專利名稱：區域壓力調整拋光盤的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種機械拋光工具，尤其是涉及一種用于化學機械拋光技術的區域壓力調整拋光盤。
背景技術：
集成電路(IC)制造是電子信息產業的核心，是推動國民經濟和社會信息化發展最主要的高新技術之一。發達國家國民經濟總產值增長部分的65%與IC工業相關([1]孫禹輝，康仁科，郭東明，等.化學機械拋光中的硅片夾持技術[J].半導體技術，2004, ) 10-14)。近年來，半導體芯片不斷朝向體積小、電路密集度高、速度快和能耗低方向發展，集成電路的線寬設計由0. 35 μ m縮減到現在的0. 25 μ m與0. 18 μ m,組件內的金屬層數也由 3 4層向更多層邁進([2]修樹東，倪忠進，陳茂軍，等.化學機械拋光的研究進展[J].機械研究與應用，2008，21 (6) :10-13)。目前，CMP加工所面臨的主要問題是隨著硅片尺寸的不斷增大，其表面厚度變化誤差值(TTV)也隨之增加。整體厚度誤差產生的原因比較復雜， 其中主要的影響因素有拋光壓力和拋光液的分布不均、拋光墊的局部磨損較快以及硅片與拋光墊之間的相對速度不一致等。這些影響因素中，工作載荷分布不均勻在其中影響最大。 從當前的國外研究來看，解決工作載荷分布不均勻這一問題主要通過設計特殊結構努力使載荷分布完全均勻和采用補償性多區域壓力調整技術([3]顏重光，等.TPMS專用傳感器模塊技術剖析[J]·電子設計應用，2006，(11):沘-31)。日本的 Une 和 Kunyoo a4]UNE A，KUNYOO P, MOCHIDA M, et al. Character-isties of a vacuum pin chuck for ArF laser lithography [J], Microelectronic Engineering 2002，61-62 (1-3) :113-121)采用和上述兩家公司相同的設計思想，創造性地提出了一種新型的真空吸盤，這種真空吸盤的平坦化效果比傳統的吸盤高幾倍，這樣高的平整能力來自于其巨大的吸附面積。。Sakamoto等人 ([5]SAKAMOTO E，EBINUMA R. Vacuum chuck[P], U. S. Patent :5，374，829，1994)的設計與該吸盤類似，但他們使用的圓柱銷尺寸更大而數量較少，在圓柱銷上加了彈性圈，防止了圓柱銷對硅片的劃傷。上述幾種吸盤在設計思想上都是追求載荷分布的完全均勻，這對于中小尺寸的硅片加工是比較實用的。在工作壓力與材料去除率之間對應關系的模型建立方面， Cook 禾口 Yu 等人([6] Cook. Polishing pads and methods for their use [P]. U. S. Patent 5，489，233,1996 ; [7]Yu, et al. Polishing pad for chemical-mechanical polishing of a semiconductor substrate[P]U. S. Patent :5, 441，598，1995提出了薄膜與硅片的接觸模型，Luo和Dornfeld基于化學機械拋光中兩實體接觸的磨損機理細致地研究了材料去除率的影響因素。臺灣國立大學一些研究人員對加工中吸盤和薄膜變形進行了有限元分析。這些相關研究為進一步研究和優化吸盤的區域背壓調整功能提供了理論依據。

發明內容
本發明的目的在于針對傳統拋光中整體拋光盤壓力單點控制而導致的拋光壓力分布不均等問題，提供一種區域壓力調整拋光盤。本發明設有壓電傳感器、拋光盤、滑塊滑槽副、聚氨酯拋光片和圓夾盤；所述拋光盤上設有至少2個圓環并分割成扇形塊，所述扇形塊上設有滑塊滑槽副，每個扇形塊表面貼有2片聚氨酯拋光片，在2片聚氨酯拋光片之間設有用于放置壓電傳感器的向內的凹槽； 用于固定扇形塊的圓夾盤設在拋光盤的外沿。拋光盤分割為多個扇形塊，可根據工件口徑大小，組合相應尺寸的壓力調整結構， 實現區域壓力控制。本發明的工作原理如下工件安裝固定于拋光機床的工作臺面上，由拋光機床的工作臺旋轉帶動工件運動，拋光盤整體的初始拋光壓力預設為某一固定值；加工中工件表面面形誤差或表面缺陷會導致拋光盤作用于工件表面的壓力分布不均。拋光中拋光壓力越大，拋光盤的材料去除能力越強。因此通過拋光盤扇形塊上的壓電傳感器可檢測到工件表面面形誤差帶來的壓力變化量，同時將該壓力變化量轉換為電信號輸入到壓力輸出執行單元，壓力輸出執行單元包括壓電晶體及相關電路，裝于與壓力傳感器相對的拋光盤背面。由壓力輸出執行單元根據電信號局部調節拋光盤的拋光壓力，更好地去除工件表面的不平坦加工殘留，從而保證面形收斂，縮短拋光時間及簡化拋光工藝過程。


圖1為本發明實施例的結構組成示意圖。圖2為本發明的拋光機床原理圖。圖3為本發明實施例的拋光盤扇形塊之間帶有的滑槽和滑塊副的結構組成示意圖。在圖1 3中，各部件標記為1.壓電傳感器，2.拋光盤，3.滑塊滑槽副，4.聚氨酯拋光片，5.圓夾盤，6.工件，7.工作臺。
具體實施例方式以下實施例將結合附圖對本發明作進一步說明。參見圖1 3，本發明實施例設有壓電傳感器1、拋光盤2、滑塊滑槽副3、聚氨酯拋光片4和圓夾盤5 ；所述拋光盤2上設有至少2個圓環并分割成扇形塊，所述扇形塊上設有滑塊滑槽副3，每個扇形塊表面貼有2片聚氨酯拋光片4，在2片聚氨酯拋光片4之間設有用于放置壓電傳感器1的向內的凹槽；用于固定扇形塊的圓夾盤5設在拋光盤2的外沿。拋光盤分割為多個扇形塊，可根據工件口徑大小，組合相應尺寸的壓力調整結構， 實現區域壓力控制。在本發明中，根據所要拋光工件的尺寸和面形趨勢，將拋光盤2分為3圓環，并分割成8個扇形塊，扇形塊上帶有滑塊滑槽副3。聚氨酯拋光片4貼于拋光盤2上的扇形塊表面，每個扇形塊上貼有兩片聚氨酯拋光片4，在兩聚氨酯拋光片4之間設有向內的用于放置壓電傳感器1的凹槽。最外面部分為圓夾盤5，用于固定拋光盤的扇形塊。以下給出本發明的工作原理如圖2所示的拋光機床，工件6安裝固定于拋光機床的工作臺7上，由拋光機床的工作臺7旋轉帶動工件6運動，拋光盤2整體的初始拋光壓力P預設為某一固定值；加工中工件表面面形誤差或表面缺陷會導致拋光盤作用于工件表面的壓力分布不均。拋光中拋光壓力越大，拋光盤2的材料去除能力越強。因此通過拋光盤扇形塊上的壓電傳感器1可檢測到工件表面面形誤差帶來的壓力變化量，同時將該壓力變化量轉換為電信號輸入到壓力輸出執行單元，壓力輸出執行單元包括壓電晶體及相關電路，裝于與壓電傳感器1相對的拋光盤2背面。由壓力輸出執行單元根據電信號局部調節拋光盤2的拋光壓力，更好地去除工件表面的不平坦加工殘留，從而保證面形收斂，縮短拋光時間及簡化拋光工藝過程。
權利要求
1.區域壓力調整拋光盤，其特征在于設有壓電傳感器、拋光盤、滑塊滑槽副、聚氨酯拋光片和圓夾盤；所述拋光盤上設有至少2個圓環并分割成扇形塊，所述扇形塊上設有滑塊滑槽副，每個扇形塊表面貼有2片聚氨酯拋光片，在2片聚氨酯拋光片之間設有用于放置壓電傳感器的向內的凹槽；用于固定扇形塊的圓夾盤設在拋光盤的外沿。
全文摘要
區域壓力調整拋光盤，涉及一種機械拋光工具。設有壓電傳感器、拋光盤、滑塊滑槽副、聚氨酯拋光片和圓夾盤；所述拋光盤上設有至少2個圓環并分割成扇形塊，所述扇形塊上設有滑塊滑槽副，每個扇形塊表面貼有2片聚氨酯拋光片，在2片聚氨酯拋光片之間設有用于放置壓電傳感器的向內的凹槽；用于固定扇形塊的圓夾盤設在拋光盤的外沿。
文檔編號B24B37/26GK102501187SQ20111034780
公開日2012年6月20日 申請日期2011年11月4日 優先權日2011年11月4日
發明者王振忠, 鄭茂江, 郭隱彪, 陳梅云 申請人:廈門大學