技術領域

本發(fā)明涉及一種設備，用于修整在研磨工件中使用的研磨墊，工 件例如半導體晶片，特別涉及一種修整設備，設置在研磨設備中，用于 研磨工件從而使其表面平整。本發(fā)明還涉及一種利用這種修整設備的化 學機械研磨設備和化學機械研磨方法。

背景技術

近年來，半導體裝置變得越來越小，裝置結構變得更加復雜。表 面的平整化在半導體裝置的制造過程中是非常重要的。表面平整化中使 用的通常技術是化學機械研磨(CMP)。在化學機械研磨的過程中，半導 體晶片與研磨墊的研磨表面滑動接觸，同時含有磨粒例如二氧化硅 (SiO₂)的研磨液體被供應到研磨表面上，從而半導體晶片的表面被研 磨。固定的磨墊，由粘結劑粘結的磨粒構成，可用于代替研磨墊。

化學機械研磨過程利用CMP設備進行。通常的CMP設備包括研磨 臺，研磨臺具有：研磨墊，連接到其上表面；和頂環(huán)(同樣稱為載體)， 用于保持基底，例如半導體晶片，其是待研磨的工件。研磨臺和頂環(huán)分 別圍繞它們自己的軸旋轉，并且在這個狀態(tài)，頂環(huán)以預定壓力將基底壓 靠在研磨墊的研磨表面(即上表面)上，同時研磨液被供應到研磨表面 上，從而將基底研磨到平坦和鏡面光潔度。將要使用的研磨液通常包括 堿溶液和微細磨粒(例如二氧化硅)，懸浮在堿溶液中。通過堿的化學 研磨作用和磨粒提供的機械研磨作用的組合，基底被研磨。

當基底被研磨時，磨粒和研磨碎屑附著到研磨墊的研磨表面。另 外，研磨墊的特性變化，其研磨能力下降。因此，隨著基底的研磨重復 進行，研磨速度(即去除速度)降低，并且發(fā)生不均勻的研磨。因此為 了調節(jié)劣化研磨墊的研磨表面，修整設備設置在研磨臺附近。

修整設備通常具有可旋轉的修整器頭和修整元件，其固定到修整 器頭。修整設備構造成將修整元件壓靠到旋轉研磨臺上的研磨墊的研磨 表面，同時使得修整器頭圍繞它自己的軸線旋轉，從而從研磨墊的研磨 表面去除磨粒和研磨碎屑，并且平整化和調節(jié)(即修整)研磨表面。通 常，將使用的修整構件是金剛石微粒，電鍍到其表面(即修整表面)上， 從而與研磨表面接觸。

有兩種方法可利用上述修整設備修整研磨墊的研磨表面：一種是 與研磨基底同時修整研磨表面；另一種是在基底研磨過程之間的間隔中 修整研磨表面。兩種方式中，一定量的研磨表面通過修整被刮掉。然而 由于當修整時朝著修整器產生豎直和水平力的復雜性，難以控制修整負 荷，同時避免修整器的姿態(tài)的不可接受的波動。需要改進用于修整研磨 表面的設備。

發(fā)明內容

本發(fā)明考慮到上述問題作出。因此本發(fā)明目的是提供一種設備， 能夠適當?shù)匦拚心|并且防止不適合的修整負荷。另外本發(fā)明另一個 目的是提供一種利用這種修整設備的化學機械研磨設備和一種化學機 械研磨方法。

用于實現(xiàn)上述目標的本發(fā)明的一個方面提供了用于修整研磨墊的 設備。該設備包括：修整器驅動軸，可旋轉并且可豎直移動；修整器凸 緣，連接到修整器驅動軸并且構造成將修整元件固定到其處，該元件將 與研磨墊滑動接觸；球面軸承，設置在修整器凸緣中，構造成允許修整 元件相對于修整器驅動軸傾斜；和彈簧機構，構造成產生力，逆著修整 構件的傾斜運動。

在本發(fā)明的優(yōu)選方面，彈簧機構構造成用作一彈簧，具有 0.5×10⁴N/m到2×10⁴N/m范圍中的彈簧常數(shù)。可替換的，彈簧機構構造成 允許修整構件具有在12.5Nm/rad到50Nm/rad范圍中的傾斜剛度。

本發(fā)明優(yōu)選方面中，修整器凸緣具有：上部修整器凸緣，固定到 修整器驅動軸；和下部修整器凸緣，修整構件固定到其處；球面軸承將 上部修整器凸緣和下部修整器凸緣彼此連接，同時允許上部和下部修整 器凸緣相對彼此傾斜。

本發(fā)明的優(yōu)選方面中，上部修整器凸緣由彈性材料制成，上部修 整器凸緣用作彈簧機構。

本發(fā)明優(yōu)選方面中，該設備還包括設置在上部和下部修整器凸緣 之間的密封構件。球面軸承位于在上部和下部修整器凸緣之間形成的空 間中，該空間通過密封構件密封。

本發(fā)明的優(yōu)選方面中，設備還包括扭矩傳遞構件，構造成將修整 器驅動軸的扭矩傳遞到修整構件。

本發(fā)明的優(yōu)選方面中，球面軸承包括：球形突起，設置在修整器 驅動軸的圓周表面上；和球形凹部構件，設置在修整器凸緣上。

本發(fā)明的優(yōu)選方面中，修整構件可移除地連接到修整器凸緣。