專利名稱：化學(xué)機(jī)械平面化工具的力校準(zhǔn)方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
這里描述的發(fā)明涉及工件拋光領(lǐng)域，特別涉及半導(dǎo)體晶片
CMP加工中的力測量和校準(zhǔn)方法和裝置。
背景技術(shù)：
集成電路，包括計(jì)算機(jī)芯片，是通過在硅晶片的前側(cè)堆疊電 路層而制成的。在制造過程中，要求極高度的晶片平面度和層平 面度?；瘜W(xué)機(jī)械平面化(CMP)是器件制造過程中的一項(xiàng)工藝， 其使得晶片和堆疊在晶片上的各層平坦化，以獲得所需程度的平 面度。
化學(xué)機(jī)械平面化這種工藝?yán)脪伖鈮|拋光晶片，并且組合傳 送到墊上的漿料的化學(xué)和物理作用。晶片由晶片載具保持，晶片 的背側(cè)面對晶片載具，晶片的前側(cè)面對拋光墊。拋光墊保持在臺 板上，臺板通常布置在晶片載具下面。晶片載具和臺板旋轉(zhuǎn)，從 而拋光墊拋光晶片前側(cè)。由選定化學(xué)成分和研磨劑形成的漿料被 傳送到墊上，以實(shí)現(xiàn)預(yù)期類型和量的拋光。(因此，CMP是通過化 學(xué)軟化、物理向下力以及用于從晶片或晶片層去除材料的旋轉(zhuǎn)的 組合作用實(shí)現(xiàn)的。)所述向下力，本申請中稱作心軸力，在晶片載 具中分解為夾持環(huán)力和晶片力。
利用CMP工藝，材料薄層被從晶片或晶片層前側(cè)去除。所述 層可以是晶片上生長或沉積的氧化物層，沉積在晶片上的金屬層， 或晶片本身。去除薄材料層的實(shí)施是為了降低晶片不規(guī)則度。因
此，在加工完成后晶片和堆疊在晶片上的各層非常平坦和/或均勻。 通常，多層被添加，并且化學(xué)機(jī)械平面化過程被反復(fù)進(jìn)行，以在 晶片表面上建立完整的集成電路芯片。
各種晶片載具結(jié)構(gòu)被用于CMP過程中。 一種這樣的結(jié)構(gòu)，例 如Strasbaugh的變輸入氣動夾持環(huán)(ViPRR)載具，被設(shè)計(jì)成在夾 持環(huán)的邊界內(nèi)將晶片保持在載具上，同時(shí)安置在夾持環(huán)后面的可 膨脹密封件受壓。所述可膨脹環(huán)式密封件使得夾持環(huán)延伸到拋光 墊中，以產(chǎn)生夾持環(huán)力。公式或査值表用于確定可膨脹環(huán)式密封 件所需的氣壓值，以產(chǎn)生施加在環(huán)上的一定量的力，同時(shí)保持心 軸力施加于晶片上。
由Strasbaugh設(shè)計(jì)并且用于CMP的另 一 種晶片載具結(jié)構(gòu)被設(shè) 置成具有固定至載具的夾持環(huán)，同時(shí)可膨脹薄膜用于在晶片后面 施加壓力?？膳蛎洷∧ぴ诰竺娈a(chǎn)生作用于晶片的力，稱作晶 片力。公式或查值表用于確定在拋光過程中向晶片施加規(guī)定力所 需的薄膜中的氣壓值。
CMP工具上的心軸力是通過樞轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的，該樞轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)連 接著心軸并且由伸縮波紋管(bellows)、活塞或其它致動裝置致動。 目前，CMP工具上的心軸力被定期校準(zhǔn)，以確保CMP過程中施 加的心軸力是精確的。技術(shù)人員使用測力傳感器架測量不同的伸 縮波紋管或活塞壓力下的心軸力，并將這種信息輸入控制計(jì)算機(jī) 以便用于校準(zhǔn)。由伸縮波紋管致動系統(tǒng)中的壓力產(chǎn)生的向下心軸 力可能隨時(shí)間而改變，因此需要定期校準(zhǔn)以確定伸縮波紋管產(chǎn)生 的相應(yīng)心軸力。CMP工具不得不停止工作以實(shí)施這種校準(zhǔn)。
現(xiàn)在，沒有方便的途徑測量心軸力、晶片力或夾持環(huán)力。最 近，利用基于載具類型校準(zhǔn)可膨脹密封件壓力與環(huán)力關(guān)系或薄膜 與晶片力關(guān)系的公式是利用測力傳感器架在工廠中通過試驗(yàn)預(yù)先
確定的?；诰d具類型，在不同的氣壓下，利用適宜的可膨 脹密封件或薄膜樣品來測量力。通過試驗(yàn)，通用的工廠公式被計(jì) 算出來，并且該公式被用于所有該類型的晶片載具。結(jié)果，有很 多通用公式覆蓋各種類型和尺寸的晶片載具。
利用該校準(zhǔn)方法會遇到很多問題，這部分地因?yàn)榭膳蛎浢芊?件和薄膜的制造不一致性。由于薄膜和可膨脹密封件利用傳統(tǒng)成
型方法由橡膠狀材料(例如EPDM,硅樹脂，HNBR，布納橡膠等) 制成，因此尺寸公差相對較大。除了尺寸差異，由于密封件和密 封件之間以及薄膜與薄膜之間的成分不一致性，材料性能也可能 有很多不同。此外，材料性能和尺寸可能由于各種條件而隨時(shí)間 變化。 一些所述條件包括因連續(xù)膨脹和收縮產(chǎn)生的周期性應(yīng)力， 漿料的化學(xué)侵襲，熱周期，以及暴露于空氣和水分?？膳蛎浢芊?件和薄膜的尺寸和材料性能會極大地影響力校準(zhǔn)曲線，并且這些 性能的變化可能會負(fù)面影響校準(zhǔn)曲線。由于制造不一致性，材料 不一致性，以及性能隨時(shí)間的變化，用于晶片載具的通用型工廠 力校準(zhǔn)措施并不精確。這可能導(dǎo)致非最佳且不一致的拋光結(jié)果。
以前，半導(dǎo)體設(shè)計(jì)者和制造者總是面臨著表面平面度的不一 致性，并且圍繞這些問題設(shè)計(jì)芯片。其它設(shè)計(jì)者和制造者要求更 小的公差。這些團(tuán)體需要針對個(gè)體特性處理這些問題并且利用定 制的臺式試驗(yàn)設(shè)備分選薄膜和可膨脹密封件。這種過程緩慢且人 工強(qiáng)度大。許多可膨脹密封件由于不能落入一定的預(yù)定極限之內(nèi) 而被認(rèn)為是不能使用且被拋棄。由于晶片公差變得越來越重要， 需要有方法和裝置能夠在拋光操作周期之前或之間快速地特性化 和校準(zhǔn)單個(gè)可膨脹密封件或薄膜，以確保精確的晶片和夾持環(huán)力 被用于晶片加工中。

發(fā)明內(nèi)容
下面描述的方法和系統(tǒng)允許CMP工具的使用者容易且精確地 利用機(jī)構(gòu)、測力傳感器、控制計(jì)算機(jī)和力公式校準(zhǔn)心軸力、晶片 力和夾持環(huán)力?？刂朴?jì)算機(jī)可以基于晶片載具結(jié)構(gòu)測試可膨脹密 封件或可膨脹薄膜中的各種壓力，以便為受測且在拋光過程中使 用的特定晶片載具確定唯一的校準(zhǔn)值。這種校準(zhǔn)值比通用型工廠 校準(zhǔn)值更為精確，這是因?yàn)樾?zhǔn)值對于特定的載具而言是唯一的。 該系統(tǒng)特別適用于具有獨(dú)立夾持環(huán)和晶片力控制的晶片載具。
目前，校準(zhǔn)是在緊鄰安裝晶片載具之前進(jìn)行，并且在預(yù)定數(shù) 量的拋光周期之后定期進(jìn)行，以確保在晶片載具的整個(gè)使用壽命 內(nèi)維持精確的校準(zhǔn)。本發(fā)明允許在拋光操作周期之前或之間進(jìn)行 校準(zhǔn)，而不需要使設(shè)備停止使用。


圖1示出了一種用于實(shí)施化學(xué)機(jī)械平面化系統(tǒng)。
圖2示出了卸載站的剖視圖，其中設(shè)有用于確定由晶片載具 和心軸的分力構(gòu)成的力的測力傳感器。
圖3示出了卸載站中的測力傳感器的詳細(xì)結(jié)構(gòu)。
圖4示出了與心軸、晶片和夾持環(huán)有關(guān)的心軸力、晶片力和 夾持環(huán)力的力公式。
圖5示出了具有伸縮波紋管致動的臂撐心軸組件。
圖6示出了使用位于夾持環(huán)后面的可膨脹密封件的晶片載具。
圖7示出了使用位于半導(dǎo)體晶片后面的可膨脹薄膜的晶片載具。
圖8示出了校準(zhǔn)過程的框圖。 圖9示出了心軸校準(zhǔn)曲線。 圖IO示出了載具校準(zhǔn)曲線。
具體實(shí)施例方式
圖1示出了用于實(shí)施化學(xué)機(jī)械平面化(CMP)的系統(tǒng)1。 一或 多個(gè)拋光頭或晶片載具2保持著晶片3(以虛線表示以指示其在晶 片載具下面的位置)，晶片懸掛于拋光墊4上方。晶片載具2為此 具有用于緊固和保持晶片3的結(jié)構(gòu)。晶片載具2由平移臂5懸掛。 拋光墊布置于臺板6上，臺板以箭頭7所示方向旋轉(zhuǎn)。晶片載具2 繞它們各自的心軸8沿箭頭9的方向旋轉(zhuǎn)。晶片載具2由平移軸 10帶動著在拋光墊表面上方前后平移，平移軸如箭頭20所示移 動。用于拋光過程的漿料通過漿料噴射管21傳送到拋光墊表面， 漿料噴射管布置在懸臂22上或穿過懸臂。(其它化學(xué)機(jī)械平面化 系統(tǒng)可以只使用一個(gè)晶片載具2保持一個(gè)晶片3，或者多個(gè)晶片載 具2保持多個(gè)晶片3。)其它系統(tǒng)也可以使用單獨(dú)的平移臂以保持 每個(gè)載具。
圖2示出了卸載站23的剖視圖，其中使用了測力傳感器(load cell)用于確定由晶片載具2和心軸8的分力構(gòu)成的力。測力傳感 器是一種變換器，其將作用于測力傳感器的負(fù)載轉(zhuǎn)變成電信號。 拋光之后，半導(dǎo)體晶片3通常在CMP工具1的卸載站23卸載。 在這里公開的系統(tǒng)中，總心軸力和作為分力的晶片力可以在卸載 站23測量。在CMP工具力校準(zhǔn)方法和系統(tǒng)的替代性實(shí)施例，系 統(tǒng)可以測量總的心軸力和夾持環(huán)分力，或者系統(tǒng)可以測量晶片分 力和心軸分力。
在CMP工具力校準(zhǔn)系統(tǒng)和方法中，夾持環(huán)分力通過控制計(jì)算 機(jī)而確定。CMP力校準(zhǔn)系統(tǒng)還可以構(gòu)造于CMP工具的其它部分 中，例如加載站。為了實(shí)現(xiàn)自動校準(zhǔn)，兩個(gè)測力傳感器24和25 被設(shè)置在位于CMP工具1上的機(jī)構(gòu)上。
卸載站上的機(jī)構(gòu)被設(shè)計(jì)成將總向下力與作用于心軸8和作用 于晶片3的力區(qū)分開。第一測力傳感器24測量心軸通過CMP工 具中的致動系統(tǒng)向晶片載具向下施加的總力。第二測力傳感器25， 或多個(gè)測力傳感器，測量通過背板或可膨脹(可充脹)薄膜施加 的作用于晶片載具中的晶片上的分力，即晶片力。帶有偏置部27 的負(fù)載板26利用機(jī)械臂或手工放置在卸載站中。在心軸力校準(zhǔn)過 程中，夾持環(huán)密封件或可膨脹薄膜中的壓力設(shè)置為零。晶片載具 被向下帶到機(jī)構(gòu)上，并且安置成以心軸的致動系統(tǒng)產(chǎn)生的向下力 接觸圍繞著卸載站的導(dǎo)環(huán)31的內(nèi)徑的凸耳29和負(fù)載板26。第一 測力傳感器測量該向下力，并且控制計(jì)算機(jī)能夠記錄這些測量結(jié) 果以及與向下力相對應(yīng)的來自心軸的致動機(jī)構(gòu)的相應(yīng)伸縮波紋管 壓力。作用于心軸的伸縮波紋管壓力由位于心軸組件中的梁式測 力傳感器測量。
負(fù)載板26還用于將作用于晶片載具中的晶片的向下力傳遞到 位于加載站內(nèi)的第二測力傳感器25。晶片分力可以由背板或具有 薄膜壓力的可膨脹薄膜產(chǎn)生。第二測力傳感器25能夠測量向下力 的晶片分力。心軸8和晶片的力測量值被發(fā)送到控制計(jì)算機(jī)。心 軸力、晶片力和夾持環(huán)力利用心軸力公式(F心軸二F晶片+F夾持環(huán)) 以相應(yīng)的壓力適當(dāng)?shù)匦?zhǔn)。
圖3詳細(xì)顯示了一種用于測量晶片力的機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)。為了清 楚起見，負(fù)載板26未被示出。該機(jī)構(gòu)包括一組三個(gè)點(diǎn)，它們彼此 之間相隔大約120度布置，每個(gè)點(diǎn)包含一個(gè)單獨(dú)的測力傳感器。
ii
全部三個(gè)單獨(dú)測力傳感器可以協(xié)作而被用作第二測力傳感器25， 以測量晶片分力?；蛘撸摍C(jī)構(gòu)可以被構(gòu)造成其中兩個(gè)點(diǎn)作為實(shí) 體支撐部，剩下的那個(gè)點(diǎn)包含第二測力傳感器25。任何一種所述 結(jié)構(gòu)可以被用于測量晶片分力。
圖4示出了 CMP拋光過程中需要考慮的三個(gè)力。所述力包括 心軸力35、晶片力36和夾持環(huán)力37。在CMP過程中來自心軸8 的向下力作用在晶片載具2上以及拋光臺上。作用于晶片載具2 的力在晶片載具2中分解為夾持環(huán)力37分力和晶片力36分力。 這些力的力平衡公式表示為
F1心軸=^晶片+F1夾持環(huán)
其中
F心軸二來自心軸的力，作用于晶片載具
Fg二來自心軸的力部分，作用于晶片
F夾持環(huán)-來自心軸的力部分，作用于夾持環(huán)
由于晶片力36加上夾持環(huán)力37等于總心軸力35，因此在得 知了上述公式中的三個(gè)力中的兩個(gè)力的值的情況下，任何一個(gè)所 述力的值可以計(jì)算出來。利用CMF自動力校準(zhǔn)裝置，心軸力設(shè)置 為預(yù)期值。心軸的實(shí)際力由第一測力傳感器24測量。系統(tǒng)還能夠 利用第二測力傳感器25測量晶片分力。夾持環(huán)力因此而可以通過 從總向下心軸力減去晶片分力而計(jì)算出來(F夾持環(huán)-F心軸一F晶片)。 夾持環(huán)力被計(jì)算以產(chǎn)生與夾持環(huán)致動器壓力有關(guān)的校準(zhǔn)曲線。
大多數(shù)CMP工具1上的心軸力來自致動系統(tǒng)。致動系統(tǒng)可以 是氣動或液壓的。通常，CMP工具中的心軸的氣壓致動器是通過 使用伸縮波紋管39而實(shí)現(xiàn)的。圖5示出了具有伸縮波紋管致動器 的臂撐心軸組件。伸縮波紋管39驅(qū)動一個(gè)機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)在CMP
過程中將與晶片載具2連接的心軸8推向拋光墊。心軸力在晶片 載具中分解為夾持環(huán)分力和晶片分力。在CMP過程中，來自載具 的這兩個(gè)分力作用于拋光臺。
圖6示出了晶片載具2，其使用了位于夾持環(huán)42后面的可膨 脹(可充脹)環(huán)式密封件41。在一些晶片載具2中，例如Stmsbaugh 的ViPRR載具，半導(dǎo)體晶片3由載具2保持，而位于夾持環(huán)42 后面的可膨脹密封件41受壓。受壓密封件41使得夾持環(huán)42向拋 光臺延伸。受壓環(huán)式密封件41影響該類型的晶片載具中的夾持環(huán) 力。公式或查值表用于確定位于夾持環(huán)42后面的可膨脹環(huán)式密封 件41的所需氣壓值，以在CMP過程中產(chǎn)生作用于夾持環(huán)42上的 所需量值的力。在心軸力設(shè)置為已知值的情況下，通過測量晶片 力，CMP自動校準(zhǔn)裝置允許來自可膨脹密封件41的壓力被校準(zhǔn)以 便實(shí)現(xiàn)所需的夾持環(huán)力。
在其它半導(dǎo)體晶片載具2中，例如圖7所示的，夾持環(huán)42由 載具2保持，同時(shí)可膨脹薄膜43用于在晶片后面3施加壓力。該 結(jié)構(gòu)中的可膨脹薄膜產(chǎn)生晶片力，其為作用于晶片的向下力的分 力。其它晶片載具結(jié)構(gòu)可以使用背板來施加晶片力。公式或査值 表用于確定薄膜43中所需的氣壓值，以便在拋光過程中施加預(yù)期 的力于晶片3上。
CMP自動校準(zhǔn)系統(tǒng)允許快速且精確的方法用于恰好在拋光周 期之前或之后在CMP工具中針對相應(yīng)的心軸力、夾持環(huán)力和晶片 力校準(zhǔn)心軸伸縮波紋管、可膨脹密封件和薄膜的壓力。該校準(zhǔn)方 法和系統(tǒng)導(dǎo)致在拋光晶片時(shí)使用更精確的力。圖8示出了自動校 準(zhǔn)方法的框圖。當(dāng)CMP自動校準(zhǔn)裝置被使用時(shí)，具有偏置部27 的負(fù)載板26被安置在卸載站23中。負(fù)載板26的安置是通過操作 者或與CMP工具相連的機(jī)械臂實(shí)現(xiàn)的。負(fù)載板26中的偏置部27
安置在卸載站23中的一或多個(gè)測力傳感器的上方。偏置部27可 以是可調(diào)的，并且負(fù)載板26的高度可被調(diào)節(jié)以補(bǔ)償晶片3厚度。 接下來，基于載具類型，可膨脹環(huán)式密封件41或可膨脹薄膜43 中的壓力設(shè)置為零。通過這種方式，可以進(jìn)行不受環(huán)式密封件壓 力或薄膜壓力影響的心軸力測量。心軸8與晶片載具2 —起隨后 被安置在CMP工具1中的卸載站23的上方。晶片載具2可被加 載測試晶片，或者，基于負(fù)載板26的結(jié)構(gòu)，晶片載具2可以是空 的。 一旦安置在卸載站23上方，心軸的致動系統(tǒng)受壓，并且晶片 載具2被以一定量值的向下力向下帶到卸載站23。卸載站在x和 y方向具有一些水平自由度，并且其結(jié)構(gòu)是相對于心軸和載具自對 中的。這使得載具本身對準(zhǔn)卸載站的中心。當(dāng)晶片載具被向下帶 到卸載站時(shí)，其圍繞著卸載站中的導(dǎo)環(huán)安置成接觸負(fù)載板26和凸 耳29。
為了校準(zhǔn)心軸力，控制計(jì)算機(jī)命令致動系統(tǒng)以規(guī)定壓力產(chǎn)生 心軸的向下力。晶片載具的可膨脹環(huán)式密封件或可膨脹薄膜中的 壓力為零。致動系統(tǒng)將晶片載具向下帶到卸載站，第一測力傳感 器24隨后被用于測量由致動系統(tǒng)產(chǎn)生的生成心軸力?？刂朴?jì)算機(jī) 記錄來自第一測力傳感器24測量結(jié)果以及產(chǎn)生所述心軸力的相應(yīng) 伸縮波紋管壓力?？刂朴?jì)算機(jī)然后針對致動系統(tǒng)中的各種壓力重 復(fù)上述過程，并且記錄壓力和相應(yīng)的心軸力。如圖9所示，利用 所收集的伸縮波紋管壓力45或活塞壓力與心軸力46之間關(guān)系的 數(shù)據(jù)，產(chǎn)生了心軸校準(zhǔn)曲線44。
為了校準(zhǔn)對應(yīng)于晶片載具2中分力例如夾持環(huán)力或晶片力的 流體壓力，控制計(jì)算機(jī)首先命令心軸力達(dá)到規(guī)定值，以將晶片載 具向下帶到卸載站。然后，基于載具2的結(jié)構(gòu)，控制計(jì)算機(jī)發(fā)送 指令以使可膨脹環(huán)式密封件41膨脹或使可膨脹薄膜43收縮，以
達(dá)到一定量值的壓力。第一測力傳感器24然后被用于測量心軸力 的總量值。第二測力傳感器25用于測量心軸力的晶片分力?？刂?計(jì)算機(jī)測試并記錄各種環(huán)式密封件的力數(shù)據(jù)或薄膜壓力?？刂朴?jì) 算機(jī)利用總心軸力和晶片分力計(jì)算夾持環(huán)力。如顯示于圖10，利 用心軸力公式，控制計(jì)算機(jī)使用所述數(shù)據(jù)和收集的值以產(chǎn)生校準(zhǔn) 曲線47，該曲線或是對應(yīng)于產(chǎn)生夾持環(huán)力49的可膨脹環(huán)式密封件 壓力48，或是對應(yīng)于產(chǎn)生相應(yīng)晶片力的可膨脹薄膜壓力。所產(chǎn)生 的校準(zhǔn)曲線47取決于晶片載具2結(jié)構(gòu)的類型。圖10示出了具有 可膨脹環(huán)式密封件的ViPRR晶片載具2的校準(zhǔn)曲線47。
通過上述程序產(chǎn)生的校準(zhǔn)曲線44和47對于受測試的晶片載 具2和心軸而言是唯一的。校準(zhǔn)的心軸和載具然后可以在晶片拋 光過程中使用。唯一的校準(zhǔn)值確保了心軸力、晶片力和夾持環(huán)力 在CMP過程中是正確的。
校準(zhǔn)應(yīng)當(dāng)在需要時(shí)進(jìn)行。其可以在載具2被更換為不同的載 具2，在夾持環(huán)42和/或可膨脹密封件41被更換，或當(dāng)載具2的 高度被調(diào)整(隨著夾持環(huán)磨損，其高度利用墊片調(diào)節(jié)，該高度必 須被墊起)時(shí)執(zhí)行。晶片載具2可能有許多消耗部件(包括夾持 環(huán)42和可膨脹密封件41)需要定期維護(hù)。為此，通常需要將載具 移除，重組，和定期更換。校準(zhǔn)應(yīng)當(dāng)在載具2重組之后進(jìn)行。如 果晶片載具在CMP工具中被更換，校準(zhǔn)過程還應(yīng)當(dāng)對新的載具2 重復(fù)進(jìn)行。此外，校準(zhǔn)趨向于隨時(shí)間發(fā)生漂移。即使載具2沒有 被更換或重組，也應(yīng)進(jìn)行定期校準(zhǔn)。這里公開的系統(tǒng)和方法允許 方便且精確地校準(zhǔn)CMP工具中的心軸和晶片載具。
因此，雖然裝置和方法的各實(shí)施例被參照它們的研制環(huán)境進(jìn) 行了描述，但它們僅僅用于解釋本發(fā)明原理。在不脫離本發(fā)明原 理以及權(quán)利要求中限定的范圍內(nèi)，可以構(gòu)想出其它實(shí)施例和結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求
1.一種用于校準(zhǔn)CMP工具的系統(tǒng)，包括CMP工具；第一機(jī)構(gòu)，其設(shè)置在CMP工具中，適于測量由致動系統(tǒng)產(chǎn)生的心軸向下力；第二機(jī)構(gòu)，其位于所述CMP工具中，適于測量所述向下力的晶片分力；以及控制計(jì)算機(jī)，其被編程以進(jìn)行控制、測量和記錄由致動系統(tǒng)產(chǎn)生的心軸向下力；測量和記錄所述向下力的晶片分力；確定所述向下力的夾持環(huán)分力。
2. 如權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一機(jī)構(gòu)包括第一測力傳感器，其適于測量心軸向下力。
3. 如權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其特征在于，第二機(jī)構(gòu)包括第二測力傳感器，其適于測量向下力的晶片分力。
4. 如權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其特征在于，第二機(jī)構(gòu)包括多 個(gè)測力傳感器，其適于測量向下力的晶片分力。
5. 如權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其特征在于，第二機(jī)構(gòu)包括兩 個(gè)支撐部以及第二測力傳感器。
6. 如權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述致動系統(tǒng)包 括伸縮波紋管。
7. 如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，致動系統(tǒng)還具有 用于產(chǎn)生向下力的伸縮波紋管壓力，并且控制計(jì)算機(jī)還被編程為 進(jìn)行-測量對應(yīng)于向下力的伸縮波紋管壓力； 記錄對應(yīng)于向下力的伸縮波紋管壓力；以及 產(chǎn)生校準(zhǔn)表，其中伸縮波紋管壓力與向下力相對應(yīng)。
8. 如權(quán)利要求1或7所述的系統(tǒng)，其特征在于，控制計(jì)算機(jī) 還被編程為控制向下力的晶片分力。
9. 如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于，通過背板或具有可膨脹薄膜壓力的可膨脹薄膜在晶片載具中產(chǎn)生晶片分力。
10. 如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述控制計(jì)算機(jī) 還被編程為產(chǎn)生表，其中晶片分力與產(chǎn)生晶片分力的可膨脹薄膜 壓力相對應(yīng)。
11. 如權(quán)利要求1或7所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述控制計(jì) 算機(jī)還被編程為控制夾持環(huán)分力。
12. 如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其特征在于，夾持環(huán)分力通 過晶片載具中的具有可膨脹密封件壓力的可膨脹環(huán)式密封件產(chǎn) 生。
13. 如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述控制計(jì)算 機(jī)還被編程為產(chǎn)生表，其中夾持環(huán)分力與產(chǎn)生夾持環(huán)分力的相應(yīng) 可膨脹密封件壓力相對應(yīng)。
14. 一種校準(zhǔn)CMP的方法，包括將帶有晶片載具的心軸定位在一個(gè)機(jī)構(gòu)上方，該機(jī)構(gòu)適于測 量由致動系統(tǒng)產(chǎn)生的心軸向下力，并且適于測量所述向下力的晶片分力；以一定量值的向下力將所述晶片載具帶到所述機(jī)構(gòu)上；以及 校準(zhǔn)致動系統(tǒng)的所述向下力。
15. 如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，還包括校準(zhǔn)向 下力的晶片分力。
16. 如權(quán)利要求14或15所述的方法，其特征在于，還包括校 準(zhǔn)向下力的夾持環(huán)分力。
17. 如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，所述校準(zhǔn)向下 力的步驟還包括以伸縮波紋管壓力對致動系統(tǒng)中的心軸伸縮波紋 管加壓，利用所述機(jī)構(gòu)中的第一測力傳感器測量向下力，記錄向 下力，以及記錄對應(yīng)于向下力的伸縮波紋管壓力。
18. 如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，還包括將伸縮 波紋管壓力與向下力相對照，并且產(chǎn)生心軸校準(zhǔn)曲線。
19. 如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，校準(zhǔn)晶片力的 步驟還包括將所述心軸力設(shè)置為已知量值的力，并且在晶片后面 以產(chǎn)生晶片分力的薄膜壓力對可膨脹薄膜加壓。
20. 如權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于，還包括利用第 一測力傳感器測量所述心軸力，利用第二測力傳感器測量晶片力， 以及記錄晶片分力和所述薄膜壓力。
21. 如權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于，還包括將薄膜 壓力與晶片分力相對照，并且產(chǎn)生校準(zhǔn)曲線。
22. 如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，所述校準(zhǔn)夾持 環(huán)力的步驟還包括將所述心軸力設(shè)置為已知力，在夾持環(huán)后面利 用產(chǎn)生夾持環(huán)力的密封件壓力對可膨脹環(huán)式密封件加壓。
23. 如權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于，還包括利用第 一測力傳感器測量向下力，利用第二測力傳感器測量晶片分力， 確定夾持環(huán)分力，以及記錄夾持環(huán)分力和相應(yīng)的密封件壓力。
24. 如權(quán)利要求23所述的方法，其特征在于，還包括將所述 密封件壓力與所述夾持環(huán)分力相對照，并且產(chǎn)生校準(zhǔn)曲線。
全文摘要
本發(fā)明描述的方法和裝置允許CMP工具使用者利用機(jī)構(gòu)、測力傳感器、控制計(jì)算機(jī)和力公式快速校準(zhǔn)心軸力、晶片力和夾持環(huán)力。控制計(jì)算機(jī)可以基于晶片載具結(jié)構(gòu)測試可膨脹密封件或可膨脹薄膜中的各種壓力，以便為經(jīng)受測試并且用在拋光過程中的特定晶片載具確定唯一的校準(zhǔn)值。
文檔編號B24B37/04GK101107098SQ200680003229
公開日2008年1月16日 申請日期2006年1月27日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月28日
發(fā)明者T·A·沃爾什, W·卡萊尼安 申請人:斯特拉斯保