專利名稱：擺動的固定研磨料化學機械研磨系統(tǒng)及其實現(xiàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種化學機械研磨(CMP)系統(tǒng)，以及改善CMP操作性能和效果的技術(shù)。具體來說，本發(fā)明涉及一種使用配置在卷筒操作系統(tǒng)的固定研磨料的研磨墊的化學機械研磨系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在半導體裝置的制造中，需要進行CMP操作，其包括研磨、拋光和晶片清洗。典型地，集成電路裝置是由多層的結(jié)構(gòu)形成。在基板層，將形成具有擴散區(qū)域的晶體管裝置。而在其后的層中，相互連接的金屬化線被圖形化并與該晶體管裝置電連接，從而限定了所需要功能的裝置。如所周知，圖形化的導電層通過例如二氧化硅的絕緣材料與其他的導電層絕緣。而當更多的金屬化層及相關(guān)的絕緣層形成時，則需要增加該絕緣材料的平坦化。如果沒有平坦化處理的話，則額外的金屬化層的制造將由于表面形狀的較大差異而實質(zhì)上變得更困難。在其他的應(yīng)用中，將金屬化線的圖形形成在該絕緣材料中，然后將進行金屬CMP操作從而去除過量的金屬化。
在該現(xiàn)有技術(shù)中，化學機械研磨系統(tǒng)典型地由皮帶式、軌道式或刷洗臺來實現(xiàn)，其中用皮帶、研磨墊或刷子對晶片的一面或兩面進行擦洗、拋光和研磨。而研磨是為了便于并增強CMP操作。最通常將研漿導入到移動的準備表面上，例如皮帶、研磨墊、刷子等，并且研漿不僅分布在被拋光、研磨或由CMP制程準備的半導體晶片的表面，還分布在整個準備表面上。而該分布通過由準備表面的移動，半導體晶片的移動和該半導體晶片與該準備表面之間建立的摩擦力的組合來完成。
圖1公開了一種示例的現(xiàn)有的化學機械研磨系統(tǒng)100。圖1中的化學機械研磨系統(tǒng)100設(shè)計成是皮帶式系統(tǒng)，這是因為準備表面是環(huán)狀皮帶108，該環(huán)狀皮帶安裝在兩個用于驅(qū)動皮帶108在皮帶旋轉(zhuǎn)方向的箭頭116所表示的方向進行旋轉(zhuǎn)運動的滾筒114之上。然后將該旋轉(zhuǎn)的晶片102靠著該轉(zhuǎn)動的皮帶108而施加作用力F，從而實現(xiàn)CMP制程。某些CMP制程需要施加明顯的作用力F。將研磨平臺112設(shè)置成用以穩(wěn)定皮帶108，并提供一個堅固的平面，從而在其上施加晶片102。將由含有分散的研磨微粒的如氫氧化氨或DI水所組成的研漿118導入晶片102的上游。而該晶片表面的擦洗、拋光和研磨處理都利用粘在該皮帶108上的環(huán)狀研磨墊來實現(xiàn)，而且缺乏固定研磨料的微粒。
在該研磨墊上研磨有限數(shù)目的晶片之后，為了去除粘在其上的研漿的研磨材料以及從晶片去除的微粒，要修整并清洗該研磨墊的表面。在清洗和修整之后，該研磨墊仍然還有為數(shù)眾多的微粒粘附在該研磨墊的表面，這將使該研磨墊失去其功效。該研磨墊也由于材料的磨損而失去功效。所以，必須更換全部的研磨墊。所以，必須更換全部的研磨墊。而使用過的研磨墊的去除和之后的研磨墊更新非常耗時費力。此外，用力進行該更換動作的所需期間內(nèi)，必須使該研磨系統(tǒng)處于離線狀態(tài)，因此將減少產(chǎn)量。
如上所述，所以需要有一種化學機械研磨系統(tǒng)，其可以在研磨墊的較少維護且在其失去研磨效果后更有效地修護的情況下，研磨晶片表面層。

發(fā)明內(nèi)容
一般來講，本發(fā)明通過有效地研磨半導體晶片的層表面的設(shè)備以及方法而滿足上述需求。優(yōu)選地，該CMP系統(tǒng)設(shè)計成可實現(xiàn)研磨墊較少維護且在失去研磨效果后更有效地修護的系統(tǒng)。在優(yōu)選實施例中，該研磨墊為固定研磨料的研磨墊帶，其連接在供料滾筒和收回滾筒之間。應(yīng)該理解，本發(fā)明所包含的處理步驟、設(shè)備、系統(tǒng)、裝置或方法可以用各種方法實現(xiàn)。以下將描述本發(fā)明的數(shù)個實施例。
在一個實施例中，將公開一種化學機械研磨(CMP)設(shè)備，包括研磨墊帶，其被限定在第一點和第二點之間，該第一點與第二點分開；供料滾筒，其儲存有該研磨墊帶的供給量，且該供料滾筒確定所述第一點；以及收回滾筒，其設(shè)置成用于收集該研磨墊帶的至少直線部分。
在另一實施例中，將公開一種化學機械研磨(CMP)設(shè)備，其包括第一滾筒，位于第一點上；和第二滾筒，位于第二點上，而所述第一點和第二點分開；以及研磨墊帶，具有固設(shè)于所述第一滾筒的第一端部，以及固設(shè)于所述第二滾筒的第二端部。將該研磨墊設(shè)置成可提供一個表面，而在其上被研磨的基板低于該表面。優(yōu)選地，該研磨表面墊帶是固定研磨墊，且將其設(shè)置成可以容納化學溶液或DI水，從而能促進從基板表面去除材料。
在再一實施例中，將公開一種半導體晶片的研磨方法。該方法包括設(shè)置研磨墊帶，使具連接在第一點和第二點之間；在所述研磨墊帶上施加張力；擺動所述第一點和第二點之間的研磨墊帶；以及將所述半導體晶片施加于所述擺動的研磨墊帶。該方法還包括在將所述半導體晶片施加于所述擺動的研磨墊帶之前，將化學溶液施加于所述研磨墊帶。該方法還包括監(jiān)測所述擺動的研磨墊帶的線性速度；以及控制所述線性速度的設(shè)定。該方法還包括監(jiān)測所述研磨墊帶的張力；以及控制所述張力的設(shè)定。
本發(fā)明的各種優(yōu)點很多。最重要的是，在卷筒操作配置中將研磨墊帶的供給量設(shè)置在供料滾筒和收回滾筒之間，從而取代了連續(xù)的帶式研磨墊。因此，可以用最少的勞力并在極短的時間內(nèi)將研磨墊帶的使用過的部分用研磨墊帶的新的部分更換完成。而且，研磨墊帶的再次供給可以輕易且迅速地完成，因此可以使研磨墊帶離線的時間最短，所以對產(chǎn)量的影響最小。因此，發(fā)明的設(shè)備及方法提供了用極少的維護成本即可研磨晶片表面層的研磨墊且在其研磨效果降低之后能更有效地將其修護。
根據(jù)下面結(jié)合附圖通過詳細的說明書以示例的方式描述本發(fā)明的原理，本發(fā)明的其他目的和優(yōu)點將更加清楚。


通過以下結(jié)合附圖的詳細描述，本發(fā)明將很容易理解，類似的結(jié)構(gòu)元件使用類似的標號。
圖1示出了現(xiàn)有化學機械研磨系統(tǒng)的示例。
圖2A是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的擺動的化學機械研磨系統(tǒng)的剖面圖。
圖2B是根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的擺動的化學機械研磨系統(tǒng)的剖面圖，其示出了該系統(tǒng)的張力設(shè)定機構(gòu)和速度控制機構(gòu)。
圖2C是根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的擺動的化學機械研磨系統(tǒng)的剖面圖，其示出了用于支持住充分的研磨墊帶供給量的供料滾筒的設(shè)計。
圖2D-1仍是根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的研磨墊帶的平面圖。
圖2D-2仍是根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的研磨墊帶的剖面圖，其示出了包含多個研磨微粒的多個樁部。
圖3A仍是根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的化學機械研磨系統(tǒng)的剖面圖，其中張力致動器位于供料滾筒的右側(cè)和收回滾筒的左側(cè)。
圖3B仍是根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的化學機械研磨系統(tǒng)的剖面圖，其示出了該系統(tǒng)的張力設(shè)定和速度控制機構(gòu)。
圖4A仍是根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的化學機械研磨系統(tǒng)的剖面圖，其中張力致動器與惰滾筒連接。
圖4B仍是根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的化學機械研磨系統(tǒng)的剖面圖，其示出了該系統(tǒng)的張力設(shè)定機構(gòu)同時也是速度控制機構(gòu)。
圖5A仍是根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的化學機械研磨系統(tǒng)的剖面圖，其中供料滾筒和收回滾筒不僅維持控制研磨墊帶的線性速度還維持控制施加于研磨墊帶的張力。
圖5B仍是根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的化學機械研磨系統(tǒng)的剖面圖，其示出了該系統(tǒng)的張力和速度控制機構(gòu)。
具體實施例方式
以下將描述一種用于化學機械研磨系統(tǒng)的發(fā)明，其可以使晶片的層表面得到有效的研磨。該化學機械研磨系統(tǒng)可較好地實現(xiàn)一種維護較省且能在其失去研磨效果后能更有效地修護的研磨墊。在本發(fā)明的各個優(yōu)選實施例中，該研磨墊為固定研磨材的研磨墊。而該固定研磨材的研磨墊則最好設(shè)置成連接在供料滾筒和收回滾筒之間的研磨墊帶。該結(jié)構(gòu)在此被稱為卷筒操作配置。在以下的描述中，為了提供對本發(fā)明的充分理解，因此將提出許多具體的細節(jié)。然而，應(yīng)該理解，熟悉本技術(shù)的人員可以在不需要某些或所有具體細節(jié)的情況下來實施本發(fā)明。在此情況下，為了避免模糊，沒有詳細描述公知的制程操作。
圖2A是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的擺動化學機械研磨系統(tǒng)200的剖面圖。圖2A中的化學機械研磨系統(tǒng)200包括位于第一點211a的供料滾筒212a。供料滾筒212b位于第二點211b，且在該實施例中，將其對稱地置于供料滾筒212a的對面并將其設(shè)置成收納該研磨墊帶202。而供料滾筒212a與收回滾筒212b之間的直線距離大約為20英寸。當然，該供料滾筒212a與收回滾筒212b之間的距離取決于具體的實施例。在該實施例中，將每一個供料滾筒212a與每一個收回滾筒設(shè)成可包括一個內(nèi)部馬達。該內(nèi)部馬達優(yōu)選為伺服馬達，例如直流驅(qū)動伺服馬達。且將該內(nèi)部馬達設(shè)置成允許供料滾筒212a與收回滾筒212b進行往復運動。而供料滾筒212a與212b的往復運動將導致該研磨墊帶以范圍在約每秒140英尺到每秒350英寸的線性速度進行擺動。而選擇作為研磨操作的實際線性速度也將取決于夾持住晶片而施力于研磨墊帶與研磨平臺的研磨頭的作用力。而該線性速度與該作用力的限制則通常利用公知的普雷斯頓公式(Preston’s Equation)加以校正。根據(jù)普雷斯頓公式(Preston’sEquation)，研磨去除率＝Kp×P×V，其中材料的研磨去除率為下壓作用力(P)與線性速度(V)的函數(shù)，而Kp為普雷斯頓系數(shù)(Preston’s Coefficient)，其由研漿的化學成分(或者固定的研磨材料與化學成分等)、制程溫度和研磨墊表面所決定的一個常數(shù)，并在其他的常數(shù)之間。
在此實施例中，張力致動器214a和214b則分別地位于供料滾筒212a和收回滾筒212b的正下方。而該張力致動器214a和214b設(shè)置成可控制地曳拉供料滾筒212a和收回滾筒212b，從而使得供料滾筒212a和收回滾筒212b施加壓力在研磨墊帶202上?？梢岳斫?，每一個張力致動器可以為任何一種直線致動器。例如，每一個張力致動器可以是液壓缸、彈簧線圈、螺桿或者線性馬達。
位于供料滾筒212a的上方的是負載感測滾筒208a，其由一個測量施加于研磨墊帶202的最接近中間點207a(如左側(cè))的一側(cè)張力的滾筒確定。而負載感測滾筒208b同樣由一個測量施加于研磨墊帶202的最接近中間點207b(如右側(cè))的一側(cè)張力的滾筒確定。在此實施例中，負載感測滾筒208b對稱地位于負載感測滾筒208的對面且位于收回滾筒211b的正上方。因此，研磨墊帶202位于負載感測滾筒208a和208b的上端。且將負載感測滾筒208a和208b設(shè)置成可提供這樣的一位置，在該位置，可導致研磨墊帶202變化角度方向。例如，當角度方向為90度，將僅測量施加在負載感測滾筒208a和208b的作用力的水平分量。而由固定在一個點的滾筒所限定的惰滾筒210a位于供料滾筒212a和負載感測滾筒208a之間。而在惰滾筒210a對面則是惰滾筒210b。惰滾筒210a和210b設(shè)置成在確保沿著如上述的90度角度的路徑上支撐住該研磨墊帶。因此，可進一步地將惰滾筒210a和210b設(shè)成讓負載感測滾筒208a和208b僅僅測量施加于負載感測滾筒208a和208b的作用力的水平分量。而該作用力的水平分量則相當于在研磨頭204的左側(cè)和右側(cè)上施加于研磨墊帶202的張力。
將研磨頭204設(shè)成夾持住晶片(圖中未示出)且在旋轉(zhuǎn)方向205上旋轉(zhuǎn)。研磨平臺206則水平地位于負載感測滾筒208a和208b之間。研磨平臺206則設(shè)置成用于穩(wěn)定研磨墊帶202且提供了一個研磨頭204可在其上施力的堅固的平面。在某些情況下，其可控制研磨平臺206與研磨墊帶202之間的表面，從而控制在晶片的不同位置處的研磨去除率。在一個實施例中，研磨墊帶202為固定研磨材的研磨墊，而其具有一個包含分布于整個表面和材料厚度方向上的研磨料微粒的研磨層。當研磨頭204靠著研磨墊帶202而施加于晶片時(圖中未示出)，研磨墊帶202的研磨料微粒變得松動，從而排除了使用含有研磨微粒的研漿的必要性。雖然不需要使用含有研磨微粒的研漿，則優(yōu)選使用液態(tài)的溶液(如氫氧化氨或DI水)則可促進研磨的處理。
如圖2B所示的實施例中，留在供料滾筒212a上而為供給用的研磨墊帶202的特定部分圍繞負載感測滾筒208a和208b而送入收回滾筒211b。而在研磨特定數(shù)目的晶片之后，研磨墊帶202與晶片接觸的部分則失去效果而必須更換。該研磨墊帶202的使用過的部分通過供料滾筒標示出的研磨墊帶202、并利用可編程的數(shù)量(例如足夠使研磨墊帶202的新的部分橫過研磨平臺的數(shù)量)而用研磨墊帶202的未使用部分將其更換。該標示將導致研磨墊帶202的使用過的部分被往前推而逐漸遠離研磨區(qū)域。而研磨墊帶202的使用過部分將由收回滾筒212b收集且最終將報廢。一旦留在供料滾筒212a的研磨墊帶202的供給完全耗盡時，則容易用新的研磨墊帶202的滾筒加以更換。而以研磨墊帶202再供給供料滾筒212a的過程既不費力也不耗時。而且，如果有必要的話，CMP機器將不需要頻繁地進行離線作業(yè)且能以較短的時間完成該供給，從而對機器產(chǎn)量的影響最小。
又如圖2B所清楚地示出，張力致動器214a和214b被設(shè)置成可控制地曳拉供料滾筒212a和收回滾筒212b，這將導致供料滾筒212a和收回滾筒212b分別在第一中間點207a和第二中間點207b上施加壓力于研磨墊帶202。由于正常的磨損，研磨墊帶202可以伸縮，從而導致施加在研磨墊帶上的張力得以減小。該系統(tǒng)則設(shè)置成通過改變張力致動器214a和214b分別施加在供料滾筒212a和收回滾筒212b上的張力大小而維持希望的張力。
這個任務(wù)是通過負載感測滾筒208a將張力反饋信號送到放大器222a而實現(xiàn)的，放大器222a是第一張力—速度控制器220a的一部分。然后，通過電腦化裝置手動或自動地供給的張力設(shè)定命令送入放大器222a。然后，放大器222a將張力輸出信號送到張力控制裝置226a，而其也是張力—速度控制器220a的一部分。最后，張力控制裝置226a將張力(TN)信號送到張力致動器214a。
以類似的方式，作為張力—速度控制器220b的一部分的放大器222b則從負載感測滾筒208b接收張力反饋(FB)信號。隨后，通過電腦化裝置手動或自動地供給的張力設(shè)定命令則送入到放大器222b。然后，放大器222b將張力(TN)輸出信號送到張力控制裝置226b，該張力控制裝置226b同樣是張力—速度控制器220b的一部分。最后，張力控制裝置226b將張力信號送到張力致動器214a。根據(jù)從張力—速度控制器220a和220b接收的信號，該張力致動器214a和214b可以在供料滾筒212a和收回滾筒212b上施加或不施加額外的作用力，從而可以得到所希望的張力(例如，較高或較低的張力)。
一旦將期望的張力施加于研磨墊帶202時，則位于供料滾筒212a及收回滾筒212b之內(nèi)的該內(nèi)部馬達等將導致供料滾筒212a及收回滾筒212b同步地進行往復運動，因而導致研磨墊帶202以一線性速度進行擺動。在一個實施例中，為達到最佳的性能，研磨墊帶202的線性速度應(yīng)維持在約140ft/sec到350ft/sec之間的范圍內(nèi)。因此，研磨墊帶202的線性速度是應(yīng)由供料滾筒212a和收回滾筒212b加以頻繁地測量。而除了測量研磨墊帶202的速度外，如果必要的話，由供料滾筒212a及收回滾筒212b控制且改變研磨墊202的速度，從而能維持期望的速度。
如例所示，供料滾筒212a最初送出速度反饋到比例、積分和微分器(PID)224a，其為張力—速度控制器220a的一部分。然后，利用電腦化裝置手動或自動地供應(yīng)的速度設(shè)定命令則被送入到PID224a。最后，PID224a則將速度信號送出至供料滾筒212a。
同樣地，收回滾筒212b送出速度反饋到比例、積分和微分器(PID)224b，其為張力—速度控制器220b的一部分。然后，以手動供應(yīng)或通過可編程機器所供應(yīng)的速度設(shè)定命令則被送入到PID224b。最后，PID224b送出速度信號到收回滾筒212b。而由供料滾筒212a和收回滾筒212b所接收的速度信號則是決定供料滾筒212a和收回滾筒212b是否必須維持或改變往復運動速率的決定性的因素。雖然張力—速度控制器220a和220b已利用示例性的電子元件加以揭示，但應(yīng)理解，利用任何合適的熟知的處理技術(shù)當可處理電子及控制信號(如，軟件和硬件的組合)例如，PID電子元件是可以其它希望的方式處理及控制信號的電路取代的。
從圖2C的實施例中可非常明顯地看出，將供料滾筒212a設(shè)成可支持住具有充足供給量的研磨墊帶202。而利用最小的努力，即可再供給新的研磨墊帶202給供料滾筒212a，所以對CMP機器的產(chǎn)量具有最小的影響。
圖2D-1中示出了多種研磨墊帶202其中一種，其具有固定研磨料的研磨層。該種研磨墊帶202的厚度約為0.004英寸到0.010英寸范圍內(nèi)的值。而插入且分布于該種研磨墊帶202的整個表面為數(shù)個立體的凸部，其定義為復數(shù)的樁部202’。如圖2D-2中的研磨墊帶202的剖面圖所示，示出了每一個樁部202’包含多個的研磨微粒，其具有大約40μm到200μm范圍內(nèi)的尺寸。
本發(fā)明的另一實施例則如圖3A所示，其中張力致動器314a是位于供料滾筒212a的右側(cè)。在此類方式中，張力致動器314b則位于收回滾筒212b的左側(cè)。在此實施例中，通過張力致動器314a和314b分別地曳拉供料滾筒212a和收回滾筒212b，從而導致供料滾筒212a和收回滾筒212b可控制地施加張力于研磨墊帶202。
舉例而言，在圖3B的實施例中，張力致動器314a和314b則控制施加于研磨墊帶202的張力大小。該控制是通過這樣來實現(xiàn)的，即負載感測滾筒208a送出張力反饋到張力/速度控制器220a，接著在其內(nèi)部處理該張力反饋，再將張力信號送出到張力致動器314a。同樣地，負載感測滾筒208b送出張力反饋到張力/速度控制器220b。一旦張力/速度控制器220b在其內(nèi)部處理張力反饋時，它便將張力信號送出到張力致動器314b。而根據(jù)所接收的張力信號，如果必要的話，可改變每一個張力致動器314a和314b施加于供料滾筒212a和收回滾筒212b的作用力大小，從而能實現(xiàn)期望的張力。
一旦就研磨墊帶202設(shè)定期望的張力時，供料滾筒212a和收回滾筒212b的同步的往復運動即開始，因而導致研磨墊帶202以一線性速度擺動。在一個實施例中，可頻繁地測量或于設(shè)定時間測量研磨墊帶202的線性速度。而取決于該測量值，便可調(diào)整由供料滾筒212a和收回滾筒212b所控制的張力。每一個供料滾筒212a和每一個收回滾筒212b則分別將速度反饋送出到張力/速度控制器220a和220b。然后，在內(nèi)部處理該速度反饋之后，每一個張力/速度控制器220a和220b送出速度信號到供料滾筒212a和收回滾筒212b。而根據(jù)所接收的速度信號，如果必要的話，供料滾筒212a和收回滾筒212b將可改變往復運動的速率，因此就研磨墊帶202決定新的線性速度。
圖4A的實施例示出了擺動化學機械研磨系統(tǒng)200b，其與圖2A中的實施例類似，除了張力致動器414a和414b是位于惰滾筒210a和210b的外側(cè)。在此實施例中，將張力致動器設(shè)成為曳拉惰滾筒210a和210b，從而能導致情滾筒210a和210b施加張力于研磨墊帶202。
在此情況下，研磨墊帶202的垂直部分與研磨墊帶202的研磨區(qū)域(如，研磨平臺206所在之處)將有不是成90度角度的時刻。然而，仍可控制地將張力調(diào)整到正確的期望程度。因此應(yīng)理解，只要研磨墊帶202在進行晶片表面研磨的位置上時，能提供希望的最佳研磨狀況，則并不須使研磨墊帶202的垂直與水平部分永遠成90度角度。
如圖4B中的實施例所示，負載感測滾筒208a將張力反饋送出到張力/速度控制器220a。在其內(nèi)部處理張力反饋后，張力/速度控制器220a則送出張力信號到張力致動器414a。類似的信號也同樣地在負載感測滾筒208b、張力/速度控制器220b、及張力致動器414b之間轉(zhuǎn)變。
一旦每個張力致動器414a和414b的分別地從220a和220b接收到張力信號時，則取決于該接收到的張力信號，如果必要的話，張力致動器將根據(jù)其施加于研磨墊帶202的張力而改變作用力。而在達到期望的張力后，較佳地，供料滾筒212a和收回滾筒212b則開始同步地往復運動，因而使研磨墊帶以期望的線性速度進行擺動。而類似于圖2B及圖3B的實施例等，供料滾筒212a和收回滾筒212b將維持且，如果必要的話，改變研磨墊帶202的擺動速度。
圖5A示出了擺動化學機械研磨系統(tǒng)200c，其中供料滾筒212a和收回滾筒212b不僅維持且控制研磨墊202的線性速度，還可維持且控制施加于研磨墊帶202的張力。因此，將張力致動器完全地從化學機械研磨系統(tǒng)200c中去除。
如圖5B所示，在化學機械研磨系統(tǒng)200c’中，負載感測滾筒208a送出張力反饋到放大器322a，其為張力和速度控制器320a的一部分。然后，經(jīng)由電腦化裝置手動或自動地供應(yīng)的張力設(shè)定命令則送入到放大器322a。然后，放大器322a送出張力輸出信號到張力及速度控制裝置326a。
然后，將速度反饋由供料滾筒212a送至亦位于張力和速度控制器320a之內(nèi)的PID324a。在之后的操作中，手動供應(yīng)或通過可編程機供應(yīng)的速度設(shè)定命令則送入到PID324a。然后，PID324a送出速度輸出信號到張力和速度控制326a。而在接收張力輸出信號和速度輸出信號后，張力和速度控制326a即送出張力及速度信號到供料滾筒212a。
同樣地，將張力反饋和速度反饋分別地送入到放大器322b和PID324b，其為張力和速度控制器320b的一部分。然后，將張力設(shè)定命令送入到放大器322b，接著其送出張力輸出信號到張力和速度控制326b，而其也是張力和速度控制器320b的一部分。其次，將速度設(shè)定命令送入至PID324b，其繼而送出速度命令信號到張力和速度控制326b。在接收張力輸出信號及速度輸出信號后，張力及速度控制326b即送出張力和速度信號到收回滾筒212b。
而根據(jù)由供料滾筒212a和收回滾筒212ab所接收的張力和速度信號，如果必要的話，每一個供料滾筒212a和每一個收回滾筒212b則可在(TA)方向上向內(nèi)地旋轉(zhuǎn)，從而能調(diào)整施加于研磨墊帶202的張力到期望的程度。一旦將施加于研磨墊帶202的張力設(shè)定成期望的程度時，供料滾筒212a和收回滾筒212b即較佳地開始同步往復運動，因而導致研磨墊在研磨頭204之下以一線性速度進行擺動。因此，在此實施例中，類似于某些實施例，如果必要的話，供料滾筒212a和收回滾筒212b可改變研磨墊202的速度，從而能維持期望的速度以得到最佳的研磨性能。
盡管為了方便說明本發(fā)明的較佳實施例，詳細地描述了本發(fā)明的一些細節(jié)，而此并非將本發(fā)明狹義地限制于該較佳實施例。凡根據(jù)本發(fā)明所做的任何變更，都屬本發(fā)明申請專利的范圍。舉例而言，在此說明的實施例基本上是針對晶片研磨，然而應(yīng)理解該研磨操作也適合于任一種基板的精密研磨。因此，本實施例應(yīng)被視為舉例性而非限制性的，且本發(fā)明并非狹義地限制于該優(yōu)選實施例，在不離開本發(fā)明的范圍內(nèi)所做的任何變更，都屬本發(fā)明申請專利的范圍。
權(quán)利要求
1.一種化學機械研磨(CMP)設(shè)備，包括研磨墊帶，其被限定在第一點和第二點之間，該第一點與第二點分開；供料滾筒，其儲存有該研磨墊帶的供給量，且該供料滾筒確定所述第一點；以及收回滾筒，其設(shè)置成用于收集該研磨墊帶的至少直線部分。
2.如權(quán)利要求1所述的化學機械研磨(CMP)設(shè)備，其特征在于，所述供料滾筒和收回滾筒設(shè)置成可往復運動，從而使所述研磨墊帶能以可編程的速率在所述第一點和第二點之間的至少局部擺動。
3.如權(quán)利要求2所述的化學機械研磨(CMP)設(shè)備，其特征在于，所述可編程的速率確定所述研磨墊帶的線性速度，該線性速度的方向在所述第一點與所述第二點之間或所述第二點與所述第一點之間。
4.如權(quán)利要求1所述的化學機械研磨(CMP)設(shè)備，其特征在于，還包括第一張力致動器，其與所述供料滾筒連接；以及第二張力致動器，其與所述收回滾筒連接。
5.如權(quán)利要求4所述的化學機械研磨(CMP)設(shè)備，其特征在于，所述第一張力致動器設(shè)置成可控制地曳拉所述供料滾筒，從而能將張力施加于所述研磨墊帶，且所述第二張力致動器設(shè)置成可控制地曳拉所述收回滾筒，從而能將張力施加于所述研磨墊帶。
6.如權(quán)利要求5所述的化學機械研磨(CMP)設(shè)備，其特征在于，還包括第一負載感測滾筒；以及第二負載感測滾筒；所述第一負載感測滾筒被限定在第一中間點上，所述第二負載感測滾筒被限定在第二中間點上，所述第一中間點和第二中間點則位于所述研磨墊帶的下方且支撐該研磨墊帶，并位于所述第一點和第二點之間。
7.如權(quán)利要求6所述的化學機械研磨(CMP)設(shè)備，其特征在于，還包括研磨平臺，設(shè)置在所述研磨墊帶的下方，且被限定在位于所述第一中間點與所述第二中間點之間的位置，該研磨平臺用于提供一支座，該支座用于容納待施加到所述研磨墊帶的研磨頭，該研磨頭設(shè)計成可夾持待研磨的半導體晶片。
8.如權(quán)利要求6所述的化學機械研磨(CMP)設(shè)備，其特征在于，還包括第一惰滾筒，其位于所述第一點與第一中間點之間，所述第一惰滾筒用于使所述研磨墊帶在由所述第一負載感測滾筒所確定的所述第一中間點的切線上維持一個固定位置性的速度；以及第二惰滾筒，其位于所述第二點與第二中間點之間，所述第二惰滾筒用于使所述研磨墊帶在由所述第二負載感測滾筒所確定的所述第二中間點的切線上維持一個固定位置性的速度。
9.如權(quán)利要求6所述的化學機械研磨(CMP)設(shè)備，其特征在于，還包括第一張力—速度控制器；以及第二張力—速度控制器；每一個所述第一和第二張力—速度控制器的用于接收張力反饋信號、張力設(shè)定命令、速度反饋信號和速度設(shè)定命令，且每一個所述第一和第二張力—速度控制器用于輸出速度設(shè)定信號和張力設(shè)定信號。
10.如權(quán)利要求9所述的化學機械研磨(CMP)設(shè)備，其特征在于，每一個所述第一和第二張力—速度控制器包括用于分別設(shè)定各個所述第一張力致動器和第二張力致動器的張力控制。
11.如權(quán)利要求3所述的化學機械研磨(CMP)設(shè)備，其特征在于，還包括第一張力和速度控制器；以及第二張力和速度控制器；每一個所述第一和第二張力和速度控制器用于接收張力反饋信號、張力設(shè)定命令、速度反饋信號和速度設(shè)定命令，且每一個所述第一和第二張力—速度控制器用于輸出張力和速度設(shè)定信號。
12.如權(quán)利要求11所述的化學機械研磨(CMP)設(shè)備，其特征在于，每一個所述第一與第二張力和速度控制器包括用于分別設(shè)定每一個所述的供料滾筒和每一個所述的收回滾筒的張力和速度控制。
13.如權(quán)利要求1所述的化學機械研磨(CMP)設(shè)備，其特征在于，所述研磨墊帶由固定研磨材料制成。
14.如權(quán)利要求1所述的化學機械研磨(CMP)設(shè)備，其特征在于，所述研磨墊帶、所述供料滾筒和所述收回滾筒確定了卷筒操作配置。
15.如權(quán)利要求1所述的化學機械研磨(CMP)設(shè)備，其特征在于，還包括第一負載感測滾筒；第二負載感測滾筒；所述第一負載感測滾筒被限定在第一中間點上，所述第二負載感測滾筒被限定在第二中間點上，所述第一中間點和第二中間點則位于所述研磨墊帶的下方且支撐該研磨墊帶，并位于所述第一點和第二點之間；一第一惰滾筒，位于所述第一點與第一中間點之間；一第二惰滾筒，位于所述第二點和第二中間點之間。
16.如權(quán)利要求15所述的化學機械研磨(CMP)設(shè)備，其特征在于，還包括第一張力致動器，其與所述第一惰滾筒連接；以及第二張力致動器，其與所述第二惰滾筒連接。
17.一種化學機械研磨(CMP)設(shè)備，包括第一滾筒，位于第一點上；和第二滾筒，位于第二點上，而所述第一點和第二點分開；以及研磨墊帶，具有固設(shè)于所述第一滾筒的第一端部，以及固設(shè)于所述第二滾筒的第二端部。
18.如權(quán)利要求17所述的化學機械研磨(CMP)設(shè)備，其特征在于，還包括與所述第一滾筒連接的第一張力致動器，和與第二滾筒連接的第二致動器，所述第一和第二張力致動器設(shè)置成可在所述研磨墊帶上施加可控制的張力。
19.如權(quán)利要求17所述的化學機械研磨(CMP)設(shè)備，其特征在于，還包括第一惰滾筒；以及第二惰滾筒，將所述第一和第二惰滾筒置于所述第一滾筒和第二滾筒之間。
20.如權(quán)利要求19所述的化學機械研磨(CMP)設(shè)備，其特征在于，還包括與第一惰滾筒連接的第一張力致動器，和與第二惰滾筒的張力致動器，將所述第一和第二張力致動器設(shè)置成可在所述研磨墊帶上施加可控制的張力。
21.一種半導體晶片的研磨方法，包含以下步驟設(shè)置研磨墊帶，使其連接在第一點和第二點之間；在所述研磨墊帶上施加張力；擺動位于所述第一點和第二點之間的研磨墊帶；以及將所述半導體晶片施加于所述擺動的研磨墊帶。
22.如權(quán)利要求21所述的半導體晶片的研磨方法，還包括以下步驟在將所述半導體晶片施加于所述擺動的研磨墊帶之前，將化學溶液施加于所述研磨墊帶。
23.如權(quán)利要求21所述的半導體晶片的研磨方法，其中所述的研磨墊帶是固定的研磨墊。
24.如權(quán)利要求21所述的半導體晶片的研磨方法，還包括以下步驟監(jiān)測所述擺動的研磨墊帶的線性速度；以及控制所述線性速度的設(shè)定。
25.如權(quán)利要求21所述的半導體晶片的研磨方法，還包括以下步驟監(jiān)測所述研磨墊帶的張力；以及控制所述張力的設(shè)定。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種化學機械研磨(CMP)設(shè)備。第一滾筒是位在第一點上且第二滾筒位在第二點上，并使所述第一點與所述第二點分開。還包括研磨墊帶，在卷筒操作配置中，其具有固設(shè)于所述第一滾筒的第一端部及固設(shè)于所述第二滾筒的第二端部。將所述研磨墊帶設(shè)成為可提供一表面，而在其上被研磨的基板則低于該表面。優(yōu)選地，該研磨墊帶為一固定研磨墊且將其設(shè)成可容納化學溶液或DI水，從而能促進從基板表面去除材料。
文檔編號B24B37/04GK1438931SQ01811920
公開日2003年8月27日 申請日期2001年6月22日 優(yōu)先權(quán)日2000年6月30日
發(fā)明者米格爾·A·薩爾達尼亞, 亞歷山大·A·奧夫恰茲 申請人:拉姆研究公司