CN101238552B - 化学机械抛光设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种化学机械抛光设备。该设备包括载体，用于夹持晶片并且能够提升、降低或旋转；抛光垫，通过降低载体被压到晶片上从而对晶片进行抛光；接触压力传感器，当抛光垫被压到晶片上时检测抛光垫和晶片之间的接触压力；支撑件物理特性控制器，产生与由接触压力传感器检测的接触压力相对应的控制信号；可变物理特性支撑件，适用于与抛光垫紧密接触并具有响应于由支撑件物理特性控制器产生的控制信号而变化的物理特性，以及旋转台，用于夹持该可变物理特性台。

Description

化学机械抛光设备
技术领域
本发明涉及化学机械抛光设备，更具体地，涉及一种能够实现抛光垫和晶片之间接触压力的主动控制的改进的化学机械抛光装置。 
背景技术
近年来，由于半导体器件版图密度的增大，多层结构的半导体器件的使用日益增长。为了制造多层结构的半导体器件，有必要在半导体器件的制造期间进行平面化的工艺。为此，在本领域中最广泛使用的一种技术是化学机械抛光(CMP)工艺。在CMP工艺中，利用与晶片表面紧密接触的其上形成台阶的抛光垫，在抛光垫和晶片表面之间施加浆液，从而利用浆液中所含的抛光研磨剂来抛光晶片的表面，由此获得晶片的平坦化表面。用于执行CMP工艺的设备通常包括夹持晶片的载体、抛光垫、支撑抛光垫的旋转台等等。 
图1是常规的化学机械抛光设备的原理图，示出了CMP设备的顶表面和截面。 
参考图1，常规的CMP设备包括夹持晶片(未示出)的载体110、用于借助与晶片的摩擦来机械抛光晶片表面的抛光垫120、以及在为了有效地抛光晶片而进行旋转的同时支撑抛光垫120的旋转台130。在抛光垫120上，施加浆液和其他原料用于晶片的化学机械抛光。 
在CMP设备中，当载体110旋转或者向上或向下移动时，由载体110夹持的晶片与抛光垫120和浆液相接触，以便抛光晶片的表面。同时，利用具有上述结构的常规CMP设备，磨损通常集中在抛光垫120的特定区域“a”上，由于抛光垫120上不同位置磨损的程度不同而导致抛光垫以不同的各种比率被压缩。结果，不仅晶片的表面被非均匀地抛光，而且使抛光垫120的更换周期缩短，由此增大了制造成本，同时使工艺的质量变差。在图2中，详细示出了常规CMP设备的这一现象。 
图2是示出使用常规CMP设备的抛光工艺的截面图。 
参考图2，在抛光垫220经受了源于抛光垫220的位置不同而产生不同程度的磨损的各种压缩率的条件下，抛光垫220在载体210的压力下与晶片  215紧密接触。 
换言之，在抛光垫220上，在相比C部分一侧磨损较少的B部分一侧的压缩率高于相比B部分一侧磨损较多的C部分一侧。在这方面，要求提供一种技术，能够防止或者迎合由于抛光垫220上不同的压缩率导致的在晶片215和抛光垫220之间非均匀的接触压力。附图标记230指示了夹持并支撑抛光垫220的旋转台。 
发明内容
技术问题 
已完成的本发明意在解决上述问题，并且本发明的目的是提供一种能够实现抛光垫和晶片之间接触压力的主动控制的改进的化学机械抛光装置。 
本发明另外的优点、目的和特征将部分地在下文的说明书中进行阐述，并且部分地在下文解释的基础之上对于本领域普通技术人员变得显而易见，或可从本发明的实践中获知。 
技术方案 
根据本发明的第一方面，上述和其他目的可以通过提供一种化学机械抛光设备来实现，该设备包括：载体，用于夹持晶片并且能够提升、降低或旋转；抛光垫，通过降低载体被压到晶片上从而对晶片进行抛光；接触压力传感器，当抛光垫被压到晶片上时检测抛光垫和晶片之间的接触压力；支撑件物理特性控制器，产生与由接触压力传感器检测的接触压力相对应的控制信号；可变物理特性支撑件，适用于与抛光垫紧密接触并具有响应于由支撑件物理特性控制器产生的控制信号而变化的物理特性，所述可变物理特性支撑件被分成多个支撑件部分，并且每个支撑件部分具有层叠结构；以及夹持该可变物理特性支撑件的旋转台。 
根据本发明的第二方面，提供了一种化学机械抛光设备，包括：载体，用于夹持晶片；抛光垫，借助提升、降低和旋转的三维运动被压到晶片上从而对晶片进行抛光；接触压力传感器，当抛光垫被压到晶片上时检测抛光垫和晶片之间的接触压力；支撑件物理特性控制器，产生与由接触压力传感器检测的接触压力相对应的控制信号；可变物理特性支撑件，适用于与抛光垫紧密接触并具有响应于由支撑件物理特性控制器产生的控制信号而变化的物理特性，所述可变物理特性支撑件被分成多个支撑件部分，并且每个支撑件部分具有层叠结构；以及旋转台，夹持该可变物理特性支撑件并能够提升、 降低和旋转。 
根据本发明的第三方面，提供了一种化学机械抛光设备，包括：载体，用于夹持晶片并能够提升、降低和旋转；抛光垫，通过降低载体被压到晶片上从而对晶片进行抛光；支撑件物理特性控制器，用于根据预设的工艺条件产生控制信号以补偿压力差；可变物理特性支撑件，适用于与抛光垫紧密接触并具有响应于由支撑件物理特性控制器产生的控制信号而变化的物理特性，所述可变物理特性支撑件被分成多个支撑件部分，并且每个支撑件部分具有层叠结构；以及旋转台，夹持该可变物理特性台。 
根据本发明的第四方面，提供了一种化学机械抛光设备，包括：用于夹持晶片的载体；抛光垫，借助提升、降低和旋转的三维运动被压到晶片上从而对晶片进行抛光；支撑件物理特性控制器，用于根据预设的工艺条件产生控制信号以补偿压力差；可变物理特性支撑件，适用于与抛光垫紧密接触并具有响应于由支撑件物理特性控制器产生的控制信号而变化的物理特性，所述可变物理特性支撑件被分成多个支撑件部分，并且每个支撑件部分具有层叠结构；以及旋转台，用于夹持该可变物理特性支撑件并能够提升、降低和旋转。 
优选地，根据本发明第一至第四方面的化学机械抛光设备还包括用于该可变物理特性支撑件的放大器，用于放大由支撑件物理特性控制器产生的控制信号，并将放大的控制信号传输至该可变物理特性支撑件。 
优选地，在该化学机械抛光设备中，该可变物理特性支撑件被分成多个支撑件部分，每一个都是独立可控的。 
更优选地，该可变物理特性支撑件包括选自电流变液、压电材料和电活化聚合物中至少一种智能材料，其物理特性通过施加电压而变化。可替换地，该可变物理特性支撑件可以包括磁流变液，其粘度通过施加磁力而变化，或者是磁致伸缩材料，其尺寸通过施加磁力而变化。可替换地，该可变物理特性支撑件可以包括形状记忆合金，其形状通过加热而变化。 
更优选地，该可变物理特性支撑件包括多个支撑件部分，每个支撑件部分包括具有响应于来自支撑件物理特性控制器的控制信号而变化的物理特性的材料，以及电极、磁极或加热线圈用于响应于控制信号施加电压、磁力或热。 
优选地，根据本发明第一至第四方面的化学机械抛光设备还包括调节器，用于在抛光之前、期间或抛光之后调节抛光垫的抛光表面。优选地，该  调节器通过根据预设工艺条件调节抛光表面从而调节外壁和抛光垫的抛光表面之间的角度。根据本发明第一至第四方面的化学机械抛光设备还可以包括角度传感器，用于测量外壁和抛光垫的抛光表面之间的角度，以及调节控制器，用于生成与由角度传感器测量的角度变化相对应的控制信号。 
本发明其他方面的细节将通过下文的说明和附图显而易见。 
附图说明
图1是常规的化学机械抛光设备的原理图； 
图2是描述使用常规化学机械抛光设备的抛光工艺的截面图； 
图3是根据本发明一个实施例的化学机械抛光设备的原理图； 
图4是根据本发明另一实施例的化学机械抛光设备的原理图； 
图5a和5b是描述使用根据本发明实施例的化学机械抛光设备的抛光工艺步骤的截面图； 
图6是描述根据本发明实施例的化学机械抛光设备的可变物理特性支撑件的详细视图； 
图7a和7b是描述可变物理特性支撑件的支撑件部分设置的示例性视图； 
图8是示意性示出根据本发明实施例的化学机械抛光设备的可变物理特性支撑件的叠层结构的一个示例的视图； 
图9是示意性示出根据本发明一个实施例的化学机械抛光设备的视图，其还包括了调节器； 
图10是示意性示出了在为根据本发明的化学机械抛光设备的支撑件物理特性控制器提供了用于信号放大的放大器的情况下信号传输过程的图； 
图11a和11b是示意性示出信号传输过程的图，其中图11a示出了为根据本发明的化学机械抛光设备的支撑件物理特性控制器提供了用于信号放大的放大器，并且其中图11b示出了未向其提供用于信号放大的放大器的情况； 
图12是示意性示出垫馈送抛光器的视图，其中抛光垫适于在台和晶片之间通过分离辊传送；以及 
图13是示意性示出抛光设备的视图，其在带型抛光垫下包括了本发明的可变物理特性支撑件。 
具体实施方式
本发明的上述和其他目的、特征以及其他优点将通过下面详细描述的说明书中列举的实施例并结合附图而更容易理解。应当注意的是，本发明不限于这些实施例，并且可以体现为各种形式。提供实施例仅出于说明性的目的，并且帮助本领域普通技术人员易于理解本发明，而非限制仅由附属的权利要  求所限定的本发明的范围。 
下面将参考附图描述本发明的实施例。 
首先，将参考图3来描述根据本发明第一实施例的化学机械抛光设备。图3示出了借助相对于旋转抛光垫320进行提升、降低和旋转晶片315从而执行抛光工艺的CMP设备。 
参考图3，根据第一实施例的CMP设备包括载体310、抛光垫320、接触压力传感器350、支撑件物理特性控制器360、可变物理特性支撑件340和旋转台330。 
正如在典型的CMP设备中，根据第一实施例的CMP设备的载体310能够在夹持晶片315的同时使晶片315被提升、降低和旋转。由于夹持晶片315的载体310被降低，晶片315被压到用于抛光晶片315的抛光垫320上。可以在晶片315和抛光垫320之间施加浆液或类似物，用于晶片315的化学机械抛光。 
通常，由于根据抛光垫320上的位置在晶片315和抛光垫320之间的切向速度差，导致抛光垫320在使用中被不同程度地磨损。因此，晶片315和抛光垫320之间的接触压力变得不均匀。 
因此，本发明的化学机械抛光设备包括了在抛光垫320和旋转台330之间由智能材料和类似物形成的可变物理特性支撑件340，作为不同于常规CMP设备的一个显著特征，使得构成该可变物理特性支撑件340的智能材料的物理特性相关于通过接触压力传感器350测量的晶片315和抛光垫320之间的接触压力而变化，由此使得晶片315和抛光垫320之间的接触压力保持均匀。 
接触压力传感器350用作连续地检测晶片315和抛光垫320之间受压时的接触压力，并且可以不仅在抛光之前或之后，而且在抛光期间将所检测的接触压力传递给支撑件物理特性控制器360。接触压力传感器350在结构上不受限制，可以包括诸如薄板型压电薄膜的材料，以便测量晶片315和抛光垫320之间的接触压力。可替换地，接触压力传感器350可以是任意已知类型的可以用于测量晶片315和抛光垫320之间的接触压力的压力传感器。 
支撑件物理特性控制器360用于生成与由接触压力传感器350检测到的接触压力相对应的控制信号。该控制信号被传输至可变物理特性支撑件340。同时，尽管该控制信号可以在由支撑件物理特性控制器360生成之后被直接传输至可变物理特性支撑件340，但优选地是将控制信号借助用于信号放大  的放大器AMP向其传输，这是由于该控制信号最初具有12V的电压，其通常被施加到电路并且无法适用于激励器的直接驱动。该放大器用于从支撑件物理特性控制器360中接收控制信号，并且将这些信号转换成可应用于磁极、电极或加热线圈的形式的信号。 
接触压力的数据可以从接触压力传感器通过有线或无线通信的方式传输至支撑件物理特性控制器。优选地，出于简化CMP设备的目的，将接触压力的数据通过无线通信的方式传输。此外，尽管并不限制从支撑件物理特性控制器到放大器传输控制信号的方法，但优选的是将控制信号借助无线通信的方式传输。 
根据本发明，可变物理特性支撑件340适用于与抛光垫320紧密接触，并且响应于由支撑件物理特性控制器360产生的控制信号而改变物理特性，以便能够使抛光垫320施加均匀的压力。这里，术语“均匀压力”并不限于物理含义上的相同压力，并且还包括意图在晶片315的特定区域上进行集中性抛光工艺的非均匀压力的含义。 
可变物理特性支撑件340可以被分成多个支撑件部分，其每个可以由支撑件物理特性控制器360独立地控制。图5a和5b示出了被分成多个支撑件部分的可变物理特性支撑件520或525，以及当控制信号被不同地施加到各个支撑件部分时该可变物理特性支撑件520或525的形状。正如可以从附图中看到的，由于在可变物理特性支撑件520或525的中心区域处或附近的支撑件部分受到相对于由接触压力传感器530或535检测到的抛光垫540或545以及晶片550或555之间各种接触压力很小的接触压力，这些支撑件部分比其他支撑件部分离开可变物理特性支撑件520或525的中心区域延伸得更远。因此，晶片550或555以及抛光垫540或545之间的接触表面可以被均匀地控制。附图标记510和515指示了旋转台。 
图6示出了本发明的可变物理特性支撑件610的细节，图7a和7b示意性地示出了用于本发明的化学机械抛光设备的可变物理特性支撑件610的示例性结构，其中可变物理特性支撑件610可被分为多个支撑件部分“d”。应当注意的是，支撑件部分“d”的划分模式不限于附图中所示的设置方式，并且可以更改为各种设置方式。 
如图6所示，用于本发明的CMP设备的可变物理特性支撑件610被分为多个支撑件部分“d”，其每一个包括智能材料部分650，和智能材料部分650之间的缓冲构件630，用作支持智能材料部分650的形状恢复的缓冲  器。此外，可变物理特性支撑件610包括信号施加部分640和其他部件，其可以向智能材料部分650施加激发信号。基于接触压力传感器620检测到的抛光垫的接触压力，来自信号施加部分640的信号借助于支撑件物理特性控制器360或460被转换，并且然后被传输至可变物理特性支撑件610。 
根据本发明，可变物理特性支撑件610优选包括智能材料，其物理特性、粘度、尺寸或形状可以通过施加电压、磁力或热而变化。在Smart Structuresand Materials(Artech House Optoelectronics Library，Brian Culshaw，January，1996)，Electro-Rheological Fluids and Magneto-Rheological Suspensions(Ronjia Tao，Janary 15，2000)，Electroactive Polymer(EAP)Actuators asArtificial Muscles；Reality，Potential，and Challenges，Second Edition(SPIEPress Monograph Vol.PM 136，Yoseph Bar-Cohen，March 18，2004)，ElectroCeramics；Materials，Properties，Applications(AJ.Moulson/J.M.Herbert，July 7，2003)中披露了可应用于本发明的智能材料的原理和应用。 
外围部件的结构和操作可以根据应用于本发明的智能材料而进行变化。 
作为用于本发明的可变物理特性支撑件610的智能材料，有电流变液、压电材料和电活化聚合物，其物理特性通过施加电压而改变。 
在这一点上，可变物理特性支撑件610可以包括：多个支撑件部分“d”，其物理特性响应于来自支撑件物理特性控制器360的控制信号而变化；电极，作为信号施加部分640响应于控制信号施加电压到支撑件部分“d”；以及缓冲构件630，用于支持该支撑件部分“d”的形状恢复。 
更优选地，如果智能材料650是由压电材料形成的，则每个支撑件部分“d”可以具有叠层的结构。图8示意性地示出了可变物理特性支撑件的一个实例，其包括了由压电材料形成的智能材料部分，以及多个支撑件部分，其每一个具有叠层的结构。期望的是，压电材料可以被层叠为多层，如图8所示，这是由于图8的叠层结构可以放大相对于相同控制信号的形状变化。这里，这些层优选地被交替层叠以具有相反的极化方向，在层之间插入有电极材料。 
对电极施加电压和极性的方向受支撑件物理特性控制器的控制，而不是固定的。例如，当向电极施加+/-电压时，可变物理特性支撑件的长度减小，但是当向电极施加-/+电压时，可变物理特性支撑件的长度减小。在这种情况下，长度的增大或减小的程度与压力成比例。正如在上述本发明的优选示例中，当可变物理特性支撑件具有层叠结构的压电材料时，其中这些层被交替  层叠以具有相反的极化方向，即使施加相同的电压，可变物理特性支撑件的形状变化也可以增大。 
此外，缓冲构件630可以是可通过使用水压或气压恢复支撑件部分“d”的形状的腔。如果利用水压腔或气压腔作为缓冲构件630，则本发明的CMP设备还包括气压调节器(未示出)或水压泵(未示出)以便为腔施加压力，以及控制器(未示出)用来通过向气压调节器或水压泵传输控制信号从而控制水压腔或气压腔。缓冲构件可以包括低密度聚合物材料。作为低密度聚合物材料，有聚氨酯泡沫、聚乙烯泡沫、PVC泡沫、橡胶泡沫等等。 
作为该可变物理特性支撑件610的智能材料部分650的材料有磁流变液，其粘度通过施加磁力而变化，或者是磁致伸缩材料，其尺寸通过施加磁力而变化。在该点上，可变物理特性支撑件可以包括：多个支撑件部分“d”，其粘度或尺寸响应于来自支撑件物理特性控制器360的控制信号而变化；磁极，作为信号施加部分640响应于来自支撑件物理特性控制器360的控制信号施加磁力到支撑件部分“d”；水压或气压腔，用于将多个支撑件部分“d”彼此分开并且支持电流变液和磁致伸缩材料的形状恢复；气压调节器(未示出)或水压泵(未示出)，用于向腔施加压力；以及用于控制该腔的控制器。 
此外，作为可变物理特性支撑件610的智能材料部分650的材料有形状记忆合金，其形状通过加热而变化。在该点上，可变物理特性支撑件610可以包括：多个支撑件部分“d”，其形状响应于来自支撑件物理特性控制器360的控制信号而变化；加热线圈，作为信号施加部分640响应于来自支撑件物理特性控制器360的控制信号向支撑件部分“d”施加热；以及缓冲构件630，用于将多个支撑件部分“d”彼此分开并且支持形状记忆合金的形状恢复。 
缓冲构件可以包括低密度聚合物材料。作为低密度聚合物材料有聚氨酯泡沫、聚乙烯泡沫、PVC泡沫、橡胶泡沫等等。 
图4是根据本发明第二实施例的化学机械抛光设备的原理图。下面将参考图4来描述根据该第二实施例的CMP设备。在第二实施例的描述中，省略了和第一实施例相同的部件和操作。 
图4示出了第二实施例的CMP设备，其借助相对于晶片415提升、降低或旋转抛光垫420来执行抛光工艺。 
参考图4，根据第二实施例的CMP设备包括载体410、抛光垫420、接触压力传感器450、支撑物理特性控制器460、可变物理特性支撑件440和  旋转台430。 
在根据第二实施例的CMP设备中，晶片415通过载体410被夹持从而不偏离其原始位置而旋转，并且将抛光垫420压到晶片415上以便在通过旋转台430被提升、降低或旋转的同时执行抛光工艺。当具有比晶片415更小尺寸的抛光垫420连同支撑该抛光垫420的旋转台430一起被提升、降低或旋转时，在晶片415和抛光垫420之间产生的压力之下，对晶片的表面执行抛光工艺。 
在根据第二实施例的CMP设备中，如图4所示，将可变物理特性支撑件440定位在抛光垫420和能够进行抛光垫420的提升、降低和旋转操作的旋转台430之间。此外，将接触压力传感器450定位在抛光垫420和可变物理特性支撑件440之间以检测抛光垫420和晶片415之间的接触压力。第二实施例的其他结构和操作与第一实施例的相同，因此这里省略其详细描述。 
下面将描述根据本发明第三和第四实施例的CMP设备。除了第三和第四实施例的CMP设备不包含接触压力传感器350或450以外，第三和第四实施例的CMP设备具有和第一和第二实施例的CMP设备相同的结构。 
第三和第四实施例的CMP设备都利用了开环控制(OLC)方式，借此从工艺条件中获得的数据，如使用时间和抛光垫320或420的RPM、载体310或410的压力、抛光率等等，被事先输入到支撑件物理特性控制器360或460中，以产生控制信号，从而代替了使用支撑件物理特性控制器360或460基于来自传感器的信息产生控制信号的闭环控制(CLC)方式。利用该结构，第三和第四实施例的CMP设备具有诸如降低的制造成本和简化的结构的优点。 
图10示意性地示出了根据第三或第四实施例的抛光设备的控制信号的产生和传输，其包括接触压力传感器(接触压力检测单元)。参考图10，在检测到抛光垫上的接触压力之后，接触压力传感器将所检测到的接触压力传输至支撑件物理特性控制器，然后该支撑件物理特性控制器产生并传输控制信号至该可变物理特性支撑件，由此驱动该可变物理特性支撑件以迎合抛光垫的接触压力。在该点上，由支撑物理特性控制器产生的控制信号可以通过可变物理特性支撑件的放大器进行放大，并且被传输至该可变物理特性支撑件。 
图11a和11b示出了在第一或第二实施例的CMP设备与第三或第四实施例的CMP设备之间信号传输过程中的差异。具体地，图11a示出了包括  接触压力传感器350或450的第一或第二实施例的CMP设备中的控制信号传输过程。在第一或第二实施例的CMP设备中，接触压力传感器350或450检测抛光垫320或420上的接触压力，并且支撑物理特性控制器(控制器)360或360产生并传输对应于所检测的接触压力的控制信号至可变物理特性支撑件(激励器)340或440，由此允许可变物理特性支撑件(激励器)340或440对应于控制信号使接触压力均匀。另一方面，图11b示出了不包括接触压力传感器350或450的第三或第四实施例的CMP设备中的控制信号传输过程。不同于图11a所示的第一和第二实施例的CMP设备，在第三或第四实施例的CMP设备中，根据预设工艺条件将控制信号传输至控制器，而不通过传感器检测接触压力。 
根据本发明，CMP设备可以还包括调节器，用于在抛光操作之前、期间或之后调节抛光垫的抛光表面。调节器去除了由抛光工艺引起的沉积物，由此将抛光垫320或420的表面粗糙度维持在恒定的程度上，同时提高了设备的抛光率。在图9中，示意性地示出了包括了调节器的CMP抛光设备。 
根据本发明，调节器具有调节外壁和抛光垫320或420的抛光表面之间的角度的功能，以及如上所述调节抛光垫的抛光表面的典型功能。通常，由于抛光垫的离心力上的差异，磨损率在抛光垫320或420的外围比在中心更高，导致了外壁和抛光垫320或420的抛光表面之间的角度变化。由于在这种情况下无法均匀地执行抛光操作，因此优选地是通过调节器的调节操作，使外壁和抛光表面之间的角度维持在与抛光操作之前相同。 
为了执行该调节操作，调节器可以包括角度传感器以测量外壁和抛光垫320或420的抛光表面之间的角度，以及调节控制器以产生相应于由角度传感器测量的角度变化的控制信号。 
可替换地，外壁和抛光垫320或420的抛光表面之间的角度可以以这样的方式进行调节，即将预设工艺条件事先输入到调节控制器中以调节抛光表面，从而代替通过使用角度传感器来检测角度。 
根据上述实施例的化学机械抛光设备可以应用于垫馈送抛光器(参见图12)，其包括了由分离辊提供的抛光垫以便在台和晶片之间传送，而不是被固定到其他部件上，或者固定到包括了配置为通过带连续地旋转的抛光垫的连续线性抛光器，以及附着到带的下表面的气压喷嘴以便压住晶片。在该情况下，可变物理特性支撑件可以放置在带的下方，如图13所示。 
在根据本发明实施例的化学物理机械抛光设备中，构成各个支撑件部分  的智能材料响应于施加到各个支撑件部分的单独的控制信号而独立地改变其物理特性，以便在可变物理特性支撑件的整个表面上的晶片和抛光垫彼此紧密接触，同时维持其间均匀的接触压力。 
在上述实施例中，尽管将各个支撑件部分描述为被独立地控制，该控制操作也可以相对于包括了预定数量支撑件部分的各个支撑件部分的组来进行。 
应当理解的是，实施例和附图的描述仅出于说明书性目的，本发明仅由后面的权利要求所限定。此外，本领域技术人员可以理解，在不背离根据附属权利要求的本发明的范围和精神的情况下，各种变型、增加和代替都是允许的。 
工业应用性 
从上面的描述中显而易见的是，根据本发明的CMP设备配置为控制晶片和抛光垫之间的接触压力，以便根据工艺条件变为均匀的或非均匀的。利用该结构，本发明的CMP设备能够对应于工艺的特性对晶片执行更灵活的抛光操作，由此降低了由对抛光垫磨损量的补偿导致的工艺成本。 

Claims (27)

1.一种化学机械抛光设备，包括：
载体，用于夹持晶片并且能够提升、降低或旋转；
抛光垫，通过降低载体被压到晶片上从而对晶片进行抛光；
接触压力传感器，当抛光垫被压到晶片上时检测抛光垫和晶片之间的接触压力；
支撑件物理特性控制器，产生与由接触压力传感器检测的接触压力相对应的控制信号；
可变物理特性支撑件，适用于与抛光垫紧密接触并具有响应于由支撑件物理特性控制器产生的控制信号而变化的物理特性，所述可变物理特性支撑件被分成多个支撑件部分，并且每个支撑件部分具有层叠结构，以及
旋转台，用于夹持该可变物理特性支撑件。
2.一种化学机械抛光设备，包括：
载体，用于夹持晶片；
抛光垫，借助提升、降低和旋转操作被压到晶片上从而对晶片进行抛光；
接触压力传感器，当抛光垫被压到晶片上时检测抛光垫和晶片之间的接触压力；
支撑件物理特性控制器，产生与由接触压力传感器检测的接触压力相对应的控制信号；
可变物理特性支撑件，适用于与抛光垫紧密接触并具有响应于由支撑件物理特性控制器产生的控制信号而变化的物理特性，所述可变物理特性支撑件被分成多个支撑件部分，并且每个支撑件部分具有层叠结构，以及
旋转台，用于夹持该可变物理特性支撑件并能够提升、降低和旋转。
3.根据权利要求1或2的化学机械抛光设备，其中该接触压力传感器将接触压力的数据通过无线通信的方式传输给支撑件物理特性控制器。
4.一种化学机械抛光设备，包括：
载体，用于夹持晶片并能够提升、降低和旋转；
抛光垫，通过降低载体被压到晶片上从而对晶片进行抛光；
支撑件物理特性控制器，用于根据预设的工艺条件产生控制信号以补偿压力差；
可变物理特性支撑件，适用于与抛光垫紧密接触并具有响应于由支撑件物理特性控制器产生的控制信号而变化的物理特性，所述可变物理特性支撑件被分成多个支撑件部分，并且每个支撑件部分具有层叠结构；以及
旋转台，用于夹持该可变物理特性支撑件。
5.一种化学机械抛光设备，包括：
载体，用于夹持晶片；
抛光垫，借助提升、降低和旋转操作被压到晶片上从而对晶片进行抛光；
支撑件物理特性控制器，用于根据预设的工艺条件产生控制信号以补偿压力差；
可变物理特性支撑件，适用于与抛光垫紧密接触并具有响应于由支撑件物理特性控制器产生的控制信号而变化的物理特性，所述可变物理特性支撑件被分成多个支撑件部分，并且每个支撑件部分具有层叠结构；以及
旋转台，用于夹持该可变物理特性支撑件并能够提升、降低和旋转。
6.根据权利要求1、2、4和5其中任一的化学机械抛光设备，进一步包括：
用于该可变物理特性支撑件的放大器，用于放大由支撑件物理特性控制器产生的控制信号，并将放大的控制信号传输至该可变物理特性支撑件。
7.根据权利要求6的化学机械抛光设备，其中该支撑件物理特性控制器将控制信号通过无线通信的方式传输给该可变物理特性支撑件的放大器。
8.根据权利要求1、2、4和5其中任一的化学机械抛光设备，其中每个支撑件部分是由支撑件物理特性控制器独立可控的。
9.根据权利要求1、2、4和5其中任一的化学机械抛光设备，其中该可变物理特性支撑件通过施加电压、磁力或热而改变其物理特性。
10.根据权利要求9的化学机械抛光设备，其中所述物理特性为粘度、尺寸或形状。
11.根据权利要求9的化学机械抛光设备，其中该具有通过施加电压改变的物理特性的可变物理特性支撑件包括选自电流变液、压电材料和电活化聚合物中的至少一种材料。
12.根据权利要求11的化学机械抛光设备，其中该可变物理特性支撑件包括：
多个支撑件部分，具有响应于从支撑件物理特性控制器施加的控制信号而变化的物理特性；
电极，用于响应于控制信号施加电压到该支撑件部分；以及
缓冲构件，将该多个支撑件部分彼此分开，并且支持该支撑件部件的形状恢复。
13.根据权利要求11的化学机械抛光设备，其中该可变物理特性支撑件包括压电材料。
14.根据权利要求12的化学机械抛光设备，其中该缓冲构件是用于借助水压恢复每个支撑件部分的形状的水压腔，或借助气压恢复每个支撑件部分的形状的气压腔。
15.根据权利要求14的化学机械抛光设备，进一步包括：
气压调节器或水压泵，用于向腔施加压力；以及
控制器，用于控制水压腔或气压腔。
16.根据权利要求12的化学机械抛光设备，其中该缓冲构件包括低密度聚合物材料。
17.根据权利要求16的化学机械抛光设备，其中该低密度聚合物材料是选自聚氨酯泡沫、聚乙烯泡沫、PVC泡沫和橡胶泡沫中的至少一种材料。
18.根据权利要求9的化学机械抛光设备，其中该可变物理特性支撑件包括磁流变液，其粘度通过施加磁力而变化，或者磁致伸缩材料，其尺寸通过施加磁力而变化。
19.根据权利要求18的化学机械抛光设备，其中该可变物理特性支撑件包括：
多个支撑件部分，其粘度或尺寸响应于来自支撑件物理特性控制器的控制信号而变化；
磁极，用于响应于来自支撑件物理特性控制器的控制信号而向支撑件部分施加磁力；
水压或气压腔，用于将该多个支撑件部分彼此分开，并且支持该磁流变液或磁致伸缩材料的形状恢复；
气压调节器或水压泵，用于向腔施加压力；以及
用于控制腔的控制器。
20.根据权利要求9的化学机械抛光设备，其中具有通过施加热改变的形状的该可变物理特性支撑件包括形状记忆合金。
21.根据权利要求20的化学机械抛光设备，其中该可变物理特性支撑件包括：
多个支撑件部分，其形状响应于来自支撑件物理特性控制器的控制信号而变化；
加热线圈，用于响应于来自支撑件物理特性控制器的控制信号而向支撑件部分施加热；以及
缓冲构件，将该多个支撑件部分彼此分开，并且支持该形状记忆合金的形状恢复。
22.根据权利要求21的化学机械抛光设备，其中该缓冲构件包括低密度聚合物材料。
23.根据权利要求21的化学机械抛光设备，其中该低密度聚合物材料是选自聚氨酯泡沫、聚乙烯泡沫、PVC泡沫和橡胶泡沫中的至少一种材料。
24.根据权利要求1、2、4和5其中任一的化学机械抛光设备，进一步包括：
调节器，用于在抛光操作之前、期间或之后调节抛光垫的抛光表面。
25.根据权利要求24的化学机械抛光设备，其中该调节器通过根据预设工艺条件调节抛光垫的抛光表面，从而调节外壁和抛光垫的抛光表面之间的角度。
26.根据权利要求24的化学机械抛光设备，还包括：
角度传感器，用于测量外壁和抛光垫的抛光表面之间的角度，以及
调节控制器，用于生成与由角度传感器测量的角度变化相对应的控制信号。
27.根据权利要求26的化学机械抛光设备，进一步包括：
调节放大器，用于放大由调节控制器生成的控制信号。
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