專利名稱：多端口研磨流體傳送系統的制作方法
技術領域：
本發明有關一種在一化學機械研磨系統中研磨一基材的方法及設備。
背景技術：
在半導體晶片處理中，使用化學機械平坦化，或CMP，已因為具有可提高在一半導體工件，或基材(如一晶片)，上的元件密度而獲得睛睞。化學機械平坦化系統大體上是利用一研磨頭來固持一基材并將基材壓頂一研磨物質的研磨表面同時提供它們之間的相對運動。某些平坦化系統利用一可相對于一固定不動的支撐著該研磨物質的平臺移動的研磨頭。其它的系統則利用不同的架構來提供研磨物質與該基材之間的相對運動，例如，提供一可旋轉的平臺。一研磨流體通常于研磨期間被提供于該基材與該研磨物質之間用以提供化學作用來幫助從基材上去除掉物質。某些研磨流體亦可包含研磨物。
在發展強健的研磨系統及處理中的諸多挑戰之一為提供均勻的物質移除于整個基材的被研磨表面上。例如，當基材移動通過該研磨表面時，基材邊緣通常會被以較高的速率加以研磨。這部分是因為基材在移動通過該研磨表面時的摩擦力造成的基材的″前端驅動(nose drive)″的傾向的關系。
影響基材表面的研磨均勻性的另一個問題為某些物質會比其周圍的其它物質被更快地移除。例如，銅在研磨期間會比包圍該銅物質(典型地為氧化物)更快被移除。銅的較快的移除，通常被稱為凹陷(dishing)，在銅的寬度超過五微米時特別的明顯。
雖然有許多的解決方案被用來減輕因為研磨所造成的基材的不均勻，但沒有任何一種解決之道被證明是完全令人滿意的。因此，由于產業朝向更小的線尺寸及更高的元件密度的發展，因此對于均勻的、高度平坦化的表面的需求仍然是最重要的考慮。
因此，對于改善在化學機械研磨系統中的研磨均勻度仍存在著需求。
發明內容
根據本發明一方面提供一種用來將一研磨流體輸送至一化學機械研磨表面的系統，該系統包括一臂，其具有一被設置在該研磨表面的至少一部分之上的運送部分；一第一噴嘴及一第二噴嘴；被設置在該臂的運送部分上。該第一噴嘴被設計成可讓該研磨流體以一第一流率流動，而該第二噴嘴被設計成可讓該研磨流體以一不同于第一流率的第二流率流動。
根據本發明另一方面提供一種用來傳送一研磨流體至一化學機械研磨表面的方法，該方法包括了以一第一流率供應研磨流體至一半導體研磨表面的一位置處，及以一不同于該第一流率的第二流率提供該研磨流體至該研磨表面的一第二位置等步驟。
為進一步說明本發明的上述目的、結構特點和效果，以下將結合附圖對本發明進行詳細的描述。
圖1為一具有一研磨流體傳送系統的實施例的研磨系統的簡化示意圖；圖2為圖1中的系統的平面圖；圖3為另一研磨流體傳送系統的簡化示意圖；圖4為在傳統的研磨系統及在圖1的系統上被研磨的基材的研磨均勻度的比較；圖5為研磨流體傳送系統的另一實施例的俯視圖；圖6為圖5中的研磨流體傳送設備沿著6-6線所取的剖面圖；圖7為將研磨流體傳送管固裝于該研磨流體傳送設備上的筒夾的立體圖；圖8為圖5中的研磨流體傳送設備沿著8-8線所取的部分剖面圖；及圖9為一研磨流體傳送設備的另一實施例的一切開立體圖。
具體實施例方式
圖1顯示一用來研磨一基材112的研磨系統100的一實施例，其具有一研磨流體傳送系統102其控制著研磨流體114在整個研磨物質108上的分布。可被使用在本發明的各態樣中的研磨系統的例子被揭示于1999年2月4日由Birang等人為申請人的美國專利申請第09/144,456號及1998年4月14日授予Tolles等人的美國專利第5,738,574號中，這兩個案子的內容一并引用于此。雖然研磨流體傳送系統102是參照著舉例性的研磨系統100來加以說明，但本發明亦可應用于用來處理基材的其它研磨系統中。
本發明的該實施例的研磨系統100包括一平臺104及一研磨頭106。平臺104被設置在該研磨頭106底下，該研磨頭子研磨期間固持該基材112。該平臺104被設置在該系統100的一基座122上且耦合至一馬達(未示出)。該馬達可旋轉該平臺104用以提供設置在該平臺104的該研磨物質108與基材112之間的至少一部分的相對研磨運動。應被了解的是，介于基材112與研磨物質108之間的相對運動可用其它的方式來提供。例如，該研磨物質108與基材112之間的相對研磨運動的至少一部分可藉由將該研磨頭106移動于一不動的平臺104之上，直線地將該研磨物質移動于該基材112底下，同時移動研磨物質108及研磨頭106兩者等來實現。
研磨物質108是由該平臺104來支撐使得一研磨表面116面朝上對至該研磨頭106。典型地，該研磨物質108藉由粘結劑、真空、機械式夾持或類似者于研磨期間被固定于該平臺104上。非必要地，且特別是在研磨物質108被作成一網狀的應用中，研磨物質108是可釋放地固定于該平臺104上，典型地是藉由在該研磨物質108與該平臺104之間的真空來實現，如前述的美國專利申請第09/144,456號中所述那樣。
研磨物質108可以是一傳統的或是一固定式研磨物質。傳統的研磨物質108大體上是由一發泡的聚合物所構成且被設置于該平臺104上成為一墊子。在一實施例中，該傳統的研磨物質108為一發泡的聚氨酯。此傳統的研磨物質108可從設在美國特拉華州的Rodel公司購得。
研磨顆粒固定式的研磨物質108大體上是由許多懸浮在一樹脂結合劑中的研磨顆粒所構成，該樹脂結合劑被設置在一背板上分散開的元件中。研磨顆粒固定式的研磨物質108可以墊子或網的形式被使用。當研磨顆粒被包含于研磨物質本身中時，使用該研磨顆粒固定式的研磨物質的研磨系統就不會再用含有研磨物的研磨流體了。研磨顆粒固定式的研磨物質的例子被揭示于1997年12月2日授予Rutherford等人的美國專利第5,692,950號及1995年9月26日授予Haas等人的美國專利第5,453,312號中，這兩個專利的內容一并引用于此。此研磨顆粒固定式的研磨物質108可從設在美國明尼蘇達州圣保羅市的3M公司購得。
研磨頭106是被支撐在該平臺104上。研磨頭106將基材112固持于一面向該研磨表面116的凹部120中。研磨頭106典型地朝向平臺104移動并在處理期間將基材壓頂該研磨物質108。研磨頭106可以是固定不動的或可旋轉的、孤立的、沿軌道移動的、直線移動的或各式運動的組合同時將基材12壓頂該研磨物質108。研磨頭106的一個例子為揭示于2001年2月6日授予Zuniga等人的美國專利第6,183,354B1號中，該案內容也一并引用于本文中。研磨頭106的另一個例子為由設在美國加州Santa Clara市的AppliedMaterials公司所制造的TITAN HEADTM晶片載具。
研磨流體傳送系統102大體上包含一傳送臂130，多個設在該臂130上的噴嘴132及至少一研磨流體源134。該傳送臂130被建構來控制研磨流體114在該研磨物質108的研磨表面116上的分布。在一實施例中，該傳送臂130成可計量在不同流率下沿著該臂130的研磨流體114。因為研磨流體114是從一單一的來源被供應，所以研磨流體114是以一均勻的濃度被施用但數量則是沿著該研磨物質108的寬度(或直徑)而不同。
傳送臂130大體上是耦合至該基座122接近該平臺104。該傳送臂130大體上具有至少一部分136是被懸吊在該研磨物質108之上。該傳送臂130可被耦合至該系統100的其它部分上只要該部分136可被設置成能夠將研磨流體114傳送至該研磨表面116即可。
該噴嘴132沿著設置在該平臺104之上的該傳送臂130的該部分136被設置。在一實施例中，噴嘴132包含至少一第一噴嘴140及一第二噴嘴142。典型地，第一噴嘴140被設置在該臂130上，相對于該研磨物質108的旋轉中心而言是在第二噴嘴142徑向朝內的位置。研磨流體114在整個研磨物質108上的散布是藉由讓研磨流體114以一不同于流經第二噴嘴142的流率從該第一噴嘴140流過來加以控制的。
如圖2中所示，第一噴嘴140是以一第一流率讓研磨流體114流到研磨表面116的一第一部分202處，而第二噴嘴142是以一第二流率讓研磨流體114流到研磨表面116的一第二部分204處。以此方式，即可調整橫跨研磨物質108的寬度的研磨流體114的分布。
回到圖1，離開第一及第二噴嘴140，142的流率是彼此不同的。流率可以是相對于彼此是固定的或是可控制的。在一實施例中，該流體傳送臂130包括一研磨流體供應管路124其被分叉至該第一及第二流體140，142。一T形套件126耦合至該供應管路124且具有一第一輸送管路144及一輸送管路146分叉出來，它們分別耦合至噴嘴140，142。
噴嘴132中的至少之一包含一流量控制機構150。該流量控制機構150可以是一能夠提供一固定的流率于噴嘴140，142之間的裝置，或該流量控制機構150可被調整用以提供動態的流率控制。流量控制機構150的例子包括固定的孔口、壓力閥(pinch valve)、比例閥、限流器、針閥、計量泵、質量流控制器及類似者。或者，該流量控制機構150可由耦合每一噴嘴140，142及T形套件126的流體輸送管路144，146之間的相對壓降差來提供。
該研磨流體源134典型地被設置在該系統100的外部。在一實施例中，該研磨流體源134大致上包括一容器152及一泵154。該泵154將研磨流體114從該容器152中泵出穿過供應管路124到達噴嘴132。
裝在該如容器152中的研磨流體114典型地為具有化學添加劑的去離子水，用以提供有助于將物質從被研磨的基材112的表面上去除掉的化學作用。當研磨流體114從一單一的來源(即容器152)被供應至噴嘴132時，從噴嘴132流出的流體114是均質的，即在化學反應物或研磨顆粒的濃度上不會有所不同。非必要地，研磨流體可包括研磨物用以幫助該基材的表面上的物質的機械性移除。研磨流體可從數個商業來源獲得，如設在美國伊利諾斯州Aurora市的Cabot公司，特拉華州Newark市的Rodel公司，日本的日立化學公司，美國特拉華州Wilmingto市的杜邦公司等。
在操作時，基材112被置于該研磨頭106上且被送至與旋轉平臺104上的研磨物質108相接觸。研磨頭106可將基材保持固定不動，或將基材旋轉或作其它的運動用以加劇研磨物質108與基材112之間的相對運動。研磨流體傳送系統102讓研磨流體114流經供應管路124到達第一及第二研磨噴嘴140，142。
圖2為該系統100的平面圖，其顯示到達研磨物質108的202及204部分的研磨流體114流。一第一研磨流體流206以一第一流率流出第一噴嘴140到達該第一部分202，同時一第二研磨流體流208以一第二流率流出第二噴嘴142到達該第一部分204。第一研磨流體流206不同于第二研磨流體流208藉以在整個研磨物質108的研磨表面116上提供一可控制的研磨流體114分布。在一實施例中，第一研磨流體流206的流率為第二研磨流體流208流率的至少1.15倍。該研磨物質108的研磨表面116上的該可控制的研磨流體分布可藉由控制在研磨物質108上的相對的研磨流體流而允許在橫跨基材112的寬度上的基材表面上的物質移除可被調整。參照圖2，被提供至研磨物質108的第一部分202的研磨流體114比提供至第二部分204的研磨流體114多(或反之亦可)。非必要地，額外的噴嘴可被用來提供不同數量的研磨流體114至研磨物質108的不同部分上，其中至少兩個研磨物質108的部分上的研磨流體是以不同的流率來提供的。
在一操作的模式中，被系統100所研磨的基材112是用來自于第一噴嘴140及第二噴嘴142的研磨流體114來處理。研磨流體114在第一流率下從第一噴嘴140施用于研磨物質108上。研磨流體114同時在一第二流率下從第二噴嘴142施用于研磨物質108上。在一實施例中，第一流率約為第二流率的1.2至20倍。使用研磨流體傳送系統102的此處理所得到的研磨均勻度402被示于圖4中。使用一傳統的研磨流體傳送系統(即，研磨流體只從一單一的噴嘴被輸送至該研磨物質的系統)所獲得的一傳統的基材研磨的均勻度404被提供以作為比較之用。如圖4所示的，相較于傳統的結果404，均勻度402明顯有所改善。
在具有動態(可控制的)控制機構150，如比例閥、限流器、針閥、計量泵、質量流控制器及類似者，的結構中，研磨流體114在研磨物質108上的分布可在處理期間被控制。例如，來自于第一噴嘴140的研磨流體可在一第一流率下于該處理的一部分期間中被施用于該研磨物質108上，且在該處理的另一部分期間中被調整至一第二流率。從第二噴嘴142輸送的研磨流體流率同樣地亦可在研磨處理期間加以改變。應被注意的是，來自于噴嘴140，142的研磨流體的調整是無限的(infinite)。在第一噴嘴140與第二噴嘴142之間設置額外的噴嘴可讓均勻度獲得進一步的控制且可藉由提供較多或較少的研磨流體114至一設置在第一噴嘴140與第二噴嘴142之間的額外噴嘴來加以局部地改變(見下文中參照圖3的說明)。
非必要地，對于來自噴嘴140，142的流率具有動態控制的研磨流體傳送系統可包括一度量裝置118用以提供處理反饋以進行研磨流體分布的即時調整。典型地，該度量裝置118檢測一研磨計量(metric)，如研磨時間，在該基材上的被研磨的表面薄膜的厚度、表面拓樸或其它表面特性。
在一實施例中，研磨物質108可包括一窗口160其允與該度量裝置118觀察頂抵著該研磨物質108被設置的基材112的表面。該度量裝置118大體上包括一感應器162，其發射出一光束164其可穿過該窗口160到達基材112。該光束164的一第一部分被研磨物質108的表面反射回來，而該光束164的一第二部分則被該基材112的被研磨的表面底下的一物質層反射回來。被反射的光束被該感應器162接收且被反射的光束的兩個部分之間的波長差被算出用以決定在基材112的表面上的物質的厚度。通常，該厚度信息被提供至一控制器(未示出)，其調整在研磨物質108上的研磨流體的分布用以在基材的表面上產生一所想要的研磨結果。一可被有利地使用的監視系統被描述于Birang等人于1996年8月16日提申的美國專利申請第08/689,930號中，該申請的內容一并引用于此。
非必要地，該度量裝置118可包括額外的感應器用來監視橫跨基材112的寬度的研磨參數。額外的感應器讓橫跨基材112的寬度的研磨流體114的分布可被調整使得基材112上的一部分相較于另一部分而言有更多或更少的物質被移除。此外，調整來自于噴嘴140，142的流率的處理在研磨的程序期間可交替地實施用以動態地控制在任何時間點整個基材112上的物質的移除率。例如，基材中心可在研磨程序的開始時藉由提供較多的研流體至基材的中心處使該處的物質被較快速地移除，而基材的周邊則可在研磨程序的終了時藉由提供較多的研磨流體至基材周邊處來使得在該處的物質可被較快速地被移除。
圖3顯示一具有多個噴嘴302的研磨流體傳送系統300的另一實施例。該系統300可被作成與圖1的流體傳送系統102相似(即，具有一單一的研磨流體供應管路)或可被作成每一噴嘴302都具有一專屬的供應管304耦合至流體源306。流體地耦合至每一供應管路304的為一計量裝置308。該計量裝置308可以是一計量泵，如一齒輪泵、蠕動泵、一正位移泵，一隔膜泵及類似者。每一計量裝置308都被耦合至一控制器(未示出)其控制著被供應至該系統300的每一噴嘴302的研磨流體114量。因為每一計量裝置308是可獨立地控制的，所以來自于每一噴嘴302的研磨流體量即可彼此獨立地加以控制使得在研磨物質108上的研磨流體114的分布可獲得細微的控制。
如上所示的，每一計量裝置可在整個研磨處理期間改變送至研磨物質108的研磨流體流。例如，噴嘴302中之一可在該基材被研磨時提高流經它的研磨流體流。該噴嘴中的另一個可在研磨期間減少通過它的研磨流體流。當然，在任何時間點的噴嘴流率上的微小變化可被加以安排用以產生一所想要的研磨結果。因為研磨流體流可經由每一噴嘴302加以獨立地控制，所以在整個基材研磨處理期間橫跨基材寬度的研磨特性是可被控制的。
流體輸送源306可與一度量裝置308一起使用，用以控制物質從被研磨的基材112的表面318上被移除的速率及被移除的位置。通常，沉積在基材112的表面318上的物質的移除率或剩下的厚度可用該度量裝置318來檢測且被送至控制器，該控制器接著調整離開每一噴嘴302的不同流率用以產生一所想要的研磨結果，例如，在基材112的周邊研磨的較快。
在一實施例中，研磨物質108可包括一窗口310其可允許該度量裝置318觀察頂抵著該研磨物質108被設置的基材112的表面318。該度量裝置318大體上包括一感應器314其發射出一光束316其可穿過該窗口310到達基材112。該光束316的一第一部分被研磨物質108的表面318反射回來，而該光束316的一第二部分則被該基材112的被研磨的表面318底下的一物質層320反射回來。被反射的光束被該感應器314接收且被反射的光束的兩個部分之間的波長差被算出用以決定在基材112的表面上的物質的厚度。通常，該厚度信息被提供至該控制器，其調整在研磨物質108上的研磨流體的分布用以在基材的表面318上產生一所想要的研磨結果。
非必要地，該度量裝置308可包括額外的感應器用來監視橫跨基材112的寬度的研磨參數。額外的感應器讓橫跨基材112的寬度的研磨流體114的分布可被調整使得基材112上的一部分相較于另一部分而言有更多或更少的物質被移除。此外，調整來自于噴嘴302的流率的處理在研磨的程序期間可交替地實施用以動態地控制在任何時間點整個基材112上的物質的移除率。例如，基材中心可在研磨程序的開始時藉由提供較多的研流體至基材的中心處使該處的物質被較快速地移除，而基材的周邊則可在研磨程序的終了時藉由提供較多的研磨流體至基材周邊處來使得在該處的物質可被較快速地被移除。
圖5顯示一研磨流體傳送系統500的另一實施例。系統500包括一臂502，其被設計來將多個研磨流體輸送管506設置在一研磨表面570上方。該臂502被建構成可選擇性地提供研磨流體至研磨表面570的不同位置處，藉以控制在研磨表面570的寬度(直徑)上的研磨流體的分布，及研磨率。在一實施例中，在研磨表面570上的研磨流體分布可藉由將管506設置在可讓研磨流體流到預定的位置處來加以控制。在另一實施例中，通過管子506的流體可被選擇性地開啟及關閉。
在圖5所示的實施例中，臂502具有多個研磨流體輸送管容納孔504，管506可選擇性地穿過該孔。通常，臂502具有的孔504的數量多于管506的數量，用以讓管506能夠選擇性地沿著臂502被設置。因為管506沿著臂502的位置可決定哪些部分的研磨表面570可在研磨期間接受到研磨流體，所以選擇哪些孔504來放置管506可控制研磨流體在研磨表面570上的分布，且可在基材574(以虛線表示)的寬度上的局部的研磨率。管506可藉由其它的裝置或方法，如夾件、滑套件、帶夾及槽，而被固定或沿著臂502被調整。
臂502包括一第一側邊508及一相對的第二側邊510，其典型地與研磨表面570垂直。一遠端512連結兩側邊508，510。研磨流體輸送管容納孔504至少是沿著一側邊508，510被設置。臂502可包括一沿著其長度的彎折用以提供一研磨頭572用的余裕，該研磨頭在研磨期間將基材574(以虛線表示)保持頂抵該研磨表面570。
在圖5所示的實施例中，孔504被安排在臂500的側邊508，510及端部512上。一孔504的第一組514是沿著第一側邊508被設置，孔504的第二組516是沿著第二側邊510被設置，孔504的第三組518是沿著端部512被設置。孔508的數量及位置可改變用以將管506以預定的間距設置，而在研磨期間提供預定的研磨均勻度。例如，第一孔組514可包含九(9)個孔504以半英寸的間距被設置，第二孔組516可包含十(10)個孔504以半英寸的間距被設置及第三孔組518可包含兩(2)個孔504。因此，管506沿著臂502的位置可被選擇用以將研磨流體流至研磨表面上分開的部分上，藉以控制在基材的寬度上的局部的研磨率。
在圖5所示的實施例中，管506可被放置在一預定的孔504組群中用以產生一所想要的研磨均勻度于基材574上。一第一管506A被放置在第一孔組514中的一孔內用以將研磨流體流至該研磨表面570的一第一部分562處。一第二管506B被放置在第一孔組514中的另一孔內用以將研磨流體流至該研磨表面570的一第二部分564處。一第三管506C被放置在第二孔組516中的一孔內用以將研磨流體流至該研磨表面570的一第三部分566處。一第四管506D被放置在第三孔組518中的一孔內用以將研磨流體流至該研磨表面570的一第一部分562處。藉由將管506A-D的任何之一移動至另一孔504，研磨流體在研磨表面570上的分布即可被改變且相應地改變在基材574的直徑上的物質移除率。管506A-D的位置可沿著臂502移動用以在研磨一單一的基材時產生一所想要的研磨結果，當研磨不同的物質時增加該系統使用上的彈性，及在調整一特定的處理上提供更大的彈性以獲得一特定的研磨均勻度或被研磨的基材輪廓。例如，管506A-D可從第一孔組514被重新放置到第二孔組516以作為基材表面特性改變的回應，如從氧化物研磨變為銅研磨，在進入的基材之間的表面輪廓上的改變或特征結構寬度上的改變等。
或者，研磨流體在研磨表面570上的分布可藉由依序地讓研磨流體流經管506來加以改變。例如，研磨流體可在研磨處理的一第一部分期間被提供流經管506A-C用以在一預定的研磨率下研磨基材574橫跨該基材的直徑(即，在橫跨基材直徑的不同點時研磨率是不同的)。在研磨處理的一第二部分期間，通過第四管506D的流體流是被提供來改變在研磨表面570上的研磨流體分布，用以改變研磨率輪廓。通過管506A-D的流體流可以不同的組合被開啟或關閉，用以產生一相應的研磨性能。通過管506A-D的流體流順序可被控制以回應一被檢測到的研磨計量(metric)。或者，通過管506A-D的流體流順序可被選擇用以藉由補償會影響局部研磨率的其它處理參數上的改變來獲得均勻的基材研磨。
參照圖6，臂502大體上是被一柱602所支撐，其利于將該臂502旋轉于研磨表面570之上。臂502被定向為與柱602垂直，且在一實施例中被偏位或沿著其長度被彎折。柱602額外地提供一導管用來將管506導引至臂502。
形成于臂502上的孔504典型地包括一上螺紋部606及一下部604。下部604的直徑小于上部606的直徑，在孔506內形成一級階608。下部604大體上被建構成可讓管506緊貼由其中通過。上部606包括一螺紋段612。每一管506利用一管夾610被固定在孔504中。
另外參照圖5，管夾610具有一大致斜的圓柱形狀且具有一螺紋外部502。管夾610從一中心環506向一窄端504傾斜。管夾610的窄端504包括多個槽508其界定出多個從中心環506延伸出的指件510。環506被建構成可緊貼地嵌套于管506上。在管506被插入孔504中一適當的深度之后，管夾610與孔504的螺紋段612相卡合。當管夾610被旋入孔504的上部時，管夾610的推拔形狀造成指件510被朝內迫擠抵住管506，藉以將管506夾在孔504內。
管夾610允許管506延伸至臂502底下一段預定的長度。因此，管506的一出口614可被穩穩地放在靠近該研磨表面的位置，而臂502則被保持在一離該研磨表面較允的距離處且遠離會沉積到臂502上的污染物及其它殘骸與稍后的污染物，及/或在研磨期間傷及基材。在一實施例中，管506的出口614至少延伸至臂502底下1英寸。
圖6及8顯示被用來防止研磨流體及其它污染物進入沒有被任何管506使用的孔504中的插塞620的實施例。插塞620大體上包括一圓柱形本體622其具有一同心柱624從一第一端628延伸出及一螺紋孔630其同心地形成在一第二端632上。柱624被建構成可緊貼地填入孔504的下部604中以防止研磨流體及其它污染物進入孔504內。柱624典型地與臂502面向研磨表面570的底側644齊平或稍微突出。一定位螺絲626被旋入孔504的上部606并迫擠插塞620頂住級階608將插塞固定在孔504中。插塞620可藉由取下定位螺絲626并插入一有螺紋的物件(未示出)于插塞620的螺紋孔630內來將其從孔504中取出。
參照圖6，臂502可包括一非必要的噴灑系統640。該噴灑系統640大體上包括一管642其耦合至該臂502的上側644。管642包括多個噴嘴646其耦合至或以一定間隔形成于管642上。管642經由一通過注602的導管650而被耦合至一清潔流體源648。該清潔流體源648經由噴嘴646提供加壓的清潔流體，如去離子水，至研磨表面570來將污染物或殘骸從研磨表面上驅除。可用來實施本發明的一噴灑系統被描述于2000年10月31日授予Kennedy的美國專利第6,319,406號中，該專利的內容一并引用于本文中。
圖9顯示一研磨流體傳送設備900的另一實施例的剖面圖。設備900包括一臂90，其具有一第一側邊904、一相對的第二側邊906及一位在側邊904，906之間的底側其面向一研磨表面910。側邊904，906界定該臂902的一長度，該長度的一部分延伸超過該研磨表面。
一耦合至一研磨流體源(未示出)的岐管912沿著臂902的該長度延伸。岐管912可被耦合至臂902，其可被設置在臂902上或與臂902一體形成。岐管912包括多個以間隔開來的形式沿著該岐管912的長度被設置的出口914。出口914被設計成可讓研磨流體從岐管912流至研磨表面910的不同部分。
每一出口914都包括一與其相耦合的流量控制機構916。該流量控制機構916可以是一手動的或自動式的流量控制機構，如一壓力閥(pinch valve)、比例、斷流閥、針閥、計量泵及質量流控制器等。該流量控制機構916容許來自于每一出口914的流體被選擇性的開啟或關閉用以控制橫跨該研磨表面910的寬度的研磨流體分布，其在一被研磨的基材的表面910上的研磨輪廓的控制上有相對應的結果。
在一實施例中，該流量控制機構916為一電磁閥，其被耦合至一控制器918。控制器918讓每一流量控制機構916能夠以一預定的順序被打開或關閉，以便于控制橫跨一被研磨的基材的直徑的物質的移除率。使用控制器918可對移除率輪廓作現地(in-situ)調整。例如，控制器918可被耦合至一圖1所示的度量裝置118用以改變研磨輪廓以回應一研磨計量，如研磨時間，在該基材上的被研磨的表面薄膜的厚度、表面拓樸或其它表面特性。
一噴灑系統920亦可被耦合至該臂902且被設計來噴灑清潔流體于該研磨表面910上。該噴灑系統920與參照圖6所示的噴灑系統640相似。
因此，該研磨流體傳送系統允許在研磨期間的物質移除率可藉由控制研磨流體送至研磨表面的不同部分的分布來控制橫跨基材的寬度的移除率。研磨流體的分布可藉由控制從臂的不同位置送來的相對研磨流體量，藉由改變研磨流體輸送管在延伸超過該研磨表面的該臂上的位置，或藉由選擇性地開啟或關閉來自于管的流體流，來加以控制，用以讓該基材的一區域的研磨率比另一區域來的快些。藉由產生一更為有彈性的處理窗口，控制研磨流體的分部可有利地減少研磨流體在研磨期間的消耗量，因此可降低處理成本。
雖然本發明已參照當前的具體實施例來描述，但是本技術領域中的普通技術人員應當認識到，以上的實施例僅是用來說明本發明，在沒有脫離本發明精神的情況下還可作出各種等效的變化和修改，因此，只要在本發明的實質精神范圍內對上述實施例的變化、變型都將落在本發明權利要求書的范圍內。
權利要求
1.一種將研磨流體傳送至一化學機械研磨表面的系統，其至少包含一臂，其具有一輸送部分是至少部分地設置在該研磨表面上方；一第一噴嘴，其被設置在該輸送部分上且被設計成可在一第一流率下流通該研磨流體；及至少一第二噴嘴其被設置在該輸送部分上且被設計成可在一不同于該第一流率的第二流率下流通該研磨流體。
2.如權利要求1所述的系統，其特征在于該第一噴嘴或該第二噴嘴中的至少之一還包含一與其相耦合的流量控制機構。
3.如權利要求2所述的系統，其特征在于該流量控制機構是選自于孔口、壓力閥、比例閥、限流器、針閥、計量泵、質量流控制器及一計量泵中。
4.如權利要求1所述的系統，其特征在于該臂還包含一研磨流體輸送管，其耦合至第一及第二噴嘴。
5.如權利要求1所述的系統，其特征在于還包含一耦合至第一噴嘴的第一流體源及一耦合至第二噴嘴的第二流體源。
6.如權利要求1所述的系統，其特征在于還包含多個被設計成在一控制下的流率流通研磨流體的噴嘴，其中每一噴嘴是可被獨立地控制。
7.如權利要求1所述的系統，其特征在于還包含一旋轉平臺，其被設計成支撐一研磨物質，該研磨物質包含該研磨表面。
8.如權利要求1所述的系統，其特征在于該第一噴嘴相對于該研磨墊的旋轉中心而設置在第二噴嘴的徑向朝內的位置處，且該第一流率比該第二流率至少大1.15倍。
9.如權利要求1所述的系統，其特征在于該第一流率是該第二流率的1.2至20倍。
10.如權利要求1所述的系統，其特征在于還包含一度量裝置，被設計成提供用于控制流經噴嘴的至少一流量的信息。
11.一種將研磨流體傳送至一化學機械研磨表面的系統，其至少包含一支撐該研磨表面的平臺；一被設置在該平臺上的研磨頭；一臂，其具有一輸送部分是至少部分地設置在該研磨表面上方；一第一噴嘴，其被設置在該輸送部分上且被設計成可在一第一流率下流通該研磨流體；至少一第二噴嘴其被設置在該輸送部分上且被設計成可在一不同于該第一流率的第二流率下流通該研磨流體；及一度量裝置，其被設計成提供用來控制流經噴嘴的至少一流量的信息。
12.一種將研磨流體傳送至一化學機械研磨表面的系統，其至少包含一臂，其具有一面向該研磨表面的底側及多個管容納件；及至少一管其被設計成讓研磨流體流過并耦合至該臂，且可放置在至少兩管容納件之間。
13.如權利要求12所述的系統，其特征在于至少兩管容納件界定一第一組管固持孔且是沿著臂的第一側被間隔開來；及其中至少兩個其它的管容納件界定一第二組管固持孔，其被形成在該臂上且沿著與該第一側相對的臂的第二側以等間距的方式被間隔開。
14.如權利要求12所述的系統，其特征在于還包含一設置在每一管容納件內的管夾，其具有一管穿過其間并將該管耦合至該臂。
15.如權利要求12所述的系統，其特征在于還包含至少一插塞，其設置在沒有被管占用的孔內。
16.如權利要求15所述的系統，其特征在于該插塞還包含一中央本體；及一柱，其從該中央本體延伸出，該柱被設置成與該臂齊平或突伸超過該臂，及其中每一孔還包含一第一部分，其具有一螺紋段；一第二部分，其被設置成與第一部分同軸且具有一小于第一部分的直徑的直徑，該插塞的柱塞滿該第二部分；一級階，其被界定在第一部分與第二部分之間的界面處；及一定位螺絲，其與螺紋段相卡合且迫擠該插塞的中央本體頂抵該級階。
17.如權利要求12所述的系統，其特征在于還包含一用來選擇性地改變由研磨流體流經的管的組合的機構。
18.一種將研磨流體傳送至一化學機械研磨表面的系統，其至少包含一臂；多個研磨流體輸送管；多個形成在該臂上的孔用來容納該研磨流輸送管，每一被設置穿過一孔且耦合至臂；及其中在研磨流體輸送管與孔之間的關系可用以下的式子來表示A/B＞1，其中A是孔的數量，及B為研磨流體輸送管的數量。
19.一種將研磨流體供應至一化學機械研磨表面的方法，該方法至少包含在一第一流率下將研磨流體流至該化學機械研磨表面上的一第一位置處；及在一不同于該第一流率的第二流率下將研磨流體流至該化學機械研磨表面上的一第二位置處。
20.如權利要求19所述的方法，其特征在于該第一流率可相對于該第二流率被獨立地控制。
21.如權利要求20所述的方法，其特征在于該控制步驟還包含在研磨期間調整流率用以回應一研磨計量。
22.一種將一研磨流體輸送至一化學機械研磨器的研磨表面上的方法，該方法至少包含提供一研磨流體輸送臂，其具有多個管固持位置，其數量超過耦合至該臂的研磨流體輸送管的數量；及從該管固持位置中選擇一沿著該臂的相對間距于至少一第一及一第二研磨流體輸送管之間用以產生所想要的研磨結果。
23.如權利要求22所述的方法，其特征在于該研磨流體輸送管中的至少之一被移動至沿著該臂的一不同位置以回應被研磨的基材在表面特性上的改變。
24.如權利要求22所述的方法，其特征在于該研磨流體輸送管中的至少之一被移動至沿著該臂的一不同位置用以改變橫跨一基材的直徑的局部研磨率。
25.一種將一研磨流體輸送至一化學機械研磨器的研磨表面上的方法，該方法至少包含讓研磨流體流入一岐管，該岐管耦合至多個以間隔開來的方式設置在該研磨表面上的出口；允許研磨流體流通過至少一出口；及防止研磨流體流過該出口中的至少一出口，其中該至少一出口具有一條件，該條件會因為有研磨流體流或沒有研磨流體流通過該出口而被改變成一相反的條件。
全文摘要
本發明提供一種用來傳送一研磨流體至一化學機械研磨表面的方法及系統。在一實施例中，該系統包括一臂，其具有一被設置在該研磨表面的至少一部分之上的運送部分；一第一噴嘴及一第二噴嘴，設置在該臂的運送部分上。該第一噴嘴被設計成可讓該研磨流體以一第一流率流動，而該第二噴嘴被設計成可讓該研磨流體以一不同于第一流率的第二流率流動。一種用來傳送一研磨流體至一化學機械研磨表面的方法包括以一第一流率供應研磨流體至一半導體研磨表面的一位置處，及以一不同于該第一流率的第二流率提供該研磨流體至該研磨表面的一第二位置等步驟。
文檔編號B24B37/04GK1537037SQ02815140
公開日2004年10月13日 申請日期2002年8月2日 優先權日2001年8月2日
發明者布拉德利·S·威瑟斯, 布倫達·R·門格, 利迪亞·維里恩, 彼得·N·斯卡佩洛斯, 布賴恩·J·唐納姆, 帕特里克·威廉姆斯, 特里·金廷·科, 克里斯托弗·赫昂－蓋恩·李, 肯尼思·里斯·雷諾茲, 約翰·赫恩, 丹尼爾·哈切諾希, J 唐納姆, R 門格, 哈切諾希, 維里恩, 里斯 雷諾茲, N 斯卡佩洛斯, 克 威廉姆斯, 布拉德利 S 威瑟斯, 托弗 赫昂-蓋恩 李, 赫恩, 金廷 科 申請人:美商·應用材料股份有限公司, 美商 應用材料股份有限公司