本公开实施例涉及一种平台，尤其涉及一种用于化学机械研磨系统的平台。
背景技术：
化学机械研磨或化学机械平坦化(chemicalmechanicalpolishing/chemicalmechanicalplanarization，cmp)在半导体制造中是很重要的步骤。化学机械研磨/平坦化运用化学及机械交互作用而结合的效果以研磨及平坦化表面。也就是说，化学机械研磨/平坦化是被用以达成一或多个材料层的实质上平坦且平滑的表面，例如工件(例如半导体晶片)上的半导体、电介质及金属化层。当目的为去除表面材料时，cmp是指化学机械研磨。另一方面，当目的为将表面扁平化时，cmp是指化学机械平坦化。此制造工艺是用以制作例如集成电路、微处理器、存储器晶片等。
用于研磨及平坦化工件上的材料层的化学机械研磨/平坦化工艺的其中一步骤为在工件及垫之间分配化学研磨浆，且此工件被施加下压力(downforce)而接触此垫。研磨浆(slurry)通常为具有磨料及腐蚀特征的腐蚀剂。为了以后的使用，在研磨浆被施加且化学机械研磨/平坦化工艺完成之后，垫及支持垫的平台的研磨浆残留物被清除。
技术实现要素：
本公开实施例提供一种用于化学机械研磨系统的平台，包括：一单元式平台、一第一凹部部分以及一第二凹部部分。单元式平台包括在平台的面上的上方表面、在平台的相反面的下方表面以及一轴，且在操作中平台绕着轴旋转；第一凹部部分在平台的上方表面中，第一凹部部分具有从上方表面延伸至平台之中的深度，以及平行上方表面的横向尺寸；第二凹部部分在平台中，第二凹部部分具有深度且从第一凹部部分的底部朝向平台的下方表面而延伸至平台之中，第二凹部部分具有平行上方表面的横向尺寸，第二凹部部分的横向尺寸与第一凹部部分的横向尺寸不同。
本公开实施例提供一种化学机械研磨系统，包括：一平台以及一驱动组件。驱动组件耦接至平台，驱动组件配置以在一选定方向旋转平台。上述平台包括：一单元式平台、一第一凹部部分以及一第二凹部部分。单元式平台包括在平台的面上的垫表面、在平台的相反面上的驱动组件表面以及一轴，且在操作中平台绕着轴旋转；第一凹部部分从单元式平台的垫表面朝向驱动组件表面而延伸；第二凹部部分从第一凹部部分的底部朝向驱动组件表面而延伸至单元式平台之中，在第一凹部部分的底部及第二凹部部分的底部之间的距离比在垫表面及第一凹部部分的底部之间的距离更长。
本公开实施例提供一种化学机械研磨系统，包括：一平台，配置以安装一基板，上述平台包括：一单元式平台、一第一凹部部分、一第二凹部部分以及一第三凹部部分。单元式平台包括在平台的面上的第一表面、在平台的相反面上的第二表面、以及邻接至第二表面的一轴，且在操作中单元式平台绕着轴旋转；第一凹部部分从单元式平台的第一表面朝向第二表面而延伸；第二凹部部分从第一凹部部分的底部朝向第二表面而延伸至单元式平台之中，在第一凹部部分的底部及第二凹部部分的底部之间的距离比在第一表面及第一凹部部分的底部之间的距离更长；第三凹部部分从第二凹部部分的底部朝向单元式平台的第二表面而延伸。
附图说明
根据以下的详细说明并配合所附附图做完整公开。应被强调的是，根据本产业的一般作业，图示并未必按照比例绘制。事实上，可能任意的放大或缩小元件的尺寸，以做清楚的说明。
图1根据本公开的一实施例概要地示出部分化学机械研磨装置的立体图。
图2为相关技术的一般化学机械研磨装置的剖面图。
图3为相关技术中未使用的下方平台的立体图。
图4为根据本公开的一实施例的具有平台的化学机械研磨装置的剖面图。
图5为根据本公开的具有包含密封装置及拴件的平台的化学机械研磨装置的剖面图。
图6为根据本公开的一实施例的具有平台的化学机械研磨装置的剖面图。
图7a为根据本公开的一实施例的化学机械研磨装置的检测器盖的俯视图。
图7b为根据本公开的另一实施例的平台的剖面图。
附图标记如下：
100化学机械研磨系统
110圆形上方部分
115圆形下方部分
120研磨垫
130研磨头
140研磨浆分配器
142研磨浆
150盘
155垫调节器
160工件(晶片)
170平台
172、342上方表面
173下方表面
200、500化学机械研磨装置
210上方平台
220下方平台
230轴承
240密封o型环
250、340终点检测器
260、360窗口
300立体图
320拴件
330密封装置
332第二表面
334密封座
336视图
350检测器盖
352顶部表面
365结构部分
370外部部分
400、600、750剖面图
410第一凹部(部分)
420第二凹部(部分)
430第三凹部(部分)
610空间
700俯视图
d1、d2方向
d1、d2、d3、o1深度
o2横向尺寸
具体实施方式
以下的公开内容提供许多不同的实施例或范例以实施本发明的不同特征。以下的公开内容叙述各个构件及其排列方式的特定范例，以简化说明。当然，这些特定的范例并非用以限定。例如，若是本公开书叙述了一第一特征形成于一第二特征之上或上方，即表示其可能包含上述第一特征与上述第二特征是直接接触的实施例，亦可能包含了有附加特征形成于上述第一特征与上述第二特征之间，而使上述第一特征与第二特征可能未直接接触的实施例。另外，以下公开书不同范例可能重复使用相同的参考符号及/或标记。这些重复为了简化与清晰的目的，并非用以限定所讨论的不同实施例及/或结构之间有特定的关系。
此外，与空间相关用词，例如“在…下方”、“下方”、“较低的”、“上方”、“较高的”及类似的用词，为了便于描述图示中一个元件或特征与另一个(些)元件或特征之间的关系。除了在附图中示出的方位外，这些空间相关用词意欲包含使用中或操作中的装置的不同方位。装置可能被转向不同方位(旋转90度或其他方位)，则在此使用的空间相关词也可依此相同解释。
本公开涉及一种用于化学机械研磨/平坦化(cmp)装置及化学机械研磨/平坦化系统中的一体式(single-body)或单元式(unitary)平台。根据相关技术的平台结构使用与下方平台结构分离且相异的上方平台。在此相关技术的平台结构中，上方平台覆盖在下方平台上面，且终点检测器例如安装在下方平台上且在上方平台的一部分之中。在此根据相关技术的平台结构中，在上方平台及下方平台之间存在空间或间隙。然而，当流体(例如研磨浆或去离子水(deionizedwater，diw))在平台结构旋转期间被施加，流体渗透(permeates)到上方平台及下方平台之间的间隙之中。具有腐蚀特性的研磨浆可损害放置在下方平台上的构件，以及设置在下方平台与上方平台之间的构件。进一步地，研磨浆也可影响其接触的化学机械研磨装置的其他构件，例如：在下方平台以下、在研磨或平坦化工艺期间用以支持下方平台旋转的轴承。
图3为正常未使用的下方平台的立体图。然而，当下方平台被多次使用，下方平台的表面以及与下方平台的表面接触的其他构件的表面会劣化。举例来说，当流体渗漏至两件式(two-part)平板结构的上方及下方平台之间的间隙之中，在上方及下方平台可发生非期望的损害，以及损害与上方平台及下方平台有关联的构件(例如：终点检测器或轴承)。
本公开的一种形式提供一种单元式平台，具有结构以避免因流体渗漏至上方及下方平台之间的间隙之中而导致的损害问题。根据本公开的实施例的一体式平台可于平台的凹部(recess)内安置终点检测器(endpointdetector)。流体(例如研磨浆及/或去离子水)可流入上方及下方平台之间的间隙而进入平台的内部部分与被安置在平台之中的构件，而根据本公开的平台组件不包括此间隙。根据本公开的实施例的平台结构显示了由流体(例如研磨浆或去离子水)导致平台的内部部分及/或构件(例如被包含在平台之中或连接至平台的终点检测器或轴承)的劣化实质上地被减少或无损害。
本公开的另一种形式有关一种平台，此平台包括密封环，上述密封环邻接至平台之中的凹部的外围或轮廓，或邻接至包含在平台之中的构件(例如终点检测器)的外围或轮廓。密封环对流体(例如可接近平台内部位置的研磨浆及/或去离子水)提供屏障。密封环的形状可为任何适合的形状，此形状可环绕凹部或构件、或作为流体进入凹部或与构件(例如终点检测器)接触的屏障。密封环可具有任何剖面形状。举例来说，密封环可具有o形、矩形或任何其他适合的使密封环可以对流体提供期望的屏障的形状的剖面。在一些情况中，密封环的形状及大小视凹部及/或包含在凹部中的构件的形状及大小而定，例如终点检测器及任何邻接至终点检测器及/或与终点检测器有关联的附加电子构件。
本公开更进一步的形式有关于提供一种具有拴件(fasteners)的平台，此拴件围绕平台中的凹部的外围或轮廓，此凹部可容纳平台的外围构件(例如终点检测器)。拴件附接凹部盖，定位以遮盖形成在平台中的凹部。在一些实施例中，此凹部容纳终点检测器，且凹部盖定位在终点检测器上面。在一些实施例中，凹部盖包括光透(opticallytransparent)部分。光透部分作为终点检测器的窗口，举例来说，终点检测器能够通过激光或其他适合的光源审查(interrogating)工件，检测及决定研磨或平坦化工件的终点。当凹部盖通过拴件固定至平台时，密封环被压缩在凹部盖及平台之间，且对接触密封环的流体建立屏障。此屏障防止流体与平台的构件接触，上述构件所在的密封环侧面与流体接触的密封环侧面相反。在某些实施例中，拴件被平台容纳在与可被流体接触的密封环的侧面同侧的位置。
通过利用根据本公开的实施例的平台，从平台清除研磨浆所需的大量时间可实质上地被降低。而且，使用根据本公开的实施例的平台减少了被包含在平台中的构件(例如终点检测器)必须被替换或保养(serviced)的频率，因此制造成本下降。
本公开的进一步的形式将会结合附图而详述。
图1根据本公开的一实施例概要地示出部分化学机械研磨(装置或)系统100的立体图。如图1所示，化学机械研磨系统100包括平台170、研磨垫120、研磨头130、研磨浆分配器140以及具有盘150的垫调节器155。研磨垫120被安排在平台170上。研磨浆分配器140、研磨头130及垫调节器155呈现在研磨垫120上方。平台170包括圆形上方部分110及圆形下方部分115，两者被统称为平台170。在一实施例中，根据本公开的平台170具有单一的、无缝的及单元式的结构。也就是说，平台170为一体式或整体式(integral)结构，其中有凹部形成(请见图4)。根据本文描述的实施例形成的平台170的一体式或整体式结构与平台组件相异，平台组件包括与下方部分分离且相异的上方部分，且要求上方及下方部分彼此固定，例如：使用拴件或其他装置以将上方部分固定至下方部分。圆形上方部分110形成平台170的上方部分，且圆形下方部分115形成平台170的下方部分，并且如前述，圆形上方部分110及圆形下方部分115不是分离的部件，而分别指本公开的实施例的整体式单元式平台的区域或部分。在一些实施例中，圆形上方部分110及圆形下方部分115由不同材料制成。在此实施例中，圆形上方部分110及圆形下方部分115可被分别地形成及熔接(fuse)在一起以形成整体式单元式平台。根据本公开的实施例的整体式单元式平台，当平台的圆形上方部分被熔接至圆形下方部分时，以没有间隙(gap)或空隙(void)为特点。锻接(welding)或焊接(soldering)技术可用以将圆形上方部分熔接至圆形下方部分，被提供的锻接及焊接在平台的圆形上方部分及圆形下方部分之间没有留下任何间隙或空隙空间。在其他实施例中，圆形上方部分110及圆形下方部分115由相同材料制成。在此实施例中，平台可通过铸造(casting)或锻造(forging)即将形成平台的材料而被形成。进一步地，在一些实施例中，圆形上方部分110与圆形下方部分115具有不同的大小及形状。举例来说，在一些实施例中，圆形上方部分110具有的直径(或半径)比圆形下方部分115的直径(或半径)更长。平台170的特定结构将在以下详述。单元式平台170可通过使用电脑数值控制(computerizednumericalcontrol，cnc)车床方法切割金属而被形成。进一步地，单元式平台170可使用过氟烷基化物(perfluoroalkoxy，pfa)涂层方法涂布，以形成抗酸及抗碱性的表面。本公开并非限于上述形成方法及涂布方法，且其他适合的方法可被利用于形成单元式平台170。
研磨垫120由足够硬的材料制成，以容许研磨浆142中的磨料粒子机械性地研磨工件160(例如晶片)，此工件在研磨头130与研磨垫120之间。接续的描述以晶片作为工件160的一范例；然而，本公开并非限于为晶片的工件。另一方面，研磨垫120足够软，使得在研磨工艺期间不会实质上地刮伤或以不同方式损伤晶片160。
在化学机械研磨工艺期间，平台170通过位于平台170下面的轴承(图未示)支持。平台170及轴承连接在一起，与一种机构配合(例如马达或传动装置(图未示))，且在方向d1绕着轴旋转研磨垫120。当平台170及研磨垫120旋转时，研磨头130在方向d2偏压晶片160，以使晶片的表面被推靠在研磨垫120上，使得接触研磨垫120的晶片160的表面通过研磨浆142被研磨。
根据本公开的实施例，研磨头130(例如：在所示的方向d1或逆向方向)旋转，导致晶片160绕着研磨头130的轴旋转，且同时在研磨垫120上移动；然而，本公开的各种实施例并非限于这种方式。在本公开的一些实施例中，如图1所示，研磨头130及研磨垫120在相同方向(例如：顺时针或逆时针)旋转。在替代的实施例中，研磨头130及研磨垫120在相反方向旋转。
当化学机械研磨系统100在操作中，研磨浆142在晶片160与研磨垫120之间流动。研磨浆分配器140具有在研磨垫120上面的出口，被用以分配研磨浆142至研磨垫120之上。在一些实施例中，研磨浆分配器140可分配其他适合于研磨或平坦化晶片160的化学材料。通过研磨浆分配器分配的材料并非限于研磨浆。研磨浆142包括与晶片160的表面层反应的反应性化学品以及用于机械性地研磨晶片160的表面的磨料粒子。通过研磨浆142中的反应性化学品与晶片160的表面层之间的化学反应以及机械研磨，晶片160的表面层被去除。
随着研磨垫120被使用，研磨垫的研磨表面倾向于变光滑，此减少了去除率以及总体效率。垫调节器155的盘150被安排在研磨垫120上面，且配置以被用于调节研磨垫120，例如：通过在化学机械研磨工艺期间去除被产生的非期望的副产物。盘150通常具有突出物(protrusions)或刃口(cuttingedges)，在修整或调节工艺期间可被用以研磨及再纹理化(re-texturize)研磨垫120的表面。在本公开的一些实施例中，当研磨垫120被调节时，盘150接触研磨垫120的顶部表面。在调节工艺期间，研磨垫120及盘150被旋转，使得盘150的突出物或刃口相对研磨垫120的表面移动，由此研磨及再纹理化研磨垫120的表面。
图2为相关技术的化学机械研磨装置200的剖面图。图2示出的化学机械研磨装置200包括上方平台210、下方平台220、轴承230、密封o型环240、终点检测器250以及窗口260。在图2中，晶片160与上方平台210的上方表面接触。
图2示出的化学机械研磨装置200的上方平台210及下方平台220为两个被附接在一起的分离的结构或部件。图2示出的化学机械研磨装置包括在上方平台210及下方平台220之间的间隙或空隙。终点检测器250至少部分地被安置在上方平台210及下方平台220之间的间隙或空间之中，且至少部分地在上方平台210之中。窗口260被安置在上方平台210之中。上方平台210包括凹部，其中终点检测器250被放置在上方平台210的一个选定的位置。上方平台210及下方平台220可以可逆地彼此分开及附接，使得在需要周期性地清洁上方平台210及下方平台220时，两者可彼此分离，例如：当研磨浆142进入上方平台210及下方平台220之间的间隙或空隙空间时。
终点检测器250为形成部分化学机械研磨装置200的传感器的一种范例，且被用以评估化学机械研磨工艺的进展，并决定晶片160的化学机械研磨工艺应该何时停止。在图2中，晶片160被示出为在上方平台210之上。虽然在图2中未示出，如以上参照图1的描述，在实际使用中，研磨垫被提供在晶片160与上方平台210之间。在图2中，在化学机械研磨工艺期间被用以研磨晶片160的研磨浆142及去离子水被示出在上方平台210及下方平台220之间的间隙或空隙中。在间隙或空隙中的研磨浆142及去离子水从晶片160与上方平台210之间流动至上方平台210的侧表面、从上方平台210的侧表面至上方平台210的底部表面、且接着至上方平台210及下方平台220之间的间隙或空隙之中。
密封o型环240位于下方平台220的外部外围附近、在上方平台210及下方平台220之间。密封o型环240的目的为阻挡或抵抗研磨浆142及去离子水流动至上方平台210及下方平台220之间的间隙或空隙之中。然而，如图2所示，已经被观察到的是研磨浆142及去离子水的流动并没有完全被密封o型环240阻挡，且研磨浆142及去离子水聚集在上方平台210及下方平台220之间的间隙或空隙中。聚集在上方平台210及下方平台220之间的间隙或空隙中的研磨浆142及去离子水接触终点检测器250。虽然驱动组件旋转上方平台210及下方平台220，在上方平台210的上方表面上施加至研磨浆142及去离子水的离心力不足够以防止研磨浆142及去离子水在上方平台210的侧面及底部四处流动，且至上方平台210及下方平台220之间的间隙之中。在图2示出的化学机械研磨装置中，上方平台210及下方平台220之间的间隙中的研磨浆142及去离子水流动至被提供在下方平台220的中心部分中的导管之中。
图3为相关技术中未使用的下方平台220的立体图300。图3示出未被研磨浆142及去离子水的结合物(combination)腐蚀的下方平台220的外观。
当研磨浆142及去离子水与终点检测器250、轴承230、上方平台210及/或下方平台220接触时，这些化学机械研磨装置200的构件可被(例如通过研磨浆142及去离子水导致的腐蚀)损害。举例来说，包括上方平台210及下方平台220的相关技术的双平板结构，容易受到聚集在上方平台210及下方平台220之间的间隙中的研磨浆142及去离子水影响。研磨浆142及去离子水将会随着时间劣化(例如：腐蚀)下方平台220以及与下方平台220有关联、且与研磨浆142及去离子水接触的构件。在多次使用后，一或多个被劣化的部分可呈现在图3中的平台220的表面上。当如此的劣化或腐蚀变得太广泛，就需要替换终点检测器250、轴承230及/或平台，而这是昂贵且耗时的。即使腐蚀没有太广泛以致损害终点检测器250、轴承230或平台，还是需要频繁地拆解及清洁平台、终点检测器及/或轴承，且花费大量时间(例如：一化学机械研磨装置每年通常总计多于约650小时)，而大量地降低总体化学机械研磨工艺及半导体装置制造工艺的生产力及效率。
图4为根据本公开的实施例的包括单元式平台170的部分化学机械研磨系统100的剖面图400。如图4所示，化学机械研磨系统100包括具有圆形上方部分110及圆形下方部分115的平台170。化学机械研磨系统100也包括轴承230以支持平台170。轴承230配合旋转机构(如驱动组件(图未示))，以容许平台170绕着轴旋转。为了简化，其他已知的化学机械研磨系统100的构件已被省略。
圆形上方部分110包括平台170的上方部分，且圆形下方部分115包括平台170的下方部分。不像相关技术的平台结构，根据本文描述的一些实施例，平台170为单一的、无缝的、单元式的结构。也就是说，平台170由一体式结构制成，例如：在平台的上方部分及下方部分之间不具有任何间隙或空隙，或在流体(例如：与平台170接触的流体)可及的平台的上方部分及下方部分之间不具有任何间隙或空隙。换句话说，在本公开的一些实施例中，圆形上方部分110及圆形下方部分115非为分离的结构或部件。举例来说，圆形上方部分110及圆形下方部分115由相同材料体形成，且形成为单一的单元式结构。在其他实施例中，圆形上方部分110及圆形下方部分115为分离的结构或部件。在此实施例中，上述分离的结构或部件彼此附接，以使圆形上方部分110及圆形下方部分115之间不存在间隙或空隙。替代地，在此实施例中，上述分离的结构或部件以防止与平台170接触的流体接近或聚集在圆形上方部分110及圆形下方部分115之间的间隙或空隙中的方式彼此附接。
在一或多个实施例中，相较于圆形下方部分115的大小及/或形状，圆形上方部分110具有不同的大小及形状。举例来说，如图4所示，以大小而言，圆形上方部分110大于圆形下方部分115(例如：相较于圆形下方部分115的半径或直径，圆形上方部分110具有较大的半径或直径)。然而，在其他范例中，以大小而言，圆形下方部分115大于圆形上方部分110(例如：相较于圆形上方部分110的半径或直径，圆形下方部分115具有较长的半径或直径)。在一实施例中，圆形上方部分110比圆形下方部分115更薄。在另一实施例中，圆形上方部分110比圆形下方部分115更厚。
在图4中，在圆形上方部分110的一部分以及圆形下方部分115的一部分中形成有第一凹部(部分)410。然而，在其他实施例中，第一凹部410在圆形上方部分110中形成，且第一凹部410没有突出至圆形下方部分115之中。在一些实施例中，第二凹部(部分)420延伸至圆形上方部分110的一部分之中，但没有延伸至平台170的圆形下方部分115之中。在其他实施例中，第二凹部420延伸通过圆形上方部分110，且部分地延伸至圆形下方部分115之中。圆形上方部分110包括在平台170的一面上的上方表面172，且圆形下方部分115包括在平台170之与上方表面172相反的一面上的下方表面173。在一些实施例中，下方表面173接触轴承230。第二凹部420从平台170的上方表面172向下朝向下方表面173延伸。第二凹部420具有选定的深度d1，从上方表面172延伸至平台170之中，以及平行上方表面172的横向深度。在一些实施例中，第二凹部420的深度d1小于第一凹部410的深度d2。在其他实施例中，第二凹部420的深度d1大于第一凹部410的深度d2。第一凹部410从第二凹部420的底部延伸朝向平台170的下方表面173。第一凹部410具有平行上方表面172的横向深度。第一凹部的横向深度与第二凹部的横向深度不同或相等。举例来说，在一些实施例中，第二凹部的横向深度大于第一凹部的横向深度。在其他实施例中，第二凹部的横向深度小于第一凹部的横向深度。在一或多个实施例中，第一凹部410及第二凹部420为圆形且同心的。在其他实施例中，第一凹部410及第二凹部420非为圆形或同心的(例如：请见图7b的实施例)。在一或多个实施例中，第一凹部410的轴及第二凹部420的轴为共轴且和平台170的轴间隔分开。如图4所示，平台170的轴及轴承230的轴为共轴，以使平台170及轴承230可绕着共同的轴一起旋转。
在一或多个实施例中，传感器(例如终点检测器)(图5中的340)定位在第一凹部410中。接续的描述指终点检测器340，然而本公开非限于为终点检测器的传感器。第一凹部410的大小及形状视终点检测器340的大小及形状而定。举例来说，终点检测器340可具有与第一凹部410实质上相同的深度及横向尺寸。在其他实施例中，除了终点检测器之外任何其他适合的构件，可被并入平台170中，且此些构件可配设在平台170的各种凹部内。举例来说，平台170将包括具有各种大小及形状的附加的凹部，以在平台170之中并入附加的构件。
第二凹部420被形成在第一凹部410之上。在一些实施例中，因为第一凹部410已经被形成在平台170中，后续的第二凹部420可通过形成比第一凹部410更宽的凹部而被形成。在其他实施例中，可先形成为更宽、更小深度的凹部的第二凹部420(例如：相较于第一凹部410具有更大的横向尺寸及更小的深度)，之后可再形成为更窄且更深的凹部的第一凹部410。形成第一凹部410及第二凹部420的顺序可依制造工艺或设计需求而变化。
在一些实施例中，圆形上方部分110的直径与圆形下方部分115的直径的比例可基于制造工艺或设计需求以及嵌在单元式平台170中的构件(例如：终点检测器、结合图5描述的检测器盖)的大小及形状而变化。举例来说，圆形上方部分110的直径可大于圆形下方部分115的直径，所以两个直径之间的比例可大于1。
然而，在其他实施例中，两个直径之间的比例可为1。也就是说，圆形上方部分110及圆形下方部分115可具有相同的直径。
在进一步的实施例中，圆形下方部分115可被设计以具有一直径，上述直径略大于圆形上方部分110的直径，所以两个直径之间的比例可小于1。
在另外一些实施例中，平台170也可被设计以具有锥形(tapered)侧壁形状。对于平台170，通过具有锥形侧壁形状可容许研磨浆142平滑地滑落至平台170的底部。平台170的侧壁的形状非限于前面提及的形状，且也可利用其他侧壁形状。举例来说，当圆形上方部分110的直径大于圆形下方部分115的直径，圆形下方部分115的侧壁可具有圆形或半圆形的侧壁形状。也就是说，圆形下方部分115的侧壁可从圆形上方部分110的突出部弯曲地延伸。具有此侧壁形状，在操作期间也可防止研磨浆142渗透至平台170内。
请参照图5，在一实施例中，终点检测器340被放置在第一凹部410中，之后检测器盖350(未示于图4中)被放置在终点检测器340上面且在第二凹部420中。在一些实施例中，检测器盖350包括窗口360。
图5为根据本公开实施例的具有包含拴件320及密封装置330的平台170的化学机械研磨装置500的剖面图。如图5所示，化学机械研磨装置500包括平台170、放置在第一凹部410中的终点检测器340、放置在第二凹部420中的检测器盖350、用以固定检测器盖350至圆形上方部分110的拴件320、以及密封装置330。
密封装置330包括任何适合用以在平台170的圆形上方部分110与检测器盖350之间建立液密(fluid-tight)密封的结构。在一实施例中，密封装置330包括垫片(gasket)或密封环。垫片或密封环可为任何种类的材料、任何适合的横向形状及任何适合的剖面形状。在一实施例中，垫片具有与终点检测器340及/或第一凹部410的形状相同的横向形状(lateralshape)，容许垫片被放在终点检测器340或第一凹部410周围。举例来说，在一些实施例中，垫片将横向形状界定为圆形或矩形或一些其他形状。垫片可由合成橡胶、热固物、塑胶、热塑性塑胶或其他符合化学相容性、密封压力、应用温度、润滑需求或其他用于在平台170的圆形上方部分110与检测器盖350的下侧之间建立液密密封的材料而制成。此液密密封用作将终点检测器340与触及密封装置330的研磨浆142及去离子水隔离。
随着化学机械研磨工艺的进行，终点检测器340审查工件的表面。来自终点检测器的信号被用以识别对于一工件(例如：晶片160)的化学机械研磨工艺的终点。举例来说，终点检测器340提供信号，控制器使用此信号以决定何时停止化学机械研磨工艺或何时改变研磨条件(例如研磨浆组成或操作参数(例如研磨垫或工件的旋转速率))。在一实施例中，通过终点检测器340产生的信号基于来自晶片160的表面反射光的强度变化。也就是说，终点检测器340发射一入射光至晶片160的表面之上，且测量被晶片表面反射回终点检测器340的入射光强度。在一实施例中，终点检测器340放射光且使用传感器感应反射光。被放射的光可为激光。具体而言，在表面的研磨期间激光从传感器被施加至晶片160的表面，且基于被表面反射的激光强度，终点检测器340产生信号，此信号被用以评估化学机械研磨工艺的进程，且最终决定化学机械研磨工艺应该何时结束。
在一或多个实施例中，终点检测器340被用以控制结束研磨的时机。研磨结束的时机可基于一些因素，包括获得晶片160表面上的特定层的均匀厚度及/或获得晶片160表面上的层的目标厚度。
在一些实施例中，终点检测器340具有上方表面342。在图5示出的实施例中，终点检测器340的上方表面342实质上地与第一凹部410的顶端共平面。在图5的实施例中，第一凹部410的顶端与第二凹部420的底部表面共平面且部分地重合。在其他实施例中，终点检测器340的上方表面342与第一凹部410的顶端没有实质上地共平面。举例来说，在如此的其他实施例中，终点检测器340的上方表面342在第一凹部410的顶端下面，且在第二凹部420的底部表面下面。在另外其他实施例中，终点检测器340的上方表面342在第一凹部410的顶端上面，且在第二凹部420的底部表面上面。在后者这些实施例中，检测器盖350的下方表面包括凹部，以接纳终点检测器340在第一凹部410的顶部上面且在第二凹部420的底部表面上面的部分。
在图5中，密封装置330被放置在选定的位置，此位置和终点检测器340的上方表面342间隔分开。此选定的位置可沿着界定为第二凹部420的底部表面的第二表面332。在一实施例中，上方表面342与第二表面332共平面。在另一实施例中，密封装置330位于第二凹部420的底部且延伸围绕第一凹部410。在其他实施例中，上方表面342及第二表面332可不在相同平面且其中一表面可较低或较高于另外一表面。第二表面332包括密封座(例如：第二表面332中的凹槽(groove)或凹痕(indention))，用以容纳密封装置330。密封座通常具有配合密封装置330的剖面形状的剖面形状。
检测器盖350被容纳在第二凹部420中，覆盖终点检测器340。当检测器盖350被放置在第二凹部420中且被拴件320固定就位时，垫片或密封装置330被压缩在检测器盖350的下侧与平台170之间，且对接触密封装置330的流体提供屏障。检测器盖350包括穿过检测器盖350的窗口360。为了检察工件(例如晶片160)的目的，窗口360被提供而使得被终点检测器340的传感器放射的光可经由窗口360穿过检测器盖350。在一实施例中，窗口360由透明材料制成，使得被终点检测器340放射、穿过窗口360的光可被工件160反射，且再穿过窗口360回到终点检测器340的传感器。对被终点检测器340放射及被晶片160反射的光或其他电磁能而言，窗口360为透明的。在一些实施例中，窗口360被可为不透明的结构部分365包围(请见图7a)。在进一步的实施例中，检测器盖350的透明的窗口360与终点检测器340的光放射传感器的光轴实质上地对齐。
在第二凹部420中，拴件320被用以将检测器盖350附接至平台170。在根据图5的实施例中，拴件320被容纳在平台170的第二表面332之中。在一实施例中，拴件320穿过检测器盖350且触及第二表面332。第二表面332包括用于容纳拴件320的螺纹端部的螺孔(threadedbores)。拴件320在第二表面332的选定位置被容纳，此位置和终点检测器340间隔分开且和密封装置330的选定位置间隔分开。在根据图5的实施例中，拴件320被容纳在第二表面332的一位置，以使密封装置330定位在拴件320及终点检测器340之间。在一或多个实施例中，拴件320配置使得与拴件320接触的研磨浆142及去离子水被防止渗到(seeping)检测器盖350之中。举例来说，橡胶密封环或垫片被提供在拴件320及检测器盖350之间及/或螺纹密封剂(threadsealingcompound)被施加至拴件320的螺纹。防止研磨浆及去离子水渗到检测器盖350之中可减少研磨浆142及去离子水与终点检测器340接触的风险。在图5中，拴件320被示出为在两个位置穿过检测器盖350。然而，更多的拴件320可被利用以执行将检测器盖350稳固(fixating)至平台170，并且防止研磨浆142及去离子水渗入(infiltration)平台170之中。
拴件320包括任何适合用于将检测器盖350与平台170耦接的手段(means)。另外，拴件320包括任何适合防止研磨浆142及去离子水渗入平台170之中的手段。在一实施例中，拴件320包括任何种类的拴件、机械接头等。拴件320可为任何种类及形状。在一实施例中，拴件320包括机械性地接合或缀接(affix)二或多个物体在一起的硬体装置。上述拴件320可被去除或拆卸而不损害相接合的构件。举例来说，拴件320可包括螺栓、螺丝、扣件、销等。在其他范例中，拴件320不一定需要具有硬体、机械性特性。也就是说，能够将检测器盖350稳固至平台170，且防止研磨浆142及去离子水穿透(penetrate)至平台170之中(在此处研磨浆及去离子水可接触终点检测器340)的合成橡胶、或塑胶或任何其他材料可被使用。
根据本公开的一些实施例，当拴件320将检测器盖350缀接至平台的上方部分(即：圆形上方部分110)，检测器盖350的顶部表面352与圆形上方部分110的上方表面172共平面(即：置于同一平面)。在一或多个实施例中，拴件320的顶部被嵌入、凹入、装埋在检测器盖350的顶部表面352之中。
在一些实施例中，第二凹部420的深度d1可基于检测器盖350的厚度，且第一凹部410的深度d2可基于终点检测器340的厚度。然而，在其他实施例中，第二凹部420的深度d1及第一凹部410的深度d2可不需视上述构件的厚度而定。第一凹部及第二凹部的各种尺寸可被运用。举例来说，凹部的大小及深度可基于可被嵌在凹部内的附加的构件而增加或降低。
图6为根据本公开的实施例的具有平台170的化学机械研磨系统100的剖面图600。如图6所示，晶片160覆盖在包括终点检测器340的平台170的区域上。在图6中，在圆形上方部分110与晶片160之间的研磨垫120以及研磨头130为了简化而被省略。
不像相关技术中的非单元式双平台结构，根据本公开的实施例单元式平台170不包括在圆形上方部分110与圆形下方部分115之间、暴露在平台170的外部表面、研磨浆142及去离子水可在此处穿透至平台170之中(例如：至圆形上方部分110与圆形下方部分115之间的一空间中)的缝隙或间隙。如图6所示出，根据本公开的一些实施例，当没有在图2中的上方平台210与图2中的下方平台220之间的缝隙或间隙时，研磨浆142及去离子水可从平台170的上方表面172流动至平台170的垂直侧表面，且至圆形上方部分110的下侧，在此处研磨浆及去离子水由圆形上方部分110的下侧滴落。
在一些情况中，万一研磨浆142及去离子水会渗入平台170的圆形上方部分110与检测器盖350之间的空间610或容纳拴件320的检测器盖350的一部分之中，且处于与密封装置330接触的状态，研磨浆142及去离子水至终点检测器340的渗入通过密封装置330被有效地减少或防止。举例来说，拴件320及与拴件320有关联的封口(seals)或螺纹密封剂对研磨浆142及去离子水构成第一阻碍。进一步地，即使一些研磨浆142及去离子水越过拴件320或渗至检测器盖350与平台170之间的空间之中，密封装置330对研磨浆142及去离子水构成第二阻碍，有效地防止研磨浆142及去离子水与终点检测器340接触。
图7a为根据本公开的实施例的化学机械研磨系统100的范例检测器盖350的俯视图700。在图7a中，为示出的目的，密封装置330的位置被描述。在一实施例中，密封装置330位于平台170与检测器盖350之间。在一些实施例中，外部部分370环绕检测器盖350。拴件320被安排在外部部分370中。在此实施例中，拴件320位于密封装置330所在位置之外。然而，在其他实施例中，拴件320可被安排在密封装置330放置的位置的轮廓之内。任何数量的拴件320可被使用以将检测器盖350固定至平台170。
图7b为根据本公开的另一实施例的平台170的剖面图750。在图7b中，第三凹部(部分)430被形成在第一凹部410及第二凹部420下面。第三凹部430可被提供作为需要用以执行及/或监测化学机械研磨工艺的其他适合的构件的空间。
在此实施例中，平台170的圆形上方部分110及圆形下方部分115具有共同的外部侧表面。也就是说，不同于图5所示的实施例，圆形上方部分110不具有比圆形下方部分115更大的横向尺寸(例如：直径)。也就是说，根据图7b的实施例，圆形上方部分110的大小及形状与圆形下方部分115的大小及形状完全相同的。第二凹部420的厚度/深度被表示为d1；第一凹部410的深度被表示为d2；且第三凹部430的深度被表示为d3。凹部的深度d1、d2、d3可基于被各自放置在第二、第一及第三凹部的构件的深度而分别地变化。在一些实施例中，附加的凹部可被形成在平台170中，用以放置其他适合用于化学机械研磨工艺的构件。凹部的深度d1、d2、d3之间的各种关系可基于各种需求而被利用。
第二凹部420的第二表面332包括密封座334。密封装置330被放置在密封座334中。
图7b中的视图336表示根据本公开的密封座334的放大图。在一实施例中，用于密封装置330的密封座334具有深度o1以及横向尺寸o2。深度o1及横向尺寸o2可基于密封装置330的大小及尺寸而不同。在一些实施例中，深度o1及横向尺寸o2会与密封装置330的大小实质上地相配，使得没有研磨浆142及去离子水可经过密封装置330且与终点检测器340接触。
根据本公开的平台组件较不易受到包含在平台之中的敏感电子或光学构件的故障的影响，此故障由于研磨浆及去离子水与敏感构件接触而导致的损害。根据本公开实施例的无缝的单元式平台结构有效地将敏感构件(例如安置在平台内的终点检测器)与可损害敏感构件之外来及外部材料(例如：研磨浆、去离子水或任何其他材料)隔离。本公开的进一步的形式提供具有绕着终点检测器的外围或轮廓的密封装置及拴件的平台。密封装置及拴件配置以提供附加的防护，用以防止研磨浆穿透至平台的内部位置之中。通过利用根据本公开的包括平台的化学机械研磨装置或系统，由敏感构件与渗漏至平台中的研磨浆及/或去离子水接触而引起的对安置在平台中的敏感构件的损害被减少。减少对此敏感构件的损害减少了工程师需要用于从平台清除研磨浆以及修理或替换被损害构件的时间。如此用于维修或修理的时间的减少即转变为较低的制造成本。
在本公开的一实施例中，一种用于化学机械研磨系统的平台，包括一单元式平台，包括在平台的一面上的一上方表面、在平台的一相反面的一下方表面。平台在操作中绕着一轴旋转。在平台的上方表面中的一第一凹部部分具有从上方表面延伸至平台之中的一深度，以及平行上方表面的一横向尺寸。
平台包括在平台中的一第二凹部部分。第二凹部部分具有一深度且从第一凹部部分的一底部朝向平台的下方表面而延伸至平台之中。第二凹部部分具有平行上方表面的一横向尺寸。第二凹部部分的横向尺寸与第一凹部部分的横向尺寸不同。
在一些实施例中，平台包括一圆型上方部分以及在圆形上方部分下面的一圆形下方部分，圆形上方部分具有的直径比圆形下方部分的直径更长；第二凹部部分延伸通过圆形上方部分的一部分，而至平台的圆形下方部分的一部分之中。在一些实施例中，第一凹部部分的横向尺寸比第二凹部部分的横向尺寸更大。在一些实施例中，第一凹部部分及第二凹部部分与平台的轴径向地间隔分开。在一些实施例中，第一凹部部分的深度比第二凹部部分的深度更小。在一些实施例中，平台还包括一检测器，在第二凹部部分中，检测器具有一上方表面，检测器的上方表面与第二凹部部分的一上方表面实质上地共平面。在一些实施例中，平台还包括一密封装置，在第一凹部部分的一底部，且延伸围绕第二凹部部分；平台还包括一检测器盖，在第一凹部部分中，检测器盖包括可穿透光波长的一透明部分以及一上方表面，上方表面与平面的上方表面实质上地共平面；平台还包括数个拴件，延伸通过检测器盖而至平台之中，其中密封装置被压缩在检测器盖及平台之间。在一些实施例中，平台还包括一第三凹部部分，从第二凹部部分的一底部朝向平台的下方表面而延伸；第三凹部部分包括平行上方表面的一横向尺寸，且比第二凹部部分的横向尺寸更小。
本实施例的另一形式提供一种化学机械研磨系统，包括：一平台以及一驱动组件。驱动组件耦接至平台。驱动组件配置以在一选定方向旋转平台。
在一实施例中，平台包括一单元式平台，单元式平台包括在平台的一面上的一垫表面、在平台的一相反面上的一驱动组件表面以及一轴，且在操作中平台绕着轴旋转。
在一实施例中，平台还包括一第一凹部部分，从单元式平台的垫表面朝向驱动组件表面而延伸。
在一实施例中，平台还包括一第二凹部部分，从第一凹部部分的一底部朝向驱动组件表面而延伸至单元式平台之中。在第一凹部部分的底部及第二凹部部分的底部之间的一距离比在垫表面及第一凹部部分的底部之间的一距离更长。
在一些实施例中，化学机械研磨系统还包括一激光检测器，在第二凹部部分中，激光检测器具有与第一凹部部分的底部实质上地共平面的一表面。在一些实施例中，化学机械研磨系统还包括一密封座，在第一凹部部分的底部中，密封座延伸围绕第二凹部部分。在一些实施例中，化学机械研磨系统还包括一激光检测器盖，在第一凹部部分中，激光检测器盖包括可穿透通过激光检测器放射的光的波长的一窗，其中激光检测器盖的一表面与单元式平台的垫表面实质上地共平面；单元式平台包括一圆型上方部分以及在圆形上方部分下面的一圆形下方部分，圆形上方部分具有的一直径比圆形下方部分的一直径更长；第二凹部部分延伸通过圆形上方部分的一部分，而至单元式平台的圆形下方部分的一部分之中。
本公开的又另一形式提供一种化学机械研磨系统，包括一平台，配置以安装一基板。平台包括：一单元式平台、一第一凹部部分、一第二凹部部分以及一第三凹部部分。单元式平台包括在平台的一面上的一第一表面、在平台的一相反面上的一第二表面、以及邻接至第二表面的一轴，且在操作中单元式平台绕着轴旋转；第一凹部部分从单元式平台的第一表面朝向第二表面而延伸；第二凹部部分，从第一凹部部分的一底部朝向第二表面而延伸至单元式平台之中，在第一凹部部分的底部及第二凹部部分的底部之间的一距离比在第一表面及第一凹部部分的底部之间的一距离更长；第三凹部部分从第二凹部部分的底部朝向单元式平台的第二表面而延伸。
在一实施例中，第二凹部部分包括平行第一表面的一横向尺寸，且比第一凹部部分的平行第一表面的一横向尺寸更小。
在一实施例中，第三凹部部分包括平行第一表面的一横向尺寸，且比第二凹部部分的横向尺寸更小。
前述内文概述了许多实施例的特征，使本技术领域中技术人员可以从各个方面更佳地了解本公开。本技术领域中技术人员应可理解，且可轻易地以本公开为基础来设计或修饰其他工艺及结构，并以此达到相同的目的及/或达到与在此介绍的实施例等相同的优点。本技术领域中技术人员也应了解这些相等的结构并未背离本公开的发明精神与范围。在不背离本公开的发明精神与范围的前提下，可对本公开进行各种改变、置换或修改。
1.一种用于化学机械研磨系统的平台，包括：
一单元式平台，包括在该平台的一面上的一上方表面、在该平台的一相反面的一下方表面以及一轴，且在操作中该平台绕着该轴旋转；
一第一凹部部分，在该平台的该上方表面中，该第一凹部部分具有从该上方表面延伸至该平台之中的一深度，以及平行该上方表面的一横向尺寸；以及
一第二凹部部分，在该平台中，该第二凹部部分具有一深度且从该第一凹部部分的一底部朝向该平台的该下方表面而延伸至该平台之中，该第二凹部部分具有平行该上方表面的一横向尺寸，该第二凹部部分的该横向尺寸与该第一凹部部分的该横向尺寸不同。
技术总结