專(zhuān)利名稱(chēng)：具有構(gòu)型改變的壓板表面的壓板組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體晶片的化學(xué)機(jī)械拋光。更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及一種更新的壓板組件，用來(lái)在線性或旋轉(zhuǎn)拋光系統(tǒng)中提供改善性能的晶片去除形式。
背景技術(shù)：
通常，半導(dǎo)體晶片是用多份期望的集成電路設(shè)計(jì)而制成，其將在隨后被分離并制成獨(dú)立的芯片。在半導(dǎo)體晶片上形成電路的一種通用方法為光刻法。光刻法工藝的一部分需要特殊照相機(jī)聚焦在晶片上，以在晶片上投影電路的圖像。照相機(jī)在晶片表面聚焦的能力通常會(huì)受到晶片表面不一致或不平坦的不良影響。由于當(dāng)前的趨勢(shì)要求更小、更高度集成的電路設(shè)計(jì)，這樣的要求不容許在某種芯片上或是在晶片上的多個(gè)芯片之間一定的不均勻度，這種敏感性就更為重要。因?yàn)樵诰系陌雽?dǎo)體電路通常分層構(gòu)成，在此，一部分電路在第一層上形成，并且通過(guò)將其與下一層上的一部分電路連接來(lái)導(dǎo)通，每一層都會(huì)在晶片上造成或產(chǎn)生不均勻性，必須在形成下一層之前使這種不均勻性被平滑。
化學(xué)機(jī)械拋光技術(shù)用于使粗晶片和之后加入的每層材料光滑?，F(xiàn)有的CMP系統(tǒng)，通常被稱(chēng)為晶片拋光機(jī)，經(jīng)常使用一個(gè)使晶片與拋光墊接觸的旋轉(zhuǎn)的晶片支架，該拋光墊在待拋光的晶片表面的平面上運(yùn)動(dòng)。拋光墊通常為圓盤(pán)或帶狀。在一些系統(tǒng)中，在拋光晶片的拋光墊上使用了諸如化學(xué)拋光劑或含有微型研磨劑的薄漿的拋光液。然后，晶片支架將晶片壓靠到旋轉(zhuǎn)的拋光墊上，并且旋轉(zhuǎn)以拋光和使晶片平滑。在其它的CMP系統(tǒng)中，使用固定研磨劑的拋光墊來(lái)拋光晶片。在使用固定研磨劑時(shí)，晶片支架使晶片壓靠在旋轉(zhuǎn)的固定研磨劑拋光墊上，施加去離子水(或其它無(wú)研磨劑的材料)，同時(shí)，拋光墊移動(dòng)以拋光和使晶片平滑。
在線性晶片拋光機(jī)中，支撐組件經(jīng)常位于線性帶下方，以提供額外的支撐，并對(duì)在線性帶另一側(cè)發(fā)生的拋光處理提供拋光控制。線性帶支撐的實(shí)例在美國(guó)專(zhuān)利號(hào)5593344已經(jīng)被說(shuō)明，其中使用了一個(gè)或多個(gè)液壓軸承來(lái)支撐帶子。液壓軸承的一個(gè)目的是通過(guò)調(diào)整施加于帶子下面不同區(qū)域的液壓來(lái)幫助控制線性拋光機(jī)的晶片去除形式。盡管可以利用液壓軸承得到對(duì)晶片去除形式的控制，但是一些不同的晶片去除會(huì)需要附加的補(bǔ)償。因此，需要使支撐線性帶或旋轉(zhuǎn)墊的機(jī)構(gòu)得以改進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容
為了說(shuō)明改善晶片去除形式的需要，以下說(shuō)明用于支撐拋光構(gòu)件的壓板組件中的壓板，該拋光構(gòu)件是諸如線性拋光裝置上的線性帶或旋轉(zhuǎn)拋光裝置上的旋轉(zhuǎn)墊的構(gòu)件。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，公開(kāi)了一種在拋光裝置上支撐拋光構(gòu)件的壓板組件，它具有一個(gè)壓板，壓板是由具有前緣和后緣的基本為平面的表面組成，其中后緣位于基本為平面的表面上與前緣相對(duì)的一端。多個(gè)流體通道位于壓板的前后緣之間，每個(gè)流體通道在基本為平面的表面中限定各自的通路。壓板上至少有一個(gè)構(gòu)型改變的區(qū)域，其中構(gòu)型改變的至少一個(gè)區(qū)域中的每個(gè)都包括一個(gè)相對(duì)基本為平面的表面凸起的區(qū)域和下陷的區(qū)域。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，壓板組件包括一個(gè)壓板，該壓板具有環(huán)繞平面表面一部分布置的片段壓板環(huán)。每一段可以被布置為構(gòu)型的凸起或下陷的區(qū)域。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，用于支撐線性帶的線性帶支撐組件包括一個(gè)壓板，其中，具有一個(gè)直徑的晶片被壓靠到線性帶的一側(cè)。該壓板包括基本為平面的表面，位于晶片對(duì)面的線性皮帶的下面?；緸槠矫娴谋砻嫖挥诰€性帶支撐組件中，并且其有直徑大于晶片的直徑。壓板還包括前緣和后緣，其中后緣位于基本為平面的表面上與前緣相對(duì)的一端。也有多個(gè)流體通道置于壓板的前緣和后緣之間，其中每個(gè)流體通道是由基本為平面的表面限定的各自通路。凸起構(gòu)型至少有一個(gè)區(qū)域位于壓板上，其位置距后緣比距前緣較近。


圖1是根據(jù)一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式適合與壓板組件一起使用的線性晶片拋光機(jī)的透視圖。
圖2說(shuō)明了根據(jù)一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式的壓板組件。
圖3是圖2的壓板組件的分解圖。
圖4是根據(jù)第一個(gè)可選實(shí)施方式的壓板組件的俯視圖。
圖5是根據(jù)第二個(gè)可選實(shí)施方式的壓板組件的俯視圖。
圖6是根據(jù)第三個(gè)可選實(shí)施方式的壓板組件的俯視圖。
圖7A是適合用在圖2至6中的壓板組件上的一個(gè)凸起構(gòu)型區(qū)域的橫截面圖。
圖7B是圖7A的橫截面圖的第一個(gè)可選實(shí)施方式。
圖7C是圖7A的橫截面圖的第二個(gè)可選實(shí)施方式。
圖7D是圖7A的橫截面圖的第三個(gè)可選實(shí)施方式。
圖8說(shuō)明了適合用在圖2至6中的壓板組件上的一個(gè)凸起構(gòu)型區(qū)域的側(cè)視圖。
圖9是根據(jù)第四個(gè)可選實(shí)施方式的壓板組件的俯視圖。
圖10是根據(jù)第五個(gè)可選實(shí)施方式的壓板組件的俯視圖。
圖11是適合與根據(jù)一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式的壓板組件一起使用的旋轉(zhuǎn)晶片拋光機(jī)的透視圖。
具體實(shí)施例方式
為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，在此說(shuō)明一種用于支撐線性拋光帶或旋轉(zhuǎn)拋光墊的裝置，意圖改善CMP處理中去除速率特性。參考圖1，示出了線性拋光機(jī)10，它適合與線性帶支撐的優(yōu)選實(shí)施方式一起使用。線性拋光機(jī)10包括具有拋光墊的帶組件14。帶組件14可以是由整體成型的帶子和襯墊的組合，或是具有利用已知技術(shù)中任何一種方法連接在一起的拋光墊和帶狀構(gòu)件的帶子。合適的帶子實(shí)例包括由Lam Research公司出售的不銹鋼帶和拋光墊組件，以及可從新罕布什爾州塞勒姆的麥迪遜CMP獲得的Kevlar帶。襯墊材料可以為無(wú)研磨劑的材料，其被配置來(lái)傳輸化學(xué)和/或磨粉漿，或具有固定在基體材料(matrix material)中的磨料微粒的固定研磨劑襯墊。通過(guò)利用諸如馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，啟動(dòng)驅(qū)動(dòng)輥16、18中的一個(gè)或兩個(gè)，線性拋光機(jī)10使得帶組件14繞輥16、18線性移動(dòng)。這樣，帶14上的拋光墊以線性方式移動(dòng)通過(guò)晶片20的表面。帶組件14的移動(dòng)方向如箭頭22所示。
由主軸26驅(qū)動(dòng)的晶片托24使晶片20靠在帶14的拋光墊上。主軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(未示出)對(duì)主軸26施加轉(zhuǎn)動(dòng)和軸向力，使得晶片20旋轉(zhuǎn)，并壓靠在帶組件14的拋光墊上。位于帶組件14下方并與晶片托架24相對(duì)的壓板組件28利用液壓軸承支撐帶組件，來(lái)提供非常低的摩擦力表面，其可以被調(diào)節(jié)來(lái)補(bǔ)償拋光的變化。適合的線性拋光機(jī)包括可從加州弗里蒙特的Lam Research公司獲得的TERES CMP系統(tǒng)中的線性拋光機(jī)?？捎迷诒景l(fā)明的線性拋光機(jī)的一個(gè)實(shí)例公開(kāi)于1997年11月12日提交的美國(guó)申請(qǐng)08/968,333中，其題目為“拋光半導(dǎo)體晶片的方法和設(shè)備”，在此結(jié)合其全部公開(kāi)內(nèi)容作為參考。
參考圖2到3，壓板組件28控制帶子背面和壓板30之間的間隙。壓板組件28最好可移動(dòng)地與輥16和18之間的拋光機(jī)10的框架連接。壓板組件28包括可替換的圓盤(pán)壓板30，其裝配在磁盤(pán)壓板支架32上。壓板30最好有一個(gè)大于待拋光晶片表面的基本為平面的表面，它可以用例如黃銅或其它剛性材料的金屬構(gòu)成。在壓板30上布置有多個(gè)流體通道34，其中每個(gè)流體通道34是壓板的基本為平面表面上的一個(gè)通路。當(dāng)壓板30裝配在壓板支架32中時(shí)，壓板30具有前緣33和后緣35，前緣33的設(shè)置使其在帶子最初經(jīng)過(guò)壓板組件28上時(shí)接納帶子，后緣35是壓板的最后部分，在帶子經(jīng)過(guò)壓板組件上時(shí)支撐帶子。
圓盤(pán)壓板支架32下面的管道組件36被設(shè)計(jì)來(lái)為圓盤(pán)壓板分配精確量的流體。在一個(gè)實(shí)施方式中，圓盤(pán)壓板支架32可以包括沿著垂直帶子178移動(dòng)方向的至少一邊上排列的一排噴嘴38。流體從管道組件36上的管道40導(dǎo)入噴嘴38。當(dāng)帶子最初經(jīng)過(guò)壓板組件28上時(shí)，噴嘴38通過(guò)在圓盤(pán)壓板座和帶子之間提供少量緩沖，可以減少帶子和圓盤(pán)壓板邊緣的摩擦。優(yōu)選地，使用的流體是空氣，同時(shí)管道組件36有多個(gè)氣動(dòng)快速斷開(kāi)端口42，使得對(duì)壓板組件28的空氣供應(yīng)很容易地接通或斷開(kāi)。壓板圓盤(pán)墊44在壓板30和壓板支架32之間提供密封。類(lèi)似地，壓板支架墊46在管道組件36和壓板支架32之間提供密封。多個(gè)緊固件48使壓板組件28接合在一起，同時(shí)四個(gè)連接器孔50與緊固件(未示出)結(jié)合，用于從拋光機(jī)38上安裝或拆卸裝配的壓板組件28。
在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，壓板30可以有一個(gè)或多個(gè)凸起和/或下陷的構(gòu)型區(qū)域。參考圖2到3，雖然不管位于后緣、前緣、前面、后面的扇區(qū)，都可以考慮改變壓板表面的整個(gè)構(gòu)型，但是優(yōu)選地，凸起構(gòu)型52的一個(gè)區(qū)域的位置距壓板組件的后緣35比距前緣33更近。如圖2至3所示，凸起構(gòu)型的區(qū)域是弧形形式，位于后緣35上流體通路34的最后一排的外面。凸起構(gòu)型的區(qū)域可以是粘合在壓板表面的單獨(dú)材料，也可以是與壓板30的表面整體成形，或可移動(dòng)地位于壓板上。優(yōu)選地，凸起構(gòu)型區(qū)域的弧長(zhǎng)小于180°。更優(yōu)選地，小于30°。而且，根據(jù)壓板的表面，其高度可以在0.000到0.250英寸的范圍內(nèi)。在一個(gè)可選實(shí)施例中，可以用下陷構(gòu)型的區(qū)域替換壓板上凸起構(gòu)型的區(qū)域，或二者結(jié)合使用。優(yōu)選地，下陷構(gòu)型的區(qū)域與原始?jí)喊灞砻嬲w成型，或刻在其上。根據(jù)壓板表面，下陷區(qū)域的深度范圍為-0.250到0.000英寸。下陷構(gòu)型區(qū)域也可以用可移動(dòng)的柱桿機(jī)械地產(chǎn)生和消除，該柱桿是機(jī)械控制，可以在壓板平面升起或下降。可使用任何已知操作機(jī)構(gòu)(例如電氣的、液壓的、氣動(dòng)的，等等)的方法來(lái)操縱可移動(dòng)柱桿。
在圖4中，說(shuō)明了具有凸起構(gòu)型區(qū)域152的一個(gè)特定壓板布置。壓板130包括八個(gè)區(qū)131，它們是在壓板中心周?chē)⒃谇熬壓秃缶?33、135之間排列的同心環(huán)。圖4中顯示的區(qū)131的不同寬度表示流體通道的密度不同，其中較寬的線寬表示流體通道的密度比較窄區(qū)寬度的密度高。圖4所示的代表晶片的虛線154說(shuō)明了當(dāng)晶片被壓靠在壓板對(duì)面的帶子上時(shí)晶片相對(duì)于壓板130上流體通道區(qū)131的位置。優(yōu)選地，壓板的尺寸和晶片的排列使得一個(gè)或多個(gè)流體通道的同心環(huán)分布在晶片的最遠(yuǎn)端邊緣外圍。
此外，如圖4所示，在一個(gè)實(shí)施方式中，凸起構(gòu)型區(qū)域152優(yōu)選位于晶片邊緣的外邊。在該實(shí)施例中，假設(shè)晶片尺寸為300毫米，同時(shí)凸起構(gòu)型區(qū)域152可以由一種材料形成，例如Rodel IC1000襯墊材料條、或Rodel承載薄膜，其具有大約0.030英寸到0.040英寸范圍內(nèi)的高度，以及大約3毫米的寬度。這些Rodel材料可從亞利桑那州菲尼克斯的Rodel公司獲得。于本申請(qǐng)，材料條最好居中，使其以壓板從前緣延伸到后緣的直徑對(duì)稱(chēng)，它可以是不同長(zhǎng)度，弧長(zhǎng)小于180°。
圖5和6中說(shuō)明了凸起構(gòu)型區(qū)域的其它實(shí)施方式。雖然可以采用不同的區(qū)域排列來(lái)控制壓靠線性帶的壓力，以布置流體通道，但是以下為簡(jiǎn)化對(duì)壓板上的凸起構(gòu)型區(qū)域的不同實(shí)施方式的討論，使用流體通道以同心環(huán)配置的區(qū)域。也可以使用其它離散樣式流體通道，包括排列為一直線的或者有一個(gè)或幾個(gè)不同幾何形狀的分組的流體通道。同樣如上所述，凸起構(gòu)型、下陷構(gòu)型、或二者組合的區(qū)域可以位于壓板表面的任何部分。圖5顯示了具有凸起構(gòu)型第一和第二區(qū)域251、252的壓板230。如圖1到4中的實(shí)施方式，凸起構(gòu)型區(qū)域距壓板230的后緣235比距前緣233更近。然而在圖5中，顯示了凸起構(gòu)型的兩個(gè)區(qū)域251、252靠近相鄰的流體通道231。同樣，凸起構(gòu)型區(qū)域位于虛線所表示的晶片254的外側(cè)直徑內(nèi)。在可選的實(shí)施方式中，凸起構(gòu)型區(qū)域251、252可以在徑向上相隔更遠(yuǎn)，使得多排流體通道231分隔凸起構(gòu)型區(qū)域。
圖6的實(shí)施方式顯示了由片段353構(gòu)成的凸起構(gòu)型區(qū)域353，其對(duì)稱(chēng)分布在壓板330從前緣333延伸到后緣335的直徑周?chē)?。雖然，所顯示的凸起構(gòu)型區(qū)域位于晶片354直徑的外側(cè)，它也可以被置于帶子下方的位置，該位置也在晶片的下方。并且，如圖5所示，可以在多個(gè)徑向位置上布置凸起構(gòu)型區(qū)域。組成凸起構(gòu)型352區(qū)域的每個(gè)片段353可以與下一個(gè)鄰近的片段并置，或者它們?nèi)靠梢韵嗷ジ糸_(kāi)。此外，片段可以由一種材料或一種合成材料構(gòu)成。
每個(gè)凸起構(gòu)型區(qū)域，不管是與壓板連接或是其一部分，可以具有幾種橫截面形狀的一種來(lái)輔助調(diào)整晶片去除速率特性的整體性能。如圖7A到7D所示，方形橫截面52a、圓頂形橫截面52b、斜坡橫截面52c、斜面橫截面52d、或者這些及其它橫截面的結(jié)合可以用于凸起構(gòu)型的每個(gè)區(qū)域。雖然凸起構(gòu)型區(qū)域的總高度最好沿其長(zhǎng)度一致，在其它優(yōu)選實(shí)施方式中，如圖8的側(cè)視圖所示，凸起構(gòu)型52的區(qū)域可以包括凸起的中心部分60和錐形端部分62。
圖9說(shuō)明了壓板610的另一個(gè)實(shí)施方式，它是圖6所示實(shí)施方式的進(jìn)一步變化。該實(shí)施方式顯示了由片段620構(gòu)成的壓板環(huán)615，片段620環(huán)繞壓板610分布，并位于晶片625(用虛線表示)直徑的外面。壓板環(huán)615可以由一種材料或一種合成材料構(gòu)成，同時(shí)至少分為四個(gè)片段620。對(duì)于具有四個(gè)片段的實(shí)施方式，有一個(gè)前緣片段630、后緣片段635、后面片段640、和前面片段645。
每個(gè)片段620可以獨(dú)立于其它片段調(diào)整，基于處理的需要，它可以相對(duì)壓板表面凸起或下陷，使得每段620可以包括一個(gè)凸起或下陷構(gòu)型的區(qū)域。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，片段的位置可以相對(duì)壓板表面升高0.000到0.0250英寸的高度或降低0.000到-0.059的高度，但是基于處理需要，也可以采用其它范圍。后緣片段635和前緣片段630的位置依賴(lài)于應(yīng)用的需要，但是通常與以上所述的類(lèi)似，即，凸起構(gòu)型的位置距后緣635比距前緣630更近。此外，片段是平滑的，同時(shí)可以具有任何合適形狀，例如，實(shí)例的方式，方的或圓的形狀，或任何上述的剖面。
可以通過(guò)多種技術(shù)，使片段凸起或下陷。例如，墊片可以用來(lái)將片段的位置升高或降低，或者也可以使用以上提到的機(jī)械柱桿來(lái)調(diào)整片段位置。另外，可以使用軟件控制的方法參數(shù)和控制器獨(dú)立地調(diào)整片段，使得片段在拋光循環(huán)開(kāi)啟時(shí)被設(shè)定在預(yù)定位置。片段位置的升起或下降的實(shí)際運(yùn)動(dòng)可以通過(guò)高度調(diào)整裝置來(lái)完成，例如從控制器接收信號(hào)的電動(dòng)馬達(dá)、氣動(dòng)系統(tǒng)、或液壓系統(tǒng)。
片段的位置調(diào)整也可以通過(guò)給控制器的反饋信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)，使得對(duì)每個(gè)待拋光的晶片可以自動(dòng)調(diào)節(jié)片段的位置調(diào)整。在該實(shí)施方式中，晶片被拋光后，線性拋光機(jī)10中的測(cè)量工具用光學(xué)方式在薄膜表面層上的多個(gè)位置測(cè)量晶片的表面層厚度。對(duì)晶片表面層厚度的測(cè)量確定了在拋光循環(huán)中從晶片表面去除的不平坦量。然后，測(cè)量工具的測(cè)量值被發(fā)送到控制器，接著將實(shí)際測(cè)量的表面層厚度與目標(biāo)厚度范圍比較。優(yōu)選地，目標(biāo)厚度范圍為目標(biāo)厚度的±1-3％。例如，假設(shè)一個(gè)未拋光晶片具有1微米，或10000埃米表面層厚度，同時(shí)表面層的目標(biāo)厚度為4000埃米。如果可接受的目標(biāo)厚度范圍為±1％(基于使用需要)，被適當(dāng)拋光的晶片必須有一個(gè)沿晶片表面在3960埃米到4040埃米之間變化的表面層厚度。
可選擇地，對(duì)表面層厚度的測(cè)量可以通過(guò)工廠水平的高級(jí)處理控制系統(tǒng)而獲得。
經(jīng)過(guò)比較表面層厚度和目標(biāo)厚度范圍，控制器可以發(fā)送信號(hào)到馬達(dá)來(lái)重新調(diào)整各個(gè)片段的位置。調(diào)節(jié)量基于實(shí)際所測(cè)的表面層厚度，同時(shí)根據(jù)編入軟件的方法來(lái)計(jì)算。基于所得的測(cè)量值，控制器將指示一個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，例如馬達(dá)、液壓系統(tǒng)、或氣動(dòng)系統(tǒng)，根據(jù)需要和被編程的方法參數(shù)升高和/或降低各片段。
圖10說(shuō)明了一個(gè)壓板的實(shí)施方式，其在壓板430的前緣和后緣433、435具有構(gòu)型改變的區(qū)域。優(yōu)選地，在前緣433處的改變構(gòu)型是關(guān)于壓板前緣433對(duì)稱(chēng)的下陷構(gòu)型區(qū)域456。下陷構(gòu)型區(qū)域可以包括一個(gè)連續(xù)凹陷區(qū)域或分離的凹陷片段。下陷構(gòu)型區(qū)域可以整體成形在壓板430中，作為相對(duì)基本為平面的壓板表面的凹陷區(qū)域。凹陷可以是直線形溝槽，圓形溝槽或任何其它形狀的凹陷(例如，如圖7A和7D所示的剖面的相反形式)。在后緣435處的改變構(gòu)型優(yōu)選為如圖2到8所討論的一個(gè)凸起構(gòu)型區(qū)域452。改變構(gòu)型區(qū)域可以位于晶片軌跡的外直徑454以外，也可以在外直徑454的內(nèi)部或者在其兩邊。優(yōu)選地，改變構(gòu)型位于各排流體通道431之間。在圖11中，如圖4到6所示，流體通道由不同寬度的同心環(huán)表示。每個(gè)同心環(huán)表示一系列離散的流體出口，同時(shí)，較寬的環(huán)代表比較窄環(huán)具有更大數(shù)量和/或密度的流體出口。在其它實(shí)施方式中，流體出口可以徑向排列，同時(shí)，改變構(gòu)型(凸起或下陷)的區(qū)域可以在壓板上徑向定向。通過(guò)向壓板中心或邊緣布置構(gòu)型改變區(qū)域也可以改善拋光性能。
再次參考圖1到3，在工作中，壓板組件28接收來(lái)自壓板流體質(zhì)量流量控制器(未示出)的受控空氣供應(yīng)或其它流體，該質(zhì)量流量控制器處在與拋光機(jī)10連接的CMP系統(tǒng)中。其它流體流量控制設(shè)備也可以用于現(xiàn)有的優(yōu)選壓板組件。來(lái)自質(zhì)量流量控制器的受控流體流量在管道組件36處被接收，并分配到圓盤(pán)壓板30中的多個(gè)流體通道34。從流體通道34流出的空氣或其它流體產(chǎn)生液壓軸承，它以精確的受控方式對(duì)帶子的下側(cè)施加壓力，同時(shí)當(dāng)帶子連續(xù)通過(guò)空氣軸承時(shí)，使對(duì)帶子的摩擦最小化。在其它優(yōu)選實(shí)施方式中，可以省略管道組件，采用單個(gè)的軟管或管子將流體分配到壓板組件中適當(dāng)?shù)膰娮旎虺隹凇？梢杂^察到的是，在一些使用液壓軸承的CMP應(yīng)用中，顯示出晶片外部區(qū)域比晶片其它部分的去除成型要慢。優(yōu)選地，將凸起構(gòu)型區(qū)域52與空氣軸承結(jié)合以輔助改善晶片外緣的晶片去除形式。
在前面提及的實(shí)施方式中，凸起構(gòu)型區(qū)域在壓板表面的位置可以移動(dòng)，可以預(yù)期的是，可以使用具有一個(gè)或多個(gè)片段的一個(gè)或多個(gè)凸起構(gòu)型。每個(gè)凸起構(gòu)型區(qū)域可以由與壓板其它部分相同的材料或一種不同材料構(gòu)成。優(yōu)選地，每個(gè)區(qū)域、或區(qū)域片段可滑動(dòng)地置于壓板表面中的協(xié)調(diào)地成形的凹陷中。諸如已有技術(shù)中所共知的氣動(dòng)或液壓裝置的升高機(jī)構(gòu)可以與凸起構(gòu)型區(qū)域相連接，并且通過(guò)手動(dòng)可調(diào)控制電路或自動(dòng)微處理器電路來(lái)控制。升高機(jī)構(gòu)可以由微處理器控制來(lái)調(diào)節(jié)高出壓板平面表面的凸起構(gòu)型區(qū)域的高度，這一工作可以根據(jù)預(yù)定參數(shù)進(jìn)行或利用晶片去除速率上的反饋來(lái)提供實(shí)時(shí)高度調(diào)整。利用升高機(jī)構(gòu)，凸起構(gòu)型區(qū)域可以從第一位置到第二位置移動(dòng)到任何高度，在第一位置上，凸起構(gòu)型區(qū)域的上表面與壓板的表面相平，在第二位置上，凸起構(gòu)型區(qū)域上表面高出壓板的基本為平面的表面。反之，升高機(jī)構(gòu)的設(shè)置也允許向下移動(dòng)，或既允許向上又可以向下移動(dòng)，這樣也可以產(chǎn)生下陷構(gòu)型區(qū)域。
在此所述的改變的壓板構(gòu)型具有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，即可以補(bǔ)償使用萬(wàn)向拋光頭可能出現(xiàn)的拋光頭傾斜。在線性拋光機(jī)中，如圖1的線性拋光機(jī)10，經(jīng)常使用萬(wàn)向拋光頭托住半導(dǎo)體晶片使其靠在拋光墊上。雖然可以調(diào)節(jié)萬(wàn)向拋光頭使得拋光頭和帶子平行排列，但是帶子的線性高速還會(huì)導(dǎo)致拋光頭傾斜，使得拋光頭在前緣頂住帶子，在后緣從帶子上翹起。前緣則將出現(xiàn)高去除速率，同時(shí)后緣將出現(xiàn)低去除速率。通過(guò)升高后緣區(qū)域的壓板構(gòu)型，帶子被有效地提高，使其與拋光頭后緣更好地接觸。而且，通過(guò)降低前緣區(qū)域中的壓板構(gòu)型，還可以減小在前緣的去除速率。這些對(duì)基本為平面的壓板構(gòu)型的改變可以分開(kāi)使用，或者共同使用，以按照期望要求來(lái)調(diào)節(jié)去除速率特性。
圖11中示出了一個(gè)旋轉(zhuǎn)拋光模塊510，它與位于流體壓板組件528上的流體壓板530相結(jié)合，流體壓板組件528位于拋光墊的下方，拋光墊與晶片支撐頭524相對(duì)。優(yōu)選地，拋光墊裝配在、或整體成型在圓盤(pán)形或環(huán)形支撐層514上，它要足夠柔韌，使其可以滿(mǎn)足流體壓板的支撐要求；但也要足夠堅(jiān)硬，以保持其形狀。適用于旋轉(zhuǎn)應(yīng)用的一種類(lèi)型的支撐層是不銹鋼。也可以使用其它各種已知的旋轉(zhuǎn)拋光機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和控制電路。如以上所述的線性拋光機(jī)10，旋轉(zhuǎn)拋光模塊510也可以利用構(gòu)型改變的壓板表面來(lái)減小用萬(wàn)向晶片支撐頭出現(xiàn)的拋光頭的傾斜。圖2到10中討論的用于改變構(gòu)型的所有相同變化都適用于圖11的旋轉(zhuǎn)拋光模塊配置。在旋轉(zhuǎn)應(yīng)用中，壓板前緣和后緣可以按照以上的規(guī)定，但是旋轉(zhuǎn)墊的曲率也可以指示前緣的中心被規(guī)定在壓板圓周上的一個(gè)點(diǎn)，該點(diǎn)是在壓板的相對(duì)側(cè)上距后緣的中心小于180°的點(diǎn)。
已經(jīng)說(shuō)明，構(gòu)型改變的壓板表面具有位于壓板上的一個(gè)或多個(gè)構(gòu)型改變的區(qū)域，并且優(yōu)選是朝向壓板的前緣或后緣。在此公開(kāi)的改變的壓板構(gòu)型可以用在線性拋光機(jī)的壓板上，線性拋光機(jī)具有各種類(lèi)型的線性帶組件，包括不銹鋼帶、Kevlar帶或其它帶狀材料。改變的壓板構(gòu)型也可以用于具有柔韌拋光構(gòu)件支撐的旋轉(zhuǎn)拋光機(jī)應(yīng)用。具有構(gòu)型改變區(qū)域的壓板可以用于任何適當(dāng)尺寸的晶片和各種類(lèi)型的晶片，包括但不局限于電介質(zhì)(例如，氧化物、氮化物、低介電常數(shù)電介質(zhì))和金屬(例如，銅、鎢、鋁)。
前面的詳細(xì)說(shuō)明是為了描述的目的，而不是限制本發(fā)明，應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明的范圍是由下面的權(quán)利要求，包括所有等同文件來(lái)限定。
權(quán)利要求
1.在拋光裝置上用于支撐拋光部件的壓板組件之中，一種壓板包括一個(gè)具有前緣和后緣的基本為平面的表面，其中后緣位于所述基本為平面的表面上與前緣相對(duì)的一端；多個(gè)布置在壓板的前緣和后緣之間的流體通道，其中每個(gè)所述流體通道包括由所述基本為平面的表面限定的各自的通路；以及至少一個(gè)位于壓板上的構(gòu)型改變的區(qū)域，其中，所述至少一個(gè)構(gòu)型改變區(qū)域的每個(gè)包括相對(duì)于基本為平面的表面的一個(gè)凸起構(gòu)型區(qū)域和一個(gè)凹陷構(gòu)型區(qū)域的一個(gè)。
2.如權(quán)利要求1的裝置，其中所述拋光部件和所述拋光裝置分別包括一個(gè)線性拋光部件和一個(gè)線性拋光裝置，并且其中所述至少一個(gè)構(gòu)型改變區(qū)域包括一個(gè)距所述后緣比距所述前緣較近的凸起構(gòu)型區(qū)域。
3.如權(quán)利要求1的裝置，其中所述拋光部件和所述拋光裝置分別包括一個(gè)旋轉(zhuǎn)拋光部件和一個(gè)旋轉(zhuǎn)拋光裝置，并且其中所述至少一個(gè)構(gòu)型改變區(qū)域包括一個(gè)距所述后緣比距所述前緣較近的凸起構(gòu)型區(qū)域。
4.如權(quán)利要求2或3的裝置，其中所述至少一個(gè)構(gòu)型改變區(qū)域還包含一個(gè)距所述前緣比距所述后緣較近的下陷構(gòu)型區(qū)域。
5.如權(quán)利要求1的裝置，其中所述多個(gè)流體通道在基本為平面的表面上以多個(gè)同心環(huán)方式排列。
6.如權(quán)利要求5的裝置，其中所述至少一個(gè)構(gòu)型改變區(qū)域位于流體通道的兩個(gè)相鄰的同心環(huán)樣式之間。
7.如權(quán)利要求1的裝置，其中所述至少一個(gè)構(gòu)型改變區(qū)域包括連續(xù)弧形的材料。
8.如權(quán)利要求1的裝置，其中所述至少一個(gè)構(gòu)型改變區(qū)域包括所述壓板的基本為平面的表面的整體部分。
9.如權(quán)利要求1的裝置，其中所述壓板的基本為平面的表面包括第一種材料，并且所述至少一個(gè)構(gòu)型改變區(qū)域包括由不同于所述第一種材料的第二種材料構(gòu)成的一個(gè)凸起構(gòu)型區(qū)域。
10.如權(quán)利要求9的裝置，其中所述第二種材料可去除地與第一種材料結(jié)合。
11.如權(quán)利要求9的裝置，其中所述第二種材料通過(guò)粘合與所述第一種材料結(jié)合。
12.如權(quán)利要求1的裝置，其中所述構(gòu)型改變區(qū)域包括一個(gè)凸起構(gòu)型區(qū)域，其高度范圍在0.000到0.250英寸之間。
13.如權(quán)利要求1的裝置，其中所述構(gòu)型改變區(qū)域包括一個(gè)凸起構(gòu)型區(qū)域，其高度范圍在0.030到0.040英寸之間。
14.如權(quán)利要求7的裝置，其中所述連續(xù)弧形包括一個(gè)小于180°的弧長(zhǎng)。
15.在具有用于支撐線性帶的線性帶支撐組件的線性拋光裝置中，其中具有一個(gè)直徑的晶片被壓靠在線性帶的一側(cè)，一種壓板包括一個(gè)與晶片相對(duì)并位于線性帶下方的基本為平面的表面，所述基本為平面的表面位于所述線性帶支撐組件中，其直徑大于所述晶片的直徑，所述壓板還包括前緣和后緣，其中所述后緣位于所述基本為平面的表面上與前緣相對(duì)的一端；多個(gè)布置在壓板的前緣和后緣之間的流體通道，其中每個(gè)所述流體通道包括由所述基本為平面的表面限定的各自的通路；以及至少一個(gè)凸起構(gòu)型區(qū)域，其距所述后緣比距所述前緣較近。
16.如權(quán)利要求15的裝置，其中所述多個(gè)流體通道在基本為平面的表面上以多個(gè)同心環(huán)方式排列。
17.如權(quán)利要求15的裝置，其中所述至少一個(gè)凸起構(gòu)型區(qū)域被置于壓板上所述晶片直徑以外的位置。
18.如權(quán)利要求15的裝置，其中所述至少一個(gè)凸起構(gòu)型區(qū)域包括連續(xù)的弧形材料。
19.如權(quán)利要求15的裝置，其中所述至少一個(gè)凸起構(gòu)型區(qū)域包括所述壓板的基本為平面的表面的整體部分。
20.如權(quán)利要求15的裝置，其中所述壓板的基本為平面的表面包括第一種材料，并且所述至少一個(gè)凸起構(gòu)型區(qū)域由不同于所述第一種材料的第二種材料組成。
21.如權(quán)利要求15的裝置，其中所述至少一個(gè)凸起構(gòu)型區(qū)域可移動(dòng)地在壓板上定位。
22.如權(quán)利要求15的裝置，其中所述至少一個(gè)凸起構(gòu)型區(qū)域具有沿其長(zhǎng)度變化的高度。
23.如權(quán)利要求15的裝置，其中所述至少一個(gè)凸起構(gòu)型區(qū)域包括位于距所述壓板中心第一徑向距離的第一凸起構(gòu)型區(qū)域，以及位于距所述壓板中心第二徑向距離的第二凸起構(gòu)型區(qū)域，其中所述第一和第二徑向距離不同。
24.在拋光裝置上用于支撐拋光部件的壓板組件中，一種壓板包括一個(gè)與晶片相對(duì)并位于拋光部件下方的基本為平面的表面，所述基本為平面的表面位于支撐組件中，其直徑大于所述晶片的直徑，所述壓板還包括前緣和后緣，其中所述后緣位于所述基本為平面的表面上與前緣相對(duì)的一端；多個(gè)布置在壓板的前緣和后緣之間的流體通道，其中每個(gè)所述流體通道包括由所述基本為平面的表面限定的各自的通路；以及一個(gè)環(huán)繞所述平面表面定位的分段的壓板環(huán)，其中每個(gè)片段可以被定位為一個(gè)凸起或下陷構(gòu)型區(qū)域。
25.如權(quán)利要求24的裝置，其中所述多個(gè)流體通道在基本為平面的表面上以多個(gè)同心環(huán)方式排列。
26.如權(quán)利要求24的裝置，其中所述片段是高度不超過(guò)0.250英寸的一個(gè)凸起構(gòu)型區(qū)域。
27.如權(quán)利要求24的裝置，其中所述片段是高度不超過(guò)-0.250英寸的一個(gè)下陷構(gòu)型區(qū)域。
28.如權(quán)利要求24的裝置，其中所述壓板環(huán)由四個(gè)片段構(gòu)成。
29.如權(quán)利要求24的裝置還包括機(jī)械柱桿，其中，各個(gè)片段的高度可以通過(guò)使用所述機(jī)械柱桿來(lái)調(diào)節(jié)。
30.如權(quán)利要求24的裝置還包括一個(gè)控制器，其中所述控制器被編程使得所述控制器可以發(fā)送一個(gè)信號(hào)來(lái)調(diào)節(jié)各個(gè)片段的高度。
31.如權(quán)利要求30的裝置，其中所述控制器發(fā)送一個(gè)信號(hào)到電動(dòng)馬達(dá)。
32.如權(quán)利要求30的裝置，其中所述控制器發(fā)送一個(gè)信號(hào)到氣動(dòng)高度調(diào)節(jié)裝置來(lái)調(diào)節(jié)各個(gè)片段的高度。
33.如權(quán)利要求30的裝置，其中所述控制器發(fā)送一個(gè)信號(hào)到液壓高度調(diào)節(jié)裝置來(lái)調(diào)節(jié)各片段的高度。
34.如權(quán)利要求30的裝置還包括用來(lái)測(cè)量被拋光晶片的表面層厚度的測(cè)量工具，其中表面層厚度的測(cè)量值被發(fā)送到控制器，使得控制器可以發(fā)送信號(hào)來(lái)調(diào)節(jié)所述各個(gè)片段的高度。
35.如權(quán)利要求30的裝置，其中被拋光晶片的表面層厚度測(cè)量值通過(guò)工廠水平的高級(jí)處理控制系統(tǒng)而獲得，并且其中所述表面層厚度的測(cè)量值被發(fā)送到所述控制器，使得所述控制器可以發(fā)送一個(gè)信號(hào)來(lái)調(diào)整所述各個(gè)片段的高度。
36.在具有用來(lái)支撐拋光部件的支撐組件的拋光裝置中，其中具有一個(gè)直徑的晶片被壓靠在所述拋光部件的一側(cè)，一種壓板包括一個(gè)與晶片相對(duì)并位于拋光部件下方的基本為平面的表面，所述基本為平面的表面位于支撐組件中，其直徑大于所述晶片的直徑，所述壓板還包括前緣和后緣，其中所述后緣位于所述基本為平面的表面上與前緣相對(duì)的一端；多個(gè)布置在壓板的前緣和后緣之間的流體通道，其中每個(gè)所述流體通道包括由所述基本為平面的表面限定的各自的通路；以及在壓板的基本為平面的表面的一部分上提供至少一個(gè)構(gòu)型改變區(qū)域的方法。
全文摘要
說(shuō)明了一種用來(lái)改善晶片拋光裝置(10)性能的裝置。該裝置包括一個(gè)支撐部件中的壓板，其具有多個(gè)流體通道(34)，并且至少具有一個(gè)位于壓板(30)表面上一部分的構(gòu)型改變區(qū)域(52)。
文檔編號(hào)B24B21/06GK1713966SQ02818816
公開(kāi)日2005年12月28日 申請(qǐng)日期2002年7月31日 優(yōu)先權(quán)日2001年8月8日
發(fā)明者T·R·泰勒, 許蒼山, K·T·克羅夫頓, 趙岳星 申請(qǐng)人:拉姆研究公司