用于双向抛光工件的改进的方法和设备技术

一种化学机械抛光设备，使用在张力下设置于一个供应卷轴（１６０）和一个接收卷轴（１６２）之间的一部分抛光垫板（１３０），使它不会退化，一个能够高效双向线性运动的单体驱动系统，和一个向该供应卷轴或接收卷轴中任一个提供张力的机构，另一卷轴在加工过程中被锁定。如果需要抛光垫板的新区段，则用提供张力的同一电机（７７０）将抛光垫板推进一个确定量。另外，在加工过程中，用一个反馈机构（图８）确保抛光垫板的张力保持前后一致。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体晶片的制造，更特别地，涉及用于以高双线性或往复速度将半导体晶片或工件抛光到高平面度和均匀度的方法和设备。特别地，本专利技术涉及一种双线性化学机械抛光设备，包括一个抛光带的移动部分，该抛光带设置成这样，当它被支承在设置于供应卷轴和接收卷轴之间的支承机构中时其前侧不退化。还提供了一种用于双线性化学机械抛光设备的单一驱动方法和系统，以及一种抛光在化学机械抛光设备中张紧的垫板的方法和系统。
技术介绍
用于VLSI和ULSI应用的对材料的化学机械抛光(CMP)在半导体工业中很重要并已广泛应用。CMP是一种半导体晶片平整和抛光工艺，它将化学去除如绝缘体、金属和感光性树脂层与机械抛光或缓冲晶片层表面结合起来。CMP一般用于在晶片制造过程中平整表面，是一个向晶片表面提供球形平面化的工艺。例如在晶片制造过程中，CMP经常用于平整/抛光在多级金属互联线路中积聚的轮廓。获得晶片表面的所需平直度必须在不污染所需表面的情况下完成。另外，CMP工艺必须避免将有用的电路部分抛光掉。现在对用于化学机械抛光半导体晶片的常规系统进行说明。一种常规的CMP工艺要求将晶片定位在环绕第一轴线旋转的保持件上，并下降到环绕第二轴线在相反方向旋转的抛光垫板上。在平面化过程中晶片保持件将晶片压靠在抛光垫板上。一般将抛光剂或浆液涂抹在抛光垫板上来抛光晶片。在另一种常规CMP工艺中，晶片保持件将晶片定位并压靠在一个带状抛光垫板上，同时相对于晶片在相同方向连续移动垫板。所谓的带状抛光垫板在该抛光过程中可在一个连续路径中移动。这些常规抛光工艺可还包括一个位于抛光垫板路径中的调节工位，用于在抛光过程中对垫板进行调节。为实现所需平整度和平面度而需要控制的因素包括抛光时间，晶片与垫板之间的压力，旋转速度，浆液颗粒尺寸，浆液输送速度，浆液的化学性质以及垫板的材料。尽管上述CMP工艺在半导体工业中被广泛使用和接收，但仍有问题。例如，存在预测和控制该工艺从基片上去除材料的速度和均匀度的问题。结果，CMP是一个劳动密集且昂贵的工艺，因为必须永久监测基片表面上层的厚度和均匀度，以防止晶片表面的过抛光或不一致抛光。转让给本专利技术的受让人的美国专利6103628，描述了一种反向线性化学机械抛光机，也称作双线性化学机械抛光机，该抛光机用一个双线性运动来完成化学机械抛光。使用中，位于抛光区域中的旋转晶片载体保持被抛光的晶片。尽管是有利的，但仍需要一种更加高效和廉价的方法和设备，包括一个不使晶片前侧退化的系统，一个提供产生反向线性(或双线性)运动的更加高效的驱动系统，和一个对抛光带更加高效张紧的系统。
技术实现思路
本专利技术克服了上述限制，提供一种改进的用于双向抛光工件的方法和设备。因此用包括下列的本专利技术可获得多个优点。本专利技术的一个优点是提供了一种以均匀的平面度抛光半导体晶片的方法和设备。本专利技术的另一个优点是提供了用具有高双线性或往复速度的垫板来抛光半导体晶片的方法和设备。本专利技术的另一个优点是提供了一种向晶片抛光区域提供“新鲜”抛光垫板的抛光方法和设备，从而提高了抛光效率和生产率。本专利技术的又一个优点在于提供了一种驱动系统，该驱动系统为设置于供应卷轴和接收卷轴之间的抛光垫板提供了增量运动，以这样的方式对设置于供应卷轴和接收卷轴之间的抛光垫板的一部分进行操作，即用于保持该部分抛光垫板的支承机构不会使抛光垫板的前侧退化，从而使抛光垫板的寿命最大。本专利技术的另一个优点是提供了一个单个铸件，该铸件容纳抛光垫板，包括供应卷轴、接收卷轴和垫板路径辊。除此之外，本专利技术的这些和其它优点，不论是单一的还是组合的，是通过提供用具有高双线性速度的垫板抛光晶片的方法和设备而实现的。本专利技术包括一个紧固到一个机构上的抛光垫板或带，该机构允许该垫板或带以高速度往复方式移动，即在向前和相反方向移动。在抛光晶片时抛光垫板或带的恒定的双向运动在晶片表面上提供了超级的平面度和均匀度。当需要新的部分的垫板时，以及在用一部分垫板抛光过程中，垫板通过一个包含辊的驱动系统移动，使这些辊接触垫板的后侧，从而消除除被抛光的晶片之外的摩擦源，并使抛光垫板的寿命最大。在本专利技术的一个方面，这些辊仅接触垫板的后侧，使这些辊不退化垫板表面。在另一个实施例中，本专利技术用一个方法和设备提供上述优点，该方法和设备用一个柔性垫板进行双向线性抛光。在一个方面，水平驱动组件在连接到一个单体铸件上的导轨上移动一个可水平移动的水平滑动元件。铸件中有若干开口以包括供应卷轴，接收卷轴和垫板路径辊。一个驱动组件将电机的旋转运动转换成水平滑动元件的水平双向线性运动。当抛光垫板正确锁定到位时，优选地连接在供应卷轴和接收卷轴之间时，水平滑动元件的水平双向线性运动导致一部分抛光垫板的对应的水平双向线性运动。因此，设置于化学机械抛光设备的抛光区域中的该部分抛光垫板可用该部分抛光垫板的双向线性运动来抛光晶片的顶部前表面。在另一个实施例中，本专利技术的一部分抛光垫板在张力下设置在一个供应卷轴和一个接收卷轴之间，一个电机向供应卷轴或接收卷轴中的任一个提供张力，另一个卷轴在加工过程中锁定。如果需要抛光垫板的新区段，则如果与接收卷轴联接，用提供张力的相同的电机将抛光垫板推进一个确定量。另外，在加工过程中，一个反馈机构用于确保抛光垫板被前后一致地保持。附图说明从下面结合附图对目前优选示例性实施例的详细描述中，本专利技术的这些和其它优点将变得清楚和更加容易理解，其中图1表示根据本专利技术的一个双向线性抛光机；图2是表示根据本专利技术用于提供一个新鲜部分抛光垫板的驱动机构的简化示图。图3A和4B表示根据本专利技术的一个抛光设备的侧视图和剖视图，该抛光设备包括一个用于提供新鲜部分抛光垫板的驱动机构。图4表示根据本专利技术的一个垫板驱动系统的透视图，该垫板驱动系统包括一个水平滑动元件，该水平滑动元件可在使用驱动构件的一个静止铸件上水平移动。图5表示穿过设置用于加工区域的铸件构件的一个抛光垫板，其中抛光垫板产生双向线性运动。图6表示根据本专利技术的水平滑动元件和驱动系统的侧视图。图7A和7B表示根据本专利技术的张紧和步进机构。图8表示根据本专利技术用于控制张紧和步进机构的控制器。及图9表示根据本专利技术的张紧和步进机构的优选操作的流程图。具体实施例方式本专利技术涉及能够以高双线性垫板或往复速度和减小的轨迹工作的CMP方法和设备。高双线性垫板速度可优化平面度，而减小的轨迹可降低抛光工位的成本。另外，由于抛光垫板适于在双线性方向运行，这样减小了垫板的打光效果，这是常规CMP抛光机中的常见问题。由于垫板在双线性方向运行，垫板(或附着到载体上的垫板)基本上是自调节的。图1示出用于双线性抛光设备的一个加工区域120。用于在加工区域中抛光晶片110的前晶片表面112的双线性移动垫板130的一部分由一个驱动机构驱动。晶片110由晶片载体140保持到位，可如这里所述在抛光操作过程中旋转。在垫板130下面是一个台板支承件150。在操作过程中，由于垫板130的张紧结合流体如空气、水或不同流体的组合从设置于台板支承件150的顶面152中的开口154中发射出来，垫板130的双向移动部分在加工区域中支承在台板支承件150上方，因而垫板130的前侧132接触晶片110的前表面112，垫板130的后侧134漂浮在台板支承件150的顶面152上。尽管垫板本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于提供双向线性抛光的方法，包括下列步骤：在一个供应区域和一个接收区域之间的一个支承机构上提供一个抛光带，该抛光带具有一个第一端和一个第二端及一个抛光侧和一个后侧，使第一端首先脱离供应区域并与接收区域联接，第二端保持与供应区域联 接；通过双向线性移动抛光带位于抛光区域中的部分而抛光；推进抛光带而获得用于抛光的另一部分，其中推进步骤将抛光带推动到支承机构上方，使抛光带的抛光侧不会由于支承机构而退化；通过双线性移动抛光带的另一部分而抛光； 用另一部分重复推进和抛光步骤。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：胡马云塔利，康斯坦丁弗洛达尔斯基，贾拉尔阿施贾伊，道格拉斯W扬，武尔夫佩尔洛夫，埃弗拉因贝拉兹克斯，马克亨德森，伯纳德M弗雷，
申请(专利权)人：纳托尔公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]