專利名稱：低口徑化學(xué)機(jī)械研磨系統(tǒng)的制作方法
背景技術(shù)：
1.發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明總的涉及化學(xué)機(jī)械研磨(CMP)系統(tǒng)以及用以改善CMP操作性能和效率的技術(shù)。更具體說，本發(fā)明涉及一種用于低口徑(subaperture)CMP系統(tǒng)的晶片承載體。
2.相關(guān)技術(shù)描述在半導(dǎo)體器件的制造中需要進(jìn)行CMP操作，包括研磨、軟料拋光、及晶片清潔。典型地，集成電路器件采用多層結(jié)構(gòu)的形式。在基片層，將形成具有擴(kuò)散區(qū)域的晶體管器件。而在其后的層中，則圖案化內(nèi)連金屬化線并使其電連接至該晶體管器件以確定所需的功能器件。如所周知的，通過二氧化硅等介電材料將圖案化的導(dǎo)電層與其它的導(dǎo)電層絕緣。而當(dāng)更多的金屬化層及相關(guān)的介電層形成時，則平坦化該介電材料的需要即增加。若沒有平坦化處理的話，則額外的金屬化層的制造將由于表面形狀的較大變化而實(shí)質(zhì)上變得更困難。在其它的應(yīng)用中，將金屬化線的圖案形成于該介電材料中，然后將進(jìn)行金屬CMP操作以除去過量的金屬化。
在該現(xiàn)有技術(shù)中，化學(xué)機(jī)械研磨系統(tǒng)通常采用皮帶式、軌道式、或刷洗站，其中以皮帶、研磨墊、或刷子對晶片的一面或兩面進(jìn)行擦洗、軟料拋光及研磨。而研漿則用以促進(jìn)并增強(qiáng)CMP操作。最通常是將研漿導(dǎo)入到移動的準(zhǔn)備表面上，如，皮帶、研磨墊、刷子及類似物等等，且不僅分布于被軟料拋光、研磨或以其它方式由CMP處理準(zhǔn)備的半導(dǎo)體晶片的表面，還分布于整個準(zhǔn)備表面上。而該分布通常由準(zhǔn)備表面的移動、半導(dǎo)體晶片的移動及該半導(dǎo)體晶片與該準(zhǔn)備表面的間產(chǎn)生的摩擦力的組合所實(shí)現(xiàn)的。
在通常的CMP系統(tǒng)中，將晶片安裝于承載體上，而該承載體則沿一旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)。當(dāng)在該旋轉(zhuǎn)晶片的暴露表面上應(yīng)用與研磨墊相抵的作用力時即實(shí)現(xiàn)了該CMP處理，研磨墊沿著一研磨墊方向移動或轉(zhuǎn)動。某些CMP處理則需要在該旋轉(zhuǎn)的晶片被研磨墊所研磨時，應(yīng)用一極大的作用力。
一般，用于CMP系統(tǒng)的研磨墊是由多孔或纖維性材料構(gòu)成。然而，在某些CMP系統(tǒng)，研磨墊在其整個表面上可具有固定的研磨微粒。而依據(jù)所使用的研磨墊種類，將含有分散的研磨微粒的NH4OH或DI水等水溶液所構(gòu)成的研漿應(yīng)用至研磨墊上，從而在研磨墊與晶片的間產(chǎn)生一研磨化學(xué)溶液。
然而，使用通常CMP系統(tǒng)時，會遭遇各種問題。一種反復(fù)發(fā)生的問題被稱為“邊緣效應(yīng)”，其起因于當(dāng)CMP系統(tǒng)以不同于晶片其它區(qū)域的研磨速率對晶片的邊緣進(jìn)行研磨時，將導(dǎo)致晶片表面產(chǎn)生不均勻的表面輪廓。與邊緣效應(yīng)相關(guān)的問題可區(qū)分成不同的兩種。第一種類型涉及所謂的“研磨墊回彈效應(yīng)”，起因于研磨墊與晶片邊緣的最初接觸。第二種類型則如下所述。


圖1A示出與現(xiàn)有技術(shù)相關(guān)的研磨墊回彈效應(yīng)。將晶片202安裝于承載體100上。繼而，通過作用力F使晶片202抵靠在研磨墊表面102上，以實(shí)現(xiàn)達(dá)成CMP處理。而在特定的時間點(diǎn)，研磨墊表面102在邊緣接觸區(qū)域104c接觸晶片202的邊緣，且研磨墊表面將如所示般從晶片的邊緣處彈開，因而產(chǎn)生非接觸區(qū)域104a。隨后，研磨墊表面將在接觸區(qū)域104b上與晶片202接觸。然而，研磨墊表面102會再次從晶片202的表面彈開，而產(chǎn)生另一非接觸區(qū)域104a。接著，研磨墊表面再次在另一接觸區(qū)域104b與晶片202接觸。然而，它又再次彈開。因此，在晶片202與研磨墊表面102接觸的區(qū)域中，如接觸區(qū)域104b中，將比其它區(qū)域受以較多的研磨。因此，CMP處理后的晶片將呈現(xiàn)出不均勻的表面輪廓。
“燒毀效應(yīng)”構(gòu)成與邊緣效應(yīng)相關(guān)的第二種類型問題，其在圖1B中示出。如圖所示，當(dāng)晶片202的陡峭邊緣與研磨墊表面102(例如，在邊緣接觸區(qū)域104c上)接觸時，陡峭邊緣被過量研磨，于是發(fā)生了燒毀效應(yīng)。此效應(yīng)起因于極大的壓力作用在晶片202的邊緣上，而該壓力則由表面研磨墊102應(yīng)用作用力F到邊緣接觸區(qū)域104c所確定的極小接觸面積導(dǎo)致的。燒毀效應(yīng)的結(jié)果為，得到的研磨后晶片的邊緣顯現(xiàn)出燒毀環(huán)，而使得邊緣區(qū)域無法使用，因而浪費(fèi)硅器件面積。
已知傳統(tǒng)CMP系統(tǒng)的另一缺點(diǎn)為其無法以沿著預(yù)期完成的拋光層輪廓對晶片202的表面進(jìn)行研磨。通常，已經(jīng)過某些制造處理后的晶片202表面將在其中心區(qū)域內(nèi)具有不同的厚度，且厚度上的變化一直延續(xù)到其邊緣。如圖1C-1所示，在通常的CMP系統(tǒng)中，要設(shè)計(jì)覆蓋整個晶片表面的研磨墊表面102，以在拋光層202a的表面上應(yīng)用一作用力。因此，拋光層202a的整個區(qū)域?qū)⒈谎心ブ猎搾伖鈱?02a是實(shí)質(zhì)上平坦為止。因此，如圖1C-2所示，不論拋光層202a是否具有呈波浪形的輪廓，研磨墊表面102表面都研磨該拋光層202a，而這將導(dǎo)致拋光層202a的厚度不均勻(即，處于點(diǎn)202a1、202a2、202a3、202a4等處)。如所周知，某些電路制造應(yīng)用需要保持特定的材料厚度，以構(gòu)成工作器件。例如，若拋光層202a為一介電層，則需要特定厚度以便在確定其中的金屬線及導(dǎo)電通路。
如上所述，因而本技術(shù)領(lǐng)域需要一種化學(xué)機(jī)械研磨系統(tǒng)，其能實(shí)現(xiàn)對特定的晶片表面目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行精度受控制的研磨，同時基本消除有害的邊緣效應(yīng)、研磨墊回彈效應(yīng)及邊緣燒毀效應(yīng)。
發(fā)明簡述概括而言，本發(fā)明通過提供一種能實(shí)現(xiàn)對晶片的層表面進(jìn)行精度受控制的研磨的系統(tǒng)來滿足上述需求。在一實(shí)施例中，該CMP系統(tǒng)被制成可根據(jù)晶片的層表面的表面外形變化來生成表面層，所述表面層始終具有均勻的厚度。在一優(yōu)選實(shí)施例中，該CMP系統(tǒng)被設(shè)計(jì)成在低口徑研磨結(jié)構(gòu)中實(shí)現(xiàn)一旋轉(zhuǎn)的承載體，從而消除上述的邊緣效應(yīng)、研磨墊回彈效應(yīng)及邊緣燒毀效應(yīng)等缺點(diǎn)。應(yīng)知道，本發(fā)明可以多種方法實(shí)現(xiàn)，包括工藝、設(shè)備、系統(tǒng)、裝置或方法。以下將說明本發(fā)明的幾個實(shí)施例。
在一實(shí)施例中，公開一種化學(xué)機(jī)械研磨(CMP)系統(tǒng)。該CMP系統(tǒng)包含一承載體，其具有一頂面及一底部區(qū)域。該承載體的頂面被設(shè)計(jì)成可固定和旋轉(zhuǎn)一晶片，而晶片具有待制備的一個或多個形成層。還包括一制備頭，其被設(shè)成可被應(yīng)用到小于晶片表面全部的晶片的至少一部分。
在另一實(shí)施例中，還批露一種化學(xué)機(jī)械研磨(CMP)系統(tǒng)。其中一承載體被設(shè)計(jì)成可將一基片在一固定位置并使的旋轉(zhuǎn)。承載體包括一待制備的表面。還包括一主研磨頭。主研磨頭被設(shè)計(jì)成在該旋轉(zhuǎn)的承載體的所述固定位置上方沿著第一或第二方向之一進(jìn)行移動。所述第一方向是從基片表面的大致中心開始到該基片表面的大致邊緣處，而第二方向是從基片表面的大致邊緣處到該基片表面的大致中心。該主研磨頭還被設(shè)計(jì)成應(yīng)用到小于基片表面整個部分的一部分表面上。
在另一實(shí)施例中，還公開一種化學(xué)機(jī)械研磨(CMP)系統(tǒng)。該CMP系統(tǒng)包括一具有一頂面及一底部區(qū)域的承載體。承載體的頂面被設(shè)計(jì)成可固定和旋轉(zhuǎn)一晶片，所述晶片具有待制備的一或多個已形成的層。還包括一制備頭，其被設(shè)計(jì)成應(yīng)用到小于晶片表面整個部分的晶片表面的至少一部分上。還包括一調(diào)整頭，其位于承載體的旁邊。所述調(diào)整頭被設(shè)計(jì)成具有一調(diào)整表面，該調(diào)整表面與晶片的頂面基本上共平面。調(diào)整頭進(jìn)一步被設(shè)計(jì)成當(dāng)制備頭移動至晶片的頂面上時可交出所述制備頭。也可以是，調(diào)整頭被設(shè)計(jì)成當(dāng)制備頭移動至所述調(diào)整頭上時可接收所述制備頭。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)很多。首先，本低口徑CMP系統(tǒng)并不是研磨晶片的整個表面區(qū)域直到晶片表面基本上平坦為止，而是精確且可控制地研磨晶片表面的特定目標(biāo)區(qū)域。因此，在一實(shí)施例中，CMP系統(tǒng)被制成可按照拋光層的表面形狀進(jìn)行研磨，因而可產(chǎn)生一具均勻厚度的拋光層。此外，采用了與承載體結(jié)合的CMP系統(tǒng)，故基本上消除與現(xiàn)有技術(shù)有關(guān)的邊緣效應(yīng)、研磨墊回彈效應(yīng)及邊緣燒毀效應(yīng)。與低口徑CMP系統(tǒng)有關(guān)的其它優(yōu)點(diǎn)包括但不限于很小的占地面積、機(jī)器體積及物質(zhì)成本。
本發(fā)明的其它方面及優(yōu)點(diǎn)將可由隨后結(jié)合附圖的詳細(xì)說明了解，附圖通過舉例方式示出本發(fā)明的構(gòu)思。
附圖簡要說明通過下面結(jié)合附圖的詳細(xì)說明將更容易理解本發(fā)明，其中相似的附圖標(biāo)記表示相似的結(jié)構(gòu)。
圖1A示出與現(xiàn)有技術(shù)相關(guān)的研磨墊回彈效應(yīng)。
圖1B示出與現(xiàn)有技術(shù)相關(guān)的邊緣燒毀效應(yīng)。
圖1C-1為一晶片的橫剖面圖，顯示晶片的不均勻表面形狀。
圖1C-2為一通常的CMP處理后的晶片的橫剖面圖。
圖2A-1為依據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的低口徑CMP系統(tǒng)的平面視圖。
圖2A-2為依據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的低口徑CMP系統(tǒng)的橫剖面圖，顯示保持環(huán)與晶片的間的共平面關(guān)系。
圖2A-3為依據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的低口徑CMP系統(tǒng)的平面視圖，顯示主研磨頭從晶片中心移動到晶片邊緣的情況。
圖2A-4為依據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的低口徑CMP系統(tǒng)的橫剖面圖，顯示次研磨頭的固定位置。
圖2B-1為依據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例當(dāng)主研磨頭的邊緣處于晶片中心處時的接觸面積的示意圖。
圖2B-2為依據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例當(dāng)主研磨頭已從晶片中心移走后的接觸面積的示意圖。
圖2B-3為依據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例當(dāng)主研磨頭到達(dá)晶片邊緣時的接觸面積的示意圖。
圖3A-1為依據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的低口徑CMP系統(tǒng)的平面視圖，示出主研磨頭與次研磨頭相對于承載體的各位置。
圖3A-2為依據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的低口徑CMP系統(tǒng)的橫剖面圖，不僅示出主研磨頭邊緣的位置在晶片的中心處并且次研磨頭邊緣的位置在晶片中心的略偏左側(cè)，還示出保持環(huán)與承載體的共平面關(guān)系。
圖3A-3為低口徑CMP系統(tǒng)的平面視圖，示出主研磨頭與次研磨頭在相反方向上直線移動。
圖3A-4為依據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的低口徑CMP系統(tǒng)的橫剖面圖，描繪出次研磨頭的非靜態(tài)位置。
圖4A-1為依據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的低口徑CMP系統(tǒng)的平面視圖，其中將主研磨頭邊緣設(shè)置在晶片的邊緣，同時將次研磨頭邊緣設(shè)置在晶片中心。
圖4A-2為依據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的低口徑CMP系統(tǒng)的橫剖面圖，示出次研磨頭相對于直線移動固定點(diǎn)(standpoint)的靜態(tài)位置。
圖4A-3為依據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的低口徑CMP系統(tǒng)的平面視圖，其中主研磨頭邊緣已從晶片邊緣直線地移動到晶片中心。
圖4A-4為依據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的低口徑CMP系統(tǒng)的橫剖面圖，描繪出主研磨頭的直線移動及次研磨頭相對于直線移動固定點(diǎn)的固定位置。
圖5A-1為依據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的低口徑CMP系統(tǒng)的平面視圖，顯示主研磨頭與次研磨頭相對于承載體的各位置。
圖5A-2為依據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的低口徑CMP系統(tǒng)的橫剖面圖，其中描繪出主研磨頭與次研磨頭分別位于晶片相對的邊緣上。
圖5A-3為依據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的低口徑CMP系統(tǒng)的平面視圖，其中主研磨頭與次研磨頭已從晶片相對的邊緣直線地移動到晶片中心。
圖5A-4為依據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的低口徑CMP系統(tǒng)的橫剖面圖，描繪出主研磨頭與次研磨頭的直線移動。
圖6A-1為依據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的低口徑CMP系統(tǒng)的平面視圖，其中主研磨頭邊緣與次研磨頭邊緣位于晶片中心。
圖6A-2為依據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的低口徑CMP系統(tǒng)的橫剖面圖，描繪出主研磨頭邊緣的位置與次研磨頭邊緣的位置大約在晶片中心。
圖6A-3為依據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的低口徑CMP系統(tǒng)的平面視圖，其中主研磨頭與次研磨頭已在相同方向上直線地移動。
圖6A-4為依據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的低口徑CMP系統(tǒng)的橫剖面圖，顯示主研磨頭與次研磨頭在相同方向上的直線移動。
圖7A-1為依據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的低口徑CMP系統(tǒng)的平面視圖，描繪出主研磨頭邊緣與次研磨頭邊緣相對于承載體的各位置。
圖7A-2為依據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的低口徑CMP系統(tǒng)的橫剖面圖，示出主研磨頭與次研磨頭的移動方向。
圖7A-3為依據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的低口徑CMP系統(tǒng)的平面視圖，描繪出主研磨頭邊緣與次研磨頭邊緣從晶片邊緣直線移動到晶片中心的情況。
圖7A-4為依據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的低口徑CMP系統(tǒng)的橫剖面圖，其中主研磨頭與次研磨頭已在相同方向上直線地移動。
圖8A-1為依據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的低口徑CMP系統(tǒng)的平面視圖，其中支持點(diǎn)用于支持晶片。
圖8A-2為依據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的低口徑CMP系統(tǒng)的橫剖面圖，示出承載體上的支持點(diǎn)相對于主研磨頭的位置。
圖8A-3為依據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的低口徑CMP系統(tǒng)的平面視圖，不僅示出主研磨頭邊緣從晶片中心直線地移動到晶片邊緣的情況，還示出支持點(diǎn)的固定位置。
圖8A-4為依據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的低口徑CMP系統(tǒng)的橫剖面圖，其中主研磨頭已從晶片中心直線地移動到晶片邊緣。
圖9A-1為依據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的利用支持點(diǎn)的低口徑CMP系統(tǒng)的平面視圖，其中將主研磨頭邊緣設(shè)置在晶片邊緣。
圖9A-2為依據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的利用支持點(diǎn)的低口徑CMP系統(tǒng)的橫剖面圖，示出主研磨頭邊緣位置在晶片的邊緣。
圖9A-3為依據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的利用支持點(diǎn)的低口徑CMP系統(tǒng)的平面視圖，其中主研磨頭邊緣已從晶片邊緣直線地移動到晶片中心。
圖9A-4為依據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的利用支持點(diǎn)的低口徑CMP系統(tǒng)橫剖面圖，描繪出主研磨頭沿晶片邊緣到晶片中心方向的移動。
圖10A-1為依據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的利用多個支持點(diǎn)的低口徑CMP系統(tǒng)的平面視圖。
圖10A-2為依據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的利用多個支持點(diǎn)的低口徑CMP系統(tǒng)的橫剖面圖，其中主研磨頭邊緣被設(shè)置在晶片中心。
圖10A-3為依據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的利用多個支持點(diǎn)的低口徑CMP系統(tǒng)的平面視圖，描繪出主研磨頭沿晶片中心到晶片邊緣方向的直線移動。
圖10A-4為依據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的利用多個支持點(diǎn)的低口徑CMP系統(tǒng)的橫剖面圖，其中主研磨頭邊緣已從晶片中心移動到晶片邊緣。
圖11A-1為依據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的利用多個支持點(diǎn)的低口徑CMP系統(tǒng)的平面視圖，這些支持點(diǎn)大致位于主研磨頭邊緣的相對位置。
圖11A-2為依據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的利用多個支持點(diǎn)的低口徑CMP系統(tǒng)的橫剖面圖，其中將主研磨頭邊緣設(shè)置在晶片邊緣處。
圖11A-3為依據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的利用多個支持點(diǎn)的低口徑CMP系統(tǒng)的平面視圖，其中主研磨頭邊緣已從晶片邊緣移動到晶片中心。
圖11A-4為依據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的利用多個支持點(diǎn)的低口徑CMP系統(tǒng)的橫剖面圖，描繪出主研磨頭沿晶片中心到晶片邊緣方向的移動。
圖12為依據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的非萬向接頭固定的低口徑CMP系統(tǒng)橫的剖面圖。
優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)說明以下將說明一種用于CMP系統(tǒng)的發(fā)明，該系統(tǒng)可對晶片的層表面進(jìn)行精度受控制的研磨。該CMP系統(tǒng)可基本上消除上述的邊緣效應(yīng)、研磨墊回彈效應(yīng)及邊緣燒毀效應(yīng)，而同時有效地控制選擇的晶片區(qū)域上的研磨程度。在多個優(yōu)選實(shí)施例中，該CMP系統(tǒng)提供了一以低口徑研磨結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的晶片承載體。這里所述低口徑研磨結(jié)構(gòu)被定義為這樣一種結(jié)構(gòu)，其中研磨墊與晶片接觸的接觸表面在某些的時間點(diǎn)時小于晶片的表面。
在以下的說明中，為了提供對本發(fā)明的徹底理解，將對許多具體的細(xì)節(jié)予以說明。然而，應(yīng)理解的是，對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，可在不需某些或所有具體的細(xì)節(jié)的情況下實(shí)施本發(fā)明。在其它情況中，沒有詳細(xì)地說明熟知的工藝操作以避免使本發(fā)明難以理解。
圖2A-1為依據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的低口徑CMP系統(tǒng)200的平面視圖。圖2A-1的實(shí)施例包括一主研磨頭208，其被構(gòu)型成可研磨晶片202的表面。主研磨頭208被設(shè)計(jì)成可利用任何類型的研磨墊來研磨晶片202，所述研磨墊包括(但不限于)直線研磨技術(shù)(LPT)研磨墊材料、轉(zhuǎn)動CMP研磨墊材料、固定研磨墊材料等等。一般而言，能達(dá)到期望的研磨水平與精度的研磨墊材料都可使用。
通過在晶片202的不同區(qū)域采用不同或相同的去除速率，系統(tǒng)200的低口徑結(jié)構(gòu)可使該研磨操作具有彈性。不像已知的整個研磨頭與晶片的整個表面接觸的傳統(tǒng)CMP系統(tǒng)，在低口徑CMP系統(tǒng)200中，在任何給定的時間，主研磨頭208與晶片202間的接觸面大小可改變。具體而言，在已知的CMP系統(tǒng)中，研磨頭施力于晶片的整個表面上，從而從晶片的整個表面上去除材料，以產(chǎn)生一基本平坦的晶片。相比之下，在低口徑CMP系統(tǒng)200中，主研磨頭208僅施力至選定的晶片202的區(qū)域上，從而在一特定時間僅從這些選定的區(qū)域去除過量的材料。
而由于晶片接觸面的面積改變(例如，在研磨墊接觸晶片的位置處)，所以該去除速率也將依據(jù)普雷斯頓公式(Preston’s Equation)而改變。根據(jù)普雷斯頓公式，研磨去除速率＝Kp×P×V，其中材料的研磨去除速率為向下作用力(P)與線速度(V)的函數(shù)，而Kp則為普雷斯頓系數(shù)(Preston Coefficient)，其是由研漿的化學(xué)組成(或固定的研磨材料與化學(xué)成分等)、工藝溫度及研磨墊表面以及其它因素所決定的常數(shù)。因此，當(dāng)主研磨頭208與晶片202的間的接觸面愈小時，則該表面材料的去除速率將愈大。在一實(shí)施例中，控制主研磨頭208在晶片202上的位置的能力亦可使材料的研磨操作沿著期望的晶片202的表面形狀去除材料，而并非研磨晶片202的整個表面，直到實(shí)現(xiàn)大致平坦的表面為止。
在本實(shí)施例中，將承載體206設(shè)置于主研磨頭208的下方，并被構(gòu)型成可利用保持環(huán)204與晶片202接合。較理想的情況是，該保持環(huán)204被確定為當(dāng)晶片202被主研磨頭208所研磨時，能與晶片202保持共平面的關(guān)系。該保持環(huán)204由堅(jiān)硬的材料所構(gòu)成，其能承受重復(fù)的研磨、軟料拋光及清潔(即，SiC)。較理想的情況是，承載體206的方位被確定成使晶片202的露出表面面向主研磨頭208。在研磨期間，晶片202被構(gòu)型成沿晶片旋轉(zhuǎn)方向209旋轉(zhuǎn)，并將主研磨頭208設(shè)計(jì)成沿相反方向(制備方向207)旋轉(zhuǎn)。主研磨頭208除了沿制備方向207旋轉(zhuǎn)外，其還被構(gòu)型成能在沿擺動方向211進(jìn)行很小的量往復(fù)移動，以產(chǎn)生一擺動運(yùn)動。因此，主研磨頭208在旋轉(zhuǎn)時，亦同時在擺動方向211進(jìn)行擺動，從而改善在晶片202上進(jìn)行的研磨操作。
在一示范實(shí)施例中，主研磨頭208可被構(gòu)型為與承載體206具有大約相同的尺寸。然而，在不同的實(shí)施例中，較理想的情況是，主研磨頭208可被設(shè)計(jì)成與晶片202具有大約相同的尺寸。因此，在主研磨頭208的尺寸與晶片202的尺寸不同(即，主研磨頭208小于或大于晶片202)的各實(shí)施例中，可改變承載體206的角速度，從而使承載體206的角速度與主研磨頭208的角速度匹配。
在另一實(shí)施例中，低口徑CMP系統(tǒng)200則具有次研磨頭212，其設(shè)置在主研磨頭208的左側(cè)并位于承載體206的上方。在該例子中，次研磨頭被構(gòu)型成當(dāng)晶片202被主研磨頭208研磨時，對晶片202提供額外的支持。在一實(shí)施例中，除了對晶片提供額外的支持外，亦將次研磨頭212設(shè)計(jì)成用作軟料拋光器或清潔器。次研磨頭212可以是固定的或移動的，且如同主研磨頭208般，以一角速度在制備方向207上旋轉(zhuǎn)。
在另一實(shí)施例中，可將調(diào)整頭210設(shè)計(jì)在該承載體206的右側(cè)，并在主研磨頭208的下方，以便能調(diào)整主研磨頭208。如同主研磨頭208與次研磨頭212般，調(diào)整頭210亦在制備方向207上旋轉(zhuǎn)。
最初，在圖2A-1的實(shí)施例中，將主研磨頭208的邊緣確定在一位置X0處，而該位置確定晶片202的中心。因此，通過將主研磨頭208的邊緣設(shè)置在位置X0時，便可使次研磨頭212的邊緣被置于略偏X0的左側(cè)處。而通過將次研磨頭212的邊緣置于略偏X0的左側(cè)處，則在方向211上擺動的主研磨頭208便能研磨晶片202的整個表面。因此，由于該小幅的擺動，故較理想的情況是主研磨頭208接觸晶片202的略偏于X0左側(cè)處的表面。
圖2A-2為圖2A-1的實(shí)施例的橫剖面圖，示出保持環(huán)204與晶片202的共同面關(guān)系。在一較佳實(shí)施例中，將萬向接頭216設(shè)置在該承載體206的下方，并被限定為在研磨、軟料拋光或清潔操作期間內(nèi)使承載體206與該移動的主研磨頭208或次研磨頭212對準(zhǔn)。將萬向接頭216安裝于延伸的心軸224上，該心軸沿晶片旋轉(zhuǎn)方向209旋轉(zhuǎn)。并將該延伸的轉(zhuǎn)軸224構(gòu)型成施一作用力F至該承載體206上。
又如圖2A-2的實(shí)施例所示，該固定式的調(diào)整頭210安裝在調(diào)整心軸226上。而該調(diào)整心軸226則構(gòu)型為施一作用力F到調(diào)整頭210上。并將承載體206與調(diào)整頭210構(gòu)型為可分別沿著心軸224與調(diào)整心軸226上下地移動，以便調(diào)整應(yīng)用到承載體206與調(diào)整頭210的作用力F的大小。
如圖所示，最初，將主研磨頭208的邊緣設(shè)置在位置X0處，并將其構(gòu)型成在移動方向214上進(jìn)行直線運(yùn)動。而圖中亦顯示，次研磨頭212的邊緣處在略偏位置X0的左側(cè)處。在本實(shí)施例中，將次研磨頭212構(gòu)型成靜態(tài)的(相對于該直線運(yùn)動而言)。然而，較理想的情況是，次研磨頭212將沿著制備方向207旋轉(zhuǎn)。
圖2A-3為圖2A-1的實(shí)施例的平面視圖，其中主研磨頭208的邊緣已從位置X0移動的位置X1，這樣可以確定移動方向214上的晶片邊緣。圖2A-4為圖2A-3的低口徑CMP系統(tǒng)200’的橫剖面圖。如圖所示，次研磨頭212保持靜態(tài)。
在本實(shí)施例中，該研磨操作是從主研磨頭208的邊緣研磨晶片202的中心開始的。由于本系統(tǒng)的低口徑結(jié)構(gòu)，因此在特定的時間點(diǎn)，接觸面積(即，晶片202被主研磨頭208所研磨的面積)的尺寸并不同，且因而去除速率也不同。在接觸面積較小時(即，在位置X0附近的接觸面積)，去除速率較大。相較之下，在接觸面積較大的情況時(即，接近位置X1時的接觸面積)，去除速率則較小。然而，應(yīng)注意到，被去除的材料多少取決于晶片202的研磨區(qū)域內(nèi)的輪廓。例如，若晶片202的研磨區(qū)域內(nèi)的輪廓最初就是平的，則主研磨頭208必須去除過量的材料，才能得到平坦的研磨表面；然而，若期望的輪廓是不平坦的，則主研磨頭208在去除預(yù)期的材料量時，可產(chǎn)生被研磨區(qū)域內(nèi)的輪廓。
一旦從晶片202中心附近的區(qū)域去除所有預(yù)期的材料量(例如，表面層材料)后，通過精確地控制主研磨頭208的邊緣到不同的位置而繼續(xù)進(jìn)行該研磨操作，其中不同的位置逐漸遠(yuǎn)離位置x0但靠近位置x1。因此，令主研磨頭208直到最后才研磨晶片202的邊緣，從而可利用較好地對晶片202的邊緣材料去除的控制。
除了控制晶片202的邊緣的去除率，本實(shí)施例還由于利用保持環(huán)204而將該承載體206設(shè)計(jì)成與晶片202接合，因此可消除邊緣效應(yīng)、研磨墊回彈效應(yīng)及邊緣燒毀效應(yīng)。晶片202與保持環(huán)204間存在的共平面關(guān)系產(chǎn)生一種配置，其中當(dāng)晶片202被主研磨頭208所研磨時，保持環(huán)204支持著晶片202。因此，該共平面的配置將允許主研磨頭208持續(xù)地研磨，并到晶片202的邊緣為止，而不會如現(xiàn)有技術(shù)所經(jīng)常發(fā)生的那樣從晶片202的最邊緣下落或過度地研磨晶片的邊緣。
應(yīng)注意到，由于在該低口徑CMP系統(tǒng)200’進(jìn)行改進(jìn)的研磨操作，因此將產(chǎn)出較佳的研磨晶片202。不像傳統(tǒng)的CMP系統(tǒng)中所采用的研磨操作，本發(fā)明是通過主研磨頭208在制備方向207上旋轉(zhuǎn)，并同時在擺動方向211上擺動而進(jìn)行研磨操作。
圖2B-1、圖2B-2及圖2B-3則示出在不同的時間點(diǎn)，接觸面積的尺寸上的不同。在圖2B-1的一個示范實(shí)施例中，最初，將主研磨頭208的邊緣設(shè)置在該位置x0處，即晶片202的中心，因而產(chǎn)生接觸面積230。如圖所示，主研磨頭208與晶片202相交于點(diǎn)232a及點(diǎn)232b，因此產(chǎn)生接觸面積230，其被確定為圓弧線234與圓弧線236所圍出的面積。
繼而，直線地移動主研磨頭208，以使其邊緣更遠(yuǎn)離晶片202的中心，因此產(chǎn)生較小的接觸面積230’。圖2B-2的實(shí)施例顯示出該接觸面積230’，其被確定為圓弧半徑232a’與圓弧半徑232b’之間的面積，而這些圓弧半徑則由于主研磨頭208與晶片202在點(diǎn)232a’及232b’處相交所產(chǎn)生。如圖2B-3的實(shí)施例所示，一旦主研磨頭208的邊緣幾乎到達(dá)晶片202的邊緣時，則產(chǎn)生一很小的接觸面積230”。如圖所示，該接觸面積230”為由圓弧半徑236”與圓弧半徑234”之間形成的小面積，而這些圓弧半徑則由主研磨頭208與晶片202的在232a”及232b”的相交所確定。因此，當(dāng)主研磨頭208的邊緣從位置x0移動到位置x1時，接觸面積將變小，因而可使主研磨頭208在相當(dāng)靠近晶片202邊緣的區(qū)域進(jìn)行精確的研磨操作。雖然主研磨頭208是從位置x0移動到位置x1，但本領(lǐng)域技術(shù)人員顯然知道，主研磨頭208亦可從位置x1移動到位置x0，并從位置x0移動到位置x-1。
同樣地，在圖3A-1及圖3A-2的實(shí)施例中，將主研磨頭208確定在位置x0，以便將次研磨頭212的邊緣設(shè)置在略偏位置x0的左側(cè)處。在本實(shí)施例中，當(dāng)次研磨頭212在制備方向207旋轉(zhuǎn)時，其同時被設(shè)置成在移動方向222上進(jìn)行直線移動。當(dāng)次研磨頭212移動時，位置x0處的主研磨頭將朝反方向進(jìn)行直線移動，即在移動方向214上進(jìn)行直線移動，并同時在擺動方向211擺動。在一優(yōu)選實(shí)施例中，次研磨頭212與主研磨頭208可被構(gòu)型為都大約相同的線速度進(jìn)行移動。然而，在其它實(shí)施例中，主研磨頭208與次研磨頭212的線速度可以不同，并會依據(jù)期望的加工方法而改變。
圖3A-3及圖3A-4描繪出低口徑CMP系統(tǒng)200a’，其中主研磨頭208的邊緣已從位置x0移動到位置x1，同時次研磨頭212的邊緣已從位置x0移動到位置x-1，而在移動方向222上該位置x-1則確定了晶片202的邊緣。由晶片202與保持環(huán)204的共平面配置所提供的支持作用則允許主研磨頭208與次研磨頭212持續(xù)地研磨到晶片202的邊緣，且不會從晶片202的邊緣下落。因此，通過最終研磨晶片202的邊緣的方式，可使該低口徑CMP系統(tǒng)200a’精確地研磨晶片202的邊緣。
圖4A-1及圖4A-2的實(shí)施例描繪出低口徑CMP系統(tǒng)200b，其中將其中所述次研磨頭212的邊緣設(shè)置在位置x0處。在本實(shí)施例中，將次研磨頭212設(shè)計(jì)成固定式(相對于直線移動固定點(diǎn)而言)，而較理想的情況是，同時令其在制備方向207上旋轉(zhuǎn)。在另一實(shí)施例中，可將次研磨頭212設(shè)置成非旋轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)。如圖所示，將主研磨頭208的邊緣設(shè)置在位置x1處，即設(shè)置在沿移動方向214的晶片202的邊緣處。如圖4A-3及圖4A-4的實(shí)施例所示，主研磨頭208的邊緣已從位置x1直線地移動到位置x0，同時次研磨頭212則保持固定。因此，通過先精確研磨晶片202的邊緣，再研磨晶片202的中心的方式，可使低口徑CMP系統(tǒng)200b’具有極大的彈性，同時消除上述的邊緣燒毀效應(yīng)及/或研磨墊回彈效應(yīng)。
在圖5A-1及圖5A-2的實(shí)施例中，將主研磨頭208設(shè)置在位置x1處，即設(shè)置在沿移動方向214的晶片202邊緣處，同時將次研磨頭212的邊緣設(shè)置在位置x-1處，即設(shè)置在沿移動方向222的晶片202邊緣處。并將主研磨頭208與次研磨頭212兩者構(gòu)型成在制備方向207上旋轉(zhuǎn)。且除了旋轉(zhuǎn)之外，主研磨頭208還被設(shè)置成，當(dāng)次研磨頭212在相反方向(即移動方向222)直線地移動時以大約相同的線速度在移動方向214上直線地移動。在一實(shí)施例中，次研磨頭212在晶片202被主研磨頭208研磨的期間內(nèi)不僅支持晶片202，還具有軟料拋光或清潔的額外功能。
低口徑CMP系統(tǒng)200c’表示圖5A-1的實(shí)施例，其中主研磨頭208與次研磨頭212都直線地移動。如圖所示，主研磨頭208已從位置x1(即沿移動方向214的晶片202邊緣)移動到位置x0(即晶片202的中心)。同時，次研磨頭212已從位置x-1直線地移動到位置x0。如此一來，200c’系統(tǒng)可控制晶片202表面的特定目標(biāo)區(qū)域(即晶片202的最邊緣)的研磨，且不需應(yīng)付現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)(即，邊緣燒毀效應(yīng)或研磨墊回彈效應(yīng))。
將圖6A-1及圖6A-2的實(shí)施例的主研磨頭208設(shè)計(jì)成在制備方向207上旋轉(zhuǎn)，同時在擺動方向211上擺動。并進(jìn)一步將主研磨頭208構(gòu)型成在移動方向214上進(jìn)行直線移動。如圖所示，將主研磨頭208的邊緣設(shè)置在位置x0處，以便使次研磨頭212的邊緣被設(shè)置在略偏位置x0的左側(cè)處。在本實(shí)施例中，亦將次研磨頭212設(shè)計(jì)成在制備方向207上旋轉(zhuǎn)，同時在移動方向214上進(jìn)行直線移動。在一實(shí)施例中，當(dāng)晶片202正被主研磨頭208所研磨時，次研磨頭212除了具有地?fù)尉?02的功能，還具有軟料拋光或清潔的功能。
圖6A-3及圖6A-4表示圖6A-1的實(shí)施例在主研磨頭208從位置x0直線地移動到位置x1后的狀態(tài)。還示出次研磨頭212從位置x0同時地移動到位置x1后的狀態(tài)。應(yīng)注意到，由于當(dāng)由位置x0移動到位置x1時，主研磨頭208的線速度大約與次研磨頭212的線速度相同。因此，在特定的情況下，低口徑CMP系統(tǒng)200d’具有先研磨晶片202中心，從而從晶片202的中心處去除表面材料，然后再從邊緣區(qū)域去除任何材料的能力。而該能力將允許CMP系統(tǒng)為了去除表面材料而可沿著預(yù)期的晶片202的表面形狀研磨晶片202的表面。另外，通過直到最后才研磨晶片202的邊緣，低口徑CMP系統(tǒng)200d’可對表面材料的去除進(jìn)行更好的控制，以消除現(xiàn)有技術(shù)的相關(guān)缺點(diǎn)。
如圖7A-1及圖7A-2所示，在200e的低口徑CMP系統(tǒng)中，將主研磨頭208的邊緣設(shè)置在位置x1處，即設(shè)置在沿移動方向214的晶片202邊緣，從而使次研磨頭212的邊緣被設(shè)置在略偏位置x1的左側(cè)處。在本實(shí)施例中，將次研磨頭212設(shè)計(jì)成在移動方向222上進(jìn)行直線移動，并同時旋轉(zhuǎn)。同樣地，主研磨頭208被確定為沿直線方向214進(jìn)行直線移動，同時在制備方向207上旋轉(zhuǎn)并在擺動方向211上擺動。且將主研磨頭208與次研磨頭212設(shè)計(jì)成以相當(dāng)?shù)木€速度移動。
圖7A-3及圖7A-4則描繪出圖7A-1的實(shí)施例在主研磨頭208與次研磨頭212以一相當(dāng)?shù)木€速度沿直線移動方向222移動后的狀態(tài)。如圖所示，主研磨頭208的邊緣已從位置x1直線地移動到位置x0，同時次研磨頭212的邊緣亦已從位置x1直線地移動到位置x0。圖7A-3及圖7A-4示出有彈性的低口徑CMP系統(tǒng)，其中一開始可在不受現(xiàn)有技術(shù)的研磨墊回彈效應(yīng)與邊緣燒毀效應(yīng)影響的情況下，研磨晶片202的邊緣。
圖8A-1為依據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的低口徑CMP系統(tǒng)200f的平面視圖。本實(shí)施例的主研磨頭208被確定為在制備方向207上旋轉(zhuǎn)，同時在擺動方向211上擺動。在一實(shí)施例中，較理想的情況是將該低口徑CMP系統(tǒng)200f設(shè)計(jì)成具有支持點(diǎn)220，而不具有次研磨頭212。并將支持點(diǎn)220構(gòu)型成當(dāng)晶片202被主研磨頭208研磨時，可支持保持環(huán)204。在一實(shí)施例中，將該支持點(diǎn)220設(shè)置在與主研磨頭208相對稱的的位置，以產(chǎn)生一等于由旋轉(zhuǎn)的主研磨頭208所產(chǎn)生的力矩。在一實(shí)施例中，將支持點(diǎn)220設(shè)計(jì)成為剛性的。然而，在不同的實(shí)施例中，支持點(diǎn)220可被設(shè)計(jì)成在利用一自動機(jī)構(gòu)研磨晶片202時，用于支持保持環(huán)204，以產(chǎn)生可與旋轉(zhuǎn)的主研磨頭208所產(chǎn)生的力矩相當(dāng)?shù)某绦蚩刂频淖饔昧?。支持點(diǎn)220可無限制地利用任一種作用力輸出裝置(包括氣動輸出裝置、液壓輸出裝置、電磁輸出裝置或機(jī)械輸出裝置)來支持晶片202。進(jìn)一步地，可使用開放式回路系統(tǒng)或封閉式回路系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)該支持點(diǎn)220，其中可監(jiān)測所產(chǎn)生的作用力及/或反饋。一般而言，可使用任一種能產(chǎn)生一程序控制的作用力的作用力輸出裝置，以補(bǔ)償主研磨頭208所產(chǎn)生的力矩。
圖8A-2為圖8A-1的實(shí)施例的橫剖面圖，其示出與保持環(huán)204和晶片202的共平面關(guān)系相關(guān)的支持點(diǎn)220的位置。如圖所示，一開始將主研磨頭208的邊緣設(shè)置在位置x0處(即晶片202的中心)。
圖8A-3及圖8A-4的低口徑CMP系統(tǒng)200f’則描繪出圖8A-1的實(shí)施例，其中主研磨頭208的邊緣已從位置x0移動到位置x1。如圖所示，主研磨頭208從晶片202的中心處開始研磨晶片202。而當(dāng)主研磨頭208持續(xù)地研磨晶片202的表面時，支持點(diǎn)220將通過應(yīng)用到保持環(huán)204上的作用力而支持晶片202，以補(bǔ)償由主研磨頭208產(chǎn)生的力矩。由于通過支持點(diǎn)220支持晶片202，所以當(dāng)晶片202被主研磨頭208研磨時，低口徑CMP系統(tǒng)200f’將可在不會面臨現(xiàn)有技術(shù)的有關(guān)缺點(diǎn)的情況下，研磨到晶片202的最邊緣。
在圖9A-1及圖9A-2的實(shí)施例中，當(dāng)保持環(huán)204固定被主研磨頭208所研磨的晶片202時，由支持點(diǎn)220施力到保持環(huán)204上。在本實(shí)施例中，將主研磨頭208的邊緣設(shè)置在位置x1處，同時將支持點(diǎn)220設(shè)置在保持環(huán)204上的對稱相對點(diǎn)。如圖9A-3及圖9A-4的實(shí)施例所示，主研磨頭208已沿著移動方向222，從位置x1(即晶片202的邊緣)移動到位置x0(即晶片的中心)。因而可使低口徑CMP系統(tǒng)200g’在不會面臨現(xiàn)有技術(shù)的研磨墊回彈效應(yīng)及邊緣燒毀效應(yīng)的情況下，研磨到晶片202的最邊緣。
在低口徑CMP系統(tǒng)200h的一實(shí)施例中，可采用多個支持點(diǎn)220。如圖10A-1及圖10A-2的實(shí)施例所示，當(dāng)保持環(huán)204在晶片202被主研磨頭208研磨時將其固定的同時，兩個支持點(diǎn)220被用于在保持環(huán)204上應(yīng)用力。在本實(shí)施例中，將主研磨頭208的邊緣設(shè)置在位置x0處時，同時將支持點(diǎn)220設(shè)置在保持環(huán)204上的相對位置。所述多個支持點(diǎn)220支持著保持環(huán)204，從而通過產(chǎn)生一與主研磨頭208所產(chǎn)生的力矩相當(dāng)?shù)牧貋碇С志?02。
采用多個的支持點(diǎn)220的優(yōu)點(diǎn)在主研磨頭208研磨晶片202的邊緣時變得尤其明顯。圖10A-3及圖10A-4的實(shí)施例描繪出主研磨頭208的邊緣已從位置x0移動到位置x1時的低口徑CMP系統(tǒng)200h’。如圖所示，主研磨頭208從位置x0移動到位置x1(即移動到晶片202的邊緣)，支持點(diǎn)220支持著保持環(huán)204，因而支持住晶片202。保持環(huán)204與晶片202間的共平面關(guān)系以及由這些支持點(diǎn)220所提供的支持允許研磨頭208研磨到晶片202的邊緣，而不會從晶片202的邊緣下落。
圖11A-A及圖11A-2描繪出依據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的低口徑CMP系統(tǒng)。本實(shí)施例也采用多個支持點(diǎn)220，在由主研磨頭208對晶片202進(jìn)行研磨時由保持環(huán)204固定住晶片202的同時，所述多個支持點(diǎn)在保持環(huán)204上應(yīng)用作用力。在本實(shí)施例中，將主研磨頭208的邊緣設(shè)在位置x1處，同時將多個支持點(diǎn)220設(shè)置在保持環(huán)204上的相對位置處。如圖11A-3及圖11A-4的實(shí)施例所示，主研磨頭208已從位置x1移動到位置x0。這些支持點(diǎn)220可使主研磨頭208在不產(chǎn)生任何研磨墊回彈效應(yīng)或邊緣燒毀效應(yīng)的情況下，從晶片202的最邊緣處開始研磨。
圖12描繪出本發(fā)明的非萬向接頭的示范實(shí)施例。如圖所示，將承載體206設(shè)置在延伸的心軸224上，同時與保持環(huán)204接合，而該保持環(huán)204固定著晶片202。當(dāng)主研磨頭208研磨晶片202時，支持點(diǎn)220施力到保持環(huán)204上。較理想的情況是，本實(shí)施例需要利用主研磨頭208，當(dāng)主研磨頭208被應(yīng)用到承載體頭206上時，主研磨頭208相對承載體206進(jìn)行調(diào)整。具體言的，將主研磨頭208被構(gòu)型成可正確地應(yīng)用適當(dāng)大小的作用力到承載體206上，以避免主研磨頭208與該承載體206間產(chǎn)生不適當(dāng)?shù)膬A斜接觸。
本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解，本發(fā)明可以這樣一種方式實(shí)施，使得其包括一可監(jiān)測拋光層厚度(例如，例如任意一或多個被制備/研磨的層/膜的厚度)、材料去除速率，和/或拋光層輪廓。但在上述示范的實(shí)施例中未示出這樣的檢測系統(tǒng)。而且，盡管在上述示范實(shí)施例中，水平地配置晶片202與其它元件，但本發(fā)明可采用使晶片202呈任一方位(即，上傾或下傾)的方式而實(shí)現(xiàn)。最后，本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)為使得所采用的軸運(yùn)動、作用力、流程及工藝參數(shù)可以完全是程序控制的。
盡管上面為了清楚地理解本發(fā)明的目的通過一些細(xì)節(jié)描述了本發(fā)明，應(yīng)理解，在后附權(quán)利要求書的范圍內(nèi)還可以實(shí)現(xiàn)某些改變和改進(jìn)。例如，所述實(shí)施例可應(yīng)用于任何基片，例如，儲存介質(zhì)盤片、半導(dǎo)體晶片(例如，200mm晶片、300mm晶片等等)及其它需要進(jìn)行研磨、平坦化、軟料拋光或其它適當(dāng)?shù)闹苽洳僮鞯幕Ｒ虼?，本?shí)施例應(yīng)被視為舉例性的而非限制性的，且本發(fā)明并不限于這里給出的細(xì)節(jié)，在后附權(quán)利要求書的范圍及其等效方案的范圍內(nèi)可以作出改進(jìn)。
權(quán)利要求
1.一種化學(xué)機(jī)械研磨系統(tǒng)(CMP)，包括一承載體，其具有一頂面及一底部區(qū)域，頂面被構(gòu)型成可固定并旋轉(zhuǎn)一晶片，該晶片具有待制備的一或多個形成的層；以及一制備頭，其被構(gòu)型成可應(yīng)用到晶片，使得該制備頭重疊于小于晶片表面整個部分的晶片表面的至少一部分上。
2.如權(quán)利要求1所述的化學(xué)機(jī)械研磨系統(tǒng)(CMP)，其中所述承載體被構(gòu)型成沿晶片旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)。
3.如權(quán)利要求2所述的化學(xué)機(jī)械研磨系統(tǒng)(CMP)，其中所述制備頭被設(shè)計(jì)成沿制備方向旋轉(zhuǎn)，所述制備方向被設(shè)置成一與晶片旋轉(zhuǎn)方向相反的旋轉(zhuǎn)方向。
4.如權(quán)利要求3所述的化學(xué)機(jī)械研磨系統(tǒng)(CMP)，其中所述制備頭被構(gòu)型成以一程序控制的速率進(jìn)行擺動，并且所述擺動被設(shè)置成當(dāng)制備頭在晶片的中心與晶片的一邊緣間移動時發(fā)生。
5.如權(quán)利要求4所述的化學(xué)機(jī)械研磨系統(tǒng)(CMP)，其中所述制備頭被設(shè)計(jì)成不僅沿從晶片邊緣至晶片中心的方向直線地移動，還沿從晶片中心到晶片邊緣的方向直線地移動。
6.如權(quán)利要求1所述的化學(xué)機(jī)械研磨系統(tǒng)(CMP)，還包括一固定到所述承載體的底部區(qū)域的萬向接頭，所述萬向接頭被構(gòu)型成當(dāng)所述承載體接收制備頭時可調(diào)節(jié)該承載體。
7.如權(quán)利要求1所述的化學(xué)機(jī)械研磨系統(tǒng)(CMP)，還包括一與所述承載體的頂面接合的保持環(huán)，該保持環(huán)被構(gòu)型成可固定所述晶片。
8.如權(quán)利要求1所述的化學(xué)機(jī)械研磨系統(tǒng)(CMP)，還包括一調(diào)整頭，其位于所述承載體的旁邊，該調(diào)整頭具有一調(diào)整表面，該調(diào)整表面與晶片的頂面基本上共平面，并被設(shè)計(jì)成當(dāng)制備頭被移動至晶片的頂面上或調(diào)整頭上時交出或接收制備頭。
9.如權(quán)利要求8所述的化學(xué)機(jī)械研磨系統(tǒng)(CMP)，其中所述調(diào)整頭被構(gòu)型成沿所述制備方向旋轉(zhuǎn)。
10.如權(quán)利要求1所述的化學(xué)機(jī)械研磨系統(tǒng)(CMP)，還包括一位于承載體上方的支持器，其被構(gòu)型成可支持晶片的頂面。
11.如權(quán)利要求10所述的化學(xué)機(jī)械研磨系統(tǒng)(CMP)，其中所述支持器為次研磨頭與至少一個支持點(diǎn)兩者之一。
12.如權(quán)利要求11所述的化學(xué)機(jī)械研磨系統(tǒng)(CMP)，其中次研磨頭被構(gòu)型成可被應(yīng)用到小于晶片整個部分的所述晶片的至少一部分上。
13.如權(quán)利要求12所述的化學(xué)機(jī)械研磨系統(tǒng)(CMP)，其中所述次研磨頭被構(gòu)型成沿所述制備方向旋轉(zhuǎn)。
14.如權(quán)利要求13所述的化學(xué)機(jī)械研磨系統(tǒng)(CMP)，其中所述次研磨頭被構(gòu)型成不僅沿著大致晶片邊緣與晶片中心之間的方向直線地移動，并沿著大致晶片中心與晶片邊緣之間的方向直線地移動。
15.如權(quán)利要求11所述的化學(xué)機(jī)械研磨系統(tǒng)(CMP)，其中所述次研磨頭被構(gòu)型成支持器、軟料拋光器及清潔器中的一個。
16.如權(quán)利要求11所述的化學(xué)機(jī)械研磨系統(tǒng)(CMP)，其中所述支持點(diǎn)被構(gòu)型成在保持環(huán)上施加作用力以支持所述晶片。
17.一種化學(xué)機(jī)械研磨系統(tǒng)(CMP)，包括一承載體，其被設(shè)計(jì)成可在一固定位置固定并旋轉(zhuǎn)一基片，所述基片具有一待制備的表面；及一主研磨頭，其被構(gòu)型成在旋轉(zhuǎn)的承載體的固定位置上方沿第一方向或第二方向直線地移動，所述第一方向是由基片表面的大致中心向著基片表面的一大致邊緣，而第二方向是由基片表面的該大致邊緣向著基片表面的大致中心，主研磨頭被應(yīng)用至所述基片上，使得該主研磨頭重疊于小于基片表面整個部分的基片表面的至少一部分上。
18.如權(quán)利要求17所述的化學(xué)機(jī)械研磨系統(tǒng)(CMP)，其中承載體被設(shè)計(jì)成沿一晶片旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)。
19.如權(quán)利要求18所述的化學(xué)機(jī)械研磨系統(tǒng)(CMP)，其中主研磨頭被構(gòu)型成沿一制備方向進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，所述制備方向被確定為與晶片旋轉(zhuǎn)方向的相反的旋轉(zhuǎn)方向。
20.如權(quán)利要求19所述的化學(xué)機(jī)械研磨系統(tǒng)(CMP)，其中主研磨頭被構(gòu)型成可進(jìn)行擺動。
21.一種化學(xué)機(jī)械工研磨系統(tǒng)(CMP)，包括一承載體，其具有一頂面及一底部區(qū)域，該頂面被構(gòu)型成固定并旋轉(zhuǎn)一晶片，所述晶片具有待制備的一或多個已形成的層；一制備頭，其被構(gòu)型成可應(yīng)用到所述晶片，使得所述制備頭重疊于小于晶片表面整個部分的晶片表面的至少一部分上；一調(diào)整頭，其位于所述承載體的旁邊，該調(diào)整頭具有一調(diào)整表面，所述調(diào)整表面與晶片的頂面基本上共平面，并被設(shè)計(jì)成當(dāng)制備頭被移動到晶片的頂面上或調(diào)整頭上時可交出或接收該制備頭。
22.如權(quán)利要求21所述的化學(xué)機(jī)械研磨系統(tǒng)(CMP)，其中所述承載體被構(gòu)型成沿晶片旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)，且所述制備頭被設(shè)計(jì)成沿制備方向旋轉(zhuǎn)，所述制備方向被設(shè)置成一與晶片旋轉(zhuǎn)方向相反的旋轉(zhuǎn)方向。
23.如權(quán)利要求21所述的化學(xué)機(jī)械研磨系統(tǒng)(CMP)，還包括一萬向接頭，其被固定于所述承載體的底部區(qū)域，該萬向接頭被構(gòu)型成當(dāng)承載體接收所述制備頭時可調(diào)節(jié)該承載體。
全文摘要
本發(fā)明提供一種化學(xué)機(jī)械研磨(CMP)系統(tǒng)(200)。一承載體(206)具有一頂面及一底部區(qū)域。所述頂面被設(shè)計(jì)成固定并旋轉(zhuǎn)一晶片(202)，晶片具有待制備的一或多個已形成的層。還包括一制備頭(208)，其被設(shè)計(jì)成可應(yīng)用到小于晶片表面整個部分的晶片(202)的至少一部分上。較理想的情況是，該制備頭(208)與承載體(206)被構(gòu)型成沿相反方向旋轉(zhuǎn)。此外，制備頭(208)還被構(gòu)型成在從晶片(202)的中心到晶片(202)邊緣以及從晶片(202)的邊緣到晶片(202)的中心中的一個方向進(jìn)行直線移動的同時進(jìn)行擺動。還包括一用于支持晶片頂面的支持頭(212)以及一調(diào)整頭(210)。
文檔編號B24B53/007GK1447734SQ01814551
公開日2003年10月8日 申請日期2001年7月19日 優(yōu)先權(quán)日2000年8月22日
發(fā)明者M·A·薩爾達(dá)納, J·M·博伊德, Y·戈特基斯, A·A·奧夫查爾茨 申請人:蘭姆研究有限公司