TW201518032A - 具有局部區域速率控制的拋光系統 - Google Patents

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Abstract

一種拋光模組，該拋光模組包含：一夾具，該夾具具有一基板接收表面以及一周長；以及一或更多個拋光墊，該等拋光墊位於該夾具的該周長附近，其中該等一或更多個拋光墊的每一者為可移動的，該等拋光墊以一揮掃圖案方式在該夾具的該基板接收表面附近移動，且該等拋光墊在徑向移動上被限制成在少於約該夾具的半徑的二分之一的範圍內移動，該半徑的二分之一係從該夾具的該周長開始量測。

Description

具有局部區域速率控制的拋光系統
本發明所揭露之實施例基本上與用於將基板(例如半導體晶圓)加以拋光的裝置與方法相關。更特定而言，係與在電子元件製造處理中用於將基板的邊緣加以拋光的裝置與方法相關。
化學機械拋光係為一種被普遍使用於高密度積體電路製造的處理，化學機械拋光透過移動接觸於拋光墊(當在有拋光液時)的基板的特徵側(即「沉積接收表面」)而將被沉積於基板上的一層材料加以平坦化或拋光。在典型的拋光處理中，基板停留在承載頭中，承載頭驅使或按壓基板的背側使基板朝向拋光墊。透過化學與機械活動的結合，可將材料從與拋光墊接觸的基板的特徵側移除。
承載頭可包含多個個別受控壓力區，該等多個個別受控壓力區將不同壓力施加至基板的不同區域。例如，如果基板邊緣所期望移除的材料大於基板中央所期望移除的材料，可使用承載頭對基板邊緣施加更多壓力。然而，基板的剛性傾向藉由承載頭將施加基板上的壓力重新分配，使得施 加在基板上的壓力可被擴散或可被均勻化。均勻效果將使(用於局部地移除材料的)局部壓力的施加成為若非不可能即屬困難的任務。
因此，將會需要能易於將基板局部區域的材料移除的方法與裝置。
本揭露內容中的實施例一般與用於將基板拋光的方法與裝置相關，例如半導體晶圓。在一個實施例中，茲提供一拋光模組。該拋光模組包含：一夾具，該夾具具有一基板接收表面以及一周長；以及一或更多個拋光墊，該等拋光墊位於該夾具的該周長附近，其中該等一或更多個拋光墊的每一者為可移動的，該等拋光墊以一揮掃圖案方式在該夾具的該基板接收表面附近移動，且該等拋光墊在徑向移動上被限制成在少於約該夾具的半徑的二分之一的範圍內移動，該半徑的二分之一係從該夾具的該周長開始量測。
在其他的實施例中，茲提供一拋光模組。該拋光模組包含：一夾具以及一基板接收表面，該夾具具有一周長區域，該周長區域設置於一第一平面中且該基板接收表面在一第二平面中對該周長區域徑向地向內設置；以及一或更多個拋光墊，該等拋光墊在該夾具的該周長區域附近受移動地支撐，其中該等一或更多個拋光墊的每一者為可移動的，該等拋光墊以一揮掃圖案方式在該夾具的該基板接收表面附近移動，且該等拋光墊在徑向移動上被限制成在少於約該夾具的一半徑的二分之一的範圍內移動，該半徑的二分之一係從該 基板接收表面的一周長開始量測。
在其他的實施例中，茲提供一拋光模組。該拋光模 組包含：一夾具以及一基板接收表面，該夾具具有一周長區域，該周長區域設置於一第一平面中且該基板接收表面在一第二平面中對該周長區域徑向地向內設置；以及，其中該第一平面不同於該第二平面，一或更多個拋光墊，該等拋光墊設置於在該第一平面中的該夾具的該周長附近；以及一調節環，該調節環設置於在該第二平面中的該夾具的該周長區域內，其中該等一或更多個拋光墊的每一者為可移動的，該等拋光墊以一揮掃圖案方式在該夾具的該基板接收表面附近移動，且該等拋光墊在徑向移動上被限制成在少於約該夾具的半徑的二分之一的範圍內移動，該半徑的二分之一係從該夾具的該周長開始量測。
100‧‧‧處理站
101‧‧‧拋光模組
102‧‧‧基板
105‧‧‧平台
110‧‧‧基座
115‧‧‧驅動電機
120‧‧‧拋光墊
122‧‧‧拋光材料
125‧‧‧處理表面
130‧‧‧承載頭
138A‧‧‧外區壓力施力器
138B‧‧‧內區壓力施力器
140‧‧‧支撐構件
145‧‧‧驅動系統
150‧‧‧調節元件
155‧‧‧流體施加器
160‧‧‧噴嘴
165‧‧‧基座
167‧‧‧夾具
168‧‧‧驅動元件
170‧‧‧拋光墊
172‧‧‧支撐臂
174‧‧‧致動器
176‧‧‧流體供應器
178‧‧‧供應源
185‧‧‧致動器
A‧‧‧軸
B‧‧‧軸
C‧‧‧軸
D‧‧‧軸
E‧‧‧軸
F‧‧‧軸
200‧‧‧拋光模組
205‧‧‧基板接收表面
210‧‧‧噴嘴
215‧‧‧測量元件
220‧‧‧致動器組件
225A‧‧‧第一致動器
225B‧‧‧第二致動器
227‧‧‧線性移動機械
235A‧‧‧支撐臂
235B‧‧‧支撐臂
240‧‧‧動態密封件
242‧‧‧支撐軸
244‧‧‧開孔
246‧‧‧周長
248‧‧‧端部
250‧‧‧周長
252‧‧‧周圍邊緣區域
255‧‧‧調節環
260‧‧‧磨料元件
300‧‧‧拋光模組
305‧‧‧拋光墊彎曲元件
310‧‧‧外殼
313‧‧‧支撐臂
314‧‧‧斷路器
315‧‧‧彎曲環元件
320‧‧‧拋光構件
325‧‧‧開口
330‧‧‧彎曲構件
335‧‧‧中心樞紐
340‧‧‧致動器
400A‧‧‧第一樞紐構件
400B‧‧‧第二樞紐構件
405‧‧‧軸
410‧‧‧第一致動器
415B‧‧‧第二彎曲構件
415A‧‧‧第一彎曲構件
420‧‧‧第二致動器
430‧‧‧耦接構件
440‧‧‧馬達
500‧‧‧拋光模組
505‧‧‧彎曲元件
510‧‧‧垂直致動元件
515‧‧‧致動元件
520‧‧‧偏心軸
525‧‧‧軸
535‧‧‧軸
545‧‧‧剛性主體
550‧‧‧脊柱
555‧‧‧可撓性構件
560‧‧‧端部
565‧‧‧下部分
570‧‧‧凸起
600‧‧‧主體
605‧‧‧外徑
610‧‧‧內徑
615‧‧‧主體
620‧‧‧突出結構
W‧‧‧寬度
625‧‧‧支撐基板
700‧‧‧拋光墊
702‧‧‧前邊緣
705‧‧‧尾邊緣
715‧‧‧凹部
720‧‧‧溝槽
722‧‧‧拋光墊
730‧‧‧凹部
800‧‧‧拋光模組
805‧‧‧周圍邊緣
810‧‧‧區域
815‧‧‧墊片
a‧‧‧角度
為了詳細地理解本案內容的上述特徵，藉由參考本案內容的實施例(其中一些圖示在附圖中)，可以得到上文所簡要概括的內容的更為具體的描述。然而，應注意的是附圖僅圖示本發明之典型實施例且因此不應被視為對本發明範圍的限制，因為本發明可承認其他具等價有效性的實施例。
第1A圖為處理站的一個實施例之部分截面視圖。
第1B圖為拋光模組的一個實施例之示意性截面視圖。
第2A圖為拋光模組的其他的實施例之剖面側視圖。
第2B圖為第2A圖所示之拋光模組的等距俯視圖。
第3A圖為拋光模組的其他的實施例之剖面側視圖。
第3B圖為第3A圖所示之拋光墊彎曲元件的等距俯視圖。
第4A圖為第3A圖所示之彎曲環元件的一個實施例的等距俯視圖。
第4B~4D圖呈現出第4A圖所示之彎曲環元件的不同模式的移動。
第5A圖為拋光模組的其他的實施例之剖面側視圖。
第5B圖為第5A圖所示之彎曲元件的放大版等距剖面側視圖。
第6A~6C圖為拋光墊的不同實施例的仰視圖，其中拋光墊可耦接於在此所述的拋光模組的支撐臂。
第6D圖為第6C圖所示之拋光墊的剖面側視圖。
第7A圖為拋光墊的一個實施例的剖面側視圖。
第7B圖為拋光墊的其他的實施例的剖面側視圖。
第8圖為拋光模組的其他的實施例的部分剖面側視圖。
為使更容易瞭解本發明，在可能的情況下，相同的元件符號會指定在不同圖式中共用之相同元件。需瞭解的是，一實施例中揭示的元件可有益地合併於其他實施例中而無須進一步敘述。
所揭露的實施例提供拋光系統以及拋光模組，該等拋光模組與拋光系統一起使用以將基板周圍邊緣加以拋光。 如在此所描述的拋光模組的實施例提供徑向上的細緻的解析度(例如少於3毫米(mm)的解析度)以及θ(theta)方向上的速率控制。所揭露內容的態樣包含具有在局部區域中的有限凹陷與/或侵蝕的改良版局部拋光控制。
第1A圖是處理站100的一個實施例的部分截面 圖，處理站100配置成執行拋光處理，例如化學機械拋光(CMP)處理或電化學機械(ECMP)處理。第1B圖為拋光模組101的一個實施例的示意性截面視圖，拋光模組101(當與處理站100一起使用時)包含拋光系統的一個實施例。處理站100可被用以執行全區域的CMP處理以將基板102的主側加以拋光。假設未實質使用處理站100將基板102的周圍邊緣拋光，拋光模組101將會被使用以將周圍邊緣拋光。在由處理站100執行的全區域的CMP處理之前或之後，拋光模組101可被用以將邊緣拋光。處理站100以及拋光模組101中之每一者可為獨立式單元或為較大的處理系統之部分。一範例可適於利用處理站100與拋光模組101中之一個或兩個的較大的處理系統，該範例包括僅可從(所有拋光系統中的)位在加利福尼亞州聖克拉拉市的應用材料公司加以取得的REFLEXION®、REFLEXION®LK、REFLEXION® GTTM、MIRRA MESA®拋光系統以及來自其他設備商的拋光系統。
處理站100包含平台105，平台105可旋轉地被支 撐於基座110上。平台105可合用地耦接於驅動電機115，驅動電機115適於將平台105繞旋轉軸A旋轉。平台105支撐拋光墊120，拋光墊120由拋光材料122所製成。在一個實施 例中，拋光墊120的拋光材料122為商用拋光墊材料，例如一般用於CMP處理的聚合物基材料。聚合物材料可為聚氨酯、聚碳酸酯、含氟聚合物、聚四氟乙烯(PTFE)，聚苯硫醚(PPS)，或其混合物。拋光材料122可進一步包含開孔或閉孔發泡聚合物、合成橡膠、氈、浸漬的氈、塑料和與處理化學材料相容之類似材料。在其他實施例中，拋光材料122為浸漬於多孔塗層的氈材料。在其他實施例中，拋光材料122包含至少部分導電的材料。
承載頭130設置於拋光墊120的處理表面125上。 承載頭130在處理期間會保留基板102且控制地促使基板102朝向拋光墊120的處理表面125(沿著Z軸)。承載頭130包含分區的壓力控制元件，所示之該分區的壓力控制元件為外區壓力施力器138A以及內區壓力施力器138B(兩者皆以虛線表示)。外區壓力施力器138A與內區壓力施力器138B在拋光期間將可變壓力施加至基板102的背側。外區壓力施力器138A與內區壓力施力器138B可被調整以在基板102邊緣區域施加比施於基板102中心區域的壓力更大的壓力(反之亦然)。因此，外區壓力施力器138A與內區壓力施力器138B被使用於調整拋光處理。
承載頭130被安裝於支撐構件140，支撐構件140支撐承載頭130且使承載頭130易於相對於拋光墊120移動。支撐構件140可耦接至基座110或被以如同將承載頭130懸吊於拋光墊120上方的方式安裝於處理站100上方。在一個實施例中，支撐構件140為線性的或環形的軌道，該軌道安 裝於處理站100上方。承載頭130耦接於驅動系統145，驅動系統145至少提供承載頭130繞旋轉軸B的旋轉移動。驅動系統145可額外地配置成將承載頭130相對於拋光墊120沿支撐構件140而橫向地(X與/或Y軸)移動。在一個實施例中，除了橫向移動外，驅動系統145還將承載頭130相對於拋光墊120垂直地(Z軸)移動。例如，除了提供基板102相對於拋光墊120的旋轉與/或橫向移動外，驅動系統145可用以將基板102朝向拋光墊120移動。承載頭130的橫向移動可為線性或弧形或揮掃移動。
所示之調節元件150與流體施加器155位於拋光墊 120的處理表面125之上。調節元件150耦接於基座110且包含致動器185，該致動器185可適於將調節元件150旋轉或將調節元件150在一或更多個線性方向上相對於拋光墊120與/或基座110而移動。流體施加器155包含一或更多個噴嘴160，該等噴嘴適於將拋光液傳遞至拋光墊120的一部分。流體施加器155可旋轉地耦接至基座110。在一個實施例中，流體施加器155適於繞旋轉軸C旋轉且提供拋光液，拋光液被引導而朝向處理表面125。拋光液可為化學溶液、水、拋光合成物、清洗溶液，或其結合。
第1B圖為拋光模組101的一個實施例的示意性截面 視圖。拋光模組101包含基座165，該基座165支撐一夾具167，該夾具167旋轉地支撐其上的基板102。在一個實施例中，夾具167可為真空夾具。夾具167耦接於驅動元件168，該驅動元件168可為馬達或致動器，該驅動元件168至少提 供夾具167繞軸E的旋轉移動。基板102設置於夾具167上而在「面朝上」的方向上，使得基板102的特徵側面朝一或更多拋光墊170。在第1A圖中的處理站100中，一或更多拋光墊170之每一者被用以在將基板102加以拋光之前或之後將基板102的周圍邊緣加以拋光。該等一或更多個拋光墊170包含商用墊材料，例如一般使用於CMP處理中的聚合物基墊材料。一或更多個拋光墊170中之每一者耦接於支撐臂172，支撐臂172將該等墊子相對於基板102移動。支撐臂172之每一者可耦接於致動器174，致動器174將支撐臂172(以及安裝於其上的拋光墊170)垂直(Z方向)移動且將支撐臂172相對於安裝於夾具167上的基板102橫向(X與/或Y方向)移動。致動器174亦可用於以軌道或圓周移動方式將支撐臂172(以及安裝於其上的拋光墊170)相對於基板102移動。
一或更多拋光墊170可包含個別墊，個別墊具有環形拋光墊之形狀，環形拋光墊由拋光材料所製成，拋光材料包含一直徑，該直徑之尺寸實質上與基板102的直徑相匹配。例如，若基板102的直徑為300毫米(mm)，則環形拋光墊可包含約290毫米至約295毫米的內直徑以及約300毫米至約310毫米的外直徑。在第1B圖所示之實施例中，一或更多個拋光墊170可包含分離的圓弧段，該分離的圓弧段具有如上述的直徑。在其他實施例中，一或更多個拋光墊170可包含弧形分段，例如月牙形狀與/或多個分離的形狀的墊材料，該墊材料設置於每一個支撐臂172上。在一個實施例中，來自供應源178的拋光液可被供應通過拋光墊170。
拋光模組101亦包含流體供應器176以將拋光液提 供至基板102表面。流體供應器176可包含噴嘴(未示)且可被配置成相似於第1A圖所述之流體供應器155。流體供應器176適於繞軸F旋轉且可提供流體供應器155所提供的相同的拋光液。基座165可用以作為盆具以收集來自流體供應器176的拋光液。
第2A圖為拋光模組200的其他實施例的剖面側視 圖，拋光模組200可被單獨地使用或與第1A圖中的處理站100一起使用。第2B圖為第2A圖所示之拋光模組200的等距俯視圖。拋光模組200包含夾具167，這個實施例的夾具167耦接於真空源。夾具167包含基板接收表面205，基板接收表面205包含複數個開口(未示)，該等開口和真空源相流通使得設置於基板接收表面205之上的基板(如第1B圖所示)可被緊固於基板接收表面205上。夾具167亦包含驅動元件168，驅動元件168將夾具167旋轉。所示之流體供應器176包含噴嘴210，噴嘴210用於將拋光液傳遞至夾具167。 測量元件215(示於第2B圖)亦可耦接於基座165。在拋光期間，測量元件215可被用以藉由量測基板上的金屬或介電薄膜(未示)的厚度而現場(in-situ)量測拋光的進度。測量元件215可為渦電流感測器、光學感測器，或其他可用以決定金屬或介電薄膜厚度的感測元件。用於易地(ex-situ)量測反饋的其他方法包含預定參數，例如晶圓上沉積的厚/薄區域的位置、用於夾具167與/或拋光墊170的動作配方、拋光時間，以及所使用的向下力。易地反饋亦可用以決定拋光薄膜的最 終輪廓。現場量測法亦可用以將拋光優化，該優化係藉由監看由易地量測法所決定的參數的進度而達成。
每個支撐臂172係藉由致動器組件220而被移動地 安裝於基座165上。致動器組件220包含第一致動器225A以及第二致動器225B。第一致動器225A可用以將每個支撐臂172垂直(Z方向)移動且第二致動器225B可用以將每個支撐臂172橫向(X方向、Y方向，或其結合)移動。第一致動器225A亦可被用以提供可控向下力，該可控向下力促使拋光墊170朝向基板(未示)。雖然第2A與2B圖所示僅兩個支撐臂172具有拋光墊170在其上，拋光模組200並不限於兩個支撐臂172。拋光模組200可包含夾具167的圓周所允許的任何數目的支撐臂172，且包含足夠的用於流體供應器176的空間容許量以及測量元件215，以及用於支撐臂172(以及安裝於其上的拋光墊170)的揮掃移動。
致動器組件220可包含線性移動機械227，線性移 動機構227可為耦接於第二致動器225B的滑動機構或滾珠螺桿。類似地，第一致動器225A中之每一者可包含線性滑動機構、滾珠螺桿，或汽缸滑動機構，汽缸滑動機構將支撐臂172垂直移動。致動器組件220亦包含支撐臂235A、235B，支撐臂235A、235B耦接於第一致動器225A與線性移動機械227之間。支撐臂235A、235B之每一者可被第二致動器225B同時或個別地致動。因此，支撐臂172(以及安裝於其上的拋光墊170)的橫向移動可以同步或非同步的方式在基板(未示)上徑向地揮掃。動態密封件240可被設置於支撐軸242附近， 支撐軸242可為第一致動器225A之一部分。動態密封件240可為迷宮式密封件，迷宮式密封件耦接於支撐軸242與基座165之間。
支撐軸242被設置於開口244中，開口244形成於 基座165中，基座165允許支撐臂172的橫向移動，支撐臂172的橫向移動係基於由致動組件220所提供的移動。開口244經尺寸調整以允許支撐軸242足夠的橫向移動，使得支撐臂172(以及安裝於其上的拋光墊170)可從基板接收表面205的周長246處朝基板接收表面205的中心移動至約基板接收表面205的半徑的二分之一處。在一個實施例中，基板接收表面205具有直徑，該直徑與基板的直徑實質相同，在處理期間基板會被安裝於基板接收表面205上。例如，假設基板接收表面205的半徑為150毫米(mm)，支撐臂172(特別是安裝於支撐臂172上的拋光墊170)可向內朝中心以及背對周長246而徑向地從約150毫米處(例如從周長246)移動至約75毫米處。「約」這個字可被定義成超過基板接收表面205的半徑的一半(在上述範例中為約75毫米)0.00毫米(零毫米)至5毫米內。
此外，開口244經尺寸調整以允許支撐軸242足夠 的橫向移動，使得支撐臂172的端部248可移動而超過夾具167的周長250。因此，當流體施加器176繞軸F旋轉時(且支撐臂172的端部248被移動向外以清潔周長250時)，基板可被轉移至基板接收表面205上或從基板接收表面205轉移離開。基板在全區域CMP處理之前或之後可被機械手臂或端 部執行器轉移至第1A圖所示之處理站100或從該處理站100轉移出。在一個實施例中，基板可使用承載頭130而被轉移至處理站100或從該處理站100轉移出(第1A圖所示)
夾具167可額外地包含周圍邊緣區域252，周圍邊緣區域252從基板接收表面205徑向向外地設置。周圍邊緣區域252可位於一平面，該平面從基板接收表面205的平面偏移(即，向下凹)。周圍邊緣區域252亦可包含調節環255，調節環255被用以調節拋光墊170。調節環255的高度亦可位於一平面，該平面從基板接收表面205的平面偏移(即，向下凹)。調節環255亦可為一或更多分離的磨料元件260，分離的磨料元件260包含矩形與/或弧形構件，矩形與/或弧形構件係由(或包含)磨料顆粒或材料。在一個實施例中，調節環255包含複數個分離的磨料元件260，該等分離的磨料元件260中之每一者可包含鑽石型顆粒，在眾拋光處理間，鑽石型顆粒可被用以調節拋光墊170。例如，在基板被置於夾具167的基板接收表面205之上的之前或之後，支撐臂172可被移動而接近調節環255且被致動朝向調節環255以使拋光墊170接觸分離的磨料元件260。在這個接觸期間夾具167可被旋轉以調節拋光墊170。在一個實施例中，所有拋光墊170的調節的時間週期少於約2秒，該時間週期可增加拋光模組200的產出。在一個實施例中，在基板轉移至夾具167的基板接收表面205期間或從夾具167的基板接收表面205轉移出的期間，拋光墊170的調節可被執行。
第3A圖為拋光模組300的其他實施例的剖面側視 圖，拋光模組300可單獨使用或與第1A圖所示之處理站100一起使用。拋光模組300實質相似於第2A與2B圖所示之拋光模組200的實施例但具有以下例外。在此實施例中，拋光模組300包含拋光墊彎曲元件305，如第2A與2B圖所描述，拋光墊彎曲元件305可被用以取代多個支撐臂172。利用拋光墊彎曲元件305減少支撐臂172的數量可減少拋光模組300的成本，因為驅動支撐臂172的致動器的數量將會減少。第3B圖為第3A圖所示之拋光墊彎曲元件305的等距俯視圖。
拋光墊彎曲元件305包含外殼310，外殼310包含 彎曲環元件315。彎曲環元件315包含複數個拋光構件320，拋光構件320可移動地設置於開口325之內，開口325形成於外殼310之內。外殼310被配置成在其的上側上覆蓋拋光模組300。斷路器314形成於外殼310內以容納流體施加器176以及測量元件215。拋光構件320中之每一者耦接至一或更多個彎曲構件330，彎曲構件330耦接至中心樞紐335。中心樞紐335可耦接至致動器340。致動器340可用以控制中心樞紐335的移動且最終控制拋光構件320的移動。當基板102受拋光時，開口325中之每一者經尺寸調整以允許在其中的拋光構件320以揮掃圖案的方式進行橫向移動。此外，開口325之每一者經尺寸調整以允許拋光構件320移動至與調節環255接觸的位置。致動器340亦可用以將可控的向下力提供至拋光構件320的每一者。
拋光構件320中之每一者可包含位於其上的拋光墊170。可替換地，拋光構件320可由拋光墊材料所製成。在拋 光與/或調節期間，拋光構件320中之每一者被配置成相對於外殼310移動。在一個實施例中，外殼310適於實質上以垂直方向(Z方向)「漂浮」在基板接收表面205之上。在這個實施例中，外殼310可橫向地緊固藉此將拋光構件320對準於基板102的邊緣，基板102位於基板接收表面205上。致動器340可被用以驅動拋光構件320使之向下(Z方向)朝向基板102的表面。致動器340亦可藉驅動中心樞紐335而將拋光構件320徑向地移動以求改變彎曲構件330的位置。在一個態樣中，當拋光構件320被移動至基板102上時，拋光墊彎曲元件305的重量提供向下力的一部分。再者或可替換地，其他致動器(未示)可耦接於外殼310以將可控制的向下力提供至外殼310。其他的實施例中，外殼310可包含下表面312，下表面312在操作期間至少受圍繞夾具167的支撐臂313部分地支撐。在這個實施例中，外殼310相對於夾具167而被緊固，藉此提供由致動器340所提供的拋光構件320的移動。
第4A圖為第3A圖所示之彎曲環元件315的一個實施例的等距視圖。彎曲環元件315包含中心樞紐335，此處所示之中心樞紐335作為第一樞紐構件400A與第二樞紐構件400B。第一樞紐構件400A與第二樞紐構件400B中之每一者藉由第一致動器410的軸405而耦接在一起。第一致動器410被用以將第一樞紐構件400A移開且移動朝向第二樞紐構件400B，藉此改變中心樞紐335與拋光構件320之間的距離。第一致動器410的致動動作因此在拋光期間提供拋光構件 320的徑向移動。彎曲構件330(所示為作為第一彎曲構件415A與第二彎曲構件415B)提供彎曲構件330的橫向(X與/或Y方向)穩定性。因此，當基板(第3A圖所示)旋轉時，拋光構件320將會具有縱軸，該縱軸維持了實質上垂直於基板的狀態。第二致動器420可被耦接至彎曲環元件315以將可控制的向下力提供至拋光構件320。
第4B圖到4D圖呈現第4A圖所示之彎曲環元件315 的移動的不同模式。在第4B圖到4D圖中，外殼310耦接於支撐構件430，支撐構件430將外殼310相對於夾具167與基座165穩固。馬達440亦可耦接於支撐構件430，支撐構件430可將外殼310相對於夾具167與基座165舉起或下降。馬達440亦可提供向下力至外殼310，外殼310在拋光或調節處理期間被傳送至拋光構件320。
第4B圖呈現在對基板102進行拋光之前或之後在一 個位置上的彎曲環元件315。在此位置上，拋光構件320與基板102的表面間隔開。此間隔開的關係可因一個移動或移動的組合所致，該移動係由第一致動器410(即，移動第一樞紐構件400A以及待分隔開的第二樞紐構件400B)以及第二致動器420(即，移動第一樞紐構件400A以及同時移動第二樞紐構件400B)所提供。
第4C圖呈現彎曲環元件315的拋光構件320，其中 拋光構件320與基板102表面相接觸。拋光構件320的位置可為在基板102上的揮掃圖案中的第一位置。例如，在第一位置中，拋光構件320可向內徑向地揮掃而橫跨基板102的 邊緣。第4D圖呈現彎曲環元件315的拋光構件320，其中拋光構件320與基板102表面相接觸於第二位置，第二位置接近基板102的邊緣。第一位置與第二位置之間的移動可因由第一致動器410所致動而產生的第一樞紐構件400A以及第二樞紐構件400B的移動所致。第一位置與第二位置可對應至直徑的改變，直徑由中心樞紐335附近的拋光構件320所定義(即，兩相對的拋光構件320的外表面之間的距離)。在一個範例中，第一樞紐構件400A從第二樞紐構件400B移動離開(反之亦然)會導致拋光構件320的直徑減少。同理，第一樞紐構件400A移動朝向第二樞紐構件400B(反之亦然)會導致拋光構件320的直徑增加。在一個實施例中，徑向位移可為約42毫米。因此朝向第二樞紐構件400B或從第二樞紐構件400B遠離的第一樞紐構件400A的固定的移動(反之亦然)提供橫跨基板102的邊緣的徑向揮掃圖案。
第5A圖為拋光模組500的其他實施例的剖面側視 圖，拋光模組500可被單獨使用或與第1A圖所示的處理站100一起使用。拋光模組500實質相似於第2A與2B圖所示之拋光模組200的實施例但具有以下例外。在此實施例中，拋光模組500包含彎曲元件505，彎曲元件505耦接於支撐臂172。再者，支撐臂172包含垂直致動元件510，垂直致動元件510位於動態密封件240的外部(相反於第2A圖所示之位在動態密封件240下方)此外，致動組件220包含致動元件515，致動元件515耦接於支撐臂235A、235B中之每一者。
致動器元件515耦接於偏心軸520，偏心軸520提 供支撐臂172(以及與其耦接的拋光墊170)的軌道移動。在這個實施例中，開口244經調整尺寸以允許軸525的軌道(即，圓形或橢圓形)移動，軸525耦接於支撐臂235A、235B以及支撐臂172中之每一者之間，支撐臂172具有安裝於其上的拋光墊170。
支撐臂172的垂直致動元件510包含致動器530，致動器530垂直地(Z方向)移動軸535以及支撐構件540。彎曲元件505耦接於支撐構件540且在當致動器530被致能時會相對於基板102與/或夾具167移動。拋光墊170耦接於彎曲元件505的下表面，第5B圖更清楚地呈現以上描述。垂直致動元件510以及偏心軸520之組合提供垂直移動(Z方向)以及水平(X與Y方向)平面的移動以在基板102上提供軌道揮掃圖案，其中偏心軸520耦接於支撐臂235A、235B。向下力可被垂直致動元件510所控制。
第5B圖為經放大的第5A圖所示的彎曲元件505的剖面等距側視圖。彎曲元件505包含剛性主體545，剛性主體545可包含脊柱550，脊柱550從剛性主體545的一側延伸。彎曲元件505亦包含可撓性構件555，可撓性構件555由剛性主體545的端部560所支撐。可撓性構件555可為U形且被剛性主體545的端部560懸吊在剛性主體545內。拋光墊170耦接於可撓性構件555的下部分565。在拋光與/或調節期間，可撓性構件555被配置成允許一些拋光墊170的移動。在一個態樣中，可撓性構件555彌補了夾具167中的由製造缺陷所致的未對準。下部分565可包含凸起570(增加厚度的區域) 以調整可撓性構件555的可撓性。
第6A~6C圖為拋光墊的不同實施例的仰視圖，拋 光墊可耦接於在此所示的拋光模組101、200、300以及500的支撐臂172。第6A圖呈現出拋光墊170具有月牙形的主體600。主體600可包含寬度W，寬度W為約10毫米(或更少)至約1毫米。主體600的長度可由寬度W所決定。此外，主體600可包含外徑605，外徑605實質等同於基板接收表面205(第2A圖所示)的半徑或安裝於其上的基板102的半徑(第3A或5A圖所示)。在一個範例中，對於具有半徑約150毫米的基板接收表面205，該外徑可為約150毫米。內徑610可等同於外徑605、少於外徑605，或大於外徑605。
第6B圖呈現拋光墊170，拋光墊170具有被塑形成 相同於弧形段的主體615。主體615可具有相似於第6A圖所示之實施例的寬度。此外，主體615可包含內徑與外徑，內徑與外徑實質相似於第6A圖所示之實施例。
第6C圖呈現拋光墊170，拋光墊170具有複數個突出結構620，突出結構620形成於支撐基板625上或黏接於支撐基板625上。第6D圖為第6C圖所示之拋光墊170的剖面側視圖。複數個突出結構620中之每一者可為柱狀結構，如所示柱狀結構具有圓形、或矩形，或其他多邊形之俯視圖。突出結構620中之每一者可由此處所描述的拋光材料所製成。
第7A圖為設置於基板102上的拋光墊700的一個實施例的剖面側視圖。拋光墊700可為第6A與6B圖所示之拋光墊170。在此時實施例中，拋光墊700接觸於基板102， 基板102可繞軸E旋轉(這會在在此所述之拋光模組101、200、300以及500中之任一者上的拋光處理期間)。雖然所示軸E為逆時針轉，軸E亦可為順時針轉。在拋光期間，拋光墊700的主體615包含前邊緣702以及尾邊緣705。介於旋轉基板與拋光墊700的接觸表面之間的摩擦力可造成前邊緣702塑性或彈性變形，例如藉由施於在前邊緣702本身上的主體615的彎曲或折疊。在一個實施例中，前邊緣702本身可彎曲而朝向尾邊緣705，這會導致不期望的拋光結果以及拋光墊700的損壞。為了制衡可能的變形，前邊緣702包含凹部715。凹部715可為斜角、斜面或半徑。凹部715可包含前邊緣702的整體或部分(如所示)。
第7B圖為拋光墊722的其他實施例的剖面側視圖。 拋光墊722可實質相似於第7A圖所示的實施例。第7B圖所示的拋光墊722亦包含形成於主體615的下表面上的通道或溝槽720。溝槽720可形成於主體615的中間部分的附近且在拋光處理期間可增強拋光液的運輸。溝槽720的尾邊緣725亦可包含凹部730，凹部730相似於第7A圖所述的凹部715。
第8圖為拋光模組800的其他實施例的部分剖面側 視圖，拋光模組800可為在此所述之拋光模組101、200、300以及500中之任何一者。基板102具有已呈現在夾具167上的周圍邊緣805。周圍邊緣805包含沿著基板102的外徑的環形帶。基板102可具有區域810，在區域810上的沉積較周圍邊緣805的其他部分厚。為了有效地移除相對於周圍邊緣805的其他部分的區域810，相較於施於周圍邊緣805的其他部分 (該處的沉積厚度小於區域810的厚度)的向下力，會期望施加較大的向下力至區域810。
在一個實施例中，致動器控制支撐臂172(第1B、2A、2B與5A圖所示)。當區域810鄰近於拋光墊170時，致動器經致動可提供較大的向下力，且當區域810從拋光墊170旋轉離開時，致動器提供較小的向下力。然而，當夾具167與基板102以一速度旋轉時(該速度超過控制支撐臂172的致動器的反應速度)，墊片815可設置於夾具167的基板接收表面205以及基板102的下表面之間。墊片815可為一或更多片剛性或致密材料，剛性或致密材料可塑形成薄帶狀或楔形。墊片815可根據一或更多區域的位置而位於夾具167的基板接收表面205以及基板102的下表面之間以將區域810抬升至周圍邊緣805的其他部分的平面的上方。因此，當區域810通過拋光墊170下方，介於基板與基板102之間的作用力會被增加以增強區域810的材料的移除。周圍邊緣805的其他區域將承受合適的下壓力以執行材料的移除，但該作用力可小於區域810上的作用力。墊片815亦可與第3A圖所示之拋光模組300一起使用。此外或可替換地，夾具167可適於傾斜使得基板上的任何的區域810將維持相較於周圍邊緣805的其餘部分較大的重量。在這個實施例中，墊片815可(或不可)被使用且夾具167可被導致成傾斜角度因此抬升夾具167的基板接收表面205上的區域810所在的部分。在夾具167繞軸E旋轉期間，傾斜角可被維持，使得在每個拋光墊1 ~下方的公轉上，夾具1的基板接收表面~的 該部分(對應至區域)會被抬升。
雖然前述揭露關於本發明之範例性實施例，所揭露的內容的其他或進一步的實施例可被發明而不超出如下述申請專利範圍所決定出的本發明之基本範圍。
165‧‧‧基座
170‧‧‧拋光墊
172‧‧‧支撐臂
176‧‧‧流體供應器
200‧‧‧拋光模組
205‧‧‧基板接收表面
215‧‧‧測量元件
240‧‧‧動態密封件

Claims (25)

  1. 一種拋光模組，該拋光模組包含：一夾具，該夾具具有一基板接收表面以及一周長；以及一或更多個拋光墊，該等拋光墊位於該夾具的該周長附近，其中該等一或更多個拋光墊的每一者為可移動的，該等拋光墊以一揮掃圖案方式在該夾具的該基板接收表面附近移動，且該等拋光墊在徑向移動上被限制成在少於約該夾具的半徑的二分之一的範圍內移動，該半徑的二分之一係從該夾具的該周長開始量測。
  2. 如請求項1所述之模組，其中該等一或更多個拋光墊的每一者分別耦接於一分別致動器，該分別致動器被配置成將分別耦接於該分別致動器的該拋光墊以該揮掃圖案移動。
  3. 如請求項2所述之模組，其中該揮掃圖案為徑向的。
  4. 如請求項2所述之模組，其中該揮掃圖案為偏心的
  5. 如請求項1所述之模組，其中該等一或更多個拋光墊的每一者耦接於一共同致動器。
  6. 如請求項5所述之模組，其中該共同致動器耦接於一彎曲環，該彎曲環具有複數個耦接於該彎曲環的拋光構件，該 等拋光構件中之每一者包含該等一或更多個拋光墊中之一者。
  7. 如請求項6所述之模組，其中該彎曲環設置於一外殼中。
  8. 如請求項1所述之模組，更包含：一或更多支撐臂，該等支撐臂之每一者具有耦接於該等支撐臂之該等一或更多拋光墊中之一者。
  9. 如請求項8所述之模組，其中一或更多支撐臂中之每一者耦接於一致動器。
  10. 如請求項8所述之模組，其中該等一或更多支撐臂耦接於一共同致動器。
  11. 如請求項1所述之模組，更包含：一調節環，該調節環被設置成徑向地向外朝向該夾具的該周長。
  12. 如請求項11所述之模組，其中該調節環被設置在一平面中，該平面不同於該夾具的該基板接收表面的一平面。
  13. 一種拋光模組，該拋光模組包含： 一夾具以及一基板接收表面，該夾具具有一周長區域，該周長區域設置於一第一平面中且該基板接收表面在一第二平面中對該周長區域徑向地向內設置；以及一或更多個拋光墊，該等拋光墊在該夾具的該周長區域附近受移動地支撐，其中該等一或更多個拋光墊的每一者為可移動的，該等拋光墊以一揮掃圖案方式在該夾具的該基板接收表面附近移動，且該等拋光墊在徑向移動上被限制成在少於約該夾具的一半徑的二分之一的範圍內移動，該半徑的二分之一係從該基板接收表面的一周長開始量測。
  14. 如請求項13所述之模組，其中該第一平面不同於該第二平面。
  15. 如請求項13所述之模組，更包含：一調節環，該調節環設置於該第二平面上的該夾具的該周長區域上。
  16. 如請求項13所述之模組，其中該等一或更多個拋光墊的每一者分別耦接於一分別致動器，該分別致動器被配置成將分別耦接於該分別致動器的該拋光墊以該揮掃圖案移動。
  17. 如請求項16所述之模組，其中該揮掃圖案為徑向的。
  18. 如請求項16所述之模組，其中該揮掃圖案為偏心的。
  19. 一種拋光模組，該拋光模組包含：一夾具以及一基板接收表面，該夾具具有一周長區域，該周長區域設置於一第一平面中且該基板接收表面在一第二平面中對該周長區域徑向地向內設置；以及一或更多個拋光墊，該等拋光墊設置於在該第一平面中的該夾具的該周長附近；以及一調節環，該調節環設置於在該第二平面中的該夾具的該周長區域內，其中該等一或更多個拋光墊的每一者為可移動的，該等拋光墊以一揮掃圖案方式在該夾具的該基板接收表面附近移動，且該等拋光墊在徑向移動上被限制成在少於約該夾具的半徑的二分之一的範圍內移動，該半徑的二分之一係從該夾具的該周長開始量測。
  20. 如請求項19所述之模組，其中該等一或更多個拋光墊的每一者分別耦接於一分別致動器，該分別致動器被配置成將分別耦接於該分別致動器的該拋光墊以該揮掃圖案移動。
  21. 如請求項19所述之模組，更包含：一或更多支撐臂，該等支撐臂之每一者具有耦接於該等支撐臂之該等一或更多拋光墊中之一者。
  22. 如請求項21所述之模組，其中該揮掃圖案為徑向的。
  23. 如請求項21所述之模組，其中該揮掃圖案為偏心的。
  24. 如請求項19所述之模組，其中該等一或更多支撐臂之每一者耦接於一共同致動器。
  25. 如請求項24所述之模組，更包含一彎曲環，該彎曲環具有複數個耦接於該彎曲環的拋光構件，該等拋光構件中之每一者包含該等一或更多個拋光墊中之一者。
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