TW201446411A - 具有前側壓力控制的拋光系統 - Google Patents

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Abstract

拋光設備包括：平臺，該平臺具有第一表面及第二表面，該第一表面用於支撐拋光墊；承載頭，該承載頭用於固持基板抵靠該拋光墊；複數個通孔，該等複數個通孔界定在該平臺中；以及襯墊壓力控制組件，該襯墊壓力控制組件鄰近該平臺上與承載頭相對的一側。

Description

具有前側壓力控制的拋光系統
本揭示案係關於化學機械研磨(chemical mechanical polishing；CMP)系統之架構。
通常藉由在矽晶圓上之導電層、半導電層或者絕緣層之順序沉積而在基板上形成積體電路。一個製造步驟涉及：在非平面的表面上沉積填料層及平坦化該填料層。對於某些應用，平坦化填料層直至暴露出圖案化層之頂表面。可在圖案化的絕緣層上沉積例如導電填料層，以填充絕緣層中的溝槽或孔。在平坦化之後，殘留在絕緣層的凸起圖案之間的金屬層部分形成通孔、插塞及接線，該等通孔、插塞及接線在基板上的薄膜電路之間提供導電通路。對於其他應用(諸如，氧化物拋光)，平坦化該填料層直至在該非平面的表面上留下預定厚度。此外，基板表面之平坦化通常需要光微影術。
化學機械研磨(CMP)是一種已被認可之平坦化方法。該平坦化方法通常要求該基板安裝在承載頭或拋光頭 上。該基板的暴露表面通常放置成抵靠旋轉中的拋光墊。該承載頭在該基板上提供可控的負載以推動該基板抵靠該拋光墊。通常將磨粒拋光漿料供應到該拋光墊之表面。
一些承載頭包括多個獨立可加壓腔室，因此可以控制基板背面(亦即，未被拋光之表面)之不同區域上的壓力。
在一態樣中，拋光設備包括：平臺，該平臺具有第一表面及第二表面，該第一表面用於支撐拋光墊；承載頭，該承載頭用於固持基板抵靠該拋光墊；複數個通孔，該等複數個通孔界定在該平臺中；以及襯墊壓力控制組件，該襯墊壓力控制組件鄰近該平臺上與承載頭相對的一側。
實施例可包括以下特徵結構中的一或多者。該襯墊壓力控制組件可包括複數個獨立可控的襯墊壓力控制元件。該襯墊壓力控制組件可包括複數個流體通道。每一通道可經配置以將流體從通道的輸出端導引到該等複數個通孔中的一或多者。壓力控制組件可經配置用於以足夠的壓力經由流體通道導引流體，以按壓支撐於第一表面上之拋光墊以及使位於該通孔上方之拋光墊的部分變形。流體支承環可環繞該等複數個襯墊壓力元件。流體支承環可經配置以調整襯墊壓力控制元件與該平臺的第二表面之間的距離。線性軌道可支撐該等複數個襯墊壓力元件，以及該等複數個襯墊壓力元件沿著該線性軌道在與該平臺的第一表面平行之平面中在第一方向移動。該平面可與該平臺相距第一距離。第二線性軌道可支撐該等複數個襯墊壓力元件，以及該等複數個襯墊壓力元 件沿著該第二線性軌道在與該平臺的第一表面平行之平面中在第二方向移動，該第二方向垂直於該第一方向。
該設備可包括複數個磁體，每一磁體位於該等複數 個通孔之一者中。磁體的極軸可垂直於該平臺的第一表面與第二表面。該等複數個襯墊壓力控制元件可包括磁體。磁體可以是永磁體或電磁體。控制器可經配置以控制施加至電磁體的電流，以施加可控量的力到位於相應通孔中的相應複數個磁體上，從而使該等相應複數個磁體在第一表面上方移動以及使在該等相應通孔上方之拋光墊的部分變形。
流體支承環可環繞該等複數個襯墊壓力控制元件。 該流體支承環可經配置以控制該等襯墊壓力控制元件與該平臺的第二表面之間的距離。該等通孔可垂直於該平臺的第一表面。壓力控制組件可包括複數個獨立可控的環形控制區域。該等複數個獨立可控的環形控制區域可包括複數個同心元件，該等同心元件中之每一者具有不同的半徑。該等複數個同心元件可位於與該平臺平行之平面中。該平面可與該平臺的第二表面相距第一距離。該等複數個元件可更靠近該第二表面，而非第一表面。
在另一態樣中，拋光設備可包括承載頭，該承載頭 用於固持基板抵靠拋光墊，該拋光墊具有與該基板接觸之拋光表面，該承載頭包含：固定環；該固定環中的磁性材料；主動式矩陣層，該主動式矩陣層包含複數個控制元件，以及該等控制元件設置在該拋光墊的拋光表面下方的平面中。在該固定環中的磁性材料經配置以當該等磁性材料在選定的控 制元件的垂直上方時啟動該等選定的控制元件。
實施例可包括以下特徵結構中的一或多者。該等控 制元件可以是磁體。該等控制元件可以是致動器。該固定環中的磁性材料可經配置以鎖存致動器。被鎖存之致動器可以連接到各別的能源，以及可配置成藉由控制器驅動以在垂直方向中驅動該等致動器。在固定環中的磁性材料可經配置以增大拋光表面與基板之間的介面壓力。在固定環中的磁性材料亦可經配置以減少拋光表面與基板之間的介面壓力。
在另一態樣中，一種使用任何上述設備的方法控制 基板的移除後分佈。
實施例可以包括以下可能的優點中的一或多者。可 以自基板的外表面來控制基板上的壓力。該控制壓力可以有效地傳遞以改變在固定環之區域內的拋光墊與基板邊緣之間的介面壓力。
將在附圖及以下描述中來闡明一或多個實施例的詳情。自描述及附圖，以及自申請專利範圍，其他態樣、特徵及優點將顯而易見。
146a‧‧‧同心腔室/同心腔室區域
146b‧‧‧同心腔室/同心腔室區域
146c‧‧‧同心腔室/同心腔室區域
10‧‧‧CMP裝置/拋光設備
12‧‧‧承載頭
14‧‧‧基板
16‧‧‧平臺
18‧‧‧拋光墊
32‧‧‧軸線
35‧‧‧軌道
90‧‧‧局部壓力
91‧‧‧軟性材料層
92‧‧‧表面
112‧‧‧拋光層
114‧‧‧背托層
124‧‧‧驅動軸/旋轉軸
128‧‧‧軌跡
141‧‧‧內表面
142‧‧‧外表面
143‧‧‧邊緣區域/邊緣部分
152‧‧‧固定環
154‧‧‧支撐結構/撓性膜
161‧‧‧頂表面
162‧‧‧底表面
163‧‧‧固定片材
164‧‧‧徑向維度/橫向維度
181‧‧‧拋光表面
182‧‧‧下表面/底表面
192‧‧‧標稱過渡寬度
194‧‧‧標稱介面壓力分佈
200‧‧‧圖案
201‧‧‧中央腔室
202‧‧‧邊緣腔室
210‧‧‧通孔
300‧‧‧氣動的壓力控制組件
310‧‧‧圓盤
311‧‧‧頂表面
312‧‧‧底表面
316‧‧‧同心環
317‧‧‧同心環
318‧‧‧同心環
320‧‧‧流體輸送系統
321‧‧‧通道
322‧‧‧通道
329‧‧‧環的局部部分
330‧‧‧流體輸送系統
331‧‧‧流體出口
332‧‧‧流體源
333‧‧‧控制器
350‧‧‧流體支承環
360‧‧‧托架
365‧‧‧距離
366‧‧‧通道
367‧‧‧通道
368‧‧‧末端
370‧‧‧致動器
371‧‧‧弧
372‧‧‧水平通道
375‧‧‧電源
378‧‧‧電源
379‧‧‧致動器
382‧‧‧致動器
383‧‧‧橫向範圍
384‧‧‧周圍區域
386‧‧‧區域
387‧‧‧磁體
388‧‧‧固定環
390‧‧‧主動式矩陣層/AML
391‧‧‧控制元件
392‧‧‧控制元件
393‧‧‧控制元件
395‧‧‧駐點
398‧‧‧計量單元
399‧‧‧流體
401‧‧‧同心環形電磁體
402‧‧‧電磁體
403‧‧‧同心環形電磁體
406‧‧‧電子電路系統
411‧‧‧磁體
412‧‧‧磁體
422‧‧‧極軸
423‧‧‧極軸
460‧‧‧支撐件
第1圖圖示CMP設備的選定元件之側面剖視圖。
第2A圖示意性地圖示剛性基板中的壓力分佈。
第2B圖示意性地圖示柔性基板中的壓力分佈。
第3A圖示意性地圖示承載頭中的基板外表面上的壓力分佈。
第3B圖到第3C圖圖示包括主動式矩陣層之實施 例。
第3D圖圖示包括致動器之實施例。
第4A圖到第4G圖圖示使用氣動壓力控制系統之實施例。
第5A圖到第5B圖圖示使用磁性壓力控制系統之實施例。
在圖式中，相同的元件符號代表相同的元件。
第1圖圖示CMP裝置10的選定元件之側面剖視圖。該拋光設備10包括：平臺16，該平臺16用於支撐一拋光墊18；及承載頭12，該承載頭12用於固持基板14抵靠拋光墊18的拋光表面181。
該承載頭12可以包括固定環152，該固定環152用於保持基板14在支撐結構154(諸如，撓性膜)下方。基板14具有內表面141，該內表面141鄰接該支撐結構。承載頭12可控制用於拋光基板10之拋光參數，例如壓力。例如，承載頭12可包括：由該膜界定之複數個獨立可控的可加壓同心腔室，例如三個同心腔室146a-146c，該等複數個獨立可控的可加壓同心腔室可施加獨立可控的壓力至該撓性膜154上的相關區域，及因此施加壓力至該基板14。雖然在第1圖中為簡易說明起見而僅圖示三個腔室，但是可以存在一或兩個腔室，或者四個或四個以上腔室，例如五個腔室。此外，雖然僅圖示一個承載頭，但是可以存在多於一個承載頭。
在操作中，承載頭12固持待拋光之基板14抵靠拋 光墊18的拋光表面181，從而使基板14的外表面142與該拋光表面181接觸。該內表面141與膜154接觸。
平臺16具有頂表面161及底表面162。該頂表面161支撐拋光墊18。拋光墊18的底表面182與平臺的頂表面161接觸。拋光墊18可以是具有拋光層112及背托層114的雙層拋光墊。拋光墊18可以藉由黏著層28固定至平臺。該黏著層28可以是雙面膠帶，例如在雙面上具有黏合劑(例如，壓敏黏合劑)之聚對苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate；PET)(例如，MylarTM)薄層。
用於使基板14的一部分壓抵旋轉平臺16上的拋光墊18之拋光表面181的壓力決定基板之該部分所經歷之拋光速率。該壓力亦為表面142與拋光表面181之間的介面壓力。 該基板在拋光之後的分佈亦可以稱為移除後分佈。藉由施加不同的壓力至該基板的不同部分，可以拋光該基板以實現期望的移除後分佈。例如，當拋光具有粗糙表面特徵結構(例如，在基板上各處不同的表面高度)之進入基板時，可以控制該基板上各處之介面壓力分佈，以從基板表面上之各處移除不同量的材料，從而使該基板的移除後分佈成為平坦表面。由於該承載頭圍繞軸線32旋轉，所以拋光後基板的分佈將趨向於為大體上旋轉對稱的。
當壓力從內表面141施加到該基板14上時，該壓力經由相對剛性的基板14(例如，矽晶圓)傳送以按壓該基板的外表面142抵靠拋光表面181。如第2A圖及第2B圖所示，剛性基板14將在位於局部壓力90之施力點底下及周圍的下 部外表面142的一部分上「重新分配」該局部壓力90。與此相反，軟性材料層91執行施加壓力之較少的「重新分配」及將該壓力傳送至相對的表面92上之較小的局部化區域。
拋光頭中的相鄰同心腔室區域146a-146c是連續的，在該等區域之間沒有顯著的間隙或重疊。然而，作為藉由該基板14重新分配壓力之結果，當自基板內表面施加不同的壓力到相鄰區域中時，在該外表面上施加之壓力在該等區域之間存在漸變過渡。
當施加不同的壓力到基板14之內表面141的相鄰區域時獲取標稱過渡寬度192(見第3A圖)。標稱介面壓力分佈194可以具有比期望更寬的過渡寬度。可能需要在兩個獨立可控的區域之間的介面處獲取較窄的過渡寬度。例如，可能需要在邊緣區域143與中心區域之間具有較小的過渡。
在一些實施例中，邊緣區域143可包括距離該基板的外緣最遠20mm。對於具有兩個同心壓力腔室(大中央腔室201及較小邊緣腔室202)之承載頭12而言，該基板經受之介面壓力分佈將包括基板中心內的均勻(亦即，平坦)部分及基板邊緣周圍(例如，距基板外緣20mm)的過渡區域。不均勻的介面壓力分佈特徵結構趨向於出現在基板邊緣的次區域中(例如，距邊緣10mm)，以及由於需要經由剛性基板傳送壓力，對在基板邊緣處過渡之區域的良好介面壓力分佈控制是困難的。當壓力從內表面141傳送至外表面142時，在基板兩側上過渡之區域的總寬是20mm到30mm。
代替或者除從內表面141施加壓力到基板14上之 外，可以直接地施加壓力到基板14的外表面142。特定言之，經由該拋光墊18施加壓力。
該配置的一個可能優點是其可以實現較小的過渡寬度。當將介面壓力直接地施加到外表面141上的特定位置時可以獲取較小的過渡寬度，而無需使壓力經由剛性基板14傳送。
拋光系統10包括壓力控制組件，該壓力控制組件可控制向上施加到拋光墊18底面之壓力。在一些實施例中，該壓力控制組件包括複數個控制元件，該等複數個控制元件是可操作的以施加壓力至拋光墊18的底面。當基板14由承載頭12固持時，垂直於平臺的頂表面161或基板14的外表面142施加壓力。該等控制元件可以均勻間隔地位於拋光墊下方。該等控制元件可覆蓋該基板在拋光操作期間可覆蓋之至少任何橫向區域，例如拋光墊之大體上所有區域。
在一些實施例中，該等控制元件是回應於例如自磁體施加之磁力而可移動的。例如，當藉由承載頭12固持基板14時，該等控制元件可以是垂直地可移動的，亦即，垂直於平臺的頂表面161或者基板14的外表面142，以抵靠拋光墊18的底面按壓。在一些實施例中，該等控制元件是垂直可移動的，但是橫向束縛的。在一些實施例中，該等控制元件的垂直運動是獨立可控的。
第3B圖到第3C圖圖示主動式矩陣層(active matrix layer；AML)390(第3B圖是局部分解圖)。AML 390可以提供較小的過渡寬度，以用於更好的移除後分佈控制。AML 390可以在獨立的次襯墊399中供應或者可以併入到拋光墊18中。AML 390包括控制元件(例如，391、392、393)，該等控制元件嵌入以及橫向地分佈在該AML 390內以形成撓性運動元件層。該等控制元件可經由AML 390均勻地間隔。AML 390可以製造在平臺16的上部中，或者AML 390可以黏附到該平臺的上表面181。
承載頭12中的固定環388可以具有磁體387(例如，永磁體或者電磁體387)，以與嵌入AML 390中的控制元件391-393相互作用。每一控制元件391-393可以是永磁體或者鐵磁性材料，該永磁體或者鐵磁性材料可回應藉由改進的固定環388承載之磁體387產生的磁場。該等控制元件391-393的大小可以從微米尺度變化到約10mm。該等控制元件391-393亦可以是線圈。由改進的固定環中的磁體387產生之勞倫茲力操縱該線圈中的電流。在一些實施例中，有可能將控制元件併入改進的承載頭的區域386中，以控制基板中央部分的移除後分佈。
在操作期間，平臺16及承載頭12圍繞平臺16及承載頭12的各別軸線旋轉。如第3C圖所示，在改進的固定環388下方的控制元件391被磁性地激發並且垂直地平移。該等控制元件391將朝固定環388中的磁體387移動或移動離開該磁體387，取決於該磁體387的磁極與控制元件391之相對定向，亦即，若相反磁極相鄰則朝向磁體387移動，以及若相同磁極相鄰則移動離開該磁體387。
AML 390中的控制元件391的運動改變在固定環 388的正下方之區域內以及亦在周圍區域384及385中的拋光墊的介面壓力。該周圍區域385與拋光表面181的一部分384重疊，該部分384與該基板的邊緣部分143接觸，且彼邊緣部分的介面壓力可以增大或變小，以允許對基板的移除後分佈之更好的控制。
當控制元件向上平移時該介面壓力可以增大，擠壓該拋光墊及推動該拋光表面181更靠近基板。相反地，當控制元件向下平移時，該拋光墊拉伸及該拋光表面181自該基板14拉離，使得基板邊緣區域處的介面壓力下降。當在改進的固定環中的電磁體387的極性逆轉時，該控制元件可以向下平移。在特定位置處下降的介面壓力會降低在彼區域中基板的移除速率。可藉由控制元件的垂直位移量值來控制拋光墊18之區域的橫向範圍383之介面壓力。較大的位移將會導致較大的區域，在該區域上可以控制基板的過渡區域。當固定環橫向移動離開控制元件時，該等啟動的控制元件被停用。
在一些實施例中，該等控制元件可以是致動器，例如壓電致動器。當致動器被啟動時，該等致動器沿著垂直軸延伸或收縮，亦即，當藉由承載頭12固持基板14時，垂直於平臺的頂表面161或者基板14的外表面142。該等致動器可以在拋光墊下方之二維區域上均勻地間隔。或者，該等致動器可以沿著該平臺的徑向維度164設置。
如第3D圖所示，代替AML 390，平臺16的上部可包括大量致動器379-382。雖然第3D圖僅圖示四個致動器，但是可以存在更多的致動器且該等致動器可以在整個拋光墊 上均勻地間隔。
該改進的固定環388鎖存該等致動器，該等致動器位於固定環下方或者另一指定區域下方。當致動器鎖存時，另一電源(375-378)將用於啟動該等致動器(向上或者向下)，以在拋光表面181及基板14的外表面142之間產生更高的/更低的介面壓力。
控制元件391-393及致動器379-382之線性回應確保可以有效地控制該介面壓力，因為需要更高/更低之介面壓力的關注區域不是靜止的，而是動態變化的。線性回應幫助確保當改進的固定環離開特定區域時在控制元件或者致動器中沒有寄生的非線性回應存留，及亦確保當該改進的固定環進入特定區域時可以快速地啟動該等元件及致動器。
在一些實施例中，該等控制元件可以是流體壓力源。當被啟動時，每一壓力源使拋光墊下方之各別體積中的流體加壓或減壓。
因此，代替AML 390或者除AML 390之外，可藉由在第4A圖到第4G圖中圖示之氣動壓力控制組件300控制基板14的外表面142處的介面壓力。在平臺16內界定通孔210的圖案200(如第4A圖所示)。該平臺16具有徑向維度164。第4A圖圖示該CMP裝置10的選定部件的頂視圖。在第4A圖中不圖示拋光墊18，以顯示平臺16的特徵結構。
第4B圖圖示氣動壓力控制組件300的頂視圖，該氣動壓力控制組件300包括圓盤310，該圓盤310具有頂表面311及底表面312。第4C圖圖示該氣動壓力控制組件300的 橫截面圖。在該圓盤中界定通道(例如，321及322)，該等通道垂直於及延伸穿過頂表面311及底表面312。具有流體源332之流體輸送系統330的流體出口331自該底表面312導向該通道321。控制器333能夠控制進入界定在該圓盤310中的每一個別通道的流體量。在該通道中的流體隨後向上行進穿過該平臺16中的相應通孔210。該相應通孔是大體上與該圓盤中的特定通道垂直對準之通孔。從平臺的下表面162向上穿過通孔到達上表面162之流體流施加力在拋光墊18的表面182上。該力使表面182偏轉並且在處理中施加介面壓力在該拋光表面181與該基板14的外表面142之間。
在一些實施例中，在拋光期間，該承載頭12沿著橫向維度164平移，例如沿著該平臺120的半徑。例如，當平臺16旋轉時，該承載頭12可以沿著軌跡128移動，或者藉由旋轉料架承載。承載頭12的橫向平移使得基板14能夠更均勻地及完全地利用有效表面以用於在襯墊18上拋光。
氣動壓力控制組件300中的圓盤310可以安裝在軌道35上，該軌道35追隨承載頭12的橫向運動。例如，軌道35亦沿著平臺16的徑向維度164延伸。控制器95(例如，電腦)可以使承載頭12及圓盤310兩者的橫向平移同步，以便使承載頭12及圓盤310兩者相互追蹤。此情況確保當基板橫向移動時，圓盤310之徑向可控的區域保持與基板14之各別區域對準。
在圓盤310中的相鄰通道之間的距離可以從幾毫米(例如，1mm、2mm)變化到數百毫米(例如，100mm)。 雖然流體使拋光墊18的下表面182在離散位置處(亦即，在流體在其中流動之相應通孔210的垂直上方之位置處)偏轉，但是由於承載頭12的徑向平移，可以在基板14的外表面上的特定環形區的確定寬度上對介面壓力的增大效應求平均值。
氣動壓力控制組件300可以包括流體支承環350，該流體支承環350圍繞該圓盤310。例如，圓盤及支承環350可以向上偏移，但是在圓盤310與平臺16之間注入流體以維持該圓盤310與該平臺的底表面之間的垂直間隙。
或者，圓盤310的位置可以固定在z軸方向中。流體支承環350可以進一步耦接到沿著z軸方向平移之致動器370，以使得可以控制該頂表面301及該平臺16的底表面162之間沿著z軸方向的距離365(見第4E圖)。
該圓盤310的頂表面301不與該平臺的表面162接觸，以減少表面301及表面162因摩擦力而導致的磨損，以及允許平臺16在該圓盤310上方旋轉，以用於基板14。亦可以操縱該圓盤310的z軸位置，以控制該拋光墊18的偏轉量。例如，對於自圓盤310的底表面311進入通道311的等量流體而言，較大的距離365會減少賦予之偏轉，此係因為一些流體可以逃逸到藉由該距離365界定之間隙內，從而導致實際上較少量的流體進入通孔210。
圓盤310及流體支承環350的整體組件可以藉由安裝在平臺16的旋轉軸124上之駐點395上的托架360支撐。
計量單元398用於量測基板14的光學特性。該計量單元398可以位於該平臺16中並且可以與該平臺16一起旋轉。該計量單元398可以位於該平臺16之不含通孔210的區域中。
大體而言，平臺16可以含有比在圓盤310中的相應通道之數目更多的通孔210。在一些實施例中，一些通孔210將會是「無效的」一一沒有流體流過彼等通孔而用於偏轉拋光墊18的表面182。
在圓盤310中的每一通道可以具有來自流體輸送系統320之其自身相關之流體出口。或者，離圓盤310的中心相同徑向距離處的所有通道可以共享單一的流體出口312。例如，第4F圖圖示沿著圓盤310的弧371之展開圖。自流體輸送系統330接收流體399之通道366延伸穿過該圓盤310的頂表面及底表面兩者。水平通道372連接在相同徑向距離處形成之各種通道367。通道367具有開口於圓盤310的頂表面311處之末端368但是在圓盤310的底表面312處不具有開口。水平通道372將自流體出口312接收之流體導引至通道367之開口端及使流體離開進入平臺16中的相應通孔210。
界定在平臺16中的該等通孔210可以具有1mm至20mm之橫截面尺寸。該等橫截面可以具有圓形的、橢圓形的、多邊形的或者任何其他的不規則形狀。
代替整合式圓盤310，氣動壓力控制系統300可以具有離散的同心環316、317及318，每一同心環具有不同的半徑，如第4G圖所示。每一環具有界定在該環中的大量通 道，並且該等通道可以延伸穿過每一各別環的頂表面及底表面兩者，或者該等通道可以與第4F圖中所描繪之配置類似之方式配置，其中每一環在環之底表面上具有單一入口及在該環更靠近平臺表面162之頂表面上具有多個出口。代替完整的環315，氣動壓力控制系統300可包括環的局部部分325-329，該等局部部分是具有不同半徑的圓弧。如先前所描述的，由於平臺16之旋轉，由穿過部分325-329中的通道並沿著平臺16中的相應通孔210行進之流體賦予之力將會導致經拋光基板14的大體上旋轉對稱之移除後分佈。
第5A圖及第5B圖圖示磁性控制系統500。一系列具有不同半徑之同心環形電磁體401-403設置在該平臺16下方。每一電磁體連接到電子電路系統406，該電子電路系統406允許可以個別地控制每一電磁體，以建立隨時間變化之不同量度之磁場。平臺16中的該等通孔210之每一者含有一磁體(例如，411、412)。極軸是穿過磁體且連接磁體之北極及南極的垂直線。該磁體411設置成其極軸422平行於通孔210。該等電磁體亦配置成使得當電流穿過該電磁體時，該電磁體之極軸423平行於極軸422。代替電磁體，亦可以使用永磁體。
磁體411設置為使得當啟動電磁體401時，該電磁體401及該磁體411之彼此相向之磁極(亦即，在電磁體401及磁體411之間最靠近的磁極)具有相同的極性。因此，電磁體401及磁體411相互排斥。由於環形電磁體401藉由支撐件460原位固定，當藉由電磁體401產生足夠大之磁場時， 磁體411經由平臺16的表面160處的通孔210的開口向上推進。磁體411隨後在該拋光墊的底表面182上推進，偏轉該磁體411及增大在該磁體411之垂直上方的相應區域處在該基板及該拋光墊之間的介面壓力。在第5B圖中，當啟動電磁體401，不啟動電磁體402。該電磁體401在表面161上推動該相應磁體411。
磁力隨著距離增大而二次方地減小。若藉由電磁體建立之磁場足夠強，則一系列同心的環形電磁體可以附接於軌道435，該軌道435的作用類似於氣動壓力控制系統300中的軌道35。將電磁體固定在軌道上之方式增加了平臺的表面162與電磁體的頂表面之間的距離564。當藉由電磁體產生之磁場不夠強時，藉由與上述關於氣動壓力控制系統300所描述之類似方式，該系列之同心電磁體可藉由托架安裝及被固定到平臺16的驅動軸124中的駐點。當一系列電磁體被安裝至該托架時，起相同作用(亦即，z軸控制)之流體支承環450圍繞該等同心電磁體。
在一些實施例中，該等通孔210垂直於及延伸穿過該平臺16的第一表面161和第二表面162，如與氣動壓力控制系統300一起使用之平臺16的情形相同。在此類實施例中，為了防止每一通孔210內所含之磁體411在重力影響下掉出，固定片材163(例如，塑性的片材)可以附接於下表面162，以使得該等通孔210不通向表面162，而是藉由固定片材163終結。在此情況下，即使當電磁體410無效時(亦即，沒有電流穿過該電磁體410)，磁體411亦不會自通孔210 掉出。
由通孔210形成之圖案200可以是規則的(例如，笛卡爾的或者極化的)柵格，或者該圖案200可以是不規則的圖案。磁性壓力控制系統中的通孔通常為圓柱形形狀，以容納磁體411。
拋光墊可包括較柔軟的背托層110，該背托層110界定拋光墊18之下表面182(亦即，相對可壓縮層，諸如Suba-IV層(購自Arizona的Phoenix市之Rodel公司))。如在第2C圖及第2D圖中所描述，當磁體411從表面161凸出時，壓力被有效地且直接地傳遞到磁體上方附近的拋光表面181上的區域，以使得正被拋光之基板14的外表面142上的介面壓力增大。
已經描述了本發明的大量實施例。然而，應瞭解，在不脫離本發明之精神及範疇的情形下，可以對本發明做出各種修改。因此，其他實施例亦在以下請求項之範疇內。
146a‧‧‧同心腔室/同心腔室區域
146b‧‧‧同心腔室/同心腔室區域
146c‧‧‧同心腔室/同心腔室區域
10‧‧‧CMP裝置/拋光設備
12‧‧‧承載頭
14‧‧‧基板
16‧‧‧平臺
18‧‧‧拋光墊
32‧‧‧軸線
35‧‧‧軌道
112‧‧‧拋光層
114‧‧‧背托層
124‧‧‧驅動軸/旋轉軸
128‧‧‧軌跡
141‧‧‧內表面
142‧‧‧外表面
152‧‧‧固定環
154‧‧‧支撐結構/撓性膜
161‧‧‧頂表面
162‧‧‧底表面
181‧‧‧拋光表面
182‧‧‧下表面/底表面
300‧‧‧氣動的壓力控制組件
310‧‧‧圓盤
311‧‧‧頂表面
312‧‧‧底表面
320‧‧‧流體輸送系統
321‧‧‧通道
332‧‧‧流體源
333‧‧‧控制器

Claims (20)

  1. 一種拋光設備，該拋光設備包含：一平臺，該平臺具有一第一表面及一第二表面，該第一表面用於支撐一拋光墊；一承載頭，該承載頭用於固持一基板抵靠該拋光墊；複數個通孔，該等複數個通孔界定在該平臺中；以及一襯墊壓力控制組件，該襯墊壓力控制組件鄰近該平臺上與該承載頭相對的一側。
  2. 如請求項1所述之拋光設備，其中該襯墊壓力控制組件包含複數個獨立可控的襯墊壓力控制元件。
  3. 如請求項2所述之拋光設備，該拋光設備進一步包含：複數個流體通道，每一通道經配置以將一流體從該通道的一輸出端導引到該等複數個通孔中的一或多者。
  4. 如請求項3所述之拋光設備，該拋光設備包含：一壓力控制組件，該壓力控制組件經配置用於以足夠的壓力經由該等流體通道導引該流體，以按壓支撐於該第一表面上之該拋光墊以及使位於該通孔上方之該拋光墊的一部分變形。
  5. 如請求項2所述之拋光設備，該拋光設備進一步包含：一流體支承環，該流體支承環環繞該等複數個襯墊壓力元件。
  6. 如請求項5所述之拋光設備，其中該流體支承環經配置以調整該襯墊壓力控制元件與該平臺的該第二表面之間的距離。
  7. 如請求項5所述之拋光設備，該拋光設備進一步包含：一線性軌道，該線性軌道支撐該等複數個襯墊壓力元件，以及該等複數個襯墊壓力元件可沿著該線性軌道在與該平臺的該第一表面平行之一平面中在一第一方向移動，該平面與該平臺相距第一距離。
  8. 如請求項7所述之拋光設備，該拋光設備進一步包含：一第二線性軌道，該第二線性軌道支撐該等複數個襯墊壓力元件，以及該等複數個襯墊壓力元件可沿著該第二線性軌道在與該平臺的該第一表面平行之一平面中在一第二方向移動，該第二方向垂直於該第一方向。
  9. 如請求項2所述之拋光設備，其中該等複數個襯墊壓力控制元件包含磁體，每一磁體位於該等複數個通孔之一者中。
  10. 如請求項9所述之拋光設備，其中每一磁體的一極軸垂直於該平臺的該第一表面與該第二表面。
  11. 如請求項9所述之拋光設備，該拋光設備包含：複數個電磁體，及一控制器，該控制器經配置以控制一施加至該等 電磁體之電流，以施加一可控量的力到位於該等通孔中的一相應磁體。
  12. 如請求項9所述之拋光設備，該拋光設備包含：一磁體，該磁體附接於該承載頭，及該磁體經配置以施加一力到位於該等通孔中的該等磁體上。
  13. 如請求項1所述之拋光設備，其中該等通孔垂直於該平臺的該第一表面。
  14. 如請求項1所述之拋光設備，其中該壓力控制組件包括複數個獨立可控的環形控制區域。
  15. 如請求項14所述之拋光設備，其中該等複數個獨立可控的環形控制區域包含：複數個同心元件，該等複數個同心元件之每一者具有一不同的半徑，該等複數個同心元件位於一與該平臺平行之平面內，該平面與該平臺的該第二表面相距一第一距離，該等複數個元件更靠近該第二表面，而非該第一表面。
  16. 一種拋光設備，該拋光設備包含：一承載頭，該承載頭用於固持一基板抵靠一拋光墊，該拋光墊具有與該基板接觸之一拋光表面，該承載頭包含一固定環， 一磁性材料，該磁性材料在該固定環中，一主動式矩陣層，該主動式矩陣層包含複數個控制元件，該等控制元件設置在該拋光墊的一拋光表面下方之一平面中，其中在該固定環中的該磁性材料經配置以當該等磁性材料在選定的控制元件的垂直上方時啟動該等選定的控制元件。
  17. 如請求項16所述之拋光設備，其中該等控制元件是磁體。
  18. 如請求項16所述之拋光設備，其中該等控制元件是致動器。
  19. 如請求項18所述之拋光設備，其中該固定環中的該磁性材料經配置以鎖存該等致動器。
  20. 如請求項19所述之拋光設備，其中該等鎖存之致動器連接到各別的能源，以及配置成藉由一控制器驅動以在一垂直方向中驅動該等致動器。
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