使用可移动底座的抛光头检测的制作方法

专利名称：使用可移动底座的抛光头检测的制作方法
技术领域：
本发明涉及使用可移动底座的抛光头检测。
背景技术：
通过导电、半导体或绝缘层的顺序沉积，集成电路通常形成在衬底上，特 别是，硅晶片上。在每层沉积之后，经常对已沉积的层进行蚀刻以产生电路特 征。由于一系列层顺序地沉积和蚀刻，衬底的最外或最上表面，也即衬底的己 暴露表面变得越来越不平坦。该非平坦表面在集成电路制造工艺的光刻步骤中 可能产生问题。所以，经常需要周期性地平坦化该衬底表面。
化学机械抛光(CMP)是一种可接受的平坦化方法。该平坦化方法通常 包括使用装载罩组件将衬底安装在承载器或抛光头上。该衬底的已暴露表面与 旋转的抛光垫相对放置。抛光垫或者是"标准的"或者是"固定研磨垫"。标 准的抛光垫具有耐用的粗糙表面，而固定研磨垫通常具有装在容器介质中的研 磨剂颗粒。抛光头在衬底上提供可控的负载，也即压力，以将其推向抛光头。 如果使用标准垫，将包括至少一种可化学反应的试剂以及研磨剂颗粒的抛光浆 液施加到抛光垫的表面。
抛光头可经受周期性的维护，其中拆卸下该头，更换受损的零件并且随后 重新组装。在该头返回开始抛光其它晶片之前，可以在检测台上检测重新打磨 的头以确定在将其用于昂贵的晶片或其他半导体衬底上之前该头是否操作正 常。

发明内容
根据在此公开的说明书的一个技术方案，抛光头在测试台中测试，该测试 台具有用于支撑测试晶片的底座以及用于将底座中心晶片支撑表面和检测晶 片向抛光头移动的可控的底座致动器。该底座可在垂直远离该抛光头的第一垂
直位置与垂直距离该抛光头更近的第二垂直位置之间移动以促进抛光头的检
在一个实施方式中，该测试包括检测该头的晶片损失感应器。晶片损失感 应器测试或其他抛光头测试可包括对该头的隔膜腔室施加真空压力以拾取设 置在底座中心晶片支撑表面上的第一测试晶片。该测试还包括在对隔膜腔室施 加真空压力之前对该头的内部管道腔室施加压力，并且在对隔膜腔室施加真空 压力的同时监视该内部管道腔室中的压力。
在本说明书的另一技术方案中，可使用定位器定位该测试晶片，该定位器 具有定位在底座中心晶片支撑表面周围的多个第一测试晶片接合部件。该测试 晶片接合部件接合该测试晶片以相对于该底座中心晶片支撑表面定位该测试 晶片。在一个实施方式中，该晶片定位器包括环形部件，其适于加载分布在该 环形部件的第一圆周上的多个第一测试晶片接合部件。
在又一技术方案中，抛光头测试可包括使用定位器定位具有大于第一直径 的第二直径的测试晶片，该定位器具有定位在外部晶片支撑表面的多个第二测 试晶片接合部件，该外部晶片支撑表面设置在底座中心晶片支撑表面周围，并 且适于支撑测试晶片。该多个第二测试晶片接合部件可分布在环形部件的第二 圆周上，该第二圆周具有大于第一圆周的直径。
在再一技术方案中，测试台可具有可拆卸的盖板，该盖板具有自身的晶片 支撑表面。该盖板可移除以暴露底座和测试晶片定位器。
还存在本发明的附加的技术方案。应该理解，前述仅仅是本发明一些实施 方式和方案的简要概括。描述并声明了附加的实施方式和技术方案。因此，前 述内容不意味着限制本说明书的范围。


图1示出根据本说明书一个实施方式的具有测试晶片夹持与传送系统的 抛光头测试台，其中移除了盖板；
图2示出设置在测试晶片夹持与传送系统的一个实施方式的底座上方的 典型抛光头的示意性截面图3示出图1的测试台的测试晶片夹持与传送系统的俯视图，其中示出移 除了盖板；
图4a示出具有盖板的测试晶片夹持与传送系统的示意性局部侧截面图； 图4b示出不具有盖板的测试晶片夹持与传送系统的分解的示意性局部侧 截面图5示出图1的测试晶片夹持与传送系统的晶片定位器的透视图6a-6g示出测试晶片夹持与传送系统检测抛光头的操作的一个示例； 图7a和7b示出图2的抛光头的晶片损失传感器的操作的示意图； 图8示出在图7a和图7b中所示的晶片损失传感器的操作期间该抛光头的 内部管道腔室中的压力变化；
图9示出与图2的抛光头的每个压力腔室相关联的测试台气动回路的一个
示例的示意图10示出测试晶片夹持与传送系统测试抛光头的操作的一个示例的流程
图11示出根据另一实施方式的测试晶片夹持与传送系统的示意性局部透 视截面图12示出用于图11的测试晶片夹持与传送系统的晶片定位器的一个示例 的透视图13所示为图12的晶片定位器的示意性局部透视截面图，其示出不同尺 寸的测试晶片的定位；
图14示出根据另一实施方式的具有底座的测试晶片夹持与传送系统的俯 视图。
具体实施例方式
根据本发明一个实施方式的测试台在图1通常以10表示。测试台10包括 支撑头定位控制系统14的框架或平台12，该头定位控制系统14将化学和机 械抛光头16定位在平台12的上方。如美国专利No.7， 089， 782中更详细描 述的，头定位控制系统14可将头16精确定位在平台12上方的许多电动受控 位置中的其中一个上以促进头16的各种测试过程。然而，应该理解，取决于 特定应用，抛光头16可安装在固定高度，或者在不同高度之间可手动移动， 或者使用其他机构致动。
根据本发明的一个技术方案，测试台io还包括测试晶片夹持与传送系统
17，该测试晶片夹持与传送系统17包括可移动底座19。如以下更洋细描述的，
测试晶片夹持与传送系统17将测试晶片相对于抛光头16进行定位以促进抛光 头16的测试。例如，测试晶片夹持与传送系统17可由CMP工具的装载罩组 件提供晶片加载的模拟。
图2示出设置在测试晶片夹持与传送系统17的可移动底座19上方的典型 的化学和机械抛光头16的示意性截面图。应该理解，根据本说明书方案的测 试台可用于测试各种不同类型的晶片或衬底抛光头，包括用于抛光150mm、 200mm或300mm晶片的头。
如美国专利No.7， 089， 782中更详细描述的，诸如图2的头16的抛光头 可具有多个传感器，其优选由测试台IO来测试。这样的传感器的示例一般由 18表示并且感应该晶片是否损失。传感器的数量和类型可根据抛光头的类型 改变。其他通用类型的头传感器包括晶片存在传感器和晶片压力传感器。
抛光头16还具有三个压力密封腔室，即定位环腔室20、内部管道腔室22 和隔膜腔室24。测试台IO可对腔室应用各种测试以确保正确的密封和操作。 应该理解，腔室的数量和类型可根据头的类型改变。例如，该头可具有三到八 个腔室。
在所示实施方式的头16中，定位环腔室20位于头16的外壳26与基座 28之间。在晶片抛光操作期间，定位环腔室20受压以将负载，即向下的压力 施加给基座28。旋转隔板29将外壳柔性耦接到基座28并且允许定位环腔室 20的膨胀和压縮。这样，基座28相对于抛光头的垂直位置由定位环腔室20 中的压力控制。
柔性隔膜30在支撑结构32下方延伸以提供待抛光的晶片或其他半导体衬 底36的安装表面34。位于基座28与支撑结构32之间的隔膜腔室24的压力 迫使柔性隔膜30向下以将衬底压向抛光垫。柔性部件38将支撑结构32柔性 耦接到基座28并且允许隔膜腔室24的膨胀和压縮。
另一弹性和柔性隔膜40可通过夹紧环或其他合适的紧固件与基座28的下 表面附着以限定内部管道腔室22。受压的流体，诸如空气可引入或引出内部 管道腔室22并且从而控制支撑结构32和柔性隔膜30上的向下的压力。
外壳26连接到抛光系统的锭子44上，该锭子用于在围绕旋转轴46抛光 期间旋转头16并且该旋转轴46在抛光期间与抛光垫的表面垂直。三个压力管
道50、 52和54或者在高于大气(受压)或者低于大气(真空)压力时将诸如 空气或氮气的流体引入每个腔室20、 22和24。
如图1所示，头测试台的头定位控制系统14包括电动受控线性致动器60， 其由可为诸如个人计算机的可编程通用计算机的控制器62 (图9)来控制。可 选的，控制器62可包括可编程逻辑阵列、分布式逻辑电路或其他数字或模拟 控制电路。线性致动器60可将安装在安装台64上的头16定位到安装臂66 的一端，安装到由控制器62选择的精确位置。在所示的实施方式中，可控的 精确位置是头16相对于测试台10的底座19的测试表面或测试晶片支撑表面 68 (图2)的垂直位移。该垂直位移沿着与测试表面68正交的Z轴测量，其 中测试表面68支撑用于由抛光头测试的测试晶片。在该实施方式中，Z轴平 行于头的旋转轴46。应该理解，可选择其他的位移方向用于控制。
头安装致动器60包括伺服电机组件70，其由控制器62通过合适的驱动 电路控制。应该理解，取决于特定的应用，其它类型的电机也可用于将抛光头 致动到各种垂直位置。
伺服电机组件70的输出耦接到垂直机架组件78，其引导安装臂66并且 限制安装臂的移动以及由此限制头16沿着Z轴线性非旋转的运动。机架组件 78包括机架80，安装臂66通过一对肋板81安装到该机架80。机架80具有 一对引导杆82，其适于沿着安装在垂直支撑板90上的导轨86滑动以引导该 机架80并且由此引导该头16沿着Z轴垂直、非旋转、线性的上下运动。支撑 板90通过肋板92安装到平台12的水平支撑板94上。应该理解，也可选择其 他机械设置以沿着一个或多个所选的移动轴引导抛光头。
图3示出测试晶片夹持与传送系统17 —个实施方式的俯视图。沿着图3 的线4a-4a看到的图3的测试晶片夹持与传送系统17的局部截面示意图在图 4a中示出。测试晶片夹持与传送系统17包括支撑板100，其容纳在由框架或 平台12的支撑板94限定的空腔102 (在图4b中最好地看出)中。支撑板100 具有凸缘104，其由支撑板空腔102的肩部106容纳。这时，测试晶片夹持与 传送系统17的支撑板100由框架12的支撑板94支撑。
根据本说明书的另一方案，框架12的支撑板94的空腔102经过规划尺寸 和成形以便允许支撑板100的顶表面110相对于支撑板94的顶表面112平齐 或凹进。这样的设置有利于支撑板94上的可选的盖板120的放置，以覆盖测
试晶片夹持与传送系统17。在一些现有的系统中，类似于板120的盖板经常
用于提供与用于抛光头测试目的的表面122类似的测试晶片支撑表面。
因此，在图4a的所示实施方式中，诸如抛光头16的抛光头，可使用盖板 120的测试晶片支撑表面122测试。可选地，盖板120可移除以暴露测试晶片 夹持与传送系统17以有利于利用测试晶片夹持与传送系统17而不是盖板120 进行附加的抛光头测试。盖板120可使用容纳在支撑板94的相应的配准孔或 孔径132 (图4b)中的盖板120的配准销130而精确定位在支撑板94上。应 该理解，取决于特定应用，其他机构和设备也可用于定位可拆卸的盖板120。
测试晶片夹持与传送系统17还包括测试晶片定位器140，其具有由环形 部件143 (图5)承载并且分布在环形部件143的圆周上的多个测试晶片接合 部件142。如图3最好地示出，晶片定位器140的测试晶片接合部件142定位 在底座19的中心晶片支撑表面144 (图3)的周围。测试晶片接合部件142 适于在底座19接纳测试晶片36和将测试晶片36传送到达抛光头16之前，相 对于中心晶片支撑表面144接合和定位测试晶片36 (图6a)。
如前所述，测试台IO可用于测试抛光头的各种传感器、腔室和其他结构。 图7a和7b示出典型的"晶片损失"传感器18的示意图.，该传感器提供该头 没有夹持晶片的指示。如图7a所示，晶片损失传感器18包括传感器盘195， 其由轴196连接到阀198的阀部件197。轴196在管道199中移动，该管道将 隔膜腔室24连接到内部管道腔室22的压力管道52。当晶片36由头16夹持 时，晶片36密封远离隔膜30的大气压。另外，支撑结构32离开晶片离开传 感器盘195移动。如果内部管道腔室22受到例如高于大气的lpsi (每平方英 寸一磅)的压力，以及隔膜腔室受到例如低于大气的-5psi的真空压力时，与 传感器轴196附接的阀部件197密封地安置在管道52的阀座200中。因此， 阀198密封关闭并且隔膜腔室24和内部管道腔室22的压力保持恒定，表示该 晶片没有"损失"。
然而，如图7b所示，晶片从头16下落，作用到隔膜30上的大气压驱动 隔膜30并向上支撑结构进入隔膜腔室中。支撑结构32啮合并且压縮内部管道 腔室22，造成内部管道腔室22中的压力开始上升在如图8所示的202。随着 隔膜30和支撑结构继续向上进入隔膜腔室24，支撑结构也接触晶片消失传感 器18的盘195，如图7b所示。该接触造成与传感器18的轴196连接的阀部
件197离开阀座200。结果，如图8中所示，阀打开为203处并且管道腔室22 中的压力开始降低为在图8中所示的204处，并且最终与隔膜腔室20 —致， 表示晶片消失。
图9示出与抛光头的每个压力腔室相关联的气动回路的示意图。在所示实 施方式中，每个腔室具有压力回路230，其包括由阀234和调整器236连接到 腔室的受压流体源232。每个腔室还具有真空回路240，其包括由阀244和调 整器246连接到腔室的真空压力源242 (经常称为真空喷射阀)。出口回路250 包括阀254并且将相关腔室开放到大气环境。
阀234、 244和254由控制器62控制。为了保留特定腔室中的压力，关闭 出口阀254、压力阀234和真空阀254。通过关闭这些阀，腔室停止进一步受 压、脱气或排气。腔室中的压力可由控制器62通过诸如浮动连接到相关腔室 的压力传感器260监视。如果腔室压力在关闭控制阀234、 244和254之后下 降，表示出现泄露。如前所述，如果内部管道腔室22中的压力按照图8所示 的曲线，表示由抛光头夹持的测试晶片的损失。
测试台10可对于压力和包括在整个各种腔室上的泄露(噪音)的真空泄 露测试抛光头的腔室。测试包括升高的高度和时间以及阀和传感器测试。
图10示出了根据本说明书的一个实施方式的利用测试台的抛光头测试。 该测试的一个示例是晶片损失传感器测试。应该理解，取决于特定应用，根据 本说明书的测试台可用于执行各种测试。
在第一操作中，测试晶片放置在诸如晶片定位器140的晶片定位器上(方 框266)。在所示实施方式中，晶片定位器140的测试晶片接合部件142通常 是指形并且每个包括有角度的倾斜表面270 (图6a)，其啮合测试晶片36的 边缘并且在重力作用下引导测试晶片进入倾斜表面270之间的对准位置并且 由每个测试晶片接合部件142的通常水平的支撑表面272支撑。在该对准位置 中，底座19的中心晶片支撑表面144的中心274基本上与测试晶片36的中心 同轴对准。同样，在所示实施方式中，抛光头16的中心轴46 (图2)基本上 与测试晶片的中心对准。应该理解，晶片定位器可以设计为实现测试晶片与底 座19或抛光头16之间的其他对准。还应该理解，取决于特定应用，测试晶片 接合部件142可具有各种不同的形状和咬合表面。
在所示实施方式中，底座19和测试晶片定位器140由附着到测试晶片夹 持与传送系统17的支撑板100的底座外壳280支撑。底座19和测试晶片定位 器140在测试台中支撑，使得底座19和测试晶片定位器140的中心与抛光头 16的中心轴46 (图2)同轴对准。应该理解，取决于特定应用，也可选择其 他设置。
一旦测试晶片由晶片定位器140定位，则可以抬升底座，造成底座19的 底座支撑表面144接合测试晶片的下侧。底座19的持续向上运动将测试晶片 提升离开晶片定位器140并且将测试晶片朝向抛光头16垂直向上移动，例如 如图6b所示。在该位置，测试晶片的中心继续与抛光头16的中心同轴对准。
在所示实施方式中，底座19具有中心连接杆292，其用于底座外壳280 中滑动的垂直运动。与底座连接杆292连接的底座致动器294在图6a中所示 的第一降低位置与图6b所示的第二抬升位置之间垂直地致动底座19。应该理 解，底座19可具有其他形状和部件以有利于垂直运动。
在所示实施方式中，底座致动器294包括气压缸300，其由测试台控制器 62控制的气动回路302驱动。气压缸300通过驱动部件304连接到底座19的 连接杆。在施加合适的气动压力给气压缸300时，驱动部件304和并因此底座 19可选择地在向上或向下运动中被驱动。根据特定的应用，垂直运动的范围 可通过合适的限位器或控制器62限制。应该理解，其他类型的致动器也可用 于抬升底座19。这样的其他致动器包括电动马达和伺服。
在开始抛光头16的测试之前，控制器62可控制线性致动器60 (图1 )将 头16定位在底座19和测试晶片36上方的所选高度处，如图6c所示。所选高 度可根据待执行的特定测试而改变。应该理解，对于一些抛光头测试，可以省 略抛光头16的定位。 一旦抛光头16在底座16上方的合适高度时，可以开始 抛光头的测试(方框312)。
例如，在晶片损失传感器测试中，抛光头在加载测试晶片之前可距离测试 晶片的顶表面诸如1.5mm的距离。在该高度时，控制器62可使得头16开始 加载测试晶片到抛光头上的处理。在实际加载晶片之前，隔膜腔室24(图2) 可受压以使得头隔膜30膨胀。随着头隔膜30的膨胀，其接触测试晶片的顶表 面并且表现出气陷，其否则将在隔膜30与晶片顶表面之间的气陷。
为了加载测试晶片，内部管道腔室24也受压以应用压力推动隔膜30的周 长与测试晶片的周长一致。内部管道腔室中的压力随后保持该压力以测试内部
管道腔室的泄露，如以下所述。如果内部管道腔室的压力在预定的压力水平保 持稳定，表示内部管道腔室的正常密封。在所示实施方式中，优选的，对于晶 片损失传感器测试，内部管道腔室加压到高于大气压的lpsi水平。也可使用 0-3psi范围中的其他压力。根据特定应用，可改变特定值。
一旦内部管道腔室22中的压力保持确认在预定值，并且隔膜30与晶片顶 表面之间的气陷出现，则真空压力施加给隔膜腔室24以结束加载测试晶片。 具有己加载的测试晶片的抛光头随后可从底座19收回到底座19上方的另一高 度，如图6d所示。在所示实施方式中，优选地，对与晶片损失传感器测试， 隔膜腔室可抽真空到大气压以下-5psi的水平。也可使用-2到-7psi范围中的其 他压力。根据特定应用，可改变特定值。
如果晶片与类似于图7a所示的方法正确加载，并且晶片损失传感器己经 正确安装并且操作正常，晶片损失传感器将不会致动并且内部管道腔室22中 的压力实质上保持为如由控制器62监视的常数。另一方面，如果晶片没有拾 取或下降，隔膜30将进入隔膜腔室24，造成支撑结构32接触内部管道腔室 22和晶片损失传感器18，如图7b所示。因此，内部管道腔室22中的压力将 随着如图8所示的支撑结构接触内部管道腔室22而开始升高并且随着晶片损 失传感器打开内部管道腔室22和隔膜腔室24之间的阀86内部管道腔室22 中的压力将下降，指示控制器62，该晶片已经消失。
在所示实施方式中，优选地，头测试台IO可以将抛光头精确地定位到准 确、电动可控的位置以有利于抛光头的测试，如美国专利No.7， 089, 782所 述。例如，在使用如上所述的测试晶片的晶片损失传感器测试中，如果在加载 晶片之前，抛光头定位到太接近测试晶片，隔膜30和支撑结构32可被向上驱 动到隔膜腔室24中，造成晶片损失传感器18不正确地致动。相反，如果在加 载晶片之前，抛光头定位到距离测试晶片太远，测试晶片不能准确地被拾取。 因此，施加到隔膜腔室24以拾取晶片的真空压力可更改，造成隔膜30和支撑 结构32退縮到隔膜腔室24中，再次造成晶片损失传感器18不正确地致动。 在测试表面上方l-2mm范围内的抛光头垂直位置被认为对于许多这样的应用 是合适的。也可使用其他距离。根据特定应用，可改变特定值。
因为存在头可以编程以移动的许多位置，头测试台有效地提供相对于抬高 的底座19的头的运动的连续控制。对于许多不同类型的头，头的测试位置和
加载位置可相对于抬高的底座19而限定。对于特定的头类型，包括厚度差别 的头的尺寸上的任何差别可通过对致动器控制进行编程以将头移动到最优位 置来容易地兼容。
当使用测试晶片的抛光头16的测试或者部分测试的结束时，抛光头16
可将测试晶片返回到底座19。因此，控制器62控制线性致动器60将抛光头 16定位到底座19相邻的垂直位置，如图6e所示。抛光头16的气动回路还可 由控制器62控制以使得抛光头16释放测试晶片并且将测试晶片放置在底座 19上，如图6f所示。另外，控制器62可将抛光头撤回到另一高度，如图6f 所示。
一旦测试晶片通过抛光头16返回到底座19时，底座19可降低到晶片定 位器140 (方框314)。底座19连续的向下运动将测试晶片设置在晶片定位器 140上并且相对于抛光头16的中心适当地重新对准测试晶片的中心。随后可 结束测试或者随后可适当地执行抛光头的附加测试。根据特定的应用，该附加 测试可包括或排除测试晶片36的使用或者底座19的运动。
在所示实施方式中，底座19的向下垂直运动在如图6g所示的晶片定位器 140下方的较低位置处停止。连接到底座连接杆292的底座致动器294将底座 19从图6f所示的抬高位置和图6g所示的较低位置致动。应该理解，根据特定 的应用，也可选择其他的终止位置。
可以提供抛光头测试的示例，其中测试晶片由晶片定位器140对准并且抬 高到抛光头16以为抛光头16加载该测试晶片做准备。应该理解，取决于特定 应用，根据本说明书使用测试台的一些抛光头测试可省略测试晶片加载操作， 或者测试晶片对准操作，或者测试晶片提升操作。
图11示出根据本说明书另一方案的测试晶片夹持与传送系统400的另一 实施方式。如图12最好所见，测试晶片夹持与传送系统400包括测试晶片定 位器140，其具有由环形部件443加载并且分布在环形部件443的内部圆周上 的多个第一测试晶片接合部件442a。测试晶片定位器140还具有由环形部件 443承载并且分布在环形部件443的外部圆周上的多个第二测试晶片接合部件 442b。
如图13最好所示，晶片定位器440的测试晶片接合部件442a定位在底座 450的中心晶片支撑表面444的周围。测试晶片接合部件442a适于在底座450
容纳测试晶片36并且将测试晶片36传输到抛光头16之前(图13)之前相对 于底座中心晶片支撑表面444咬合并且定位测试晶片36。
在所示实施方式中，测试晶片接合部件442a，类似于部件142,通常是指 形并且每个包括有角度的倾斜表面270a (图13)，其咬合测试晶片36的边缘 并且在重力作用下引导测试晶片进入倾斜表面270a之间的对准位置中并且倾 斜表面270a由每个测试晶片接合部件442a的通常水平的支撑表面272a支撑。 在该对准位置中，底座450的中心晶片支撑表面444的中心274a与测试晶片 36的中心以及头16的中心轴同轴对准。
晶片定位器440的测试晶片接合部件442b类似地定位在底座450的中心 晶片支撑表面444的周围，但是在比晶片接合部件442a更宽的圆周上。测试 晶片接合部件442b适于在底座450容纳测试晶片460并且将测试晶片460传 输到抛光头之前相对于底座中心晶片支撑表面444咬合并且定位测试晶片 460。如图13中显示的，测试晶片460可具有宽于测试晶片36的直径。因此， 测试晶片夹持与传送系统400可容易地容纳抛光头和不同尺寸的测试晶片，例 如150mm、 200mm和300mm。
测试晶片接合部件442b，类似于部件442a，通常是指形并且每个包括有 角度的倾斜表面270b (图13)，其咬合测试晶片460的边缘并且在重力作用 下引导测试晶片进入倾斜表面270b之间的对准位置中并且该倾斜表面270b 由每个测试晶片接合部件442b的通常水平的支撑表面272b支撑。在该对准位 置中，底座450的中心晶片支撑表面444的中心274b与测试晶片460以及抛 光头的中心轴向对准。
在所示实施方式中，底座450包括多个凸缘470 (图11)，其容纳在晶片 定位器440的环形部件443的内环壁474的凹槽472 (图12)中。每个凸缘 470的外肩部476咬合环形部件443的内环壁480。中心晶片支撑表面444可 具有衬垫482以防止损伤测试晶片。
在一个实施方式中，底座，诸如底座450可专用于特定尺寸的测试晶片， 诸如测试晶片460或测试晶片36。可选地，底座450可容纳不同尺寸的测试 晶片。例如，底座凸缘470的上表面484可适于提供底座外部晶片支撑表面以 咬合和支撑更大的测试晶片，诸如测试晶片460。在另一示例中，测试晶片夹 持与传送系统400可包括底座适配板490 (图14)，其具有底座中心晶片支撑
表面492和/g座外晶片支撑表面494。底座适配板4卯可由底座凸缘470承载 并且可专用于较大的测试晶片，诸如测试晶片460或者可选地，可适于容纳不 同尺寸的测试晶片。在所示实施方式中，底座适配板490在底座中心晶片支撑 表面492和底座外晶片支撑表面494上装载有测试晶片衬垫。
如图11所示，底座450的中心晶片支撑表面444限定了多个凹槽496， 其中每个孔径适于在底座中心晶片支撑表面444位于降低的垂直位置时容纳 测试晶片接合部件442a。类似地，底座适配板490的中心晶片支撑表面492 限定多个凹槽498 (图14)，其中该凹槽498与凹槽496对准并且适于在底座 适配板位于降低的垂直位置时容纳测试晶片接合部件442a。因为测试晶片接 合部件442b的晶片接合表面470b、 472b相比于测试晶片接合部件442a的相 应晶片接合表面470a、 472a在垂直定位上更接近于抛光头16，如图12所示， 较大直径的测试晶片，诸如测试晶片460可通过如图22所示的测试晶片接合 部件442a的顶部上的测试晶片接合部件442b来对准和支撑。因此，测试晶片 接合部件442b可与较大的测试晶片460 —起使用，而对于与较大测试晶片干 扰的较小测试晶片不与测试晶片接合部件442a —起使用。
再次参照图1，平台12具有一组滑轮或滚轴600，其允许测试台在用于测 试抛光头的制造工厂中容易从一侧移动到另一侧。这对于工厂具有更多个使用 不同尺寸的头的抛光系统的场合特别有用。
如在美国专利No.7， 089， 782中更详细描述地，测试台10包括横向的车 架组件以有利于将抛光头16加载和安装到用于测试的测试台上。应该理解， 该橫向车架组件的细节和特征可根据特定应用而改变。并且，测试台可包括晶 片夹盘以将测试晶片夹持到位以用于测试抛光头。同样，该晶片夹盘的细节也 取决于特定应用。
当然，应该理解，所示实施方式的修改，在它们的各种方案中对于本领域 的技术人员来说是显而易见的， 一些仅仅在研究之后也是显然的，其他的是常 规的机械和电学设计的主题。其他的实施方式也是可行的，它们的特定设计取 决于特定的应用。因此，该说明书的范围不应该由在此所述的具体实施方式
限 定，而应该由所附权利要求及其等同物来限定。
权利要求
1、一种使用测试晶片测试抛光头的测试台，该抛光头用于平坦化半导体晶片，该测试台包括框架；具有适于支撑测试晶片的中心晶片支撑表面的底座；适于在所述中心晶片支撑表面上方安装所述抛光头的抛光头基座；适于耦接到所述抛光头并且对所述抛光头进行压力测试的气动回路；以及头基座致动器，其连接到所述框架和所述基座并且适于在垂直方向上相对于所述底座中心晶片支撑表面移动所述抛光头；以及底座致动器，其耦接到所述框架和所述底座并且适于在垂直方向上相对于所述框架在垂直距离所述底座的所述头的第一垂直位置与垂直距离所述基座的所述头更近的第二垂直位置之间移动所述底座中心晶片支撑表面。
2、 根据权利要求l所述的测试台，其特征在于，还包括测试晶片定位器， 其具有定位在所述底座中心晶片支撑表面周围并且适于相对于所述底座中心 晶片支撑表面咬合并且定位所述测试晶片的多个第一测试晶片接合部件。
3、 根据权利要求2所述的测试台，其特征在于，所述晶片定位器包括环 形部件，其适于装载分布在所述环形部件的第一圆周上的所述多个第一测试晶 片接合部件。
4、 根据权利要求3所述的测试台，其特征在于，所述底座中心晶片支撑 表面限定了多个孔径，每个孔径适于在所述底座中心晶片支撑表面位于所述第 一垂直位置时容纳所述多个第一测试晶片接合部件的测试晶片接合部件。
5、 根据权利要求3所述的测试台，其特征在于，所述底座具有设置在所 述底座中心晶片支撑表面外围并且适于支撑测试晶片的外部晶片支撑表面；并 且其中所述定位器包括由所述环形部件承载并且定位在所述外部晶片支撑表 面以及分布在所述环形部件的第二圆周上的多个第二测试晶片接合部件，所述 第二圆周具有大于所述第一圆周的直径。
6、 根据权利要求5所述的测试台，其特征在于，所述多个第一和第二测 试晶片接合部件的每个测试晶片结合部件具有测试晶片接合表面并且其中所 述多个第二测试晶片接合部件的每个测试晶片接合表面相比于所述多个第一 测试晶片接合部件的测试晶片接合表面在垂直方向上更接近于所述抛光头。
7、 根据权利要求2所述的测试台，其特征在于，所述框架包括具有顶表 面的支撑板，其限定适于容纳所述底座和所述顶表面下方的所述测试晶片定位 器的空腔，所述框架还包括适于设置在所述顶表面上并且覆盖所述底座和测试 晶片定位器的可卸盖板，所述盖板具有测试晶片支撑表面。
8、 一种测试用于平坦化半导体晶片的抛光头的方法，包括 将抛光头安装到测试台的抛光头基座上；控制可控的头基座致动器以在垂直方向上相对于底座的中心晶片支撑表面移动所述抛光头；控制可控的底座致动器以在垂直方向上相对于所述抛光头在垂直距离所 述抛光头的第一垂直位置与垂直距离所述抛光头更近的第二垂直位置之间移 动所述底座中心晶片支撑表面和设置在所述底座中心晶片支撑表面上具有第一直径的测试晶片；以及 测试所述抛光头。
9、 根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述测试包括测试抛光头 的晶片消失传感器。
10、 根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述测试包括对所述头的 隔膜腔室施加真空压力以拾取设置在所述底座中心晶片支撑表面上的第一测 试晶片。
11、 根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述测试包括在对所述 隔膜腔室施加所述真空压力之前，对所述头的内部管道腔室施加压力。
12、 根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述测试包括在对所述 隔膜腔室施加所述真空压力的同时监视所述内部管道腔室中的压力。
13、 根据权利要求8所述的方法，其特征在于，还包括使用定位器定位所 述测试晶片，该定位器具有定位在所述底座中心晶片支撑表面上的多个第一测 试晶片接合部件，所述定位包括将所述测试晶片与所述多个第一测试晶片接合 部件的每个测试晶片接合部件的接合表面咬合并且相对于所述底座中心晶片 支撑表面定位所述测试晶片。
14、 根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述晶片定位器包括环 形部件，其适于装载分布在所述环形部件的第一圆周上的所述多个第一测试晶 片接合部件。
15、 根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述控制可控的底座致 动器包括移动所述底座，使得在所述底座中心晶片支撑表面位于所述第一垂直 位置时，每个测试晶片接合部件由所述底座中心晶片支撑表面限定的多个孔径 的每个孔径容纳。
16、 根据权利要求14所述的方法，其特征在于，还包括使用定位器定位 具有大于所述第一直径的第二直径的测试晶片，所述定位器具有定位在外部晶 片支撑表面周围的多个第二测试晶片接合部件，该外部晶片支撑表面设置在所 述底座中心晶片支撑表面外围并且适于支撑测试晶片，其中所述多个第二测试 晶片接合部件分布在所述环形部件的第二圆周上，所述第二圆周具有大于第一 圆周的直径。
17、 根据权利要求13所述的方法，其特征在于，去除盖板以暴露所述底座和测试晶片定位器，所述盖板具有测试晶片支撑表面。
全文摘要
本发明提供一种使用可移动底座的抛光头检测，其中抛光头在测试台中进行测试，该测试台具有用于支撑测试晶片的底座以及用于朝向抛光头移动底座中心晶片支撑表面和测试晶片的可控的底座致动器。在本说明书的另一方案中，可使用定位器定位该测试晶片，该定位器具有定位在底座中心晶片支撑表面周围的多个第一测试晶片接合部件。在另一技术方案中，晶片定位器器具有定位在外部晶片支撑表面周围的多个第二测试晶片接合部件，该外部晶片支撑表面设置在底座中心晶片支撑表面外围并且适于支撑测试晶片。该多个第二测试晶片接合部件可分布在环形部件的第二圆周上，该第二圆周具有大于第一圆周的直径。还描述和要求了附加的实施方式和方案。
文档编号G01M99/00GK101349616SQ200810085428
公开日2009年1月21日 申请日期2008年3月14日 优先权日2007年3月15日
发明者斯泰西·乔恩·迈耶, 杰伊·S·劳德, 杰弗里·保罗·施密特 申请人:应用材料股份有限公司