專利名稱：基板的化學(xué)機(jī)械拋光裝置和方法
發(fā)明簡(jiǎn)述本發(fā)明關(guān)于用于化學(xué)機(jī)械拋光機(jī)的薄片、尤其是基板或晶片載體的化學(xué)機(jī)械拋光的新型和改進(jìn)的裝置和方法。
相關(guān)申請(qǐng)本專利申請(qǐng)與共同懸置的專利申請(qǐng)系列號(hào)09/628471(代理人文件號(hào)A-69174/MSS)和09/628962(代理人文件號(hào)A-69228/MSS)有關(guān)，兩個(gè)申請(qǐng)同時(shí)提出，其全文在此作為參考。
背景技術(shù)：
由于裝置的密度增大，半導(dǎo)體制造變得越來(lái)越復(fù)雜。這種高密度電路通常要求非常密集的金屬互連線和形成在頂部和互連線之間的如氧化物之類的多層絕緣材料。半導(dǎo)體晶片或基板的表面平整度隨著沉積層數(shù)的增加而減小。通常一層的表面將具有與下層一致的構(gòu)形，當(dāng)層數(shù)增大時(shí)，就會(huì)有表面不平整的問(wèn)題。
為解決這個(gè)問(wèn)題，人們采用了化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)法。該CMP法從晶片表面除去材料，以提供基本平擔(dān)的表面。最近CMP法還用來(lái)制造互連線。例如，當(dāng)沉積銅引線或互連線時(shí)，整個(gè)金屬層沉積在具有形成在氧化物層上的槽的晶片表面上。該金屬層可用陰極濺鍍或蒸汽沉積、或用任何其它合適的普通的技術(shù)來(lái)進(jìn)行沉積。如摻雜或不摻雜二氧化硅的氧化物層通常用化學(xué)蒸汽沉積(CVD)形成。該金屬層蓋住晶片的整個(gè)表面并伸入槽中。此后，單獨(dú)引線16由從氧化物表面上除去金屬層確定。該CMP法可用來(lái)除去留在槽中的引線的表面金屬，這些引線通過(guò)插入氧化物層而相互絕緣。
通常，為了進(jìn)行CMP法，采用了一種化學(xué)機(jī)械拋光機(jī)，在半導(dǎo)體工業(yè)中采用了多種CMP機(jī)。CMP機(jī)通常采用轉(zhuǎn)動(dòng)的拋光平臺(tái)，平臺(tái)上具有拋光墊，由此來(lái)使載有晶片的小直經(jīng)的轉(zhuǎn)動(dòng)的晶片載體平整和/或拋光。轉(zhuǎn)動(dòng)晶片的表面保持或推靠著轉(zhuǎn)動(dòng)的拋光墊，在晶片拋光時(shí)，槳液送到拋光墊的表面上。
在美國(guó)專利NO.5964653中描述了這種先有技術(shù)系統(tǒng)的一個(gè)例子。由該專利‘653公開的載體頭包括一個(gè)基部和連到該基部上以確定第一、第二和第三腔的柔性件。腔內(nèi)的壓力可獨(dú)立控制，這樣貼靠晶片的柔性件的相應(yīng)部分的偏壓力是可獨(dú)立控制的?！?53專利的載體頭還包括可裝到一驅(qū)動(dòng)軸上的法蘭和一個(gè)可轉(zhuǎn)動(dòng)地將法蘭連到基部上的萬(wàn)向接頭。該萬(wàn)向接頭包括連到基部上的內(nèi)環(huán)滾道、連到法蘭上以在其間確定一個(gè)間隙的外環(huán)滾道，和一個(gè)定位在該間隙中的多個(gè)軸承。
由于在已知的CMP系統(tǒng)中用萬(wàn)向接頭來(lái)使晶片載體與拋光墊對(duì)準(zhǔn)。在拋光期間，就不可隔離由于對(duì)晶片的壓力分布而在晶片上產(chǎn)生的摩擦載荷。特別是由萬(wàn)向接頭提供的多自由度可能會(huì)非常不利地將通常平行于晶片表面的摩擦載荷轉(zhuǎn)換成垂直于晶片表面延伸的垂直力，從而直接影響晶片對(duì)拋光墊的壓力。這些對(duì)晶片的摩擦力影響晶片上的壓力分布，進(jìn)而不利地影響從晶片表面除去材料的一致性。因此需要有一種改進(jìn)的CMP裝置和方法。
發(fā)明目的和內(nèi)容因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種改進(jìn)的化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)裝置和方法。
更具體地說(shuō)，在本發(fā)明的一個(gè)方面中，提供一種CMP裝置和方法，它包括一個(gè)晶片載體，能使晶片保持成晶片對(duì)拋光墊的壓力分布不受拋光過(guò)程中加在晶片上的摩擦載荷的影響。
在本發(fā)明的另一個(gè)方面中，提供一種化學(xué)機(jī)械拋光裝置，它包括一個(gè)晶片載體，該載體具有使晶片壓靠拋光墊的晶片加壓系統(tǒng)，一個(gè)保持晶片的保持環(huán)，其中保持環(huán)對(duì)拋光墊的壓力控制成不受晶片加壓系統(tǒng)偏壓晶片的影響。
在本發(fā)明的又一個(gè)方面中，晶片載體包括一個(gè)柔性膜，在該柔性膜中具有多個(gè)腔，每個(gè)腔獨(dú)立地推靠晶片的相應(yīng)區(qū)域，以有選擇地控制加到腔上的壓力，因此在CMP加工中控制晶片的相應(yīng)區(qū)域上的材料除去速率范圍。
本發(fā)明的上述和其它目的通過(guò)采用一個(gè)晶片載體組件的化學(xué)機(jī)械拋光系統(tǒng)來(lái)達(dá)到，該晶片載體組件具有晶片載體支撐架，它具有一個(gè)包含膜盒的基座，膜盒可操作地使基座連接到晶片載體罩上，這樣，來(lái)自上述晶片載體頭罩的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩傳到上述晶片載體基座上，在化學(xué)機(jī)械拋光操作中不受從上述晶片載體基座傳到上述晶片載體頭罩的摩擦載荷的影響。
更具體地說(shuō)，該晶片載體組件包括一個(gè)晶片載體支撐架，一個(gè)可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝到晶片載體支撐架上的晶片載體頭罩，一個(gè)基座包括一個(gè)囊狀膜盒，它可操作地將晶片載體基座連接到晶片載體頭罩上，從而使來(lái)自晶片載體頭罩的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩傳到晶片載體基座上。另外還提供了保持環(huán)，它可操作地連到一個(gè)保持環(huán)軸承上，該軸承允許相對(duì)的軸向運(yùn)動(dòng)。同時(shí)限制保持環(huán)和晶片載體頭罩之間的相對(duì)的徑向運(yùn)動(dòng)；和一個(gè)保持環(huán)膜盒，它可操作地連接在保持環(huán)軸承上，以將保持環(huán)推靠拋光構(gòu)件。由囊狀膜盒、晶片載體基座和晶片載體頭罩形成的腔可以加壓，以使晶片載體基座貼靠拋光構(gòu)件，不受保持環(huán)上的任何摩擦載荷的影響。
在一個(gè)附加的實(shí)施例中，該晶片載體進(jìn)一步包括一個(gè)柔性構(gòu)件連到基座上并在其中確定多個(gè)腔，該柔性構(gòu)件的下表面提供了晶片接收表面，該接收表面具有多個(gè)內(nèi)部部分，它們與相應(yīng)的上述多個(gè)腔中的一個(gè)一起確定晶片表面上的相對(duì)應(yīng)的區(qū)域，其中上述腔中的每個(gè)內(nèi)的壓力可進(jìn)行獨(dú)立的控制。
附圖概述構(gòu)成本說(shuō)明書一部分的附圖示出了本發(fā)明的實(shí)施例，它們與說(shuō)明書一起用于說(shuō)明本發(fā)明的原理。


圖1是本發(fā)明的化學(xué)機(jī)械裝置的透視圖。
圖2是圖1所示的晶片載體組件的放大的透視圖。
圖3是沿圖2的3-3線的晶片載體組件的剖視圖，它示出流體連接系統(tǒng)。
圖4是表示由連接系統(tǒng)的圖2所示晶片載體組件的不同的剖視圖。
圖5是本發(fā)明晶片載體頭的頂視圖。
圖6A、6B和6C是分別沿圖5的A-A、B-B和C-C線的剖視圖。
圖7是在本發(fā)明的化學(xué)機(jī)械拋光過(guò)程期間圖6A-6C所示的晶片載體頭對(duì)晶片產(chǎn)生的壓力的概略示圖。
圖8是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的柔性膜的頂視圖。
圖9A和9B是分別沿圖8的A-A和B-B線的剖視圖。
圖10A和10B是圖6A-6C所示的晶片載體頭的分解的透視圖。
圖11是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的控制系統(tǒng)的方框圖。
圖12是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的沿圖5中部的晶片載體頭的剖視圖。
圖13A和13B是本發(fā)明另一實(shí)施例的、分別沿圖8的A-A、B-B線的柔性構(gòu)件的剖視圖。
本發(fā)明的詳細(xì)描述提供了一種改進(jìn)的化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)系統(tǒng)。更具體地說(shuō)，本發(fā)明人已研制了一種具有巨大優(yōu)點(diǎn)的CMP裝置和方法，它包括一種能保持晶片的晶片載體，能使晶片對(duì)拋光墊的壓力分布不受拋光過(guò)程中加在晶片上的摩擦載荷的影響。另外，在另一個(gè)實(shí)施例的CMP裝置和方法中，包括一個(gè)具有晶片加壓系統(tǒng)的晶片載體，用于將晶片壓靠拋光墊；和一個(gè)保持晶片的晶片保持環(huán)，其中，保持環(huán)對(duì)拋光墊的壓力控制成不受晶片加壓系統(tǒng)偏壓晶片的影響。另外，在本發(fā)明的又一實(shí)施例中，晶片載體包括一個(gè)其上形成有多個(gè)腔的柔性膜，每個(gè)腔均獨(dú)立地推向晶片，從而確定晶片表面上的相應(yīng)的定位區(qū)域。這些腔獨(dú)立地加壓以有選擇地控制加到腔中的壓力的量，因此可控制CMP加工期間在晶片表面的相應(yīng)定位區(qū)域上的材料除去速率。
因此，本發(fā)明提供了一種具有巨大優(yōu)點(diǎn)的晶片載體，它具有用于晶片保持和所加壓力的所需要的設(shè)計(jì)參數(shù)。晶片保持的必要功能之一是支撐拋光時(shí)的摩擦載荷。按照本發(fā)明，這些載荷在不采用先有技術(shù)的萬(wàn)向接頭的情況下傳到環(huán)形軸承上。在先有技術(shù)的系統(tǒng)中，通常采用萬(wàn)向接頭使晶片載體與墊對(duì)準(zhǔn)。正如上面所述，采用這種萬(wàn)向接頭設(shè)計(jì)，加在晶片的摩擦載荷不能與拋光時(shí)在晶片上的壓力分布隔離，因而導(dǎo)致不均勻性的問(wèn)題。與此相反，本發(fā)明使摩擦力與晶片上的壓力分布隔離開，用機(jī)械精度使保持環(huán)與墊對(duì)準(zhǔn)，并由采用使晶片與拋光墊表面對(duì)準(zhǔn)的柔性膜來(lái)在晶片后面產(chǎn)生配合性。除了壓力分布不受加在晶片上的摩擦載荷影響外，本發(fā)明還提供了保持環(huán)不受晶片加壓系統(tǒng)影響，從而使保持環(huán)的壓力和位置按需要從標(biāo)定的拋光壓力進(jìn)行獨(dú)立的控制。該特征使人們能通過(guò)控制墊引起的邊緣效應(yīng)來(lái)改進(jìn)CMP法的均勻性。
下面將詳細(xì)參照本發(fā)明的特殊實(shí)施例，附圖中示出了其中的例子。在參照特殊的優(yōu)選的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行描述的同時(shí)，應(yīng)該看到，它們并不作為把本發(fā)明限定成這些實(shí)施例之用。與此相反，本發(fā)明想包括由所附權(quán)利要求確定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的替換、改型和同等物。
現(xiàn)在參見附圖，在所有的圖中，同樣的構(gòu)件用相同的參照數(shù)字表示，請(qǐng)見圖1，它表示本發(fā)明的化學(xué)機(jī)械拋光裝置30，該裝置包括多個(gè)支撐研磨拋光墊34的拋光臺(tái)32，聯(lián)合的加載和清洗臺(tái)36，和一個(gè)晶片載體組件38。
該化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)裝置30用于加工一塊或多塊基板，并特別適于拋光硅晶片“W”的表面，從而除去過(guò)量的和不需要的材料。各種加工參數(shù)必須精確控制和監(jiān)視，以盡量加大晶片加工產(chǎn)量，即化學(xué)機(jī)械拋光產(chǎn)量。例如，對(duì)平臺(tái)的槳液流配置、晶片對(duì)平臺(tái)的壓力分布、晶片和拋光墊的相對(duì)速度及拋光墊的狀態(tài)等都是確定CMP裝置的產(chǎn)量的重要因素。
該CMP裝置30包括裝有臺(tái)面42的機(jī)座40。臺(tái)面42支撐一系列的拋光臺(tái)32和聯(lián)合的加載和清洗臺(tái)36。拋光臺(tái)32和加載/清洗臺(tái)36是線性對(duì)準(zhǔn)的。加載/清洗臺(tái)用作多種功能，包括從加載裝置(未示出)接收單個(gè)晶片；清洗晶片；將該晶片裝到晶片載體組件38上；接收來(lái)自晶片載體組件38的晶片；再次清洗晶片；最后將晶片轉(zhuǎn)回到加載/清洗臺(tái)36。
每個(gè)拋光臺(tái)32包括一個(gè)可轉(zhuǎn)動(dòng)的平臺(tái)44和一個(gè)可釋放地固定其上的研磨拋光墊34。平臺(tái)44的尺寸最好做成使它的直徑比要拋光的晶片的直徑約大1.5到3倍。平臺(tái)44可以是由合適的裝置(未示出)轉(zhuǎn)動(dòng)的鋁或不銹鋼板。平臺(tái)驅(qū)動(dòng)裝置及其它易產(chǎn)生污染顆粒的構(gòu)件最好位于平臺(tái)44的下方，因此也在拋光墊的下方。對(duì)大多數(shù)拋光加工而言，平臺(tái)44在約50～500轉(zhuǎn)/分鐘上轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)然也可采用其它速度。
拋光墊34最好由具有柔軟拋光面的柔順的、常常是發(fā)泡材料制成。該拋光墊34不用壓敏膠層裝到平臺(tái)44上，該拋光墊34可具有硬的上層和柔軟的下層，上層可以是混有填料的聚氨酯，下層可以包含浸漬尿烷的加壓的氈纖維。
每個(gè)墊表面可用墊調(diào)節(jié)器46研磨，墊調(diào)節(jié)器具有裝在臂48上的調(diào)節(jié)器頭50，它可以定位在墊的任何特殊的半徑上，并在產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)對(duì)墊加載。該墊調(diào)節(jié)器46保持拋光墊34的狀態(tài)，使它能有效地將槳液傳送到墊和晶片的交接面上。該墊調(diào)節(jié)器可包括除去槳液和磨出材料的清洗臺(tái)。
在傳送流體中含有的如二氧化硅之類的研磨顆粒和如氫氧化鉀之類的化學(xué)活性催化劑的槳液由平臺(tái)44中心的供給口或墊上方的排放管(未示出)供給到拋光墊34的表面上。該槳液也可通過(guò)晶片載體傳送到墊表面上。在拋光期間為了最大限度地除去晶片表面的材料提供了足夠量的槳液。
晶片載體支撐架52安置在機(jī)座的上方。該晶片載體支撐架52支撐成沿臺(tái)面42的合適軌道54的x軸作線性移動(dòng)。晶片載體支撐架52支撐在xz平面內(nèi)移動(dòng)的晶片載體38。該晶片載體接收并固定晶片，并使它們壓靠每個(gè)相應(yīng)拋光臺(tái)32的平臺(tái)44上的拋光墊34，從而對(duì)晶片拋光。晶片載體支撐架52和晶體載體38最好包括密村蓋板和罩，從而盡量減小由構(gòu)件產(chǎn)生的顆粒對(duì)晶片的污染。
在實(shí)際的拋光工作中，晶片載體38位于拋光臺(tái)32的平臺(tái)44上和其上方。罩在支撐架52內(nèi)的作動(dòng)器相對(duì)于晶片載體支撐架52降低晶片載體38和附著到其上的晶片，使它們與拋光墊34接觸。晶片載體38將晶片推靠在拋光墊34上。
參見圖2、3和4，晶片載體38通常包括一個(gè)晶片載體頭56、具有使晶片載體38在xz平面內(nèi)移動(dòng)的作動(dòng)器(未示出)的支撐架52、和驅(qū)動(dòng)組件58。該驅(qū)動(dòng)組件58包括一個(gè)安裝支架60，它牢固地安裝在支撐支架(圖3或4中未示出)上。安裝支架具有一個(gè)通孔62，該通孔的軸在臺(tái)面42的上方垂直延伸。該驅(qū)動(dòng)組件58還包括一個(gè)圓筒形軸64，它由合適的軸承組件66同心地和可轉(zhuǎn)動(dòng)地連到安裝法蘭60上。該軸64牢固地支撐晶片載體的頭體68。一個(gè)電動(dòng)馬達(dá)70使晶片載體頭56相對(duì)于晶片載體架52轉(zhuǎn)動(dòng)。最好采用大直徑的載體馬達(dá)76來(lái)為通孔62提供間隙，該通孔62中裝有流體和電路。載體馬達(dá)70包括安裝在安裝法蘭60上的電動(dòng)馬達(dá)定子72和安裝在頭軸64上的電動(dòng)馬達(dá)轉(zhuǎn)子72。為了盡量減少污染顆粒的產(chǎn)生，馬達(dá)70最好是無(wú)刷直流馬達(dá)。該馬達(dá)的構(gòu)件可用一個(gè)罩罩住或由一個(gè)蓋保護(hù)，從而防止在化學(xué)機(jī)械拋光裝置/方法的操作中偶然出現(xiàn)的槳液噴灑或產(chǎn)生其它污染。
為了使晶片裝成貼靠拋光墊34的表面，在晶片壓靠拋光墊34之前，晶片載體38和晶片載體頭56在z向移動(dòng)。在拋光臺(tái)32和裝載/清洗臺(tái)36之間傳送晶片期間，晶片載體38升起，從而使晶片載體頭56和晶片可從拋光墊上升起。
該CMP裝置最好能對(duì)晶片加上2～10磅/英寸2的力，在拋光期間，該壓力可以變化。電動(dòng)馬達(dá)70使晶片載體56在約300～500轉(zhuǎn)/分鐘的速度上轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)然也可選成其它合適的速度。如上所述，平臺(tái)44在約300～500轉(zhuǎn)/分鐘的速度上轉(zhuǎn)動(dòng)，晶片載體頭和平臺(tái)的轉(zhuǎn)速最好基本相等，但不完全同步，從而均衡墊的不均勻性。按照使用情況也可采用其它速度。
圖3和4是分別表示流體系統(tǒng)和電路系統(tǒng)的不同的剖面圖。參見圖3和4，管道76同心地在頭軸64內(nèi)延伸，它基本伸過(guò)頭軸64的全部長(zhǎng)度。該管道76包括用于電路和流體的多個(gè)通道78、80。可轉(zhuǎn)動(dòng)的電接頭或轉(zhuǎn)動(dòng)的電通路裝置82和可轉(zhuǎn)動(dòng)的流體接頭或轉(zhuǎn)動(dòng)的流體通路裝置84操作地安裝到管道76的頂部。因此，電路和流體通路可操作地從不轉(zhuǎn)動(dòng)的晶片載體架52、通過(guò)相應(yīng)的轉(zhuǎn)動(dòng)接頭82、84、通過(guò)可轉(zhuǎn)動(dòng)的頭軸64通到可轉(zhuǎn)動(dòng)的晶片載體頭56。具體地說(shuō)，電路通道和多個(gè)液體通道穿過(guò)管道76，允許供電和使多個(gè)泵和/或閥可操作地連到晶片載體頭56上。
在圖4所示的實(shí)施例中，提供電通道78，用于電動(dòng)馬達(dá)的電接頭和晶片載體頭56的可能設(shè)有的電傳感器。還提供了6條流體通道(圖3中僅示出兩條61和63)，它們使6個(gè)單獨(dú)控制的流體源流體連通到形成在晶片載體頭56的相應(yīng)的流體壓力腔和如下所述的囊和保持環(huán)膜盒上。正如下面所述，這個(gè)結(jié)構(gòu)允許晶片載體頭56將對(duì)拋光墊34的可變化的壓力加到晶片表面的任何局部區(qū)域上。這些流體通路還用于為晶片載體頭56提供氣動(dòng)力，使晶片真空地吸在晶片載體頭56的底部上。
參見圖3和4，頭軸64包括從頭軸64的底部徑向延伸的頭軸法蘭86。該頭軸法蘭86通常是一個(gè)盤狀體，它包括與管道76中的電和流體通道78、80相對(duì)應(yīng)的通道88、90。
具有特殊優(yōu)點(diǎn)的晶片載體頭56在不影響機(jī)器中的摩擦載荷的情況下對(duì)晶片提供了壓力分布。特別參照?qǐng)D5，它是該晶片載體頭56的頂視圖，分別表示了與圖6A、6B和6C相對(duì)應(yīng)的A-A、B-B和C-C的剖面。參見圖6A-6C和圖10，該晶片載體頭56通常包括載體頭罩68、載體頭基座92，一個(gè)柔性膜94安裝在載體頭基座92的背板上，以形成具有腔的封閉的囊95(也稱為隔膜)，和一個(gè)保持環(huán)96。本發(fā)明的晶片載體38采用了囊狀膜盒98使囊95連接到載體頭體68上，這樣載體頭基座92適應(yīng)晶體和拋光墊34之間的不同心度。
晶片載體本體68由晶片載體頂板100連到頭軸法86上，載體頭基座92由囊狀膜盒98可操作地連到載體本體68上。該囊狀膜盒98可操作地連接到載體基座92和載體頭體68上，并將力矩傳到載體基座92上使該載體頭繞轉(zhuǎn)動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，該轉(zhuǎn)動(dòng)軸基本垂直于拋光墊34的表面。囊狀膜盒98具有一個(gè)加壓腔，所加壓力被稱作為偏壓力，它平衡柔性膜加壓晶片上的力。為了控制加在膜上的力，該偏壓力可以變化。該囊狀膜盒可用允許傳送力矩的任何合適的材料制成，它能提供z向的柔曲性并能承受0～40磅/英寸2的壓力。該囊狀膜盒98最好由金屬制成，不過(guò)它也可用與硅或合成橡膠相一致的材料制成。
晶片載體本體68和晶片載體頂板100上包括多個(gè)與管道76的電和流體通路78、80相對(duì)應(yīng)的通路，在該優(yōu)選實(shí)施例中，在頂板100中形成了6個(gè)流體系統(tǒng)通路，兩個(gè)分別用于提供對(duì)囊和保持環(huán)膜盒加壓的流體，4個(gè)用于對(duì)如下所述的柔性膜的選定區(qū)域加壓。晶片載體本體68的流體通路由合適的、在囊狀膜盒98內(nèi)延伸的壓力管線(未示出)流體連通到晶片載體基座92中的相應(yīng)的流體通路上。在圖6A中示出了一個(gè)流體系統(tǒng)通路的例子，其中流體通路101穿過(guò)頂板100，流體通路102穿過(guò)晶片頭基座92，兩者均通過(guò)柔性的壓力管線105連接。圖6C示出另一流體系統(tǒng)，其中通道103和104穿過(guò)頂板100和晶片載體頭基座92，由柔性的壓力管線107連接。盡管在該特殊的剖面視圖中未示出其它的流體系統(tǒng)，但多種類似的流體系統(tǒng)均可采用。
具有特殊優(yōu)點(diǎn)的載體頭基座92通過(guò)囊狀膜盒98連到晶片載體頭本體68上。該囊狀膜盒允許載體基座92相對(duì)于晶片載體頭本體68轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使晶片載體基座92能基本保持平行于拋光墊34的表面。具體地說(shuō)，囊狀膜盒98允許晶片載體基座92和裝在其上的晶片相對(duì)于拋光墊34轉(zhuǎn)動(dòng)，并轉(zhuǎn)動(dòng)成能適應(yīng)與拋光墊34的不同心和晶片中出現(xiàn)的如傾斜之類的不規(guī)則性。該囊狀膜盒98還可在不受橫向載荷的影響下將向下的壓力從頭軸64傳到載體頭基座92上。因此，使囊狀膜盒隔離了任何側(cè)向載荷、如來(lái)自晶片的在晶片和拋光墊34之間的摩擦力產(chǎn)生的剪切力。因此，通過(guò)柔性膜加在晶片上產(chǎn)生的對(duì)拋光墊34的壓力在拋光過(guò)程中不受任何側(cè)向力的影響。另外，摩擦載荷也與晶片的的壓力分布隔離了。
保持環(huán)96的內(nèi)表面122與柔性膜94的底面一起確定晶片接收凹口。保持環(huán)96防止晶片脫出晶片接收凹口，并如下面討論的那樣將來(lái)自晶片的橫向載荷傳到晶片載體頭本體68。
柔性膜94連接到載體基座92上并在其下方延伸，柔性膜94的底面提供了晶片接收表面。當(dāng)對(duì)基座92密封時(shí)，柔性膜94形成了一個(gè)封閉的囊，它具有第一中心腔106和第二、第三、第四環(huán)形腔108、110、112。圖中描述和示出了四個(gè)腔，可以采用其它數(shù)量的多個(gè)腔，本發(fā)明不僅限于四個(gè)腔。柔性膜94通常是由柔性和彈性材料、如高強(qiáng)度的硅橡膠制成的圓片，該柔性膜94最好用肖氏A硬度計(jì)硬度為40-80的材料。該膜的材料應(yīng)和不銹鋼或其它背板材料具有良好的粘接特性并能抗酸性和堿性的化學(xué)物質(zhì)。
提供了具有特殊優(yōu)點(diǎn)的保持環(huán)和保持環(huán)膜盒144使本發(fā)明允許拋光時(shí)產(chǎn)生的側(cè)向載荷傳到晶片載體本體68上、或最好由保持環(huán)96傳到軸64上(它牢固地固定到頂板100上)，而不是傳到晶片上，這就產(chǎn)生了超越先有技術(shù)的晶片載體的巨大的優(yōu)越性。
保持環(huán)96安裝在環(huán)形保持環(huán)安裝件140上，該安裝件140接納在保持環(huán)軸承142的環(huán)形槽中。保持環(huán)96可由螺紋來(lái)保持、或用其它合適的裝置在所有方向限制環(huán)96。在該示例性的實(shí)施例中，保持環(huán)軸承包括一個(gè)彎曲構(gòu)件142。作為替換物，該保持環(huán)軸承可由靜壓軸承(未示出)構(gòu)成。該彎由構(gòu)件142通過(guò)保持環(huán)膜盒144與晶片載體頭本體68互相連接在一起，保持環(huán)膜盒144加壓時(shí)使保持環(huán)96壓靠拋光墊。保持環(huán)膜盒144可用任何合適的材料制成，它能在z向提供一致性并能具有約0-40psia的壓力范圍。該保持環(huán)膜盒可用塑料或金屬制成，不過(guò)塑料是優(yōu)選的，因?yàn)樵摫３汁h(huán)膜盒不象囊狀膜盒那樣耦合對(duì)保持環(huán)的扭矩。
如上所述，保持環(huán)96的內(nèi)表面與柔性膜94的底面一起確定了接收晶片97的晶片接收凹口。該保持環(huán)96防止晶片脫出晶片接收凹口并將來(lái)自晶片的橫向載荷傳到晶片載體頭本體68上。
彎曲構(gòu)件142還用一個(gè)薄的環(huán)形部分146與晶片載體頭本體68互連在一起。在另一個(gè)實(shí)施例中，該彎曲構(gòu)件142可用一允許相對(duì)運(yùn)動(dòng)的軸承代替。薄的環(huán)形部分146允許保持環(huán)96在不影響加在保持環(huán)上的載荷的情況下作垂直運(yùn)動(dòng)，這種具有重大優(yōu)點(diǎn)的設(shè)計(jì)允許保持環(huán)96上的側(cè)向載荷在不影響保持環(huán)96對(duì)拋光墊34的壓力和晶片對(duì)拋光墊的壓力的情況下傳到晶片載體本體68上。通過(guò)允許對(duì)保持環(huán)加在拋光墊的壓力進(jìn)行獨(dú)立的和精確的控制，本發(fā)明可控制如邊緣快速拋光的邊緣效應(yīng)。彎曲構(gòu)件142的載荷分布可用放在薄的環(huán)形部分146上的應(yīng)變計(jì)測(cè)量，從而盡量減小由作動(dòng)器產(chǎn)生的晶片載體的垂直移動(dòng)。
如上所述，也正如圖8、9A和9B所示。柔性膜94連到背板或載體基座92上形成一個(gè)封閉的囊，該囊包括多個(gè)腔106、108、110和112。作為例子，圖3所示的柔性膜包括四個(gè)垂直延伸的同心的凸緣114、116、118和120，當(dāng)連到載體基座92上時(shí)，確定了第一中心的圓腔106、包圍第一腔106的第二內(nèi)腔108，包圍第二腔108的第三環(huán)形中腔110和包圍第三腔110的第四環(huán)形外腔112。對(duì)這些腔的加壓控制了晶片對(duì)拋光墊34的向下的壓力。
該膜可用如柔性的合成橡膠那樣的任何合適的材料制成，硅橡膠材料制成的膜的肖氏A硬度計(jì)硬度在40-80的范圍內(nèi)。膜材料應(yīng)與不銹鋼具有良好的粘接性能，并能耐酸和堿性化學(xué)物品。
第一環(huán)形凸緣114可固定在載體基座底面上的第一環(huán)形凹坑或槽中，并用第一插入環(huán)124鎖緊定位，該第一插入環(huán)124可釋放地接納在第一環(huán)形凹坑內(nèi)。同樣地，第二、第三和第四插入環(huán)126、128、130將第二、第三和第四環(huán)形凸緣分別鎖入第二、第三和第四環(huán)形凹坑或槽中。
一個(gè)泵或其它調(diào)節(jié)流體壓力的加壓源(未示出)由合適的流體管線連到第一腔106；上述管線穿過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)的流體接頭、管道、頭軸法蘭86、晶片載體頭本體68，通過(guò)穿過(guò)囊狀膜盒98的合適的流體管線，并穿過(guò)晶片載體頭基座92。同樣地，第二、第三和第四泵或其它調(diào)節(jié)流體壓力的加壓源可操作地連到第二、第三和第四腔中。
當(dāng)泵迫使流體、最好是空氣的氣體進(jìn)入一個(gè)腔時(shí)，那個(gè)腔中的壓力將增大，柔性膜的前部將受迫向下或向外貼靠晶片，進(jìn)而推動(dòng)晶片，使它貼靠拋光墊。當(dāng)每個(gè)腔獨(dú)立地加壓時(shí)，就可使晶片的選定區(qū)域以比其它區(qū)域快的速度拋光。
更具體地說(shuō)，在該優(yōu)選的實(shí)施例中，膜94包括第一圓形內(nèi)部132、第二環(huán)形內(nèi)部134、第三環(huán)形中部136和第四環(huán)形外部138，它們分別位于第一、第二、第三和第四腔的下方。這樣，這些腔中的壓力可控制由相應(yīng)的柔性膜部分加上的由晶片相應(yīng)的部分對(duì)拋光墊加上的向下的壓力。在已經(jīng)描述了四個(gè)腔的同時(shí)，可采用任何數(shù)量的腔，本發(fā)明不僅限于圖示的一個(gè)例子。
通常，最外部的環(huán)形膜部分136、138比第一和第二膜部分132、134在徑向要窄一些，這樣可對(duì)與加到中心和中部的壓力無(wú)關(guān)的晶片邊緣附近的窄的邊緣區(qū)域提供精確的壓力控制。在一個(gè)例子中，第一(132)、第二(134)、第三(136)和第四(138)膜部分的徑向?qū)挾确謩e約為30mm、30mm、25mm、和15mm。
腔中的壓力可單獨(dú)進(jìn)行控制，從而使晶片拋光的均勻度最大。在任何一個(gè)腔中的平均壓力可在拋光時(shí)獨(dú)立于其它腔進(jìn)行控制，以此來(lái)補(bǔ)償不均勻的拋光。
柔性膜94變形，從而與晶片背面匹配。例如，如果晶片翹曲或彎曲，該柔性膜也與翹曲或彎曲后的晶片的構(gòu)形相一致。另外，柔性膜將適應(yīng)晶片表面上的厚度變化，因此，它具有的特殊優(yōu)點(diǎn)是，盡管晶片背面存在不規(guī)則性，晶片上的載荷將基本保持均勻。
在操作時(shí)，晶片裝在晶片接收凹口內(nèi)，晶片的背面貼靠柔性膜。該晶片可由真空吸力固定在柔性膜94的下側(cè)。例如，可在柔性膜的任何一個(gè)、最好是在兩個(gè)腔中抽真空，從而固定晶片。
晶片表面和拋光墊相互推靠在一起，槳液供到晶片和墊的交接面上。通常，晶片和拋光墊兩者均是轉(zhuǎn)動(dòng)的，但這并不是必要的。晶片和墊中的一個(gè)或兩個(gè)可以作線性運(yùn)動(dòng)。當(dāng)晶片和墊相互推靠在一起時(shí)，晶片表面上的材料被除去。在共同懸置的美國(guó)專利申請(qǐng)NO.09/628962(代理人文件號(hào)NO.A-69228/MSS)進(jìn)一步描述了采用本發(fā)明的裝置來(lái)實(shí)施CMP方法的一個(gè)例子，該申請(qǐng)的全文可作為參考。
具有重大優(yōu)點(diǎn)的本發(fā)明通過(guò)單獨(dú)的流體通路系統(tǒng)在柔性膜的腔中提供了獨(dú)立變化的壓力，以將相應(yīng)的部分132、134、136和138推靠在晶片表面的相對(duì)應(yīng)的局部區(qū)域上。這就使本發(fā)明的裝置能控制和改變每個(gè)晶片表面上的局部區(qū)域的材料除去量。具體地說(shuō)，在晶片表面上確定了多個(gè)區(qū)域，這些區(qū)域與形成在與晶片貼合的膜上的腔相對(duì)應(yīng)。該區(qū)域最好是環(huán)形的，但也可做成任何其它合適的形狀。參見圖7，其中示出了這些區(qū)域的一個(gè)例子，在共同懸置的申請(qǐng)NO.09/628471(代理人文件號(hào)NO.A-69174/MSS)中進(jìn)一步描述了這個(gè)例子。通過(guò)改變腔中的壓力，就可控制與每個(gè)腔和部分附近相對(duì)應(yīng)的晶片上的局部區(qū)域的晶片的拋光速率。
具體地說(shuō)，正如圖7中的箭頭P1～P4所示，加到晶片上的壓力分別由每個(gè)腔中的壓力控制。通過(guò)控制相應(yīng)的腔46中的壓力，可使晶片表面的同心的區(qū)域以不同的速率進(jìn)行拋光。雖然圖中示出了四個(gè)區(qū)域，可以確定兩個(gè)或多個(gè)區(qū)域等任何合適數(shù)量的區(qū)域。另外區(qū)域的形狀也可以相同，并不僅限于環(huán)形，當(dāng)然，對(duì)外部區(qū)域而言，環(huán)形是優(yōu)選的。在該優(yōu)選實(shí)施例中，膜包括確定四個(gè)區(qū)域的腔，該四個(gè)區(qū)域包括一個(gè)圓形的中心區(qū)和三個(gè)環(huán)形的同心區(qū)域。
本發(fā)明的CMP裝置最好包括一個(gè)或多個(gè)現(xiàn)場(chǎng)的傳感器，它們能提供晶片拋光進(jìn)展情況的信息。拋光時(shí)的關(guān)鍵參數(shù)是晶片表面上的材料的除去率。因此，傳感器最好能提供比由柔性膜的腔形成的區(qū)域的寬度約小2～5倍的空間中的除去速率的信息。這包括傳感器的有效的部位尺寸和有效的樣品間隔。樣品間隔是傳感器和晶片之間的相對(duì)速度及所用的樣品速度的函數(shù)。大多數(shù)合適類型的傳感器可按照除去的材料的類型而變化。例如，當(dāng)除去氧化物層時(shí)，可采用在先有技術(shù)中已知的干擾測(cè)量的傳感器，另外，在除去金屬層時(shí)，最好采用反射性的傳感器，以測(cè)量晶片表面上是否存在金屬層。另外沒有金屬可用于提供端點(diǎn)的信號(hào)，在共同懸置的美國(guó)專利申請(qǐng)NO.09/628471(代理人文件號(hào)NO.A-69174/MSS)中充分地描述了本發(fā)明裝置采用的一個(gè)傳感器的例子，它的全文可供參考。
另外，通過(guò)采用晶片上初始涂層厚度的信息，可采用拋光時(shí)間和端點(diǎn)信息來(lái)計(jì)算大約的除去速率，該信息可用來(lái)表示所產(chǎn)生的晶片的拋光特性。因此該信息提供了控制CMP加工參數(shù)的手段，這些參數(shù)可以是在拋光下面的晶片時(shí)的壓力、速度和類似參數(shù)，這也被稱作為“從運(yùn)行到運(yùn)行”(run to run)控制。由反射性傳感器示出的瞬時(shí)端點(diǎn)信號(hào)可用來(lái)在實(shí)時(shí)控制時(shí)減小晶片上的每個(gè)局部區(qū)域上的除去速率。
可用多種方法來(lái)為分隔的膜和反饋技術(shù)提供加工過(guò)程的控制。例如，對(duì)除去和拋光氧化物而言，厚度信息可用于測(cè)量除去速率，和按照任何一個(gè)區(qū)域中單獨(dú)的對(duì)除去速率的影響來(lái)控制壓力。主要描述除去速率的適用方程是Preston方程，它提到材料的除去速率(MRR)由方程MRR＝kpPV給出，其中kp是受所有加工參數(shù)影響的常數(shù)，P是所加的壓力，V是相對(duì)速度。因此可改變壓力以對(duì)除去速率產(chǎn)生線性影響。在共同懸置的美國(guó)專利申請(qǐng)NO.09/628692(代理人文號(hào)NO.A-69822)中可找到對(duì)這些加工條件的進(jìn)一步的描述。
在金屬拋光期間，得到的信息可以代表特殊區(qū)域的一個(gè)局部端點(diǎn)，采用這個(gè)信息，通過(guò)降低加到相應(yīng)腔中的壓力可減少對(duì)該區(qū)域的晶片表面上的過(guò)度拋光。因此，這個(gè)信息可用在下面的晶片上以調(diào)節(jié)壓力分布，這樣在差不多相同的時(shí)間內(nèi)來(lái)達(dá)到每個(gè)加壓區(qū)域的局部端點(diǎn)。
圖11表示控制過(guò)程的一個(gè)例子。圖11是可用于本發(fā)明的控制系統(tǒng)的一個(gè)例子的方框圖。該控制系統(tǒng)主要包括一個(gè)加工控制器200、壓力分布控制器202、傳感器205和一個(gè)晶片數(shù)據(jù)庫(kù)204。加工控制器200接收建立加工參數(shù)和方法的數(shù)據(jù)，并將指令送到CMP機(jī)206以控制CMP加工。另外，連到加工控制器200和CMP機(jī)206上的是壓力分布控制器202，它控制柔性膜的腔內(nèi)的壓力。
壓力分布控制器202通過(guò)兩條通道來(lái)接收數(shù)據(jù)。首先，該壓力分布控制器202可接收直接來(lái)自傳感器205的在每個(gè)晶片202區(qū)域上的反射性測(cè)量所代表的數(shù)據(jù)。該壓力分布控制器202包括硬件和軟件，它們做成能接收反射性測(cè)量、確定在每個(gè)區(qū)域上所需要的(如果有的話)合適的壓力調(diào)整，然后將信號(hào)送到CMP機(jī)，以有選擇地調(diào)整合適的相關(guān)區(qū)域內(nèi)的壓力。來(lái)自傳感器的反射性的數(shù)據(jù)還傳送并存儲(chǔ)在晶片數(shù)據(jù)庫(kù)204中。
在另一個(gè)實(shí)施例中，預(yù)先確定的壓力分布值和/或每個(gè)區(qū)域的臨界值存儲(chǔ)在晶片數(shù)據(jù)庫(kù)204中。然后將這些值傳送到加工控制器200或壓力分布控制器202，壓力分布控制器將這些值與來(lái)自傳感器205的實(shí)際的、實(shí)時(shí)的反射性值相比較，并對(duì)CMP機(jī)送出一個(gè)信號(hào)，以調(diào)節(jié)每個(gè)合適區(qū)域的壓力。附加的數(shù)據(jù)、如晶片208的拋光前的厚度和/或晶片210的拋光后的厚度可以送到晶片數(shù)據(jù)庫(kù)，以協(xié)助確定合適的壓力調(diào)節(jié)。
在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，基于探測(cè)的模塊可用來(lái)監(jiān)視和控制CMP加工。具體地說(shuō)，基于控制的模塊提供了CMP加工參數(shù)的實(shí)時(shí)調(diào)整，從而使CMP加工成為更有效的加工。上面描述的探測(cè)系統(tǒng)主要著重于有選擇地控制該區(qū)域的壓力，從而對(duì)晶片的局部區(qū)域進(jìn)行基本均勻的拋光。這就盡量減少了一些區(qū)域出現(xiàn)過(guò)度拋光、在另一些區(qū)域出現(xiàn)拋光不足的現(xiàn)象。該基于探測(cè)系統(tǒng)的模塊，除了提供基本均勻的晶片拋光外，還對(duì)其它CMP加工參數(shù)的某一些提供實(shí)時(shí)控制，從而改進(jìn)了整個(gè)的CMP加工過(guò)程。
因此來(lái)自拋光前的晶片的信息對(duì)加工控制可能是非常有用的，這被稱作為“前置”(feed-forward)控制。采用前面的拋光的晶片的信息稱作為“運(yùn)行對(duì)運(yùn)行”(run-to-run)控制。在拋光期間對(duì)晶片表面狀態(tài)的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量提供了“實(shí)時(shí)”(real-time)控制。
圖12是沿圖5的晶片載體頭的中心線的剖視圖，它表示本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例。如上所述，該膜由四個(gè)同心的腔251、252、253和254構(gòu)成。確定這些腔的壁每個(gè)分別依次連到剛性支撐件259、260、261和262上。這些環(huán)安裝到下方的柔性構(gòu)件263上，柔性構(gòu)件263安裝到偏壓板264的下方。偏壓板264包括多個(gè)同心腔255、256、257和258，它們分別控制加在剛性環(huán)259、260、261和262上的壓力。因此在拋光時(shí)一旦該組件通過(guò)將偏壓板264移到正確的高度上，可以調(diào)節(jié)腔251、252、253和254中的壓力，以將晶片(未示出)推靠在拋光墊(未示出)上。同時(shí)，可以改變腔255、256、257和258中的壓力，以控制腔側(cè)壁加在晶片上的壓力，腔255、256、257和258中的壓力將調(diào)整成能保持相鄰膜腔之間最平滑的過(guò)渡。
圖13A和13B是分別沿圖8中的柔性構(gòu)件的A-A和B-B線的剖視圖，它們示出本發(fā)明的又一實(shí)施例。膜270由柔性管狀環(huán)272分為多個(gè)環(huán)形腔，柔性管也稱作為腔分隔管，管端密封在一起以形成一個(gè)連續(xù)的環(huán)。在沿管子周向的一些位置上具有小的內(nèi)腔限制器或管274，它們用作流入和流出分隔管272的流體的流動(dòng)限制器，這就可使相鄰的加壓腔連通。由于每個(gè)腔的壓力是由一個(gè)實(shí)際的控制系統(tǒng)保持的，該小的限制器或管274使腔分隔管272內(nèi)的壓力變成兩個(gè)相鄰加壓腔中的平均值。這就可確保從一個(gè)腔到另一個(gè)腔的最合適的過(guò)渡壓力。內(nèi)腔限制器274提供比從壓力調(diào)節(jié)器進(jìn)入加壓腔的通道中要高的流動(dòng)阻力是很重要的，另外對(duì)每個(gè)限制器來(lái)說(shuō)，內(nèi)腔限制器274所產(chǎn)生的流動(dòng)限制是相等的也是非常重要的。
上面已提供了一種半導(dǎo)體晶片的化學(xué)機(jī)械拋光的改進(jìn)的裝置和方法，前面的對(duì)本發(fā)明特殊實(shí)施例的描述僅作說(shuō)明之用，不希望使本發(fā)明僅限于所討論精確的形式，在上述教導(dǎo)下，顯然可進(jìn)行各種修改和變化。例如，本發(fā)明的裝置還可用于背側(cè)研磨用途上。上面選擇和描述的實(shí)施例是為了更好地說(shuō)明本發(fā)明的原理和它的實(shí)際應(yīng)用，因此使本領(lǐng)域技術(shù)人員能更好地利用本發(fā)明，具有各種修改的實(shí)施例可適用于預(yù)期的特殊用途中，本發(fā)明的范圍應(yīng)由所附的權(quán)利要求和它們的等同物來(lái)確定。
權(quán)利要求
1.一種用于化學(xué)機(jī)械拋光系統(tǒng)中的晶片載體組件，包括一個(gè)晶片支撐架；一個(gè)晶片頭罩，它可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在上述晶片載體支撐架上；一個(gè)晶片載體基座；一個(gè)保持環(huán)，它可操作地連到保持環(huán)軸承上，保持環(huán)軸承允許上述保持環(huán)和上述晶片載體頭罩之間的相對(duì)的軸向移動(dòng)，同時(shí)限制它們之間的相對(duì)的徑向移動(dòng)；一個(gè)保持環(huán)膜盒，它可操作地連接上述保持環(huán)軸承，以將上述保持環(huán)推靠一個(gè)拋光構(gòu)件，和一個(gè)囊狀膜盒，它使上述晶片載體基座可操作地連到上述晶片載體頭罩上，從而傳送從上述晶片載體頭罩到上述晶片載體基座的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩。
2.如權(quán)利要求1的晶片載體組件，其中上述保持環(huán)軸承是一個(gè)彎曲構(gòu)件。
3.如權(quán)利要求1的晶片載體組件，其中上述保持環(huán)軸承是一個(gè)靜壓軸承。
4.如權(quán)利要求1的晶片載體組件，其中上述保持環(huán)膜盒被加壓到約0～40磅/英寸2的壓力。
5.如權(quán)利要求1的晶片載體組件，還包括一個(gè)分隔的柔性構(gòu)件，它連接到基座上并確定多個(gè)腔，該柔性構(gòu)件的下表面提供晶片接收表面，該晶片接收表面具有多個(gè)與上述多個(gè)腔的相應(yīng)的一個(gè)相關(guān)的內(nèi)部部分，從而可以獨(dú)立地控制上述腔的每一個(gè)中的壓力。
6.如權(quán)利要求1的晶片載體組件，還包括一個(gè)連到上述晶片載體支撐架上的安裝法蘭，上述安裝法蘭具有基本垂直的通孔；一個(gè)圓柱形的頭軸，它可轉(zhuǎn)動(dòng)地連到上述安裝法蘭上并同心地安置在上述通孔中；和一個(gè)電動(dòng)馬達(dá)，它具有安裝在上述安裝法蘭上的定子和安裝在上述圓柱形頭軸上的轉(zhuǎn)子。
7.如權(quán)利要求5的晶片載體組件，其中該柔性構(gòu)件包括第一、第二、第三和第四凸緣，每個(gè)凸緣固定到基座的下表面上，以分別確定第一、第二、第三和第四腔。
8.如權(quán)利要求7的晶片載體組件，其中上述第一腔是圓形的，它的徑向?qū)挾燃s為30mm；上述第二腔是環(huán)形的，它的徑向?qū)挾燃s為30mm；上述第三腔是環(huán)形的，它的徑向?qū)挾燃s為25mm，上述第四腔環(huán)形的，它的徑向?qū)挾燃s為15mm。
9.如權(quán)利要求1的晶片載體組件，其中上述囊狀膜盒加壓到約0～40磅/英寸2的壓力。
10.一種用于化學(xué)機(jī)械拋光系統(tǒng)的晶片載體組件，包括一個(gè)晶片載體支撐架；一個(gè)晶片載體頭罩，它可轉(zhuǎn)動(dòng)地連接在上述晶片載體支撐架上；一個(gè)晶片載體基座；一個(gè)保持環(huán)，它可操作地連到保持環(huán)軸承上，該保持環(huán)軸承允許上述保持環(huán)和上述載體頭罩之間的相對(duì)的軸向移動(dòng)，同時(shí)限制它們之間的相對(duì)的徑向移動(dòng)；一個(gè)保持環(huán)膜盒，它可操作地連接上述保持環(huán)，使上述保持環(huán)推靠拋光構(gòu)件；一個(gè)囊狀膜盒，它可操作地將上述晶片載體基座連到上述晶片載體頭罩上，由此來(lái)傳送從上述晶片載體頭罩到上述晶片載體基座的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩；其中由上述囊狀膜盒、上述晶片載體基座和上述晶片載體頭罩形成的腔可以被加壓，在不受上述保持環(huán)上加任何摩擦載荷影響的情況下，使上述晶片載體基座對(duì)拋光構(gòu)件加載；和一個(gè)分隔的柔性構(gòu)件，它連到基座上并確定多個(gè)腔，柔性構(gòu)件的下表面提供晶片接收表面，該晶片接收表面具有多個(gè)與上述多個(gè)腔的相應(yīng)的一個(gè)相關(guān)的內(nèi)部部分，從而可獨(dú)立地控制每個(gè)上述腔中的壓力。
11.如權(quán)利要求10的晶片載體組件，還包括一個(gè)安裝法蘭，它連到上述晶片支撐架上，上述安裝法蘭具有基本垂直的通孔；一個(gè)圓柱形的頭軸，它可轉(zhuǎn)動(dòng)地連到上述安裝法蘭上并同心地安置在上述通孔內(nèi)；和一個(gè)電動(dòng)馬達(dá)，它具有安裝在上述安裝法蘭上的定子和安裝在上述圓柱狀頭軸上的轉(zhuǎn)子。
12.如權(quán)利要求11的晶片載體組件，還包括在上述頭軸中同心地延伸的管道，上述管道包括多個(gè)對(duì)上述膜盒和上述多個(gè)腔獨(dú)立地加壓的、連接流體管線的通路。
13.如權(quán)利要求10的晶片載體組件，其中上述保持環(huán)軸承是彎曲構(gòu)件。
14.如權(quán)利要求10的晶片載體組件，其中上述保持環(huán)軸承是靜壓軸承。
15.如權(quán)利要求10的晶片載體組件，其中上述保持環(huán)膜盒和上述囊狀膜盒每個(gè)都單獨(dú)加壓到約0～40磅/英寸2的壓力。
全文摘要
提供一種具有晶片載體組件的化學(xué)機(jī)械拋光系統(tǒng)，晶片載體組件包括一個(gè)晶片載體支撐架(52)、一個(gè)可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在晶片載體支撐架上的晶片載體頭罩(56)，晶片載體基座帶有可操作地將晶片載體基座連接到晶片載體頭罩上的囊狀膜盒。還提供一個(gè)保持環(huán)(96)它連到保持環(huán)軸承(142)上，允許保持環(huán)和晶片載體頭罩之間作相對(duì)的軸向移動(dòng)，同時(shí)限制它們之間的相對(duì)的徑向移動(dòng)，保持環(huán)膜盒(144)將保持環(huán)推靠拋光構(gòu)件。由囊狀膜盒、晶片載體基座和晶片載體頭罩形成的腔可以加壓，在不受保持環(huán)上的摩擦載荷的影響下，對(duì)晶片載體基座和晶片加載，使晶片貼靠拋光構(gòu)件。
文檔編號(hào)H01L21/304GK1460042SQ01815145
公開日2003年12月3日 申請(qǐng)日期2001年7月31日 優(yōu)先權(quán)日2000年7月31日
發(fā)明者賈森·梅爾文, 納姆·P·祖, 伊拉里奧·L·奧 申請(qǐng)人:Asml美國(guó)公司, 麻省理工學(xué)院