Platen droplet contamination reduction apparatus

Abstract

Methods and apparatus for polishing a semiconductor substrate are provided. In one embodiment a polishing system for polishing a semiconductor substrate is provided. The polishing system includes a polishing pad assembly and a carrier head assembly. The is carrier head assembly disposed over the polishing pad assembly and includes a body having a lower surface facing the polishing pad assembly, a shaft coupling a carrier to the body, the shaft disposed through the lower surface, the lower surface facing the carrier and the polishing pad assembly, and a droplet reduction system disposed on the lower surface.

Description

PLATEN DROPLET CONTAMINATION REDUCTION APPARATUSBACKGROUNDField

[0001] Embodiments described herein generally relate to equipment used in the manufacturing of electronic devices, and more particularly, to a chemical mechanical polishing (CMP) system which may be used to polish or planarize the surface of a substrate in a semiconductor device manufacturing process.

[0002] Description of the Related Art

[0003] Chemical mechanical polishing (CMP) is commonly used in the manufacturing of high-density integrated circuits to planarize or polish a layer of material deposited on a substrate. In a typical CMP process, a substrate is retained in a carrier head that presses the backside of the substrate towards a rotating polishing pad in the presence of a polishing fluid. Material is removed across the material layer surface of the substrate in contact with the polishing pad through a combination of chemical and mechanical activity which is provided by the polishing fluid and a relative motion of the substrate and the polishing pad. Typically, after one or more CMP processes are complete, a polished substrate will be further processed in one or a more post-CMP substrate processing operations. For example, the polished substrate may be further processed using one or a combination of cleaning, inspection, and measurement operations. Once the post-CMP operations are complete a substrate can be sent out of a CMP processing area to the next device manufacturing process, such as a lithography, etch, or deposition process.

[0004] CMP operations occur in a CMP system with one or more chambers. The CMP systems include both polishing and cleaning sub-assemblies. Some cleaning sub-assemblies employ steam cleaning in the chamber. Some polishing sub-assemblies are adjacent cleaning sub-assemblies. Polishing operations performed by the polishing sub-assemblies use specific and specialized slurry and process fluid compositions. The  specific concentrations are within narrow ranges and include elements that can change when water is introduced. Any changes to the slurry or process fluid can change the characteristics of the operations and damage a substrate, reducing throughput, and product quality.

[0005] Accordingly, CMP systems which reduce the possibility that water can be introduced into the slurry or process fluid during a polishing operation are needed in the art.SUMMARY

[0006] The present disclosure is generally related to chemical mechanical polishing (CMP) systems and assemblies disposed therein.

[0007] In one embodiment a polishing system for polishing a semiconductor substrate is provided. The polishing system includes a polishing pad assembly and a carrier head assembly. The is carrier head assembly disposed over the polishing pad assembly and includes a body having a lower surface facing the polishing pad assembly, a shaft coupling a carrier to the body, the shaft disposed through the lower surface, the lower surface facing the carrier and the polishing pad assembly, and a droplet reduction system disposed on the lower surface.

[0008] In another embodiment a substrate polishing system for polishing a semiconductor substrate is provided. The substrate polishing system includes a chamber, a polishing pad assembly disposed in the chamber, and a carrier head assembly disposed in the chamber and over the polishing pad assembly. The carrier head assembly includes a body, a shaft coupling a carrier to the body, a lower surface of the body, the shaft disposed through the lower surface, and a droplet reduction system disposed on the lower surface. The lower surface of the body faces the carrier and the polishing pad assembly. The droplet reduction system includes a hydrophilic material.

[0009] In another embodiment a substrate polishing system for polishing a semiconductor substrate is provided. The substrate polishing system includes  a chamber, a polishing pad assembly disposed in the chamber, and a carrier head assembly disposed in the chamber and over the polishing pad assembly. The carrier head assembly includes a body, a shaft coupling a carrier to the body, a lower surface of the body, the shaft disposed through the lower surface, and a droplet reduction system disposed on the lower surface. The lower surface of the body faces the carrier and the polishing pad assembly. The droplet reduction system includes a hydrophobic material.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

[0010] So that the manner in which the above recited features of the present disclosure can be understood in detail, a more particular description of the disclosure, briefly summarized above, may be had by reference to embodiments, some of which are illustrated in the appended drawings. It is to be noted, however, that the appended drawings illustrate only exemplary embodiments of the present disclosure and are therefore not to be considered limiting of its scope, as the disclosure may admit to other equally effective embodiments.

[0011] Figure 1A is a schematic isometric view of a substrate polishing system, according to an embodiment.

[0012] Figure 1B is an isometric view of a droplet reduction system, according to an embodiment.

[0013] Figure 1C is an isometric view of a droplet reduction system, according to an embodiment.

[0014] Figure 2A is a schematic side view of a polishing system, according to one embodiment, which may be used as one or more of a plurality of polishing systems in one or more of the modular polishing systems described herein.

[0015] Figure 2B is a top down section view of the polishing system of Figure 2A taken along line A′-A.

[0016] Figure 3A is a plan view of a polishing system, according to certain embodiments.

[0017] Figure 3B is a schematic, partial cross-sectional side view of the polishing system of Figure 3A, according to certain embodiments.

[0018] To facilitate understanding, identical reference numerals have been used, where possible, to designate identical elements that are common to the figures. It is contemplated that elements and features of one embodiment may be beneficially incorporated in other embodiments without further recitation.DETAILED DESCRIPTION

[0019] Embodiments of the present disclosure generally relate to chemical mechanical polishing (CMP) systems used in the manufacturing of semiconductor devices. In particular, embodiments herein relate to schemes for sequential application of cleaning fluids for improved maintenance of CMP systems.

[0020] Figure 1A is a schematic isometric view of a substrate polishing system 100, according to an embodiment. Referring to Figure 1A, the substrate polishing system 100 is a multi-platen polishing system for polishing a semiconductor substrate. The polishing system 100 generally includes a chamber 101, a base 112, three independently-operated polishing pad assemblies 114a, 114b, and 114c, (hereinafter after “polishing pad assemblies 114a-c” ) , a substrate transfer station 116, and a rotatable carrier head assembly 118 which choreographs the operation of four independently rotatable carrier heads 120. The polishing pad assemblies 114a-c and the carrier head assembly 118 are disposed in the chamber 101.

[0021] The carrier head assembly 118 has a support plate 142 with slots 144 through which drive shafts 146 extend to support the carrier heads 120 and to rotate the carrier heads 120 about a carrier axis A1. The carrier head  assembly 118 is disposed in the chamber 101 and over one or more of the polishing pad assemblies 114a-c.

[0022] Typically, the drive shafts 146 are coupled to an actuator (not shown) which oscillates the drive shafts 146 back-and-forth in the slots 144 to impart a sweeping motion to the carrier heads 120 relative a polishing pad 154 disposed there beneath. The carrier heads 120 are rotated by respective motors 148, which are normally hidden behind a removable cover 150 (one quarter of which is removed in (Figure 1A) of the carrier head assembly 118.

[0023] The removable cover 150 and the support plate 142 form a body 107 of the carrier head assembly 118. The body 107 of the carrier head assembly 118 also includes a lower surface 103 of the body 107. The lower surface 103 faces the one or more carrier heads 120 and the one or more polishing pad assemblies 114a-c. In some embodiments, the lower surface 103 includes the lower surface of the support plate 142. The drive shafts 146 are disposed through the lower surface 103. The carrier head assembly 118 is coupled to the chamber 101 by a mount 111.

[0024] In operation, a substrate is loaded onto the transfer station 116, from which the substrate is transferred to a carrier head 120. The carrier head assembly 118 then transfers the substrate through a series of one or more polishing stations 114a-c and finally returns the polished substrate to the transfer station 116. The transfer station 116 includes a load cup 117 to facilitate loading and transfer of the substrate.

[0025] Each polishing pad assembly 114a-c includes a rotatable platen 152 which supports a polishing pad 154, a combined polishing fluid delivery / rinse arm 155 (shown as 155a, 155b, and 155c) , and a pad conditioning apparatus 156 (shown as 156a, 156b, and 156c) . Here, each polishing station 114a-c also includes a cleaning cup 166 that contains a cleaning solution, such as deionized water, for rinsing or cleaning a conditioner head 160. Typically, the platen 152 is disposed through a table top 157 and the polishing fluid delivery arm 155, the pad conditioning  apparatus 156, and the cleaning cup 166 are mounted onto the table top 157 proximate to the platen 152.

[0026] Each polishing fluid delivery arm 155 delivers polishing fluid to an associated polishing pad 154 to facilitate the substrate polishing operation. In addition, the polishing fluid delivery arm 155 can deliver a cleaning fluid, e.g., deionized water, to the polishing pad 154 to rinse polishing byproducts from the polishing pad surface 176.

[0027] Each pad conditioning apparatus 156 includes an arm 162 that supports a conditioner head 160 over the respective polishing pad assembly 114a-c. The arm 162 is movably secured to the table top 157 at a base 164. A distal end of the arm 162 is coupled to the conditioner head 160, and a proximal end of the arm 162 is coupled to the base 164. The base 164 can rotate to pivot the arm 162 and thus move the conditioner head 160 across a polishing pad surface 176.

[0028] The carrier head assembly 118 further includes a droplet reduction system 105 coupled to the lower surface 103 of the body 107.

[0029] Figure 1B is an isometric view of the droplet reduction system 105, according to one or more embodiments. In some embodiments, which may be combined with other embodiments, the droplet reduction system 105 includes a hydrophilic material 115 and a pump 108. The pump 108 is disposed in a first region 113a of the droplet reduction system 105. The droplet reduction system 105 extends outward to one or more second regions 113b disposed over and above the respective polishing pad assembly 114a-c (Figure 1A) . In some embodiments, the cover 106 extends outward from the body 107 in a direction about parallel to the polishing pad assembly 114a-c (Figure 1A) .

[0030] The droplet reduction system 105 has a thickness T1 of the second region 113b of about 1 millimeter to about 6 millimeters. For example, the thickness T1 is 5 millimeters or less. In some embodiments, that may be  combined with other embodiments, the first region 113a extends below the second region 113b to enable gravity to flow condensation from the hydrophilic material 115 to the pump 108. For example, the cover 106 forms a sloped surface 121 from the second region 113b to the first region 113a so that as fluid condensates in the second region 113b, the condensation flows to the first region 113a instead of dripping onto the polishing pad 154 or platen 152 (Figure 1A) . In operation, the the sloped surface 121 is configured to translate a fluid radially outward of the polishing pad assembly 114a-c (Figure 1A) . In some embodiments, the pump 108 is disposed centrally proximate to the carrier axis A1.

[0031] In some embodiments that may be combined with other embodiments, the droplet reduction system 105 also includes a cover 106. The cover 106 is coupled to the lower surface 103 of the body 107 (Figure 1A) . For example, the cover 106 is coupled to the support plate 142. The cover 106 may be mounted to the support plate 142 by one or more of a bolt, a clasp, an adhesive, but other mounting methods are contemplated. The cover 106 may be the hydrophilic material 115. The hydrophilic material 115 is configured to direct condensation that would otherwise form on the lower surface 103 of the body 107 (Figure 1A) , from the one or more second regions 113b to the pump 108. The hydrophilic material 115 includes one or more of titanium, magnesium, chromium, and combintions thereof. For example, the hydrophilic material 115 is a porous material. For example, the hydrophilic material 115 is TiO2 in MgCr2O4 with a minor phase of MgTi2O5. For example, the cover 106 is a hydrophilic cover with a ceramic structure of interconnected pores having a high specific surface area. In some examples the hydrophilic material 115 is a thin film over the cover 106, the thin film being sol-gel BaTiO3 thin film with porous microstructure.

[0032] The pump 108 is coupled to the cover 106. The pump 108 is disposed radially outward of the respective polishing pad assembly 114a-c (Figure 1A) so that condensation is pulled away from the one or more second  regions 113b and directed to the pump 108 for removal of condensation from the chamber 101.

[0033] As illustrated in Figure 1B, the cover 106 may also include one or more apertures 109 disposed through the cover 106. In some embodiments that may be combined with other embodiments the hydrophilic material 115 is disposed within a cavity 110 of the cover 106. In some embodiments, the one or more apertures 109 allow for a reduction of surface area of the cover 106 in the one or more second regions 113b, such that condensation occurs substantially on the hydrophilic material 115 without dripping on to a respective polishing pad assembly 114a-c (Figure 1A) . The hydrophilic material 115 is in fluid communication with the pump 108 such that the hydrophilic material 115 is configured to translate a fluid from the apertures 109 to the pump 108. For example, the hydrophilic material 115 exposed by the apertures 109 translates water within the cover 106 to adjacent the pump 108.

[0034] In operation, condensation tries to form on the hydrophilic material 115 disposed within the cavity 110, but the hydrophilic material 115 absorbs the condensation and enables the pump 108 to transfer the condensate out of the chamber 101 (Figure 1A) .

[0035] Figure 1C is an isometric view of the droplet reduction system 105, according to one or more embodiments. In some embodiments that may be combined with other embodiments the droplet reduction system 105 includes a hydrophobic material 125. The hydrophobic material 125 includes one or more of beryllium oxide (BeO) , aluminum nitride (AlN) , silicon carbide (SiC) , and combinations thereof. The hydrophobic material 125 reduces the amount of condensation formed over the respective polishing pad assembly 114a-c (Figure 1A) .

[0036] In some embodiments, that may be combined with other embodiments, embodiments, the droplet reduction system 105 includes the cover 106 formed of the hydrophobic material 125. In some embodiments,  that may be combined with other embodiments, the droplet reduction system 105 includes the cover 106 with a coating of the hydrophobic material 125. In some embodiments, the hydrophobic material 125 is disposed on the outer surface of the cover 106. For example, the coating is a TiO2-ZnO coating layer on the cover 106, but other coatings are contemplated. Other coatings include ceramic superhydrophobic coatings like carbon nano-tube structures and silica nano-coating for reducing water condensation.

[0037] The droplet reduction system 105 may further include a heating unit 119 configured to heat the droplet reduction system 105 to about 40° Celsius or greater. For example, the heating unit 119 heats the cover 106 to about 40° Celsius or greater. The heating unit 119 includes one or more heating elements 119a. In some embodiments that may be combined with other embodiments, the heating elements 119a are embedded within the cover 106. For example, the heating unit 119 is a heater thermally coupled to the cover 106.

[0038] The droplet reduction system 105 described herein reduces the ability for water to condensate on a surface over the platen 152. When water is allowed to condensate and drip onto the platen 152, the water can react with chemistry within the polishing slurry, changing the characteristics of the slurry. For example, the water can contaminate the slurry and cause grains of material to fuse and become larger. This change in slurry chemistry during a polishing operation can damage a substrate. Further, identification of where in the substrate production process the damage occurred is a costly and time consuming process. Thus, reducing slurry contamination opportunities prevents loss and reduced throughput.

[0039] While shown in the configurations in Figure 1B and 1C, the droplet reduction system 105 can be applied to any surface within a polishing system where water can condensate and drip onto a surface, thereby contaminating a slurry or other process fluid. Further the description of Figure 1B and Figure 1C is exemplary and non-limiting such that the droplet reduction system 105  can include at least one or more of the hydrophobic material 125, the heating unit 119, the cover 106, the pump 108 and the hydrophilic material 115.

[0040] Figure 2A is a schematic side view of a polishing system, according to one embodiment, which may be used as one or more of a plurality of polishing systems of the modular polishing systems described herein. Figure 2B is a top down sectional view of Figure 2A taken along line A-A.

[0041] Here, the polishing system 200 is disposed within a modular chamber 210 and includes a carrier head assembly 220 comprising a first carrier motion assembly 230a and a second carrier motion assembly 230b where each of the carrier motion assemblies 230a, b includes a corresponding carrier head 231. The polishing system 200 further includes a station for loading and unloading substrates to and from the carrier heads, herein a carrier loading station 240, and a polishing pad assembly 250. In embodiments herein, the carrier head assembly 220, the carrier loading station 240, and the polishing pad assembly 250 are disposed in a one-to-one-to-one relationship within the modular chamber 210. This one-to-one-to-one relationship and the arrangements described herein facilitate the simultaneous substrate loading  / unloading and polishing operations of at least two substrates 280 to enable the high throughput density substrate handling methods described herein.

[0042] Here, the modular chamber 210 features a plurality of vertically disposed supports, herein upright supports 211, a horizontally disposed tabletop 212, and an overhead support 213 disposed above the tabletop 212 and spaced apart therefrom. The upright supports 211, the tabletop 212, and the overhead support 213 collectively define a processing region 214. Here, the modular chamber 210 has a generally rectangular footprint when viewed from the top down (Figure 2B) where four individual ones of the upright supports 211 are respectively coupled to the four outward facing corners of both the tabletop 212 and the overhead support 213. In other embodiments, the tabletop 212 and the overhead support 213 may be coupled to upright supports 211 at other suitable locations which have been selected to prevent  interference between the upright supports 211 and substrate handling operations. In other embodiments, the modular chamber 210 may comprise any desired footprint shape when viewed from the top down.

[0043] In some embodiments, the polishing system 200 further includes a plurality of panels 215 (shown in phantom in Figure 2B) each vertically disposed between adjacent corners of the modular chamber 210 to enclose and isolate the processing region 214 from other portions of a modular polishing system 200. In those embodiments, one or more the panels 215 typically has a slit shaped opening (not shown) formed therethrough to accommodate substrate transfer into and out of the processing region 214.

[0044] Here, the carrier head assembly 220 is suspended from the overhead support 213 and includes a support shaft 221 disposed through an opening in the overhead support 213, an actuator 222 coupled to the support shaft 221, and a carrier platform 223 coupled to, and supported by, the support shaft 221. The actuator 222 is used to rotate or alternately pivot the support shaft 221, and thus the carrier platform 223, about a support shaft axis A in the clockwise and counterclockwise directions. In other embodiments (not shown) , the support shaft 221 may be mounted on and / or coupled to the tabletop 212 to extend upwardly therefrom. In those embodiments, the carrier platform 223 is coupled to, disposed on, and / or otherwise supported by an upper end of the support shaft 221. In those embodiments, the support shaft 221 may be vertically disposed in an area between the carrier loading station 240 and the polishing pad assembly 250 which are described below.

[0045] As shown, the carrier platform 223 provides support to the carrier motion assemblies 230a, b and is coupled to an end of the support shaft 221 which is disposed in the processing region 214. Here, the carrier platform 223 comprises an upper surface and a lower surface 203 which is opposite of the upper surface. The carrier platform 223 is shown as a cylindrical disk but may comprise any suitable shape sized to support the components of the carrier motion assemblies 230a, b. The carrier platform 223 is typically formed of a  relatively light weight rigid material, such as aluminum which is resistant to the corrosive effects of commonly used polishing fluids. Here, the carrier platform 223 has a plurality of openings 224 (Figure 2B) disposed therethrough. In some embodiments, the carrier head assembly 220 further includes a housing 225 (shown in phantom in Figure 2A) disposed on the upper surface of the carrier platform 223. The housing 225 desirably prevents polishing fluid overspray from the polishing process from coming into contact with, and causing corrosion to, the components disposed on or above the carrier platform 223 in a region defined by the housing 225. Beneficially, the housing 225 also prevents contaminants and / or other defect causing particles from transferring from the components contained therein to the substrate processing regions which might otherwise cause damage to the substrate surface, such as scratches and / or other defects. In some embodiments, the carrier head assembly 220 further includes an assembly housing 205. The assembly housing 205 and the lower surface 203 define a body 207 having the lower surface 203.

[0046] The polishing system 200 includes the droplet reduction system 105 coupled to the lower surface 203 of the body 207.

[0047] As shown, the carrier platform 223 provides support for two carrier motion assemblies, the first carrier motion assembly 230a and the second carrier motion assembly 230b, so that the carrier head assembly 220 and the carrier motion assemblies 230a, b are arranged in a one-to-two relationship within the modular chamber 210. Thus, the carrier head assembly 220, the carrier motion assemblies 230a, b, the carrier loading station 240, and the polishing pad assembly 250 are arranged in an one-to-two-to-one-to-one relationship within the modular chamber 210. In some embodiments, the carrier head assembly 220 supports only a single carrier assembly, such as the first carrier motion assembly 230a. In some embodiments, the carrier head assembly 220 supports not more than two carrier motion assemblies, such as the first carrier motion assembly 230a and the second carrier motion assembly 230b. In some embodiments, a carrier head assembly 220 is  configured to support not more and not less than the two carrier motion assemblies 230a, b.

[0048] Typically, each of the carrier motion assemblies 230a, b comprises a carrier head 231, a carrier shaft 232 coupled to the carrier head 231, one or a plurality of actuators, such as a first actuator 233 and a second actuator 234, and a pneumatic assembly 235. Here, the first actuator 233 is coupled to the carrier shaft 232 and is used to rotate the carrier shaft 232 about a respective carrier axis B or B'. The second actuator 234 is coupled to the first actuator 233 and is used to oscillate the carrier shaft 232 a distance X (1) between a first position with respect to the carrier platform 223 and a second position disposed radially outward from the first position or to positions disposed therebetween. Typically, the carrier shaft 232 is oscillated during substrate polishing to sweep the carrier head 231, and thus a substrate 280 disposed therein, between an inner diameter of a polishing pad 252 and an outer diameter of the polishing pad 252 to, at least in part, prevent uneven wear of the polishing pad 252. Beneficially, the linear (sweeping) motion imparted to the carrier head 231 by oscillating the carrier shaft 232 may also be used to position the carrier head 231 on the polishing pad 252 such that the carrier head 231 does not interfere with the positioning of the polishing fluid dispense arm 253 and / or pad conditioning arm 255 (Figure 2B) . In some embodiments, the linear motion is used to retract the carrier heads 231 towards axis A before the carrier platform 223 is rotated or pivoted. Retracting the carrier heads 231 towards axis A provides a smaller swing radius as the carrier heads 231 are swung about the axis A between the carrier loading station 240 and the polishing pad assembly 250. This smaller swing radius advantageously makes room for the addition of other components to the polishing system 200 if additional components are so desired.

[0049] The carrier shafts 232 are disposed through the respective openings 224 (Figure 2B) , here radial slots, disposed through the carrier platform 223. Typically, the actuators 233 and 234 are disposed above the carrier platform 223 and are enclosed within the region defined by the carrier  platform 223 and the housing 225. The respective positions of the openings 224 in the carrier platform 223 and the position of the carrier shafts 232 disposed through the openings 224 determines a swing radius R (1) of a carrier head 231 as it is moved from a substrate polishing to a substrate loading or unloading position. The swing radius R (1) of a carrier head 231 can determine minimum spacing between polishing systems 200 in the modular polishing systems described herein as well as the ability to perform processes in within a processing module that are ex-situ to the polishing process, i.e., not conducted concurrently therewith.

[0050] In some embodiments, the swing radius R (1) of a carrier head 231 is not more than about 2.5 times the diameter of a to-be-polished substrate, such as not more than about 2 times the diameter of a to-be-polished substrate, such as not more than about 1.5 times the diameter of a to-be-polished substrate. For example, for a polishing system 200 configured to polish a 300 mm diameter substrate the swing radius R (1) of the carrier head 231 may be about 750 mm or less, such as about 600 mm or less, or about 450 mm or less. Appropriate scaling may be used for polishing systems configured to polish other sized substrates. The swing radius R (1) of a carrier head 231 may be more, less, or the same as a swing radius R (2) of the carrier platform 223. For example, in some embodiments the swing radius R(1) of the carrier head 231 is equal to or less than the swing radius R (2) of the carrier platform 223.

[0051] Here, each carrier head 231 is fluidly coupled to a pneumatic assembly 235 through one or more conduits (not shown) disposed through the carrier shaft 232. The term “fluidly coupled” as used herein refers to two or more elements that are directly or indirectly connected such that the two or more elements are in fluid communication, i.e., such that a fluid may directly or indirectly flow therebetween. Typically, the pneumatic assembly 235 is fluidly coupled to the carrier shaft 232 using a rotary union (not shown) which allows the pneumatic assembly 235 to remain in a stationary position relative to the carrier platform 223 while the carrier head 231 rotates there beneath.  The pneumatic assembly 235 provides pressurized gases and / or vacuum to the carrier head 231, e.g., to one or more chambers (not shown) disposed within the carrier head 231. In other embodiments, one or more functions performed by components of the pneumatic assembly 235 as described herein may also be performed by electromechanical components, e.g., electromechanical actuators.

[0052] The carrier head 231 will often feature one or more of flexible components, such as bladders, diaphragms, or membrane layers (not shown) which may, along with other components of the carrier head 231, define chambers disposed therein. The flexible components of the carrier head 231 and the chambers defined therewith are useful for both substrate polishing and substrate loading and unloading operations. For example, a chamber defined by the one or more flexible components may be pressurized to urge a substrate disposed in the carrier head towards the polishing pad by pressing components of the carrier head against the backside of the substrate. When polishing is complete, or during substrate loading operations, a substrate may be vacuum chucked to the carrier head by applying a vacuum to the same or a different chamber to cause an upward deflection of a membrane layer in contact with the backside of the substrate. The upward deflection of the membrane layer will create a low pressure pocket between the membrane and the substrate, thus vacuum chucking the substrate to the carrier head 231. During substrate unloading operations, where the substrate is unloaded from the carrier head 231 into the carrier loading station 240, a pressurized gas may be introduced into the chamber. The pressurized gas in the chamber causes a downward deflection of the membrane to release a substrate from the carrier head 231 a, b into the carrier loading station 240.

[0053] Here, the carrier loading station 240 is a load cup comprising a basin 241, a lift member 242 disposed in the basin 241, and an actuator 243 coupled to the lift member 242. In some embodiments, the carrier loading station 240 is coupled to a fluid source 244 which provides cleaning fluids, such as deionized water, which may be used to clean residual polishing fluids  from a substrate 280 and / or carrier head 231 before and / or after substrate polishing. Typically, a substrate 280 is loaded into the carrier loading station 240 in a “face down” orientation, i.e., a device side down orientation. Thus, to minimize damage to the device side surface of the substrate through contact with surfaces of the lift member 242, the lift member 242 will often comprise an annular substrate contacting surface which supports the substrate 280 about the circumference, or about portions of the circumference, thereof. In other embodiments, the lift member 242 will comprise a plurality of lift pins arranged to contact a substrate 280 proximate to, or at, the outer circumference thereof. Once a substrate 280 is loaded into the carrier loading station 240 the actuator 243 is used to move the lift member 242, and thus the substrate 280, in the Z-direction towards a carrier head 231 positioned thereabove for vacuum chucking into the carrier head 231. The carrier head 231 is then moved to the polishing pad assembly 250 so that the substrate 280 may be polished thereon.

[0054] In other embodiments, the carrier loading station 240 features buff platen that may be used to buff, e.g., soft polish, the substrate surface before and / or after the substrate is processed at the polishing station. In some of those embodiments, the buff platen is movable in a vertical direction, i.e., the Z-direction to make room for substrate transfer to and from the carrier loading station using a substrate transfer and / or to facilitate substrate transfer to and from the carrier heads 231. In some embodiments, the carrier loading station 240 is further configured as an edge correction station, e.g., to remove material from regions proximate to the circumferential edge of the substrate before and / or after the substrate is processed at the polishing pad assembly 250. In some embodiment, the carrier loading station 240 is further configured as a metrology station and / or a defect inspection station, which may be used to measure the thickness of a material layer disposed on the substrate before and / or after polishing, to inspect the substrate after polishing to determine if a material layer has been cleared from the field surface thereof, and / or to inspect the substrate surface for defects before and / or after polishing. In those embodiments, the substrate may be returned to the  polishing pad for the further polishing and / or directed to a different substrate processing module or station, based on the measurement or surface inspection results obtained using the metrology and / or defect inspection station.

[0055] Here, a vertical line disposed through the center C of the carrier loading station 240 is co-linear with the center of a circular substrate 280 (e.g., a silicon wafer when viewed top down) . As shown the center C is co-linear with the shaft axis B or B'when a substrate 280 is being loaded to or unloaded from a carrier head 231 disposed thereover. In other embodiments, the center C of the substrate 280 may be offset from the shaft axis B when the substrate 280 is disposed in the carrier head 231.

[0056] The polishing pad assembly 250 features a platen 251, a polishing pad 252, a polishing fluid dispense arm 253, an actuator 254 coupled to the fluid dispense arm 253, a pad conditioner arm 255, an actuator 256 coupled to a first end of the pad conditioner arm 255, and a pad conditioner 257. The pad conditioner 257 is coupled to a second end of the pad conditioner arm 255 that is distal from the first end. To reduce visual clutter the fluid dispense arm 253, the pad conditioner arm 255, the actuators 254, 256 respectively coupled thereto, and the pad conditioner 257 are not shown in Figure 2A but are shown in Figure 2B. In other embodiments, the fluid dispense arm 253 may be disposed in a fixed position relative to the rotational center of the polishing platen 251, i.e., disposed in a fixed position relative to the platen axis D. In some embodiments, the fluid dispense arm 253 may be curved so as to avoid interference with the carrier heads 231 as the carrier heads 231 are swung about the support shaft axis A.

[0057] Here, the polishing pad assembly 250 further includes a fence 258 (shown in cross section in Figure 2A) which surrounds the polishing platen 251 and is spaced apart therefrom to define a drainage basin 259. Polishing fluid and polishing fluid byproducts are collected in the drainage basin 259 and are removed therefrom through a drain 260 in fluid communication therewith. In other embodiments, the fence 258 may comprise one or more  sections disposed about, or partially disposed above, respective portions of the polishing platen 251, and / or may comprises one or more sections disposed between the carrier loading station 240 and the polishing pad assembly 250. Here, the platen 251 is rotatable about a platen axis D which extends vertically through the center of the platen 251. Here, the polishing pad assembly 250 features a single platen 251 so that the carrier head assembly 220, the carrier loading station 240, and the platen 251 are disposed in a one-to-one-to-one relationship.

[0058] Typically, the carrier head assembly 220 and the polishing pad assembly 250 are arranged to minimize the footprint of the polishing system 200. For example, in one embodiment a distance X (2) between the support shaft axis A and the platen axis D is not more than 2.5 times the swing radius R(1) of a carrier head 231.

[0059] Here, the fluid dispense arm 253 is configured to dispense polishing fluids at or proximate to the center of the polishing pad, i.e., proximate to platen axis D disposed therethrough. The dispensed polishing fluid is distributed radially outward from the center of the platen 251 by centrifugal force imparted to the polishing fluid by the rotation of the platen 251. For example, here the actuator 254 is coupled to a first end of the fluid dispense arm 253 and is used to move the fluid dispense arm 253 about an axis E so that a second end of the fluid dispense arm 253 may be positioned over or proximate to the center of the platen 251 and the polishing pad 252 disposed thereon.

[0060] The pad conditioner arm 255 comprises a first end coupled to the actuator 256 and a second end coupled to the pad conditioner 257. The actuator 256 swings the pad conditioner 257 about an axis F disposed through the first end and simultaneously urges the pad conditioner 257 toward the surface of the polishing pad 252 disposed there beneath. The pad conditioner 257 is typically one of a brush or a fixed abrasive conditioner, e.g., a diamond embedded disk, which is used to abrade and rejuvenate the polishing surface of the polishing pad 252.

[0061] Here, the pad conditioner 257 is urged against the polishing pad 252 while being swept back and forth from an outer diameter of the polishing pad 252 to, or proximate to, the center of the polishing pad 252 while the platen 251, and thus the polishing pad 252, rotate therebeneath. Typically, the pad conditioner 257 is urged against the polishing pad 252 in the presence of a fluid, such as polishing fluid or deionized water, which provides lubrication therebetween. The fluid is dispensed onto the polishing pad 252 near the platen axis D by positioning the fluid dispense arm 253 thereover. Typically, the carrier head assembly 220 and the polishing pad assembly 250 are arranged so that the swing radius R (1) of a carrier head 231 is not within a swing path of one or both of the fluid dispense arm 253 or the pad conditioner 257. This arrangement beneficially allows for ex-situ conditioning of the polishing pad 252 while the carrier head assembly 220 pivots the carrier heads 231 between the carrier loading and substrate polishing positions as further described below.

[0062] Typically, the carrier head assembly 220, the carrier motion assemblies 230a, b, the carrier loading station 240, and the polishing pad assembly 250 are disposed in an arrangement that desirably minimizes the cleanroom footprint of the polishing system 200. Herein, a description of the arrangement is made using the relative positions of the carrier heads 231, carrier loading station 240, and platen 251 when the carrier head assembly 220 is disposed in one of a first or second processing mode and the first and second plane G defined therefrom (plane G is shown in Figures 2B)

[0063] In Figures 2A-2B, the carrier head assembly 220 is disposed in a first processing mode. In the first processing mode the first carrier motion assembly 230a is disposed above the platen 251 and the second carrier motion assembly 230b is disposed above the carrier loading station 240. I. e., in the first processing mode the carrier head 231 of the second carrier motion assembly 230b is positioned above the carrier loading station 240 to allow for substrate loading and unloading thereinto and therefrom. In a second processing mode (not shown) the carrier platform 223 will be rotated or  pivoted an angle θ of 280° about the support shaft axis A and the relative positions of the first carrier motion assembly 230a and the second carrier motion assembly 230b will be reversed. I. e., in the second processing mode the carrier head 231 of the second carrier motion assembly 230a will be positioned above the carrier loading station 240 to allow for substrate loading and unloading thereinto and therefrom.

[0064] Herein, the relative positions of the carrier head assembly 220 and the polishing pad assembly 250 are described by reference to the plane G shown in Figure 2B. The first plane G is a vertical plane that is orthogonal to the typically horizontal pad mounting surface of the platen 251 and is further defined by the support shaft axis A and a vertical center C of the carrier loading station 240. Typically, the carrier shaft axes B and B'will be disposed within the first plane G when the carrier head assembly 220 is disposed in either the first or second processing modes. As shown in Figure 2B, the support shaft axis A, the vertical center C, and the platen axis D are co-planar with one another and thus collectively define the first plane G.

[0065] Figure 3A is a plan view of a polishing system 300, such as a chemical mechanical polishing (CMP) tool for processing one or more substrates. The polishing system 300 includes a polishing platform, or base 302 that at least partially supports and houses a plurality of polishing pad assemblies 324. For example, the polishing system 300 shown includes four polishing pad assemblies 324a, 324b, 324c, and 324d. Each polishing pad assembly 324 is adapted to polish a substrate that is retained in a carrier head 326.

[0066] The polishing system 300 also includes a carrier head assembly 309 that includes one or more carrier heads 326, each of which is configured to carry a substrate. The number of carrier heads 326 can be a number equal to or greater than the number of polishing pad assemblies, e.g., four carrier heads or six carrier heads. For example, the number of carrier heads can be two greater than the number of polishing stations. This permits loading and unloading of substrates to be performed from two of the carrier heads while  polishing occurs with the other carrier heads at the remainder of the polishing stations, thereby providing improved throughput.

[0067] The polishing system 300 also includes a transfer station 322 for loading and unloading substrates from the carrier heads 326. The transfer station 322 can include a plurality of load cups 323, e.g., two load cups 323a and 323b, adapted to facilitate transfer of a substrate between the carrier heads 326 and a factory interface (not shown) or other device (not shown) by a transfer robot 310. The load cups 323 generally facilitate transfer between the transfer robot 310 and each of the carrier heads 326.

[0068] The stations of the polishing system 300, including the transfer station 322 and the polishing pad assemblies 324, can be positioned at substantially equal angular intervals around the center of the base 302. This is not required, but can provide the polishing system 300 with a reduced footprint.

[0069] Each polishing pad assembly 324 includes a polishing pad 330 supported on a platen 320 (shown in Figure 3B) . For a polishing operation, one carrier head 326 is positioned at each polishing pad assembly 324. Two additional carrier heads can be positioned in the transfer station 322 to exchange polished substrates for unpolished substrates while the other substrates are being polished at the polishing pad assemblies 324.

[0070] The carrier head 326 is adapted to hold a substrate against a polishing surface of the polishing pad 330, while relative motion is provided between the carrier head 326 and the platen 320 to polish the substrate. The relative motion may be rotational, lateral, or some combination thereof, and is provided by at least one of the carrier head 326 and the platen 320. Each carrier head 326 can have independent control of the polishing parameters, for example pressure, associated with each respective substrate.

[0071] The carrier heads 326 are held by a support structure that can cause each carrier head to move along a path that passes, in order, the first  polishing pad assembly 324a, the second polishing pad assembly 324b, the third polishing pad assembly 324c, and the fourth polishing pad assembly 324d. This permits each carrier head 326 to be selectively positioned over each of the polishing pad assemblies 324 and load cups 323.

[0072] In some implementations, each carrier head 326 is coupled to a carriage 308 that is mounted to an overhead track 328. By moving a carriage 308 along the overhead track 328, the respective carrier head 326 can be positioned over a selected polishing pad assembly 324 or load cup 323. A carrier head 326 that moves along the overhead track 328 traverses the path past each of the polishing pad assemblies 324.

[0073] In the implementation shown in Figure 3A, the overhead track 328 has a circular configuration (shown in phantom) which allows the carriages 308 retaining the carrier heads 326 to be selectively orbited over and / or clear of the load cups 323 and the polishing pad assemblies 324. The overhead track 328 may have other configurations including elliptical, oval, linear, or other suitable orientation. Alternatively, in some implementations (not shown) the carrier heads 326 are suspended from a carousel, and rotation of the carousel moves all of the carrier heads 326 simultaneously along a circular path. Although the polishing apparatus illustrated herein is outfitted with an overhead track, the present disclosure may utilize any suitable polishing apparatus. In one example, the polishing apparatus may have a robot which provides the same functionality as the overhead track. The overhead track 328 of the carrier head assembly 309 includes a lower surface 350.

[0074] Each polishing pad assembly 324 of the polishing system 300 includes a spray bar assembly 334 configured to dispense polishing foam, such as abrasive slurry foam, onto the polishing pad 330 as shown in more detail in Figure 3B. Each polishing pad assembly 324 of the polishing system 300 includes a pad conditioning apparatus 332 to abrade the polishing surface 331 of the polishing pad 330 to maintain the polishing pad 330 in a consistent abrasive state.

[0075] The polishing foam dispensed from the spray bar assembly 334 may include several components. For example, the polishing foam may include abrasive particles, such as silica, alumina, or ceria, to provide a mechanical force for the polishing process. The polishing foam may include oxidizers, such as hydrogen peroxide (H2O2) and ozone (O3) , to react with the substrate surface to form a thin layer of oxidized material, which is then removed by the abrasive particles. Further, the polishing foam may include chelating agents, such as acetic acid, glycine, ethylene diamine, succinic acid, alanine, and amino butyric acid (ABA) , to bind to metal ions on the substrate surface, making the metal ions easier to remove. The polishing foam may include, for example, corrosion inhibitors, such as benzotriazole (BTA) , 5-aminotetrazole monohydrate (ATA) , 5-phenyl-1H-tetrazole (PTA) , and 1-phenyl-1H-tetrazole-5-thiol (PTT) , to prevent the substrate surface from corroding during the CMP process. The polishing foam may also include pH adjusters, such as tetramethylammonium hydroxide, to control the pH of the polishing foam, which affects the rate of chemical reactions during the CMP process. Additionally, the polishing foam may include dispersants and polymeric additives keep the abrasive particles dispersed evenly throughout the polishing foam.

[0076] A controller 390, such as a programmable computer, is connected to respective motors to independently control the rotation rate of the platen 320 and the carrier heads 326 as described in more detail below. For example, each motor can include an encoder that measures the angular position or rotation rate of the associated drive shaft. Similarly, the controller 390 is connected to an actuator in each carriage 308 to independently control the lateral motion of each carrier head 326. For example, each actuator can include a linear encoder that measures the position of the carriage 308 along the overhead track 328.

[0077] The controller 390 includes a programmable central processing unit (CPU) 392, which is operable with a memory 394 (e.g., non-volatile memory) and support circuits 396. The support circuits 396 are conventionally coupled  to the CPU 392 and comprise cache, clock circuits, input / output subsystems, power supplies, and the like, and combinations thereof coupled to the various components of the polishing system 300.

[0078] In some embodiments, the CPU 392 is one of any form of general purpose computer processor used in an industrial setting, such as a programmable logic controller (PLC) , for controlling various monitoring system component and sub-processors. The memory 394, coupled to the CPU 392, is non-transitory and is typically one or more of readily available memory such as random access memory (RAM) , read only memory (ROM) , floppy disk drive, hard disk, or any other form of digital storage, local or remote.

[0079] The memory 394 may be in the form of a computer-readable storage media containing instructions (e.g., non-volatile memory) , that, when executed by the CPU 392, facilitates the operation of the polishing system 300. The instructions in the memory 394 are in the form of a program product such as a program that implements the methods of the present disclosure (e.g., middleware application, equipment software application, etc. ) . The program code may conform to any one of a number of different programming languages. In one example, the disclosure may be implemented as a program product stored on computer-readable storage media for use with a computer system. The program (s) of the program product define functions of the embodiments (including the methods described herein) .

[0080] Illustrative computer-readable storage media include, but are not limited to: (i) non-writable storage media (e.g., read-only memory devices within a computer such as CD-ROM disks readable by a CD-ROM drive, flash memory, ROM chips or any type of solid-state non-volatile semiconductor memory) on which information is permanently stored; and (ii) writable storage media (e.g., floppy disks within a diskette drive or hard-disk drive or any type of solid-state random-access semiconductor memory) on which alterable information is stored. Such computer-readable storage media, when carrying computer-readable instructions that direct the functions of the methods described herein, are embodiments of the present disclosure.

[0081] Although illustrated as a single computer, the controller 390 could be a distributed system, e.g., including multiple independently operating processors and memories. The computer architecture is adaptable to various polishing operations based on programming of the controller 390 to control the order and timing that the carrier heads are positioned at the polishing stations.

[0082] For example, a mode of operation is for the controller to cause a substrate to be loaded into a carrier head 326 at one of the load cups 323, and for the carrier head 326 to be positioned in turn at each polishing pad assembly 324a, 324b, 324c and 324d so that the substrate is polished at each polishing station in sequence. After polishing at the last station, the carrier head 326 is returned to one of the load cups 323 and the substrate is unloaded from the carrier head 326.

[0083] Figure 3B is a schematic, partial cross-sectional side view of Figure 3A illustrating an exemplary spray bar assembly 334 in combination with polishing pad assembly 324. The polishing system 300 is disposed in a chamber 301. The chamber 301 generally includes the base 302, an upper wall 303, and a sidewall 304 between the base 302 and the upper wall 303. The base 302, upper wall 303, and sidewall 304 define a processing region 305 of the polishing system 300.

[0084] The carrier head 326 has a carrier housing 329. The carrier head 326 is coupled to the overhead track 328 which is coupled to a column 362. The overhead track 328 extends over the platen 320. A drive system 306 is coupled the carrier head 326 by a drive shaft 307. The drive system 306 provides at least rotational motion to the carrier head 326. The drive system 306 may also provide lateral motion to the carrier head 326 to impart a sweeping motion to the carrier head 326 relative to the platen 320, e.g., by driving the carriage 308 on the overhead track 328. The carrier head 326 is actuatable toward and away from the platen 320 such that a substrate 314 retained in the carrier head 326 may be disposed against the polishing pad 330 during polishing.

[0085] In some embodiments, the overhead track 328 includes a shield 351. The shield 351 and the lower surface 350 partially define a body 352 of the carrier head assembly 309. The lower surface 350 is disposed over and facing the platen 320. The polishing system 300 includes the droplet reduction system 105 coupled to the lower surface 350 of the body 352.

[0086] The platen 320 at each polishing pad assembly 324 is rotatable about an axis 321. For example, a motor 360 turns a drive shaft 325 to rotate the platen 320. The platen 320 is rotationally disposed on the base 302. A bearing 354 is disposed between the platen 320 and the base 302 to facilitate rotation of the platen 320 relative to the base 302.

[0087] During operation, the platen 320 is rotated about axis 321, and each carrier head 326 is rotated about a respective axis 327 and translated laterally across the polishing surface 331. The lateral sweep is in a direction parallel to the polishing surface 331. The lateral sweep can be a linear or arcuate motion.

[0088] Each spray bar assembly 334 delivers polishing foam, such as polishing foam 335, to an associated polishing pad 330 to facilitate the substrate polishing operation. In addition, the spray bar assembly 334 can deliver a cleaning fluid, e.g., deionized water, to the polishing pad 330 to rinse polishing byproducts from the polishing surface 331. The spray bar assembly 334 includes an arm 336 having a plurality of fluid dispensing ports (not shown) in a distal end for spraying foam, such as polishing foam 335, onto the polishing surface 331 as shown in Figure 3B. A proximal end of the arm 336 is coupled to a base 338 which extends upward from the base 302 of the chamber 301. The base 338 is rotatable to pivot the arm 336 between a first position disposed over the platen 320 (shown in Figure 3B) and a second position disposed adjacent the platen 320. During polishing, the spray bar assembly 334 is located in the first position and polishing foam 335 is applied onto the polishing surface 331 as the platen 320 rotates.

[0089] The spray bar assembly 334 is fluidly coupled to one or more fluid sources outside the processing region 305, such as polishing liquid source 340 and deionized water source 342. Although only slurry and deionized water sources are illustrated, the spray bar assembly 334 may utilize numerous additional fluid chemistries as known in the art. For example, other suitable fluid chemistries may include alcohols, amphiphilic compounds, acids (e.g., citric acid, hydrogen peroxide) , bases, oxidizing agents, reducing agents, hydrophilic compounds, hydrophobic compounds (e.g., oils, fats, waxes) , or mixtures thereof.

[0090] Each polishing pad assembly 324 of the polishing system 300 includes a station cup 346 radially surrounding the platen 320. The station cup 346 has an inner sidewall surface 347 facing the platen 320. The inner sidewall surface 347 extends above the polishing surface 331. The polishing foam 335 from the polishing pad 330 contacts the inner sidewall surface 347 and collects inside the station cup 346. A drain 348 in the bottom of the station cup 346 and / or through the base 302 is used for draining the polishing foam 335 collected inside the station cup 346. De-foaming agents may be added to the drain flow to process the polishing foam 335 being drained from the polishing system 300. De-foaming agents are typically insoluble in the foaming medium, e.g., the polishing liquid, and exhibit surface-active properties. For example, the de-foaming agents may be insoluble oils, silicones, alcohols, stearates, and glycols. Insoluble oils are often employed as de-foaming agents due to their ability to spread rapidly on foamy surfaces, destabilizing the foam lamellas, e.g., the bubble walls, leading to the bursting of gas bubbles and the breakdown of surface foam. Polydimethylsiloxanes and other silicones function similarly to insoluble oils, spreading quickly on foamy surfaces, destabilizing the foam lamellas, and causing the foam to collapse. Certain alcohols, stearates, and glycols can also serve as de-foaming agents, working by reducing the surface tension of the polishing liquid, which aids in breaking up the foam.

[0091] Benefits of the present disclosure include reduced or eliminated process fluid, platen, and slurry contamination; reduced or eliminated damage to substrates caused by contamination from condensation; and increased throughput. As an example, preventing condensation on surfaces within a polishing system, thereby reduces the potential for contamination to subsequently reduce through-put and increasing operating costs.

[0092] The droplet reduction system 105 described herein reduces the ability for water to condensate on a surface over the platen 152, polishing pad 252, or platen 320. For example, when water is allowed to condensate and drip and contaminate a polishing slurry, the water can react with chemistry within the polishing slurry, changing the characteristics of the slurry. For example, the water can contaminate the slurry and cause grains of material to fuse and become larger. This change in slurry chemistry during a polishing operation can damage a substrate. Further, identification of where in the substrate production process the damage occurred is a costly and time consuming process. Thus, reducing slurry contamination opportunities prevents loss and reduced throughput.

[0093] While shown in the configurations in Figures 1A, 1B, 1C, 2A, and 3B, the droplet reduction system 105 can be applied to any surface within a polishing system where water can condensate and drip onto a surface, thereby contaminating a slurry or other process fluid.

[0094] It is contemplated that one or more aspects disclosed herein may be combined. As an example, one or more aspects, features, components, operations and / or properties of the droplet reduction system 105; the hydrophobic material 125, the heating unit 119, the cover 106, the pump 108 and / or the hydrophilic material 115 may be combined.

[0095] While the foregoing is directed to embodiments of the present disclosure, other and further embodiments of the disclosure may be devised without departing from the basic scope thereof, and the scope thereof is determined by the claims that follow.

Claims

1.A polishing system for polishing a semiconductor substrate, comprising:a polishing pad assembly; anda carrier head assembly disposed over the polishing pad assembly, the carrier head assembly comprising:a body having a lower surface facing the polishing pad assembly;a shaft coupling a carrier to the body, the shaft disposed through the lower surface, the lower surface facing the carrier and the polishing pad assembly; anda droplet reduction system disposed on the lower surface.2.The polishing system of claim 1, wherein the droplet reduction system comprises:a cover disposed on the lower surface;a pump coupled to the cover; anda hydrophilic material disposed on at least a portion of the cover, the hydrophilic material configured to direct a liquid to the pump.3.The polishing system of claim 2, wherein the cover has apertures disposed therethrough, the hydrophilic material covering the apertures.4.The polishing system of claim 3, wherein the pump is disposed radially outward of the polishing pad assembly, the hydrophilic material configured to translate a fluid from the apertures to the pump.5.The polishing system of claim 2, wherein the hydrophilic material comprises titaium.6.The polishing system of claim 2, wherein the hydrophilic material is a porous material and the cover comprises the hydrophilic material.7.The polishing system of claim 1, wherein the droplet reduction system comprises:a cover disposed between the lower surface and the polishing pad assembly; anda heater thermally coupled to the cover.8.The polishing system of claim 7, wherein the cover comprises a hydrophobic material.9.The polishing system of claim 7, wherein the heater is configured to heat the cover to about 40° Celsius or greater during a polishing operation.10.The polishing system of claim 1, wherein the droplet reduction system comprises:a cover disposed between the lower surface and the polishing pad assembly, the cover comprising a sloped surface; anda hydrophobic coating disposed on the sloped surface, the sloped surface configured to translate a fluid radially outward of the polishing pad assembly when the fluid condensates.11.A substrate polishing system, comprising:a chamber;a polishing pad assembly disposed in the chamber; anda carrier head assembly disposed in the chamber and over the polishing pad assembly, the carrier head assembly comprising:a body;a shaft coupling a carrier to the body;a lower surface of the body, the shaft disposed through the lower surface, the lower surface facing the carrier and the polishing pad assembly; anda droplet reduction system disposed on the lower surface, the droplet reduction system comprising a hydrophilic material.12.The polishing system of claim 11, wherein the hydrophilic material comprises titanium.13.The polishing system of claim 11, wherein the carrier head assembly further comprises a cover, the hydrophilic material disposed within the cover.14.The polishing system of claim 11, wherein the droplet reduction system further comprises a pump coupled to a cover, the pump in fluid communication with the hydrophilic material.15.A substrate polishing system, comprising:a chamber;a polishing pad assembly disposed in the chamber; anda carrier head assembly disposed in the chamber and over the polishing pad assembly, the carrier head assembly comprising:a body;a shaft coupling a carrier to the body;a lower surface of the body, the shaft disposed through the lower surface, the lower surface facing the carrier and the polishing pad assembly; anda droplet reduction system disposed on the lower surface, the droplet reduction system comprising a hydrophobic material.16.The polishing system of claim 15, wherein the droplet reduction system further comprises a cover coupled to the lower surface, the cover comprising the hydrophobic material.17.The polishing system of claim 16, wherein the cover extends outward from the body in a direction about parallel to the polishing pad assembly.18.The polishing system of claim 16, wherein the droplet reduction system further comprises a heater having heating elements embedded in the cover.19.The polishing system of claim 15, wherein the droplet reduction system further comprises a coating of the hydrophobic material disposed on an outer surface of a cover.20.The polishing system of claim 15, wherein the hydrophobic material comprises one or more of beryllium oxide (BeO) , aluminum nitride (AlN) , silicon carbide (SiC) .

Images