專利名稱：用以改善所需化學機械拋光壓強對于將由拋光頭施加于晶片的作用力的轉(zhuǎn)換精度的具有 ...的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體涉及一種用于拋光工件的高性能系統(tǒng)及技術(shù)，尤其涉及一種用以改善由代表所需化學機械拋光壓強數(shù)據(jù)至代表由一拋光(或平面化)頭施加在如半導體晶片的工件的CMP作用力數(shù)據(jù)的兩者間轉(zhuǎn)換的精度的CMP設(shè)備及方法，其中，即使用以提供轉(zhuǎn)換操作所使用數(shù)據(jù)的元件僅具有普通的解析度，仍能將量化誤差最小化。
背景技術(shù)：
在半導體器件的制造過程中，晶片的磨光、清潔、平面化及拋光均會進行CMP操作。典型的半導體晶片由硅構(gòu)成，且為約有200mm或300mm的直徑的圓盤。如下所述的“晶片”一詞，包含半導體晶片及用以支撐電路或電子電路的其他平面結(jié)構(gòu)或襯底。
隨著集成電路器件復雜性的增加，對于用以平面化沉積于晶片上的介電材料的CMP操作，其精確度的要求亦隨之增加。此外，當更多的金屬化線狀圖案形成在介電材料上時，為去除多余的金屬化，CMP操作的高精確度要求變得更加需要。
在典型的CMP系統(tǒng)中，晶片固定在露出一晶片表面的載體上。該載體及晶片會以一旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)。CMP處理舉例而言可由如下方式實現(xiàn)當旋轉(zhuǎn)中的晶片及拋光墊的露出表面，藉由一拋光作用力的驅(qū)動使其彼此接觸，且該晶片與拋光墊彼此相對以橫向移動。
施加在一晶片上的拋光作用力的精確度獲得可由兩方面來探討。當指定所需拋光壓強值后，該數(shù)值首先必須精確地轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的所需作用力，然后以一所需作用力信號精確地代表該所需作用力。該作用力信號再被饋入一作用力產(chǎn)生裝置。第二，必須對藉由作用力產(chǎn)生裝置施加的實際作用力進行測量后反饋以調(diào)整該作用力信號。為便于對施加于晶片上的實際拋光作用力進行可重復測量已作出改善。然而，所需壓強值與作用力信號值間的轉(zhuǎn)換仍需更高的精確度。舉例而言，這種需求存在于所需CMP作用力值必需迅速變化的CMP系統(tǒng)中，該作用力的變化關(guān)系到當拋光墊的橫向位置相對晶片變化時，接觸拋光墊的晶片露出區(qū)域面積的迅速變化值。
在先申請的CMP系統(tǒng)與方法執(zhí)行一程序表(或一組指令)，以使拋光墊相對晶片載體及載體上的護圈作橫向移動。該相對運動導致拋光墊與晶片露出表面間、拋光墊與調(diào)節(jié)圓盤間接觸面積的快速變化。拋光墊位置的反饋須與可變作用力的所需值的決定協(xié)同進行，該作用力是用以使不同的接觸區(qū)域分別被驅(qū)使以接觸該拋光墊，如此，即可控制各該不同接觸區(qū)域上的壓強。該反饋是由一編碼器產(chǎn)生，以指示例如拋光墊相對晶片的真正連續(xù)橫向位置。各個分開的接觸區(qū)域的不同值，依據(jù)編碼器的輸出決定。針對各該接觸區(qū)域及施加在該接觸區(qū)域的壓強的相應(yīng)對，一作用力信號被輸出(被要求)以表示相應(yīng)請求的作用力。相應(yīng)的作用力信號被饋入作用力產(chǎn)生裝置(例如致動器)，該作用力產(chǎn)生裝置在測量到真實橫向位置時，提供驅(qū)使該晶片的各個接觸區(qū)域分別接觸該拋光墊的作用力。
即使在先申請的發(fā)明能將所需壓強值轉(zhuǎn)換成作用力的信號，但當所使用的致動器顯示較傳統(tǒng)數(shù)字控制方法更佳的模擬控制時，則會產(chǎn)生要求增加所命令的作用力信號的解析度的需求。舉例而言，傳統(tǒng)的氣動致動器具有較低(或較粗糙)的解析度，提供每個步長或增幅為2.5磅的作用力。若為該較粗糙的解析度，致動器可使用例如具有10比特解析度的傳統(tǒng)數(shù)字控制方法。具體而言，對一200mm具有約50.26平方英寸面積的晶片，拋光壓強范圍可為10psi。作用力最大值為502.6磅(10psi×50.26平方英寸)。對應(yīng)10比特的作用力增幅約為0.49磅(作用力除以解析度的1024個步長)。因此，機械解析度的增幅較10比特的數(shù)字增幅更粗糙。然而，當致動器為一具有大致上小于2.5磅(例如遠小于上述例示的0.49磅)的施加作用力增幅的高解析度致動器，傳統(tǒng)的數(shù)字控制方法無法提供要求的作用力信號的小增量，而該小增量為當利用高解析度致動器時所必須的。
另一個實例可說明當使用裝置的解析度過低時，可能導致的錯誤。解析度通常定義為2比特、4比特、n比特等等。而輸出信號的數(shù)目(計數(shù)或步長)為2的n次方。因此，極低的2比特解析度會對應(yīng)到4個計數(shù)或步長。在上述對所需壓強的敘述中，上述數(shù)字方法的解析度，會支配轉(zhuǎn)換所需壓強至所需作用力及所需作用力信號值的計算作用力方面，而這些方面均會影響到精確度。舉例而言，極低的2比特解析度會對應(yīng)到一極低的2比特計算解析度。使用2比特的計算解析度，將可提供被分成4部分的10psi壓強范圍，例如2.5psi間隔的分離步長，亦即壓強值為0、2.5、5.0、7.5及10psi。若CPM系統(tǒng)對一具有8.25psi的所需壓強值執(zhí)行轉(zhuǎn)換計算，舉例而言，壓強增量(或步長)可為0.25psi，該值可視為參數(shù)解析度增量。此外，7.5psi因最接近所需的8.25psi壓強，而可當作可用的輸出壓強增量值。該低解析度所導致的精確度問題，可以處理過程中輸入的所需壓強值為8.25psi為例作說明。該轉(zhuǎn)換計算需轉(zhuǎn)換所需壓強值(舉例而言，進行psi-計數(shù)值-伏特數(shù)-計數(shù)值-psi的轉(zhuǎn)換)。理論上在完成轉(zhuǎn)換后，所需壓強將會輸出正確的8.25psi。然而，若使用極低的2比特解析度，所需壓強值將無法正確地匹配壓強范圍的步長的絕對值0、2.5、5.0、7.5或10psi中的任何一個。使用7.5psi的值來代表所需壓強值8.25psi，會導致0.75psi的誤差，即所需壓強值8.25psi的9.1％的誤差，而目前的CMP系統(tǒng)無法接受如此大的誤差。
了解上述所舉的實例后，這里所采用的「量化」一詞意指一種計算過程，其中計算解析度對獲得一可接受的精確度的計算結(jié)果具有明顯的重要性?！噶炕^程」意即將參數(shù)的初始值經(jīng)由計算操作后以獲得一計算結(jié)果的量化。如上述量化實例所產(chǎn)生的示例9.1％的誤差，在此視為「量化誤差」。通常，較高值的解析度會產(chǎn)生一具有較小絕對值的步長。據(jù)此，在通常情況下，一無法接受的量化誤差通常是因采用過低的計算解析度進行計算所致。舉例而言，上述極低的解析度可能為極低的計算解析度(2比特)。在該例中計算解析度的步長的高絕對值(2.5psi)，是將壓強范圍10psi除以極低的2比特計算解析度的計數(shù)值(即4)所決定的。該計算解步長的高絕對值會產(chǎn)生較少的步長數(shù)。另一方面，在該例中壓強(或參數(shù))的絕對值增量(0.25psi)，遠小于絕對值2.5psi?；谏鲜?，可知示例的9.1％的量化誤差無法被接受。
若使用例如3比特解析度的較高計算解析度，10psi的壓強范圍會被除以8(2的3次方)，則依據(jù)該高解析度的各個步長將具有一較小的絕對值(1.25psi)。使用絕對值為1.25psi的步長，可提供一接近示例所需壓強8.25psi的計算步長8.0psi，且其量化誤差為0.25psi，即所需壓強值8.25psi的3.03％。該實例顯示當計算解析度增加時步長的數(shù)目增加，各個步長值減少而量化誤差減少。
上述各個實例中決定量化誤差的方法，可視為當使用一相當?shù)偷脑馕龆葦?shù)字裝置，例如數(shù)字到模擬轉(zhuǎn)換器和模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器時，用于決定是否會產(chǎn)生一可接受的量化誤差的「一般標準」。但該一般標準并非依據(jù)本發(fā)明的原則。
同樣使用該數(shù)字裝置作為具有當解析度增加時其可用性會降低的元件的一例，該數(shù)字裝置在決定饋入致動器的命令信號(電壓)值時是不可或缺的。然而，具有高元件解析度(超過約10或12比特)的數(shù)字裝置的可用性會受到限制。當所用致動器顯示較傳統(tǒng)數(shù)字控制方法更佳的模擬控制時，更能了解上述所命令的作用力信號的解析度需要增加的需求。但該增加元件解析度的需求與前述受限的可用性相互沖突。因此，若以確保元件可用性為前提，需使用具有較普通10比特或12比特的解析度的數(shù)字裝置，且同時增加所命令的作用力信號的解析度。然而，傳統(tǒng)的數(shù)字裝置的輸出過程及實施上述轉(zhuǎn)換的方式，舉例而言如對上述壓強、面積及作用力值的處理，均部分地依賴高解析度且低可用性的數(shù)字裝置的使用。
因此，現(xiàn)今需要的是一種CMP系統(tǒng)及方法，其中壓強及作用力命令信號的精確度高過機械致動裝置的解析度，且其較不依賴如高解析度數(shù)字裝置的類的高解析度且低可用性的元件。在所需的CMP系統(tǒng)中，該需求可藉由更精確地計算施加在晶片載體上的作用力值來達成，舉例而言，當拋光墊在CMP操作期間相對該晶片載體作橫向移動時，其中的計算精確度并不依賴對高解析度數(shù)字裝置的使用。此外，即使該計算涉及到數(shù)字及模擬運算，仍可獲得該改善后的精確度。而且，即使仍需轉(zhuǎn)換所需壓強或作用力值，舉例而言，如從一組單位轉(zhuǎn)換至第二組單位后再轉(zhuǎn)換為第一組單位，其仍能獲得改善的計算精確度。在該轉(zhuǎn)換中，舉例而言，第一組單位的所需壓強值在轉(zhuǎn)換前后均應(yīng)具有相同值。另外，所需要的是一種量化方法及裝置，其不需使用高解析度數(shù)字裝置即可達到效果，且其中就獲得一可接受的精確度的計算結(jié)果而言，所得到的普通計算解析度也不是很重要，由此消除或顯著減少量化誤差。

發(fā)明內(nèi)容
概括而言，本發(fā)明提供一種CMP系統(tǒng)及方法以滿足這些需要，其對壓強及作用力計算的精確度較不依賴高解析度及低可用性元件的使用，例如數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器及模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器類的高解析度數(shù)字裝置。本發(fā)明的CMP系統(tǒng)及方法，提供一種能更精確地計算施加在晶片載體的作用力值的方式，舉例而言，如拋光墊在CMP操作期間相對晶片載體作橫向移動時。而該計算精確度并不依賴高解析度數(shù)字裝置的使用。此外，即使該計算涉及到數(shù)字及模擬運算，仍可獲得該改善后的精確度。此外，即使仍需轉(zhuǎn)換所需壓強或作用力值，舉例而言，如從一組單位轉(zhuǎn)換至第二組單位后再轉(zhuǎn)換為第一組單位，其仍能獲得改善的計算精確度。在該轉(zhuǎn)換中，舉例而言，第一組單位的所需壓強值在轉(zhuǎn)換前后均應(yīng)具有相同值。本發(fā)明的CMP系統(tǒng)及方法不需使用高解析度數(shù)字裝置的數(shù)據(jù)即可執(zhí)行量化過程，且其就獲得一可接受的精確度的計算結(jié)果而言，即使使用普通的計算解析度也不是很重要，由此消除或顯著減少量化誤差。
本發(fā)明的一個方面涉及指定化學機械拋光的壓強以減少量化誤差，其中一計算解析度被用于處理該壓強的所需值以獲得該所需壓強的計算值。提供一裝置以定義一相對普通的計算解析度值(例如10到12比特)，并定義一組壓強值。該組數(shù)值包含可能的壓強值，該組可能的壓強值包含該壓強的所需值。用該計算解析度值去除該組壓強的最高值，以獲得該組的一系列壓強刻度。該壓強刻度代表均勻增加的可能的壓強值，該刻度具有相等的壓強范圍值，且各該范圍值超出該所需的壓強值。針對該壓強的各個刻度，提供一不同的第一標識符，不同的第一標識符的數(shù)目與計算解析度的值相同。藉由提供一不同的第二標識符指定該壓強的該所需值，以指出任何一個特定刻度內(nèi)的設(shè)定點值。該設(shè)定點對應(yīng)至任何具體壓強值。不同的第二標識符的數(shù)目與計算解析度的值相同。
本發(fā)明的另一方面涉及一種方法，其用以精確表示化學機械拋光中，在施加于一晶片的壓強值的壓強范圍中經(jīng)由計算處理得到的所需值。該方法的操作包含藉由一元件解析度的值去除該壓強范圍，以定義該壓強范圍的刻度部分。另一個操作產(chǎn)生一第一輸出信號，以標識包含該所需值的刻度部分的其中之一。最后的操作產(chǎn)生一第二輸出信號，以標識定義出在已標識刻度部分中的請求值的一設(shè)定點。
本發(fā)明的另一方面涉及更精確地表示在一參數(shù)值范圍中經(jīng)由計算處理得到的一可變參數(shù)的所需值。選取一如數(shù)字裝置類的系統(tǒng)元件，且其具有以多個增幅定義的一操作解析度。定義一計算信號的計算信號范圍，以表示出在該參數(shù)范圍中該參數(shù)所需值可以發(fā)生變化的量。一處理器被編程由該操作解析度的增幅數(shù)目去除該計算信號范圍，以表示該參數(shù)范圍內(nèi)的多個刻度，各個刻度具有每個增量的給定數(shù)目的單位，該刻度的數(shù)目約與增量數(shù)目相等。選擇其中的一個刻度且該刻度包含標識該參數(shù)的所需值的一設(shè)定點，該被選取的刻度具有一刻度范圍的單位。被選取的刻度以落在計算信號范圍內(nèi)的一第一輸出信號表示，且該設(shè)定點以落在計算信號范圍內(nèi)的一第二輸出信號表示。
本發(fā)明的另一方面涉及通過定義用于同步化第一及第二數(shù)字處理器的運算操作的同步化數(shù)據(jù)，以減少計算中量化誤差。該計算操作基于代表一參數(shù)的數(shù)據(jù)執(zhí)行。依據(jù)該同步化數(shù)據(jù)，第一及第二數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換操作藉由該第一數(shù)字處理器執(zhí)行。第一數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換操作將該參數(shù)的一初始值轉(zhuǎn)換成對應(yīng)刻度函數(shù)中多個刻度其中的一刻度的第一數(shù)字數(shù)據(jù)。該一個刻度，標識該參數(shù)的全部一組值內(nèi)的參數(shù)值的一個范圍。第二數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換操作將該初始值轉(zhuǎn)換成對應(yīng)一范圍函數(shù)的第二數(shù)字數(shù)據(jù)，該范圍函數(shù)標識對應(yīng)于該刻度的值的一個范圍中的設(shè)定點。依據(jù)該同步化數(shù)據(jù)，該第二數(shù)字處理器將該第一及第二數(shù)字數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成以數(shù)字方式表示該參數(shù)的精確初始值的數(shù)據(jù)項。
本發(fā)明的另一方面涉及減少CMP壓強計算中的量化誤差。該同步化數(shù)據(jù)被定義用于同步化第一及第二數(shù)字處理器的操作。該同步化數(shù)據(jù)定義一計算解析度、一組用于計算的壓強值、一組用于在第一及第二數(shù)字處理器間通信的輸出壓強數(shù)據(jù)值、一刻度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換函數(shù)，該函數(shù)定義在一所需拋光壓強與該組壓強值被分成的多個刻度的每一個刻度的間的關(guān)系；及一設(shè)定點數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換函數(shù)，該函數(shù)定義其中的一特定刻度的壓強范圍與在該特定刻度中定義所需壓強其中一個值的一個設(shè)定點之間的關(guān)系。該第一處理器依據(jù)該同步化數(shù)據(jù)執(zhí)行第一轉(zhuǎn)換操作。該第一轉(zhuǎn)換操作基于該壓強的一所需值執(zhí)行，并將該壓強的該所需值轉(zhuǎn)換成代表該刻度中一特定刻度的第一輸出壓強數(shù)字數(shù)據(jù)。該第一數(shù)字處理器也依據(jù)該同步化數(shù)據(jù)執(zhí)行一第二轉(zhuǎn)換操作。該第二轉(zhuǎn)換操作基于該壓強的該所需值執(zhí)行，以將該所需值轉(zhuǎn)換成代表定義特定刻度中的所需值壓強的該設(shè)定點的第二輸出壓強數(shù)字數(shù)據(jù)。依據(jù)該同步化數(shù)據(jù)，在該第二處理器中執(zhí)行一第三轉(zhuǎn)換操作。執(zhí)行該第三轉(zhuǎn)換操作，以將該第一輸出壓強數(shù)字數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成代表刻度中一特定刻度的刻度數(shù)據(jù)。依據(jù)該同步化數(shù)據(jù)，由該第二數(shù)字處理器執(zhí)行一第四轉(zhuǎn)換操作。該第四轉(zhuǎn)換操作基于該第二輸出壓強數(shù)字數(shù)據(jù)執(zhí)行，以將該第二輸出壓強數(shù)字數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成更精確代表該所需壓強值的數(shù)字數(shù)據(jù)。


結(jié)合下列詳細說明及附圖，可以更好地理解本發(fā)明，其中相同的參考數(shù)字表示相同的結(jié)構(gòu)元件。
圖1A為顯示本發(fā)明的一優(yōu)選實施例的正視示意圖，其中一拋光頭接觸安裝在晶片載體上的一晶片的接觸區(qū)域；圖1B為圖1A的平面視圖，概要地顯示拋光頭的初始位置，并以虛線標明在晶片與拋光頭上的拋光墊的間的初始接觸區(qū)域；圖1C為類似圖1B的平面視圖，以顯示拋光頭的初始位置，并以交叉影線標明在晶片周圍的護圈與拋光頭上的拋光墊的間的起始接觸區(qū)域，及以點劃線標明在由拋光墊調(diào)節(jié)器載體所承載的圓盤與拋光頭上的拋光墊的間的起始接觸區(qū)域；圖1D為本發(fā)明的優(yōu)選實施例的一系統(tǒng)的示意圖，其中一第一處理器提供第一輸入給第二處理器，該第一輸入代表拋光墊相對該晶片的位置，并顯示出第二處理器接收代表拋光墊施加在晶片上的壓強的第二輸入；圖2為第一數(shù)字處理器的示意圖，顯示其依據(jù)一程序表操作并指定不同所需的CMP壓強；圖3為顯示一根據(jù)一第一刻度標識符和第二標識符指定所需壓強的方法的操作流程圖，該第一刻度標識符指定所需壓強位于其內(nèi)的一特定刻度，且該第二標識符指定刻度中該指定的一個刻度內(nèi)的一設(shè)定點值。
圖4為一示意圖，顯示由圖3描述的方法所產(chǎn)生的刻度，及刻度中的該指定的刻度內(nèi)的設(shè)定點。
圖5為顯示在第一數(shù)字處理器上執(zhí)行的另一方法的操作的流程圖，以提供表示施加到晶片的所需壓強的刻度及設(shè)定點信號。
圖6為顯示如何結(jié)合圖6A及圖6B的示意圖。
圖6A為第二數(shù)字處理器的兩部分中將壓強請求數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成一壓強請求的部分的示意圖；圖6B為第二數(shù)字處理器的兩部分中將壓強請求數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成一作用力請求的部分的示意圖；圖7為顯示藉由第二處理器執(zhí)行的操作的流程圖，以處理刻度信號及一設(shè)定點信號以定義該壓強請求；圖8為顯示由第二處理器執(zhí)行的進一步操作的流程圖，以根據(jù)第一刻度標識符和第二標識符定義所需作用力，第一標識符指定，所需作用力位于其內(nèi)的一特定刻度，且第二標識符指定刻度中該指定的刻度內(nèi)的一設(shè)定點值；圖9為描述一組作用力刻度及于一在已標識作用力刻度內(nèi)的一作用力設(shè)定點以表示一所需作用力的示意圖；圖10為顯示藉由第二數(shù)字處理器執(zhí)行的操作的流程圖，以轉(zhuǎn)換作用力刻度及作用力設(shè)定點以根據(jù)作用力刻度伏特數(shù)及作用力設(shè)定點伏特數(shù)來定義所需作用力；圖11為一模擬邏輯預處理器，其根據(jù)作用力刻度伏特數(shù)及作用力設(shè)定點伏特數(shù)來接收數(shù)據(jù)的示意圖；圖12為顯示藉由模擬邏輯預處理器執(zhí)行的操作的流程圖，以根據(jù)作用力刻度伏特數(shù)及作用力設(shè)定點伏特數(shù)轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)以定義一作用力請求；圖13為顯示藉由模擬邏輯預處理器執(zhí)行的進一步操作的流程圖，以定義邏輯及作用力范圍信號以用于輸入到一模擬邏輯處理器；圖14為一根據(jù)施加在作用力致動器的一個模擬電壓來輸出所需作用力的模擬邏輯處理器示意圖。
圖15為顯示一藉由模擬邏輯處理器執(zhí)行的操作的流程圖，以定義施加在該作用力致動器的一個模擬電壓值。
具體實施例方式
本發(fā)明所描述的CMP系統(tǒng)及方法，提供解決上述問題的方案。此CMP系統(tǒng)及方法，可使CMP的相關(guān)計算的精確度，更少依賴如高解析度數(shù)字裝置的不易獲得的高解析度元件。本發(fā)明的CMP系統(tǒng)及方法，提供一種能更精確地計算施加在晶片載體的所需壓強及作用力的值的方式，舉例而言，如在CMP操作期間拋光墊相對該晶片載體橫向移動時。此CMP系統(tǒng)及方法，可不需藉由高解析度元件的使用來完成一量化過程，以致于在獲得一具有可接受的精確度的計算結(jié)果時，產(chǎn)生的普通計算解析度值變得較不重要。因此，可消除或明顯降低量化誤差。
在如下的說明中將會提到大量的具體細節(jié)，以能提供對本發(fā)明的徹底理解。然而，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當理解，本發(fā)明不需上述的所有細節(jié)以付諸實施。在其他的實例中，將不會詳盡地描述公知的過程操作和結(jié)構(gòu)，以避免模糊本發(fā)明。
請參考概要地顯示本發(fā)明的優(yōu)選實施例的圖1A至圖1D，其包含一具有解析度增強特征的系統(tǒng)200，舉例而言，用以改善所需的CMP壓強P至將由CMP拋光頭202施加到晶片204上的作用力F的轉(zhuǎn)換精度。系統(tǒng)200通常會使用編碼器208(圖1D)，以提供指示CMP拋光頭202與晶片204的相對位置的編碼信號210。系統(tǒng)200也可使用一處理器212，如個人電腦，以處理一程序表213，該程序表規(guī)定有系統(tǒng)200針對晶片204所需的處理的操作，例如CMP的操作。該處理器212可為具有PentiumTM系列600MHz或相同等級的運算能力的處理器，并采用NT O/S的操作系統(tǒng)，且在例如Steeplechase公司所發(fā)售的可視化邏輯控制器程序(VLC)下運行。該處理器212可輸出214、216及218三種獨立信號，各個代表在拋光或平坦化時拋光墊220所需的施加壓強P。舉例而言，信號214表示由拋光墊220施加在晶片204上的這樣一個壓強值Pwp。信號216表示由拋光墊220施加在調(diào)節(jié)圓盤222上的另一個壓強值Pcp。信號218表示由拋光墊220施加在護圈224上的另一壓強值Pwp。在此所使用的“P”字母泛指此一所需的壓強值，且如圖1D中所示。如所示的使用Pwp、Pcp或Prp指示參考所需壓強P其中的特定一個。圖1D中出現(xiàn)的術(shù)語「壓強曲線」，即意指程序表213可指定固定或隨時間變化的任一這種壓強P的值。
為說明本發(fā)明，如下將在壓強值P為固定，且拋光頭202與拋光墊220相對晶片204、圓盤222和護圈224中的每個運動(圖1A中箭頭226所示)的條件下作描述。當然，在系統(tǒng)200的操作中該壓強值P亦可變化。在示例的恒壓條件下，相對運動會導致拋光墊220與晶片204、圓盤222和護圈224中的每個重疊(或接觸)的面積AW(圖1B)、面積AC及AR(圖1C所示)值產(chǎn)生變化。壓強P表示面積A上施加的作用力F。在該實例中各Pwp、Pcp及Prp的壓強值保持恒定，當拋光墊220沿箭頭226方向移動時，相對于各個面積AW、AC、AR的值的改變，施加到各個區(qū)域Awp、Acp或Arp的各個作用力Fwp、Fcp及Frp的大小需成比例地變化。圖1D中出現(xiàn)的術(shù)語「作用力曲線」，即表示響應(yīng)程序表213所指定的任何所需壓強P的值，該相應(yīng)的作用力F值(如Frp、Fcp及Fwp)可隨時間變化。編碼信號210及壓強信號214、216及218被饋入一多軸力控制器228，其中一軸控制晶片204，另一軸控制圓盤222，及再一軸控制護圈224。該力控制器228可為Logosol公司發(fā)售的可編程信號處理器(DSP)，且對各軸具有IntelTM486系列或相同等級運算能力的處理器。該處理器228具有分別對應(yīng)上述的三個軸的三軸，如此該三軸可同時運作。
控制器228的晶片軸，在分別針對區(qū)域Awp、Acp、Arp的各個的區(qū)域處理器230W、230C及230R中處理編碼信號210。各個信號232W、232C及232R分別表示于一時刻并此時對應(yīng)于拋光墊220分別與晶片204、圓盤222、護圈224的特定相對位置的各個區(qū)域Awp、Acp、Arp。信號232W、232C及232R分別被饋入各個作用力處理器234W、234C及234R，該作用力處理器用以將各個壓強信號214、216及218與各個區(qū)域信號232W、232C及232R，轉(zhuǎn)換成如以磅為作用力單位的表示各個作用力Fwp、Fcp及Frp的各個信號236W、236C及236R。信號236W、236C及236R被饋入一具有對應(yīng)各個信號236W、236C及236R的區(qū)段的模擬邏輯處理器237。該模擬邏輯處理器237的各個區(qū)段分別為各個力致動器239W、239C和239R提供各個作用力信號238W、238C和238R，(圖1A)，以將晶片204、圓盤222及護圈224分別推向拋光墊220，從而施加各個所需的壓強Pwp、Pcp及Prp于晶片204、圓盤222及護圈224上?；谏鲜?，該力致動器239可為如線性電磁致動器的高解析度型致動器，而不采前述解析度較低的氣動致動器。
配置處理器212、力控制器228及模擬邏輯處理器237以便即使不消除也是最小化前述所定義的量化誤差。在系統(tǒng)200的敘述中，上述定義的“量化”此一術(shù)語意指后述的由處理器212、力控制器228及模擬邏輯處理器237所完成的計算過程，其中該計算解析度對獲得各個作用力值Fwp、Fcp及Frp的計算結(jié)果且具有一可接受的精確度的值有相當?shù)闹匾浴?br> 在針對其中的一個軸進行的量化過程中，舉例而言，參數(shù)可以是所需壓強Pwp的所需壓強P。其它的量化過程可針對其余的兩個軸(圓盤及護圈)進行，且參數(shù)可為具有適當?shù)某跏贾档乃鑹簭奝cp及Prp。以所需壓強Pwp為例以說明所有此所需壓強Pwp、Pcp及Prp，舉例而言，該示例壓強Pwp可具有0.005psi的初始值。此一示例所需壓強參數(shù)Pwp的初始值將提供進行后述的處理器212、力控制器228及模擬邏輯處理器237中的計算運算，以獲得對應(yīng)于壓強Pwp的初始值的作用力Fwp的值的計算結(jié)果。針對其它的所需壓強Pcp及Prp的類似操作，將可獲得所需的各個作用力Fcp及Frp的值作為各運算結(jié)果。
如上述所定義的這種量化過程，即使在系統(tǒng)200包含具有將于稍后定義的相對普通的元件解析度的數(shù)字裝置，例如力控制器228，且即使處理器212、力控制器228及模擬邏輯處理器237的運算皆以該普通的計算解析度為基礎(chǔ)，該量化過程仍可在最小或無量化誤差的情況下完成。所選的元件解析度的優(yōu)選值可約為6比特，且若約為8比特更佳，而選擇約10到12比特為最好的元件分辨率值。當元件的解析度位于此一范圍的上限，和舉例而言具有約14到16比特的高解析度數(shù)字裝置相較，可認為其具有“相對普通”的元件解析度。基于上述，就元件的可用性而言，具有相對普通的解析度的數(shù)字裝置容易獲得，然而隨著解析度的增加，這種高解析度的數(shù)字裝置較不易獲得。
程序表213通常指定從約0到約10psi的所需壓強P的優(yōu)選范圍。然而，若無本發(fā)明所帶來的效益，該壓強范圍的下限一般約為1.5psi的壓強。由于本發(fā)明，壓強P的范圍可由約0psi開始。優(yōu)選壓強范圍的參數(shù)解析度(如前述所定義)為0.001psi，舉例而言，也就是說所需壓強Pwp最佳指定為步長或增幅為0.001psi。
考慮該參數(shù)解析度及元件解析度，就比較而言，上述的一般標準可按如下使用，以決定量化誤差是否通常在使用選擇相對普通的10比特(1024次)元件解析度時，亦即在沒有本發(fā)明的情況下產(chǎn)生。該示例參數(shù)(壓強)增量的絕對值為0.001psi。計算壓強范圍步長的絕對值由壓強范圍10psi除以1024(亦即每個步長約0.01psi)來決定。因此，參數(shù)解析度增量的絕對值會遠小于壓強范圍步長的絕對值。依上述的一般標準，因為隨著步長接近所需的示例的0.005psi壓強Pwp時可以有0或0.01psi的選擇，可預期會產(chǎn)生極大的量化誤差。各該選擇的步長會有0.01psi的選擇，可預期會產(chǎn)生極大的量化誤差。各該選擇的步長會有0.005psi或100％的誤差。然而，諸如下述，該量化誤差不會發(fā)生在本發(fā)明的使用上。更精確地說，借助前述數(shù)字裝置(如力控制器228)具有10或12比特的元件解析度及相同的計算解析度，應(yīng)不會導致量化誤差。
如圖1D所示，處理器212、力控制器228及模擬邏輯處理器237顯示為單獨的單元。為達到所需的最小化或消除量化誤差的目的，本發(fā)明包含指定CMP壓強值P(舉例而言，如圖1D的壓強曲線)的方法。該方法有助于改善從處理器212至力控制器228、從力控制器228至模擬邏輯處理器237、及從力控制器228至力致動器239間所需示例壓強Pwp值的通信。參考圖2及圖3，處理器212由指令240編程。該方法由圖3所描繪的流程圖242定義，且由執(zhí)行指令240的操作244開始。操作244輸出例示所需壓強Pwp(0.005psi)作為壓強請求246。接著進行操作248以指定10比特的計算解析度，該計算解析度是用于獲得所需壓強Pwp的計算值的處理上。而該計算值將具有改善的精確度。于圖1D中，提供鍵盤250或其他輸入裝置以進行操作248。接著進行操作252以定義表示可能的所需壓強Pwp的范圍的一組值。該組數(shù)值包含例示壓強Pwp的所需值(0.005psi)。然后，進行操作254以執(zhí)行指令256。操作254將可能的所需壓強值Pwp的例示范圍的最高值(10psi)除以計算解析度(例示為1024)的值，以獲得一系列的壓強刻度258。舉例而言，壓強刻度258可如圖4所示標識為0-L1、L1-L2、...、(Ln-1)-Ln。壓強刻度258表示例示壓強Pwp的均勻增加的可能值的范圍260，該范圍260具有等量的所需壓強值Pwp。在該例示情況下，各個范圍260的壓強值等于0.01psi。壓強Pwp的例示范圍的各個刻度258設(shè)有一不同的第一刻度標識符(例如“I1”、“I2”、...“In”)。不同的第一標識符“In”的數(shù)目(例示為1024)與計算解析度的值(例示為1024)相等。在本例中，操作254產(chǎn)生指定刻度I1的第一刻度標識符作為所需的示例壓強Pwp位于其中的刻度。
進行操作264，以進一步執(zhí)行指令256，藉由提供一個不同的第二標識符(SP)以代表在任何指定的刻度258的一個的設(shè)定點266的值，例如刻度I1，來指定壓強Pwp的所需值(例示為0.005psi)。設(shè)定點266可對應(yīng)已標識的刻度258中的任何特定壓強值，例如刻度I1中的0.005psi。該不同的第二標識符SP數(shù)目(例示為1024)與計算解析度(例示條件下為1024)的值相同。對應(yīng)壓強Pwp的設(shè)定點266，可如圖4所示由第二標識符SP512標識。如圖3所示，藉由操作254及264分別輸出第一及第二標識符I1及SP512，可完成對例示的CMP壓強Pwp的指定?？梢岳斫庠撚嬎憬馕龆扔糜讷@得各個刻度標識符及設(shè)定點標識符。換言的，各個例示的1024于刻度258被分割成例示的1024個可能的設(shè)定點。
參考圖2及圖5，包含指令270、272、274、276、278及280的其它指令由處理器212執(zhí)行，它們由圖5所示的流程圖284中的操作完成，以將例示壓強Pwp的特定所需值傳送至力控制器228以使該例示壓強Pwp的所需值獲得更精確的處理。操作286執(zhí)行指令270的壓強刻度-計數(shù)間的轉(zhuǎn)換，藉以將該例示的第一標識符“In”轉(zhuǎn)換成多個計數(shù)。舉例而言，如表示第一刻度258的例示標識符I1由1計數(shù)表示。表示最后一個刻度258的標識符In由對應(yīng)壓強Pwp的一合適值的例示的1024計數(shù)表示。接著，操作288執(zhí)行指令272的壓強設(shè)定點-計數(shù)的轉(zhuǎn)換，藉以將該第二標識符SP512轉(zhuǎn)換成多個計數(shù)。舉例而言，如表示設(shè)定點266的例示標識符SP512由512個計數(shù)表示，以對應(yīng)0.00psi到0.01psi之間的一半的0.005psi值。例示標識符SP1024標識最后一個設(shè)定點266，且其由1024個計數(shù)表示。為有效地操作力致動器239，壓強刻度-計數(shù)的轉(zhuǎn)換針對奇數(shù)的壓強刻度258(例如刻度I1、I3等等)提供0到1024間的計數(shù)值而對偶數(shù)的壓強刻度258提供1024到0間的計數(shù)值。
該方法的操作290及292分別執(zhí)行指令274及276，以在處理壓強時共同地產(chǎn)生信號214中的一個，或在分別處理各個壓強Pcp或Prp時分別產(chǎn)生各自的信號216及218。各該信號包含兩部分。在例示條件下，一部分表示例示壓強Pwp關(guān)于壓強刻度部分214S的所需值(0.005psi)，第二部分表示壓強設(shè)定點部分214SP。操作290執(zhí)行指令274的壓強刻度計數(shù)-電壓的轉(zhuǎn)換。操作290的進行再次使用了計算解析度，藉以將第一標識符“I1”的計數(shù)值轉(zhuǎn)換為電壓。該轉(zhuǎn)換可由在輸出214的電壓范圍中，選取一數(shù)值例如10伏特來進行。該電壓范圍除以計算解析度，可獲得一壓強刻度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換函數(shù)值，在例示條件下該值為每計數(shù)0.01伏特。因此，第一刻度標識符I1的一個計數(shù)值對應(yīng)0.01伏特值，其可視為壓強刻度伏特數(shù)且代表兩部分信號214的壓強刻度部分214S的值。
操作292執(zhí)行指令276的壓強設(shè)定點的計數(shù)-電壓的轉(zhuǎn)換。操作292中的執(zhí)行再一次使用了藉以將第二標識符“SP512”的計數(shù)值轉(zhuǎn)換成電壓的計算解析度。將上述信號214的10伏特電壓值范圍除以計算解析度，可提供具有每個計數(shù)約0.01伏特值的壓強設(shè)定點數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換函數(shù)。因此，第二刻度標識符SP512的512個計數(shù)值對應(yīng)到約5.0伏特的電壓值，該5.0伏特的電壓值可視為壓強設(shè)定點伏特數(shù)，且代表兩部分信號214的壓強設(shè)定點部分214SP的值。
操作294執(zhí)行指令278及280。該所需的例示壓強Pwp由信號214S(即壓強刻度伏特數(shù)的0.01伏特值)及信號214SP(即壓強設(shè)定點伏特數(shù)的5.0伏特值)定義，而完成該方法。如圖2所示，信號214S及214SP由處理器212輸出，且饋入圖6所示的力控制器228。流程圖242及284的方法，可有助于改善例示所需壓強值Pwp由處理器212傳送至力控制器228的精確度，且諸如下述，該例示所需壓強Pwp的精確值可在力控制器228中獲得。
例示所需壓強Pwp的值由處理器212傳送至力控制器228的精確度的改善的一個方面，可藉由定義同步化或壓強同步化數(shù)據(jù)300來促進。數(shù)據(jù)300將代表第一數(shù)字處理器的處理器212的、代表第二數(shù)字處理器的控制器228的力處理器234W的計算操作同步化。該同步化數(shù)據(jù)300包括表I所示的數(shù)據(jù)組表1同步化數(shù)據(jù)300

基于上述，流程圖242和284中的操作，依據(jù)同步化數(shù)據(jù)300的一個或多個項進行。處理器212及力控制器228，舉例而言可經(jīng)由總線296由硬盤301提供同步化數(shù)據(jù)300。數(shù)據(jù)300舉例而言可以RS232信號的形式饋入力控制器228。一般來說，依據(jù)該同步化數(shù)據(jù)300的一個或多個項，第二數(shù)字控制器(即圖1D的力處理器234W)轉(zhuǎn)換第一及第二數(shù)字數(shù)據(jù)(例如例示的各個0.01伏特信號214S及例示5伏特信號214SP)至一數(shù)據(jù)項302，該數(shù)據(jù)項302是理想地數(shù)字表示該參數(shù)(該例示所需壓強Pwp)的精確初始值(例如例示的0.005psi)的壓強請求。
更詳言的，綜合圖6A及圖6B來看，顯示出同步化數(shù)據(jù)300(以RS232信號顯示)經(jīng)由總線296從硬盤301中提供給力處理器234W。力處理器234W包含用于處理信號214S的指令304、306及308，及用于處理信號214SP的指令310、312及308。圖7顯示處理信號214S的操作的流程圖320。操作322將壓強刻度信號214S的電壓值，轉(zhuǎn)換成表示計數(shù)且具有對應(yīng)該各個例示指定壓強刻度I1，亦即1個計數(shù)的值的數(shù)字數(shù)據(jù)324。在該轉(zhuǎn)換中，操作322運用同步化數(shù)據(jù)300的壓強刻度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換函數(shù)。接著進行操作326，其中執(zhí)行指令306以將數(shù)字數(shù)據(jù)324的1計數(shù)值，轉(zhuǎn)換成以圖4所示的1024個刻度之一來表示的數(shù)字數(shù)據(jù)328。在該轉(zhuǎn)換中，操作326使用同步化數(shù)據(jù)300的刻度258的定義。
當進行操作322時，該方法同時進行操作330，以將壓強設(shè)定點信號214SP的電壓值轉(zhuǎn)換成以計數(shù)值表示且具有對應(yīng)各個指定刻度SP512的值，即512個計數(shù)的數(shù)字數(shù)據(jù)332。于該轉(zhuǎn)換中，操作330使用同步化數(shù)據(jù)300的壓強設(shè)定點數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換函數(shù)。接著，進行操作334以執(zhí)行指令312，藉以將數(shù)字數(shù)據(jù)332的512個計數(shù)值，轉(zhuǎn)換成代表如圖4所示的刻度I1中的設(shè)定點的數(shù)字數(shù)據(jù)336。在該轉(zhuǎn)換中，操作326使用刻度258的定義。
進行操作338以執(zhí)行指令308，以轉(zhuǎn)換由數(shù)字數(shù)據(jù)328代表的例示壓強刻度I1身份，及由數(shù)據(jù)336代表的壓強設(shè)定點身份。壓強刻度I1的轉(zhuǎn)換，會產(chǎn)生圖4中所示包含例示壓強Pwp的1024個刻度之一的范圍值(0到0.01psi)的標識。設(shè)定點SP512的轉(zhuǎn)換，會產(chǎn)生對例示所需壓強Pwp的精確值，亦即0.005psi的標識。在該轉(zhuǎn)換中，操作338使用同步化數(shù)據(jù)330的壓強刻度258的定義。代表所需壓強Pwp值(例示為0.005psi)的數(shù)字數(shù)據(jù)340被輸出以作為壓強請求302。
參考圖2、圖6A及6B指出在力處理器234W中對上述壓強同步化數(shù)據(jù)300的使用，其選擇相對普通的計算解析度，且將該計算解析度分成例示所需壓強Pwp的壓強范圍與輸出信號214的電壓范圍兩部分，而可改善例示所需壓強Pwp的壓強值由處理器212傳送至力處理器234W的精確度。
基于上述，編碼信號210及壓強信號214、216及218被饋入多軸力控制器228的力處理器234W。力控制器228可為Logosol公司出售的，及對各軸具有IntelTM486系列或相同等級運算能力的可編程信號處理器(DSP)。該DSP處理器228具有三個軸，這意味著該三個軸(晶片208、護圈226與圓盤22的每一個)可同時處理。綜合圖6A及圖6B可顯示出力處理器234W其中的一個晶片軸的細節(jié)。圖7及圖8顯示由力處理器234W進行的操作。另外的兩軸的操作細節(jié)及方法與圖6A、圖6B、圖7及圖8的操作類似。
如圖6A及圖6B所示的處理器234W的晶片軸處理區(qū)域處理器230W中的編碼信號210，以定義在某一時刻及對應(yīng)于各個晶片204與拋光墊220的特定相對位置的區(qū)域Awp?？梢粤私饩幋a器208的解析度必須足夠高，才能在定義區(qū)域A時僅產(chǎn)生少量誤差。該過程如在先申請中所述，會有信號232W被饋入力控制器228的力處理器234W的結(jié)果。圖6A及圖6B顯示出壓強請求302及區(qū)域信號232輸入到一作用力計算指令350。該指令350的處理亦已知在先申請人中所述，且產(chǎn)生一作用力請求352。作用力請求352可以數(shù)字數(shù)據(jù)354表示，該數(shù)字數(shù)據(jù)以力的單位例如磅數(shù)表示，并對應(yīng)施加在例示區(qū)域Awp上的例示所需壓強Pwp。
為達到最小化或消除量化誤差的效果，本發(fā)明更包含指定CMP作用力F(舉例而言，圖1D的作用力曲線)的方法。該方法可改善圖11所示的從力控制器228至模擬邏輯處理器237PP的例示作用力Fwp(對應(yīng)所需壓強Pwp)值的通信。參考圖6A、圖6B、圖8及圖9，處理器234W由指令360進行編程。該方法由流程圖362定義，并以操作364開始。操作364輸出一例示所需作用力Fwp(7.5磅)以代表作用力請求352。接著，操作368指定一計算解析度(例如10或12比特的普通計算解析度)，以用于獲得作用力Fwp計算值的過程。計算解析度(例如10比特)可從儲存在驅(qū)動器301中的壓強同步化數(shù)據(jù)300中讀出。然后，進行操作370以定義出代表可能的所需作用力范圍的一組值。該組值包含例示作用力Fwp的所需值(例示為7.5磅)。作用力Fcp及Frp的處理，以類似于上述作用力Fwp的方式進行。
接著，進行操作372以執(zhí)行指令360。操作372以計算解析度值(例示為1024)去除可能所需作用力Fwp的例示范圍的最高值(約1000磅)，以獲得一系列的作用力刻度376。舉例而言，作用力刻度376可如圖9所示標識為0-M1、M1-M2、...、(Mn-1)-Mn。作用力刻度376表示例示作用力Fwp的均勻增加的可能值的范圍378，該范圍378具有等量的作用力。在該例示情況下，每個范圍378約為1磅。為例示作用力Fwp的各個作用力刻度376設(shè)有一不同的第一刻度標識符(例如“II1”，“II2”，-“IIn”)，不同的第一標識符“IIn”的數(shù)目與計算解析度值相等(例示為1024)。在本例中操作372產(chǎn)生指定刻度II8作為作用力刻度的第一刻度標識符，所需的示例作用力Fwp位于該刻度內(nèi)。
指令360由操作380進一步執(zhí)行，藉由提供一個不同的第二標識符(SSP)以表示在刻度376中任何具體一個刻度內(nèi)的設(shè)定點382的值，例如例示作用力刻度II8，從而指定作用力Fwp的該所需值(例示的7.5磅)。作用力設(shè)定點382可對應(yīng)標識的作用力刻度376中的任何特定作用力，例如刻度II8中的7.5磅。該不同的第二標識符SSP的數(shù)目(例示為1024)與計算解析度(例示條件下為1024)相同。對應(yīng)作用力Fwp的作用力設(shè)定點382可如圖9所示由第二標識符SSP512標識。如圖8所示，藉由操作372及380分別輸出各個第一及第二標識符II8及SSP512，可完成對例示的CMP作用力Fwp的指定。
參考圖6A、圖6B及圖10，包含指令400、402、404、406、408及410的其它指令由力處理器234W執(zhí)行，其由流程圖412中的操作完成，以將例示作用力Fwp的特定所需值傳送至模擬邏輯處理器237PP，從而使該例示作用力Fwp的所需值獲得更精確的處理。模擬邏輯處理器237PP可為Logosol公司出售的，及對各軸具有IntelTM486系列或相同等級運算能力的可編程信號處理器(DSP)，其與用于力控制器228的類似。如圖10所示，操作414執(zhí)行指令400的作用力刻度標識符-計數(shù)轉(zhuǎn)換，藉以將該第一標識符“IIn”轉(zhuǎn)換成多個讀數(shù)。舉例而言，如表示第八作用力刻度376的例示標識符II8由8個讀數(shù)表示；表示最后一個作用力刻度376的示例標識符II 1000由1024個讀數(shù)表示。接著，操作416執(zhí)行指令406的作用力設(shè)定點標識符-計數(shù)轉(zhuǎn)換，藉以將該第二標識符SSP轉(zhuǎn)換成多個讀數(shù)。舉例而言，如表示設(shè)定點382的例示標識符SSP512由512個讀數(shù)表示，以對應(yīng)7.0到8.0磅間的中點即7.5磅作用力值。為有效地操作力致動器239，刻度-計數(shù)轉(zhuǎn)換針對奇數(shù)的作用力刻度376(例如刻度II1、II3等等)提供0到1024間的計數(shù)值；反的，對偶數(shù)的作用力刻度376提供1024到0間的計數(shù)值。
該方法的操作418及420分別執(zhí)行指令402及408，以共同地產(chǎn)生以兩部分形式的信號236W、236C及236R中之一。在涉及信號236W的例示條件下，一部分代表例示作用力Fwp關(guān)于作用力刻度部分236S和作用力設(shè)定點部分236SP的所需例示值(7.5磅)。具體而言，操作418執(zhí)行指令402的作用力刻度計數(shù)值-電壓間的轉(zhuǎn)換。操作418的執(zhí)行再次使用了計算解析度，藉以將第一標識符“IIn”的計數(shù)值轉(zhuǎn)換為電壓。該轉(zhuǎn)換可由從輸出236W的電壓的范圍中，選取一數(shù)值例如10伏特來進行。將該電壓范圍除以計算解析度，可獲得一作用力刻度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換函數(shù)值，在例示條件下該值為每計數(shù)0.01伏特。因此，第一刻度標識符II1的第八計數(shù)值對應(yīng)0.08伏特的值，其可視為作用力刻度伏特數(shù)且代表兩部分的信號236的作用力刻度部分236S的值。
操作420執(zhí)行指令408的作用力設(shè)定點的計數(shù)-電壓轉(zhuǎn)換。操作420的執(zhí)行，再一次使用了藉以將第二標識符“SSP512”的計數(shù)值轉(zhuǎn)換成電壓的計算解析度。將上述信號236SP的示例10伏特電壓值范圍除以計算解析度，可提供具有每個計數(shù)0.01伏特值的作用力設(shè)定點數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換函數(shù)。因此，第二刻度標標識符SSP512的512計數(shù)值對應(yīng)到5.0伏特的電壓值，該5.0伏特的電壓值可視為作用力刻度伏特數(shù)，且代表兩部分的信號236的作用力設(shè)定點部分236SP的值。
接著進行操作422，其中該例示的所需作用力Fwp由信號236S(即作用力刻度伏特數(shù)的0.08伏特值)及信號236SP(即，刻度伏特數(shù)的5.0伏特值)定義，而完成該方法。如圖6B及圖11所示，信號236S及236SP從力控制器228傳送至模擬邏輯處理器237PP。流程圖362及412的方法，可改善例示所需作用力Fwp值從作用力處理器234W至模擬邏輯處理器237PP的傳送精確度，亦即將如下述，該例示所需作用力Fwp的精確值可在模擬邏輯處理器237PP中獲得。
與壓強同步化數(shù)據(jù)300用于處理器212與力處理器234W間進行通信相一致，力處理器234W和模擬邏輯處理器237PP的間的通信藉由后述的模擬同步化數(shù)據(jù)431進行同步化。該數(shù)據(jù)431將代表第一數(shù)字處理器的力處理器234W以及代表第二數(shù)字處理器的模擬邏輯處理器237PP的計算操作同步化。圖6A及圖6B顯示模擬同步化數(shù)據(jù)431以RS232信號的形式，由驅(qū)動器301經(jīng)由總線296提供給力處理器234W。該模擬同步化數(shù)據(jù)431包括表II中所示的數(shù)據(jù)組表二模擬同步化數(shù)據(jù)431

基于上述，流程圖362及412的操作，依據(jù)該模擬同步化數(shù)據(jù)431的一個或多個項進行。相同地，一般說來，依據(jù)該模擬同步化數(shù)據(jù)431的一個或多個項，若作用力處理器234W被考慮為第一數(shù)字處理器，則以模擬邏輯處理器237PP形式出現(xiàn)的第二數(shù)字處理器，轉(zhuǎn)換第一及第二數(shù)字數(shù)據(jù)(即例示各個0.08伏特信號236S及例示5伏特信號236SP)至一數(shù)據(jù)項，該數(shù)據(jù)項是理論上數(shù)字化表示一個參數(shù)(該例示所需作用力Fwp)的精確初始值(7.5磅)的作用力請求450(圖11)。更詳細的，圖11顯示出模擬同步化數(shù)據(jù)431(以RS232信號的形式)由驅(qū)動器432經(jīng)由總線430提供給模擬邏輯處理器237PP。圖11亦顯示模擬邏輯處理器237PP包含了指令452及454以處理作用力刻度信號236S，及包含指令456及458以處理信號236；連同指令460。圖12顯示描述處理信號236的操作的流程圖462。操作464將作用力刻度信號236S的伏特值，轉(zhuǎn)換成以計數(shù)表示且具有對應(yīng)該各個例示指定作用力刻度II8，亦即8個計數(shù)的數(shù)字數(shù)據(jù)466。在該轉(zhuǎn)換中，操作464運用模擬同步化數(shù)據(jù)431的作用力刻度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換函數(shù)。接著進行操作468，其中執(zhí)行指令454以將數(shù)字數(shù)據(jù)466示例性8計數(shù)值，轉(zhuǎn)換成表示以圖9所示的標識為示例性作用力刻度II8的1024個刻度376之一的數(shù)字數(shù)據(jù)470。在該轉(zhuǎn)換中，操作468使用模擬同步化數(shù)據(jù)431的刻度376的定義。
當進行操作464時，該方法同時進行操作470，以將信號236SP的電壓值轉(zhuǎn)換成以計數(shù)表示且具有對應(yīng)各個指定刻度值SSP512，即512個計數(shù)的數(shù)字數(shù)據(jù)472。在該轉(zhuǎn)換中，操作470使用同步化數(shù)據(jù)431的作用力設(shè)定點數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換函數(shù)。接著，進行操作474以執(zhí)行指令458，藉以將數(shù)字數(shù)據(jù)472的512計數(shù)值轉(zhuǎn)換成表示如圖9所示的刻度II8中的作用力設(shè)定點的數(shù)字數(shù)據(jù)476，在該轉(zhuǎn)換中，操作474使用作用力刻度376的定義。
進行操作478以執(zhí)行指令460，以將由數(shù)字數(shù)據(jù)470表示的作用力刻度II8身份，及由數(shù)據(jù)476表示的作用力設(shè)定點身份，轉(zhuǎn)換為圖9所示的包含例示作用力Fwp的一個作用力刻度376的范圍值(7.0到8.0磅)的標識。作用力設(shè)定點SSP512的轉(zhuǎn)換，會產(chǎn)生對例示所需作用力Fwp的精確值，亦即7.5磅的標識。在該轉(zhuǎn)換中，操作478使用模擬同步化數(shù)據(jù)431的作用力刻度376的定義。代表例示所需作用力Fwp的數(shù)字數(shù)據(jù)480，被輸出作為壓強請求450。
參考圖6A、6B及圖11所指出的在模擬邏輯處理器237PP中對模擬同步化數(shù)據(jù)431的上述使用，其選擇相對普通的計算解析度，及將該計算解析度分成例示所需作用力Fwp的作用力范圍與輸出信號236S及236SP的電壓范圍，可改善例示所需作用力Fwp的值由力處理器234W至模擬邏輯處理器237PP的傳送精確度。
圖11更顯示出模擬邏輯處理器237PP亦被提供以指令500，以將作用力請求450轉(zhuǎn)換成一模擬上范圍信號502、一模擬下范圍信號504及兩個數(shù)字邏輯信號506及508。指令500由圖13所示的流程圖510描述的方法執(zhí)行。操作512使用作用力刻度376及例示作用力標識符II8，使信號502及504定義出或表示出由例示標識符II8所標識的一個作用力刻度376的各個上下邊界或范圍。因此，在例示所需作用力F為7.5磅的例示條件下，信號502代表8伏特而信號504代表7伏特。接著，進行定義數(shù)字邏輯以標識被標識的作用力刻度376中的設(shè)定點382的操作514并完成該方法。該數(shù)字邏輯依據(jù)計算解析度(舉例而言，例示情況為10比特)。
為簡化敘述，圖14主要顯示信號506及508的2比特邏輯的一例，且如下述將說明2比特邏輯及10比特邏輯如何執(zhí)行。圖14概要地描繪出模擬電路511，該模擬電路用以將四個輸入信號502、504、506及508轉(zhuǎn)換成模擬信號238之一，在此情況該示例的模擬信號238W為圖1D所示。電路511的操作方法顯示于圖15所描繪出的流程圖500。在操作552中，范圍信號502及504被饋入一減法器電路520，以產(chǎn)生一表示信號502及504的值的差的模擬作用力范圍信號522。在例示情況下，該差值，意即模擬作用力范圍信號522的值為1伏特。依據(jù)數(shù)字邏輯信號506及508的解析度，在圖14的一例顯示為2比特，操作554利用除法器電路524，將模擬作用力范圍信號522的值(亦即兩個模擬作用力信號502及504的差異值)轉(zhuǎn)換成一模擬作用力增幅信號526，其在例示情況下為0.25伏特。輸入除法器電路524的解析度(例如2比特)，舉例而言可來自驅(qū)動器432且依據(jù)該模擬同步化數(shù)據(jù)431。除法器527提供一輸入給除法器524，除法器527依據(jù)模擬信號238的范圍減少信號502及504的值。舉例而言，在2比特情形下為2比特(2×2)除以1；在4比特情形下為16除以2；而在10比特情形下為1024除以100(如圖14所示的例示值)。
依據(jù)經(jīng)由一模擬邏輯信號528的兩個數(shù)字邏輯信號506及508所定義出的邏輯，一乘法器電路530將模擬作用力增幅信號526(例示為0.25伏特)的值轉(zhuǎn)換成一模擬作用力設(shè)定點信號532。于該例示情況下，信號532的值為0.5伏特(0.25乘以模擬邏輯信號528的值2)。由圖14所示及操作556的描述，將模擬作用力信號502及504之一(例如下范圍信號504)加入模擬作用力設(shè)定點信號532，以決定作用力致動器信號238W的值(于該例為7.5伏特)。在操作558中，作用力致動器信號238W被輸出并具有改善后的精確度。
可以了解如圖14的實例所顯示的2比特邏輯，僅使用兩個邏輯輸入信號506及508(例如邏輯A及邏輯B)。當前述的10比特邏輯作為邏輯信號，諸如506及508等等，需使用10個這樣的邏輯信號(例如邏輯A-J)。先由參考圖14所示的2比特邏輯電路開始，10比特邏輯電路將較容易理解。一模擬分析電路570接收各個A及B邏輯信號506及508。電路570可為Logosol公司出售的可編程信號處理器(DSP)。對于2比特邏輯、2乘2即4，可能的邏輯狀態(tài)572-575可由兩個輸入邏輯信號506及508提供。于10比特情況下，10比特邏輯信號對應(yīng)邏輯A到邏輯J可獲得1024個邏輯狀態(tài)。于該2比特的實例中，邏輯狀態(tài)572-575其中之一，輸出一邏輯信號590給由信號506及508所共同定義的任何給定邏輯輸入。各個邏輯信號590皆伴隨具有一伏特電壓值的乘法器輸入592。信號590的值，依據(jù)模擬作用力設(shè)定點信號532的所需值來選擇。一般而言，邏輯信號590的值在24伏特的電源供應(yīng)范圍內(nèi)。因此，在該10比特的實例中，邏輯信號590的值范圍由0.0伏特至約10.0伏特(圖14所示的例示0.01伏特增幅)。在該2比特的實例中，信號590范圍以例如1.0伏特的增幅由0.0伏特變化至3伏特，如此一個例示信號596可具有2伏特電壓值。
信號532的值依次依賴于信號526及528的值。該對應(yīng)的乘法器輸入592及邏輯信號590被輸入到個自的對應(yīng)乘法器594。對輸入到該模擬邏輯估算電路570的任意給定邏輯輸入而言，只有一乘法器594會輸出一具有非零值的積信號596。該積信號596被圖示的階段加法器600相加以提供一系列的和信號602、604及528。最后一個和信號值即為模擬邏輯電壓信號528的值，且該值取決于由信號506及508邏輯的輸入。在該10比特邏輯的實例中，存在1024個乘法器594及具有1023個階段的加法器600。
就2比特邏輯的一例而言，借助7.5伏特電壓值的所需作用力Fwp，及0.25伏特(1伏特除以4)電壓值的模擬作用力增幅信號526，為獲得該7.5伏特值、總和或模擬邏輯電壓，信號528依據(jù)來自乘法器594之一的2伏特信號596而具有2伏特電壓值。2伏特乘以增幅0.25(2比特實例中信號526的例示值)可得到乘積為0.5伏特電壓值，該值對應(yīng)于對應(yīng)所需作用力Fwp的7.5伏特電壓值的信號504的7伏電壓值的上的電壓量。綜上所述，估算電路570的邏輯狀態(tài)的數(shù)目等于乘法器594的數(shù)目，且加法器的數(shù)目較計算解析度的值少一。
如下為例示10比特邏輯的一例當所需壓強Pwp為例示的0.005psi，且對一例如200mm的晶片208的對應(yīng)所需作用力Fwp為0.25磅。信號236的例示電壓范圍(圖6B)為10伏特(對應(yīng)200mm晶片208的10psi最大壓強P的所需作用力Fwp的502磅范圍)。輸入592的數(shù)值可以0.01伏特的增幅由0伏特變化至10.24伏特，且如圖14所示，下范圍(LR)電壓信號504與上范圍(UR)電壓信號(502)(信號522的值)之間的差值可為9.766毫伏特。10個邏輯輸入506、508等等可因此導致模擬邏輯電壓信號528以增幅值9.537乘以10-6變化。因此，下范圍電壓信號504可以9.537乘以10-6的增幅值增加。因此，對該相對普通10比特解析度的雙重利用，會使信號238(例如圖14的信號238W)具有相當小的增幅值，明顯改善作用力信號238的精確度，且更重要的是，作用力信號238的增幅能夠符合例如高解析度電磁致動器的增幅。
基于上述，可以理解使用系統(tǒng)200可使壓強P與作用力F的計算精確度，能較不依賴高解析度及低可用性數(shù)字裝置的使用。當作用力F施加在晶片204，舉例而言當拋光墊220在CMP操作期間相對該晶片204作橫向移動(圖1A的箭頭226)，該CMP系統(tǒng)200及所述方法因此可提供該作用力F值更精確的計算方式。此外，即使該計算涉及例如處理器212及控制器218兩者的數(shù)字操作，以及電路511的模擬操作，也可以獲得這樣的改善的精確度。重要的是，即使需轉(zhuǎn)換所需壓強P或作用力F的值，舉例而言，如由一組單位轉(zhuǎn)換至第二組單位后再轉(zhuǎn)換回原先的第一組單位，仍能獲得改善的精確度。在該轉(zhuǎn)換中，可發(fā)現(xiàn)例如以第一組單位的壓強值可在轉(zhuǎn)換前后均具有相同數(shù)值。因此該CMP系統(tǒng)200能用來自相對普通解析度的數(shù)字裝置(例如控制器228)傳來的數(shù)據(jù)進行量化處理，且使得該相對普通的計算解析度在獲得一可接受的精確度例如約1％的計算結(jié)果上，變得較不重要。因此量化誤差得以消除或大量減少。
雖然本發(fā)明為闡明的目的而描述某些具體細節(jié)，然而，當能理解在隨附的權(quán)利要求的范圍內(nèi)，仍能進行一定的改變或變化。因此，本實施例僅為例示之用而非限制本發(fā)明，且本發(fā)明并不限定于此提供的細節(jié)，而可在隨附的權(quán)利要求的范圍下作均等的變化。
權(quán)利要求
1.一種精確表示方法，用以精確表示化學機械拋光中施加于一晶片的壓強值的壓強范圍中經(jīng)由計算處理而得到的一所需值，該方法包含如下操作步驟把壓強范圍除以一元件解析度的值，以定義該壓強范圍的刻度部分；產(chǎn)生一第一輸出信號，以標識包含該所需值的刻度部分其中的一個；及產(chǎn)生一第二輸出信號，以標識可定義該已標識刻度部分中的請求值的一設(shè)定點。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中該元件解析度一數(shù)字裝置的解析度，該數(shù)字裝置輸出代表該一個刻度部分及該設(shè)定點的身份的數(shù)據(jù)。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中產(chǎn)生該第一輸出信號的操作包含將該已標識刻度部分轉(zhuǎn)換成解析度單位；把第一輸出信號的范圍除以元件解析度，以定義一第一信號轉(zhuǎn)換因子；及通過將該已標識刻度部分的計數(shù)值乘以該第一信號轉(zhuǎn)換因子，將以解析度單位表示的該已標識刻度部分轉(zhuǎn)換成該第一輸出信號。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中產(chǎn)生該第二輸出信號的操作包含將該已標識設(shè)定點轉(zhuǎn)換成解析度單位；把該第一輸出信號范圍除以該元件解析度，以定義一第二信號轉(zhuǎn)換因子；及通過將該已標識設(shè)定點的計數(shù)值乘以該第二信號轉(zhuǎn)換因子，將以解析度單位表示的該已標識設(shè)定點轉(zhuǎn)換成該第二輸出信號。
5.一種在化學機械拋光的參數(shù)計算中減少量化誤差的方法，該方法包含如下操作步驟定義用于第一及第二數(shù)字處理器的同步化操作的同步化數(shù)據(jù)，該同步化數(shù)據(jù)定義一計算解析度、一組用于計算的參數(shù)值、一組用于在第一及第二數(shù)字處理器間的通信的輸出參數(shù)數(shù)據(jù)值、一定義該參數(shù)與該組參數(shù)值被劃分成的多個刻度中的每一個刻度之間關(guān)系的刻度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換函數(shù)、一定義刻度中的一特定刻度的參數(shù)值的范圍間的關(guān)系的設(shè)定點數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換函數(shù)、及一定義該特定刻度的參數(shù)的一所需值的設(shè)定點；依據(jù)該同步化數(shù)據(jù)，在該第一處理器中執(zhí)行一第一轉(zhuǎn)換操作，該第一轉(zhuǎn)換操作在該參數(shù)的一所需值上執(zhí)行，第一轉(zhuǎn)換操作將該參數(shù)的該所需值轉(zhuǎn)換成代表刻度的該特定刻度的第一輸出參數(shù)數(shù)字數(shù)據(jù)；依據(jù)該同步化數(shù)據(jù)，在該第一處理器中執(zhí)行一第二轉(zhuǎn)換操作，該第二轉(zhuǎn)換操作在該參數(shù)的該所需值上執(zhí)行，以將該所需值轉(zhuǎn)換成代表定義特定刻度中的所需參數(shù)值的該設(shè)定點的第二輸出參數(shù)數(shù)字數(shù)據(jù)；依據(jù)該同步化數(shù)據(jù)，在該第二處理器中執(zhí)行一第三轉(zhuǎn)換操作，該第三轉(zhuǎn)換操作在該第一輸出參數(shù)數(shù)字數(shù)據(jù)上執(zhí)行，以將該第一輸出參數(shù)數(shù)字數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成代表刻度中的該特定刻度的刻度數(shù)據(jù)；及依據(jù)該同步數(shù)據(jù)，在該第二處理器中執(zhí)行一第四轉(zhuǎn)換操作，該第四轉(zhuǎn)換操作在該第二輸出參數(shù)數(shù)字數(shù)據(jù)上執(zhí)行，以將該第二輸出參數(shù)數(shù)俠數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成代表該參數(shù)的該所需值的數(shù)字數(shù)據(jù)。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其中該第一轉(zhuǎn)換操作包含將該計算解析度劃分為該組參數(shù)值的最高值，以定義由大量該多個刻度所表示的該刻度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換函數(shù)，每個該刻度具有該組數(shù)值內(nèi)的一范圍；每個范圍為等值，且其中該第一轉(zhuǎn)換操作還包含標識對應(yīng)該參數(shù)的該所需值的刻度。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其中該設(shè)定點數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換函數(shù)是依據(jù)該參數(shù)的該所需值與該特定刻度的參數(shù)的范圍值兩者的比值。
8.如權(quán)利要求6所述的方法，其中該同步化數(shù)據(jù)還包含以每個電壓值的計數(shù)數(shù)表示的一電壓轉(zhuǎn)換值的定義，且其中該第三轉(zhuǎn)換操作包含將該第一輸出參數(shù)數(shù)字數(shù)據(jù)的一電壓值乘上電壓轉(zhuǎn)換值，以將第一輸出參數(shù)數(shù)字數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成數(shù)字計數(shù)數(shù)據(jù)，且其中該同步化數(shù)據(jù)還包含以刻度中的每個特定刻度的計數(shù)數(shù)表示的一計數(shù)轉(zhuǎn)換值的定義，且其中該第三轉(zhuǎn)換操作包含將該第一輸出參數(shù)數(shù)字數(shù)據(jù)的數(shù)字計數(shù)數(shù)據(jù)值乘以計數(shù)轉(zhuǎn)換值，以將該數(shù)字計數(shù)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成刻度數(shù)據(jù)。
9.如權(quán)利要求6所述的方法，其中該設(shè)定點數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換函數(shù)還包含以每個電壓值的計數(shù)數(shù)表示的一電壓轉(zhuǎn)換值的定義，且其中該第四轉(zhuǎn)換操作包含將該第二輸出參數(shù)數(shù)字數(shù)據(jù)的一電壓值乘以電壓轉(zhuǎn)換值，以將第二輸出參數(shù)數(shù)字數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成數(shù)字計數(shù)數(shù)據(jù)，且其中該設(shè)定點數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換函數(shù)更包含以對應(yīng)刻度中的該特定刻度的所需參數(shù)的計數(shù)數(shù)表示的一計數(shù)轉(zhuǎn)換值的定義。
10.一種指定化學機械拋光的參數(shù)以減少量化誤差的方法，其中一計算解析度被用于處理該參數(shù)的所需值以獲得該參數(shù)的計算值，該方法包含如下操作步驟定義該計算解析度的一相對普通值；定義一組該參數(shù)值，該組數(shù)值包含該參數(shù)的可能值，該組可能的參數(shù)值包含該參數(shù)的該所需值；將該組參數(shù)的最高值除以該計算解析度值，以獲得該組的一系列參數(shù)刻度，該參數(shù)刻度代表均勻增加的該參數(shù)的可能值，該刻度具有該參數(shù)的相等范圍，且各個該范圍值具有超出該所需參數(shù)的值；提供針對該參數(shù)的各個刻度的一不同的第一標識符，該不同的第一標識符的數(shù)目與計算解析度的值相同；及藉由提供一不同的第二標識符來指定該參數(shù)的該所需值，以指出刻度中任何一個具體刻度內(nèi)的設(shè)定點值，該設(shè)定點對應(yīng)至任何特定參數(shù)值，且該不同的第二標識符的數(shù)目與計算解析度的值相同。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其中該參數(shù)的該具體所需值被傳送至一處理器以處理該參數(shù)的該所需值，更包含如下操作步驟產(chǎn)生一代表該參數(shù)的該所需值的兩部分輸出，該輸出包含代表第一標識符的第一數(shù)據(jù)，該第一標識符對應(yīng)于包含該參數(shù)的該所需值的該刻度中的具體刻度，該輸出更包含代表第二標識符的第二數(shù)據(jù)，該第二標識符對應(yīng)于該刻度的具體刻度內(nèi)的該參數(shù)的該所需值。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，該方法更包含如下操作步驟接收該輸出的第一及第二數(shù)據(jù)；及藉由選擇對應(yīng)該第一標識符的參數(shù)刻度其中之一，并于該被選取的參數(shù)刻度內(nèi)對應(yīng)該第二標識符選取一數(shù)值，而將該輸出轉(zhuǎn)換成該參數(shù)的該所需值的精確量。
13.如權(quán)利要求10所述的方法，其中定義該計算解析度的相對普通值的操作，是定義一不高于10比特的解析度；該方法更包含如下操作步驟將該兩部分輸出轉(zhuǎn)換成將施加于一晶片上的作用力，該作用力的值對應(yīng)于該所需壓強值。
14.一種于模擬計算中減少量化誤差的方法，該模擬計算是用以將以力為單位表示的代表作用力的輸入，轉(zhuǎn)換成以作用力致動器信號表示的代表作用力的模擬作用力輸出，該方法包含如下操作步驟將該輸入轉(zhuǎn)換成兩個模擬作用力信號及多個數(shù)字邏輯信號，該模擬作用力信號代表將被輸入一作用力致動器的作用力致動器信號的范圍的界限，該范圍包含一具有對應(yīng)以力為單位表示的作用力值的值的作用力致動器信號；該數(shù)字邏輯信號具有小于或等于12比特的解析度，且該數(shù)字邏輯信號代表該作用力致動器信號在具有對應(yīng)于以力為單位表示的作用力值的范圍值內(nèi)；依據(jù)該數(shù)字邏輯信號的解析度，將兩個模擬作用力信號之間的差值轉(zhuǎn)換成一模擬作用力增量信號；依據(jù)由該數(shù)字邏輯信號所定義的邏輯，將該模擬作用力增量信號轉(zhuǎn)換成一模擬作用力設(shè)定點信號；及將該模擬作用力信號其中之一加上該模擬作用力設(shè)定點信號，以決定該作用力致動器信號的值。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，轉(zhuǎn)換該差值的操作包含如下步驟決定兩個模擬作用力信號之間的差值，以輸出一代表該作用力致動器信號范圍的一模擬范圍信號；及將該模擬范圍信號除以該數(shù)字信號的解析度，以輸出該模擬作用力增量信號。
16.如權(quán)利要求14所述的方法，轉(zhuǎn)換該模擬作用力增量信號的操作包含如下步驟使用該數(shù)字邏輯信號以選擇一模擬邏輯信號；及將該模擬作用力增量信號乘以該邏輯模擬信號，以輸出該模擬作用力設(shè)定點信號。
17.如權(quán)利要求14所述的方法，其中該作用力致動器信號、兩個模擬作用力信號、模擬作用力增量信號及模擬作用力設(shè)定點信號中的每一個均為一電壓信號。
18.一種處理裝置，用以進行對化學機械拋光中施加于一晶片的壓強值范圍中的所需值的處理，該處理對于表示該所需值提供改善的精確度，該裝置包含一處理器，經(jīng)編程將該壓強范圍除以元件解析度的值，以定義該壓強范圍的刻度部分；該處理器經(jīng)編程以產(chǎn)生一第一輸出信號，以標識包含該所需值的刻度部分的其中之一；及該處理器經(jīng)編程以產(chǎn)生一第二輸出信號，以標識可定義已標識刻度部分中的請求值的一設(shè)定點。
19.如權(quán)利要求18所述的處理裝置，其中該元件解析度為一數(shù)字裝置的解析度，該數(shù)字裝置輸出代表該刻度部分及該設(shè)定點其中之一的身份的數(shù)據(jù)。
20.如權(quán)利要求19所述的裝置，其中編程該處理器以產(chǎn)生該第一輸出信號包含編程用于將該已標識刻度部分轉(zhuǎn)換成解析度單位；將該第一輸出信號范圍除以該元件解析度，以定義一第一信號轉(zhuǎn)換因子；及藉由將該已標識刻度部分的計數(shù)值乘以該第一信號轉(zhuǎn)換因子倍，將以解析度單位表示的該已標識刻度部分轉(zhuǎn)換成該第一輸出信號。
21.如權(quán)利要求19所述的裝置，其中編程該處理器產(chǎn)生該第二輸出信號包含編程用于將該已標識設(shè)定點轉(zhuǎn)換成解析度單位；將該第一輸出信號范圍除以該元件解析度，以定義一第二信號轉(zhuǎn)換因子；及藉由將該已標識設(shè)定點的計數(shù)值乘以該第二信號轉(zhuǎn)換因子倍，將以解析度單位表示的該已標識設(shè)定點轉(zhuǎn)換成該第二輸出信號。
22.一種在化學機械拋光參數(shù)的計算中減少量化誤差的裝置，該裝置包含第一及第二數(shù)字數(shù)據(jù)處理器，每個處理器提供有用于存儲用于第一和第二數(shù)字處理器同步化操作的同步化數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)存儲，該同步化數(shù)據(jù)定義一計算解析度、一組用于計算的參數(shù)值、一組用于在第一及第二數(shù)字處理器間通信的輸出參數(shù)數(shù)據(jù)值、一定義該參數(shù)與該組參數(shù)值被劃分成的多個刻度中的每個刻度之間關(guān)系的刻度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換函數(shù)、及一定義刻度中該特定刻度的參數(shù)值范圍和一定義該特定范圍中所需參數(shù)值的設(shè)定點；該第一處理器被編輯程以使用同步化數(shù)據(jù)，執(zhí)行將所需參數(shù)值轉(zhuǎn)換為表示刻度中特定刻度的第一輸出壓強數(shù)字數(shù)據(jù)的第一轉(zhuǎn)換；該第一處理器經(jīng)編程以使用該同步化數(shù)據(jù)，執(zhí)行將該參數(shù)的所需值轉(zhuǎn)換成代表定義特定刻度中的參數(shù)的該設(shè)定點的第二輸出壓強數(shù)字數(shù)據(jù)的第二轉(zhuǎn)換；該第二處理器更經(jīng)編程以使用該同步化數(shù)據(jù)，執(zhí)行將該第一輸出參數(shù)數(shù)字數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成代表該刻度中的特定刻度的刻度數(shù)據(jù)的第三轉(zhuǎn)換；及該第二處理器更經(jīng)編程以使用該同步化數(shù)據(jù)，執(zhí)行將該第二輸出壓強數(shù)字數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成代表該參數(shù)的該所需值的數(shù)字數(shù)據(jù)的第四轉(zhuǎn)換。
23.如權(quán)利要求22所述的裝置，其中將該第一處理器編程以執(zhí)行第一轉(zhuǎn)換包含將該計算解析度劃分成該組參數(shù)值的最高值的指令，以定義由大量該多個刻度所表示的該刻度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換函數(shù)，各該刻度具有該組數(shù)值內(nèi)的一范圍；而各個范圍等值；及標識對應(yīng)該參數(shù)的該所需值的刻度的指令。
24.如權(quán)利要求22所述的裝置，其中該設(shè)定點數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換函數(shù)是依據(jù)該參數(shù)的該所需值與該特定刻度中的參數(shù)值的范圍兩者的比值。
25.如權(quán)利要求22所述的裝置，其中該同步化數(shù)據(jù)更包含以每個電壓值的計數(shù)數(shù)表示的一電壓轉(zhuǎn)換值的定義，且其中將第二處理器編程以執(zhí)行該第三轉(zhuǎn)換包含指令將該第一輸出參數(shù)數(shù)字數(shù)據(jù)的一電壓值乘以電壓轉(zhuǎn)換值，以將第一輸出參數(shù)數(shù)字數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成數(shù)字計數(shù)數(shù)據(jù)；其中該同步化數(shù)據(jù)更包含以刻度中的每個特定刻度的計數(shù)數(shù)表示的一計數(shù)轉(zhuǎn)換值的定義；及其中編程該第二處理器以執(zhí)行第三轉(zhuǎn)換包含將該第一輸出參數(shù)數(shù)字數(shù)據(jù)的數(shù)字計數(shù)數(shù)據(jù)值乘以計數(shù)轉(zhuǎn)換值的指令，以將該數(shù)字計數(shù)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成刻度數(shù)據(jù)。
26.如權(quán)利要求22所述的裝置，其中該設(shè)定點數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換函數(shù)更包含以每個電壓值的計數(shù)數(shù)表示的一電壓轉(zhuǎn)換值的定義；及其中編程該第二處理器以執(zhí)行第四轉(zhuǎn)換包含將該第二輸出壓強數(shù)字數(shù)據(jù)的一電壓值乘以電壓轉(zhuǎn)換值的指令，以將第二輸出參數(shù)數(shù)字數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成數(shù)字計數(shù)數(shù)據(jù)。
27.一種指定化學機械拋光的壓強以減少量化誤差的裝置，其中一計算解析度被用于處理該壓強的所需值以獲得該壓強的計算值，該裝置包含一化學機械拋光系統(tǒng)，裝配有施加壓強于一晶片的一拋光墊，該壓強落在包含該壓強的所需值的一組壓強值范圍內(nèi)；一第一數(shù)字處理器，用具有一相對普通值的計算解析度編程，且該第一處理器進一步編程為將該組壓強的最高值除以該計算解析度值，以獲得該組的一系列壓強刻度，該壓強刻度代表均勻增加的該壓強的可能值，該刻度具有相等的壓強范圍，且各該范圍具有超出該所需壓強值的值；該第一數(shù)字處理器進一步編程為以為該壓強的每個刻度提供一不同的第一標識符，該不同的第一標識符的數(shù)目與計算解析度的值相同；及該第一數(shù)字處理器進一步編程為以藉由提供一不同的第二標識符指定該壓強的該所需值，以指出刻度中任何一個具體刻度內(nèi)的設(shè)定點值，該設(shè)定點對應(yīng)至任一特定壓強值，且該不同的第二標識符的數(shù)目與計算解析度的值相等。
28.如權(quán)利要求27所述的裝置，其中該壓強的具體所需值被傳送至一第二數(shù)字處理器以處理該壓強的該所需值，該裝置包括該第一數(shù)字處理器被進一步編程以產(chǎn)生一兩部分輸出以代表該壓強的該所需值，該輸出包含代表第一標識符的第一數(shù)據(jù)，該第一標識符對應(yīng)包含該壓強的該所需值的該刻度中的具體刻度，該輸出更包含代表第二標識符的第二數(shù)據(jù)，該第二標識符對應(yīng)該刻度中的具體刻度內(nèi)的該壓強的該所需值。
29.如權(quán)利要求28所述的裝置，其中該第二數(shù)字處理器被裝配以接收該輸出的第一及第二數(shù)據(jù)，且該第二數(shù)字處理器用具有一相對普通值的計算解析度進行編程；及該第二數(shù)字處理器被編程以藉由選擇對應(yīng)該第一標識符的壓強刻度其中之一，并于該被選取的壓強刻度內(nèi)對應(yīng)該第二標識符選取一數(shù)值，而將該輸出轉(zhuǎn)換成該壓強的該所需值的精確量。
30.一種在模擬計算中減少量化誤差的裝置，該模擬計算用以將以力為單位表示的代表作用力的輸入，轉(zhuǎn)換成以輸入到作用力致動器的信號表示的代表作用力的模擬作用力輸出，該裝置包含一處理器，被編程以將該輸入轉(zhuǎn)換成兩個模擬作用力信號及多個數(shù)字邏輯信號，該模擬作用力信號代表將被輸入到一作用力致動器的信號的范圍的界限，該范圍包含一具有對應(yīng)于以力為單位表示的作用力值的值的作用力致動器信號，每個數(shù)字邏輯信號具有小于或等于12比特的解析度，該數(shù)字邏輯信號同時代表該具有對應(yīng)于以力為單位表示的作用力值的值的范圍中的作用力致動器信號；第一模擬電路，響應(yīng)該數(shù)字邏輯信號的解析度，將兩個模擬作用力信號的差值轉(zhuǎn)換成一模擬作用力增量信號；第二模擬電路，響應(yīng)由該數(shù)字邏輯信號所定義的邏輯，將該模擬作用力增量信號轉(zhuǎn)換成一模擬作用力設(shè)定點信號；及第三模擬電路，將該模擬作用力信號其中之一加入該模擬作用力設(shè)定點信號，以決定該作用力致動器信號的值。
31.如權(quán)利要求30所述的裝置，其中代表以力為單位表示的作用力的該輸入是依據(jù)一輸入解析度，且其中該輸入解析度與該數(shù)字邏輯信號的解析度相等。
32.如權(quán)利要求30所述的裝置，其中該第一模擬電路包含一差值電路，用以產(chǎn)生一代表該作用力致動器信號范圍的一模擬范圍電壓信號，該范圍為兩個模擬作用力信號間的差值；及一除法電路，用于將該模擬范圍電壓信號除以該數(shù)字信號的解析度的函數(shù)，以輸出該以電壓表示的模擬作用力增量信號。
33.如權(quán)利要求30所述的裝置，其中該第二模擬電路包含數(shù)字邏輯電路，響應(yīng)該數(shù)字邏輯信號的邏輯以選擇一模擬邏輯電壓信號；及模擬乘法器電路，用以將該模擬電壓作用力增量信號乘以該邏輯模擬電壓信號，以輸出該模擬作用力設(shè)定點信號的電壓值。
34.如權(quán)利要求30所述的裝置，其中該第二模擬電路包含邏輯估算電路，具有對應(yīng)該數(shù)字邏輯信號的解析度的每個比特的一個邏輯輸入，該邏輯估算電路具有對應(yīng)該數(shù)字邏輯信號的解析度的每個計數(shù)的一個二進制邏輯輸出；一邏輯乘法器電路，包含對應(yīng)該數(shù)字邏輯信號的解析度的每個計數(shù)的一個乘法器，每個乘法器具有對應(yīng)每個二進制邏輯輸出的一個二進制邏輯輸入，該乘法器具有依據(jù)該數(shù)字邏輯信號的解析度的計數(shù)數(shù)目選取的不同數(shù)值的一個邏輯電壓輸入，且每個乘法器具有一設(shè)定點因子的輸出；一系列的加法器電路，各自依序加上設(shè)定點因子輸出中的兩個以產(chǎn)生一第一和，該加法電路將該第一和再加上下一個設(shè)定點因子以產(chǎn)生下一個和，且該加法持續(xù)進行至當最終和為具有比該解析度的計數(shù)值少一的數(shù)目的和時；及一乘法器電路，具有該最終和作為一第一輸入，且該模擬作用力增量信號作為一第二輸入，而該乘法器輸出該模擬作用力設(shè)定點信號。
35.一種在模擬計算中減少量化誤差的裝置，該模擬計算用以將以力為單位表示的代表作用力的輸入，轉(zhuǎn)換成以將被輸入到作用力致動器的信號表示的代表作用力的模擬作用力輸出，其中以力為單位表示的代表作用力的輸入是依據(jù)一輸入解析度，且其中該輸入解析度與該數(shù)字邏輯信號解析度相等，該裝置包含一處理器，被編程為以將該輸入轉(zhuǎn)換成兩個模擬作用力信號及多個數(shù)字邏輯信號，該模擬作用力信號代表將被輸入到一作用力致動器的作用力致動器信號的范圍的界限，該作用力致動器信號的范圍包含一具有對應(yīng)于以力為單位表示的作用力值的值的作用力致動器信號值，該數(shù)字邏輯信號具有小于或等于12比特的解析度，且數(shù)字邏輯信號代表在具有對應(yīng)于以力為單位表示的作用力值的值范圍中的該作用力致動器信號；一差值電路，用以產(chǎn)生一代表該作用力致動器信號范圍的一模擬范圍電壓信號，該范圍為兩個模擬作用力信號間的差值；一除法器電路，用于將該模擬范圍電壓信號除以該數(shù)字信號的解析度，以輸出該以電壓表示的模擬作用力增量信號；第二模擬電路，響應(yīng)由該數(shù)字邏輯信號所定義的邏輯，將該模擬作用力增量信號轉(zhuǎn)換成一模擬作用力設(shè)定點信號；及第三模擬電路，將該模擬作用力信號其中之一加入該模擬作用力設(shè)定點信號，以決定該作用力致動器信號的值。
36.如權(quán)利要求35所述的裝置，其中該第二模擬電路包含數(shù)字邏輯電路，響應(yīng)該數(shù)字邏輯信號的邏輯以選擇一模擬邏輯電壓信號；及模擬乘法器電路，用以將該模擬電壓作用力增量信號乘以該邏輯模擬電壓信號，以輸出該模擬作用力設(shè)定點信號的電壓值。
37.如權(quán)利要求35所述的裝置，其中該第二模擬電路包含邏輯估算電路，具有對應(yīng)該數(shù)字邏輯信號的解析度的每個比特的一個邏輯輸入，該邏輯估算電路具有對應(yīng)該數(shù)字邏輯信號的解析度的每個計數(shù)的一個二進制邏輯輸出；邏輯乘法器電路，包含對應(yīng)該數(shù)字邏輯信號的解析度的每個計數(shù)的一個乘法器，每個乘法器具有對應(yīng)每個二進制邏輯輸出的一個二進制邏輯輸入，該乘法器具有依據(jù)該數(shù)字邏輯信號的解析度的計數(shù)數(shù)目選取的不同數(shù)值的一個邏輯電壓輸入，且每個乘法器具有一設(shè)定點因子的輸出；一系列的加法器電路，分別依序加上該設(shè)定點因子輸出中的兩個以產(chǎn)生一第一和，該加法器電路將該第一和再加上下一個設(shè)定點因子以產(chǎn)生下一和，且該加法持續(xù)進行至當該最終和為具有比該解析度的計數(shù)值少一的數(shù)目的和時；及乘法器電路，具有該最終和作為一第一輸入，且該模擬作用力增量信號作為一第二輸入，而該乘法器輸出該模擬作用力設(shè)定點信號。
全文摘要
一種CMP系統(tǒng)及方法，其中拋光墊相對一晶片及一定位環(huán)作橫向移動，以執(zhí)行于CMP操作時施加所需壓強至該晶片的指令。該壓強計算及壓強對作用力轉(zhuǎn)換的精確度，可在不使用高解析度元件，例如高解析度字裝置的情形下獲得改善。在數(shù)字及模擬兩種操作下，通過由一組單位轉(zhuǎn)換至第二組單位后再轉(zhuǎn)換為第一組單位的所需壓強或作用力值的轉(zhuǎn)換，可獲得該改善的精確度。本發(fā)明的量化過程，可藉由一具有普通解析度的數(shù)字裝置處理的數(shù)據(jù)而完成。該過程在分開的處理器間傳送壓強/作用力刻度及壓強/作用力設(shè)定點數(shù)據(jù)，以獲得具有可接受的粗確度的壓強及作用力計算值，如此可消除或顯著減少量化誤差。
文檔編號H03M1/70GK1543595SQ02807603
公開日2004年11月3日 申請日期2002年3月27日 優(yōu)先權(quán)日2001年3月29日
發(fā)明者M·A·薩爾達納, M A 薩爾達納 申請人:蘭姆研究有限公司