CN1222431A - 包括静压流体轴承支承的剖光系统 - Google Patents

Abstract

包括静压流体轴承的化学机械带剖光机等剖光系统,静压流体轴承的一个特征是采用环绕流体入口阵列的柔性表面来扩展绕入口的升高压力区域;另一特征为控制或改变轴承中流体流动的方向以减少时间平均压力的偏差并在剖光垫中产生振动而提高剖光性能;又一特征是设有横向尺寸比待剖光的物件大的腔;又一特征是带螺旋或心形线的回液槽;再一特征是在入口提供恒定压力,但支承压力可通过改变流体入口的高度来改变局部薄膜厚度来调节。

Description

包括静压流体轴承支承的剖光系统

本发明涉及一种剖光系统，特别是采用静压流体轴承来支承剖光垫的化学机械剖光系统及方法。

半导体处理中的化学机械剖光(CMP)是从晶片的表面去除一些最高点来剖光其表面。CMP的操作是在未加工或半加工的晶片上进行的。通常的未加工晶片为单晶硅或其它半导体材料，形成直径大约1到12英寸的大致圆形晶片。待剖光的普通加工或半加工晶片在一层或多层图案层上具有诸如玻璃、二氧化硅或氮化硅的介电材料顶层或诸如铜或钨的导电层，晶片的图案层在晶片表面以高度大约1μm的量级产生突出的拓扑特征。剖光使晶片表面的局部特征光滑，从而使晶片表面在形成晶片的模具的尺寸的区域内是平整的或处于同一平面。目前，在探求一种可以使晶片表面在大约10mm×10mm的模具区域上公差大约为0.3μm的局部平整的剖光方法。

传统的皮带剖光机包括承载剖光垫的皮带、安装晶片的晶片载体头及在晶片下支承皮带的一部分的支承。对于CMP来说，剖光垫喷有膏，驱动系统转动皮带。载体头使晶片与剖光垫接触，从而剖光垫靠着晶片表面滑动。膏的化学作用和剖光垫的机械作用及靠着晶片表面的膏中的颗粒将材料从晶片表面去除。美国专利NO.5,593,344和5,558,568描述了采用静压流体轴承来支承皮带的CMP系统。这种静压流体轴承具有流体入口和出口，流体形成支承皮带和剖光垫的薄膜。

在半导体加工中为了将表面剖光到所需的公差，CMP系统通常对晶片采用带一定压力的剖光垫，该压力在晶片表面上是均匀的。静压流体轴承会产生问题，这是由于在这种静压流体轴承中流体的支承压力在靠近入口处较高而在邻近出口处较低。此外，靠近入口的压力曲线下降而不能与相邻入口的压力曲线的边缘相配，从而，即使环绕两入口的升高压力区重合，压力也是不均匀的。因此，这种流体轴承在支承皮带时施加不均匀的压力，不均匀的压力会在剖光过程中产生材料的不均匀去除。于是，要寻找一种产生均匀剖光的方法和结构。

为了均匀剖光，静压轴承包括或采用本发明特征中的一个或多个来支承剖光垫。根据本发明的一个方面，在剖光系统中静压轴承支承提供经过具有柔性表面的流体垫的流体。由流体入口流入并经过柔性垫的流体薄膜的支承压力相对于距流体入口的距离比刚性垫的支承压力下降得更缓慢。因此，部分或全部入口由柔性垫环绕的入口阵列可以提供更均匀的压力分布。

根据本发明的另一方面，在支承剖光垫使其与晶片或其它待剖光物件接触的静压轴承中，流体流动是变化的。在一种情况中，通过交替地将流体源与入口连接而使流体从入口流向出口，然后变换为将流体源与出口连接而使流体从出口流向入口而使流体流动周期性地反向。流体流动的反向使轴承从入口的支承压力较高的结构变化为出口的支承压力较高的结构。在时间平均的基础上，支承压力比流体不反向的情况更均匀。流体反向的变化可以在剖光垫中产生振动，从而有助于剖光。改变流体流动的另一种情况是在流体中产生压力振动而将这种振动的能量传递给剖光垫。诸如通过与流体源相连的电控制阀、将声能传给流体的声学耦合器或流体中的机械搅拌器产生压力的变化。

根据本发明的又一方面，静压轴承包括横向尺寸比待剖光的晶片(或其它物件)的横向尺寸大的流体腔。较大的流体腔可以提供更大的均匀支承压力的区域。在本发明的一实施例中，较大的流体腔被包括与独立的流体源相连的流体入口的支承环环绕。支承环在与晶片接触的剖光垫的支承区域之外，但来自支承环中入口的流体与具有一定压力的流体源相连，流体源的压力与较大流体腔中的压力无关。因此，改变支承环中的压力可以改变较大腔的流体薄膜的厚度(和支承压力)。

根据本发明的又一方面，静压轴承具有非均匀支承压力分布而晶片(或其它剖光物件)移动使得在移动范围上求平均值时在晶片上的平均支承压力是均匀的。这样的一种静压轴承包括从静压轴承的外区向中心区盘旋的回液槽。螺旋回液槽可以遵从诸如心形线的一部分这样的路径。绕中心区设置在同心圆上的入口具有带边界的流体垫区域，边界部分地由螺旋回液槽形成。这些流体垫沿着螺旋槽延伸，从而使与一个入口环相连的流体垫延伸到与邻近入口环的流体垫的半径重叠的半径。进一步设置流体垫从而使流体垫占绕轴承中心的各圆周路径的同样百分比。因此，绕轴承的中心旋转的晶片上的各点承受同样的平均压力。该静压轴承可以与在轴承的外区以外单独控制的流体入口一起使用。

根据本发明的又一方面，静压轴承在各流体入口具有恒定的流体压力，并通过相对于支承的物件改变一个或多个入口和流体垫的高度来调节支承压力。在应用本发明这一特征的各种实施例中，静压轴承包括一系列入口体，其中各入口体包括一个或多个流体入口(和相连的流体垫)。入口体安装在可以调节入口体相对高度的机械系统上。这种机械系统可以由诸如气缸或液压缸、压电变换器、或电力致动器或螺线管等控制。

本发明的各种特征可以单独采用或组合采用，并可以参照以下的描述和附图更好地理解。

图1示出了根据本发明一实施例的皮带剖光机；

图2示出了在图1的剖光机中用于皮带支承的静压轴承的平面图；

图3A、3B和3C分别示出在图2的静压轴承中采用的带有柔性表面的流体垫的入口的剖视图；

图4示出图2的流体轴承的出口的剖视图；

图5示出了在环绕垫具有柔性表面或刚性表面时支承压力比距入口中心距离的曲线；

图6示出具有覆盖支承剖光区域的较大流体腔的静压流体轴承的透视图；

图7示出具有螺旋或心形流体回液槽的静压轴承的透视图；

图8示出具有用于调整局部流体薄膜厚度和支承压力的可调整相对高度的入口的静压轴承的透视图。

各图中采用相同的标号来表示相同或相似的零件。

根据本发明的一个方面，支承剖光垫的静压轴承提供有助于均匀剖光的压力分布。本发明的实施例采用了能够单独或组合使用的本发明的多个特征。根据本发明的另一方面，静压轴承采用具有柔性表面而非刚性表面的垫。环绕流体入口的柔性表面改变了绕入口的压力分布，特别是改变了压降相对于距入口的距离的比值。通过改变后的压力分布，可以获得更宽的均匀压力范围，并且多个入口的压力场的重叠可以提供比刚性入口更均匀的压力场。

根据本发明的另一方面，静压轴承中的流体流动经调整或周期性反向以便减小靠近流体入口和靠近流体出口的区域间压力差的影响。流体流动的速度和方向可以连续地变换或从正向到反向来回地变换。在正向操作中，流体轴承中靠近入口处的压力高而靠近出口出的压力低。流体的流动方向变换使得靠近出口处的压力高而靠近入口处的压力低。压力的周期性变化提供在剖光晶片表面更均匀的均时(time-averaged)材料去除速度。变换或调整流体的流动会使轴承支承的剖光垫产生振动。振动可以提高剖光的速度及均匀性。

本发明的又一方面还提供了能均匀剖光的流体轴承的构造。一种这样的静压轴承包括通向腔的入口，腔很大，大于晶片或其它要剖光的物件。分布在该腔上的压力场为大致恒定的。其它静压轴承允许支承压力分布的非均匀性而根据晶片的运动在剖光中限制非均匀性。例如，如果在剖光过程中晶片的转动有效地平均了压力差引起的不同的剖光速度，支承压力的非均匀性是允许的。下面描述静压轴承中所需非均匀性的入口、出口和通道的构造和形状的实例。在一个实施例中，形成流体垫边界的回液槽沿着螺旋或局部心形路径。当晶片绕回液槽的中轴转动时，非均匀压力提供了均匀剖光。

本发明的又一方面提供一种将常压源与流体入口相连并通过改变静压轴承中的薄膜厚度来调整支承压力分布的静压轴承支承。具体地说，静压轴承的流体入口的高度是可调节的，以便改变单个入口和流体垫上的流体薄膜的厚度。薄膜厚度的变化改变剖光垫处的支承压力并允许流体轴承的调整以改善剖光的非均匀性。

采用本发明的特征的剖光系统的解释性实施例在共同提交的美国专利申请“模块化晶片剖光装置及方法”(代理存档号M-5063US，序列号未知1)进行了描述，这里引用其全文以作参考。图1示出了化学机械剖光(CMP)系统100，其可采用本发明的各种不同的特征。CMP系统100包括晶片载体头110、皮带130及位于载体头110和皮带130之间的支承140。皮带130上安装的是由磨料制成的剖光垫，磨料可以是诸如从Rodel,Inc.买到的IC1400^TM，它分成大约1/2”×1/2”大小的区域(面)。皮带130的宽度取决于待剖光的晶片的大小；对于8英寸的晶片，皮带130大约12英寸宽，周长大约100英寸。在剖光过程中，皮带130和剖光垫用诸如可从CabotCorporation买到的SEMISPHERSE12^TM的膏处理。

待剖光的加工过的或未加工的晶片安装在头110上，待剖光的表面面向皮带130。头110在剖光过程中使晶片与剖光垫保持接触。理想的情况是，头110使晶片保持与剖光垫的表面平行并在横跨晶片的区域上施加均匀的压力。晶片载体头的解释性实施例在共同提交的美国专利申请“用于化学机械剖光的带迎角控制的晶片载体头”(代理档案号M-5186US，序列号未知2)进行了描述，这里引用其全部作为参考。支承140和载体头110以0到15psi之间的平均压力且通常为6到7psi的剖光压力将剖光垫压靠在安装在载体头110上的晶片上。驱动系统150移动皮带130从而使剖光垫在载体头110相对于皮带130转动并横跨皮带130宽度的一部分来回运动的同时靠着晶片表面110滑动。支承140与载体头110一起来回运动从而使支承140和载体头110的中心保持相对固定。或者，支承140可以相对于系统100固定并具有在载体头110的运动范围内支承皮带130的横向距离。靠着晶片表面的剖光垫和膏中颗粒的机械作用和膏中液体的化学作用在剖光过程中去除晶片表面的材料。

如果剖光从晶片的一个部位连续去除的材料比其它部位去除得多，则剖光后的晶片变得不平整。如果晶片剖光垫压力在特定区域内过高或过低会导致不同的去除速度。例如，如果载体头110对剖光的晶片的特定区域施加更大的压力或者支承140向特定区域施加更大的压力，在那些区域可以导致更高的去除材料的速度。载体头110相对于皮带的转动和来回运动平均了去除材料速度的差别。然而，材料去除的差别仍能导致剖光后的晶片的表面形貌的环纹差别。本发明的实施例提供了减少支承压力的不均匀性并/或减少不均匀支承压力对于剖光的影响的支承。

图2示出根据本发明一实施例的静压轴承200和柔性垫230的平面图，静压轴承200采用柔性垫230以形成包括一系列入口210的静压轴承。静压轴承200包括柔性垫230安装在其上的板240。板240由诸如足够刚性和抗腐蚀性来承受CMP系统的工作环境的铝或其它金属制成。板240是机加工的或其它方法形成的以包括入口210、出口220和流体管道215、225。在轴承200的正向操作中，流体管道215和225分别将入口210连接到一个或多个流体源和将出口225连接到流体槽，从而使来自入口210的流体过柔性垫230并在柔性垫230上提供流体薄膜。流体薄膜最好为诸如水的液体并提供支承压力来支承皮带和/或剖光垫。脊290形成轴承区域的边界并具有足够的宽度，从脊290泄漏而产生的流体薄膜防止板240和皮带间的直接接触。

图3A、3B和3C示出在图2的各入口210形成的柔性静压轴承301、302和303的剖视图。在图3A中，柔性轴承301在刚性板240的顶表面具有柔性垫230。柔性垫230为诸如橡胶或聚氯丁橡胶的弹性材料。为了轴承200的操作，诸如水的流体以一定的压力从入口210流经柔性垫230中心的孔330，流体的压力根据轴承200的泄漏和轴承200承载的负荷来选定。在剖光过程中支承剖光垫时的通常压力在0-15psi之间。垫230的大小根据轴承入口的密度而定，在一解释性实施例中，对于间隔大约1.125”的入口阵列来说，垫的直径为大约0.75”。在该解释性实施例中，垫230和入口210的孔最大的直径为0.020”到0.0625”之间。入口210还包括限制轴承刚性、流体流速和轴承其它性能的小孔或限流孔320。

柔性轴承301提供比具有刚性表面的静压轴承更宽的升高压力区域。图5示出诸如轴承301的柔性轴承和具有刚性表面的非柔性静压轴承的标准压力比半径的对应曲线510和520。当重量由上述静压轴承中的一种支承时，支承压力在流体入口的压力为最大压力P，而在流体入口的半径以外压力下降。曲线510示出对于柔性轴承来说压力开始时下降得比非柔性轴承更缓慢。例如，在大约是入口半径四倍的半径处，柔性轴承的支承压力大约是非柔性轴承支承压力的四倍。在柔性轴承的明显升高压力的更广的区域被认为是由柔性垫210的变形改变流体薄膜的厚度而引起的。在压力最高的地方，垫210被压缩而增加了薄膜的厚度。在压力较低的地方，垫210膨胀而减小薄膜的厚度并将压力保持在比刚性表面更高的水平。柔性轴承的明显升高压力的更广区域减小了如图2中轴承200的入口阵列210之间的低压力区的大小。因此，轴承200的支承压力分布更接近于恒量。此外，如果回液槽220小于100％，减少入口之间的压力，各入口210可以在升高压力区域重叠的阵列中设置得足够近。

图3B的柔性轴承302具有柔性垫230，柔性垫230沉入板240中从而处于松弛状态，柔性垫230的顶面与板240的顶面齐平。图3C的柔性轴承303具有柔性垫230，柔性垫230进一步沉入板240中从而处于松弛状态，柔性垫230的顶面在板240的顶面之下。轴承302和303的压力分布具有柔性和非柔性静压轴承两者的特征。柔性垫230沉入改变了流体轴承的刚性。相应的，沉入的量可以根据轴承所需的刚性选择。或者，将垫230安装成可以移动以改变垫230上流体腔的深度，从而使轴承200可以调节刚性。

图4示出图2中一个出口220的实施例的剖视图。各出口220与在板240内管道215之上或之下形成的管道225之一相连。在正常操作中，管道225与流体排放口或流体槽相连。

根据本发明的又一方面，在入口210和出口220之间的流体通过改变流体流动来加以调整，如改变压力、流速或流体流动方向。例如，流体源和流体槽在正向结构和反向结构之间周期性地变换，正向结构中流体源与管道215和入口210相连而流体槽与管道225和出口220相连，在反向结构中流体槽与管道215和入口210相连而流体源与管道225和出口220相连。在正向结构中，绕入口210的流体薄膜提供最高的压力以支承皮带130，而靠近出口220的压力较低。相应的，在入口210上的剖光垫区域去除材料的速度比出口220上的剖光垫区域快，从而导致不均匀剖光。在反向结构中，在出口220附近形成最高支承压力区域。因此，在反向结构中，在出口220上的剖光垫区域去除材料的速度比入口210上的剖光垫区域快。正向和反向结构之间周期性的转换平均所有的剖光区域的去除速度。这种转换可以对于所有入口210和出口220同时或以一定的方式顺序地进行。

轴承200中入口210和出口220的阵列是非对称的，其中入口210在大小、数量、分布上与出口220不同。具有与入口在大小、数量和分布上相同或相似的出口的更对称的流体轴承可以提高由流体流动的周期性变化带来的平滑效果。然而，由流体流动方向的周期性变化带来的平均压力分布的平滑也可应用于任何其它静压轴承，而不限于对称轴承结构或轴承200的结构。

流体流动方向的周期性反向带来的另一效果是支承140或轴承200的变化的压力引起皮带130和剖光垫的摆动或振动。根据剖光垫的振动可以提供非常好的剖光，但剖光去除速度很低。皮带转动和振动的综合效果被认为可以比皮带单独转动提供更好的剖光性能。通过改变流体流动方向或其它诸如流体流动调整等备选方法可以在皮带130中产生振动。例如，流体流速或压力可以平滑地变化，诸如在正向结构和反向结构之间正弦地变化。调制流体流动而不改变流体流动的方向也可以产生振动，并且可以采取多种方式实现。例如，所需频率的电信号可以控制机电压力控制器(电磁控制阀)来调整在所需振动频率的压力或流速。或者，流体中的声学耦合器或机械搅拌器可以产生声能或机械振动能，它们通过流体传给皮带130和剖光垫。这种调整或振动能的转换可以对所有的入口210或对单个的入口或入口组都是均匀的。另一种在剖光垫中产生振动的方法是振动支承140以改变静压轴承中的薄膜厚度。为了更好地控制产生的振动，下面参照图8描述的本发明实施例提供的单个入口或入口组的薄膜厚度控制。

根据本发明的另一实施例，图6示出具有直径大于待剖光晶片的腔610的静压流体轴承600。具体地说，腔610中的流体支承晶片接触剖光垫的皮带130的整个区域。在所示的实施例中，轴承600为圆形以与晶片的形状相配并且在剖光过程中随着晶片的运动而运动。或者，轴承600和腔610可以是细长的以覆盖晶片在剖光过程中的整个运动范围而支承剖光垫。腔610被将腔610与排放环620分开的隆起的脊或缘615环绕。在腔610中心的流体入口650使腔610充满流体，流体流过脊615并经排放环620排出轴承600。

由连接入口640的流体轴承形成的保持环架630环绕排放环620并在皮带130周围且在晶片与剖光垫在剖光过程中接触的区域以外支承皮带。轴承600将皮带130支承在流体上以提供大致无摩擦和无磨损的轴承。安装晶片的头包括与覆盖在保持环架630上的垫接触的保持环。对入口640的压力可以与对腔610的入口650的压力分开控制，并且可以相对于晶片头上保持环设定的压力而进行调整。对保持环架630的压力也可用于调整流体薄膜的厚度和流体腔610的流体深度。来自保持环架630的流体从轴承600向外排出而将诸如泥浆的杂质或剖光处理的残留物冲出腔610。

较大的腔的优点在于对于晶片支承提供了近似均匀的压力而与皮带130运动产生的感生流动效果无关。感生流动效果可以通过加工腔610的形状来改变。具体地说，腔610的深度可以调整，腔610的形状可以改变(如腔510的底可以是平的或曲面的)，并且腔610可以设置附加的入口(甚至出口)以提供更有利的压力分布。在图6所示的实施例中腔610的底板安装有调整螺钉，可以调节腔610的深度，并且在腔610中安装有传感器670。传感器670可以是测量皮带130距离(等于薄膜厚度)的距离传感器或监控压力分布的压力传感器。控制单元180对于可能的系统调整采用传感器测量，诸如改变腔的深度或对入口650的流体压力。较深的腔可以更有效地控制感生流体效果，而较浅的腔受皮带运动的影响较大。合适的深度为大约1/2”。

作为试图提供均匀压力的备选方案，如果晶片的运动平均了非均匀压力的影响，非均匀压力分布也是可以接受的。例如，如果支承区域内的回液槽提供较低的支承压力，则在包括均匀压力垫的静压轴承中压力是非均匀的。然而，如果对于剖光时间的同样百分比，晶片上的每一点都在压力垫上，则对于晶片上所有点的平均施加压力是恒定的，由于压力的不均匀分布的剖光的总量或平均值导致均匀的剖光。

图7示出静压轴承700的平面图，静压轴承700具有非均匀的压力分布，但当晶片相对于轴承700的中心轴750旋转时向晶片提供均匀的平均压力。轴承700包括压力垫710，径向回液槽720和心形回液槽730。连接流体槽的回液槽720和730形成压力垫710的边界。具体地说，每一心形回液槽730遵从部分(约一半)心形线的轨迹，从而使一些垫710的侧面也是心形线的一部分。更一般的是，槽730不需要遵从局部心形线的轨迹，而是在轴承700的外区和中心区之间遵从螺旋线。星形压力垫740在轴承700的中心750的区域内，在此处槽720和730(如果延伸的话)相交而槽之间不够用于流体垫的空间。每一流体垫710包括流体入口712、腔714、封液面716。流体入口位于同心圆上，每一流体入口712都在相连的腔714内，而腔714以相连的封液面716为边界。或者，在每一腔712内设置多个入口。在CMP的正向操作中，由入口712经封液面716到回液槽720和730的流体对由垫720上的薄膜支承的皮带130的部分保持大致恒定的压力。对在回液槽720和730的上的皮带部分的压力比垫710上的压力低。轴承700还包括入口762和压力垫760，它们在剖光过程中形成晶片下区域外侧的保持环架。垫760对皮带130提供附加的支承以保持轴承700中所需的薄膜厚度。对垫710、740和760的流体压力可以分别控制。

根据本发明的一个方面，晶片绕中心750的转动使晶片上的每一点(不在中心垫740上)经过压力垫710、径向回液槽720和心形回液槽730。理想的情况是，在一圈中，晶片上任一点在垫710上花的时间百分比与其它点在垫710上花的时间百分比是相同的。为达到这一目标，对于以轴750为中心的任一圆，垫710的总的角度范围都是相同的。采用心形或螺旋槽730有助于实现这一目标。具体地说，垫710由与垫的入口712相交的圆划分，具有在入口圆上的入口712的垫710径向延伸(或沿心形槽730)而使入口712在较小圆上的垫710与入口712在较大圆上的垫710的径向延伸重合。晶片上点的各圆形路径经过垫710并且不全在槽内。其次，随着离中心轴750的距离增大，心形槽730更接近于切线，并且随着半径增大，心形槽730的跨越圆周距离越长。因此，有效槽的宽度增大以与垫尺寸的增大相配，而保持垫的角度范围大致恒定。中心垫740有单独的可以调节的入口压力控制器，从而使垫740对圆提供与垫710大致相同的平均压力。

根据本发明的又一方面，静压支承轴承在自流体源和流体入口处采用恒定流体压力，当改变局部流体薄膜厚度以调整静压支承的支承压力分布。在本发明的一实施例中，机械系统通过改变环绕流体入口的垫的相对高度来改变流体薄膜的厚度。由于入口流体压力是恒定的，通过向着皮带移动垫而增大垫区域的支承压力以减小垫上的流体薄膜厚度。在平均薄膜厚度约0.001英寸的典型静压轴承中在0.0001或0.0002英寸级别上的高度调节提供了适于剖光系统调整的支承压力范围。

图8示出采用可动入口体810的静压轴承800的一部分的透视图，可动入口体810包括入口812、垫814和在支承800工作过程中将入口812与常压流体源相连的流体管道816。全流体支承800包括六个入口体810，相连的挠曲梁820支承各入口体810。图8只示出一个入口体-挠曲梁对，以便更好地示出下面的挠曲梁820。入口体810之间的空间形成了流体回液槽。

各挠曲梁820安放在接触点上，并安装在U形架840内。接触点830向上施力以使相连的挠曲梁820挠曲并移动相连的入口体810。在轴承800工作过程中，各挠曲梁820的挠曲量(或相当于施力的量)决定垫814的高度和覆盖的流体薄膜的厚度。接触点830的单独控制也提供了入口体810高度的单独控制。各接触点830位于相连的具有枢转点870的杠杆臂860上。单独的致动器850连接杠杆臂860并对相连的杠杆臂860施加力矩以控制作用在挠曲梁820上的力。可以采用多种备选系统来改变入口体的高度。例如，可以直接连液压缸或气缸或压电致动器来移动挠曲梁820和/或入口体810。

在流体轴承800工作期间，各管道816与常压流体源相连，从而使入口812中流过的流体压力大致恒定。从入口814流过的流体在垫814和入口体810之间及皮带或由轴承支承的其它表面的区域内形成薄膜。在入口压力和垫的区域恒定的情况下，支承压力取决于薄膜厚度。剖光系统的使用者可以控制致动器850以改变垫814的高度并因此改变特定垫附近的薄膜厚度和支承压力。改变支承压力可以修正不均匀的剖光，例如通过增大或减小材料去除速度过低或过高的区域的支承压力。

在轴承800中，各入口体810包括线性的一系列入口812和垫814。图2的流体轴承200包括这种线性阵列，一系列的入口体810形成轴承200的入口图案。垫814可以是柔性的(如同在轴承200中)或刚性的表面。或者，在提升或较低入口体的机械系统上可以安装带有入口和垫所需图案的任何形状的入口体。具体地说，轴承可包括为同心环的入口体，其中各入口体具有可以单独调整的高度和在入口体中形成的入口环。环绕这种入口的垫可以为任一所需的形状，包括诸如图7中流体轴承700中垫710的形状。保持环架包括垫760和入口762，具有可调的高度(或流体薄膜厚度)或与其它垫无关的流体压力。在另一备选实施例中，流体轴承中各垫的高度可以单独地控制以使使用者可以单独地改变各垫的高度。

尽管已参照具体实施例描述了本发明，所作的说明只是本发明应用的例子而不是对本发明的限制。例如，尽管描述的实施例是剖光半导体晶片的CMP皮带剖光系统，但实施例还包括为其它目的而采用的各种类型的剖光系统。例如，这里描述的静压轴承和支承可以在用于剖光半导体晶片或在CDROM驱动器和硬盘驱动器中使用的光盘或磁盘的在转盘或皮带上具有剖光垫的机械剖光系统。所附的权利要求书选定了在本发明范围内的各种使用、配合及所述实施例特征的组合。

Claims (33)

1．一种剖光工具的支承，所述支承包括流体轴承，所述流体轴承包括：

多个流体入口，用于连接流体源；

多个出口，用于连接流体槽；

多个柔性垫，其中

所述入口、出口和柔性垫设置成当入口连接流体源且出口连接流体槽时，流体薄膜流经柔性垫。

2．如权利要求1所述的支承，还包括其中形成流体入口和出口的板，其中柔性垫安装在板顶面。

3．如权利要求2所述的支承，其中柔性垫安装在板顶面之上。

4．如权利要求2所述的支承，其中柔性垫与板顶面齐平。

5．如权利要求2所述的支承，其中柔性垫凹入板顶面。

6．如权利要求2所述的支承，其中柔性垫安装在可以相对于板顶面调节柔性垫的高度的结构上。

7．一种用于剖光工具的支承，包括静压轴承，所述静压流体轴承包括：

形成凹部的板，凹部的横向尺寸比待剖光的物件的横向尺寸大，凹部被板上的脊环绕；

通向凹部的入口，用于连接流体源；

用于连接流体槽的出口，出口在环绕脊的区域内。

8．如权利要求7所述的支承，其中出口和入口在板中形成。

9．如权利要求7所述的支承，还包括环绕凹部的支承环，其中出口在脊与支承环之间。

10．如权利要求9所述的支承，其中支承环包括多个垫，各垫具有流经垫的流体的入口。

11．如权利要求9所述的支承，其中腔具有可以移动而改变腔深度的底面。

12．如权利要求7所述的支承，其中腔沿着剖光过程中物件运动的方向为细长状。

13．一种剖光工具的支承，包括静压流体轴承，所述静压流体轴承包括：

多个垫，各垫包括连接流体源的入口；和

连接流体槽的第一回液槽，其中第一回液槽将槽相互分开并在轴承外区和中心区之间遵从螺旋线，第一回液槽形成相邻垫的边缘。

14．如权利要求13所述的支承，其中第一回液槽的路径为局部的心形线。

15．如权利要求13所述的支承，其中轴承还包括一个或多个附加回液槽，其中各附加回液槽在轴承外区和中心区之间遵从螺旋线，并且形成由附加回液槽分开的相邻垫的边缘。

16．如权利要求15所述的支承，其中轴承还包括多个径向回液槽，从轴承的中心区向轴承的外边缘沿基本上直的路径延伸。

17．如权利要求13所述的支承，其中轴承还包括环绕轴承外边缘的支承环。

18．如权利要求13所述的支承，其中垫具有由柔性材料制成的表面。

19．如权利要求13所述的支承，还包括相对于其它垫调整垫的高度的机构。

20．一种静压流体轴承，包括

多个入口体，各入口体包括一个或多个垫，每个垫至少一个流体入口，各流体入口与流体源连接；

相对于其它入口体调节入口体高度的机构。

21．如权利要求20所述的轴承，还包括与各入口体的入口相连的流体源，其中流体源在各入口将具有相同压力的流体供应给各入口。

22．一种改变静压流体轴承的压力分布的方法，包括：

通过多个入口向形成静压流体轴承的多个垫提供流体；

相对于其它垫调节一个或多个垫的高度以改变一个或多个垫上流体薄膜的厚度，因而厚度的变化改变了压力分布。

23．如权利要求22所述的方法，其中提供流体包括提供在各入口具有同样压力的流体。

24．一种剖光晶片的方法，包括：

用流体轴承支承剖光垫，流体轴承包括入口和出口，其中入口向流体轴承引入支承剖光垫的流体而出口流出流体；

将晶片置于与剖光垫接触；

当晶片与剖光垫接触时，变换流体的流动而改变流体垫上的压力。

25．如权利要求24所述的方法，其中剖光垫安装在皮带上，所述方法包括转动皮带从而使皮带在流体轴承和晶片之间滑动并且剖光垫剖光晶片的表面。

26．如权利要求24所述的方法，其中变换流体流动包括变换轴承中的流体方向从而在剖光过程中使出口向流体轴承引入支承剖光垫的流体而入口流出流体。

27．如权利要求24所述的方法，其中变换流体流动包括调整流体中的压力以在剖光垫中产生振动。

28．如权利要求24所述的方法，其中调整流体的压力包括在流体中振动搅拌器而通过流体传递振动能。

29．如权利要求24所述的方法，其中变换流体流动包括在流体中产生引起剖光垫振动的声压变化。

30．如权利要求24所述的方法，其中变换流体流动包括变换流体源的压力。

31．如权利要求24所述的方法，其中变换流体流动包括在入口向流体轴承引入流体的第一状态和出口向流体轴承引入流体的第二状态之间反复变换。

32．如权利要求24所述的方法，还包括相对于流体轴承并在由流体轴承支承的皮带的区域上移动晶片。

33．如权利要求32所述的方法，其中移动晶片包括绕与由流体轴承支承的区域垂直的轴线旋转晶片。

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