專利名稱：用于在cmp期間在晶片上施加向下的力的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及化學(xué)機(jī)械平坦化(CMP)技術(shù)以及，更具體地，涉及一種用于在CMP過(guò)程中在晶片上施加向下的力的方法和一種用于在CMP操作中將晶片施加到拋光表面的設(shè)備。
背景技術(shù)：
在制造半導(dǎo)體裝置中，需要執(zhí)行化學(xué)機(jī)械平坦化(CMP)操作。通常，集成電路裝置為多層構(gòu)造。在基片層中，形成具有擴(kuò)散區(qū)域的晶體管裝置。在隨后的層中，互相連接的金屬化線被構(gòu)圖且電連接到該晶體管裝置以制作出具有預(yù)期功能的裝置。眾所周知，被構(gòu)圖的導(dǎo)電層通過(guò)介電材料，例如二氧化硅與其它導(dǎo)電層絕緣。隨著越來(lái)越多的金屬化層及相關(guān)的介電層的形成，就越來(lái)越需要平坦化介電材料。如果沒(méi)有平坦化，那么更進(jìn)一步的金屬化層的制造會(huì)因表面形貌的變異而變得更加困難。在其他應(yīng)用中，金屬化線圖案形成于介電材料中，而后，執(zhí)行金屬CMP操作以移除多余的金屬。
化學(xué)機(jī)械平坦化(CMP)系統(tǒng)通常用于按上述方法拋光晶片。CMP系統(tǒng)通常包括用于運(yùn)送及拋光晶片表面的系統(tǒng)構(gòu)件。該構(gòu)件可以是，例如，軌道拋光墊或線性帶狀拋光墊。該拋光墊通常是由聚亞胺酯材料或聚亞胺酯配合其他材料(例如不銹鋼帶)制成。在操作上，移動(dòng)該帶狀拋光墊并接著將液漿材料涂敷且散布在該帶狀拋光墊的表面上。在將液漿涂敷在帶狀拋光墊上之后，該帶狀拋光墊以一設(shè)定的速率移動(dòng)，將晶片往下移動(dòng)至該帶狀拋光墊的表面上。以此方法，欲平坦化的晶片表面大體上被平滑化，如同砂紙用于磨平木材一般。然后將該晶片在晶片清潔系統(tǒng)中清潔。
圖1A示出了通常用于CMP系統(tǒng)中的線性拋光裝置10。該線性拋光裝置10將半導(dǎo)體晶片16表面上的材料拋光移除。被移除的材料可為晶片16的基片材料或在晶片16上形成的一個(gè)或更多的層。該層通常包括在CMP操作過(guò)程中形成或存在的一種或更多的任一類型的材料，例如，介電材料，氮化硅，金屬(例如，鋁和銅)，金屬合金，半導(dǎo)體材料等。通常，CMP可用于拋光晶片16上的一個(gè)或更多的層以平坦化晶片16的表面層。
該線性拋光裝置10使用相對(duì)于晶片16的表面成線性移動(dòng)的拋光帶12。拋光帶12是繞著滾輪20旋轉(zhuǎn)的連續(xù)帶。該滾輪通常由馬達(dá)驅(qū)動(dòng)從而滾輪20的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)使得拋光帶12相對(duì)于晶片16作線性運(yùn)動(dòng)22。
晶片16由拋光頭18保持。晶片16通常通過(guò)機(jī)械保持環(huán)和/或通過(guò)真空保持就位。拋光頭18將晶片放置在拋光帶12之上并將晶片16向下移動(dòng)到拋光帶12上。拋光頭18通過(guò)壓力將晶片16施加到拋光帶12上以使得晶片16的表面被拋光帶12的表面拋光。拋光頭18通常為心軸驅(qū)動(dòng)組件30(如圖1B中所示)的一部分，它能將拋光壓力施加到晶片16上。
圖1B示出了可用于在CMP系統(tǒng)10(如上圖1A中所示)中將晶片16施加到拋光帶上的常規(guī)的心軸驅(qū)動(dòng)組件30。心軸驅(qū)動(dòng)組件30包括連接到心軸42上的拋光頭18。心軸42連接到力放大器34上，力放大器34的一端連接到鉸鏈40上而另一端連接到空氣氣缸32上。力放大器34通常為機(jī)械加工的鋁臂，該鋁臂以與杠桿相似的方式動(dòng)作，從而由空氣氣缸32施加的力被放大到心軸42上。然后心軸42向下推動(dòng)拋光頭18，拋光頭18接著將壓力施加到晶片16上以進(jìn)行拋光動(dòng)作(如圖1A所示)。
通常，通過(guò)心軸驅(qū)動(dòng)組件30可向晶片16施加3psi(磅/平方英寸)到10psi范圍的壓力。不幸地，在壓力低于3psi時(shí)，心軸驅(qū)動(dòng)組件30不能施加一致的、受控的壓力?？諝鈿飧?2通常由氣壓伺服閥控制，該氣壓伺服閥使用來(lái)自位于拋光頭18內(nèi)的測(cè)壓元件36的反饋。問(wèn)題是心軸、拋光頭以及其它構(gòu)件的重量除了心軸之外沒(méi)有被任何其他的構(gòu)件支撐。這使得施加比連接到氣缸32上的重量小的向下的力非常不穩(wěn)定。同時(shí)，由于力放大器34，在氣缸32處所作的小量壓力調(diào)節(jié)可使得拋光頭18施加的壓力發(fā)生大的變化，因此對(duì)壓力的控制非常困難。在特定情況下，不能控制小力的施加妨礙了晶片向下輕微接觸拋光墊。由于心軸驅(qū)動(dòng)組件30對(duì)于設(shè)置特定壓力的固有的過(guò)調(diào)節(jié)使得這種情況經(jīng)常發(fā)生。例如，如果欲將4psi的壓力施加到晶片上，那么通常施加5psi的壓力以抵消在心軸驅(qū)動(dòng)組件30的各個(gè)部件中的摩擦力并移動(dòng)所述心軸。因此，使用常規(guī)的壓力施加系統(tǒng)來(lái)將低的拋光壓力施加到晶片上是有問(wèn)題的。
此外，由于空氣氣缸32與心軸驅(qū)動(dòng)組件30的其余部分間接連接，因此經(jīng)常發(fā)生拋光頭18的穩(wěn)定性降低。因此，經(jīng)常難于達(dá)到將一致的拋光壓力尤其是低的壓力，施加到晶片上。
因此，需要一種能克服現(xiàn)有技術(shù)中的問(wèn)題的設(shè)備，其通過(guò)具有向下力的施加設(shè)備來(lái)優(yōu)化CMP系統(tǒng)中由拋光頭施加到晶片上的拋光壓力的控制。

發(fā)明內(nèi)容
一般地說(shuō)，本發(fā)明通過(guò)在化學(xué)機(jī)械平坦化(CMP)拋光操作過(guò)程中優(yōu)化控制向下施加的力來(lái)滿足這些需求。應(yīng)理解，本發(fā)明可以用各種方式得以應(yīng)用，包括工序、設(shè)備、系統(tǒng)、裝置或方法。下面描述本發(fā)明的幾個(gè)創(chuàng)新的實(shí)施例。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種用于在CMP操作中將晶片施加到拋光表面上的設(shè)備。該設(shè)備包括具有上端和下端的心軸。晶片載具連接到該心軸的下端上。線性力發(fā)生器設(shè)置在所述心軸的上端。測(cè)壓元件布置在線性力發(fā)生器和該心軸的上端之間?？刂破鬟B接到測(cè)壓元件上以控制由線性力發(fā)生器施加的力。
在一實(shí)施例中，所述線性力發(fā)生器包括布置在測(cè)壓元件上的下底板(下板)和支撐在下底板上方的上底板(上板)。線性力發(fā)生器還包括布置在下底板和上底板之間的氣囊。在另一實(shí)施例中，測(cè)壓元件板連接到心軸的上端上，且測(cè)壓元件布置在測(cè)壓元件板上。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，公開了一種用于在化學(xué)機(jī)械平坦化(CMP)過(guò)程中向晶片施加向下的力的方法。在該方法中，線性向下的力施加到心軸的上端。該心軸具有連接到其下端的晶片載具。該方法還監(jiān)控施加到心軸上端的線性向下的力。
本發(fā)明具有很多優(yōu)點(diǎn)。最顯著的為，通過(guò)生成適于優(yōu)化控制和施加到晶片上的線性向下的力的設(shè)備，可大大地改善對(duì)用于CMP中的拋光壓力的控制。特別地，力發(fā)生組件可連接到心軸的上端，且心軸的下端可連接到晶片載具上。該結(jié)構(gòu)能直接將力線性施加到晶片上。以這種方式，可擴(kuò)大所施加的一致的力的范圍并增強(qiáng)在晶片上的低的施加力。此外，這里描述的力施加設(shè)備增加了晶片載具的穩(wěn)定性，其更進(jìn)一步優(yōu)化晶片處理。因此，力施加設(shè)備可非常有利地控制晶片拋光壓力并改善晶片的處理效率。
應(yīng)理解，以上的總體描述和下面的詳細(xì)描述僅為示例性和解釋性的，而不是對(duì)權(quán)利要求所要求的本發(fā)明的限制。


結(jié)合于此并構(gòu)成該說(shuō)明的一部分的附圖示出了本發(fā)明的示例性的實(shí)施例，并與描述一起用于解釋本發(fā)明的原理。
圖1A示出了通常用于CMP系統(tǒng)中的線性拋光設(shè)備。
圖1B示出了常規(guī)的心軸驅(qū)動(dòng)組件，其可用于在CMP系統(tǒng)(如上圖1A所示)中將晶片施加到拋光帶上。
圖2A示出了根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的CMP系統(tǒng)。
圖2B示出了根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的力施加組件。
圖2C示出了根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例帶有替換的回動(dòng)彈簧結(jié)構(gòu)的改良的力發(fā)生組件。
圖2D包括根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的改良的力發(fā)生組件。
圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的力施加組件的操作框圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在將參考附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的幾個(gè)示例性的實(shí)施例。已在上面的“背景技術(shù)”部分中描述了圖1A和1B。應(yīng)理解，盡管以下實(shí)施例描述了施加向下的力的設(shè)備，但是可倒置以下實(shí)施例以施加向上的力。在下面描述中，闡述了多個(gè)具體細(xì)節(jié)以便完全理解本發(fā)明。然而，本領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在缺少某些或全部這些具體細(xì)節(jié)的情況下仍然可以實(shí)施本發(fā)明。在其他實(shí)施例中，公知的過(guò)程操作沒(méi)有詳細(xì)描述以避免不必要地混淆本發(fā)明。
圖2A示出了根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的化學(xué)機(jī)械平坦化(CMP)系統(tǒng)100。載具頭106是力施加組件118(如圖2B所示)的一部分，其可用于在晶片拋光操作中將晶片104固定且保持就位。拋光帶102繞過(guò)旋轉(zhuǎn)鼓輪112a及112b形成連續(xù)的環(huán)。應(yīng)理解，拋光帶102可為任何適合類型的結(jié)構(gòu)，例如單層的拋光墊、由不銹鋼層支撐的拋光墊、多層拋光結(jié)構(gòu)(例如，在緩沖層上的拋光墊而該緩沖層又附著在不銹鋼層上)。還應(yīng)該理解，這里所述的原理也適用于非帶型的CMP系統(tǒng)，例如旋轉(zhuǎn)裝置。在一實(shí)施例中，拋光帶102是用于線性CMP系統(tǒng)中的單層聚亞安酯拋光墊。拋光帶102通常以每分鐘約400英尺的速度沿由108指示的方向旋轉(zhuǎn)。然而，該速度根據(jù)具體的CMP操作而變化。
當(dāng)拋光帶102旋轉(zhuǎn)時(shí)，拋光液漿可涂敷且散布在該拋光帶102的表面上。接著載具頭106可用于將晶片104降低到旋轉(zhuǎn)的拋光帶102的表面上。以下參考圖2B進(jìn)一步詳細(xì)描述力施加組件118。臺(tái)板110可在拋光過(guò)程中支撐拋光帶102。臺(tái)板110可使用任何適合類型的支撐，例如空氣支撐。以這種方式，晶片104的預(yù)定要平坦化的表面可以以均勻的方式被大體上平滑化。
在某些情況下，CMP操作用于平坦化例如銅(或其它金屬)的材料，在其它情況下，它可用于移除介電層或介電物質(zhì)與銅的組合層。通過(guò)調(diào)節(jié)拋光壓力可改變平坦化的速率。拋光速率通常與由載具頭106和晶片104施加到拋光墊上對(duì)抗臺(tái)板110的拋光壓力的量成比例。通過(guò)有效地操縱拋光速率，從晶片104的表面移除預(yù)定量的材料。當(dāng)完成了拋光操作后，載具頭106可用于將晶片104從拋光帶102升起移開。然后晶片104可被送至晶片清洗系統(tǒng)中。因此由載具頭106穩(wěn)定且靈活地施加向下的力對(duì)于高效的晶片生產(chǎn)是極其重要的。
圖2B示出了根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的力施加組件118。在該實(shí)施例中，力施加組件118包括連接到心軸126下端的晶片載具106和連接到心軸126上端的力發(fā)生組件120。在一實(shí)施例中，晶片載具106沿著大體的直接垂直線位于力發(fā)生組件120和心軸126的下面。應(yīng)理解，心軸可為任何合適的形狀，只要其能夠?qū)⒘Πl(fā)生組件120連接到晶片載具106上即可。在一實(shí)施例中，心軸126具有基本圓柱形的形狀。心軸126的下端連接到晶片載具106上且其上端連接到力發(fā)生組件120上。應(yīng)理解，心軸126可為任何合適的尺寸，這取決于欲使用在CMP系統(tǒng)100中的結(jié)構(gòu)。
這里描述的力發(fā)生組件120包括位于心軸126上方的力施加組件118的部件。在一實(shí)施例中，力發(fā)生組件120可包括部件，例如測(cè)壓元件124和氣囊122以及它們附帶的結(jié)構(gòu)部件。在該實(shí)施例中，測(cè)壓元件板130的底面與心軸126的上端連接。測(cè)壓元件板130連接到彈簧135上，而彈簧135又連接到下底板132的底面上。測(cè)壓元件124位于測(cè)壓元件板130和下底板132之間。彈簧135與桿一起用于將下底板132拉到測(cè)壓元件124上。因此，測(cè)壓元件124在恒定的壓力下安裝到測(cè)壓元件板130上，作為力施加組件118被支撐重量的一部分。在一實(shí)施例中，測(cè)壓元件124可檢測(cè)到約100磅到約150磅之間的力。測(cè)壓元件124的頂端連接到下底板132的底面上。彈簧134連接到下底板132和上底板136上。氣囊122位于下底板132和上底板136之間。彈簧134與連桿一起用于將下底板132拉到氣囊122上，因此當(dāng)空氣從氣囊122中釋放時(shí)，彈簧134朝向上底板136將下底板132拉回。氣囊隔板144在上底板136和下底板132之間維持一極小的空間。這里將包括上底板136、下底板132和氣囊122的結(jié)構(gòu)稱為線性力發(fā)生器121，其布置在心軸126的上端，且測(cè)壓元件124位于線性力發(fā)生器121和心軸126的上端之間。應(yīng)理解，這里描述的線性力發(fā)生器121包括兩塊板、氣囊和相關(guān)部件，但是其可為任何類型合適的裝置，只要可以可控制的方式提供壓力或力，例如電動(dòng)機(jī)、液壓裝置、齒輪等。因?yàn)閺椈?34和135在力發(fā)生組件120內(nèi)的部件上保持不變的回動(dòng)壓力，所以一旦施加力時(shí)，測(cè)壓元件124僅檢測(cè)到晶片載具106抵靠拋光帶的力。
應(yīng)理解，氣囊122可使用任何合適的氣體或液體來(lái)向晶片載具106施加壓力。在一實(shí)施例中，用清潔干凈的空氣使氣囊122膨脹。這里使用的對(duì)于“空氣”的引用可被替換為任何合適的氣體或液體，例如氮等?？諝夤艿?38通過(guò)上底板136內(nèi)的孔連接到氣囊122上?？諝夤艿?38連接到伺服閥140上，伺服閥140控制向氣囊122輸入的空氣以及從氣囊122輸出的空氣?？諝夤艿?38還連接到可快速釋放空氣的快速排氣裝置143上。應(yīng)理解，快速排氣裝置143可為任何合適的空氣釋放裝置，例如螺線管、快速排氣閥等。伺服閥140連接到輸入端144(進(jìn)入伺服閥)和輸出端142(出白伺服閥)上。伺服閥140可用于控制從氣囊122的空氣輸入和輸出?；蛘?，伺服放大器比較儀145可監(jiān)控由測(cè)壓元件124檢測(cè)到的向下的力的量，該測(cè)壓元件124用于控制伺服閥140來(lái)設(shè)置和/或維持由氣囊施加到心軸126上的定量的向下的力。這里的伺服放大器比較儀145和伺服閥140也稱為控制器。因此，控制器可連接到測(cè)壓元件上以控制由線性力發(fā)生器121施加的力。下面參考圖3進(jìn)一步描述監(jiān)控和施加向下的力的操作。
當(dāng)空氣從伺服閥140輸入氣囊122中時(shí)，氣囊122的容積增大并膨脹。當(dāng)氣囊122膨脹時(shí)，它壓靠上底板136和下底板132。在一實(shí)施例中，上底板136可被穩(wěn)定，因此當(dāng)氣囊122膨脹時(shí)上底板136不會(huì)移動(dòng)。下底板132下推到測(cè)壓元件124上，測(cè)壓元件124將向下的力傳遞給測(cè)壓元件板130。測(cè)壓元件板130直接將向下的力傳遞給心軸126。通過(guò)使用向下的力，心軸126向下移動(dòng)并推動(dòng)帶有晶片的晶片載具106靠在拋光墊上以進(jìn)行晶片拋光操作。因此，在一實(shí)施例中，由氣囊122施加的直接線性向下的力傳遞給晶片載具以進(jìn)行晶片拋光。
可調(diào)節(jié)氣囊122中的氣壓以使得氣囊在心軸上施加預(yù)定量的力。當(dāng)氣囊122中的氣壓降低時(shí)，彈簧134(當(dāng)空氣輸入氣囊122中時(shí)，其發(fā)生膨脹)收縮從而減少施加到下底板132上的力。當(dāng)這種情況發(fā)生時(shí)，施加到晶片載具106上的向下的力減少，從而在CMP過(guò)程中施加到晶片上的拋光壓力減少。因?yàn)樵诓皇褂昧Ψ糯笃鞯那闆r下向下的力以直接線性的方式施加，所以施加在氣囊122上的小調(diào)節(jié)以直接線性的方式傳遞給晶片載具106。力施加組件118與常規(guī)力施加裝置相比能在較大的范圍內(nèi)向晶片穩(wěn)定地施加壓力。
圖2C示出了根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的帶有可替換的回動(dòng)彈簧結(jié)構(gòu)的改良的力發(fā)生組件120’。在該實(shí)施例中，力發(fā)生組件120’具有連接到心軸126的上端的測(cè)壓元件板130。測(cè)壓元件彈簧148是位于測(cè)壓元件板130下方的壓縮彈簧。測(cè)壓元件彈簧148與回動(dòng)桿連接，該回動(dòng)桿穿過(guò)測(cè)壓元件板130并連接到下底板132上。通過(guò)使用壓縮彈簧148，回動(dòng)桿將下底板132拉到測(cè)壓元件124上，測(cè)壓元件124位于下底板132和測(cè)壓元件板130之間?；貏?dòng)彈簧146位于下底板132的下方并連接到回動(dòng)桿上，該回動(dòng)桿穿過(guò)下底板132并連接到上底板136上。通過(guò)使用壓縮彈簧146，回動(dòng)桿將上底板136拉到氣囊122上，氣囊122位于下底板132和上底板136之間。氣囊隔板144通過(guò)限制上底板136和下底板132之間空間的收縮來(lái)限制氣囊122的壓縮率。
當(dāng)氣囊122膨脹時(shí)，它壓靠上底板136和下底板132。下底板132下推到測(cè)壓元件124上，測(cè)壓元件124向測(cè)壓元件板130施加壓力。下底板132的向下運(yùn)動(dòng)使支撐彈簧146膨脹。測(cè)壓元件板130將由氣囊122產(chǎn)生的壓力直接傳遞給心軸126。心軸126推動(dòng)帶有晶片的晶片載具106靠在拋光墊上以進(jìn)行晶片拋光操作。
當(dāng)氣囊122收縮時(shí)，施加到上底板136和下底板136(2)上的力減少，因此彈簧146收縮。當(dāng)這種情況發(fā)生時(shí)，由氣囊122施加的向下的壓力減少，而心軸126施加到晶片載具106上的向下的力隨之減少。因此在晶片載具106上的壓力的減少使得在CMP過(guò)程中施加到晶片上的拋光壓力減少。因?yàn)樵诓皇褂昧Ψ糯笃鞯那闆r下向下的力以直接線性的方式施加，所以施加在氣囊122上的小調(diào)節(jié)直接傳遞給晶片載具106。該力施加組件與常規(guī)的力施加裝置相比能在較大的范圍內(nèi)向晶片穩(wěn)定地施加壓力。
圖2D包括根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的改良的力發(fā)生組件120″。在該實(shí)施例中，力發(fā)生組件120″具有力發(fā)生組件120’的結(jié)構(gòu)和功能，但是其具有回動(dòng)指示器162，它穿過(guò)上底板136與下底板132連接。該回動(dòng)指示器162可將機(jī)構(gòu)的回動(dòng)通知給壓力控制系統(tǒng)。位于回動(dòng)指示器上方的傳感器檢測(cè)回動(dòng)指示器162的位置，并移動(dòng)以表明下底板132完全回動(dòng)。此外，力發(fā)生組件120″包括測(cè)壓元件放大器輸出端164，其使得伺服放大器比較儀接收放大的測(cè)壓元件信號(hào)。旋轉(zhuǎn)管套126a可任選地安裝到心軸126上。旋轉(zhuǎn)管套126a使得心軸126旋轉(zhuǎn)且在一實(shí)施例中允許空氣和/或真空傳遞到載具頭上。應(yīng)理解，在該實(shí)施例中描述的心軸126(如參考圖2B到3中所述)可選擇地包括旋轉(zhuǎn)管套126a。
圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的力施加組件118的操作框圖200。在框圖200中，當(dāng)空氣輸入到氣囊122時(shí)，氣囊122膨脹并下推到測(cè)壓元件124上。測(cè)壓元件124檢測(cè)到由氣囊122施加的力并通過(guò)測(cè)壓元件放大器164向伺服放大器比較儀145發(fā)送力測(cè)量信號(hào)，伺服放大器比較儀145顯示在測(cè)壓元件124處檢測(cè)到的線性向下力的量。來(lái)自測(cè)壓元件124的信號(hào)是低壓的，因此測(cè)壓元件放大器164放該大力測(cè)量信號(hào)。伺服放大器比較儀145接收來(lái)自測(cè)壓元件124的信號(hào)(該信號(hào)在一實(shí)施例中為模擬電壓)并使用在測(cè)壓元件124處檢測(cè)到的壓力的閉環(huán)監(jiān)控。伺服放大器比較儀145監(jiān)控來(lái)自測(cè)壓元件124的信號(hào)。因此，伺服放大器124(伺服放大器比較儀145)可接收由測(cè)壓元件檢測(cè)到的關(guān)于線性向下力的量的信號(hào)，并將該力與力給定值202(在一實(shí)施例中為模擬電壓)相比較，并通過(guò)操縱伺服閥140來(lái)調(diào)整線性向下力的量。在一實(shí)施例中，如果檢測(cè)到的線性向下力的量低于力給定值202，那么伺服放大器比較儀就通知伺服閥140(通過(guò)傳遞一信號(hào))將空氣引入氣囊122中，并且當(dāng)檢測(cè)到的向下力高于力給定值202時(shí)，伺服放大器比較儀就通知伺服閥將空氣從氣囊中釋放。進(jìn)入伺服閥140的空氣管道可以包括氣壓以使空氣引入氣囊122中。閥排氣裝置206任選地安裝到系統(tǒng)200上以便從氣囊122快速地去除空氣。
總之，該設(shè)備能將線性向下的力施加到帶有晶片的晶片載具上，從而最佳化施加用于晶片拋光操作的向下的力的能力。此外，向下的力是以直接線性的方式施加的，因此施加在氣囊上的小調(diào)節(jié)直接傳遞給晶片載具。
這里已根據(jù)幾個(gè)示例性的實(shí)施例描述了本發(fā)明。在考慮了本發(fā)明的說(shuō)明及實(shí)施后，本發(fā)明的其他實(shí)施例對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員將是顯然的。結(jié)合所附權(quán)利要求的限定的本發(fā)明，上述的實(shí)施例和優(yōu)選特征應(yīng)被認(rèn)為是示例性的。
權(quán)利要求
1.一種用于在化學(xué)機(jī)械平坦化(CMP)操作中將晶片施加到拋光表面的設(shè)備，包括具有上端和下端的心軸；連接到所述心軸的下端上的晶片載具；線性力發(fā)生器，該線性力發(fā)生器設(shè)在所述心軸的上端；測(cè)壓元件，該測(cè)壓元件位于所述線性力發(fā)生器和所述心軸的上端之間；以及控制器，該控制器連接到所述測(cè)壓元件上以控制由所述線性力發(fā)生器施加的力。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于在CMP操作中將晶片施加到拋光表面的設(shè)備，其特征在于，所述線性力發(fā)生器包括下底板，該下底板布置在所述測(cè)壓元件上；上底板，該上底板布置在所述下底板的上方；以及氣囊，該氣囊位于所述下底板和所述上底板之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于在CMP操作中將晶片施加到拋光表面的設(shè)備，其特征在于，所述控制器包括伺服放大器比較儀，用于監(jiān)控來(lái)自所述測(cè)壓元件的信號(hào)；以及伺服閥，用于將空氣引入所述氣囊中以及從所述氣囊釋放空氣。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于在CMP操作中將晶片施加到拋光表面的設(shè)備，其特征在于，在所述心軸的上端布置有一測(cè)壓元件板，且所述測(cè)壓元件安裝在所述測(cè)壓元件板上。
5.一種用于在化學(xué)機(jī)械平坦化(CMP)操作中將晶片施加到拋光表面的設(shè)備，包括具有上端和下端的心軸；連接到所述心軸的下端上的晶片載具；測(cè)壓元件板，該測(cè)壓元件板連接到所述心軸的上端；測(cè)壓元件，該測(cè)壓元件布置在所述測(cè)壓元件板上；下底板，該下底部布置在所述測(cè)壓元件上；上底板，該上底板支撐在所述下底板的上方；以及氣囊，該氣囊位于所述下底板和所述上底板之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于在CMP操作中將晶片施加到拋光表面的設(shè)備，其特征在于，還包括伺服放大器比較儀，用于監(jiān)控來(lái)自所述測(cè)壓元件的信號(hào)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于在CMP操作中將晶片施加到拋光表面的設(shè)備，其特征在于，還包括伺服閥，該伺服閥將流體引入所述氣囊并從所述氣囊釋放流體。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于在CMP操作中將晶片施加到拋光表面的設(shè)備，其特征在于，所述伺服放大器比較儀和所述伺服閥控制由所述氣囊施加的力。
9.一種用于在化學(xué)機(jī)械平坦化(CMP)操作中在晶片上施加向下的力的方法，包括在心軸的上端施加線性向下的力，所述心軸具有連接到其下端的晶片載具；以及監(jiān)控施加到所述心軸的上端的線性向下的力。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的用于在CMP操作中在晶片上施加向下的力的方法，其特征在于，所述監(jiān)控施加到所述心軸的上端的線性向下的力的操作包括使用測(cè)壓元件來(lái)測(cè)量施加到所述心軸的上端的線性向下的力。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的用于在CMP操作中在晶片上施加向下的力的方法，其特征在于，使用氣囊來(lái)施加所述線性向下的力，并且所述監(jiān)控施加到所述心軸的上端的線性向下的力的操作包括調(diào)節(jié)在所述氣囊中的氣壓以使得所述氣囊在所述心軸的上端施加預(yù)定量的線性向下的力。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的用于在CMP操作中在晶片上施加向下的力的方法，其特征在于，所述調(diào)節(jié)所述氣囊中的氣壓的操作包括可控制地向所述氣囊增加空氣。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的用于在CMP操作中在晶片上施加向下的力的方法，其特征在于，所述調(diào)節(jié)所述氣囊中的氣壓的操作包括可控制地從所述氣囊釋放空氣。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的用于在CMP操作中在晶片上施加向下的力的方法，其特征在于，所述監(jiān)控施加到所述心軸的上端的線性向下的力的操作還包括將由所述測(cè)壓元件測(cè)量到的力與期望的力設(shè)定值進(jìn)行比較。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的用于在CMP操作中在晶片上施加向下的力的方法，其特征在于，所述比較操作包括判斷由所述測(cè)壓元件測(cè)量到的力是高于期望的力設(shè)定值還是低于期望的力設(shè)定值。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的用于在CMP操作中在晶片上施加向下的力的方法，其特征在于，還包括如果由所述測(cè)壓元件測(cè)量到的力高于期望的力設(shè)定值，則減少施加到所述心軸的上端的線性向下的力；以及如果由所述測(cè)壓元件測(cè)量到的力低于期望的力設(shè)定值，則增加施加到所述心軸的上端的線性向下的力。
全文摘要
一種用于在CMP操作中將晶片施加到拋光帶上的設(shè)備，包括具有上端和下端的心軸。晶片載具連接到所述心軸的下端。線性力發(fā)生器布置在所述心軸的上端。測(cè)壓元件位于所述線性力發(fā)生器和所述心軸的上端之間?？刂破鬟B接到所述測(cè)壓元件上以控制由所述線性力發(fā)生器施加的力。本發(fā)明還描述了一種用于在CMP操作中在晶片上施加向下的力的方法。
文檔編號(hào)H01L21/304GK1607994SQ02826230
公開日2005年4月20日 申請(qǐng)日期2002年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2001年12月27日
發(fā)明者安東尼·德拉列拉, 彭旭源, 西烏·安德魯, 圖安·A·源, 托尼·隆 申請(qǐng)人:拉姆研究公司