具体实施方式

化学机械问题中的一个问题是对于图案密度的敏感性(例如由腐蚀和凹陷(dishing)所展现的)。通过定位屏障以阻挡使用过的浆料，以免其被送回基板下方，抛光工艺可对于图案密度更不敏感，且可减少凹陷及腐蚀。

化学机械抛光中的另一问题是缺陷率。缺陷率的可能原因是抛光副产物。阻挡使用过的抛光液回到载体头下方区域的设备可有助于减少抛光副产物在抛光期间到达基板。

化学机械抛光中的另一问题是晶片内的不均匀性(WIWNU)。抛光的不均匀性的可能原因是将浆料不均匀地分布到基板和抛光垫之间的界面。通过放置与抛光垫接触的浆料散布器，可以更均匀的方式在整个抛光垫散布浆料。

图1示出化学机械抛光装置的抛光站20的示例。抛光站20包括了可旋转的盘状平台24，抛光垫30位在该平台上。平台24可操作以围绕轴线25而旋转。例如，电机22可转动驱动轴28以旋转平台24。

抛光垫30可以是具有抛光层32和较软的背层34的两层式抛光垫。多个沟槽38可形成于抛光垫30的抛光面36中(见图3)。

抛光站22可包括具有调节盘42以维持抛光垫30的状况的垫调节装置40(见图2)。调节盘42可定位在臂44的末端处，该臂44可跨抛光垫30径向地移动盘42。

载体头70可操作以将基板10固持抵住抛光垫30。载体头70从支撑结构72(例如转盘或轨道)悬挂，且由驱动轴74连接至载体头旋转电机76使得载体头可围绕轴线71而旋转。可选地，载体头70可侧向振荡，例如在转盘或轨道72上的滑块上侧向振荡；或通过转盘本身的旋转振荡进行侧向振荡。操作时，平台围绕其中心轴线25而旋转，且载体头围绕该载体头的中心轴线71而旋转且跨抛光垫30的顶面侧向地平移。若存在多个载体头，则各载体头70可独立控制其抛光参数，例如各载体头可独立控制向各个各别的基板所施加的压力。

载体头70可包括具有用以接触基板10的背侧的基板安装面的柔性膜片80和用于向基板10上的不同区(例如不同的径向区)施加不同压力的多个可加压腔室82。载体头也可包括固定环84以固定基板。

抛光液分布系统100在抛光垫30的表面上递送及散布抛光液(例如研磨浆料)。抛光液分布系统100也可防止使用过的抛光液回到基板10。

参照图1和图2A，抛光液分布系统100包括用以从储存器112向抛光垫30递送抛光液105的分配器110。分配器110包括了具有定位在抛光垫30上方的一个或更多个端口116的一个或更多个通路114。例如，分配器110可包括刚体，通路114延伸通过该刚体，或分配器110可包括由臂支撑的柔性管道。在任一情况下，耦合至通路114的一个或更多个孔洞或喷嘴可提供端口116。

抛光液分布系统100也包括第一屏障120，该第一屏障120用以阻挡已经过载体头70或调节盘42下方的抛光液到达抛光垫30上分配器110递送新鲜抛光液的位置。第一屏障120定位在抛光垫上分配器110递送抛光液105的位置“之前”(相对于垫的运动方向)。例如，如图2中所示，如果平台24如箭头A所示地逆时针旋转，则第一屏障120相对于分配器110顺时针地定位。

在某些实施方式中，第一屏障120定位在分配器110和调节器40之间(或分配器110和载体头70之间，如果没有调节器的话)。在某些实施方式中，第一屏障定位在调节器40和载体头70之间。

在某些实施方式中，第一屏障120是接触抛光垫30的表面36且大致阻挡抛光液(除了可能存在于沟槽38中的任何使用过的抛光液和/或使用过的抛光液105的薄膜以外)从下面经过的主体。第一屏障的主体可仅靠在抛光垫30上，或正向压在抛光垫30上(例如通过致动器)。在某些实施方式中，第一屏障120是位于略高于抛光垫30的表面36之处的主体。

第一屏障120可以是大致细长的主体(例如线状主体(如图2A中所示))，且可与平台24的运动方向基本上垂直地(例如大致沿着平台24的半径)而定向。或者，第一屏障可相对于平台的半径以实质的角度斜倾(例如10-30°)。

在某些实施方式中，第一屏障120为弯曲的主体，例如如图2B中所示。屏障120可弯曲，使得相较于较靠近平台中心的末端，较靠近平台24的外缘的末端更加顺着运动方向(由箭头A所示)。第一屏障130可弯曲，使得凹侧朝向运动方向。

第一屏障120的前表面相对于抛光面36以15到90度的角度定向(见图3中的角度B)。在某些实施方式中，前表面例如以小于90度的角度相对于抛光面而倾斜。在某些实施方式中，前表面是垂直定向的，即相对于抛光面以直角定向。第一屏障120的前表面可以抛光垫的运动方向(见图3中的箭头A)从顶部到底部倾斜。

在某些实施方式中，第一屏障120是刮水片。刮水片的前表面提供了第一屏障120的前表面。第一屏障120的刮水片可以由柔性材料(如天然橡胶或类似柔性的合成材料(例如柔性塑料))形成或可以刚性材料(例如刚性塑料，例如聚醚醚酮(PEEK)或聚苯硫醚(PPS))形成。

假设刮水片是具有均匀宽度的片体，则第一屏障120的刮水片可相对于抛光面36以15到90度的角度而定位(见图3中的角度B)。在某些实施方式中，第一屏障120的刮水片例如以小于90度的角度相对于抛光面而倾斜。在某些实施方式中，第一屏障120的刮水片是垂直定向的，即相对于抛光面以直角定向。第一屏障120的刮水片可被定向为使得刮水片以抛光垫的运动方向(见图3中的箭头A)从顶部到底部而倾斜。

在某些实施方式中，第一屏障120从第一致动器124悬挂，该第一致动器可控制第一屏障120相对于抛光面36的垂直位置和/或第一屏障120抵着抛光面36的向下力。替代地或额外地，第一致动器124可在抛光垫30上方侧向(例如径向地)移动第一屏障120。

抛光液分布系统100还包括第二屏障130，该第二屏障130用以将才刚由分配器110所递送的新鲜抛光液跨抛光面36以均匀的薄膜散布。第二屏障130定位在抛光垫30上分配器110递送抛光液105的位置“之后”。例如，如图2中所示，如果平台24如箭头A所示地逆时针旋转，则第二屏障130相对于分配器110逆时针地定位。第二屏障130定位在分配器110和载体头70之间。

在某些实施方式中，第二屏障130是接触抛光垫30的表面36且大致阻挡抛光液(除了可能存在于沟槽38中的任何抛光液和/或抛光液105的薄膜以外)从下面经过的主体。第二屏障130的主体可仅靠在抛光垫30上，或正向压在抛光垫30上(例如通过致动器)。在某些实施方式中，第二屏障130是位于略高于抛光垫30的表面36同时仍接触抛光液的主体。例如，在平台旋转时，第二屏障130的主体可在抛光液上进行液面滑行(hydroplane)。在任一情况下，第二屏障130可有助于在整个抛光垫30更均匀地散布新鲜的抛光液105a。

在某些实施方式中，第一屏障120相较于第二屏障130以更大的压力被压进抛光垫30。在某些实施方式中，第一屏障120接触抛光垫30，而第二屏障130位于略高于抛光垫30的表面36同时仍接触抛光液。

第二屏障130可以是大致细长的主体(例如线状主体)，且可与平台24的运动方向实质垂直(例如大致沿着平台24的半径)而定向。或者，第一屏障120可相对于平台的半径以一定角度斜倾(例如10-30°)。

第二屏障130可与第一屏障120平行。或者，第二屏障130相较于第一屏障120可相对于平台的半径以更大的角度斜倾。

在某些实施方式中，第二屏障130为弯曲的主体，例如如图2B中所示。第二屏障130可弯曲，使得相较于较靠近平台中心的末端，较靠近平台24的外缘的末端更加顺着运动方向(由箭头A所示)。第二屏障130可弯曲，使得凹侧朝向运动方向。

第二屏障130沿其长度可以与第一屏障120等距。或者，第二屏障130的曲率半径可小于第一屏障120的曲率半径。此可使得第一屏障120和第二屏障130之间的距离朝向平台24的边缘沿着径向方向而递增。

第二屏障130的前表面相对于抛光面36以15到90度的角度定向。在某些实施方式中，第二屏障的前表面例如以小于90度的角度相对于抛光面而倾斜。在某些实施方式中，第二屏障的前表面是垂直定向的，即相对于抛光面以直角定向。第二屏障130的前表面可以抛光垫的运动方向(见图3中的箭头A)从顶部到底部倾斜。

在某些实施方式中，第二屏障130是刮水片。刮水片的前表面提供了第二屏障130的前表面。第二屏障130的刮水片可以由柔性材料(例如天然橡胶或类似柔性的合成材料(例如可柔性塑料))形成或可以刚性材料(例如刚性塑料，例如聚醚醚酮(PEEK)或聚苯硫醚(PPS))形成。在某些实施方式中，第一屏障120和第二屏障130的刮水片是以相同的材料形成的。

假设刮水片是具有均匀宽度的片体，则第二屏障130的刮水片可被定位为在刮水片的前表面132和抛光面36之间形成15到90度的角度(见图3)。使第二屏障130的刮水片以一定角度定位可有助于将新鲜的浆料推进沟槽，因此减少了到达基板的使用过的浆料的存在。

在某些实施方式中，第二屏障130的刮水片例如以小于90度的角度相对于抛光面而倾斜。在某些实施方式中，第二屏障130的刮水片是垂直定向的，即相对于抛光面以直角定向。第二屏障130的刮水片可被定向为使得刮水片以抛光垫的运动方向从顶部到底部而倾斜。

在某些实施方式中，第一屏障120和第二屏障130的刮水片与抛光面36形成相同的角度。在某些实施方式中，第一屏障120的刮水片是垂直定向的，而第二屏障130的刮水片以抛光垫的运动方向从顶部到底部倾斜。

在某些实施方式中，第二屏障130从第二致动器134悬挂，该第二致动器134可控制第二屏障130相对于抛光面36的垂直位置和/或第二屏障130抵着抛光面36的向下力。替代地或额外地，第二致动器134可在抛光垫30上方侧向(例如径向地)移动第二屏障130。

各致动器124、134可以是气动致动器。例如，参照图5，各致动器可包括下主体150、上主体152和气囊154，屏障(例如刮水片)固定到下主体150，由支架(例如臂)固持上主体152，气囊154被捕集在下主体150及上主体152之间。气囊154的充气因此控制了下主体150和屏障120、130的垂直位置和/或屏障120、130在抛光垫上的压力。气囊底部可固定(例如黏着固定)至下主体150，而气囊的顶部可固定(例如通过气囊的夹持凸缘)至上主体152。任一致动器可以是另一种类的致动器，例如线性电机或压电致动器。

在某些实施方式中，第一屏障120和第二屏障130是从相同的致动器悬挂的。

参照图4和图5，各屏障120、130可从臂160悬挂。例如，各致动器124、134的上主体152可安装在固定至臂160的板164上。臂160可连接至致动器162，该致动器162被配置为跨平台24上侧向地移动臂160。例如，致动器162可以是用以以弧线(见箭头C)扫动臂160的旋转致动器。尽管图4和图5图示了用于两个屏障的公共臂，可存在具有单独致动器的单独的臂。

参照图6，屏障120、130中的一个或两个可由具有扁平下表面170的主体来提供，而不是由单独的薄刮水片来提供，该下表面与抛光面平行地延伸且被压在抛光垫上或与抛光垫稍微隔开同时仍接触抛光液(例如进行液面滑行)。此主体可以由相对刚性的材料(例如陶瓷)或硬塑料(例如聚醚醚酮(PEEK)或聚苯硫醚(PPS))形成。例如，如图6中所示，屏障120、130中的一个或两个可由相对应致动器124、134的下主体150所提供。

对于任一屏障120、130而言，形成屏障的主体可具有前表面172(在抛光垫首先经过下方的侧上)。在某些实施方式中，前表面是垂直面。在某些实施方式中，前表面172将推动抛光液。

对于任一屏障120、130而言，屏障也可包括用以抑制撞击前表面172的抛光液飞溅的防溅罩174。防溅罩174可与下表面170垂直隔开，且以与抛光垫旋转的运动方向相反的方向从主体的前表面水平延伸。

或者，对于任一屏障120、130而言，屏障可包括散布器176。散布器176从主体的前表面172凸起且具有相对于抛光面而倾斜的底面。散布器176的底面和抛光面之间的角度D可以是15到75度。与倾斜的刮水片类似，散布器176的倾斜底面可有助于将新鲜的浆料推进沟槽，因此减少了到达基板的使用过的浆料的存在。

在某些实施方式中，第一屏障120包括防溅罩并且第二屏障130包括散布器176。

回到图2A和图2B，第二屏障130可与第一屏障120隔开。在某些实施方式中，第二屏障130的刮水片与第一屏障120的刮水片平行而定向。第一屏障120和第二屏障130可以是相同的长度(沿其纵轴线)，或第二屏障130可以比第一屏障120短。第一屏障120可完全延伸至平台24和/或抛光垫30的边缘，而第二屏障130可与平台24和/或抛光垫30的边缘隔开。

参照图3，在某些实施方式中，分配器110被定位为使得抛光液105被递送进第一屏障120的刮水片的后表面126。由于刮水片相对于抛光面36的角度，抛光液流下后表面126且接着流到第一屏障120和第二屏障130之间的区域中的抛光垫30上。将抛光液105递送至刮水片上的优点是，抛光液倾向沿着刮水片侧向流动，且因此是沿着较宽的区域来将抛光液递送至抛光垫30。从而，可在整个抛光垫30更均匀地散布抛光液，且可改良抛光的均匀性。然而，如图1中所示，在某些实施方式中，直接将抛光液105分配至抛光垫30上(这会适用于垂直或倾斜的刮水片)。

参照图3，操作时，第一屏障120的前缘122将阻挡使用过的抛光液105b。尽管抛光面36中的任何沟槽38中的某些使用过的抛光液105b将经过屏障120下方，但大部分使用过的抛光液105b将被偏向且流出抛光垫30的边缘。

另一方面来说，新鲜的抛光液105a将由分配器110递送至第一屏障120和第二屏障130之间的区域。新鲜的抛光液将类似地被第二屏障130的前缘132阻挡。取决于流动速率和组件之间的间隔，新鲜的抛光液105a可汇集在第一屏障120和第二屏障130之间的区域中。然而，某些新鲜的抛光液可流进沟槽38，而取代使用过的抛光液105b。其结果是，显著较少的使用过的抛光液可到达基板10，且可减少缺陷。

尽管第一屏障120和第二屏障130被绘示为单独的组件，但其可以是连接的单一外壳的两个壁。两个壁之间的外壳的中间部分中可能存在开放腔室，该开放腔室可容纳抛光液。

如图3中所示，在某些实施方式中，屏障120、130(例如刮水片)中的一个或两个可包括相对于抛光面36呈锐角的第一部分140和与抛光面36平行的第二部分142。圆角部分144可将第一部分140连接至第二部分142。屏障可以此配置预先形成，或屏障可以是柔性材料，该柔性材料初始时是平坦的但在向下压抵抛光面36时变形成此配置。此配置可有助于将新鲜的抛光液105a推进沟槽38以改良与使用过的抛光液105b进行的交换。

通过阻挡使用过的浆料，可减少到达基板的抛光副产物量，且因此可减少缺陷率。此外，在不限于任何特定理论的情况下，通过增加沟槽中的新鲜浆料量，可增加经过基板而与基板接触的抑制剂和活性剂(用于金属抛光)的浓度。这可使得抛光工艺对于图案密度较不敏感，且可减少凹陷和腐蚀。从而，再次地在不限于任何特定理论的情况下，通过阻挡使用过的浆料，可减少铜离子的浓度，这节省了用于与金属面进行反应的抑制剂。

第一屏障120和/或第二屏障130的受控定位(形状、设备维度、垫覆盖率、垫上的安装位置等等)可用以取决于所需的流动路径而引导流体离开平台24或引导流体朝向基板10。

第一屏障120和第二屏障130上的受控的向下力可用以调整流到第二屏障下方的新鲜抛光液与使用过的抛光液的比率。在某些实施方式中，第二屏障130相较于第一屏障120以较低的压力压抵抛光垫30。在某些实施方式中，第二屏障130相较于第一屏障120在抛光垫30上方被隔开更高处。

通过使用浆料分布系统100来控制抛光液的分配位置或分配图案，可调整抛光的轮廓且可改良抛光均匀性。

尽管以上的论述集中在抛光液的实体屏障，使用喷气机来阻挡抛光液也会是可能的。例如，臂可在抛光垫上方延伸，且可将加压气体(例如空气或氮气)朝向抛光垫引导通过臂的底部中的狭缝或多个孔洞。在适当选择气流速率的情况下，气体可阻挡抛光液。此外，也可能使用真空来将使用过的抛光液吸离抛光垫；可通过在抛光垫上方侧向延伸的臂的底部中的狭缝或多个孔洞来施加这种真空。

控制器90(例如公共可程序化数字计算机)可控制来自储存器的抛光液105的流动速率，且控制致动器124、134以控制屏障120、130在抛光垫30上的向下力和/或位置。来自原位监控系统的测量结果可被馈送至控制器90，该控制器90可调整抛光液流动速率和/或屏障的向下力和/或屏障的位置，以补偿抛光不均匀性。

控制器90也可连接至控制由载体头70所施加的压力的压力机构；连接至载体头旋转电机76以控制载体头旋转速率；连接至平台旋转电机21以控制平台旋转速率；或连接至抛光液分布系统100以控制供应至抛光垫的浆料成分。

抛光液分布系统可用在各种抛光系统中。抛光垫可以是固定至平台的圆形(或某些其他形状)垫、延伸于供应辊与收取辊之间的窄带、或连续的带。抛光垫可固定在平台上、在抛光操作之间逐渐在平台上前进或在抛光期间在平台上被连续驱动。垫可在抛光期间固定至平台，或可在抛光期间在平台和抛光垫之间存在流体轴承。抛光垫可以是标准(例如具有或不具有填料的聚胺酯)的粗糙垫、软垫或固定研磨垫。

已描述了本发明的许多实施例。尽管如此，将了解的是，可在不脱离本发明的精神和范围的情况下作出各种更改。例如

·可在没有后屏障(第二屏障)的情况下使用前屏障(第一屏障)。

·可在没有前屏障(第一屏障)的情况下在抛光系统中使用后屏障(第二屏障)。

·分配器可被支撑在第一屏障和/或第二屏障上或可以是第一屏障和/或第二屏障的整体部分。例如，分配器可以是支撑在第一屏障上的柔性管。

据此，其他的实施例是在以下权利要求的范围内的。