專利名稱：化學機械拋光(cmp)頭、設(shè)備和方法以及由此制造的平面化半導體晶片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種對襯底進行拋光和平面化的系統(tǒng)、設(shè)備和方法，尤其涉及一種化學機械平面化或拋光(CMP)設(shè)備和方法。
背景技術(shù)：
化學機械平面化或拋光通常稱為CMP，它是一種對半導體和其他類型的襯底進行平面化或拋光的方法。在一定的加工步驟之間對半導體襯底或晶片的表面進行平面化可使得更多的電路層豎直地構(gòu)建在器件上。隨著特征尺寸的減小、密度的增加以及半導體晶片尺寸的增大，CMP過程的要求變得愈加嚴格。以低成本制造半導體為出發(fā)點，晶片之間的加工均勻度以及晶片整個表面的平面化均勻度是一個重要的問題。由于半導體晶片表面上的結(jié)構(gòu)或特征的尺寸已經(jīng)越來越小(現(xiàn)在通常約為0.2微米)，因此與不均勻的平面化相關(guān)的問題就變得更加嚴重。有時該問題被稱為晶片內(nèi)不均勻(WIWNU)問題。
在該領(lǐng)域，已經(jīng)知道很多原因會導致均勻問題。這些原因包括在平面化過程中向晶片施加晶片背側(cè)壓力的方式、由于拋光墊在晶片的邊緣和在晶片的中心區(qū)域之間典型的不同的相互作用而導致的邊緣效應(yīng)非均勻性、以及在拋光過程中可通過平面化或調(diào)整材料去除輪廓而進行理想地補償?shù)慕饘俸?或氧化層的非均勻性的沉積。迄今為止，希望同時解決這些問題的努力還沒有獲得完全的成功。
關(guān)于晶片背側(cè)拋光壓力的性質(zhì)，傳統(tǒng)的機械通常使用硬的背部拋光頭將晶片壓在拋光表面上，即具有硬接納表面的拋光頭直接壓在半導體晶片的背側(cè)上。結(jié)果，拋光頭接納表面的任何變化，或者在晶片和接納表面之間截留的任何物質(zhì)都會導致對晶片背側(cè)施加不均勻的壓力。因此，晶片的前表面通常與非均勻平面化所得到的拋光表面不相符。另外，這種硬的背部拋光頭設(shè)計通常必須采用相對較高的拋光壓力(例如在約6-8psi的壓力范圍)，以在晶片和拋光表面之間形成任何理想的一致性。這種相對較高的拋光壓力使得晶片有效地變形，導致要從晶片某些區(qū)域除去的材料會被過多的除去，而從其他區(qū)域除去過少的材料，從而形成不良的平面化。
通過在接納表面和要拋光的晶片之間提供一個插入物，試圖在硬的背部系統(tǒng)中提供某種程度的柔軟性，從而試圖彌補上述利用硬背部拋光頭的問題。這種插入物通常被稱為晶片插入物。這些插入物也仍然存在問題，因為它們通常導致加工偏差/變化，從而帶來晶片之間的變化。這種變化不是恒定的或者通常是不確定的。這種變化的一個因素是在拋光過程中使用的水或例如漿液的其他流體的吸收。因為插入物所吸收的水量傾向于超過它的壽命，因此晶片之間經(jīng)常會有加工變化。通過將插入物在使用之前浸入在水中或者通過在插入物的特征變化超過了可接受的限度之后更換插入物而來預先調(diào)整插入物，可以將這種加工變化控制在有限的程度內(nèi)。這傾向于使得使用的最初階段與使用的較后階段相同，但是這會提高設(shè)備的維護費用并降低設(shè)備的產(chǎn)出量。另外，由于例如插入物的厚度變化、插入物以及截留在硬背部拋光頭和插入物或插入物以及晶片之間的物質(zhì)的起皺，也仍然會觀察到不可接受的加工變化。
使用插入物也需要對插入物所粘附的整個表面進行精細的控制，因為拋光頭表面的任何不均勻、缺陷或與平整度或平行度的任何偏離都通常會表現(xiàn)為在晶片整個表面上的平整度變化。例如，在傳統(tǒng)的拋光頭中，制造鋁或陶瓷板，然后在安裝之前在拋光頭內(nèi)研磨和拋光。這種制造過程增加了拋光頭以及機械的成本，尤其是如果設(shè)有多個拋光頭的話。
另一方面，當使用柔軟的背部拋光頭時，當晶片壓在拋光頭上時插入物的柔性材料不會使晶片變形。結(jié)果，可以采用較小的拋光壓力，實現(xiàn)了晶片前表面與拋光墊的一致性而沒有變形，從而可以實現(xiàn)拋光均勻度和良好的平整度。能夠?qū)崿F(xiàn)更好的平整度均勻性的原因至少部分在于在模具之間在晶片上的類似特征的拋光速率是相同的。
近年來，試圖利用軟的背部拋光頭，但是它們不是完全令人滿意的。一種軟的背部拋光頭是如Shendon的美國專利US 6,019,671所述，其內(nèi)容在此引入作為參考。Shendon提出一種在拋光頭的下表面上拉伸的膜或柔性部件，以形成腔室或空腔，它被加壓而將襯底壓在拋光表面上。盡管利用或不利用插入物而對硬背部拋光頭作出了顯著的改進，但是這種方法因為數(shù)種原因而仍不能令人完全滿意。這種方法的一個問題是，它不能夠減少或避免截留在膜和晶片之間的材料導致的非均勻性。另一個問題是，該膜阻礙了使用真空來在加載或卸載操作過程中將晶片保持在拋光頭上。另外，使用膜實際上因為引入了新的變量而增加了非均勻性，例如膜的厚度或柔性在其整個表面上的變化以及不適當?shù)陌惭b膜而導致的可能的起皺。
其他的柔軟背部拋光頭設(shè)計利用了晶片邊緣和拋光頭之間的密封以形成空腔，該空腔然后被加壓而在拋光和平面化過程中直接將晶片壓在拋光表面上。一種方法如Breivogel等人的美國專利US 5,635,083所述，此處引入作為參考。Breivogel提出使用在所述晶片外側(cè)邊緣上的唇形密封，以在拋光頭和晶片之間形成可以接受加壓空氣的密封。不幸的是，盡管這種方法提供的軟拋光頭避免了與硬背部拋光頭和帶有膜的柔軟拋光頭相關(guān)的一些問題，但是它不允許在晶片和接納表面之間形成足夠的嚙合，以為在拋光操作中拋光頭旋轉(zhuǎn)之處的機械內(nèi)的晶片提供扭矩。這種方法的另一個問題是，盡管可以使用真空來將晶片保持在拋光頭上，但是因為晶片僅在邊緣處被支撐，因此會產(chǎn)生不可接受程度的弧狀彎曲，導致晶片的損壞或損失。
關(guān)于邊緣拋光效應(yīng)的校正或補償，已經(jīng)試圖調(diào)整固定環(huán)的形狀并改善固定環(huán)壓力，從而改善在靠近固定環(huán)附近之處從晶片上除去的材料的量。通常，更多的材料從晶片的邊緣除去，也就是說，晶片的邊緣被過度拋光。為了校正這種過度拋光，通常將固定環(huán)的壓力調(diào)整為略高于晶片背側(cè)壓力，從而在該區(qū)域內(nèi)的拋光墊略微被固定環(huán)所壓縮，在固定環(huán)的幾個毫米范圍內(nèi)從晶片上除去較少的材料。但是，即使這些嘗試也不是令人完全滿意的，因為在晶片外側(cè)邊緣上的平面化壓力僅僅是根據(jù)固定環(huán)壓力而間接調(diào)整的。不能將固定環(huán)補償效應(yīng)的有效距離延伸到晶片邊緣內(nèi)的任意距離。單獨調(diào)整固定環(huán)壓力、邊緣壓力或整體的背側(cè)晶片壓力而獲得理想的效果都是不可能的。
傳統(tǒng)CMP拋光頭中固定環(huán)的另一個問題是在固定環(huán)下表面上的任意一個點都在整個拋光操作中對應(yīng)著保持在副載體上的晶片的給定部分。因此，在固定環(huán)下表面上的較高或較低的點會導致晶片的非平面拋光。盡管可以將固定環(huán)的下表面進行加工而使其具有高平整度，但是這是一種昂貴的選擇，尤其是因為固定環(huán)是一個消耗性元件，它隨著晶片的拋光而磨損，并必須頻繁地更換。
關(guān)于調(diào)整材料去除輪廓以調(diào)整引入的晶片非均勻沉積的愿望，即使有也很少嘗試過能夠進行這種補償?shù)姆椒ɑ驒C械。非均勻沉積可能因為在晶片上形成的電路結(jié)構(gòu)或因為沉積層的特征而引起。例如，在高速集成電路中變得越來越普通的銅層易于形成在晶片中心厚而在邊緣薄的凸狀層。因此，希望有一種拋光方法和設(shè)備，它能夠在晶片的中心具有比在邊緣更高的除去速率。
傳統(tǒng)的CMP設(shè)備和方法的最后一個問題是漿液的無效利用和浪費。漿液通常是化學活性的液體，具有懸浮在其中的研磨材料，用于增強材料從襯底表面除去的速率。因為漿液分配在拋光頭前面的拋光表面上，通常必須分配過量的漿液，以確保當該漿液流過拋光表面時會覆蓋晶片和該表面之間的整個區(qū)域。因為漿液的純度有嚴格的要求，尤其是對其中懸浮的研磨材料顆粒尺寸有嚴格的要求，因此漿液通常是昂貴的。另外，為了避免污染并提供一致的結(jié)果，漿液通常不再重新循環(huán)或回收。因此，操作傳統(tǒng)的CMP設(shè)備的成本中的一個顯著因素是漿液的成本。
因此，需要有一種設(shè)備和方法，其能夠提供優(yōu)異的平面化，控制邊緣平面化效應(yīng)，并可以調(diào)整晶片材料的去除輪廓，以補償在晶片上的非均勻?qū)映练e。還需要有一種設(shè)備和方法，其能夠利用向軟背部拋光頭提供真空使得晶片保持在拋光頭上，同時使得晶片上的壓力最小化或被消除。還需要一種CMP設(shè)備，它能夠向拋光表面提供足夠的漿液而沒有過量的浪費。
發(fā)明概述本發(fā)明涉及一種CMP系統(tǒng)、設(shè)備和方法，用于對襯底進行拋光和平面化，能夠在襯底的整個表面上得到高的平面化均勻度。本發(fā)明包括涉及化學機械拋光(CMP)的系統(tǒng)、設(shè)備、結(jié)構(gòu)以及方法等多個方面。在一個方面，本發(fā)明提供一種化學機械拋光設(shè)備和方法，其中具有一個帶非均勻凹槽的拋光表面。在另一個方面，本發(fā)明提供一種化學機械拋光頭和方法，其中具有整體的漿液分配機構(gòu)。在另一個方面，本發(fā)明提供一種化學機械拋光設(shè)備和方法，其中具有旋轉(zhuǎn)的固定環(huán)。在另一個方面，本發(fā)明提供一種化學機械拋光設(shè)備和方法，其中具有軟背部拋光頭。在另一個方面，本發(fā)明提供一種設(shè)備和方法，其能夠在拋光和平面化過程中更加有效地利用漿液。在另一個方面，本發(fā)明提供一個工件，例如通過本發(fā)明的設(shè)備和方法制造的半導體晶片。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，設(shè)置用于將具有表面的襯底定位在拋光設(shè)備的拋光表面的拋光頭，用于加工襯底而從其上除去材料。該拋光頭包括一載體，該載體具有安裝在其下表面上的柔性部件(例如膜)，該柔性部件在拋光過程中保持著襯底。柔性部件具有用于在其上接受襯底的接納表面，以及在接納表面中延伸穿過柔性部件的多個孔。當襯底保持在柔性部件的接納表面上時，由載體的下表面、柔性部件和襯底限定一個封閉的空腔或腔室。該空腔用于被加壓而將襯底在拋光過程中直接壓在拋光表面上。優(yōu)選的是，當載體包括驅(qū)動機構(gòu)以在拋光操作中旋轉(zhuǎn)副載體時，該多個孔的數(shù)量和尺寸被選擇為能夠在柔性部件的接納表面和襯底之間提供足夠的摩擦力，以為襯底賦予旋轉(zhuǎn)能量。
在一個實施例中，副載體的下表面也包括用于將加壓流體引入到空腔內(nèi)的開口，以及用于將加壓流體分配到整個空腔內(nèi)的通道。該開口也用于在空腔上抽真空而在拋光操作之前和之后在加載和卸載過程中將襯底保持在接納表面上，并且當拋光設(shè)備還包括與該開口連接的真空開關(guān)時，該開口用于檢測襯底是否保持在接納表面上。真空開關(guān)被構(gòu)成為在達到預定的真空時可從打開狀態(tài)切換到關(guān)閉狀態(tài)，或從關(guān)閉狀態(tài)切換到打開狀態(tài)。在該實施例的一個模式中，柔性部件、襯底和開口適于作為一閥，以在達到預定真空時將開口與空腔隔離。當在空腔上抽真空時，柔性部件中的孔已經(jīng)被襯底封閉，該柔性部件被向內(nèi)抽，直至它接觸并封閉在副載體下表面中的開口。該開口可以有或沒有升高的唇邊，以便于密封。這種設(shè)計可以控制真空水平以及因此造成的柔性部件和襯底的變形程度，從而使得襯底上的壓力最小化。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，設(shè)置用于將具有表面的襯底定位在拋光設(shè)備的拋光表面的拋光頭，用于加工襯底而從其上除去材料。該拋光頭包括載體、由載體所承載并用于在拋光操作中保持襯底的副載體、以及圍繞著副載體旋轉(zhuǎn)設(shè)置的固定環(huán)。固定環(huán)具有與保持在副載體上的襯底的表面基本平齊的下表面，固定環(huán)的下表面與拋光表面在加工過程中相接觸。固定環(huán)變形拋光表面，以降低從襯底的邊緣去除材料的速率。利用傳統(tǒng)的載體，固定環(huán)下表面中的任何變形或不規(guī)則會導致從襯底靠近不規(guī)則的邊緣處的局部較高或較低的除去速率。但是，利用本發(fā)明的載體，因為固定環(huán)能夠相對于副載體以及因此相對于襯底而旋轉(zhuǎn)，因此在加工過程中，固定環(huán)下表面中的任何變形對從襯底邊緣去除材料的速率的影響是最小的。
在一個實施例中，通過一驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動副載體，固定環(huán)和拋光表面之間的摩擦力導致固定環(huán)相對于副載體而旋轉(zhuǎn)。或者，可以通過與固定環(huán)連接的單獨驅(qū)動機構(gòu)使得固定環(huán)相對于副載體旋轉(zhuǎn)。
在另一個實施例中，載體還包括與固定環(huán)上表面成面對關(guān)系并與固定環(huán)通過軸承而分開的墊環(huán)。墊環(huán)用于在拋光操作中向固定環(huán)施加壓力。軸承可以是例如球軸承、流體動力軸承、滾動軸承或錐形軸承。任選的，固定環(huán)還包括第一唇邊，當載體從拋光表面上升高時它與墊環(huán)上的第二唇邊相嚙合，以將固定環(huán)連接至墊環(huán)上。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供包括用于將具有表面的襯底定位在拋光設(shè)備的拋光表面的拋光頭的拋光設(shè)備，用于加工襯底而從其上除去材料。該拋光頭包括載體，該載體具有用于在拋光過程中保持著襯底的下表面。在一個實施例中，該載體圍繞著該下表面設(shè)有多個延伸穿過底表面的開口，用于將拋光物質(zhì)在操作過程中分散在拋光表面上。通常，該開口用于將包括研磨物質(zhì)的漿液分散在拋光表面上?；蛘?，在拋光表面上包括固定的研磨劑時，該開口用于在拋光操作過程中在拋光表面上分散化學品，例如水。優(yōu)選的是，該開口圍繞著固定環(huán)和副載體之間的環(huán)形空間的周邊而均勻地間隔開。
在另一個實施例中，該開口還用于在維護操作過程中沖洗固定環(huán)和副載體之間的環(huán)形空間。在該實施例中，CMP設(shè)備包括能夠向該多個開口提供漿液的漿液供應(yīng)部、能夠向該多個開口提供沖洗流體的沖洗流體供應(yīng)部、以及用于在漿液供應(yīng)部和沖洗流體供應(yīng)部之間變換的閥。
在另一個方面，本發(fā)明涉及一種拋光設(shè)備，用于從襯底的表面上除去物質(zhì)。拋光設(shè)備包括用于在拋光操作過程中保持襯底的拋光頭，以及拋光表面，該拋光表面帶有多個用于在襯底和拋光表面之間相對運動時在保持在拋光頭上的襯底和拋光表面之間分配化學品的凹槽。該多個凹槽在整個拋光表面上具有非均勻的間隔，以提供在整個拋光表面上的去除材料的可變速率。凹槽在整個拋光表面上的間隔在第一區(qū)域和在第二區(qū)域是不同的，以在第一區(qū)域和第二區(qū)域提供不同的除去速率。通常，當?shù)谝粎^(qū)域在每線性尺寸上具有比第二區(qū)域大的凹槽密度時，第一區(qū)域具有比第二區(qū)域低的除去速率。在一個實施例中，該多個凹槽包括在整個拋光表面上沿徑向具有非均勻尺寸或間隔的溝槽?；蛘?，凹槽可以包括在拋光表面中的多個打開的空腔或凹陷，其尺寸和/或密度在整個拋光表面上是變化的。
附圖的簡要說明本發(fā)明的這些和其他特征可以從以下結(jié)合附圖的詳細描述中了解得更加清楚。


圖1是表示一示例性多拋光頭拋光或平面化設(shè)備的視圖；圖2是表示本發(fā)明一實施例的拋光頭的截面圖；圖3是圖2的拋光頭沿著圖2的3-3線剖開的一部分的平面圖，顯示了本發(fā)明柔性部件的一實施例；圖4是與圖3類似的平面圖，表示本發(fā)明柔性部件的另一個實施例；圖5是與圖3類似的平面圖，表示本發(fā)明柔性部件的又一個實施例；圖6是與圖3類似的平面圖，表示本發(fā)明柔性部件的再一個實施例；圖7是與圖3類似的平面圖，表示本發(fā)明柔性部件的又一個實施例；圖8是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例將圖2的拋光頭沿著圖2的8-8線剖開的拋光頭的截面圖；圖9是表示根據(jù)本發(fā)明的一實施例的副載體下表面的平面圖，該副載體具有帶溝槽的下表面；圖10是表示本發(fā)明的一實施例的帶有旋轉(zhuǎn)固定環(huán)的拋光頭的部分截面圖；圖11是表示本發(fā)明的一實施例的帶有整體分配機構(gòu)的拋光頭的部分截面圖，該整體分配機構(gòu)用于將化學品分散在拋光表面上；圖12是表示本發(fā)明另一實施例的帶有整體分配機構(gòu)的拋光頭的部分截面圖，該整體分配機構(gòu)用于將化學品通過在固定環(huán)和副載體之間的環(huán)形空間分散在拋光表面上；圖13A是表示根據(jù)本發(fā)明的一實施例具有非均勻間隔開的溝槽的拋光表面的平面圖；圖13B是表示圖13A的拋光表面的部分截面?zhèn)纫晥D；
圖14是表示具有非均勻間隔開的螺旋溝槽的拋光表面的另一個實施例的平面圖；圖15是表示具有多個非均勻間隔開的螺旋溝槽的拋光表面的另一個實施例的平面圖；圖16是表示具有非均勻間隔開的同心橢圓溝槽的拋光表面的另一實施例的平面圖；圖17是表示具有非均勻間隔開的平行溝槽的線性拋光表面的實施例的平面圖；圖18是表示根據(jù)本發(fā)明的一實施例具有多個均勻間隔開的溝槽的拋光表面的部分截面圖，其中所述溝槽具有非均勻的深度；圖19是表示根據(jù)本發(fā)明的一實施例具有多個均勻間隔開的溝槽的拋光表面的部分截面圖，其中所述溝槽具有非均勻的寬度；圖20是表示根據(jù)本發(fā)明的一實施例具有非均勻間隔開的空腔的拋光表面的平面圖；圖21是表示根據(jù)本發(fā)明的一實施例用于對襯底進行拋光或平面化的工藝的流程圖。
優(yōu)選實施例的詳細說明提供一種對襯底進行拋光或平面化的改進方法和設(shè)備。在以下的描述中，提供多個包括例如具體結(jié)構(gòu)、布局、材料、形狀等具體細節(jié)的實施例。但是很明顯，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以脫離這些具體的細節(jié)來實施，本發(fā)明的方法和設(shè)備不限于此。參考圖1，顯示了用于拋光襯底105的化學機械拋光或平面化(CMP)設(shè)備100。此處使用的“拋光”一詞表示對襯底105進行拋光或平面化，襯底包括用于平面顯示器、太陽能電池的襯底，尤其是其上已經(jīng)沉積有電路的半導體襯底或晶片。半導體晶片通常是薄的和易碎的盤，其直徑通常為100mm-300mm。一般來說，100mm、200mm、300mm的半導體晶片在工業(yè)中被廣泛應(yīng)用。本發(fā)明的方法和設(shè)備100可以用于直徑至少達到300mm以及更大直徑的半導體晶片和其他襯底。
為了清楚起見，省略了已經(jīng)公知的并且是與本發(fā)明無關(guān)的CMP設(shè)備100的許多細節(jié)。CMP設(shè)備100的更詳細描述例如在2000年5月12日提交的發(fā)明名稱為“System and Method for Pneumatic Diaphragm CMPHaving Separate Retaining Ring and Multi-Region Wafer PressureControl”的美國申請09/570,370；2000年5月12日提交的發(fā)明名稱為“System and Method for CMP Having Multi-Pressure Zone Loading forImproved Edge and Annular Zone Material Removal Control”的美國專利申請09/570,369；以及2000年5月12日提交的發(fā)明名稱為“Systemand Method for CMP Having Multi-Pressure Annular Zone SubcarrierMaterial Removal Control”的美國臨時申請60/204,212中披露，其中每一篇均在此引入作為參考。
CMP設(shè)備100包括一基底110，它可旋轉(zhuǎn)地支撐著其上安裝有拋光墊120的大的可旋轉(zhuǎn)臺板115，拋光墊120具有在其上拋光襯底105的拋光表面125。拋光墊120通常是聚氨酯材料，例如從Newark Delaware的RODEL購買的材料。另外，可以在拋光表面125中設(shè)置多個凹槽(圖1中未顯示)，例如溝槽或空腔，以在拋光表面和放置在其上的襯底的表面之間分配化學品或漿液。漿液表示其中分散有研磨物質(zhì)的化學活性流體，用于增強從襯底表面除去材料的速率。通常，漿液是具有化學活性的，具有在襯底105上的至少一種材料，并具有大約為4-11的pH值。例如，一種適當?shù)臐{液由在水基中的大約12％的研磨劑和1％的氧化劑構(gòu)成，并包括顆粒尺寸大致為100nm的膠體二氧化硅或氧化鋁?？蛇x的是，作為漿液的替換或補充，拋光墊120的拋光表面125上可以具有嵌在其中的固定研磨物質(zhì)，例如從Minnesota Mining andManufacturing公司購買的材料。在CMP設(shè)備100具有帶固定研磨劑的拋光表面125的實施例中，在拋光操作中分散在拋光表面上的化學品可以是水。
基底110還支撐著一橋接器130，該橋接器支撐著轉(zhuǎn)盤135，轉(zhuǎn)盤135具有一個或多個拋光頭140，在拋光操作過程中襯底105被保持在拋光頭140上。橋接器130被設(shè)計為能夠升高和降低轉(zhuǎn)盤135，以使得保持在拋光頭140上的襯底105的表面在拋光操作過程中與拋光表面相接觸。圖1所示的CMP設(shè)備100的具體實施例是多拋光頭設(shè)計，其意味著對每個轉(zhuǎn)盤135具有多個拋光頭140；但是單個拋光頭的CMP設(shè)備100也是已知的，本發(fā)明的拋光頭140、拋光表面125以及用于拋光的方法可以用于多拋光頭或單拋光頭類型的拋光設(shè)備100。另外，在該具體的CMP設(shè)計中，每個拋光頭140由單個電機142驅(qū)動，電機142驅(qū)動鏈條145，然后通過鏈條和鏈輪齒(未顯示)驅(qū)動每個拋光頭；但是本發(fā)明可以用于每個拋光頭140均利用單獨的電機和/或利用除鏈條以及鏈輪齒類型驅(qū)動器之外的其他機構(gòu)旋轉(zhuǎn)的實施例。除了拋光墊120和拋光頭140旋轉(zhuǎn)之外，轉(zhuǎn)盤135可以移動至關(guān)于拋光臺板115的固定中心軸的軌道，以向拋光頭提供軌道運動。另外，本發(fā)明的拋光頭140可以利用CMP設(shè)備100的所有方式，包括采用該領(lǐng)域所熟知的線性或往復運動的機械。
CMP設(shè)備100還安裝有化學品分配機構(gòu)(在圖1中沒有示出)，用來如上所述一樣在拋光操作期間將化學品或漿液分配到拋光表面125上；控制器(未示出)，用來控制漿液的分配和拋光頭140在拋光表面上的運動；以及旋轉(zhuǎn)接頭/連接件(未示出)，用來提供多個不同的流體通道，以在位于拋光頭外面的固定源和位于拋光頭上或里面的位置之間傳送加壓流體(例如空氣、水、真空等)。
現(xiàn)在將參照圖2對本發(fā)明的拋光頭140的一實施例進行說明。參照圖2，拋光頭140包括用于將拋光頭安裝在轉(zhuǎn)盤135上的頭安裝組件150和用于在拋光操作期間將襯底105保持并且固定在拋光表面125上的載體155。載體155通常包括其下表面165上保持著襯底105的副載體160以及在圓周上圍繞著一部分副載體設(shè)置的固定環(huán)170。
副載體160和固定環(huán)170從載體155上懸吊下來，從而它們能夠以很小的摩擦并且沒有粘接地垂直移動。在副載體160和固定環(huán)170以及相鄰的元件之間設(shè)有小的機械公差，從而它們能夠在拋光操作期間以適應(yīng)小的角度變化的方式在拋光表面125上漂浮。參照圖2，一凸緣162通過螺釘163或其它緊固件安裝在載體155的內(nèi)下表面164上。該凸緣162通過一柔性隔膜或襯墊166與內(nèi)部支撐環(huán)167和外部支撐環(huán)168連接，以柔性地支撐副載體160，并且在副載體160上方形成封閉的腔室或空腔175。該固定環(huán)170由在副載體160和載體155的裙部177之間延伸的第二柔性隔膜或襯墊176支撐。如圖2中所示，固定環(huán)170通過粘合劑(未示出)、螺釘179或其它在襯墊的相對側(cè)面安裝在襯板178上的緊固件與第二襯墊176連接。凸緣162、下裙部177、內(nèi)部和外部支撐環(huán)167，168以及第二襯墊在固定環(huán)170的上方形成第二封閉空腔180。
在操作中，副載體160和固定環(huán)170獨立地偏壓或壓靠在拋光表面125上，同時在襯底105和拋光表面125之間提供漿液和相對運動以磨光該襯底。偏壓力可以由彈簧(未示出)或由副載體160和固定環(huán)170自身的重量來提供。優(yōu)選的是，如圖2中所示，副載體160和固定環(huán)170通過被引入到分別位于副載體160和固定環(huán)170上方的封閉空腔或腔室180中的加壓流體而壓靠在拋光表面125上。使用加壓流體是優(yōu)選的，因為所施加的力更加均勻，并且更容易改變，以調(diào)節(jié)拋光或除去速率。一般來說，所施加的壓力在大約4.5-5.5psi的范圍內(nèi)，特別是5psi。但是，這些范圍只是示例性的，因為可以在大約2psi至大約8psi的范圍中調(diào)節(jié)出任何壓力，以實現(xiàn)所要求的拋光或平面化效果。更優(yōu)選的是，施加在固定環(huán)170上的偏壓力或壓力大于施加給副載體160上的力，以使拋光表面125稍微變形，由此降低所謂的邊緣效應(yīng)，從而在襯底105的表面上提供更加均勻的除去和平面化速率。邊緣效應(yīng)指的是由于拋光表面125與襯底邊緣的相互作用而導致的除去速率在襯底105的邊緣處要大于在中央部分處的趨勢。通過將襯底105邊緣附近的拋光表面125壓下并且使它稍微變形，從而該固定環(huán)170降低了襯底邊緣壓靠在拋光表面上的力，由此將局部除去速率降低至更加接近等于在該襯底表面上的其他區(qū)域的速率的水平。
根據(jù)本發(fā)明，副載體160在下表面165上可以包括一種柔軟的插入件(例如柔性部件185或隔膜)，它具有在其上接納襯底105的接納表面190。柔性部件185具有這樣的厚度，其具有多個穿過該厚度延伸至接納表面190的開口或孔195，用來將加壓流體(至少是部分)直接施加在襯底105的背面，以將襯底直接壓靠在拋光表面125上。一般來說，所施加的壓力在大約2-8psi的范圍內(nèi)，更通常大約為5psi。優(yōu)選的是，選擇孔195的數(shù)目和尺寸，以使襯底105直接暴露給加壓流體的面積最大，同時使接收表面190的足夠面積與襯底105接合或接觸，以在拋光操作期間將來自拋光頭140的力矩或轉(zhuǎn)動能量施加給襯底。本發(fā)明的柔性部件185的優(yōu)點包括(i)通過減小顆粒能夠陷在其中的面積，從而能夠降低或消除卡在接納表面190和襯底105之間的顆?；螂s質(zhì)對拋光均勻性的影響；(ii)能夠降低或消除由于襯底的起皺導致的拋光中的不均勻性；以及(iii)能夠降低或消除由于柔性部件185厚度的變化而引起的拋光不均勻性。下面將對柔性部件185和其中的孔195或開口進行更詳細地說明。
另外，固定環(huán)170以可轉(zhuǎn)動地懸吊在位于載體155上的墊環(huán)200上，以使得它能夠在拋光操作期間相對于位于副載體160上的載體105以不同的速度轉(zhuǎn)動。墊環(huán)200用來在拋光操作期間向固定環(huán)170施加壓力。設(shè)置可轉(zhuǎn)動地設(shè)置在襯底105周圍的固定環(huán)170的優(yōu)點有兩個方面。首先，因為襯底105和固定環(huán)170以不同的速度轉(zhuǎn)動，所以在固定環(huán)的下表面205上沒有一個點在拋光操作期間與襯底的邊緣上的一個點鎖定對應(yīng)。因此，固定環(huán)170的下表面205上的高或低點在襯底邊緣處的除去速率上的作用即使沒有消除也將減小，從而抑制了襯底105的表面的非平面拋光。第二，因為在固定環(huán)170的下表面205上的高和低點的作用被減小了，所以該固定環(huán)的下表面205不必拋光成高平坦度，由此降低了制造該固定環(huán)的成本。此外，由于該固定環(huán)170為一種可消耗物品，隨著襯底105被拋光而磨損，所以降低該固定環(huán)的成本可以大大地降低在CMP設(shè)備100的使用期限上的操作成本。下面將對旋轉(zhuǎn)固定環(huán)170進行更詳細的說明。
現(xiàn)在將參照圖2以及圖3至圖7對柔性部件185進行說明，這些圖面顯示出接納表面190和在其中的孔195的各個實施例。再參照圖2，柔性部件185通常由不與襯底105和在拋光操作中所使用的化學品(例如EPDM、EPR、硅酮或橡膠)反應(yīng)的聚合物材料制成，而且在副載體160的下表面165上伸展，并且通過環(huán)形或環(huán)狀邊緣或角部環(huán)形件210與副載體160分開，從而形成由副載體160的下表面165、角部環(huán)形件210、柔性部件185和保持在柔性部件185的接納表面190上的襯底105的背面所限定的下空腔215。通過與在副載體160的下表面165中的端口225連接的通道220將加壓流體引入該下空腔215中。角部環(huán)形件210可以由不可壓縮或基本上不可壓縮的材料(例如金屬、硬質(zhì)聚合物材料等)制成；或者為了進一步減小邊緣效應(yīng)，可以由可壓縮或彈性材料(例如軟塑料、橡膠、硅酮等材料)制成。
參照圖3，該圖顯示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的柔性部件185的接納表面190的平面圖。在該圖中顯示出多個在接納表面190上規(guī)則且對稱地間隔開的孔195。如上所述，這些孔195的數(shù)目和尺寸被選定為使接納表面190與襯底105接觸的面積足以將來自拋光頭140的扭矩或轉(zhuǎn)動能量施加給襯底，從而使得該襯底在拋光操作期間轉(zhuǎn)動。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，接納表面具有這樣的表面積就能提供充分的接合，其中這些孔195的總面積大約為該表面積的50％-90％，更優(yōu)選為該表面積的66％-75％。在優(yōu)選的實施例中，這些孔195可以具有相對于拋光頭140的轉(zhuǎn)動方向傾斜的邊緣，以加強該柔性部件185，從而增強在該柔性部件140和襯底105之間的接合，由此增加扭矩。例如，具有在圖3中所示的形狀的孔195在拋光頭沿著順時針方向轉(zhuǎn)動時將提供增強的接合。
在圖4至圖7中顯示出在柔性部件185的接納表面190中的孔195的可選結(jié)構(gòu)和圖案。
圖4為示意性圖解說明，它顯示出具有更規(guī)則地間隔開的更少、更大的孔195并且沒有傾斜邊緣的柔性部件185的可選實施例的平面圖。圖5為示意性圖解說明，它顯示出具有大量圓形孔195的柔性部件185的可選實施例的平面圖；雖然在所示的實施例中，這些孔195全部具有相同的直徑，但是要理解的是，在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下，這些孔的尺寸和數(shù)目可以在接納表面190上改變。圖6為示意性圖解說明，它顯示出具有多個在圓周上圍繞著柔性部件185的接納表面190設(shè)置的人形或魚刺形孔195的柔性部件185的另一個可選實施例的平面圖。此外，雖然沒有顯示出，但是柔性部件185可以具有位于第一孔環(huán)內(nèi)部并且與之同心的孔195的第二環(huán)。在第二環(huán)中的人形孔195可以沿著與第一環(huán)相同的方向或者沿著相反的方向指向。但是，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，使這些人形孔沿著與拋光頭140的轉(zhuǎn)動方向相反的方向指向可以增加在柔性部件185和襯底105之間的接合，從而提供增強的扭矩。在圖7中顯示出該柔性部件185的另一個可選實施例的平面圖。在圖7中，這些孔195包括兩個相對較大的開口或孔。此外，雖然顯示成圓形，但是這些孔195可以具有任意規(guī)則或不規(guī)則形狀，例如多邊形和橢圓形，并且每個孔不必具有與其它孔相同的形狀或尺寸。
參照圖8，在本發(fā)明的另一個方面中，在副載體160的下表面165中的開口225中的凸起唇部230和其上具有襯底105的柔性部件185適用于在使用開口225在下空腔上抽真空時用作使開口225與下空腔215隔離的隔離閥235。在拋光操作中，在下空腔215上抽出的真空在襯底沒有與拋光表面225接觸時將襯底保持在接納表面190上。例如，在拋光操作之前和之后的加載和卸載操作期間。在具有柔軟插入件并且采用真空來將襯底保持在頭上的現(xiàn)有技術(shù)的拋光頭中的問題在于，所產(chǎn)生的插入件的變形在襯底中(尤其在其中插入件從平面到凹形形狀的變形最大的襯底邊緣附近)產(chǎn)生應(yīng)力，這會導致整個襯底的損壞或損失。根據(jù)出現(xiàn)損耗的加工位置，半導體襯底的損耗會導致成千上萬的費用損失。因此，本發(fā)明的一個優(yōu)點在于，通過選擇在柔性部件185和開口225的唇部230之間的隔離，從而在已經(jīng)實現(xiàn)預定的真空時可以使該開口與下空腔215隔離。該預定的真空被選擇用來提供足夠的力，以將襯底105保持在接納表面190上，同時降低柔性部件185的變形，由此降低在襯底上的應(yīng)力?；蛘?，CMP設(shè)備100還可以包括在圖8中示意性地所示的真空開關(guān)240或轉(zhuǎn)換器，它與開口225連接并且用來通過切換或關(guān)閉在已經(jīng)實現(xiàn)預定真空時的狀態(tài)來感測襯底105在接納表面190上的存在。
如圖8中所示，在柔性部件中的這些孔195的尺寸和位置可以如此設(shè)定，從而與開口225相對的孔195A的直徑小于該開口周圍的唇部230，并且該孔的邊緣密封著通向襯底105的開口。該實施例的優(yōu)點在于，使得真空能夠直接作用在襯底105上，而且抽出并且消除在襯底和接納表面190之間的任意氣穴?；蛘?，在另一個實施例(未示出)中，這些孔195的尺寸和位置可以如此選擇，從而該柔性部件185的基本上未斷開的區(qū)域?qū)χ_口225。該實施例的優(yōu)點在于，降低或消除了由于孔195和開口225的不對準而導致隔離閥235出現(xiàn)任意可能的故障。
在如圖2和圖9所示的另一個實施例中，副載體160的下表面165還包括有間隔件243，它具有一條或多條設(shè)置在開口225和下空腔215的外部之間的溝槽或?qū)Р?45，以便于排空該下空腔，并且在拋光操作期間便于將加壓流體引入到下空腔中。該間隔件243可以包括通過粘合劑或機械緊固件(未示出)設(shè)置或安裝在襯底160的下表面165上的隔離部件?；蛘?，如圖9中所示，這些導槽245直接機加工形成在副載體160的下表面165中，以形成間隔件243。圖9為示意性圖解說明，它顯示出根據(jù)本發(fā)明一個實施例的具有許多對稱間隔開的徑向?qū)Р?45的副載體160的下表面165的平面圖。在該實施例的另一個改進方案中，對柔性部件185和位于下表面165上的導槽245之間的凸起部分或平臺250之間的隔離進行選擇，以進一步降低柔性部件185當在下空腔215上抽真空時的變形，從而防止過度彎曲，并且進一步降低襯底上的應(yīng)力。精確的隔離取決于許多因素，例如襯底105和接納表面190的尺寸或直徑。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，對于直徑大約為200微米的半導體襯底105而言，合適的隔離應(yīng)該小于大約100微米。
現(xiàn)在將參照圖2和圖10對旋轉(zhuǎn)固定環(huán)170進行說明，這些圖顯示出旋轉(zhuǎn)固定環(huán)的不同實施例。再參照圖2，該固定環(huán)170具有與襯環(huán)200的下表面260成面對關(guān)系的上表面255，并且通過軸承260與襯環(huán)隔開。該軸承260可以是球軸承、流體動態(tài)軸承、滾子軸承或錐形軸承。在圖2和圖10中所示的實施例中，軸承260是具有內(nèi)座圈或軸承殼265、許多滾珠270和形成在固定環(huán)170中的外座圈275的滾子軸承。另外，在固定環(huán)170和副載體160之間形成有小環(huán)形空間280，從而它們能夠在拋光操作期間彼此相對轉(zhuǎn)動。
優(yōu)選的是，固定環(huán)170還包括用于在拋光頭140從拋光表面125抬起時使它與載體155連接的機構(gòu)。在圖2中所示的實施例中，通過位于固定環(huán)170上的第一唇部285來實現(xiàn)該連接，該第一唇部在拋光頭140從拋光表面125抬起時與位于襯環(huán)200上的第二唇部290結(jié)合。在圖10中所示的實施例中，在載體155從拋光表面125抬起時使用多個螺栓295使第一唇部285形成為與位于襯環(huán)200上的第二唇部290接合，每個螺栓具有擰進到固定環(huán)170或軸承殼265中的桿部300和具有從桿部徑向向外伸出的頭部305。優(yōu)選的是，設(shè)有至少三個圍繞著固定環(huán)170的圓周均勻間隔開的螺栓295，以將固定環(huán)牢牢地連接在襯環(huán)200上。
如上所述，旋轉(zhuǎn)固定環(huán)170通過降低或消除在固定環(huán)170的下表面205上的高或低點的作用來在襯底105的表面上的材料除去速率和在襯底的平面化中提高均勻性。固定環(huán)170可以在拋光操作期間通過固定環(huán)和拋光表面125之間的摩擦力相對于副載體160轉(zhuǎn)動，所述摩擦力使得固定環(huán)比由驅(qū)動機構(gòu)轉(zhuǎn)動的副載體160轉(zhuǎn)動得更加緩慢。或者，固定環(huán)170可以通過與之連接的第二驅(qū)動機構(gòu)而轉(zhuǎn)動。該第二驅(qū)動機構(gòu)可以是如在圖10中所示一樣的獨立電機315，或者是與拋光頭驅(qū)動機構(gòu)(未示出)連接的齒輪或鏈條和鏈輪傳動裝置。依靠摩擦力來使固定環(huán)170轉(zhuǎn)動的該實施例的優(yōu)點在結(jié)構(gòu)上簡單且耐久。采用第二傳動機構(gòu)的該實施例的優(yōu)點在于能夠控制在保持在副載體160上的襯底105和固定環(huán)170之間的轉(zhuǎn)速差異，并且能夠使固定環(huán)沿著與副載體相反的方向轉(zhuǎn)動。
在本發(fā)明的另一個方面中，設(shè)有具有整體分配機構(gòu)320的拋光頭140，用來在拋光操作期間將化學品或漿液分配到拋光表面125上。為了避免污染并提供一致的結(jié)果，漿液通常不進行再循環(huán)或回收利用。而且，因為在漿液純度上并且尤其是懸浮在其中的磨料顆粒的尺寸上的嚴格要求，所以在運行傳統(tǒng)CMP設(shè)備100的成本中的主要因素是漿液的成本。傳統(tǒng)CMP設(shè)備100中的一個問題在于，因為漿液被分配到位于拋光頭140前面的拋光表面125上，所以必須分配多余的漿液，以確保在它在拋光表面125上流動時將覆蓋在襯底105和拋光表面125之間的整個區(qū)域。根據(jù)本發(fā)明的拋光頭140包括沿周向設(shè)置在載體155或圍繞著襯底105的固定環(huán)170中的多個開口325，從而確保了在襯底和拋光表面125之間的整個區(qū)域被覆蓋，并且降低或消除了漿液的浪費。開325的尺寸和數(shù)量被選擇，以提供充分的覆蓋，并且直接取決于所要拋光的襯底105的尺寸。另外，開口325的尺寸也被選擇，以適應(yīng)所使用的具體漿液的粘度和顆粒尺寸。例如，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，為了使用粘度為1.5厘泊并且顆粒尺寸為100nm的漿液來拋光20mm襯底105，則大約2-20個直徑約為3-1mm的開口就足夠了。在如圖11中所示的一個實施例中，該漿液從圍繞著固定環(huán)170的下表面205均勻間隔開的開口325中分配出來。在如圖12所示的另一個實施例中，開口325設(shè)置在位于固定環(huán)170和副載體160之間的環(huán)形空間280中。優(yōu)選的是，這些開口325圍繞著在固定環(huán)170和副載體160之間的環(huán)形空間280均勻地間隔開。更優(yōu)選的是，該CMP設(shè)備100還包括沖洗流體供應(yīng)裝置330、漿液供應(yīng)裝置335和用來在這兩個供應(yīng)裝置之間切換的閥門340，并且這些開口325還適用于在維護操作期間沖洗在固定環(huán)170和副載體160之間的環(huán)形空間280。
在另一個方面中，本發(fā)明涉及一種拋光表面125，它具有多個在拋光表面上不均勻地集中的凹陷或凹槽，用來控制在該襯底105的表面上的除去速率。如上所述，拋光表面125中的凹槽用來在拋光表面和設(shè)置在其上的襯底105的表面之間分配化學品或漿液。一般來說，這些凹槽可以使多個溝槽345或者是多個凹坑或凹穴350，它們不一定具有相同的尺寸，并且不一定在拋光表面125上均勻地間隔開。也就是說，這些凹槽包括具有在拋光表面上具有不均勻間隔的溝槽345或凹穴350，或者具有不均勻橫斷面積的溝槽345或凹穴350。
參照圖13A，在其中拋光表面125為形狀為圓盤形的可轉(zhuǎn)動表面的一個實施例中，這些凹槽包括許多在拋光表面上不均勻間隔開的具有均勻深度和寬度的同心溝槽345。要注意的是，在圖13A中以及在隨后的圖14、15、16和17中，因為這些凹槽345相對于拋光表面125的寬度較小，所以這些凹槽被顯示為單實線。這些線用來只是圖解說明凹槽345在拋光表面125上的設(shè)置，并且不應(yīng)該被解釋為表示這些凹槽的尺寸的信息。一般來說，如在圖13B中所示一樣，因為拋光表面125在這些凹槽345相距較遠的區(qū)域中與襯底105接觸的表面積更大，所以在該區(qū)域中的除去速率大于其它區(qū)域。因此，如由在圖13A和13B中的虛線355所示一樣，設(shè)置拋光頭140將在襯底105的中央提供出比周期性地移動穿過具有更密集的溝槽345的區(qū)域(或位于這些溝槽之間的下表面區(qū)域)的邊緣處更高的除去速率。這在加工具有多層材料例如銅層的襯底中尤其有利，因為該材料和沉積過程的特性容易具有凸形形狀。對于具有如在圖13A中所示一樣的溝槽345的拋光表面125而言，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，將這些溝槽的密度從在第一區(qū)域中的每徑向線性英寸大約20條溝槽改變至在第二區(qū)域中的大約1條溝槽，這在第一區(qū)域和第二區(qū)域之間除去速率方面形成至少5％的差異，并且第一區(qū)域的除去速率低于第二區(qū)域。
圖14至17顯示出用于具有多個不均勻間隔開的溝槽345的拋光表面125的可選結(jié)構(gòu)和圖案。圖14為示意性圖解說明，顯示出具有單個不均勻間隔開的螺旋溝槽345的拋光表面125的一個實施例的平面圖。該溝槽345以這樣的方式盤繞或纏繞，從而形成這樣一些區(qū)域，這些區(qū)域在靠近中央的溝槽和拋光表面125的邊緣之間提供具有較低表面積的區(qū)域(較低表面區(qū)域)，并在它們之間的區(qū)域中具有更高的表面積(較高表面區(qū)域)。圖15為示意性圖解說明，顯示出具有許多不均勻間隔開的螺旋溝槽345的拋光表面125的一個實施例的平面圖。此外，這些溝槽345間隔開并且纏繞，以提供這樣一些區(qū)域，這些區(qū)域在靠近中央的溝槽和拋光表面125的邊緣之間提供具有較低表面積的區(qū)域，并且在它們之間的區(qū)域中具有更高的表面積。圖16為示意性圖解說明，顯示出具有許多不均勻間隔開的同心橢圓形溝槽345的拋光表面125的一個實施例的平面圖。圖17為示意性圖解說明，顯示出具有許多不均勻間隔開的平行溝槽345的線性拋光表面125的一個實施例的平面圖。應(yīng)該注意的是，在該實施例中，線性拋光表面125可以是固定線性表面，拋光頭140在其上方移動，或者在其上方設(shè)有旋轉(zhuǎn)帶(未示出)。
圖18至20顯示出用于拋光表面125的其它可選設(shè)計和圖案，其中這些凹槽之間的間隔相對均勻，并且這些凹槽的尺寸被改變，以在不同區(qū)域中提供不同的除去速率。參照圖18，該圖提供了具有許多均勻間隔開的溝槽345的拋光表面125的一個實施例的局部剖視圖，這些凹槽具有一致的寬度和不一致的深度。在該實施例中，與襯底105接觸的拋光表面125的表面積在區(qū)域之間是恒定的，并且控制除去速率差異的是由于溝槽345的不同深度而導致進入該區(qū)域的漿液的變化量。該實施例用于采用具有磨料的漿液的工藝中，并且尤其可以用在其中漿液的化學反應(yīng)性是該拋光工藝的重要組成部分的工藝中。
圖19為示意性圖解說明，顯示出根據(jù)本發(fā)明一個實施例具有多個寬度不均勻地均勻間隔開的溝槽345的拋光表面125的局部側(cè)面剖視圖。如上面一樣，與襯底105接觸的表面積的變化提供了除去速率的差異。圖20為示意性圖解說明，該圖顯示出根據(jù)本發(fā)明一個實施例的具有多個均勻間隔開的尺寸不均勻的凹穴350的拋光表面125的平面圖。要注意的是，圖20中所示的這些凹穴350的尺寸和形狀只是用來進行舉例說明，并且不應(yīng)該被解釋為對這些凹穴的尺寸或形狀進行任何限制，相反這些凹穴其形狀可以是規(guī)則的或不規(guī)則的，并且其尺寸可以為幾分之一個毫米至幾個毫米。此外，與襯底105接觸的表面積變化提供了在除去速率上的差異。雖然沒有顯示出，但是要理解的是，在除去速率方面的變化還可以利用在拋光表面125上不均勻間隔開的尺寸均勻的凹穴350或利用具有尺寸均勻的開口并且深度變化的均勻間隔開的凹穴來實現(xiàn)。
現(xiàn)在將參照圖21對根據(jù)本發(fā)明操作CMP設(shè)備100的方法進行說明。在初始或加載步驟中，將襯底105安放在柔性部件185的接納表面190上(步驟360)。通過開口225在下空腔215上抽真空(步驟365)，直到已經(jīng)實現(xiàn)了預定的真空并且該開口被隔離(步驟370)?？蛇x的是，通過與開口225連接的真空開關(guān)105的切換來感測襯底105在接納表面190上的存在(步驟375)。將襯底105設(shè)置在拋光表面225上(步驟380)，并且將加壓流體引入到下空腔215中，以將襯底壓靠在拋光表面125上(步驟385)。將一種化學品例如水或漿液分配到拋光表面125上(步驟390)，并且通過拋光表面中的凹槽分布在襯底105和拋光表面之間(步驟395)。這些凹槽可以是不均勻間隔開的和/或尺寸不均勻的溝槽345或凹穴350，以如上所述在拋光表面125上提供變化的除去速率。在拋光表面125和襯底105之間提供相對運動，以拋光該襯底(步驟400)?？蛇x的是，使固定環(huán)170相對于副載體160和保持在其上的載體105以不同的速度轉(zhuǎn)動，以降低或消除在固定環(huán)170的下表面205上的高或低點在除去速率上的作用(步驟405)。在拋光結(jié)束并且拋光頭140、固定環(huán)170和拋光壓板115的轉(zhuǎn)動停止之后，在下空腔215上再次抽真空(步驟410)，直到已經(jīng)實現(xiàn)預定的真空(步驟415)，并且該襯底105從拋光表面125上抬起(步驟420)。
以下重復本發(fā)明的一些重要的方面，以進一步強調(diào)它們的結(jié)構(gòu)、功能和優(yōu)點。
本發(fā)明涉及一種拋光頭，用于將帶有表面的襯底定位在拋光設(shè)備的拋光表面上。該拋光頭包括載體、由載體所承載并用于在拋光操作中保持襯底的副載體、以及圍繞著副載體旋轉(zhuǎn)設(shè)置的固定環(huán)。固定環(huán)具有與襯底的表面基本平齊的下表面，并與拋光表面在拋光操作中相接觸。固定環(huán)能夠相對于保持在副載體上的襯底而旋轉(zhuǎn)，從而抑制襯底表面的非平面拋光。
在一個實施例中，副載體能夠在拋光操作過程中旋轉(zhuǎn)保持在其上的襯底，固定環(huán)能夠按照與保持在副載體上的襯底不同的速度旋轉(zhuǎn)。
在另一個實施例中，載體還包括與固定環(huán)上表面成面對關(guān)系并與固定環(huán)通過軸承而分開的墊環(huán)。墊環(huán)用于在拋光操作中向固定環(huán)施加壓力。軸承可以是例如球軸承、流體動力軸承、滾動軸承或錐形軸承。優(yōu)選的，固定環(huán)還包括第一唇邊，當載體從拋光表面上升高時它與墊環(huán)上的第二唇邊相嚙合，以將固定環(huán)連接至墊環(huán)上。在該實施例的一個模式中，第一唇邊包括多個螺栓，每個螺栓具有桿部分和頭部分，頭部分帶有從桿部分徑向向外突出的表面，以當載體從拋光表面上升高時它與墊環(huán)上的第二唇邊相嚙合。
在另一個實施例中，拋光頭還包括與固定環(huán)連接的驅(qū)動機構(gòu)，該驅(qū)動機構(gòu)使得固定環(huán)在拋光操作過程中相對于副載體旋轉(zhuǎn)?；蛘?，固定環(huán)和拋光表面之間的摩擦力可以使得固定環(huán)在拋光操作過程中相對于副載體旋轉(zhuǎn)。
本發(fā)明的拋光頭特別用于拋光設(shè)備，例如CMP。通常，該設(shè)備還包括拋光表面和用于在拋光過程中將漿液分配在拋光表面上的漿液分配機構(gòu)。或者，該設(shè)備具有其上帶固定研磨劑的拋光表面以及用于將化學品在拋光操作中分配在拋光表面上的化學品分配機構(gòu)。
在另一個方面，提供一種利用拋光設(shè)備對具有表面的襯底進行拋光的方法，該拋光設(shè)備具有拋光表面、設(shè)有副載體的載體、以及相對于副載體呈周向設(shè)置并具有下表面的固定環(huán)。該方法包括如下步驟將襯底定位在副載體上，使得襯底的表面基本與固定環(huán)的下表面齊平；將襯底的表面和固定環(huán)的下表面壓在拋光表面上，以拋光襯底的表面；以及將固定環(huán)相對于副載體旋轉(zhuǎn)，以抑制對襯底表面的非平面拋光。該方法還包括在拋光操作過程中旋轉(zhuǎn)保持在副載體上的襯底的步驟，以及旋轉(zhuǎn)固定環(huán)的步驟，該步驟包括按照與保持在副載體上的襯底不同的速度旋轉(zhuǎn)固定環(huán)的步驟。
在一個實施例中，旋轉(zhuǎn)固定環(huán)的步驟涉及利用由拋光表面作用在固定環(huán)下表面上的摩擦力旋轉(zhuǎn)固定環(huán)的步驟。或者，拋光設(shè)備還包括與固定環(huán)連接的驅(qū)動機構(gòu)，其中旋轉(zhuǎn)固定環(huán)的步驟包括操作驅(qū)動機構(gòu)以旋轉(zhuǎn)固定環(huán)的步驟。
在另一個方面，拋光頭包括用于將固定環(huán)旋轉(zhuǎn)固定在載體上的部件，從而使得旋轉(zhuǎn)環(huán)相對于副載體旋轉(zhuǎn)，因此抑制了對襯底的拋光。在一個實施例中，用于使得固定環(huán)旋轉(zhuǎn)的部件能夠?qū)⒐潭ōh(huán)按照與保持在副載體上的襯底不同的速度進行旋轉(zhuǎn)。
在另一個實施例中，載體還包括與固定環(huán)的上表面成面對關(guān)系的墊環(huán)，以在拋光操作過程中向固定環(huán)施加壓力，使得固定環(huán)相對于襯底旋轉(zhuǎn)的部件包括將墊環(huán)與固定環(huán)分開的軸承。
在另一個實施例中，拋光頭還包括與固定環(huán)連接的驅(qū)動機構(gòu)，該驅(qū)動機構(gòu)使得固定環(huán)在拋光操作過程中相對于保持在副載體上的襯底而旋轉(zhuǎn)?；蛘撸潭ōh(huán)和拋光表面之間的摩擦力可以使得固定環(huán)在拋光操作過程中相對于副載體旋轉(zhuǎn)。
本發(fā)明還涉及一種用于將帶有表面的襯底定位在拋光設(shè)備的拋光表面上的拋光頭。該拋光頭包括用于在拋光操作過程中保持襯底的載體。該載體具有下表面，以及固定于載體并在整個下表面上延伸的柔性部件，在柔性部件和下表面之間設(shè)置角部環(huán)形件，以在柔性部件和下表面之間形成空腔。載體設(shè)有與下表面相通的通道，用于將加壓流體引入到空腔內(nèi)。該柔性部件具有用于和襯底嚙合的接納表面，從而在拋光操作過程中將襯底壓在拋光表面上。柔性部件具有一定的厚度，以及多個延伸穿過該厚度通向接納表面的孔，用于直接向襯底施加壓力。優(yōu)選的是，柔性部件還用于和接納表面上的襯底密封，以使得空腔被加壓。
在一個實施例中，載體還包括由該載體承載的副載體，柔性部件固定在副載體上，并在副載體的下表面上延伸。
在另一個實施例中，拋光設(shè)備還包括驅(qū)動機構(gòu)，用于在拋光操作過程中驅(qū)動載體，該多個孔的數(shù)量和尺寸應(yīng)當為柔性部件的接納表面和襯底之間提供足夠的摩擦力，從而為襯底賦予旋轉(zhuǎn)能量。
在另一個實施例中，載體的下表面包括與通道相通的開口。該開口用于在拋光操作過程中使得加壓的流體進入空腔。在該實施例一個模式中，載體的下表面還包括至少一個溝槽，用于將加壓的流體分配在整個空腔內(nèi)。在另一個模式中，該開口還用于對空腔抽真空，柔性部件和襯底用作閥，在已經(jīng)形成預定的真空的時候?qū)㈤_口與空腔隔離。優(yōu)選的是，該預定的真空選擇為能夠在拋光操作之前或之后在加載和卸載操作中將襯底保持在接納表面上。更優(yōu)選的是，拋光設(shè)備還包括與開口連接的真空開關(guān)，該預定的真空被選擇為當襯底保持在接納表面上時切換真空開關(guān)。
本發(fā)明的拋光頭尤其用于拋光設(shè)備，例如CMP。通常該設(shè)備還包括拋光表面和用于在拋光過程中將漿液分配在拋光表面上的漿液分配機構(gòu)。或者，該設(shè)備具有其上帶固定研磨劑的拋光表面以及用于將化學品在拋光操作中分配在拋光表面上的化學品分配機構(gòu)。
在另一個方面，提供一種利用拋光設(shè)備對具有表面的襯底進行拋光的方法，該拋光設(shè)備具有拋光表面、設(shè)有下表面的載體、以及延伸經(jīng)過該下表面的柔性部件。柔性部件具有接納表面和一定的厚度，以及多個延伸穿過該厚度通向接納表面的孔。該方法包括如下步驟將襯底定位在載體和拋光表面之間，從而該柔性部件與襯底嚙合，襯底的表面靠在拋光表面上；向柔性部件施加壓力，以將襯底壓在拋光表面上，由此拋光襯底表面。該壓力穿過孔，從而直接作用在襯底上。
在一個實施例中，載體還包括設(shè)置在柔性部件和下表面之間的角部環(huán)形件，以形成一空腔，載體的下表面具有用于將加壓流體引入到空腔內(nèi)的開口，向柔性部件施加壓力的步驟包括使得加壓流體通過該開口進入空腔。優(yōu)選的是，當拋光設(shè)備還包括用于在拋光操作過程中旋轉(zhuǎn)載體的驅(qū)動機構(gòu)時，該方法還包括通過柔性部件向襯底提供扭矩的步驟。更優(yōu)選的是，延伸穿過柔性部件的厚度的多個孔的數(shù)量和尺寸應(yīng)當被選擇為能夠在柔性部件的接納表面和襯底之間提供足夠的摩擦力，從而在拋光操作過程中向襯底賦予旋轉(zhuǎn)能量。
在一個實施例中，該開口還用于對空腔進行抽真空，該方法還包括對空腔進行抽真空的加載步驟，以將襯底保持在接納表面上。優(yōu)選的是，抽真空的加載步驟還涉及當已經(jīng)達到預定的真空時利用柔性部件和襯底作為閥將開口與空腔隔離開。更優(yōu)選的是，拋光設(shè)備具有與開口相連的真空開關(guān)，加載步驟涉及當已經(jīng)達到預定的真空時通過切換真空開關(guān)而檢測襯底在接納表面上的存在。該方法還包括在拋光操作之后對空腔抽真空的卸載步驟，以在將載體從拋光表面上升起之前將襯底保持在接納表面上。
在另一個方面，用于拋光襯底的拋光設(shè)備設(shè)有用于將加壓流體直接施加在襯底上的部件，從而將襯底壓在拋光表面上，還設(shè)有用于將旋轉(zhuǎn)能量在拋光操作過程中從載體轉(zhuǎn)移到襯底的部件。優(yōu)選的是，用于將加壓流體直接施加在襯底上的部件包括連接至載體下表面的柔性部件，在拋光操作過程中襯底保持在其上。柔性部件具有用于嚙合襯底的接納表面，它具有一定的厚度，多個孔延伸穿過該厚度通向接納表面，用于將壓力直接施加在襯底上。更優(yōu)選的是，用于將旋轉(zhuǎn)能量從載體轉(zhuǎn)移至襯底的部件包括柔性部件的接納表面，該多個孔的數(shù)量和尺寸應(yīng)當被選擇為能夠在接納表面和襯底之間提供足夠的摩擦力，而向襯底賦予旋轉(zhuǎn)能量。
本發(fā)明還涉及用于將帶表面的襯底定位在拋光設(shè)備的拋光表面上的拋光頭，它具有用于在拋光操作過程中保持襯底的載體。該載體具有下表面，以及固定于該載體并在下表面上延伸的柔性部件。柔性部件具有用于嚙合襯底的接納表面。該載體設(shè)有延伸下表面的用于提供吸力的開口，以及在開口附近設(shè)置在柔性部件和下表面之間的角部環(huán)形件。柔性部件具有一定的厚度，以及至少一個延伸穿過該厚度通向接納表面的孔，該孔基本與開口對準。柔性部件可以從第一位置移動到第二位置，其中在第一位置該柔性部件與開口附近的下表面隔開，在第二位置該柔性部件與開口周圍的下表面相嚙合，孔至少部分與開口對準，從而可以向開口提供吸力而在至少部分拋光操作過程中將襯底保持在接納表面上，由此隔離物基本限制了吸力只向一部分襯底施加，因此使得襯底剩余部分上的不希望的應(yīng)力是最小的。優(yōu)選的是，該柔性部件用于和接納表面上的襯底密封，以使得對空腔抽真空。
在一個實施例中，柔性部件和襯底用作閥，以在已經(jīng)達到預定真空的時候?qū)㈤_口與空腔隔開，由此減少了柔性部件的變形以及保持在接納表面上的襯底上的應(yīng)力。在本實施例的一個模式中，隔離物具有將柔性部件與載體的下表面分開的厚度，該厚度應(yīng)當被選擇為當對空腔抽真空時能夠進一步減少柔性部件的變形，由此減少了保持在接納表面上的襯底上的應(yīng)力。在另一個模式中，拋光設(shè)備還包括與開口相連的真空開關(guān)，當已經(jīng)達到預定的真空時通過切換真空開關(guān)而檢測接納表面上襯底的存在。
在另一個實施例中，拋光設(shè)備還包括用于在拋光操作過程中旋轉(zhuǎn)載體的驅(qū)動機構(gòu)，孔的尺寸被選擇為能在柔性部件的接納表面和襯底中間提供足夠的摩擦力，從而向襯底賦予旋轉(zhuǎn)能。
在另一個實施例中，多個孔延伸穿過柔性部件的厚度通向接納表面。在該實施例的一個模式中，載體還包括與開口相通的通道，用于在拋光操作過程中將加壓流體引入到空腔內(nèi)，該多個孔用于在拋光操作過程中使得加壓流體直接施加至襯底通過該多個孔而將襯底壓在拋光表面上。在另一個模式中，拋光設(shè)備還包括在拋光操作過程中旋轉(zhuǎn)載體的驅(qū)動機構(gòu)，孔的數(shù)量和尺寸被選擇為能在柔性部件的接納表面和襯底中間提供足夠的摩擦力，并向襯底賦予旋轉(zhuǎn)能。
在另一個方面，提供一種方法，用于利用拋光設(shè)備對帶有表面的襯底進行拋光，該拋光設(shè)備具有拋光表面以及用于在拋光過程中保持襯底的載體。該載體具有其上固定了柔性部件的下表面，角部環(huán)形件設(shè)置在柔性部件和下表面之間，以在柔性部件和下表面之間形成空腔。載體的下表面設(shè)有用于對空腔抽真空的開口。柔性部件具有用于接受襯底的接納表面。柔性部件具有一定的厚度，并有至少一個延伸穿過該厚度通向接納表面的開口。該方法包括在接納表面上接受襯底，對空腔抽真空以將襯底保持在載體上，以及將襯底的表面定位在拋光表面上。優(yōu)選的是，對空腔抽真空的步驟包括在已經(jīng)達到預定的真空時利用柔性部件和襯底作為閥將開口與空腔隔開的步驟。更優(yōu)選的是，拋光設(shè)備還包括與開口相連的真空開關(guān)，該方法還包括當已經(jīng)達到預定的真空時通過切換真空開關(guān)而檢測在接納表面上襯底的存在的步驟。
本發(fā)明還涉及一種用于將帶表面的襯底定位在拋光設(shè)備的拋光表面的拋光頭。該拋光頭包括帶有底表面的載體。底表面包括用于在拋光操作過程中保持襯底的下表面。該載體設(shè)有多個延伸穿過下表面周圍的底表面的開口，用于在操作過程中將拋光物質(zhì)分配在拋光表面上。通常，該開口用于將包括研磨物質(zhì)的漿液分配在拋光表面上。或者，在拋光表面上包括固定研磨劑的情況下，開孔用于在拋光操作中將水分配在拋光表面上。
在一個實施例中，開口設(shè)置在固定環(huán)內(nèi)。
在另一個實施例中，載體還包括具有接納表面的副載體，在拋光操作中襯底保持在接納表面上，固定環(huán)關(guān)于副載體旋轉(zhuǎn)設(shè)置，并通過環(huán)形隔離物與該副載體隔開。在該實施例的一個模式中，在固定環(huán)和副載體之間的環(huán)形空間內(nèi)設(shè)置開口。優(yōu)選的是，該開口圍繞著固定環(huán)和副載體之間的環(huán)形空間均勻隔開。更優(yōu)選的是，有20-30個開口。最優(yōu)選的是，開口還用于在維護操作中沖洗固定環(huán)和副載體之間的環(huán)形空間。
本發(fā)明的拋光頭尤其用于拋光設(shè)備，例如CMP。通常該設(shè)備還包括拋光表面和用于在拋光過程中將包括研磨材料的漿液分配在拋光表面上的開口?；蛘撸搾伖獗砻嫫渖暇哂泄潭ㄑ心?，開口用于將水在拋光操作中分配在拋光表面上。
在另一個方面，提供一種利用拋光設(shè)備對具有表面的襯底進行拋光的方法，該拋光設(shè)備具有拋光表面和帶有用于在拋光操作過程中保持襯底的底表面的載體。該方法包括將襯底定位在載體的下表面上，將載體壓向拋光表面，從而將襯底的表面壓在拋光表面上，以及將拋光物質(zhì)通過載體的底表面分配在拋光表面上。
在一個實施例中，拋光表面上具有固定研磨劑，將化學品分配在拋光表面上的步驟包括將水分配在拋光表面上的步驟?；蛘?，該化學機械拋光設(shè)備還包括漿液供給部，能夠向多個開口提供漿液，將化學品分配在拋光表面上的步驟包括將漿液分配在拋光表面上的步驟。在該實施例的一個模式中，拋光設(shè)備還包括沖洗流體供給部，能夠向多個開口提供沖洗流體，還包括用于在漿液供給部和沖洗流體供給部之間進行交替的閥，該方法還包括在襯底拋光之后沖洗多個開口的步驟。
在另一個方面，用于將帶有表面的襯底定位在拋光設(shè)備的拋光表面上的拋光頭設(shè)有用于在拋光操作過程中將化學品從拋光頭分配在拋光表面上的部件。
在一個實施例中，用于將化學品從拋光頭進行分配的部件包括用于將包括研磨材料的漿液分配在拋光表面上的部件?；蛘?，拋光表面上具有固定的研磨劑，用于將化學品從拋光頭進行分配的部件包括用于在拋光操作中將水分配在拋光表面上的部件。
在另一個實施例中，用于將化學品從拋光頭進行分配的部件包括多個設(shè)置在固定環(huán)內(nèi)的開口。優(yōu)選的是，載體還包括帶有接納表面的副載體，在拋光操作中襯底保持在接納表面上，固定環(huán)相對于副載體可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置，并通過環(huán)形空間與該副載體隔開。更優(yōu)選的是，開口設(shè)置在固定環(huán)和副載體之間的環(huán)形空間內(nèi)。
本發(fā)明還涉及一種用于從襯底的表面除去物質(zhì)的拋光設(shè)備。該拋光設(shè)備包括拋光頭和拋光表面，該拋光頭用于在拋光操作過程中保持襯底，拋光表面帶有多個凹槽，以在襯底和拋光表面之間有相對移動的時候在保持在拋光頭上的襯底和拋光表面之間分配化學品。該多個凹槽在整個拋光表面上具有非均勻的間隔，以提供整個拋光表面上的材料去除的可變速率。在整個拋光表面上凹槽的間隔在第一區(qū)域和第二區(qū)域是不同的，從而在第一區(qū)域和在第二區(qū)域提供不同的除去速率。
在一個實施例中，該多個凹槽包括在拋光表面上沿著徑向具有非均勻間隔的溝槽。在該實施例的一個模式中，溝槽具有非均勻的橫截面積。優(yōu)選的是，在整個拋光表面上多個凹槽的間隔在第一區(qū)域和第二區(qū)域是不同的，從而在第一區(qū)域和在第二區(qū)域提供至少5％的除去速率差異。更優(yōu)選的是，與第二區(qū)域相比，溝槽的數(shù)量更集中在第一區(qū)域，第一區(qū)域提供比第二區(qū)域低的除去速率。在拋光表面上的多個溝槽的間隔從第一區(qū)域內(nèi)的每線英寸20個溝槽變?yōu)榈诙^(qū)域內(nèi)的每線英寸2個溝槽。優(yōu)選的是，該溝槽具有基本均勻的深度以及基本均勻的寬度。通常，第一區(qū)域比第二區(qū)域在每英寸上具有更多的溝槽，第一區(qū)域提供比第二區(qū)域低的除去速率。溝槽可以是平行溝槽、同心圓溝槽、同心橢圓溝槽、具有在螺旋體上或者單個螺旋溝槽上的可變間距的螺旋溝槽。
或者，該凹槽可以包括在拋光表面內(nèi)的多個開口空穴或凹陷。
當拋光表面上具有固定的研磨劑時，溝槽用于在拋光操作過程中在保持在拋光頭上的襯底和拋光表面之間分配水。或者，凹槽用于在拋光操作過程中在保持在拋光頭上的襯底和拋光表面之間分配含有研磨材料的漿液。
在另一個方面，提供一種拋光設(shè)備，用于從襯底的表面去除材料。該拋光設(shè)備包括用于在拋光過程中保持襯底的拋光頭，以及其中具有多個用于在襯底和拋光表面之間有相對運動時在保持在拋光頭上的襯底和拋光表面之間分配化學品的多個溝槽。該溝槽在整個拋光表面上具有非均勻的尺寸，它在第一區(qū)域和第二區(qū)域是不同的，以在拋光表面上從第一區(qū)域至第二區(qū)域提供不同的材料除去速率。
在一個實施例中，凹槽包括多個在拋光表面內(nèi)的空腔，該多個空腔的深度從第一區(qū)域到第二區(qū)域是不同的，以在第一區(qū)域和第二區(qū)域之間提供除去速率的差異。
在另一個實施例中，該凹槽包括多個在拋光表面內(nèi)的空腔，每個空腔具有與拋光表面平行的截面，該多個空腔的每一個的截面積從第一區(qū)域到第二區(qū)域是不同的，以在第一區(qū)域和第二區(qū)域之間提供除去速率的差異。
在另一個實施例中，該凹槽包括多個在拋光表面內(nèi)的具有深度的溝槽，該多個溝槽的深度從第一區(qū)域到第二區(qū)域是不同的，以在第一區(qū)域和第二區(qū)域之間提供除去速率的差異。
在另一個實施例中，該凹槽包括多個在拋光表面內(nèi)的溝槽，每個溝槽具有一定的寬度，該多個溝槽的寬度從第一區(qū)域到第二區(qū)域是不同的，以在第一區(qū)域和第二區(qū)域之間提供除去速率的差異。
在另一個方面，提供一種利用拋光設(shè)備從襯底的表面去除材料的方法，該拋光設(shè)備具有用于在拋光操作中保持襯底的拋光頭，以及其中具有多個用于在襯底和拋光表面之間有相對運動時在保持在拋光頭上的襯底和拋光表面之間分配化學品的多個溝槽。該溝槽在整個拋光表面上具有非均勻的間隔，從而在整個拋光表面上提供不同的材料除去速率。該方法包括將襯底定位在拋光頭上，將襯底的表面壓在拋光表面上，將化學品分配在拋光表面上，在襯底和拋光表面之間提供相對運動，以從襯底的表面按照在整個拋光表面上不同的速率去除材料。
在一個實施例中，在整個拋光表面上的凹槽的間隔從第一區(qū)域到第二區(qū)域是不同的，在襯底和拋光表面之間提供相對運動，以從襯底的表面除去材料的步驟包括在第一區(qū)域和第二區(qū)域之間提供不同的除去速率。
在另一個實施例中，該凹槽包括多個具有基本相同的深度和基本相同的寬度的溝槽。
在另一個實施例中，該凹槽包括多個空腔，每個空腔具有基本相同的深度和基本相同的平行于拋光表面的截面。
在另一個實施例中，本發(fā)明提供一種利用本發(fā)明的設(shè)備制造的工件或襯底，例如半導體晶片。
在另一個實施例中，本法明提供一種利用本發(fā)明的上述任何方法或工藝制造的工件或襯底，例如半導體晶片。
可以理解，即使本發(fā)明已經(jīng)在前述說明中提出了某些實施例的多個特征和優(yōu)點，以及本發(fā)明各實施例的結(jié)構(gòu)和功能的細節(jié)，但是這種公開僅是說明性的，可以在細節(jié)中作出變化，尤其是在本發(fā)明的原理范圍內(nèi)按照所附權(quán)利要求所表達的廣泛的一般含意所體現(xiàn)的程度內(nèi)對零件的結(jié)構(gòu)和設(shè)置方面進行變化。
權(quán)利要求
1.一種用于將具有一表面的襯底設(shè)置在拋光設(shè)備的拋光表面上的拋光頭，該拋光頭包括一適于在拋光操作期間保持所述襯底的載體，該載體具有一下表面，一柔性部件固定在該載體上并且在所述下表面上延伸，一隔離件設(shè)置在所述柔性部件和下表面之間，以在所述柔性部件和下表面之間形成一空腔，所述載體設(shè)有與下表面連通的通道，用來將加壓流體引入到所述空腔中，所述柔性部件具有用來接合所述襯底以便在拋光操作期間將所述襯底壓靠在拋光表面上的接納表面，所述柔性部件具有一厚度以及多個穿過該厚度延伸至接納表面以便將壓力直接施加在所述襯底上的孔。
2.如權(quán)利要求1所述的拋光頭，其特征在于，所述柔性部件還適于與位于所述接納表面上的襯底一起密封，以形成由載體的下表面、所述柔性部件和襯底形成的腔室，并且所述空腔能夠被加壓。
3.如權(quán)利要求1所述的拋光頭，其特征在于，所述載體還包括由所述載體承載的副載體，并且其中所述柔性部件固定在所述副載體上，并在所述副載體的下表面上延伸。
4.如權(quán)利要求1所述的拋光頭，其特征在于，所述拋光設(shè)備還包括一驅(qū)動結(jié)構(gòu)，用來在拋光操作期間使所述載體轉(zhuǎn)動，并且其中所述多個孔的數(shù)目和尺寸被選擇為能夠在柔性部件的接納表面和襯底之間提供足夠的摩擦力，以向襯底施加轉(zhuǎn)動能量。
5.如權(quán)利要求1所述的拋光頭，其特征在于，所述載體的下表面包括與所述通道連通的開口，所述開口用來在拋光操作期間讓加壓流體進入所述空腔。
6.如權(quán)利要求5所述的拋光頭，其特征在于，所述載體的下表面還包括至少一條開槽，用來從開口將加壓流體分配在整個空腔中。
7.如權(quán)利要求5所述的拋光頭，其特征在于，所述開口還用來在所述空腔上抽真空，并且所述柔性部件和襯底作為一個用于在已經(jīng)實現(xiàn)預定真空時使所述開口與所述空腔隔離的閥。
8.如權(quán)利要求7所述的拋光頭，其特征在于，所述預定的真空被選擇為能夠在拋光操作之前和之后的加載和卸載操作期間將所述襯底保持在接納表面上。
9.如權(quán)利要求7所述的拋光頭，其特征在于，所述拋光設(shè)備還包括與所述開口連接的真空開關(guān)，并且所述預定真空被選擇為能夠在將襯底保持在所述接納表面時轉(zhuǎn)換所述真空開關(guān)。
10.一種具有如權(quán)利要求1所述的拋光頭的化學機械拋光設(shè)備，該設(shè)備還包括一拋光表面和用來在拋光操作期間將漿液分配到所述拋光表面上的漿液分配機構(gòu)。
11.一種具有如權(quán)利要求1所述的拋光頭的化學機械拋光設(shè)備，該設(shè)備還包括在其上具有固定磨料的拋光表面和用來在拋光操作期間將漿液分配到所述拋光表面上的漿液分配機構(gòu)。
12.一種使用拋光設(shè)備對具有一表面的襯底進行拋光的方法，所述拋光設(shè)備具有拋光表面和設(shè)有下表面以及在所述下表面上延伸的柔性部件的載體，所述柔性部件具有一接納表面和一厚度以及多個穿過該厚度延伸至接納表面的孔，所述方法包括以下步驟將所述襯底設(shè)置在載體和拋光表面之間，從而所述柔性部件接合所述襯底，并且所述襯底的表面座靠在所述拋光表面上；將壓力施加在所述柔性部件上，以將襯底壓靠在所述拋光表面上，并且因此拋光所述襯底，所述壓力延伸穿過所述孔，以便能夠直接施加在所述襯底上。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，所述載體還包括設(shè)置在所述柔性部件和所述載體的下表面之間以形成一空腔的角部環(huán)形件，所述載體的所述下表面具有用來將加壓流體引入到所述空腔中的開口，并且向所述柔性部件施加壓力的步驟包括讓加壓流體通過所述開口流進所述空腔的步驟。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述拋光設(shè)備還包括在拋光操作期間使所述載體轉(zhuǎn)動的驅(qū)動機構(gòu)，并且所述方法還包括將扭矩提供給位于柔性部件上的襯底的步驟。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，延伸穿過所述柔性部件厚度的所述多個孔的數(shù)目和尺寸被選擇為能夠在所述柔性部件的接納表面和襯底之間提供足夠的摩擦力，以在拋光操作期間將轉(zhuǎn)動能量施加給襯底。
16.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述開口還用來在所述空腔上抽真空，并且所述方法還包括在所述空腔上抽真空以將所述襯底保持在所述接納表面上的加載步驟。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，在所述空腔上抽真空的加載步驟還包括使用柔性部件和襯底作為一個閥從而在已經(jīng)實現(xiàn)預定的真空時使所述開口與所述空腔隔離。
18.如權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，所述拋光設(shè)備還包括與所述開口連接的真空開關(guān)，并且所述加載步驟包括通過在已經(jīng)實現(xiàn)預定真空時轉(zhuǎn)換所述真空開關(guān)來感測所述襯底在所述接納表面上的存在的步驟。
19.如權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，所述方法還包括在拋光操作之后的卸載步驟期間在所述空腔上抽真空、以在將所述載體從所述拋光表面中抬起之前將所述襯底保持在所述接納表面上的步驟。
20.一種用于拋光襯底的拋光設(shè)備，該設(shè)備具有拋光表面；用于將所述襯底安放在所述拋光表面上的載體；用來在拋光操作期間使所述載體轉(zhuǎn)動的驅(qū)動機構(gòu)；用于將加壓流體直接施加在所述襯底上以將所述襯底壓靠在所述拋光表面上的裝置；以及用于在拋光操作期間將來自所述載體的轉(zhuǎn)動能量傳遞給所述襯底的裝置。
21.如權(quán)利要求20所述的拋光設(shè)備，其特征在于，用于將加壓流體直接施加在所述襯底上的所述裝置包括安裝在所述載體的下表面上的柔性部件，所述襯底在拋光操作期間保持在所述下表面上，所述柔性部件具有用來接合所述襯底的接納表面、一厚度以及多個穿過所述厚度延伸至所述接納表面以便將壓力直接施加在所述襯底上的孔。
22.如權(quán)利要求21所述的拋光設(shè)備，其特征在于，用于將來自所述載體的轉(zhuǎn)動能量傳遞給所述襯底的所述裝置包括所述柔性部件的所述接納表面，并且所述多個孔的數(shù)目和尺寸被選擇為能夠在接納表面和襯底之間提供足夠的摩擦力，以將轉(zhuǎn)動能量施加給襯底。
23.一種用于將具有一表面的襯底設(shè)置在拋光設(shè)備的拋光表面上的拋光頭，該拋光頭包括一載體，用來在拋光操作期間保持所述襯底，該載體具有一下表面，一柔性部件固定在該載體上并且在所述下表面上延伸，所述柔性部件具有用于接合所述襯底的接納表面，所述載體設(shè)有延伸穿過所述下表面以便提供抽吸的開口，一隔離件設(shè)置在所述柔性部件和位于所述開口附近的下表面之間，所述柔性部件具有一厚度以及至少一個穿過所述厚度延伸至所述接納表面并基本上與所述開口對準的孔，所述柔性部件可以在其中所述柔性部件與位于開口附近的所述下表面間隔開的第一位置和其中所述柔性部件接合開口周圍的下表面并且至少一個孔至少部分地與所述開口對準的第二位置之間移動，從而可以向所述開口提供抽吸，以在至少一部分所述拋光操作期間將所述襯底固定在所述接納表面上，由此該隔離件基本上限制了只向一部分所述襯底施加抽吸，因此減小在所述襯底的剩余部分上的不期望有的應(yīng)力。
24.如權(quán)利要求23所述的拋光頭，其特征在于，所述柔性部件用來與位于所述接納表面上的襯底一起密封，以使得能夠在所述空腔上抽出真空。
25.如權(quán)利要求23所述的拋光頭，其特征在于，所述柔性部件和所述襯底用作一閥，用來在已經(jīng)實現(xiàn)預定真空時使所述開口與所述空腔隔離，由此降低柔性部件的變形和保持在所述接納表面上的襯底上的應(yīng)力。
26.如權(quán)利要求25所述的拋光頭，其特征在于，還包括設(shè)置在所述柔性部件和所述載體的下表面之間的角部環(huán)形件，所述角部環(huán)形件的厚度被選擇為當在所述空腔上抽真空時能夠進一步降低所述柔性部件的變形，由此降低保持在所述接納表面上的襯底上的應(yīng)力。
27.如權(quán)利要求25所述的拋光頭，其特征在于，所述拋光設(shè)備還包括與所述開口連接的真空開關(guān)，并且通過轉(zhuǎn)換所述真空開關(guān)來在已經(jīng)實現(xiàn)預定真空時感測所述襯底在所述接納表面上的存在。
28.如權(quán)利要求23所述的拋光頭，其特征在于，所述拋光設(shè)備還包括一驅(qū)動結(jié)構(gòu)，用來在拋光操作期間使所述載體轉(zhuǎn)動，并且所述至少一個孔的數(shù)目和尺寸被選擇為能夠在柔性部件的接納表面和襯底之間提供足夠的摩擦力，以向襯底施加轉(zhuǎn)動能量。
29.如權(quán)利要求23所述的拋光頭，其特征在于，多個孔穿過所述柔性部件的厚度而延伸至所述接納表面。
30.如權(quán)利要求29所述的拋光頭，其特征在于，所述載體還包括與所述開口連通的通道，用來在所述拋光操作期間將加壓流體引入到所述空腔中，并且所述多個孔用來使得所述加壓流體能夠通過所述多個孔直接施加在所述襯底上，以在所述拋光操作期間將所述襯底壓靠在所述拋光表面上。
31.如權(quán)利要求29所述的拋光頭，其特征在于，所述拋光設(shè)備還包括一驅(qū)動結(jié)構(gòu)，用來在拋光操作期間使所述載體轉(zhuǎn)動，并且所述至少一個孔的數(shù)目和尺寸被選擇為能夠在柔性部件的接納表面和襯底之間提供足夠的摩擦力，以向襯底施加轉(zhuǎn)動能量。
32.一種使用拋光設(shè)備對具有一表面的襯底進行拋光的方法，所述拋光設(shè)備具有拋光表面和用來在拋光操作期間保持所述襯底的載體，所述載體具有一下表面，一柔性部件固定在該載體上并且在所述下表面上延伸，一隔離件設(shè)置在所述柔性部件和下表面之間，以在所述柔性部件和下表面之間形成空腔，所述載體的下表面設(shè)有用來在所述空腔上抽真空的開口，所述柔性部件具有用來安放所述襯底的接納表面，所述柔性部件具有一厚度以及多個穿過該厚度延伸至接納表面的孔，所述方法包括以下步驟將所述襯底安放在所述接納表面上；在所述空腔上抽真空，以將所述襯底保持在所述載體上；以及將所述襯底的表面設(shè)置在所述拋光表面上。
33.如權(quán)利要求32所述的方法，其特征在于，在所述空腔上抽真空的步驟包括使用柔性部件和襯底作為一個閥來在已經(jīng)實現(xiàn)預定真空時使所述開口與所述空腔隔離。
34.如權(quán)利要求33所述的方法，其特征在于，所述拋光設(shè)備還包括與所述開口連接的真空開關(guān)，并且所述方法還包括在已經(jīng)實現(xiàn)預定真空時通過轉(zhuǎn)換所述真空開關(guān)來感測所述襯底在所述接納表面上的存在的步驟。
35.如權(quán)利要求32所述的方法，其特征在于，所述襯底包括一半導體晶片。
36.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，所述襯底包括一半導體晶片。
37.一種通過根據(jù)權(quán)利要求12的方法進行加工而生產(chǎn)出的襯底。
38.一種通過根據(jù)權(quán)利要求12的方法進行加工而生產(chǎn)出的半導體晶片。
39.一種通過根據(jù)權(quán)利要求32的方法進行加工而生產(chǎn)出的襯底。
40.一種通過根據(jù)權(quán)利要求32的方法進行加工而生產(chǎn)出的半導體晶片。
41.一種用于將具有一表面的襯底設(shè)置在拋光設(shè)備的拋光表面上的拋光頭，該拋光頭包括一載體、由該載體支撐并且用來在操作期間保持所述襯底的副載體以及可轉(zhuǎn)動地設(shè)置在所述副載體周圍的固定環(huán)，所述固定環(huán)具有一下表面，該表面基本上與襯底的表面齊平，并在拋光操作期間與所述拋光表面接觸，所述固定環(huán)能夠相對于保持在所述副載體上的襯底轉(zhuǎn)動，以防止對所述襯底的表面進行非平面拋光。
42.如權(quán)利要求41所述的拋光頭，其特征在于，所述副載體能夠在拋光操作期間使保持在其上的襯底轉(zhuǎn)動，并且所述固定環(huán)能夠以與保持在所述副載體上的襯底不同的速度轉(zhuǎn)動。
43.如權(quán)利要求41所述的拋光頭，其特征在于，還包括一襯環(huán)，該襯環(huán)與所述固定環(huán)的上表面成面對關(guān)系，并通過一軸承與所述固定環(huán)分開，所述襯環(huán)用來在拋光操作期間向固定環(huán)施加壓力。
44.如權(quán)利要求43所述的拋光頭，其特征在于，所述軸承選自球軸承、流體動態(tài)軸承、滾子軸承和錐形軸承。
45.如權(quán)利要求43所述的拋光頭，其特征在于，所述固定環(huán)還包括第一唇部，它在所述載體從所述拋光表面中抬起時與位于襯環(huán)上的第二唇部接合，以使該固定環(huán)與襯環(huán)連接。
46.如權(quán)利要求45所述的拋光頭，其特征在于，所述第一唇部包括多個螺栓，每個螺栓具有桿部和頭部，所述頭部具有從該桿部徑向向外伸出以在所述載體從所述拋光表面中抬起時與位于襯環(huán)上的第二唇部接合的表面。
47.如權(quán)利要求41所述的拋光頭，其特征在于，與所述固定環(huán)連接的驅(qū)動機構(gòu)使得所述固定環(huán)在拋光操作期間相對于所述副載體轉(zhuǎn)動。
48.如權(quán)利要求41所述的拋光頭，其特征在于，所述固定環(huán)和所述拋光表面之間的摩擦力使得該固定環(huán)能夠在拋光操作期間相對于副載體轉(zhuǎn)動。
49.一種具有如權(quán)利要求41所述的拋光頭的化學機械拋光設(shè)備，該設(shè)備還包括一拋光表面和用來在拋光操作期間將漿液分配到所述拋光表面上的漿液分配機構(gòu)。
50.一種具有如權(quán)利要求41所述的拋光頭的化學機械拋光設(shè)備，該設(shè)備還包括其上具有固定磨料的拋光表面和用來在拋光操作期間將化學品分配到所述拋光表面上的化學品分配機構(gòu)。
51.一種使用拋光設(shè)備對具有一表面的襯底進行拋光的方法，所述拋光設(shè)備具有一拋光表面和設(shè)有一副載體和沿周向設(shè)置在所述副載體周圍的固定環(huán)并具有一下表面的載體，所述方法包括以下步驟將所述襯底設(shè)置在所述副載體上，從而該襯底的表面與所述固定環(huán)的下表面基本上齊平；將所述襯底的表面和所述固定環(huán)的下表面擠壓在所述拋光表面上，以拋光所述襯底的表面；使所述固定環(huán)相對于所述副載體轉(zhuǎn)動，以防止對該襯底的表面進行非平面拋光。
52.如權(quán)利要求51所述的方法，其特征在于，還包括在所述拋光操作期間使保持在所述副載體上的襯底轉(zhuǎn)動的步驟，其中使所述固定環(huán)轉(zhuǎn)動的步驟包括使所述固定環(huán)以與保持在所述副載體上的襯底不同的速度轉(zhuǎn)動的步驟。
53.如權(quán)利要求51所述的方法，其特征在于，使所述固定環(huán)轉(zhuǎn)動的步驟包括利用由拋光表面施加在所述固定環(huán)的下表面上的摩擦力使所述固定環(huán)轉(zhuǎn)動的步驟。
54.如權(quán)利要求51所述的方法，其特征在于，所述拋光設(shè)備還包括有與所述固定環(huán)相連的驅(qū)動機構(gòu)，并且使所述固定環(huán)轉(zhuǎn)動的步驟包括操作所述驅(qū)動機構(gòu)來使所述固定環(huán)轉(zhuǎn)動的步驟。
55.如權(quán)利要求51所述的方法，其特征在于，所述襯底是一半導體襯底。
56.一種用于將具有一表面的襯底設(shè)置在拋光設(shè)備的拋光表面上的拋光頭，該拋光頭包括一載體、由該載體支撐并且用來在操作期間保持所述襯底的副載體以及可轉(zhuǎn)動地設(shè)置在所述副載體周圍的固定環(huán)，所述固定環(huán)具有一下表面，該表面基本上與襯底的表面齊平并且在拋光操作期間與所述拋光表面接觸，該拋光頭還包括用來將所述固定環(huán)可轉(zhuǎn)動地固定在所述載體上、以便使得該固定環(huán)能夠相對于所述副載體轉(zhuǎn)動并因此防止對所述襯底進行拋光的裝置。
57.如權(quán)利要求56所述的拋光頭，其特征在于，所述副載體能夠在拋光操作期間使保持在其上的襯底轉(zhuǎn)動，并且用于使所述固定環(huán)能夠轉(zhuǎn)動的裝置可使所述固定環(huán)以與保持在所述副載體上的襯底不同的速度轉(zhuǎn)動。
58.如權(quán)利要求56所述的拋光頭，其特征在于，所述載體還包括一襯環(huán)，該襯環(huán)與所述固定環(huán)的上表面成面對關(guān)系，以在拋光操作期間向固定環(huán)施加壓力，并且用于使得所述固定環(huán)能夠相對于襯底轉(zhuǎn)動的裝置包括使所述襯環(huán)與所述固定環(huán)分開的軸承。
59.如權(quán)利要求56所述的拋光頭，其特征在于，還包括與所述固定環(huán)相連的驅(qū)動機構(gòu)，用來使得所述固定環(huán)在拋光操作期間相對于保持在所述副載體上的襯底轉(zhuǎn)動。
60.如權(quán)利要求56所述的拋光頭，其特征在于，在所述固定環(huán)和所述拋光表面之間的摩擦力使得所述固定環(huán)在拋光操作期間相對于所述副載體轉(zhuǎn)動。
61.如權(quán)利要求51所述的方法，其特征在于，所述襯底包括一半導體晶片。
62.一種通過根據(jù)權(quán)利要求51的方法進行加工而生產(chǎn)出的襯底。
63.一種通過根據(jù)權(quán)利要求51的方法進行加工而生產(chǎn)出的半導體晶片。
64.一種用于將具有一表面的襯底設(shè)置在拋光設(shè)備的拋光表面上的拋光頭，該拋光頭包括一載體，該載體具有一底面，所述底面包括用來在拋光操作期間保持著所述襯底的下表面，所述載體設(shè)有多個延伸穿過下表面周圍的底面的開口，這些開口用來在該操作期間將拋光物質(zhì)分配到拋光表面上。
65.如權(quán)利要求64所述的拋光頭，其特征在于，所述多個開口還用來將包含磨料的漿液分配到拋光表面上。66.如權(quán)利要求64所述的拋光頭，其特征在于，所述拋光表面包括其上具有固定磨料的拋光表面，并且所述多個開口還用來在拋光操作期間將水分配到所述拋光表面上。
67.如權(quán)利要求64所述的拋光頭，其特征在于，所述多個開口設(shè)置在所述固定環(huán)內(nèi)。
68.如權(quán)利要求64所述的拋光頭，其特征在于，所述載體還包括一副載體，它具有在拋光期間在其上保持著所述襯底的接納表面，并且所述固定環(huán)可轉(zhuǎn)動地圍繞著所述副載體設(shè)置，并與所述副載體通過一環(huán)形空間隔開。
69.如權(quán)利要求68所述的拋光頭，其特征在于，所述多個開口設(shè)置在位于所述固定環(huán)和所述副載體之間的環(huán)形空間內(nèi)。
70.如權(quán)利要求69所述的拋光頭，其特征在于，所述多個開口在位于所述固定環(huán)和所述副載體之間的環(huán)形空間周圍均勻地間隔開。
71.如權(quán)利要求69所述的拋光頭，其特征在于，所述多個開口包括2-30個開口。
72.如權(quán)利要求69所述的拋光頭，其特征在于，所述多個開口還用來在維護操作期間沖洗位于所述固定環(huán)和所述副載體之間的環(huán)形空間。
73.一種具有如權(quán)利要求64所述的拋光頭的化學機械拋光設(shè)備，該設(shè)備還包括一拋光表面，并且所述多個開口用來在拋光操作期間將包含磨料的漿液分配到所述拋光表面上。
74.一種具有如權(quán)利要求64所述的拋光頭的化學機械拋光設(shè)備，該設(shè)備還包括在其上具有固定磨料的拋光表面，并且所述多個開口用來在拋光操作期間將水分配到所述拋光表面上。
75.一種使用拋光設(shè)備對具有一表面的襯底進行拋光的方法，所述拋光設(shè)備具有一拋光表面和具有一底面的載體，所述底面包括用來在拋光操作期間保持著所述襯底的下表面，所述方法包括以下步驟將所述襯底設(shè)置在所述載體的下表面上；朝著拋光表面擠壓所述載體，以便將所述襯底的表面壓靠在所述拋光表面上；通過所述載體的底面將拋光物質(zhì)分配到所述拋光表面上。
76.如權(quán)利要求75所述的方法，其特征在于，所述拋光表面包括其上具有固定磨料的拋光表面，并且將化學品分配到所述拋光表面上的步驟包括將水分配到所述拋光表面上的步驟。
77.如權(quán)利要求75所述的方法，其特征在于，所述拋光設(shè)備還包括能夠向所述多個開口提供漿液的漿液供應(yīng)裝置，并且將化學品分配到所述拋光表面上的步驟包括將漿液分配到所述拋光表面上的步驟。
78.如權(quán)利要求77所述的方法，其特征在于，所述拋光設(shè)備還包括能夠向所述多個開口提供沖洗流體的沖洗流體供應(yīng)裝置和用于在所述漿液供應(yīng)裝置和沖洗流體供應(yīng)裝置之間轉(zhuǎn)換的閥，并且所述方法還包括在對所述襯底進行拋光之后沖洗所述多個開口的步驟。
79.一種用于將具有一表面的襯底設(shè)置在拋光設(shè)備的拋光表面上的拋光頭，該拋光頭包括一載體，用來在拋光操作期間保持著所述襯底；懸掛在所述載體上的固定環(huán)，該固定環(huán)沿周向設(shè)置在保持在所述載體上的襯底周圍；以及用來在拋光操作期間從拋光頭中將化學品分配到拋光表面上的裝置。
80.如權(quán)利要求79所述的拋光頭，其特征在于，用來從拋光頭中分配化學品的裝置包括用來將包含磨料的漿液分配到所述拋光表面上的裝置。
81.如權(quán)利要求79所述的拋光頭，其特征在于，所述拋光表面包括其上具有固定磨料的拋光表面，并且用來從拋光頭中分配化學品的裝置包括用于將水分配到所述拋光表面上的裝置。
82.如權(quán)利要求79所述的拋光頭，其特征在于，用于從拋光頭中分配化學品的裝置包括多個設(shè)置在所述固定環(huán)內(nèi)的開口。
83.如權(quán)利要求82所述的拋光頭，其特征在于，所述載體還包括具有一接納表面的副載體，所述載體在拋光操作期間保持在所述接納表面上，并且所述固定環(huán)可轉(zhuǎn)動地設(shè)置在所述副載體周圍并與所述副載體通過一環(huán)形空間隔開。
84.如權(quán)利要求83所述的拋光頭，其特征在于，所述多個開口設(shè)置在位于所述固定環(huán)和所述副載體之間的環(huán)形空間內(nèi)。
85.如權(quán)利要求75所述的方法，其特征在于，所述襯底包括一半導體晶片。
86.一種通過根據(jù)權(quán)利要求75的方法進行加工而生產(chǎn)出的襯底。
87.一種通過根據(jù)權(quán)利要求75的方法進行加工而生產(chǎn)出的半導體晶片。
88.一種用于從一襯底的表面中除去材料的拋光設(shè)備，該拋光設(shè)備包括用來在拋光操作期間保持著所述襯底的拋光頭和一拋光表面，該拋光表面包括多個凹槽，這些凹槽用來在所述襯底和所述拋光表面之間出現(xiàn)相對運動時在保持在所述拋光頭上的襯底和拋光表面之間分配化學品，所述多個凹槽在所述拋光表面上具有不均勻的間隔，以在所述拋光表面上提供可變的材料除去速率。
89.如權(quán)利要求88所述的拋光設(shè)備，其特征在于，所述多個凹槽包括在所述拋光表面上沿著徑向具有不均勻間隔的溝槽。
90.如權(quán)利要求88所述的拋光設(shè)備，其特征在于，所述多個凹槽包括具有不均勻橫截面積的溝槽。
91.如權(quán)利要求88所述的拋光設(shè)備，其特征在于，所述多個凹槽具有基本上均勻的深度和基本上均勻的寬度。
92.如權(quán)利要求88所述的拋光設(shè)備，其特征在于，所述多個凹槽在所述拋光表面上的間隔從第一區(qū)域變化至第二區(qū)域，從而在所述第一區(qū)域和第二區(qū)域之間的除去速率上形成差異。
93.如權(quán)利要求92所述的拋光設(shè)備，其特征在于，所述多個凹槽在所述拋光表面上的間隔從所述第一區(qū)域變化至所述第二區(qū)域，從而在所述第一區(qū)域和第二區(qū)域之間的除去速率上形成至少5％的差異。
94.如權(quán)利要求92所述的拋光設(shè)備，其特征在于，所述多個凹槽在所述第一區(qū)域中比在所述第二區(qū)域中更密集，并且所述第一區(qū)域具有比第二區(qū)域更低的除去速率。
95.如權(quán)利要求88所述的拋光設(shè)備，其特征在于，所述多個凹槽包括多個凹穴。
96.如權(quán)利要求88所述的拋光設(shè)備，其特征在于，所述多個凹槽包括多個溝槽。
97.如權(quán)利要求96所述的拋光設(shè)備，其特征在于，所述多個溝槽在所述拋光表面上的間隔從在第一區(qū)域中的每線性英寸20個溝槽變化至在第二區(qū)域中的每線性英寸2個溝槽。
98.如權(quán)利要求96所述的拋光設(shè)備，其特征在于，所述多個溝槽具有基本上均勻的深度和基本上均勻的深度。
99.如權(quán)利要求96所述的拋光設(shè)備，其特征在于，在所述第一區(qū)域中的每線性英寸上具有比在第二區(qū)域中更多的溝槽，并且所述第一區(qū)域提供出比所述第二區(qū)域更低的除去速率。
100.如權(quán)利要求88所述的拋光設(shè)備，其特征在于，所述多個凹槽選自以下類型多個平行溝槽；多個同心圓形溝槽；多個同心橢圓溝槽；在螺旋線上具有可變間距的多個螺旋溝槽；在螺旋線上具有可變間距的一個螺旋溝槽；具有尺寸相等的穿孔的多個同心圖案；以及具有尺寸相等的凸起區(qū)域的多個同心圖案。
101.如權(quán)利要求88所述的拋光設(shè)備，其特征在于，所述拋光表面包括其上具有固定磨料的拋光表面，并且多個凹槽用來在拋光操作期間將水分配在保持在拋光頭上的襯底和拋光表面之間。
102.如權(quán)利要求88所述的拋光設(shè)備，其特征在于，多個凹槽用來在拋光操作期間將包含磨料的漿液分配在保持在所述拋光表面上的襯底和拋光表面之間。
103.如權(quán)利要求88所述的拋光設(shè)備，其特征在于，所述拋光表面包括一可轉(zhuǎn)動的拋光表面。
104.一種用于從一襯底的表面中除去材料的拋光設(shè)備，該拋光設(shè)備包括用來在拋光操作期間保持著所述襯底的拋光頭以及一拋光表面，該表面包括多個凹槽，這些凹槽用來在所述襯底和所述拋光表面之間出現(xiàn)相對運動時在保持在所述拋光頭上的襯底和拋光表面之間分配化學品，所述多個凹槽在所述拋光表面上具有不均勻的尺寸，該尺寸在所述第一區(qū)域和所述第二區(qū)域上不同，以在所述拋光表面上從所述第一區(qū)域到所述第二區(qū)域提供可變的材料除去速率。
105.如權(quán)利要求104所述的拋光設(shè)備，其特征在于，多個凹槽包括多個在所述拋光表面中具有一深度的凹穴，并且所述多個凹穴的深度在所述第一區(qū)域和所述第二區(qū)域上不同，以在所述第一區(qū)域和所述第二區(qū)域之間的除去速率上形成差異。
106.如權(quán)利要求104所述的拋光設(shè)備，其特征在于，所述多個凹槽包括多個在所述拋光表面中的凹穴，每個凹穴具有與拋光表面平行的橫截面，并且所述多個凹穴的每一個的橫截面積在所述第一區(qū)域和所述第二區(qū)域上不同，以在所述第一區(qū)域和所述第二區(qū)域之間的除去速率上形成差異。
107.如權(quán)利要求104所述的拋光設(shè)備，其特征在于，所述多個凹槽包括多個在所述拋光表面中具有一深度的溝槽，并且所述多個溝槽的深度在所述第一區(qū)域和所述第二區(qū)域上不同，以在所述第一區(qū)域和所述第二區(qū)域之間的除去速率上形成差異。
108.如權(quán)利要求104所述的拋光設(shè)備，其特征在于，所述多個凹槽包括多個在所述拋光表面中的溝槽，每個溝槽具有一寬度，并且每個溝槽的寬度在所述第一區(qū)域和所述第二區(qū)域上不同，以在所述第一區(qū)域和所述第二區(qū)域之間的除去速率上形成差異。
109.一種使用拋光設(shè)備對具有一表面的襯底進行拋光的方法，該拋光設(shè)備包括用來在拋光操作期間保持著所述襯底的拋光頭以及一拋光表面，該拋光表面包括多個凹槽，這些凹槽用來在所述襯底和所述拋光表面之間出現(xiàn)相對運動時在保持在所述拋光頭上的襯底和拋光表面之間分配化學品，所述多個凹槽在所述拋光表面上具有不均勻的尺寸，該尺寸在第一區(qū)域和第二區(qū)域上不同，以在所述拋光表面上提供可變的材料除去速率，所述方法包括以下步驟將所述襯底設(shè)置在所述拋光頭上；將所述襯底的表面壓靠在拋光表面上；將化學品分配到所述拋光表面上；在所述襯底和所述拋光表面之間提供相對運動，以采用在拋光表面上變化的速率從所述襯底的表面中除去材料。
110.如權(quán)利要求109所述的方法，其特征在于，在所述拋光表面上的多個凹槽的間隔在第一區(qū)域和第二區(qū)域上不同，并且在所述襯底和所述拋光表面之間提供相對運動，以從所述襯底的表面中除去材料的步驟包括在所述第一區(qū)域和第二區(qū)域之間的除去速率上形成差異的步驟。
111.如權(quán)利要求109所述的方法，其特征在于，所述多個凹槽包括多個具有基本上均勻的深度和基本上均勻的寬度的溝槽。
112.如權(quán)利要求109所述的方法，其特征在于，所述多個凹槽包括多個凹穴，所述多個凹穴中的每一個具有基本上均勻的深度以及與所述拋光表面平行并基本上均勻的橫截面。
113.如權(quán)利要求109所述的方法，其特征在于，所述襯底包括一半導體晶片。
114.一種通過根據(jù)權(quán)利要求109的方法進行加工而生產(chǎn)出的襯底。
115.一種通過根據(jù)權(quán)利要求109的方法進行加工而生產(chǎn)出的半導體晶片。
全文摘要
化學機械拋光/平面化(CMP)設(shè)備、方法和由此生產(chǎn)出的襯底。拋光表面中具有不均勻的凹槽。CMP頭和方法具有整體漿液分配機構(gòu)。CMP設(shè)備和方法具有旋轉(zhuǎn)的固定環(huán)。CMP設(shè)備和方法具有帶柔軟背襯的拋光頭。CMP能夠在拋光和平面化過程中有效使用漿液。由CMP設(shè)備或方法生產(chǎn)的襯底(半導體晶片)。在一個實施例中，該設(shè)備(100)包括具有附著在下襯底保持表面(165)上的柔性部件(185)的副載體(160)。柔性部件(185)中具有孔(195)，從而在柔性部件和副載體(160)之間引入的加壓流體直接將襯底(105)壓在拋光表面(125)上。這些孔(195)的數(shù)目和尺寸被選擇為能夠在柔性部件(185)和襯底(105)之間提供充分的摩擦，以在驅(qū)動機構(gòu)使副載體(160)轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生轉(zhuǎn)動。副載體(160)具有用來在位于下表面(165)和柔性部件(185)之間的凹穴(215)上抽真空的開口。柔性部件和襯底(105)用作閥(225)，以在已經(jīng)實現(xiàn)預定真空時使開口與空腔隔離。
文檔編號B24B37/27GK1852787SQ01818062
公開日2006年10月25日 申請日期2001年8月30日 優(yōu)先權(quán)日2000年8月31日
發(fā)明者梶原治郎, 格拉爾德·S·莫洛尼, 王惠明, 戴維·A·漢森 申請人:多平面技術(shù)公司