10下方。例如，光學中斷器180可安裝在與承載頭140相對的固定點處。標記182附接到壓板的周邊。選擇標記182的附接點和長度，使得它在感應器202掃過基板10下方時中斷感應器180的光信號。替代地或另外地，CMP設備100可包括用於確定壓板的角位置的編碼器。
若需要的話，感測電路250可用以從感應器202(如)在導線252上接收類比信號，如，電壓或電流水平。感測電路250可位於壓板120的凹槽中，或可位於壓板120外側並通過旋轉電接頭129耦接到感應器202。在一些實現方案中，驅動和感測電路從感應器202 接收多個類比信號，並將那些類比信號轉換成串列數位信號。
控制器190(諸如通用可程式化數位計算機)從感測電路250或直接從感應器202接收信號。控制器190可包括處理器、記憶體和I/O裝置，以及輸出裝置(如，監視器)和輸入裝置(如，鍵盤)。信號可通過旋轉電接頭129從感應器202傳遞到控制器190。替代地，感測電路250可藉由無線信號與控制器190通信。
控制器190可配置成將來自感應器202的信號轉換成指示基板10的摩擦係數的一系列值。這樣，控制器190的一些功能可被認為是原位監測系統200的一部分。
由於感應器202隨著壓板的每次旋轉而在基板下方掃過，關於摩擦的資訊在原位和連續實時的基礎上地累積(每個壓板旋轉一次)。控制器190可被程式化以當基板大致覆蓋感應器202時(如由位置感應器180確定的)採樣測量值。隨著拋光的進行，基板的表面的摩擦係數改變，且採樣的信號可隨時間變化。時變採樣信號可稱為跡線。來自監測系統的測量值可在拋光期間顯示在輸出裝置上，以允許裝置的操作者可視地監測拋光操作的進度。
在操作中，CMP設備100可使用原位監測系統200來確定何時已移除了大部分的填料層及/或確定何時下面的停止層已基本上曝露。特別是，當曝露下層時， 摩擦係數應該突然變化。如，可藉由檢測跡線的斜率的變化，或藉由檢測跡線的幅度或斜率超過閾值來檢測這種變化。檢測下層的曝光可觸發拋光終點並停止拋光。
控制器190還可連接到壓力機構，壓力機構控制由承載頭140施加的壓力，連接到承載頭旋轉馬達174以控制承載頭旋轉速率，連接到壓板旋轉馬達121以控制壓板旋轉速率，或連接到漿料分配系統130以控制供應到拋光墊的漿料成分。另外，計算機190可經程式化以將來自感應器202從基板下方的每次掃描的測量值分成複數個採樣區194，以計算每個採樣區的徑向位置，並將幅度測量值分類到徑向範圍。在將測量值分類到徑向範圍之後，可將關於膜厚度的資訊實時饋送到封閉迴路控制器中，以周期性地或連續地修改由承載頭施加的拋光壓力輪廓，以便提供改善的拋光均勻性。
現在參考第2和3圖，感應器202可包括墊部分210，墊部分210具有配置為接觸基板的頂表面212，及位於墊部分210的下方和相對側上的至少一對電容感應器220。感應器202可包括下本體240及聚合物本體230，下本體240可為印刷電路板。在下本體240和聚合物本體230之間的間隙界定了在電容感應器220的相對電極之間的空間。
墊部分210包括基板接觸部分214，基板接觸部分214的上表面提供頂表面212以接觸拋光墊。基板接觸部分214可具有方形、圓形或一些其他合適形狀的橫向 截面(參見第3圖)。基板接觸部分214可具有約0.2-0.5mm的寬度W和約0.2-1mm的高度H。上部214的高度H可大於基板接觸部分214的寬度W。
墊部分210可任選地還包括下部216，下部216在基板接觸部分214的所有側面上橫向向外延伸；下部216的橫向尺寸小於基板接觸部分214的橫向尺寸。下部216可完全橫跨電容感應器220延伸，並且可完全橫跨聚合物部分240延伸。下部216(若存在的話)的高度可小於上部的高度，如，約0.1-0.5mm。
在一些實現方案中，下部216延伸到並接觸拋光墊110的其餘部分。下部216可(如)用黏合劑固定到拋光層112。替代地，下部216可整體地連接到拋光墊110的其餘部分，亦即沒有黏合劑、接縫或類似的不連續性。
在一些實現方案中，在下部216的側邊緣與拋光墊10之間存在間隙。
通常，基板接觸構件58由不會對拋光處理產生不利影響的材料形成，如，它應該與拋光環境化學相容並且足夠柔軟以避免刮擦或損壞基板。墊部分210可為與拋光墊10的拋光層112相同的材料，如，聚氨酯。替代地，墊部分210可為與拋光層112不同的材料，如，丙烯酸酯。
墊部分210可支撐在聚合物本體230上。墊部分210的底表面可(如)藉由黏合劑或藉由直接在聚合物上製造墊部分210而固定到聚合物本體230的頂表面。
複數個突起232從聚合物本體230的主要本體234的底部延伸，以接觸下本體240，如，印刷電路板。在突起232之間的凹槽界定了在聚合物本體230和下本體240之間的間隙236。聚合物本體230可(如)藉由黏合劑而固定到下本體240。間隙236可部分地位於基板接觸部分214的下面。例如，突起232的寬度可小於基板接觸部分214的寬度W。替代地，間隙236可橫向間隔，使得它們不在基板接觸部分214的正下面。例如，突起232的寬度可大於基板接觸部分214的寬度W。
聚合物本體230可為矽樹脂材料，如，聚二甲基矽氧烷(PDMS)。聚合物本體230可藉由模製處理形成，如，注模成具有從主要本體234延伸的突起232的形式。
凹槽的內側水平表面可塗佈有導電材料以形成電極238。凹槽的側壁表面(亦即，突起的側面)不需要被塗佈。
如上所述，下本體240可為印刷電路板。電極242形成在下本體240的頂表面上，且導電接點244可形成在下本體240的底表面上。此外，下本體240可包括導電引線246，如，延伸穿過下本體240的厚度，以將每個電極242與相應的導電接點244電連接。
在一些實現方案中，電接點254可形成在壓板120的頂表面上(參見第1A圖)。這些電接點254藉由導線252連接到感測電路250及/或控制器190。因此，當拋光墊110安裝在壓板120上時，每個導電接點244與相應的電接點254形成電連接。這允許感應器202與其他部件(如，感測電路250及/或控制器190)的電連接快速且容易地進行。
當聚合物本體230固定到下本體240時，聚合物本體230上的每個電極238與下本體240上的對應電極242對齊，其間具有間隙236。具有間隙236在其間的一組兩個電極238、242提供電容壓力感應器220。簡而言之，若在電極238、242之間的空間改變，則這將導致電容的變化並因此導致藉由耦合到感應器220的電路(如，通過導電接點244)所感測的信號的變化。
在靜止狀態下，如，當沒有被來自基板的壓力壓縮時，間隙236可具有10至50微米的高度。電極238、242可具有0.5至1mm的橫向尺寸。電極238、242和間隙236可為正方形、圓形或其他合適的橫截面形狀。
位於上部214的中線的相對側上的一對電容壓力感應器220a、220b可提供剪力感應器。特別地，基板接觸部分214上與基板的摩擦阻力將傾向於在墊部分210上施加扭矩。這將導致兩個感應器220a、220b上的壓力差。例如，若基板10向右移過拋光墊110，則墊部分210上的摩擦將傾向於增加右側電容壓力感應器220a 上的壓力，並減小左側電容壓力感應器220b上的壓力。相反地，若基板10向左移過拋光墊110，則墊部分210上的摩擦將傾向於減小右側電容壓力感應器220a上的壓力，並增加左側電容壓力感應器220b上的壓力。
為了偵測剪力的量，並從而測量在基板和基板接觸部分214之間的摩擦，可計算來自兩個感應器220a、220b的信號之間的差異。例如，可從來自左側電容壓力感應器220b的信號中減去來自右側電容壓力感應器220a的信號。
如第3圖所示，在一些實現方案中，感應器202包括兩對電容壓力感應器220(亦即，四個電容壓力感應器)。每對的兩個感應器定位在上部214的中線的相對側上。另外，兩對可佈置成測量沿垂直軸線的剪力。利用這種配置，原位監測系統200可產生指示總摩擦力的測量值，如，作為在兩個垂直方向上測量的剪力的平方和的平方根。這個計算可由控制器190執行。在一些實現方案中，感應器202包括三對或更多對電容壓力感應器220，其中每對電容壓力感應器220包括位於墊部分210的相對側上的兩個電容壓力感應器。例如，儘管第3圖顯示了在墊部分210的對角之上方和下方的空點，這些點可被附加的電容壓力感應器佔據。
不同的基板層在沉積的層和基板接觸部分214之間具有不同的摩擦係數。這種摩擦係數的差異意味著不同的沉積層將產生不同量的摩擦力，且因此在感應器 202上產生不同的剪力量。若摩擦係數增加，則剪力將增加。類似地，若摩擦係數減小，則剪力將減小。當沉積層16已被拋光到曝露圖案化層14時，剪力將改變以反應在沉積層14的材料與拋光墊110之間的不同摩擦係數。因此，計算裝置(諸如控制器190)可藉由監測由原位監測系統檢測到的剪力(且從而摩擦)的變化來確定拋光終點。
參考第4圖，控制器可用以控制拋光系統100。用於化學機械拋光的計算機程式的實現方案開始於在基板10上開始化學機械拋光處理(410)。在拋光處理期間，計算機90接收來自感應器202的輸入(420)。可同時或串行地接收來自各個電容感應器220的輸入，且可連續地或週期性地接收。控制器190(或電路250)接收來自電容感應器220的信號並確定感應器202所經歷的剪力(430)。控制器190監測信號的剪力變化。當剪力變化指示期望的拋光終點時，控制器190結束拋光處理(440)。
在一些實現方案中，控制器190檢測剪力數據的斜率的變化以確定拋光終點。控制器190還可監測剪力信號平滑以確定拋光終點。替代地，控制器190基於所使用的沉積層來查詢含有預定終點剪力值的數據庫，以便確定終點的發生。
如上所述，控制器190可將來自感應器202的測量值分類成徑向範圍。可接著基於測量值調整拋光參數，如，以提供改善的均勻性。當測量值表明下面的層在 特定範圍中已經曝露時，可調整拋光參數以降低那個範圍中的拋光速率。可接著基於相應徑向範圍的測量值來控制對於基板的不同徑向範圍可獨立控制的機器參數。
特別地，測量值可接著用於由承載頭140施加的壓力的實時封閉迴路控制。例如，若控制器190檢測到摩擦在一個徑向區域中變化(如，在基板的邊緣處)，則這可指示下面的層正被曝露(如，下面的層在基板的邊緣處首先正被曝露)。作為響應，控制器190可使承載頭140減小在基板的邊緣處施加的壓力。相反地，若控制器190沒有檢測到另一個徑向範圍(如，基板的中心部分)的摩擦變化，則這可指示下面的層尚未曝露。控制器190可使承載頭140保持在基板的中心處施加的壓力。
參第1B圖，原位監測系統可包括多個感應器202。例如，原位監測系統可包括以距壓板的旋轉軸線基本相同的距離但以相等的角度間隔圍繞壓板的旋轉軸線設置的多個感應器202。作為另一示例，可存在位於拋光墊110上的不同徑向位置處的感應器202。例如，感應器202可以3×3網格佈置。增加感應器的數量允許增加來自基板10的採樣率。
為了製造感應器202，可將下本體240製造成(如)具有電極242的印刷電路板。聚合物本體230可藉由注塑模製。電極238可(如)藉由濺射處理而沉積在突起232之間的凹槽中。聚合物本體230對準並固定到下本體240，以形成電容感應器220。
可接著將聚合物本體230和下本體240的組件放入背襯層114中的孔中。接著可在組件和背襯層的頂部上製造拋光層112。例如，拋光層112可藉由3D印刷處理製造(如，藉由噴射和固化墊前驅物材料的液滴)。這允許墊部分210和拋光層112的其餘部分一起製造成一個連續件，亦即，沒有黏合劑、接縫或類似的不連續性。
替代地，拋光層112可單獨製造，並接著放置在組件和背襯層114上並(如，藉由黏合劑)固定。
替代地，墊部分210可分別固定到聚合物本體230和下本體240的組件上。此後，感應器202可(如，藉由插入拋光墊110中的孔中)安裝在拋光墊110中並(如，藉由黏合劑)固定。
監控系統可用於各種拋光系統中。拋光墊或承載頭任一者，或兩者都可移動，以提供在拋光表面和基板之間的相對運動。拋光墊可為標準(如，具有或不具有填充物的聚氨酯)粗糙墊、軟墊或固定研磨墊。
這份說明書中描述的(如，用於控制器及/或感測電路)功能操作可在數位電子電路中實現，或在計算機軟體、韌體或硬體中實現，包括這份說明書中揭露的結構裝置及其結構等效元件，或者它們的組合。實施例可實現為一個或多個計算機程式產品，亦即，有形地體現在資訊載體中(如，在非暫態機器可讀儲存介質中或在傳播信號中)的一個或多個計算機程式，用於由數據處理設備(如，可程式化處理器、計算機，或多個處理器或計算機) 執行，或控制數據處理設備(如，可程式化處理器、計算機，或多個處理器或計算機)的操作，計算機程式(也稱為程式、軟體、軟體應用程序或代碼)可用任何形式的程式語言編寫，包括編譯或解譯語言，且其可以任何形式部署，包括作為獨立程式或適用於計算環境的模組、部件、子常式或其他單元。計算機程式不一定對應於檔案。程式可儲存在保存其他程式或數據的檔案的一部分中，儲存在專用於所討論的程式的單一檔案中，或儲存在多個協調檔案中(如，儲存一個或多個模組、子程式或部分代碼的檔案)。可部署計算機程式以在一個計算機上或在一個站點的多個計算機上執行，或分佈在多個站點上並藉由通信網路互連。
這份說明書中描述的處理和邏輯流程可藉由執行一個或多個計算機程式的一個或多個可程式化處理器執行，以藉由對輸入數據進行操作並生成輸出來執行功能。處理和邏輯流程也可藉由專用邏輯電路(如FPGA(現場可程式化閘極陣列)或ASIC(專用積體電路))執行，且設備也可實現為專用邏輯電路(如FPGA(現場可程式化閘極陣列)或ASIC(專用積體電路))。
已經描述了許多實施例。然而，應該理解在不背離本揭露書的精神和範圍的情況下，可進行各種修改。例如：
‧聚合物本體的頂部表面不需要與背襯層的頂部表面共面。
‧儘管圖第2圖顯示了具有兩層的拋光墊，拋光墊可為單層墊。凹槽可形成在拋光墊的後表面中，且感應器插入凹槽中。
‧可藉由3D印刷處理在感應器周圍建立拋光墊。例如，聚合物本體和下本體的組件可放置在印刷台上，且拋光墊的下部可圍繞組件製造，如，藉由選擇性地將前驅物材料的液滴噴射到組件的周圍但不是組件上的區域中。這可構建層，直到墊材料的頂部與組件的頂部共面。在此之後，前驅物材料的液滴可越過先前形成的層和組件噴射，從而形成墊部分和拋光墊的其餘部分的上部。
‧藉由在組件周圍的3D印刷製造拋光墊的技術可用於單層墊，在這種情況下，可在整個墊中使用相同的材料，或用於多層墊，在這種情況下，可使用不同的前驅物或不同的固化技術來形成圍繞組件的拋光墊的下部(並因此形成背襯層)。
因此，其他實施例在以申請專利範圍的範圍內。
10:基板
100:拋光設備/CMP設備/拋光系統
110:拋光墊
112:拋光層
114:背襯層
120:壓板
121:馬達
124:驅動軸
125:軸線
129:旋轉電接頭
130:埠/漿料分配系統
132:拋光液
140:承載頭
142:保持環
144:撓性膜
146:腔室
150:支撐結構/轉盤
152:驅動軸
154:馬達
155:軸線
170:拋光墊調節器/承載頭
172:調節器頭
174:馬達
176:調節器盤
180:感應器/光學中斷器
182:標記
190:控制器/計算機
200:原位監測系統
202:感應器
250:感測電路
252:導線
254:電接點

Claims (20)

  1. 一種化學機械拋光系統，包含：一壓板，用以支撐一拋光墊；一承載頭，用以保持一基板並使該基板的一下表面與該拋光墊接觸；及一原位摩擦監測系統，包括一摩擦感應器，該摩擦感應器包括一墊部分，具有一基板接觸部分，該基板接觸部分具有與該基板的該下表面接觸的一上表面；及一對電容壓力感應器，位於該基板接觸部分的下方和相對側上，使得該基板接觸部分上與該基板的摩擦阻力在該墊部分上施加一扭矩，以便造成該對電容壓力感應器上的一壓力差。
  2. 如請求項1所述之系統，其中該原位摩擦監測系統經配置以確定來自該對電容感應器的一第一個的一第一信號和來自該對電容感應器的一第二個的一第二信號之間隨時間的一差異序列。
  3. 如請求項2所述之系統，包含一控制器，經配置以基於該差異序列確定一拋光終點或由該承載頭施加的一壓力的一變化的至少一個。
  4. 如請求項1所述之系統，其中該摩擦感應器包含：一下本體，具有一第一對電極形成於該下本體 上；一聚合物本體，具有一第二對電極形成於該聚合物本體上並與該第一對電極對準；及一對間隙，在該第一對電極與該第二對電極之間，一第一電極、間隙和第二電極的每個疊層提供該對電容感應器的一個。
  5. 如請求項4所述之系統，其中該聚合物本體包含一主要本體和從該主要本體延伸以接觸該下本體的複數個突起，且在該等突起之間的多個凹槽可界定該等間隙。
  6. 如請求項4所述之系統，其中該聚合物本體包含一模製的矽樹脂。
  7. 如請求項4所述之系統，其中該下本體包含一印刷電路板。
  8. 如請求項4所述之系統，其中該墊部分支撐在該聚合物本體上。
  9. 如請求項1所述之系統，其中該墊部分包括一下部，其中該基板接觸部分從該下部向上突出，且其中該下部橫向延伸超過該基板接觸部分的所有側面。
  10. 如請求項1所述之系統，包含該拋光墊。
  11. 如請求項10所述之系統，其中該墊部分整體地連接到該拋光墊的一拋光層的一其餘部分。
  12. 如請求項10所述之系統，其中該墊部分包 括一下部，其中該基板接觸部分從該下部向上突出，且其中該下部橫向延伸超過該基板接觸部分的所有側面，以連接到該拋光墊。
  13. 如請求項10所述之系統，其中該摩擦感應器的一底表面與該拋光墊的一底表面共面或相對於該拋光墊的該底表面凹陷。
  14. 如請求項10所述之系統，其中該墊部分的該上表面與該拋光墊的一拋光表面共面。
  15. 如請求項10所述之系統，其中該基板接觸部分和該拋光墊的一拋光層為一相同的材料。
  16. 如請求項1所述之系統，其中該摩擦感應器包含兩對電容感應器，每對電容感應器位於該基板接觸部分的下方和相對側上。
  17. 如請求項16所述之系統，其中該原位摩擦監測系統經配置以將一總摩擦力確定為複數個差的平方的總和的一平方根，該複數個差包括來自該兩對電容感應器的一第一對的多個信號之間的一第一差異和來自該兩對電容感應器的一第二對的多個信號之間的一第二差異。
  18. 一種拋光墊，包含：一組件，包括：一下本體，具有一第一對電極形成於該下本體上；一聚合物本體，具有一第二對電極形 成於該聚合物本體上並與該第一對電極對準；及一對間隙，在該第一對電極與該第二對電極之間該拋光墊的一下部，圍繞該組件；一上部，包括設置在該組件上的一墊部分和設置在該下部上的一拋光層的至少一部分，其中每組的兩個對準的電極提供一電容壓力感應器，在該兩個對準的電極之間具有一間隙，並且其中該墊部分的一基板接觸部分上與一基板的摩擦阻力在該墊部分上施加一扭矩，以便造成兩個電容壓力感應器上的一壓力差。
  19. 一種在一拋光操作期間監測一基板的一摩擦係數的方法，包含以下步驟：將一基板的一表面定位成與一拋光表面接觸並同時與一基板接觸構件的一頂表面接觸；引起在該基板和該拋光表面之間的相對運動，該相對運動向該基板接觸構件施加一摩擦力，這增加了一第一電容感應器上的壓力並減小了一第二電容感應器上的壓力；及基於在來自該第一和第二電容感應器的多個信號之間的一差異而產生指示該基板接觸構件上的一剪力的一信號。
  20. 一種製造一拋光墊的方法，包含以下步 驟：提供由一拋光墊的一下部圍繞的一組件，該組件包括：一下本體，具有一第一對電極形成於該下本體上；一聚合物本體，具有一第二對電極形成於該聚合物本體上並與該第一對電極對準；及一對間隙，在該第一對電極和該第二對電極之間；及藉由一增材製造處理來製造該拋光墊的一上部，該增材製造處理包括將墊前驅物材料液滴噴射到該組件和該下部上，其中該上部包括一墊部分，該墊部分設置在該組件上，並且其中每組的兩個對準的電極提供一電容壓力感應器，在該兩個對準的電極之間具有一間隙，並且其中該墊部分的一基板接觸部分上與一基板的摩擦阻力在該墊部分上施加一扭矩，以便造成兩個電容壓力感應器上的一壓力差。
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