TW476691B - Polishing head, polishing apparatus using polishing head, and method for sensing polished surface state - Google Patents

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Tatsunori Kobayashi
Hiroshi Tanaka
Naoki Rikita
Etsuro Morita
Seiji Harada
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476691 ♦ A7 五、發明說明( [發明背景] [發明領域] 本發明為關於一種適用在用以對毛片之矽晶圓、半導 體製造處理之半導體晶圓、或硬碟基板、液晶基板等具有 平坦面的被研磨材表面實行研磨之裝置的研磨頭,使用該 研磨頭之研磨裝置,以及研磨狀態檢測裝置。 本說明書為根據向日本國提出之專利申請案(特願平 11-249188 號、特願平 u_297466 號、特願平 11-313〇84 號、 特願平11-328816號、特願2000-071210號、特願20〇〇-073092 號、特願 2000-073093 號、特願 2000-092356 號), 本說明書之一部分為採用上述日本國申請專利案的說明内 容。 [背景說明] 近年來隨著半導體製造裝置之高積體化,目前正在發 展圖案的微細化,特別是為了能容易並確實的形成多層構 造的微細圖案,對於製造工序中半導體晶圓表面之極力平 坦化變成很重要。例如圖案之形成為使用光平板印刷 (litaography),但隨著圖案的微細化,光平板印刷之焦點 深度變淺。而為了確保圖案之精度,並使露光時之焦點調 節容易,乃要求晶圓表面之凹度的差在焦點深度以下(要求 平坦化)。又對於裸晶圓(bare wafer)的研磨亦隨著晶圓之 大徑化,其平坦化的要求變得愈來愈嚴格(於此為以晶圓之 狀態舉例說明,然對於上述晶圓以外之被研磨材,例如對 於硬碟基板及液晶基板等的研磨亦要求使其表面高精度的 311753 ----------------------^---------^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁} 經濟部智慧財產為貧工,消r合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐 476691 476691 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明(2 ) 平坦化)。 於此若由為了對表面之膜實行研磨而使平坦化程度 高,並用膜填埋凹部的觀點來看,目前以化學機械的研磨 法(CMP法)最受人竭目。 CMP法為使用Si022鹼性漿(Slurry)、使用Ce02之中 性漿、使用ai2o3之酸性漿、或使用磨粒劑等的漿等,化 學地/機械地對於晶體表面實行研磨而平坦化的方法。使用 CMP法研磨晶圓表面之裝置則有如第27圖之要部擴大透 視圖所示之研磨裝置。 該研磨裝置1,如第27圖概略所示,於安裝在中心轴 2之圓板狀台板(platen)3上設有例如由硬質尿院(urethan) 形成的研磨墊(pad),又在相對於該研磨墊4並自台板3之 中心軸2偏心的位置,設有由未圖示之研磨頭驅動機構驅 動旋轉之研磨頭5。 此外使用CMP法研磨晶圓表面的裝置有如第28圖所 示者。第28圖中,與第27圖之研磨裝置1大致相同的部 分為註以相同符號而做說明。 第28圖中之研磨裝置10具備保持住所需研磨之晶圓 W的晶圓研磨頭5,及貼附在形成圓盤狀2之台板3上面 全面的研磨墊4。其中之晶圓研磨頭5裝設有複數個於作 為研磨頭驅動機構之圓轉盤(carousel)l 1下部,並以轉耗 (spindel)l7將其旋轉自如地支持,而於研磨墊4上如行星 般的旋轉。於此亦可將台板3之中心位置與晶圓研磨頭$ 之公轉中心為偏心的設置。 私&張尺度適用t國國家標準(CNS)A4規格(210x 297公釐) 2 311753 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝-------—訂---------. 經 濟 部 智 慧 財 產 % η 工 % 費 合 作 社 印 製 476691 Α7 _________^B7_______ 五、發明說明(3 ) 台板3為水平的設置在基台12的中央,並藉由設在基 台12内之台板驅動機構1 3使其繞軸線旋轉。基台1 2之側 方設有支柱14,於支柱14之間設有用以支持圓轉盤驅動 機構16之上側安裝板15。圓轉盤驅動機構μ具有使設在 下方之圓轉盤11繞軸線旋轉的功能。 由基台12向上方凸出設有凸合部ι8,於凸合部is的 _上端設有間隔調整機構19。另一方面在凸合部18的上方 相對的設有扣合部20。該扣合部20為固定在上側安裝板 15,並構成由上侧安裝板15向下方凸出。然後藉由調節該 間隔調整機構19,使凸合部18與扣合部2〇抵接,以調整 晶圓研磨頭5與研磨墊4之距離為適切的尺寸。然後使晶 圓研磨頭5所保持之晶圓w與研磨墊4表面抵接,並使圓 轉盤11及台板3旋轉,即可研磨晶|j w。 上述研磨頭例如有用以研磨由矽鑄塊(Silic〇n ing〇t) 切出之半導體晶圓表面者。其中特別是近年提案之使用對 於研磨頭軸線方向可膨脹/收縮地安裝之彈性膜,並直接的 支持a曰圓,藉此隔著施加在晶圓之研磨墊的按壓壓力為調 整自如之膜的浮動(bl〇nting)形式的研磨頭。 第29、30圖表示隔著膜實行研磨之浮動形式之研磨頭 的例第29、30圖所示為日本特開平號記載 之研磨頭21的直立剖視圖及其要部擴大圖。㈣所示,於 研磨頭2丨之研磨頭本體22的下面外周部設有環狀的頂環 23,並於該頂環23之内側設同心圓狀的保持環 η%)24。又於保持環^上面部24a遊敌有壓力板25, ΐ紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(21G X 297公餐) ----^--------^---------^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 476691 A7 '^ ----------B7__________ 五、發明說明(4 ) 而由頂環23、保持環24、及壓力板25圍繞的空間形成空 氣室26。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 使用上述研磨頭21實行晶圓的研磨時,以壓力板μ 之下面吸附晶圓的狀態,將研磨頭21的下面側壓向未圖示 之研磨墊。此時供給壓縮空氣至空氣室26,並透過壓办板 25調整晶圓對於研磨墊的按壓壓力,即程以適切的按壓壓 力實行研磨。 第3卜32圖表示另一隔著膜之浮動形式之研磨頭例。 第31、32圖所示為美國專利第5624299號之研磨頭3〇的 直立剖視圖及其要部擴大圖。上述研磨頭3〇之上面為封 閉,下面則設有覆蓋著開放之中空管狀研磨頭本體3〗之下 面的有孔板體32,並以覆蓋該有孔板體32之下面32a的 狀態設有膜狀體33。膜狀體33之周緣部33a對於研磨頭 本體31的内壁部31a為固定,膜狀體33的下面3 3b則固 定有用以支持所需保持之晶圓的外周之保持環34。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 使用上述研磨頭30實行晶圓之研磨時,係於膜狀體 3 3之下面3 3 b的保持環3 4所圍繞的部位保持住晶圓w(參 照第3 2圖),並使研磨頭3 0之下面抵接於研磨墊4 (參照第 32圖)。又同時供給空氣至研磨頭本體31及膜狀體33所 圍繞的容室35内,由此使容室35的内部壓力透過膜狀體 33作用於晶圓’並由此調整研磨頭30對於研磨塾的按壓 壓力。 依上述的研磨頭21及30,由於係使空氣室26或容室 35内的壓力,透過剛性比較小的壓力板25或膜狀體33施 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) 4 311753 476691 經濟部智慧財產^s貝工消賢合作社印製 A7 五、發明說明(5 ) 加於晶圓的構成,因此即使晶圓為不均一之形狀時,壓力 ,25或膜狀體33亦能吸收晶圓形狀的f曲而變形並對 晶圓施加按壓壓力。因此能以低壓對晶圓實行研磨。 另於日本特開平8_229804號記載有如第仃Μ圖所示的 晶圓研磨頭。 第33圖t,晶圓研磨頭4〇(研磨頭)具備由頂板部ο .及固定在頂板部41之外周的筒狀周壁部42形成的研磨頭 本體43,張貼在研磨頭本體43之内部,且由橡膠等彈性 材料形成的膜片(diaphragm)44,用以調整形成在研磨頭本 體43與膜片44間之流體室48内之壓力的壓力調整機構 46,固定在膜片44下面之圓盤狀載置體,以及 同心圓狀地配置在該載置體45外周之圓環狀保持環〇。 載置體45及保持環47各為固定於設在膜片44上面之 載置體固定環49及保持環固定環50,保持環〇僅以少許 的間隙而為同心圓狀的設置在載置體45之外周面與周壁 部42之間。於此以少許空隙設置之目的為抑制因臈片44 之彈性變形,以致保持環47之可動範圍變得太大。 實行晶圓的研磨時,係以保持環47扣住晶圓w的外 周,並以設在載置體45下面的晶圓附著片p將晶圓w吸 附。然後晶圓W的表面為抵接於貼附在台板3上面的研磨 墊4’在供給上述漿的狀態下使晶圓研磨頭4〇旋轉而實行 研磨。 於此之載置體45與保持環47由於膜片44的彈性變形 成為各自獨立而可上下方向變位的浮動構造,而載置體45 私紙張尺度3家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐 311753 Μ--------β---------^ <請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 476691 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 五、發明說明(6 及保持環47之對於研磨墊4的按壓壓力為因應於利用壓力 調整機構46所調整之流體室48内部的壓力而變化。 然而如上述之研磨頭21及30有以下所述的問題。 亦即使用第29、30圖所示的研磨頭21時,因壓力板 25在保持環24上為遊嵌的構成,為了避免壓力板25因本 身重篁而變形,將壓力板25形成由金屬板25a與橡膠等形 成的彈性板25b所積層之兩層構造以確保其強度。然而如 上述強化壓力板25時,卻先去壓力板25對於所保持晶圓 之形狀彎曲的變形適應性,其結果便有可能難以低壓實行 晶圓研磨。又由於形成壓力板25較堅固,於供給壓縮空氣 至空氣室26内時,壓力板25係向下方呈圓頂形的變形, 因而有可能不容易使形成平面狀的晶圓以均一的壓力對於 研磨墊按壓。 另一方面,使用第31、32圖所示之研磨頭3〇時,由 於是以膜狀體33之下面33b支持保持環34 ,因而必需強 化膜狀體33使其能夠支持保持環34。結果將發生與上述 研磨頭21同樣的問題。又依研磨頭3〇時,膜狀體33之形 成,特別是周緣部3 3 a之形狀複雜,其結果恐怕將影響膜 狀體33之壽命等。 又隨著近年來的LSI之高速化、高積體化,LSI之配 線寬度有必要比習用更小。於此便不能忽略研磨時發生之 表面凹陷(dishing)、下陷(sinking)、侵姓等的影響,且難 以使晶圓對於研磨塾之按壓壓力維持高麼的狀態實行研 磨,而有必要使用比習用為低的按壓壓力。 -----------•裝--------- 訂---------Φ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) 6 311753 476691 經濟郜智慧財產工消r合作社印製 A7 五、發明說明( 又由於隨著配線寬度的狹小化使配線電阻變大,因此 配線材料必需使用銅以代替習甩上使用的鋁。並且因配線 間隔變小,為了避免發生鄰接配線間的電容效果,有必要 在配線間配置一種稱為Low-k之材料的硬度低之材料。如 上述組合銅與Low-k材料時,雖然還需用做阻障金屬 (barrier metal)之TaC、TaN、TiN等的陶瓷,但組合上述 材料來使用時,由於各材料的硬度變化大,對於研磨壓力 之低壓力化的要求便更加的顯著。 然而依第33圖所示之具有浮動構造之晶圓研磨頭 40,則由於形成透過剛性較高之載置體45按壓晶圓w的 構成,於晶體W有彎曲時,為要以均一的荷重按壓晶圓w 貝J必而施加尚壓以修正晶圓W的彎曲,以致難以使用低麼 力實行研磨。 又對於研磨頭之構造,習知有設開口部於研磨頭前 端,並在開口部之開口端載置晶圓的狀態下,向開口部内 的空間供給以空氣為始的流體,或由該空間排出流體以調 整其内壓之壓力調整機構者(未圖示)。依此構成之研磨 頭’係以壓力調整機構將開口部内之空間的内壓提升至比 外部氣壓為高,藉由其麼力使晶圓直接向研磨塾按壓。又 係使該空間之内壓比外部氣壓為低,而使晶圓直接吸附於 開口端。 使用上述研磨頭時,如晶圓未正確的保持於研磨頭(晶 圓自開口端偏離或脫開的狀態),或晶圓發生破裂的狀態, 則由於通過晶圓與開口端間之間隙或晶圓的裂縫將發生外 W尺度㈣ _鮮X 297 公爱) ? 311753 1 « ^--------I------^ (請先閱讀背·面之注意事項再填寫本頁) 476691 A7
^-------- ^--------- f請先閱讀背面之注音?事項再填寫本頁} 476691 A7 經濟部智慧財產¾貧工消費合作社印製 五、發明說明(9 ) 又於膜體設有孔時,與前者之研磨頭同樣的於吸附晶 圓之際會將研磨漿吸入研磨頭内。 在研磨頭無法保持住晶圓,或以不安定的狀態保持 時’構成無晶圓狀態的浪費研磨動作以致降低作業效率, 或自研磨頭脫落的晶圓從旋轉的研磨墊上振落而有碰壞其 他研磨裝置之部件之虞。因此需要用以檢測晶圓是否正確 _的保持在研磨頭的功能。然而後者的研磨頭除了於膜體設 孔以外,為藉由膜體將開口部内的空間與外部形成氣密狀 態,因此無法如前者之研磨頭使用以開口部之内壓為基準 的壓力來比較之單純方法,特別是進行晶圓研磨時難以檢 測晶圓是否正確的保持。 又於使用後者之研磨頭的研磨裝置,例如·在搬出搬入 晶圓於研磨頭上之際,如研磨頭不能保持晶圓,或以不安 定狀態保持時,與上述同樣的將有降低作業效率,或破壞 晶圓之虞。為要避免上述問題,習用上係設置用以檢測晶 圓是否適當的保持在研磨頭之晶圓檢測裝置。 晶圓檢測裝置可考慮例如保持晶圓時,用壓力調整機 構使從流體室抽出之流體量為一定量,並以其時之流體室 内的到達麼力為基準廢力,與例如晶圓為正確的保持在研 磨頭之狀態(保持狀態)的流體室内之到達壓力比較,而檢 測晶圓是否正確的保持在研磨頭的方法(晶圓是否密著於 膜體)。 例如晶圓未正確的保持在研磨頭上時(以下簡稱非保 持狀態),因外部空氣將流入晶圓與膜體之間形成的空間 --------------裝--- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂: -線· Μ氏張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格⑽X 297公髮) 311753 476691 經 濟 部 智 慧 財 產 局 員 工 消 費 合 作 社 印 製 A7 五、發明說明(10 ) 内’該空間的内壓為接近於外部氣壓,比晶圓正確的保持 在研磨頭時更大。如此與保持狀態時比較,前述空間與流 體室之間的内壓差亦變大,以致膜體更向凹部内凹進。而 因此流體室内的容積減小的分,使流體室之内壓上升。上 述晶圓檢測裝置即利用此實行晶圓的檢測。 然而以上述使自流體室抽出的流體量為固定時,如於 晶圓與膜體之間形成的空間内進入少許的空氣時,對於晶 圓的吸附力將變弱而容易招致誤動作。於此如對於利用研 磨頭之保持住晶圓藉由降低流體室之内壓至一定壓力而實 行時’雖可使膜體再向凹部内凹進,並將前述空間之内壓 降低至吸附晶圓所需要的程度,然如此則流體室内的到達 壓力將成為固定而不能實行對於晶體之檢測。 又流體室的内壓在實質上為流體室之外,還包括流體 室與壓力調整裝置之連接管路的空間之内壓。與該空間之 容積相比時,流體室之體積變化,即隨著膜體之變形而增 減的流體室之體積較小,其於保持狀態時與非保持狀態時 之流體室的内壓差亦不大,而難以確保晶圓的檢測精度。 如欲增大其變化量則有必要使研磨頭的構造更複雜,以致· 製造成本上升。此外又需由實驗先求出用以判定晶圓是否 正碟保持住的基準壓力的大小,種種均使調整費時。 又’於研磨裝置之研磨墊4上設有多數之用於保持漿 S之微細發泡層,而可應用保持在該等發泡層内的漿s實 行對於晶圓W的研磨。 然而由於重複晶圓W的研磨會使研磨塾4之研磨面的 本‘張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格⑽X 297公楚) ----'— Αν ^-------ί --------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
^/6691 五、發明說明(U ) 平垣度降低而積污,因此將發生晶圓w的研磨精度與研磨 效率降低的問題。 因此於習用的研磨裝置為如第27圖所示,設置對於研 磨塾4的調節器(conditione〇5 1,通常每實行一次研磨即 對於研磨墊4的表面狀態實行調整,使其對於晶圓w的研 磨能力調整在適當範圍内(該作業稱為修整(dre ssing),又 籲雖未圖示,該調節器51亦設在第28圖所示之研磨裝置 10 〇 上述調節器51含有對於設在台板3之外部的旋轉轴 52透過臂柄(arm)53而裝設之修整器(dresser)54 ,以旋轉 軸52使臂柄53轉動,而於旋轉之研磨墊4上使修整器54 來回搖動,以對研磨墊4的表面實行研磨,由此使研磨墊 4表面之平坦度等回復或維持而消除積污(亦有修整中不搖 動修整器54而保持在研磨塾4上一位置的構成)。又修整 器54本身為透過設在臂柄53前端的安裝軸(未圖示)而連 接於未圖示的驅動裝置,並以抵接於研磨墊4之表面的狀 態被驅動旋轉,或於臂柄53的前端透過安裝軸以容許略平 行於研磨墊4之表面的面上旋轉而設置,並以受到研磨塾 4的摩擦力而自轉的裝置。 修整器54為消耗品,由於連續使用的摩耗其修整能力 會降低。修整器54的修整能力降低時,可由增加修整實行 時間等以確實的修整研磨墊4。又於修整器54的摩耗達到 已不能實行適當的修整時,則為了維持作業效率乃更換新 的修整器。 - I------^---------^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁} 經濟部智慧財產局r工消r合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) 11 311753 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 476691 A7 B7 五、發明說明(12 ) 使用上述研磨裝置實行研磨時,用以判斷晶圓W之研 磨狀態,例如判斷晶圓W之被研磨面是否已達到預期之狀 態的方法(研磨終點檢測方法)有如下述的方法。 習知之第1研磨終點檢測方法中有觀測晶圓W受到的 研磨阻力,即晶圓W於研磨時受到的力量之變動以檢測研 磨終點的方法。該方法係例如藉由觀測台板驅動機構(於第 27圖中未予圖示)之旋轉動力的變動來實行。亦即於晶圓 W之被研磨面的研磨未完成時,研磨墊4與晶圓W之間所 產生的研磨阻力為在不安定的變動狀態,而於晶圓W之被 研磨面達到所期望的狀態時,前述研磨阻力則成為安定的 狀態。於此之台板3是以固定速度旋轉,因此例如研磨阻 力大時,台板驅動機構的旋轉動力會變大,而研磨阻力小 時旋轉動力即變小。 如上所述,第1研磨終點檢測方法係藉由觀測台板驅 動機構之旋轉動力的變動,於觀測值達到安定狀態時,判 斷為晶圓W的被研磨面已達到所期望狀態而當成達到研 磨終點。 第2終點檢測方法中有將測定研磨墊4之摩擦力的裝 置設置在研磨墊4上之未使用的位置,並藉由研磨墊4的 摩擦力算出研磨阻力的方法。 然而上述的終點檢測方法有以下的問題。 上述的研磨裝置在動作中,台板3上晶圓W與研磨塾 4多有未抵接而在空轉的狀態。而且例如晶圓w本來是以 研磨阻力小的材料形成時,晶圓W之研磨途中狀態與研磨 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
0 i ϋ· I ϋ n te§m l 一 of n ϋ I n n n n I 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公复) 12 311753 476691 A7 五、發明說明(η ) 元了狀態之台板驅動機構的旋轉動 ^ ^ ^ ^ ^ , 刀差小以致發生與台板 3的二轉動力成分誤認的現象。因此 _ ^ ^ &第1研磨終點檢測 方法存在有難以實行精確的晶圓w I — — — — — — — — — — · 11 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 題。又由於台板3之動作慣性大1;^終點檢測的問 答性有遲緩的問題。 對於研磨阻力變化的應 又依第1研磨終點檢測方法,習 ,.^ ㊁用上係對於檢測使合 板3,、研磨頭驅動旋轉之台板驅動 ^ ^ ^ 飛構或研磨頭驅動機構 之動力,疋藉由檢測供給於上述動力所用之馬達(未圖 的電流大小’或加諸於連接馬達與台板3或連接馬達與研 磨頭之組件,例如加在滑輪(pulley)之轉矩而達成。如上述 檢測台板驅動機構或研磨頭驅動機構之動力是用門接的手 法實行,因此不管是由台板3或研磨頭之任一方;行研磨 阻力之測定,在應答性上均有不夠快逮的問題。 線· 又此時檢測之研磨阻力亦包含研磨頭之晶圓…以外 ,抵接於研磨塾4之部分所受到的研磨阻力,因此有難以良 好精度實行研磨終點檢測的問題。 又依第1研磨終點檢測方法,研磨墊4或因晶圓w的 經瀠部智慧財產局貧工洧f*合作社印製 研磨屑積污,或因研磨墊4表面的摩耗等,研磨墊4之表 面狀態的研磨阻力變成不安定,在晶圓玫的研磨進行時所 測定之研磨阻力的大小不能安定,因而有無法檢測研磨終 點的情形。然而因無檢測研磨墊4之表面散態的方法,而 有無法判斷無法檢測研磨終點是因為晶圓w的研磨不 是’或因研磨墊4表面的狀態有變化的問題。 又因無檢測研磨墊4之表面狀態的方法,於修整研磨 311753 ‘紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公爱) 1 一 13 476691 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明(14 ) 墊4的修整器摩耗而其修整能力降低時,亦無法檢測。 另一方面,依第2終點檢測方法,對於研磨裝置需增 設新裝置以致增加設備成本。並且難以達到實際的研磨條 件。 依第28圖所示之研磨裝置1〇,係藉由設置多數之研 磨頭而同時實行多數晶圓W的研磨,以圖得晶圓W的製 造成本之降低。又為更加減低製造成本則必需增加研磨頭 的設置數。近年來由於晶圓W的大型化,其能同時進行研 磨之晶圓W數變少,因而此一方面的要求特別迫切。 然而例如晶圓研磨頭40等之習用的研磨頭,其保持晶 圓w之淨動部57為隔著膜片44浮動地支持於研磨頭本體 43之開口部,於浮動部57之外周其研磨頭本體43成伸張 較大的構造。如上述研磨頭需要較大的設置空間,因此以 現狀而言對於增加設置數量有其困難。 其次以第33圖所示之晶圓研磨頭4〇為例說明膜片44 與研磨頭本體43的連接構造,以及載置體45及保持環47 對於膜片44的連接構造。 膜片44之外周部為挾在研磨頭本體43之内壁與圓環. 形狀之膜片固定環56之間的狀態,由膜片固定環%以螺 栓固定在研磨頭本體43的内壁。載置體45及保持環47、 對於設在膜片44上面之載置體固定豸49及保持固定環Μ 各由螺栓固定。載置體45及保持環47係由於膜片〇之 性變形成為各自獨立且可上下方向變位的浮動構造(以下 時有綜合稱載置體45及保持環47為浮動部57)。 冰―張尺度適用中規格咖χ 297公f 14 311753 ^-------.1 訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 476691 _B7 五、發明說明(!5 ) 用以固疋上述膜片44、裁置奸45 r± 各為通過設在膜片4“理2 保持環47之螺栓 下。 膜片44之螺栓插通孔而插通膜片44之上 *伴=該研磨頭4〇在連續研磨後’例如於載置體45
4_衣之間,保持環47與研磨頭本體43之周壁部 42之間等會侵入上 璧P 磨““麻 4的漿S而由该漿Μ乾燥’或由研 ·=生之摩擦熱等的變質而固化或變成凝 裝 ==或準於固形物之半固形物。如上述所產生的固 或+固形物由晶圓研磨頭40流出於研磨心上時,將 對於晶圓W之刮傷簟的户皮 ' Η昜等的知傷’或使研磨平惡化,而成為阻 礙均一研磨的原因,因此為了除 *' ,Λ 玄策b對於晶圓研磨頭 40定期的實行洗淨。 又構成晶圓研磨頭40之組件中,例如保持環Ο為於 研磨時經常抵接於研磨墊4而損耗的消耗品。 、 如上所述於進彳了晶圓研磨頭4G之洗淨及組件交換,各 部的調整等的維護工作_,古 作時有必要將載置體45及保持環 47自晶圓研磨頭4〇取下。 然而該等載置體45及保持環47如前所述,為螺著於 配置在膜片44之上面的載置體固定環钧、保持環固定環 47,因此欲將其自晶圓研磨 頌4ϋ取出時,需要暫時分解晶 圓研磨頭40。因而其維護作業費時,研磨裝置的作業率在 現狀已到頂點。於此藉由更換各個晶圓研磨頭4〇雖可縮短 於維護所需的時間,但如此則需準備備用的晶圓研磨頭 40 t其於昀備有複數之晶圓研磨頭4。的研磨裝置中,成 本紙張尺度適用中關家標準(CNS)A4規格⑵Q χ 297公$ ^ ; 15 311753 A7 A7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明(l6 ) 為增加成本的主要原gj。 又於將上述浮動部57 位4^ 再度女裝在膜片44時,為了確 保流體室24之氣密以 收々^ 士 交予動# 57可良好的浮動支持住, 將各螺栓充分地鎖緊以 ^ 々止,爪體由膜片44之螺栓插通孔 丨L出0 然而因為膜片44呈古-rjAt» /、有可撓性’將各螺栓鎖緊時會發生 歪斜等以致載置體45、伴捭 1示得ί衣47由最初設定的安裝位置 偏離。又載置體45、伴括产 1示符ί衣47之安裝精確度將因作業者 及作業條件而異,因此縫wu 、 難以達到一足的安裝精確度,現狀 為難以使晶圓W的加工精度安定。 又依I用之研磨頭,在實行維護時有必要將其分解, 但構成晶圓研磨頭40的組件中,媒片44對於流體室48 之密封及對於研磨頭本體43之浮動部57之浮動支持等, 在研磨頭具有重要的功用,因此在組裝研磨頭時,確保膜 片44之安裝精度甚為重要。 習用之研磨頭為要確保膜片44之安裝精度,有必要使 用專用的模具在決定研磨頭本體43及浮動部57之位置狀 態下實行膜片44的安裝。 如上所述習用的研磨頭於維護時需要專用的模具。 [發明概要] 本發明以提供一種可用比習用更小的按壓壓力將晶圓 等之被研磨材均一地按壓於研磨墊,並為隔著彈性膜之耐 久性優良的膜片的浮動形式的研磨頭為目的。 為達成上述目的,本發明之研磨頭具備由頂板部與設 ^-----—ί ^--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) 16 311753 476691 經潛部智慧財產局賈工诮費合作社印製 A7 五、發明說明(口) 在該頂板部的外周下方之筒狀周壁部形成之研磨頭本體, 於前述研磨頭本體内對於研磨通站始 Γ厲碩軸線垂直而設之膜片,固 定於前述膜片而與膜片能丘因磁 、肤乃北,、冋變位於研磨頭軸線方向,並 且其下面為用以保持需研磨之姑 而Μ曆疋破研磨材之一面的圓盤狀之 載置體,用以調整前述載置體與前述研磨頭本體之間形成 之流體室所充滿之流體壓力的第1壓力調整機構以及以 .同心狀配置在前述載置體之下面與前述周壁部之内壁間, 並大約與前述載置體之下面同一高度而設置,且於研磨時 為抵接於研磨墊的保持環,前述保持環對於前述載置遨為 固定,前述載置體之下面則配設有彈性臈,該彈性膜之周 緣部為於前述保持環及前述載置體之間挾持而固定,並且 於前述載置體設有用以供給壓力可變之流體至前述彈性膜 與前述載置體之間的流體供給路。 依上述的研磨頭,由於彈性膜之周緣部是挾持在保持 丨環與載置體之間,因此能將彈性膜以賦與張力的狀態裝 設’並因此不必為了避免彈性膜由於本身重量發生變形而 強化彈性膜本體。又由於保持環對於載置體為固定,因此 彈性膜不必支持保持環本身的重量。 依上述可使用變形適應力佳之薄型的彈性膜,而由流 體供給路供給壓力可變之流體,故可確保彈性膜對於被研 磨材的密著性並使其膨脹/收縮。因此於被研磨材的形狀存 在有不均一的狀態時,亦能使被研磨材對於研磨墊以低壓 均一地按壓,比較習用技術則能以較低的壓力實行研磨。 又由於能以單純的形狀裝設彈性膜,因此與習用技術不 ^--------til------^ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) 17 311753 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 476691 Α7 -------- Β7 五、發明說明(18 ) 同,對彈性膜本身的壽命等無不良影響之虞。再由於保持 I疋口疋在向剛性的載置體,因此能提高抵接於研磨墊之 保持環下面的平坦度,與習用技術比較時,更能良好地確 保被研磨材之研磨面的平坦度。又由於能以低壓實行研 磨,因而能良好地適用於對於具有微細圖案之半導體晶圓 的研磨。 又本發明之目的為提供一種能以比習用技術為小的按 壓壓力將被研磨材均一地按壓在研磨墊的研磨頭。 為達成上述之目的,本發明之研磨頭具備由頂板部與 設在該頂板部的外周下方之筒狀周壁部形成之研磨頭本 體。於前述研磨頭本體内對於研磨頭軸線垂直而設之膜 片,用以調整前述膜片與前述研磨頭本體之間形成之流體 室所充滿之流體壓力的第丨壓力調整機構,固定於前述膜 片而與膜片能共同變位於研磨頭軸線方向,並且其下面為 用以保持需研磨之被研磨材之一面的載置體,以及以同心 狀配置在前述周壁部之内壁與前述載置體之外周間,並為 固定在前述膜片而與前述膜片能共同變位於研磨頭軸線方 向,而於研磨時為抵接於研磨墊的保持環,於前述載置體. 下面之前述保持環所圍繞的位置張貼有彈性膜,於前述載 置體則δ又有用以供給流體至該載置體下面與前述彈性膜之 間的流體供給路’且前述流體供給路連接於用以調整供給 於前述載置體下面與前述彈性膜之間之流體的壓力之第2 壓力調整機構。 依本發明之研磨頭,載置體之下面為隔著彈性膜保持 ·裝-------丨訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) 18 311753 476691 經濟.部智慧財產¾¾貝工消賢合作社印製 19 A7 B7 五、發明說明(I9 ) 被研磨材。因此藉由供給空氣至載置體與彈性膜之間,並 於載置體與彈性膜之間形成空氣層,即可於載置體下面隔 著空氣層及彈性膜保持被研磨材。將上述所保持之被研磨 材按壓於研磨墊時,彈性膜及空氣層為應於被研磨材的平 面形狀變形,因此能吸附被研磨材之平面形狀的不均一, 且可將被研磨材以良好精度均一地按壓。由此可防止因被 |研磨材之平面形狀的不均一降低其研磨精度。 又於此之保持ί哀按壓在研磨塾的壓力為由流體室内之 流體壓力決定,而彈性膜將被研磨材按壓於研磨墊之壓力 則由供給在載置體下面與彈性膜間之空氣層的流體壓力所 決定。因此可將保持環按壓於研磨墊的壓力由第1壓力調 整機構,彈性膜將被研磨材按壓於研磨墊的壓力由第2壓 力調整機構各自獨立地調整。由此可用第i壓力調整機構 於被研磨材對於研磨墊之按壓壓力為低壓力的狀態下,以 _較高的壓力使保持環按壓於研磨墊。因此於研磨時可積極 地利用保持環,以防止被研磨材抵接於研磨墊上的部分之 周邊部分形狀發生歪曲,而能圖得研磨精度的提升。 本發明又以提供一種能防止研磨漿侵入研磨頭内以良 好地保持研磨頭動作,並能檢測被研磨材是否正確地保持 住之研磨頭為目的。又以提供一種能確實地保持被研磨 材’並且提高被研磨材之加工精度的研磨頭為目的。 為達成上述目的,本發明之研磨頭具備張貼在研磨頭 前端而以其下面接受被研磨材的彈性膜,對於前述彈性膜 之上側由實行氣體之供給或吸引,以調整氣壓之壓力調整 311753 -------------^--------t---------^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 476691 A7 __ B7 五、發明說明(2〇 ) 機構’用以測定前述彈性膜之上側的氣壓之壓力測定裝 置’用以比較該壓力測定裝置之測定值與前述壓力調整機 構供給與吸引氣體時之各個狀態的基準壓力,而以前述測 定值未達到前述基準壓力而判定前述被研磨材未被正確地 保持住,或判定為前述被研磨材發生破裂之至少一狀態而 檢測之檢測裝置,而前述彈性膜由只容許氣體通過而不容 許液體通過的通氣性防水材料構成。 依本發明的研磨頭,對於被研磨材實行研磨時,壓力 調整機構供給於彈性膜上面側的氣體為通過彈性膜而直接 按壓於被研磨材上面。 此時於被研磨材未正確地保持於研磨頭(被研磨材未 密接於彈性膜的狀態)或被研磨材有破裂時,由壓力調整機 構供給的氣體會漏出至外部,因此彈性膜上面側之氣壓不 會上升到被研磨材正確地被保持的狀態之壓力(基準壓力) 。因此以壓力測定裝置測定彈性膜之上面側的氣壓之到達 壓力’以檢測裝置比較壓力測定裝置之測定值與氣體供給 時之基準壓力,並以此檢測被研磨材是否正確地被保持, 或被研磨材是否發生破裂。 又由壓力調整機構降低彈性膜上面側的氣壓,使得彈 性膜之下面與被研磨材之上面之間的空氣通過彈性膜而吸 引至彈性膜的上側,由此使被研磨材吸附於彈性獏下面。 於此由彈性膜可防止研磨漿等侵入研磨頭内。 於被研磨材未正確地保持住’或被研磨材有破裂日寺, 外部空氣將通過彈性膜流入彈性膜的上面側,因此彈性膜 ------------裝--------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) 20 311753 476691 經 濟 部 智 慧 財 產 •局 員 工 •消 費 合 作 社 印 製 A7 五、發明說明(21 ) 之上面側的氣壓不會降低至被研磨材正確地保持時之壓力 (基準壓力)。因此以壓力測定值測定彈性膜之上側的氣壓 之到達壓力,以檢測裝置比較壓力測定裝置之測定值與氣 體之吸引時的基準壓力,即可檢測被研磨材是否正確地保 持住,或被研磨材是否發生破裂。 如上所述,依本發明的研磨頭,能防止研磨槳侵入研 |磨頭内而良好地保持研磨頭動作,並對於被研磨材之搬入 搬出作業及被研磨材之研磨作業的全部作業領域均能檢測 被研磨材是否正確地保持或是否發生破裂。 本發明又以提供一種能精確地檢測對於被研磨材之保 持狀態的研磨頭為目的。 為達成上述之目的,本發明之研磨頭為具備於保持被 研磨材之一側之面的下面設有凹部的載置體,及設在前述 載置體的下面而隔開前述凹部與外部以形成空間,並以其 丨下面接受前述被研磨材之可撓部,前述載置體之前述凹部 為連接於用以調整前述空間内的壓力,於保持前述被研磨 材之際,係藉由前述壓力調整機構使前述空間内的壓力比 外部氣壓為低,以使前述可撓部向前述凹部内凹進而使其· 作用為吸附前述被研磨材之吸盤者,其特徵為:於前述載 置體之前述凹部的略中央位置設有連接前述壓力調整機構 與前述凹部的流體供給路,前述可撓部在其下面未密接有 前述被研磨材時,係受到前述壓力調整機構之吸引壓而更 向前述凹部内凹進,並於該凹部的外周部分留有空間的狀 態將前述流體供給路封閉,且具有用以測定前述壓力調整 I I------ t---— —— — — ^ilm —--^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) 21 311753 476691 A7 B7 五、發明說明(22 ) 機構之吸引壓與前述凹部之外周部分之前述空間的内壓之 間的壓力差之差壓測定裝置,以及依據前述差壓測定裝置 的差壓之檢測,以判定是否有前述被研磨材被正確保持之 檢測裝置。 以上述構成之研磨頭於實行被研磨材之保持之際,在 可撓部未密接有被研磨材的狀態(非保持狀態),係以壓力 調整機構降低空間的内壓時,可撓部向空間内凹進而封閉 5又在載置體之凹部的略中央之流體供給路。此時於空間之 凹部的外周部分留有空間。由於流體供給路被封閉,因此 該空間的内壓不會再降下,因此該空間之内壓與流體供給 路内的壓力,即壓力調整機構的吸引壓之間將發生壓力 差。該差壓可藉由充分地增大壓力調整機構之吸引壓而使 其為容易由差壓測定裝置測定的程度。然後於差壓測定裝 置檢測到該差壓時,檢測裝置據以判斷被研磨材未被正確 保持’又於未檢測到差壓時,判斷為流體供給路未封閉塞 的狀態,即保持有被研磨材,由以檢測被研磨材的保持狀 離。 又本發明之研磨頭對於被研磨材是否正確地保持之檢 測為依據是否在載置體之凹部的外周部之空間的内壓與壓 力調整機構之吸引壓之間發生壓力差而判斷。又該差壓可 由增大壓力調整機構之吸引壓而提高至容易檢測的程度, 因此能以良好精度檢測被研磨材的保持狀態。 本發明又以提供一種對於被研磨材研磨狀態之資訊的 檢測能力高,並且對應性良好的研磨裝置為目的。又本發 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ·裝 訂--------- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) 22 311753 476691 五、發明說明(23 ) 明以提供一種能檢測研磨墊之表面狀態的資訊之研磨裝置 為目的。 為達成上述目的’本發明之研磨裝置具備於表面貼附 有研磨墊的台板,將被研磨材之一面保持住而將前述被研 磨材之另一面抵接於前述研磨墊的研磨頭,及藉由驅動前 述研磨頭以對前述被研磨#之另一面實行研磨之研磨頭: •動裝置,前述研磨頭具備由頂板部與設在該頂板部之外周 下方的筒狀周壁部形成的研磨頭本體,張貼在前述研磨頭 本體内的膜片,及固定在前述膜片而與前述臈片共同變位 於研磨頭軸線方向,並用以保持前述被研磨材之一面的略 圓盤形狀之載置體,前述載置體之下面則設有凹部及將該 凹部與外部隔開以形成空間之彈性膜,前述凹部連接於用 以調整前述空間的内麼’使前述彈性體受到該内堡而將葡 述被研磨材向前述研磨墊按壓,並用以調節該按壓力的塵 力調整機構,前述載置體之外周部分的下端為比前述載置 體之下面凸出的狀態與保持環一體地設置,前述載置體或 前述保持環中之任一外周與前述研磨頭本體内面,設有以 經 潛 部 智 慧 財 產 % 消 費 合 社 印 製 限制由前述研磨墊受到的研磨阻力而以前述研磨頭袖線為 旋轉中心之相對旋轉的狀態扣合之扣合部,並具備設在該 扣合部間用以測定作用於其間之旋轉方向之力的感測器, 2由降低前述空間之内壓而解除對前述被研磨材之按壓狀 態下之前述感測器的測定值,以算出前述保持環受到之研 磨阻力的演算裝置。 之研磨裝置,於研磨頭抵接研磨墊實行研磨 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 476691 A7 ---—-~7 -_____ 五、發明說明(24 ) 時,由於文到研磨墊之研磨阻力,使保持被研磨材之載置 體及保持環欲旋轉於研磨頭軸線方向。該旋轉由設在載置 體或保持環中任何一方與研磨頭本體内面的扣合部承受, 且作用於該扣合部之旋轉方向的力量為由感測器測得。 於此以壓力調整機構將空間的内壓例如降低至外部氣 壓以下,並解除隔著彈性膜對於被研磨材的按壓,則只有 保持環按壓於研磨墊,因此以此時之感測器的側定值,由 >貝异裝置可鼻出保持環受到的研磨阻力。 如上所述,依本發明之研磨裝置能直接地求得與被研 磨材之研磨時同樣條件下之保持環受到的研磨阻力。保持 環受到的研磨阻力之大小在研磨墊之表面狀態無變化時為 在預定的範圍内,因此能以研磨阻力的變動為依據而檢測 研磨墊的表面狀態。然後由研磨墊的表面狀態亦可檢測對 研磨墊實行修整之研磨材的狀態。 依本發明的研磨裝置,對於保持環受到之研磨阻力的 測定,係只由壓力調整機構降低空間之内壓即可達成,因 此於被研磨材之研磨中的任意時點可容易地實行,又例如 從研磨的初期狀態之適宜時點實行測定,則可瞭解由初期 狀態之研磨阻力的變動。 依本發明的研磨裝置,由於能檢測研磨墊的表面狀 態’因此可知悉需對於研磨墊的表面實行修整的時間,又 於研磨墊的研磨能力降下時,可對應於狀況選擇對應的方 法。 又由於能檢測用於修整研磨墊之修整器的狀態,因此 -----裝--------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁} 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) 24 311753 經濟部智慧財產¾員工销費合作社印製 476691 A7 _ B7 五、發明說明(25 ) 能檢測修整器的更換時期,又於修整器的修整能力降下 時,能對應於狀況選擇對應的方法。 如上所述能以適切的條件下對被研磨材實行研磨作 業。 又因對於膜片之扭力受到限制,因此能防止因扭力造 成膜片之劣化損傷,使研磨頭的維護容易。 _ 本發明又以提供一種對於被研磨材研磨狀態之資訊的 檢測能力高,並且對應性良好的研磨狀態檢測方法為目 的。並以提供一種能檢測研磨墊之表面狀態之資訊的研磨 狀怨檢測方法為目的。 為達成上述目的,本發明之研磨狀態檢測方法,為使 用具備於表面貼附有研磨墊的台板,將被研磨材之一面保 持住而將前述被研磨材之另一面抵接於前述研磨墊的研磨 頭,及藉由驅動前述研磨頭以對前述被研磨材之另一面實 行研磨的研磨頭驅動裝置之研磨裝置的研磨狀態檢測方 法,其特徵為:前述研磨頭具備由頂板部與設在該頂板部 之外周下方的筒狀周壁部形成的研磨頭本體,張貼在前述 研磨頭本體内的膜片,及固定在該膜片而與前述膜片共同 變位於研磨頭轴線方向,並用以保持前述被研磨材之一面 的略圓盤形狀之載置體,而前述載置體之下面設有凹部及 將該凹部與外部隔開以形成空間之彈性膜,前述凹部則連 接於用以調整前述空間的内壓,使前述彈性膜受到該内壓 而將前述被研磨材向前述研磨墊按壓,並用以調節該按壓 力的壓力調整機構,前述載置體之外周部分的下端為比前 ^------II ^---------球’ (請先閱讀背面之注音?事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) 25 311753 476691 A7 ~"' " ________________ 五、發明說明(26 ) — -- 述載置體之下面凸出的狀態與保持環一體地設置,前述載 置體或前述保持環中之任-外周與前述研磨頭本體内面, 設有限制以前述研磨頭轴線為旋轉中心之相對旋轉而互相 才:合的扣合部’又於該扣合部之間設有測定作用於其間之 旋轉方向之力的感測器,並由前述壓力調整機構降低前述 空間的内壓而解除對於前述被研磨材之按壓的狀態下之前 述感測器的測定值,以演算裝置算出前述保持環受到的^ 磨阻力’而據此檢測前述研磨塾之表面的狀態。 依本發明之研磨狀態檢測方法,為以研磨頭抵接於研 磨墊實行研磨動作,在此狀態由壓力調整機構將空間内的 内壓,例如降低至外部氣壓以下,而解除隔著彈性膜之對 於被研磨材的按壓。此時只有保持環按壓於研磨墊,因此 由感測器測定之作用於扣合部間的旋轉方向之力的測定值 即可鼻出保持環受到之研磨阻力。 如上所述,依本發明之研磨狀態檢測方法,能直接求 出以相同於被研磨材之研磨時的條件下保持環受到的研磨 阻力,因此能知悉對於研磨墊的表面實行修整等的時間, 又於研磨墊的研磨能力降低時,能應於狀況選擇對應的方 法。 保持環受到之研磨阻力的大小係只要研磨墊的表面狀 態無變化則在一定的範圍内,因此以上述研磨阻力的變動 能檢測研磨墊的表面狀態。然後由研磨墊的表面狀態可檢 測用於修整研磨墊之修整器的狀態。如上述由於可檢測用 於修整研磨墊之修整器的狀態,因此可檢測修整器的更換 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ··裝--------訂--------- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) 26 311753 476691 經 濟 部 智 慧 財 產 •消 費 合 作 社 印 製 A7 B7 五、發明說明(27 ) 時期,又於修整器的修整能力降低時,可應於狀況選擇對 應的方法。 如上所述,能以適切的條件下實行對於被研磨材的研 磨作業。 依本發明之研磨狀態檢測方法,對於保持環受到之研 磨阻力的測定,係只由壓力調整機構降低空間的内壓即可 .達成,因此於被研磨材之研磨中的任意時點均可容易地實 行,又例如從研磨的初期狀態之適宜時點實行測定,則可 瞭解由初期狀態之研磨阻力的變動。 本發明又以提供一種設置空間較小之研磨頭為目的。 為達成上述目的’本發明之研磨頭為用於將被研磨材 之一面抵接於貼附在台板上之研磨墊,使其相對移動以對 前述被研磨材實行研磨之研磨裝置,且為保持住前述被研 磨材使其抵接於前述研磨墊的研磨頭,其特徵為:具備由 丨頂板部與設在該頂板部之外周下方之筒狀周壁部形成的研 磨頭本體,張貼在前述研磨頭本體内的膜片,與該膜片# 共同變位於前述研磨頭軸線方向而設於該膜片,並用以保 持前述被研磨材的浮動部,以及用以調整於前述研磨頭本 體與前述浮動部之間,由前述膜片將外部隔開形成之济體 至的内壓之第1壓力調整機構,而前述浮動部與前述研磨 頭本體為大致同心的設置,其外徑比前述研磨頭本體之夕 徑為大而形成大體為圓盤形狀。 依上述構成的研磨頭,其保持被研磨材 一 、子動部的外 徑比研磨頭本體的外徑為大,因此可省去研磨 _ ,之伸出被 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公爱) 311753 I I--I I --I-----t--------—*5^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 476691 經 濟 部 智 慧 財 產 局 員 工 消 費 合 作 社 印 製 A7 五、發明說明(28 ) 研磨材的部分而能減小研磨頭的設置空間。 習用之研磨頭因對於研磨頭本體是以膜片將浮動部浮 動地支持,因此於浮動部與研磨頭本體之間形成通至外部 的間隙(由載置體與保持環構成浮動部,將其各自獨立地裝 在膜片時則於載置體與保持環之間亦形成間隙)。該間隙於 浮動部對研磨頭本體相對移動時,由於膜片的變形容積會 變化,並由此其内廢發生變化,因而有時研磨塾上的磨粒 劑及其他的異物會被吸進間隙内。又由於間隙的毛細管現 象亦會吸進磨粒劑及其他異物。如繼續研磨則磨粒劑變質 成為固體物或半固體物,該磨粒劑及其他異物再吐出於研 磨墊上,則構成被研磨材的刮傷等的損傷,以致研磨率惡 化,成為實行均勻研磨的阻礙原因。因此有必要定期地分 解研磨頭並將其洗淨。 本發明之研磨頭由浮動構造形成的間隙(隨浮動部的 ㈣Μ容積的間⑽為形成在浮動部上面與研磨頭本體 之間,並與研磨塾分開。又該間隙之開口部與研磨塾之間 為由浮動部的外周部遮住,因此不容易有異物被吸進間隙 内。 因此對於被研磨材不容易發生刮傷等的損傷,對於研 磨頭又能減少將浮動部由研磨頭本體卸下以洗淨的頻率, 由而能提高研磨裝置的作業率。 依上述構成的研磨頭,及使用該研磨頭的研磨裝置, 由於保持被研磨材之浮動部的外徑比研磨頭本體為大可 丨癌、去研磨頭之伸出被研磨材外側的部分而能減小研磨頭, 本紙張尺度中關家標準(CNS)A4規格(21Q x撕公髮) AW ^—------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 476691 經 濟 部 智 慧 財 產 % -消 費 合 作 社 印 製 膜 A7 B7 五、發明說明(29 ) 設置空間。 又由浮動構造形成之間隙為形成在浮動部上面與研磨 頭本體之間並與研磨墊分開,其間隙的開口部與研磨墊之 間又由浮動部之外周部遮住,因此不容易有異物被吸進間 隙内。 由此可避免對於被研磨材構成刮傷等的損傷,又可減 ,低研磨頭之由研磨頭本體卸下浮動部實行洗淨的頻率,因 而可提高研磨裝置的作業率。 本發明以提供一種維護容易,且可提高作業率之研磨 頭為目的。本發明又以提供一種能安定被研磨材之加工精 度的研磨頭為目的。 為達成上述目的,本發明之研磨頭為用於將被研磨材 之一面抵接於貼附在台板上之研磨墊,使其相對移動以對 前述被研磨材實行研磨之研磨裝置,且為保持住前述被研 _磨材使其抵接於前述研磨墊的研磨頭,其特徵為:具備由 頂板部與設在該頂板部之外周下方之筒狀周壁部形成的研 磨頭本體’張貼在前述研磨頭本體内的膜片,與該膜片& 共同變位於前述研磨頭軸線方向而設於該臈片,並用以保. 持前述被研磨材的浮動部’以及用以調整於前述研磨頭本 體與前述浮動部之間’由前述膜片將外部隔開形成之产體 室的内壓之第i壓力調整機構,而前述膜片與前述浮:部 之間隔有具剛性之中間部,前述浮動部對於前述_ ’ 可裝卸自如地安裝。 部為 依上述構成的研磨頭,浮動部為隔荖中„ _ 耆甲間部安裝於 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) — “) 311757 -------------^-------I I ^---------^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) H/OOyi Α7 五、發明說明(3〇 ) 片,又浮動部為可裝卸自如 解研磨頭全體即可裝卸浮動部中間部’因此不必分 裝在:有由=部具有剛性’比較習用之將浮動部直接組 =11:片之情況,其浮動部的組裝精度比較 女疋。而由確保中間部對於琪片的組 裝浮動部時只需簡單的調整即可確伴:…則於再度女 啊f即了確保斤動部的安裝精度。 又例如以膜片將研磨頭太 邱隔門W卜㈣頭本體與中間部之間的S間與外 並使㈣料與流體室之形成無關的構 安裝浮動部於中間部時,能、、主重2保:體至的氣岔性, eb/主重確保洋動部之安裝精度來 違成。 部亦可用做調整浮動部於研磨頭轴線方向的位置 的=隔片。即藉由更換厚度不同的中間部,例如配合所欲 Γ磨之被研磨材的厚度,改變浮動部對於研磨頭本體之研 軸線方向的位置,可實行浮動部之被研磨材保持位置 =㈣’因此於研磨不同厚度的被研磨材時亦可容易調 又依本發明的研磨頭,可又 頌τ不必分解研磨頭全體即可裝 卸浮動部,因此其維護容易,且能提高作業率。 又由於能安定浮動部的組裝精度,因此於再裝浮動部 消 時亦只需以簡單的調整,即可確保浮動部的組裝精度,並 能安定被研磨材的加工精度。 又藉由更換厚度不同的中間部’即可調整浮動部之被 I研磨材保持位置,因此於研磨厚度不同的被研磨材時,其 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐 30 311753 476691 A7 B7 五、發明說明(3】 調整亦容易。 提供一種膜片之安裝容易的研磨頭為目 本發明又 的。 訂 線 為達成上述目@,本發明之研磨頭為用於將被研磨材 之7面抵接於貼附在台板上之研磨墊,使其相對移動以對 前述被研磨材實行研磨之研磨裝置,且為保持住前述被研 磨材使其抵接於前述研磨墊的研磨頭,其特徵為:具備由 頂板部與設在該頂板部之外周了方之筒狀周壁部形成的研 磨頭本體,張貼在前述研磨頭本體内的膜片,與該膜片能 共同變位於前述研磨頭轴線方向而設於該膜片,並用以保 持前述被研磨材的浮動部,以及用以調整於前述研磨頭本 體與前述浮動部之間,由前述膜片將外部隔開形成之流體 室的内磨之壓力調整機構,而前述研磨頭本體及前述浮動 部各為抵接於設在另-側之基準面,而具有於組裝前述膜 片之際,進行前述研磨頭本體及浮動部之位置決定用美 準面。 土 依上述構成之研磨頭,則於組裝膜片於研磨頭本體及 浮動部H力使上述研磨頭本體與浮動部之基準面互 相抵接1能實行於組裝媒片_之對於研磨頭本二旬 部的位置決定。 ' 依本發明之研磨頭’可不必使用專用的模具,即能容 易地實行組裝膜片時之研磨頭本體及浮動部的位置決定。 [圖面的簡單說明] ' 第1圖表示本發明第1實施例之研磨頭的模式直立剖 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) 01 311753 476691 A7 消 五、發明說明(32 )視圖。 第2圖表不第!圖之研磨頭於保持有晶圓時之狀態的 曰曰圓下面附近之擴大直立剖視圖。 弟3圖表示使用繁飞 曰 弟1圖之研磨頭實行晶圓之研磨時之 日曰圓下面附近之擴大直立剖視圖。第SI表不本發明第i實施例之研磨頭之另—構成例 的模式直立剖視圖。第5圖表不本發明第2實施例之晶圓研磨頭的模式直 立剖視圖。 第6圖表示使用第5圖之晶圓研磨頭實行晶圓研磨時 之晶圓下面附近的擴大直立剖視圖。 圖第7圖表示本發明之第3實施例的研磨頭之直立剖視 第8圖概略地表示本發明第3實施例之研磨頭的彈性 膜與晶圓的關係’為表示晶圓研磨頭的前端剖視圖。 第9圖表示本發明第4實施例之研磨頭之直立剖視 圖。 第10(a)圖表示本發明第4實施例由研磨頭實行晶圓 檢測時之狀態(保持狀態)的要部擴大直立剖視圖。 第1 0(b)圖表示本發明第4實施例由研磨頭實行晶圓 檢测時之狀態(非保持狀態)的要部擴大直立剖視圖。第】1圖表示本發明第4實施例之研磨頭之另一構成例 的直立剖視圖。第12 (a)圖表示本發明第4實施例之研磨頭之另一構本紙張尺度翻巾關家鮮(CNS)A4規格⑵G X 297公髮) ------— 32 311753
(請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝--------訂----
n 1 ϋ n I φ 476691 圖 A7 B7 五、發明說明(33 ) 成例的前端剖視圖。 第12(b)圖表不本發明第*實施例之研磨頭之另一構 成例的前端剖視圖。 第13圖表不本發明第$實施例之研磨裝置的研磨頭構 成及構造的直立剖視圖。 第 圖表示本發明第5實施例之研磨頭之構成及構 ,造,並為第13圖之要部擴大圖。 第15圖表示本發明第5實施例之研磨頭的構成及構 並為第14圖中沿A·A線之由箭頭所視剖視圖。 第16圖表示本發明第6實施例之研磨頭的直立剖視 --------------裝 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 圖 第17圖表示本發 明第7實施例之研磨頭的直立剖視 v^· 經 濟 部 智 慧 財 員 工 *消 費 合 作 社 印 製 第18圖表示本發 圖之要部擴大圖。 第19圖表示本發明第7實施例對於中間部之載置體的 安裝構造之另一例的要部擴大直立剖視圖。 第20圖表示本發明第8實施例之研磨頭的直立剖視 明第7實施例之研磨頭,並為第j 7 •線· 圖 圖 第21圖表示本發明第9實施例之研磨頭的直立剖視 第22(a)圖表示第9實施例之研磨頭之膜片組裝時 狀態的部分擴大直立剖視圖。 第22(b)圖表示第22(a)圖之擴大圖。 之 -n 1 n n - 本紙張尺度適財關家標準(CNS)A4規格⑵G X 297公f 311753 476691 員 製 圖 A7 發明說明(34 ) 第23圖表不第9實施例之研磨頭之另一例的直立剖視 第24(a)圖表示本發明第1〇實施例之研磨頭構造及膜 片組裝時之狀態的部分擴大直立剖視圖。 第24(b)圖表不本發明第1〇冑施例之研磨頭構造及膜 片組裝時之狀態的部分擴大直立剖視圖。 第25圖表示本發明帛1G實施例之研磨頭所使用的旋 轉駒之形狀的透視圖。 第26⑷圖表示本發明第1〇實施例之研磨頭構造的另 例及其膜片組裝時之狀態的部分擴大直立剖視圖。 第26(b)圖表示本發明第1〇實施例之研磨頭構造的另 —例及其膜片組裝時之狀態的部分擴大直立剖視圖。 第27圖表示習用之研磨裝置的要部擴大透視圖。 第28圖表示習用之研磨裝置之概略前視圖。 第29圖表示有關本發明之習用技術,為隔著膜片構成 洋動形式的一研磨頭例的直立剖視圖。 第30圖表示第29圖之要部擴大直立剖視圖。 ☆第31圖表示有關本發明之習用技術,為隔著膜片構成 斤動形式之另一研磨頭例的直立剖視圖。 第32圖表示第31圖之要部擴大直立剖視圖。 第33圖表示有關本發明之習用技術,為表示且有浮動 構造之晶圓研磨頭之一例的直立剖視圖。 、, [元件符號說明] 卜Μ 研磨裝置 _準(CNS)A4 規格(217^7^7 J4 311753 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 476691 A7 B7 經濟部智慧財^局員工#費合作社印製 五、發明說明(35 ) 2 3 4 5、21、30、61、61a、81、 161a > 171 11 » 12 13 14 15 16 17 18 19 • 20、113、173d 22 > 31 ^ 43 ^ 62 23 24 、 34 、 47 、 75 ' 83 24a、75'b、123b 25 25a 25b 26 31a 中心軸 台板 研磨墊 91、101、111、121、146、161、 研磨頭 圓轉盤 基台 台板驅動機構 支柱 上側安裝板 圓轉盤驅動機構 轉轴 凸合部 間隔調整機構 扣合部 研磨頭本體 頂環 保持環 上面 壓力板 金屬板 彈性板 空氣室 内壁部 I ϋ I ί n n n «^1 n» n I— n I a n In ϋ 1 ϋ I —Bi 一 0、 n I* >1 n· ·ϋ n n I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) 35 311753 476691 A7 B7 五、發明說明(% ) 32 有孔板體 32a、33b、64a、75a、82a、83a、W2 下面 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 tT---------- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 33 33a ^ 77a ^ 85a 35 40 41 ^ 67 42 ^ 68 44 ^ 63 45 〜64 ' 82 ' 122 ' 148 46 48 > 73 49 > 72 50 > 84 51 52 > 173a 53 54 56、71 57 、 145 64b 65 66 69 膜狀體 周緣部 容室 晶圓研磨頭(研磨頭) 頂板部 周壁部 膜片 166載置體 壓力調整機構 流體室 載置體固定環 保持環固定環 調節器 旋轉軸 臂柄 修整器 膜片固定環 浮動部 凸緣部 第1壓力調整機構 第2壓力調整機 内壁 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) 36 311753 476691 A7 B7 經濟部智慧財身局員工^費合作社印製 五、發明說明(37 ) 70 、 126a 71 72a 74
76 、 86 、 179 、 B 77 、 85 、 95 ' 112 、 I 78 79 92 93a 93b 93c 94 95a _ 96 97 > 106 102 103 104 、 107 105 108 114 115 116 段部 膜片固定環 載置體固定螺栓 流路 螺栓 124 彈性膜 加壓袋 流體供給路 轴部 第1流路 第2流路 第3流路 配管 氣密部分 壓力測定裝置 晶圓檢測裝置 配線插通路 差壓測定裝置 連通孔 差壓計 壓力計 扣合凸起 扣合槽 感測器 I ϋ ϋ n ϋ —.i n n n ϋ tn 1__ I · n —a— n n ϋ 一°Ja n n n n ϋ n n I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) 37 311753 476691 A7 __B7 五、發明說明(38 ) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 117 演算裝置 122a 、 147a ' 162a 凸部 122b 、 162b 、 147b 内凸緣 122c 側面 123 保持環 123c 内周面 124a 外周部 124b 端緣 125 、 134 、 163 浮動部 126 止動螺栓 127 ^ 154 蓋部 127a、154a 基部 127b 邊蓋部 128 第1伸出部 128a 螺栓插通孔 128b 保持環固定螺栓 129 、 149 凹部 131 第1安裝面 132 第2安裝面 133 後合槽 135 中間部固定環 135a ^ 136 中間部固定螺栓 137a 中間之扣合部 137b 載置體之扣合部 -----------裝--------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 x 297公釐) 38 311753 476691 A7 B7 經濟部智慧財i局員工>s費合作社印製 、發明說明(39 ) 138 第1安裝基準面 139 第2安裝基準面 141 第3安裝基準面 142 第4安裝基準面 143 密封材 143a 槽 144 保持環固定螺栓 147、 162 中間部 148a 第3伸出部 148b、 152a 螺栓插通孔 148c 保持環固定螺栓 152 第2伸出部 152b 載置體固定螺栓 154b 邊蓋部 154c 補強用肋拱 155a 扣合凸部 155b 扣合凹部 156 第5安裝基準面 157 第6安裝基準面 158 第7安裝基準面 159 第8安裝基準面 164 第4伸出部 172 中間部 173 旋轉馬句 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 χ 297公釐) 39 311753 476691 A7 B7 五、發明說明(40 ) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 173b 擴徑部 173c 切口 174 > 176 收容孔 174 a 擴徑部 174b 狹徑部 177 定位焉句 177a 螺絲孔 178 螺栓插通孔 FI 第1基準面 F2 第2基準面 F3 第3基準面 F4 第4基準面 I 顯示部 ΚΙ、K2、K3 間隙 P 晶圓附著片 S 漿(研磨漿) SP 空間 SPa 晶圓與彈性 SPb 閉鎖空間 V 壓力測定裝 Vs 氣體供給時 Vv 氣體吸引時 W 晶圓 W1 外周 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 1T---------. 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) 40 311753 476691 A7
[實施例之詳細說明] 五、發明說明(q ) 星實施例 以下參照圖面說明本發明第1實施例之研磨頭。 第1圖表不本發明第1實施例之研磨頭61的直立剖視 圖。 本實施例之研磨頭61為適用於用以研磨由石夕禱塊切 出之半導體晶圓(以下簡稱為晶圓w)表面的研磨裝置。 研磨頭6!係於例如第28圖之研磨裝置ι〇中作為研磨 ^驅動機構的®轉盤11下部設置有複數個,且對於設在台 27 ^上之研磨墊4做行星般的旋轉(研磨頭61亦可設在第 /圖所示的研磨裝置1)。 如第1圖所示,研磨頭61概政从 π還碩61概略的由研磨頭本體62、 臈“3、載置體64、第 成。 不▲澄刀調整機構65、66構 ::頭本體62為由頂板部67,及設在 二下方的筒狀周壁部68形成。研磨頭本 卜 開口成中空狀,頂板部67為 下端#為 π之未圖示的轉軸。㈣地固-在連結於圓轉盤 周壁部68之内壁69對於全周 即藉由膜片固宏#71Γ1 虿奴部7〇,膜片03 片口疋裱71固定在段部7〇上。膜 加強橡膠等的彈性枒粗 、片63為由纖維 且於射 材枓形成平面看來為圓環狀 於研磨頭本體62内對於研磨頭轴線垂直盤狀體, 胃以陶瓷等之高剛性材料形成的載置體、 .厚度並以設在膜片Μ上面之裁固定 4? — 311753 -------------裝--------訂· (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 線 476691 A7 五、發明說明(42 固定在膜片63。 於載置體64 、磨頭本體62之間形成流體室π 、λ 體至73係透過流跟 腹至/3。流 第!壓力調整機構65連通於第1壓力調整機構…並由 壓力的構成。 供給以空氣為始的流體而調整其内部 載置體64之τ π 兩64a與周壁部68之内壁69 ρ弓μ 成環狀之保持環75 & 1璧69間,將形 >與載置體64為同心狀地配罟 # 環75與載置體64> 狀地配置。該保持 〈下面64a設置於大約同一高 並以螺栓76固定於栽置體64。 ^度位置, 於載置體64的下面⑷又設彈性们 挾持在保持環75蛊_ ^ /、鬥緣部77a 之下面64a以一定Ί置體64之間而固定’並於載置體Μ 疋的張力設置。 於載置體64<ΊΓ;/ 、、 下面64 a形成有加壓袋78。加壓 之下端為被彈性膜7 7、士帝a α丄 、 被覆的構成,並且連通於形成在載 體64内部之流體供鉍 4 執直 、、°路79。沭體供給路79係連接於第 垄力:整機構66’而由第2壓力調整機構“將壓力可變 '"乱等的机體經由流體供給路79供給至彈性膜77與載 置體6 4之間,而使彈姓 处 、 坪眭膜77此恥脹/收縮於垂直方向的構 成。 對於研磨頭61則由未圖示的真空吸附機構,如第1 圖所示於彈性膜77之下面可吸附晶圓W。於此之晶圓W 如第2圖擴大所示’其外周W1被保持環75扣合住而吸附 固定。且,保持環75之下面75a比吸附之晶圓w的下面 W2更位在下方(0_05至丨〇〇mm)的裝置 Ϊ紙張尺度_ t關家辟(CNS)aT舰7Π^_297 H) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) · n fel I ·ϋ l_i n I=-0、ft ϋ 1· i-i I n n ϋ 1 經 濟 部 智 慧 財 產 局 員 工 消 費 合 社 印 製 476691 經濟部智慧財a局員工,消費合作社印製 A7 五、發明說明(43 )
使用上述研磨頭6 1 B XI7 A W深頌⑴對日日圓W(參照第丨圖)實行研磨 時,首先係用未圖示的真空吸附機構將晶圓w吸附於彈性 膜7 7的下面,並以此狀離栋 〜、使研磨頭6 1的下面抵接研磨墊 4。在此階段只有保持環75之下而以社μ 卜面7 5 a抵接於研磨塾4, 而晶圓2與研磨4*夕a、&、 /、何僧Φ 4之間成為分開的狀態。 其次驅動第!壓力調整機構65,並供給壓縮空氣至流 _體室73内。如此壓縮空氣由上方對載置體“施加壓力, 使固定在載置體64之保持環75對於研磨墊4以預定壓力 按壓。與此之同時,藉由驅動第2壓力調整機構66,送入 壓縮空氣至彈性膜77與載置體64之間。如此則如第3圖 所示,於彈性膜77與載置體64之間形成空間sp。而藉由 空間sp内的壓縮空氣的壓力使晶圓w之下面w2向研磨 墊4按壓。 然後用第1及第2壓力調整機構65、66調整流體室 73及空間SP的内壓,而將保持環75及晶圓琛對於研磨 墊4的按壓力各獨立地調整於適當之值,使台板3旋轉, 並使研磨頭6 1做行星旋轉以對晶圓貿實行研磨。 依上述的研磨頭61,其彈性膜77的周緣部77a為挟 持在保持環75與載置體64之間而固定,因此可將彈性膜 77於載置體64的下面64a以賦與張力的狀態裝設。因此 與習用不同,不必為了避免因彈性膜77本身重量發生變带 而使彈性膜77本身更堅固。又由於保持環75對於栽置體 64為固定,因此與習用不同,彈性膜77不會支持保持環 75的荷重。由於上述的原因,彈性膜77可使用變形適力 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) -------------裝--------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 476691 A7 B7 五、發明說明(44 ) 力佳之較薄形狀(例如厚度在〇1至2〇賴左右者),使彈 J可確保住對於晶圓W的密接性而膨脹/收縮。因此 在曰曰圓W的平面形狀不均一的狀態亦能以均一的低屢使 晶圓W對研磨墊4按壓,比較習用技術則於此能實行更為 二屢之研磨。又由於能將彈性膜77以上述單純的形狀裝|| «又此與習用不同,不會對於彈性膜77本身之壽命等有 不良〜響之虞。並且由於保持環75對於高剛性的載置體 64為固疋’因此可提高抵接於研磨墊4之保持環75之下 面 7 5 a 的平 i日慶。^一 ώη. ττ ^ 一度 舨而5,晶圓之周邊的研磨晶度大大 地堂到保持環下面之平坦度的影響,然依本實施例則因如 訂 上述能提高保持環75下面75a的平坦度,因此比較習用技 術則更㊣良好地確保晶目w之研磨面的平坦度。 、又依上述研磨頭61,彈性膜77與載置體64間之空間 SP為透過形成在載置體64之液體供給路Μ連接於第2壓 力調整機構66,因此能獨立的控制空間sp内的壓力及流 體室73内的壓力。因而於研磨時’能獨立的管理藉由彈: 媒77使晶圓W按麈研磨塾4的按麈力及使保持環75向研 ^塾4的按壓力’而於晶圓w對於研磨塾*的按壓力為低 屢時’亦可藉由保持環75對於研磨墊4以高虔按堡。因此 於研磨時’能防止研磨塾4上之晶圓w所抵接的部分之周 邊部分發生形狀之歪曲等’因此能實行良好的研磨作業。 以上說明本發明之一實施例,但本發明不受限於1述 實施例,其構造亦可接用其他形態。 例如於上述實施例中,流體供給路79為連接第2壓力 1本尺度適用中關冢標準(CNS)A4規格⑵Q χ观公髮) 竹 311753 476691 Φ 經濟部智慧財j局員工>s*費合作社印製 A7 B7 五、發明說明(45 ) 調整機構66,而將晶圓W對於研磨塾4的按壓力與保持 環75對於研磨墊4之按壓力個別的管理,然 、 # 』代之而如 第4圖的研磨頭61a所示,流體供給路79為連通节體— 73 ’如此使晶圓W對於研磨墊4之按壓力與保持環 於研磨墊4之按壓力雙方由第1壓力調整機構65 ^理亦 可。 h 此外亦可將上述實施例或其變形例之研磨頭6 1、6 1 使用於半導體製造工序之半導體晶圓的研磨。 如前所述,近年來由於半導體製造工序上隨著裝置之 馬精體化’正發展圖案之微細化’尤其對於多層構造之微 細圖案的形成需要容易並;5^1實的方法。因此需要一種對於 半導體晶圓以低壓按壓來實行研磨的技術。 又如上述使配線寬度狹小化時,欲對組合3配線材之 銅、L0W_K材、TaC、Ta、TiN等之陶瓷(阻障金屬)等材料 之多層構造的半導體晶圓用CMP法實行研磨時,其各材料 之硬度變化大,因而在研磨中不能避免研磨狀態的變化, 於此則需要對於半導體晶圓之按壓壓力的低壓化以使狀況 變化之影響減少呈最小限度。 然而依上述研磨頭61或61a由於可實行低壓研磨,而 月b良好的附合上述半導體晶圓之低壓研磨的需求,因此能 良好的適用在半導體製造處理。 1 2實施你丨 以下參照圖面說明本發明之第2實施例,其中與上述 第1實施例同一或同樣的部分註以同一符號並省略說明。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁} 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 x 297公釐) 45 311753 4/0691 A7 五、發明說明(46 第5圖表示本發 圖0 •明之第2實施例的研磨頭81的直立剖視 ^第5圖所示’研磨頭81概略地由研磨頭本體以、 、 、載置體82、第1及第2壓力成0 調整機構65、66構 經 濟 部 智 慧 財 產 局 員 工 消 費 合 作 社 印 製 研磨頭本體62由頂板 敗邵67及5又在頂板部67之外周7 方的同狀周壁部6 士 於m鏟般 頂板部67為同軸地固定在連舞於圓轉盤11之去] 之未圖不的轉軸(研磨頭81亦可設在第27圖所不之研磨裝置丨)。 周壁部68之内登, 周权有1 又部7〇,膜片63為藉 由膜片固疋% 71固定在段部7〇上。 由陶竟等的高剛性材料形成的載置體82形成固定 度的圓盤狀,並藉由$I -ri 亚精由。又在膜片63上面的載置體固定 固定於膜片63。 於膜片63與研磨頭62之間形成流體室73。流體室7 係透過流路74連通於第1壓力調整機構65,並藉由第1 壓力調整機構65供給以空氣為始的流體而調整其内部 力的構成。 S 载置體82之外周與周壁部68之内壁69之間,形 玉衣狀的保持環83盘恭番辨、 ,、載置體82為同心狀地配置。保持環 對於膜片63為用保持固定環84固定。 於载置體82之下φ 82a之保持環83所圍繞的部 认有彈性膜85。彈性膜85之周緣部85a對於載置體u之 #J Φ Λ a if ^ 86^接固定的狀態,並且於載置體82之下 i紙張尺度適財關家^7C_NS)A4規格⑽χ 297妙)〜-—. 46 3117, (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝—— tr---------. 經濟部智慧財.i局員工>g'費合作社印製 47 311753 五、發明說明(47 面82a為以一定带士从 疋張力伸張而裝置的狀態。 又於.晉龄n 之山戟罝骽82之下面82a形成加壓袋78。加壓袋78 82肉:為由彈&膜85被覆的構成,且連通於形成在載置體 一的流體供給路79。流體供給路79係、連接第2壓力 調整機構66,而由註第 μ第2壓力調整機構66供給壓力可變 氣等的流體經由流體供給路79至彈性膜Μ與載置體 之間,而使彈性膜85能膨脹/收縮於垂直方向的構成。 处:磨頭81 ϋ由未圖示之真空吸附機構,如第$圖所示 月匕於彈性膜85的下面吸附晶圓W。於此之晶圓w之外周 W1係以被保持環83扣住的狀態而吸附。保持環μ為下 面83a比吸附之晶圓W的下面W2更位於下方(〇 〇5至 LOOmm)的裝置。 使用上述研磨頭81實行研磨時,首先係用未圖示的真 空吸附機構使晶圓w吸附於彈性膜85的下面,並在此狀 愍使研磨頭81之下面抵接研磨墊4。於此階段只有保持環 83之下面83 a抵接研磨墊4,而晶圓w之下面W2與研磨 塾4之間成為分開的狀態。 /、人驅動第1壓力調整機構65,並供給壓縮空氣至流 體室73内。由此使壓縮空氣由上方對膜片63加壓,並由 此使固定在膜片63之保持環83以預定的按壓力對研磨墊 4按壓。同時驅動第2壓力調整機構66,送入壓縮空氣至 彈性膜85與載置體82之間。由此如第6圖所示,於彈性 膜85與載置體82間形成空間sp。然後藉由空間Sp内的 壓縮空氣(空氣層)的壓力,使晶體W之下面W2對研磨墊 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) -------------裝--------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 五、發明說明(48 4按壓。 其後以第1及第2壓力調整機構“ 73及空間SP的内壓,各自獨立地調 了整-體室 對於研磨墊4的按壓力於適當的值而旋83及晶圓W 磨頭以做行星旋轉而對晶 板並使研 上述研磨…,於載置雜;::磨下面82 83所圍繞的位置,將彈性膜 a的保持環 設有用以供仏沒恭番_ c申張叹置,於載置體82則 的之下面仏與彈性媒以間 的机體供給路79,且該流體 ^ 5 « 峪79連接於用以調整供 、口至載置體82之下面82a與彈性 ΑΑ ^ Ί ^ ^ 狀53之間的流體之壓力 ,壓力調整機構66,由此供給空氣 與彈性膜85之間以形成空間sp,光士银 2 r, _ ... 並由第2壓力調整機構 間SP的内壓,即可將保持在彈性膜85之下面的 晶圓w向研磨墊4按壓。於此由於彈性膜85及空間sp 為隨著晶圓W的平面形狀而變形,故可於空間sp以吸收 晶圓W之平面形狀的不均一的狀態按壓,而能以良好精度 均的按壓。並由此能防止因晶圓w之平面形狀的不均而 降低研磨精度。 如上述,晶圓W對於研磨墊4的按壓力為由空間sp 内之流體壓力決定,而保持環83對於研磨墊4的按壓力則 由流體至73内的流體壓力決定。因此可由第丨壓力調整機 構65將保持環83對於研磨墊4的按壓壓力,及由第2壓 力调整機構66將晶圓w對於研磨墊4的按壓壓力個別獨 .立地控制。 ^--------^--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁} 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公楚 48 311753 476691 A7 B7 五、發明說明(49 ) 因此於實行研磨時,可用第1壓力調整機構65於晶圓 W對於研磨墊4以低壓力按壓的狀態下,以較高的屡力使 保持環83按壓於研磨墊4。由此於研磨時可積極的利用保 持環83,以防止晶圓W抵接於研磨墊4上部分的周邊部 分形狀發生歪曲,而更能圖得研磨精度的提升。 J 3實施例 以下參照圖面說明本發明之第3實施例,其中與上述 第1及第2實施例同一或同樣的部分註以同一符號而省略 其說明。第7圖表示本發明第3實施例的研磨頭之直立刊 視圖。 ϋ 本發明之研磨裝置與第27圖所示之習用研磨裝置! 大約為同樣的構成,其研磨頭係使用本發明之研磨頭9ι(第 28圖所示之研磨裝置1〇採用研磨頭91的構成亦可)。 如第7圖所示’本發明之研磨頭91具備由頂板部〇 及形成筒狀之周壁部68構成的研磨頭本體& 磨頭本體62内的膜片63、固定在膜片63下面之 盤狀的载置體64、以及於恭要栌^ 面之大約為圓 經 濟 部 智 慧 財 局 員 工 費 合 作 社 印 製 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) “置體64 u及於載置體64之外周下部位於 之内壁之間所設的圓環狀保持環Μ。載置6、。 保持% 75於膜片63之彈性變形成為能移動於研 及 方向的浮動構造。 、磨碩軸線 研磨頭本體62之頂板部67為同軸地 研磨裝番++ 疋於用以連处 :裝置之未圖示的臂柄之連結部 建、‘,。 垂直的形忐古馇7姑、 丨〜,於軸部92 小成有第1、第2流路93a、93b。 之内壁下部全周形成有段部7〇。膜 、。壁部68 為错由膜片固 # 311753- 476691 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐 A7 五、發明說明(5〇 ) 環71固定於形成在周壁部68之内壁的段部7〇上。 於研磨頭本體62内的膜片63上方形成有流體室73, 且與形成在轴部92之第1流路93a連通。對於流體室73 内為由第1壓力調整機構65經由第j流路供給以空氣 為始的流體,以調整流體室73内的壓力。 於流體室73内設有連接形成在軸部92之第2流路93b 與設在載置體04之流體供給路79的配管94。配管94由 具有可撓性的材料形成,並以容許隨著膜片63之變形對載 置體64之研磨頭軸線方向變位的狀態,以具有適度的鬆弛 度而設。 載置體64形成大約為圓盤狀,並以設在膜片63上面 之載置體固定環72固定於膜片63上。載置體64於其外周 上部全周設有凸緣(flange)部64b,並於下面的中央部設有 約為圓形之凹部的加壓袋78,其他的部分為形成固定的厚 度。又於載置體64形成從加壓袋78通至載置體64上面的 流體供給路79。流體供給路79係通過設在流體室73内之 配管94及研磨頭本體62之頂板部67之第2流路93b,及 後述之流路74而連接於第2壓力調整機構66。 保持環75為形成大約圓環形狀,在載置體64之凸緣 部64b的下面,周壁部68之内壁與載置體以之外周間空 出少許的間隔,與周壁部68及載置體64為同心狀地設置= 保持環7 5之上端面及下端面形成水平,實行研磨時則係以 抵接研磨墊4的狀態,將其下面形成由載置體64的下面少 許凸出。保持環75由載置體64下面凸出的量,例如可 -----------裝--------訂-------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 476691 經濟部智慧財立局員工^費合作社印製
A7 五、發明說明(51 ) 由在載置體64之凸緣部6仆之 於載置體04的卞 入墊片(shim)而調整。 成空間SP的彈性厲9 ^ 78與外^而形 夕dp 弹獏95例如為以GORETEX(商 才示)等之/、此通過氣體而 淤劣♦丄%问π t 逋過液體之通氣性防水材料 形成之大約S]形的片狀組 ^ ^ 將其外周緣挾入載置體04 之凸緣部64b的下面與保 ,4b、 衣)之上面間,以對於載置體 64成為密封的設置。 彈性膜95之外周邱八氩 r鬥口P刀為如第8圖所示,亦包含 圓w之外周部分的部分, 5 ^ ^ θθ 形成具有氣密性的氣密部分 95a。於此如設在晶圓w 之疋位用刻、痕N之深度d 1約為 1·5至2.0mm,則氣密部分9 ,刀wa興曰日0 W之外周部分重疊 的寬度D2可確保於約3 〇 ^ •Umm左右。於弹性膜95形成氣穷 部分95a的方法可考慮於彈性膜95的外周部分實施橡膠; 及樹脂塗敷等的邊緣設置加工的方法,於外周部分貼附具 氣密性的材料之薄片的方法(疊層加工),或只於彈性膜% 的内周部分以通氣性防水材料構成,其外周部分用氣密性 的材料構成的方法等。 第2壓力調整機構66係通過流路74連接於形成在研 磨頭本體62之軸部92的第2流路93b,對於包含空間sp 之載置體64與彈性膜95間之空間(彈性膜95之上側),由 供給或吸引氣體以調整該空間之内壓。 於流路74設有用以測定流路74之内壓(實質上為空門 SP的内壓)的壓力測定裝置96。 壓力測定裝置96連接有晶圓檢測裝置97。晶圓檢測 私紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) ' —51 -------------^--------^---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 476691 A7 五、發明說明(52 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝㈣係以廢力測定裝置96之測定㈣,與第2壓力調 整機構66供給氣體及吸引氣體時之各狀態的基準•力 Vs、Vv比較,並以測定值v未達到各狀態的基準虔力而 檢測晶圓W是否未被正確的保持,或晶圓是否破裂之任一 狀態。於此之基準壓力至少為晶圓w是正確的保持住並 且晶圓w未被裂之狀態下,空間sp之内愿的到達壓力, 基準壓力VS為供給氣體時的壓力,而基準壓力W為吸引 氣體時的塵力。上述基準壓力可由實驗求得,亦可由解析 吸附或按壓晶® W時所需最低限度的到達壓力求得。 _如上述構成之研磨頭91係將軸部92安裝在設於未圖 示之臂柄的轉軸而連結於研磨裝置。 使用上述研磨頭91實行對於晶圓W的研磨的動作如 下。 百先藉由未圖示的裝荷(loading)裝置等,使晶圓w抵 接於設在載置體64下面的彈性膜95,並在此狀態用第2一 壓力調整機構66使空間SP的内壓低於外部氣壓。由於彈 性膜95容許氣體通過,使晶圓w與彈性膜%之間的空氣 經 濟 部 智 慧 財 產 局 員 工 消 費 合 作 社 印 製 可通過彈性膜95被吸收,而使晶圓w被吸附在彈性膜· 下面。 此時如晶圓W未正確的保持在研磨頭91,則外部空 氣會通過彈性膜95與晶圓W間形成的間隙而流入空間 SP’因而其内壓不會降至第2壓力調整機構66於吸引時 之基準壓力Vv。於此用壓力測定裝置96測定空間SP之 内壓的到達壓力,並以晶圓檢測裝置97比較壓力測定裝置 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(21〇 x 297公釐 52 311753 476691 A7 五、發明說明(53 ) 96之測定值與基準壓力Vv,於測定值乂未達到基準壓力 W時,判斷為晶圓W未正確㈣持於研磨頭91。然後於 晶圓W未被正確的保持住時,避免於該狀態實行晶圓的研 磨動作,並於搬送中不使其脫落地再度實行對於晶圓W的 吸附動作,使晶圓w正確地保持在研磨頭 ^此時由於彈性膜95之外周部設有氣密部分“a,晶圓 W右為正確地保持住時,能防止或減低由承受晶圓W之外 周邓刀的邙为之氣體(空氣)漏出,因此能良好地保持住晶 圓W。又於晶圓…被正確的保持住及未被正確的保持住 時’空間SP的内壓的到達壓力差別很大,因此更能以良 好精度檢測晶圓W的保持狀態。 其次由未圖示的臂柄移動晶圓研磨頭91並將晶圓W 搬入研磨墊4上,使晶圓w抵接於研磨墊4。此時之晶圓 W係由保持環75將其周圍扣住,並在此狀態使其表面抵 接於貼附在台板3的上面之研磨墊4。 研磨頭4可使用習用上用於晶圓研磨之任一種材質, 例如於聚酯(polyester)等形成的不織布含浸聚氨酯樹脂 (poolyurethane)等之軟質樹脂的絲絨墊、以聚酯等之不織 布為基材而於其上形成發泡聚氨酯等形成之發泡樹脂層之 絨皮墊、或獨立發泡之聚氨酯等形成的發泡樹脂片均可。 然後藉由載置體64及保持環75對於研磨墊4的按壓 壓力,及第2壓力調整機構66施加在晶圓w上面之氣體 的壓力,以調卽晶圓W按壓在研磨墊4的壓力,使台板3 旋轉,並使研磨頭91自轉,同時由未圖示的研磨漿供給裝 311753 ------ f請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁} 訂· -線· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 476691 A7 五、發明說明(μ) Χίί. Ufp '、、、。漿S於研磨墊4表面及晶圓w之被研磨面以實行晶 圓W之研磨。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 第2壓力調整機構66之按壓力為藉由供給於包含空間 彈性膜95與載置體64之間的空間内的氣體,通過彈 5直接按壓在晶圓^之上面而發生。而由於彈性膜 5之外周部設有氣密部分95 a,因此由承受晶圓w外周部 刀的氣體之漏出得以防止或減小,並因此能將晶圓 W全面以均等壓力按壓於研磨塾4。 經 濟 部 智 慧 財 產 局 員 工 消 費 合 社 印 製 此時如於晶圓W的研磨中發生晶圓w從研磨頭91脫 洛’或晶圓W發生破裂,則從第2壓力調整機構66供給 的氣體將從晶圓W與彈性膜95間之間隙,或由晶圓w之 裂縫漏出至外部,因此空間SP内的壓力不會上升到第2 壓力調整機構66供給氣體時基準壓力Vs。因此用壓力測 定裝置96測定空間SP的内壓之到達壓力,並以晶圓檢測 裝置97比較壓力測定裝置96之測定值v與基準壓力Vs, 於測定值V未達到基準壓力v s時,則判斷晶圓w為未正 讀地被保持或晶圓W發生破裂的在一狀態。此時為防止由 研磨頭91脫落的晶圓w從旋轉驅動的研磨墊4振落,及 防止破裂的晶圓W之破片飛散於周圍等的問題,則使研磨 裝置的動作停止。 然後於晶圓w未被正確地保持時,使晶圓w正確地 保持於研磨頭91後再開始研磨動作,而於晶圓%有破裂 時,則於除去研磨裝置上之晶圓W的破片後,於研磨頭Μ 吸附新的晶圓W的動作後再開始作業 311753 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) 476691 經濟部智慧財產局員工*消費合作社印製 A? 五、發明說明(55 ) 欲將研磨終了的晶圓W狁m治& 你丄 從研磨墊4搬出時,如前所述 係由研磨頭91將晶圓W吸附。扯
H °然後如前所述檢測晶圓W 疋否正確地被保持,因此有晶圓w遺留在研磨塾4上時, 為防止由研磨頭91脫落的晶圓W從旋轉驅動的研磨墊4 振落的問題,使研磨裝置的動4 的動作如止。然後將晶圓W正確 地保持在研磨頭91,再開私曰m ^ 闹始日日0 W的搬出動作。 此時係以研磨頭前端盥a圓 〜 w抵接於研磨墊4的狀 態,使第2壓力調整機構66透過彈性膜%吸入外部空氣, 彳由於彈|±膜95#許氣體通過,因此無關於晶圓w是 否正確地被保持’研磨漿s等之異物不會被吸入研磨頭 91 〇 依上述構成之研磨頭91及應用該研磨頭91之研磨裝 置此防止研磨漿s侵入研磨頭91内,使研磨頭91良好 地動作,對於晶圓w的搬入搬出作業及晶圓w之研磨作 業等全部的作業領域,能檢測晶圓w是否正確地保持,或 晶圓是否發生破裂。 於晶圓W為正確地保持時,能防止或減小承受晶圓w 之外周部分之部分的氣體(包含空氣)漏出,因此於晶圓w 的研磨時’可將晶圓W的全面以均等壓力按壓於研磨塾4 以提高晶圓W的加工精度,又於吸附晶圓w時,能由第2 壓力調整機構66之吸引壓力的有效作用而確實地保持晶 圓W。 又由於晶圓W為正確地被保持時與非正確地保持時 依空間SP的内壓之到達壓力差別很大,因此能更精確地 -------------^--------^---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
本紙張尺度適財關家標準^^格⑽X 297公iT 55 311753 476691 A7 五、發明說明(56 ) 檢剛晶圓W的保持狀態。 該等效果因不必對研磨頭91增設複雜的機構即可實 現,因此可減低設備成本。 上述實施例為於載置體64之下面略中央設置透過第2 壓力調整機構66與流體供給路79而連接之加壓袋78,而 於加壓袋78與彈性膜95之間形成空間SP為例說明,但 不限於此,加壓袋78之位置及形狀可任意設置,又不設加 壓為7 8亦可。又’除去加壓袋78,使流體供給路79之下 鳊刀岐以連通於載置體64下面之複數部位,並對於載置體 64之下面全體直接供給及吸引氣體亦可。 差_4實施例 以下參照圖面說明本發明之第4實施例,其中與上述 第1至第3實施例之任一相同或同樣的部分往以同一符號 並省略其說明。第9圖表示本發明第4實施例之研磨頭的 直立剖視圖。本發明之研磨裝置與第27圖所示之習用研磨 裝置1大約為同樣的構成,但研磨頭為使用本發明的研磨 頭1〇1(研磨頭101使用於第28圖之研磨裝置1〇亦可)。 如第9圖所示,本發明之研磨頭1〇1具備由頂板部 及形成筒狀之周壁部68形成的研磨頭本體62、張貼在 磨頭本體62内的臈片63、固定在 、 口疋隹膜片63下面之略圓盤形 狀的載置體64、及於載置體64之外周下部設在與周壁部 68之内壁間之位置的圓環狀保持環75。載置體μ及保持 環乃由於膜片63的彈性變形成為能移動於 .向的浮動構造。 丨本紙張尺度適用中國國豕標準(CNS)A4規格(21G X 297公髮) 56 311753 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 訂---------Φ. 經 濟 部 智 慧 財 產 局 員 工 消 費 合 作 社 印 製 476691 經濟部智慧財產局員工•消費合作社印製 A7 五、發明說明(57
研磨頭本, A 62之頂板部67為同軸地固定於用以連鈇 研磨裝置之未圖+ & ’、的淥柄之連結部的轴部92,且於軸部92 垂直地形成有楚1 # 第2流路9 3 a、9 3 b及配線插通路1 〇 2。 軸部92係例如於甘 ;/、卜周面开> 成螺絲部,並將該螺絲部螺著 於設在臂柄之魅紅· 粉軸(未圖示)而連結於臂柄(軸部92盥臂柄 之連結構造不限於μ、+、 y ^ 月狗 ;迷,以任思之其他構造亦可)。又於周 壁部68之内蜃卹π _ η 壁°卩下部對於全周設有段部70。 膜片63為藉由胺 + 内壁的段部70上。 固定在形成於周壁部68 73且於項本體Μ内之膜片63的上方形成有流體室 73,且連輕形成絲部92之第丨流路…及 102。對於流體室π向炎山妨 啄栩逋路 内為由第1壓力調整機構65
流路93a供給以空氣 逋迺笫I 礼為始之&體,以調整流體室73内的壓 力。 流體室 7 3内兮古、击社ττ/ 署骑 成在軸部92之第2流路93b ”"又 _ 64之流體供給路79的配管94。 載置體64為藉由設在 is宏於膜K M i Λ 上面之載置體固定環72 固疋於膜片63。載置體64夕 4之下面的中央部設有略 凹部的加壓袋78。於 略囫开/之 署體64上面;8之略中央部分形成有與載 置體64上面相通之流體供給路79。法 設在流體室73内之配管 机體供…9係通過 Q,K己^ 94及研磨頭本體62之頂板部67 的第2流路93b而連掊於笙1l 讽1 逆接於第2壓力調整機構66。 載置體64之下面誤目上士 _ 面張貼有隔開加壓袋78與 空間SP的彈性膜77(可撓材料)。 卜4以形成 度適用中國國家標準 311753 I » --------^--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 476691 B7 經 濟 部 智 慧 財 產 局 員 工 消 費 合 社 印 製 五、發明說明(58 ) 彈性膜77之外周緣為挾入載置體64之凸緣部64b之 下面與保持環75之上面而對於載置體64為氣密的裝設。 於載置體64設有用以測定加壓袋78之外周部分的空 間sp之内壓與流體供給路79内之内壓的壓力差的差壓測 定裝置103。 本實施例之差壓測定裝置103為由連接加壓袋78之外 周側與流體供給路79之連通孔104,及將連通孔1〇4隔成 w體供給路7 9側及加壓袋7 8之外周側,以測定其間之差 壓的差壓計105所構成。 差壓計105通過研磨頭本體62之頂板部67所設之配 線插通路102連接有晶圓檢測裝置1〇6。晶圓檢測裝置1〇6 以收到差壓計105檢測到差壓的訊號而判斷研磨頭1〇1未 保持有晶圓w,而以差壓計105未檢測到有差壓而判斷研 磨頭1 0 1保持有晶圓W。 第2壓力調整機構66係對於含有空間sp之載置體64 與彈性膜77間的空間供給或回收流體以調整該空間的内 又第2壓力調整機構66在晶圓w密接於彈性膜”之 下面的狀態’使空間SP的内壓比外部氣壓為低,如第i〇(a) 圖所不,使彈性膜77向加壓袋78凹進而於彈性膜77與\ 晶圓W之間,形成内壓比外部氣壓為低的空間,使彈 性膜7 7作用為吸盤。 彈性膜77於保持晶gjw之際,其下面密接著晶圓w ^的狀態(保持狀態)下,為如第1〇_所以變形到未將流 ^氏張尺度適用中關家標準(0NS)A4規格(210 X 297公楚) 58. 311753 <請先閱讀背面之注音?事項再填寫本頁) 裝 ·1111111 476691 經濟部智慧財產局員工·消費合作社印製 A7 五、發明說明(59 ) 體供給路79閉塞的程度,又於非保持狀態,即空 與外部空氣相通的狀態則承受外部氣壓,更向加壓a 内凹進,如第10(b)圖所示,於加 bb ^ 衣78之外周部分留有 閉鎖王間SPb的狀態,將加壓袋78中央之流體供 閉塞地設定其彈性。 9 於保持晶圓W時之由第2壓力機構66自空間s 的流體量或其吸引壓,只要是於非保持狀態,彈性膜 為以閉塞形成空間sp之加壓袋78中央之流體供給路 的狀態,再吸引流體供給路79内之流體的程度,則复絕對 的值不必特別指$。於保持狀態,形成在彈㈣77與晶圓 W之間的空間SPa的容積遠比空間sp之容積小因此以 上述程度的吸引壓,則空間spa内之空氣不會膨服至彈性 膜77閉塞流體供給路79,因此流體供給路79不會被閉 塞。 如上述構成之研磨頭101係藉由其軸部92連結於未圖 示的臂柄而連結於研磨裝置。使用該研磨頭1〇1實行晶圓 W的研磨時,首先係由未圖示的裝荷裝置等將晶圓貿抵接 在认於載置體64下面的彈性膜77。在此狀態下以第2壓 力調整機構66降低空間SP的内壓而保持晶圓w。 然後使用臂柄移動晶圓研磨頭1 〇 i將晶圓W搬入至研 磨墊4上。 然後由保持環75扣住晶圓W周圍,使其表面抵接於 貼附在台板3上面的研磨墊4。 如上所述藉由載置體64及保持環75對於研磨墊4的 -------------裝--------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) 59 311753 476691 A7 B7 五、發明說明(6〇 ) 按壓廢力,以及由第2壓力調整機構66施加在彈性膜π 之背壓以調節晶圓W按壓於研磨塾4的壓力,、 轉並使研磨頭1〇1自轉, 〇 旋 予由未圖不的研磨漿供給裝置 供給研磨漿S於研磨墊4 行晶圓W的研磨。 纟面及-圓w之被研磨面以實 2用上述構成的研磨頭101為如下述檢測晶圓W之保 持狀態。 Μ 頁 首先以第2壓力調整機構66,使設在載置體^下面 之空間SP的内壓低於外部氣壓,並使彈性膜77向加愿袋 78内凹進而作用為吸盤以保持住晶圓w。 此時如於保持狀態,則晶圓W與彈性膜77之間形成 的空間SPa内幾無外部空氣流入,因此彈性膜77之變形 量只有少許(參照第10(a)圖)。 於非保持狀態時,由於外部空氣會流入晶圓w與彈性 膜77間形成的空間SPa内,因此空間心的内壓接近外 部氣壓,比保持狀態時為大。如此則空間spa與空間卯 之間的内壓差亦比保持狀態時為大,如第圖所示,彈 性膜77更向空間SP内凹進以致閉塞設在空間sp之略中 央的流體供給路79。此時於空間卯之加壓製78的外周部 分留有閉鎖空間SPb。該閉鎖空間之内壓因流體供给 路79閉鎖而不會更降低’因此閉鎖空間SPb的内壓與流 體供給路79内的壓力’亦即與第2壓力調整機構66的吸 引壓之間會發生壓力差。該差堡可藉由充分增加第2壓力 調整機構66的吸引壓而使得差壓測定裝置1〇3之測定增加 本紙張尺度適用中關家標準(CNS)A4規格⑵Q ^ 二麈) 60 311753 476691 經濟部智慧財產局員工,消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明(6!) 至十分容易的程度。 然後晶圓檢測裝置1〇6以收到差壓測定裝置1〇3之檢 則到上述差壓的§fL號,而判斷研磨頭1 Q 1未保持有晶圓 W’ ^於未檢測到差壓時,騎為流體供給路79未被閉塞 的狀悲,亦即保持有晶圓w,如上述得檢測晶圓的保持狀 態。 除 依上述構成之研磨頭101及應用該研磨頭101之研磨 裝置,其晶圓W是否被研磨頭101正確地保持之檢測是由 載置體64之加壓袋78之外周部之空間sp的内壓與第2 壓力調整機構66之吸引壓間的差壓之發生與否而檢測。而 該差壓可由增大第2壓力調整機構66之吸引壓而使檢測達 到容易的程度,因而能以良好精度檢測晶圓是否正確地保 持。 ’、 又例如可固定第2壓力調整機構66之吸引壓以確保對 |於晶圓W之吸附力而使動作確實。 又由於利用空間sp内之内壓與第2壓力調整機構66 之吸引壓間之差壓為判斷晶圓W是否正確保持的基準,因 此不高預先以實驗求得用來判斷晶圓W為正確地保持住 之基準壓力,由此可使調整作業簡化。 又由於上述的效果不必複雜的研磨頭構造即可實現, 因此能減低研磨頭之製造成本及維護成本。 上述實施例中,差壓測定裝置103係使用連接流體供 給路79與空間SP中之加壓袋78之外周部的連通孔1〇4 及設在連通孔1 04的差壓計1 05。然而不限於此,代替設 -------------裝--------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) 61 311753 476691 A7 五、發明說明(62 置差壓測疋裝置103亦可如第11圖所示,對於空間SP中 曰 - < 外周部透過連通孔107連接壓力計108,使 曰曰圓檢測裝置1G6亦作為比較壓力計1 G8之測定值與第2 壓力調整機構66之吸引壓,以測定差壓的差壓敎裝置的 構成亦可。 又第2壓力調整機構66之吸引壓可使用第2壓力調整 機構66之又定壓力,亦可使用例如設在第2壓力調整機構 66或(流通路33)之任一的壓力計之實測值。 又由利用管路等將連通孔104或連通孔1〇7延長至研 磨頭本體62的外部,將差壓計105或壓力計108設置在研 磨頭本體62的外部亦可。 又幵y成二間SP之加壓袋78亦不限於設在載置體64 之下面中央部分,例如於載置體64下面形成圓環形狀的槽 狀亦可,如此於加壓袋78之斷面也會發生如第ι〇圖所 之彈性膜77之變形。 ’、 又如第12(a)、(b)圖所示,於載置體64的下面設複數 之加壓衣78’並藉由上述加壓袋78與彈性膜77於載置體 64之下面形成複數的空間sp亦可。第i2(a)、(b)圖各表 不研磨頭ιοί之前端剖視圖(但只表示自保持環75内周 的部分)。空間sp之數目可任意設定,當然各加壓袋 為通過流體供給路79而連接於第2壓力調整機構66, 設有差壓測定裝置1〇3。 再則將晶圓檢測裝置106以上述複數之空間sp中, l 壓測定裝置1〇3檢測到第2壓力調整機構66之吸%壓 ^氏張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格⑽χ 297公髮) 62 311753 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝--------訂--------- 經 濟 部 智 慧 財 產 局 員 工 消 費 合 社 印 製 476691 A7 經濟部智慧財產局員工.消費合作社印製
476691 員 A7 五、發明說明(64 ) 本發明之研磨裝置與第27圖所示之習用研磨裝置1大致為 同樣的構成,但研磨頭為使用第13圖所示之研磨頭m(第 28圖所示之研磨裝置1〇使用研磨頭lu的構成亦可 如第13圖所示,研磨頭lu具備由頂板部67及形成 筒狀之周壁部68形成之研磨頭本體62、於研磨頭本體62 内對於例如研磨頭軸線略垂直地張貼之膜片63、固定在膜 片63下面之略圓盤形狀的載置體64、及於載置體64之外 周下部位於與周壁部68之内壁之間而與載置體64 一體設 置之圓環狀保持環7 5。 上述載置體64及保持環75由於膜片63之彈性變形為 能移動於研磨頭軸線方向的浮動構造。 , 研磨頭本體62之頂板部67為同軸地固定於用以連結 研磨裝置之未圖示的臂柄之連結部的轴部%,並於轴部Μ 以垂直方向有形成第!、第2流路93a、93b及配線插通路 又於周壁部68之内壁部下部對於全周形成段部7〇。 膜狀片63為藉由膜片㈣環71 g^在形成於周壁部 68之内壁的段部7〇上。 ^ 於此之膜片63不一定需要對於符 磨頭軸線垂直張貼。 於膜片63的上方形成有流體室73。流體室73則連通 於形成在軸部92之第1流路…及配線插通路1〇2。 於二體室73内設有用以連接設在軸部%之第2流路 93b與設在裁置體“之流體供給路79的配管μ。a 載置體64為藉由設在膜片上 72固定在膜片μ ^ 3上面之副載置體固定環 «__置體64之下面中央部設有略圓形 t 胃 x 297 公爱) — 64 311753 -----------^裝·-------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 476691 經濟部智慧財產忌員工.液費合作社印製 A7 五、發明說明(65 ) 之凹部的加壓袋78,又由加壓袋78通至載置體64的上面 設有流體供給路79。 流體供給路79係通過設在流體室73内之配管94與研 磨頭本體62之頂板部67之第2流路93b而連接於第/^ $ 力調整機構66。 保持環75為於載置體64之凸緣部64b的下面與周壁 部68及載置體64為同心狀地設置。 ° 於載置體64的下面張貼有隔開加壓袋78與外部以形 成空間sp的彈性膜112(可撓材料)。彈性膜112例如為相 同於膜片63,由纖維補強橡膠等的具有可挽性之材料形成 的略圓形片狀材,並將其外周緣挾入載置體64之凸緣部 64b的下面與保持環75之上面之間,而對於載置體㈣ 氣密地安裝。於此對於彈性媒112例如可設置連通空間W 與外部的開口部,或將彈性膜112在可挽性之外並由具有 通氣性的材料’例如用G〇RETEX(高標)等構成,以形成空 間SP與外部之間容許氣體流通的構成亦可。 又如第14圖及第15圖所示,於載置體64之凸緣部 64b之外周與研磨頭本體以的内面之間設有用以防止晶圓 W研磨時’因承受研磨阻力而產生之載置體^之旋轉的 扣合部11 3。 第14圖為第13圖之要部擴大圖,第15圖表示由第 14圖中之Μ箭頭方向觀看的剖視圖。本實施例之扣合部 113為於載置體64之凸緣部64b的外周設置扣合凸起 114,並於研磨頭本體62之内面側設置扣合槽115。於此 G氏張尺㈣财關家鮮(⑶ Μ--------^---------線 (請先閱讀背面之注音?事項再填寫本頁) 476691 A7 五、發明說明(66 ) 之扣合部11 3為了要安定地支持載置體64, SSL swk W町在對於丧 置體64之旋轉中心具對線性的位置設二個以上。、載 於上述扣合凸起114與扣合槽115之間設有用以測八 於上述扣合凸起114與扣合槽115之間作用的旋轉方向疋 力的感測器116,感測器116則連接至設在研磨頭本體之 之外部的演算裝置117。感測器116為使用壓電元件或二2 曲檢測器等的壓力感知型的感測器,或使用橫跨扣合凸起 114與扣合槽115之間而設,並由因為載置體μ與研磨頭 本體62相對移動所變之剪斷力的大小,以檢測旋轉方向之 力的剪斷力檢測型之感測器。 演算裝置117係根據感測器116之測定值算出载置體 64所保持之晶圓w或保持環75所受到的研磨阻力,哎上 述雙方所受到的總研磨阻力,再由總研磨阻力與保持環h 受到之研磨阻力的差,以檢測晶圓w受到的研磨阻力。又 可依據上述資訊控制研磨裝置之各部的動作以實行最恰當 的晶圓研磨。 於設置有複數之扣合部113及感測器116時,為要提 高測定值的精確度,演算裝置117係求取上述感測器116 之測定值的平均,並以其值為所受到壓力的大小。 本實施例之感測器116為使用壓力感知型的感測器, 且感測器116為設在扣合凸起114之朝向與研磨頭本體62 之旋轉方向相反側的面。而連接感測器丨16與演算裝置U7 的配線L則例如由感測器丨丨6通過載置體64内,而到達 研磨頭本體6 2之流體室7 3,由流體室7 3係經由設在研磨 本紙張尺度適用G國家標準(CNS)A4規格(2i_〇 X 297公餐) -nrm-- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁} 裝 _ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 476691
的配線插通路〗〇2而連接於演算裝置 五、發明說明(π ) 頭本體6 2之軸部9 2的西?括t 117 ° (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 第2壓力調整機構66係藉由供給及回收流體於包含空 間sp之載置體64與彈性膜112之間的^間以調整該空間 的内壓。 然後於實行晶圓W的研磨時,第2壓力調整機構66 >係使載置體64與彈性膜112間之㈣的内壓提高至預定的 壓力,而將彈性膜112向外方按壓,i以彈性膜ιΐ2的下 面使晶圓W的全面用肖等壓力按壓於研㈣置的研磨墊 4。於彈性膜112料氣性的材料形成時,第2壓力調整機 構66為通過彈性膜112,而將流體的壓力直接施加於晶圓 W上面。 經濟部智慧財產局員工•消費合作社印製 此守由第2壓力調整機構66施加的壓力為調整成對晶 圓w的研磨最適合的壓力,而壓向研磨墊4。又於晶圓w 密接於彈性膜112下面的狀態,纟第2壓力調整機構66 將空間SP的内壓降低至比外部氣壓為低,使彈性膜! 12 凹進加壓袋78内,並將彈性膜112當做吸附晶圓w的吸 盤而作用,此時如彈性膜112具有通氣性,則第2壓力調 整機構66為通過彈性膜112吸引彈性膜112與晶圓w之 間的空氣’以越過彈性膜112吸附晶圓w。 如上述構成之研磨頭m係藉由使軸部92連接於設在 未圖示之臂柄的轉軸而連結於研磨裝置。使用上述研磨頭 111實行晶圓W的研磨時,首先係由未圖示的裝荷裝置等 將晶圓W抵接於設在載置體64下面之彈性膜丨〗2。並在 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) 67 311753 4/0()91 A7 五、發明說明(⑽) 此狀態下以第2壓力嘲軟地德A < 刀調整機構66降低空間SP内的内壓使 彈性膜112向加壓袋 Ώ ^ 78内凹進,並作用為吸附晶圓W的 吸盤以保持住晶圓W。 (請先閱讀背面之注音?事項再填寫本頁) 八使用I柄私動研磨頭111將晶圓w搬入至研磨整 4上。 然後以保持環75知作曰m w α 3扣住日日0W的周圍使其表面抵接於 貼附在台板3上的研磨墊4。 經 濟 部 智 慧 財 產 局 員 工 消 費 合 社 印 製 如上述藉由載置體64及保持環75對於研磨墊4的按 •塗力以及由第2壓力調整機構施加在彈性媒1】2之背 壓,以調節晶圓W對研磨墊4的按麗力,使台板3旋轉並 使研磨頭111自轉,同時由未圖示的研磨漿供給裝置供給 研磨槳S於研磨墊4的表面及晶圓w的被研磨面,以對晶 圓W實行研磨。於此如有晶圓评的中央部分過度地被研 磨以致晶圓W被研磨成凹面狀的傾向時,則有時會提高研 磨頭111的旋轉速度以提高晶圓w之外周側對研磨墊4的 相對速度(即研磨速度),使其大於晶圓w内側的研磨速 度,而增加晶圓w之外周側的研磨量。以上述的晶圓w 之研磨條件時,由於研磨頭lu的旋轉,使保持晶圓W之 載置體64及保持環75發生旋轉力,並於該等所安裝的骐 片63施加使膜片63扭轉方向的力,該力量為由扣合部^ 承受,由此限制膜片63的扭轉。 如上述構成之研磨頭111之晶圓W的研磨狀態為如下 述求得。 首先使研磨頭111抵接於研磨墊4並實行研磨動作。 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) 68 311753 476691 A7 五、發明說明(69 ) 此時由於夂到研磨墊4之研磨阻力,使保持晶圓W之載置 體64及保持環75欲旋轉於與研磨頭62的旋轉方向相反之 Ή」後該紅轉由忒在載置體64之外周與研磨頭本體62 之内面間的扣合部Α . 4 Hi承叉,而扣合部U3承受的旋轉方 向之力由感測器11 6測定。 裝 由第2壓力調整機構66降低空間卯之内壓至例如為 鲁外部氣壓以下,並解除隔著彈性膜112對晶圓w的按壓力 時’只有保持環75㈣於研磨塾4,因此根據此時之感測 器116的測定值,可由演算裝置117算出保持環75承受的 研磨阻力。 訂 如上所述,依本發明之研磨裝置能直接地求得與晶圓 w研磨時相同的條件下之保持環75承受之研磨阻力值。 保持環75受到的研磨阻力之大小,係只要研磨墊4的表面 狀態不變化就應在預定範圍内,因此可依據該研磨阻力的 變化檢測研磨墊4的表面狀態。上述檢測是利用使晶圓W 為其表面形成薄膜之構成,相對於此,保持環75則至其内 部為由同一材料構成,因此保持環75受到研磨墊4之研磨 阻力的大小,係只要研磨墊4表面狀態無變化則應保持在 預定範圍内的現象。 並且由研磨墊4的表面狀態亦可檢測對研磨墊彳實行 修整的修整器54的狀態。 ' 依本發明的研磨裝置,對於保持環75承受之研磨阻力 的測疋只由第2壓力調整機構66降低空間sp的内壓即可 達成,因此於晶圓W研磨中的任意時點均能容易實行,又 >、紙張尺巧財酬家標準(CNS)A4規格⑽x 297公餐) W 311753 476691 經 濟 部 智 慧 財 產 局 員 工 消 費 合 作 社 印 製 A7 五、發明說明(7〇 ) 例如從研磨的初期狀離 ,. 於通且的時點實行測定,則可瞭解 由初期狀態之保持環75永無 承又的研磨阻力的變動。 /、人以第2壓力調整機構66將空間的内壓提高至 j如在外部軋壓以上,並隔著彈性膜⑴使晶圓w壓向研 磨塾4以實行研磨動作。此時載置體64保持之晶圓W與 保持環75會同按壓在研磨塾4,因此依據此時之感測器116 、'】疋值’便可由$算裝置117直接算出與晶圓w研磨時 相同的條件下之晶圓Μ保持環75受到的總研磨阻力。 然後由總研磨阻力與保持環75受到的研磨阻力之差 可直接算出晶圓w承受的研磨阻力。 又由保持環75纟受之研磨阻力的變動可把握研磨塾4 之表面狀態的變化,因此可修正晶圓w受到之研磨阻力值 而以良好精度求得實際上晶圓受到的研磨阻力。 由於總研磨阻力的測定能於任意的時點容易實行,例 如由研磨的初期狀態於適宜的時點測定上述研磨阻力,故 可瞭解晶圓W從初期狀態所承受的研磨阻力之變動。 然後依據晶圓W受到的研磨阻力,可由調整晶圓的研 磨條件,即調整台板3及研磨頭ln之旋轉速度、研磨壓 力(晶圓W對於研磨墊4的按壓力)、研磨漿的供給量等以 使晶圓W在最適合的狀態進行研磨。 又觀測晶圓W承受之研磨阻力的變動,在研磨阻力的 測定值達到安定後,容少許的安全度在繼續數秒鐘的晶圓 W研磨後,當做研磨終點檢測而終了對於晶圓w的研磨作 業。 311753 -----------裝--------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 476691 經濟部智慧財產局員工^-費合作社印製 A7 五、發明說明(71 ) 此時如判斷研磨墊4的表面狀態在變化時,則以確實 地實行晶圓W的研磨來因應。即如暫時停止對晶圓%的 研磨,並用調節器5 1調整(dressing)研磨墊4之表面等, 使研磨墊4的研磨能力恢復後再繼續研磨,或延長對晶圓 w的研磨時間。又應於需要可調整晶圓w的研磨條件。 實行研磨墊4的修整時,係例如實行預定時間的修整 ,後,對研磨墊4的狀態實行檢測,如修整不充分則繼續修 整至研磨墊4的研磨能力達到適合範圍内。又於實行某程 度時間的修整而研磨墊4之研磨能力仍不能達到適合範圍 内時,因修整用之修整器54的修整能力為低於適合水準, 因此判斷為修整器54已到更換時期而將其更換為新的修 整器54。 如上所述’依本發明之研磨裝置,以研磨頭111能大 約直接地檢測出保持環7 5、晶圓w承受研磨阻力。即比 .較習用的研磨裝置,對於研磨阻力,研磨終點等之晶圓w 的研磨狀悲的資訊之檢測能力較高,並得提高對於研磨狀 態變動的對應性。 又由异出研磨墊4之表面狀態變化的影響,據以修正 晶圓W受到之研磨阻力大小,可提高晶圓w之研磨終點 的檢測精度。 又由於能檢測研磨墊4之表面的狀態,因此可知對研 磨塾4之表面實行調整等的時間,又於研磨墊4的研磨能 力降下時,可應於狀況選擇對應的方法。 又由於也能檢測用於研磨墊4之修整的修整器54的狀 --II--— II--I I · I--- I I I 訂--I--I--- (請先閱讀背面之注音?事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) 71 311753 476691 A7
五、發明說明(72 ) 態,因此能檢測出修整器54之更換時期,又於修整器54 之修整能力降低時可應於其狀況選擇對應方法。 如上述能在適切的條件下實行晶圓W的研磨作業。 又即使對於膜片63施加扭轉膜片63方向的力時,對 於膜片63也不會施加過大的負荷,因此能防止膜片63的 過負荷或損傷。 上述實施例中,對於研磨墊4之修整為使晶圓w的研 磨暫時停止後實行,但晶圓W的研磨與修整同時進行亦 可° 扣合部113之扣合凸起114與扣合槽ι15之配置並不 限於上述實施例的配置,例如於研磨頭本體62設扣合凸起 114,於載置體64設扣合槽Π5亦可。 M 6實施例 以下參照圖面說明本發明的第6實施例,其中與上述 第1至第5實施例之任一相同或同樣的部分註以同一符號 並省略其說明。本發明之研磨裝置與第28圖所示的習用研 磨裝置10大致為同樣的構成,但其研磨頭為使用第16圖 之直立剖視圖所示的研磨頭121(研磨頭121使用於第27 圖所示之研磨裝置1的構成亦可)。 如第16圖所示,研磨頭121具備由頂板部67及形成 筒狀之壁部68構成的研磨頭本體62、張貼在研磨頭本體 62内的膜片63、於膜片63的下面與研磨頭本體62大致同 心地固定之約為圓盤形狀的載置體122、及於載置體122 之外周下部與載置體1 22大約同心地設置之圓環狀保持環 (請先閱讀背面之注意事項 i!裳 -------訂--------- #· 本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) 72 311753 7 〇091 五、發明說明(73 123 〇 ^載置體122之外徑比研磨頭本體62之外徑為大,為隔 耆張貼在下面的彈性膜124(後述)保持晶圓w的一面。保 持環123於研磨時抵接研磨墊4的表面,並按壓扣住 晶 圓 、的周圍之外,以適切的按壓力按壓於研磨墊4的表面 、減低研磨墊4於晶圓w的周邊處之變形,而防止被研磨 之晶圓w的周邊鬆弛。上述載置體122及保持環123由於 、片63的彈性變形構成能移動於研磨頭軸線方向的浮動 支持之浮動部125。 砥磨頭本體62之頂板部67為同軸地固定在用以連結 研磨裝置之轉軸17的軸部92。於軸部92之垂直方向形成 有第1、第2流路93a、93b。 於頂板冑67的下面設有延伸於研磨頭軸線方向之止 動螺才王126力止動螺检126之下端為向側方凸出地設有 與設在載置體m之内凸緣122b(後述)扣合的段部126。 於周壁部68的内壁下部全周形成有段部7〇。 本只施例之周壁部68的外周面,為防止異物侵入研磨 頭本體62與浮動部125之間形成的間隙以,而設有大約 圓環形狀的蓋部127以蓋住上述間隙⑻。蓋部127例如為 由對周壁部68之外周面以螺栓等固定的基部mi以及 於基部1273的外周側的下方突出,並轉至載置體122的外 周面將其蓋住之邊蓋部127b。用於固定蓋部127於周壁部 68的螺;k B則為要避免金屬污染例如可用樹脂製的螺 栓 本紙張尺度適用中關家標準(CNS)A4_"規格(21() χ撕公髮· -----裝--- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) --線- 311753 476691 A7 五、發明說明(74 ) 膜片63以其外周部挾入略圓環形狀之膜片固定環71 與周壁部68之段部& a 的上面的狀態,以膜片固定螺栓71 將膜片固定環71螺签太恐加μ _ '、者在^部70而安裝於研磨頭本體62。 研磨頭本體62與裁晉體〗99 + Μ 戰罝體122之間错由臈片63與外部 隔開形成的空間為流# $ 、±碰 巧机體至73,流體室73係通過形成在軸 Ρ 2之第1机路93a而連接於第!星力調整機構μ。第1 事 1力調整機構65係對流體室73内供給或排出流體(例如空 氣)’以調整流體室73的内壓,並以此調節使與膜片认之 =形-起變位之浮動部125變位於研磨頭轴線方向的力。 第1壓力調整機構65係以調節浮動部125中抵接於研磨墊 4之保持環123按壓於研磨墊4的力為其主要目的。 流體室73内設有用以連接形成在軸部%之第2流路 93b與形成在載置體122之流體供給路79(後述)之配管 94。第2流路93b並連接於第2壓力調整機構66。 # 載置體122例如由陶瓷或更輕的鋁等的高剛性材料構 成其外徑比研磨頭本體62大而形成大約為圓盤形狀。載 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 置體122之比研磨頭本體62更向外周側伸出的部分為第j 伸出部128。 載置體122的上面位於研磨頭本體62之開口部分内的 邛分,以大致同心於載置體122形成收容於研磨頭本體62 内的略環狀之凸部122a。於凸部122a的内周側形成有凹 部1 29,其高度比外周側低一截。由凹部〗29於載置體丨22 的上部形成的空間亦為流體室73。 凸部122a對於配置在膜片63上面之略圓環形狀的載 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格⑵0 X 297公餐)' ^ — 311753-- 476691 經 濟 部 智 慧 財 •產 局 員 工 •消 費 合 社 印 製 A7 五、發明說明(75 ) 置體固定環72為挾著膜片63的狀態,由載置體固定螺栓 7 2a螺著,並以此將載置體122安裝在膜片63的下面。於 此之凸部122a由載置體122之上面(外周側的上面)凸出之 尚度形成比研磨頭本體62之段部7〇之研磨頭軸線方向的 厚度為大,由此於載置體122的上面與周壁部68的下端之 間开> 成谷許載置體12 2於軸線方向變位的間隙κ 1。 於凸部122a的上部向内周側伸出的狀態,對全周形成 有内凸緣122b。内凸緣i22b形成可與設在研磨頭本體62 内之止動螺栓126之段部126a扣合,而於膜片63向下彎 曲時’由於内凸緣122b與止動螺栓126的段部126a扣合, 而能將載置122向研磨頭軸線方向的變位限制於適當範圍 内,以免對膜片63施加過大的負荷。 凸部122a之外周側的側面122c形成與載置體ι22之 軸線略平行的面’並與研磨頭本體62之周壁部68的内周 面之間設有少許的間隙。側面122C對於周壁部68之内周 面可滑動於研磨頭軸線方向,以此容許載置體122於研磨 頭軸線方向的變位並限制其於與研磨頭轴線直交方向的變 位。凸部122a之上部的外徑比下部的外徑小,由此與周壁 部68之間確保著載置體丨22變位於研磨頭方向時之容許膜 片63變形所需的空間。 載置體122下面與載置體122略為同心地形成有略為 圓形之凹部的加壓袋78。於載置體122的外周下部全周形 成切口,以此形成與載置體122軸線略為直交且面向下之 第1安裝面131’以及與載置體丨22之軸線略為平行而面 I------^--------^---------^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公楚) 75 311753 476691 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 五、發明說明(76 ) 向外周側之第2安裝面132。對於上述第1、第2安裝面 131、132可安裝能裝卸的保持環123。於此如採用以螺栓 將保持% 123固定在載置體122的構造時,則於第i伸出 部128形成貫通上下之螺栓插通孔128&。 乂 然後保持環I23係以插通於螺栓插通孔128a之保持 J衣固疋螺栓128b固定於載置體122。該螺栓插通孔128& 於=1伸出部128之全周例如以略等間隔形成複數個,並 由安裝在研磨頭本體62之蓋部127覆蓋。 、—呆持袠I23之上下面形成大致為平行,其上面123b 為安裝於載置體122之第1安裝面131。保持環123之内 周面123c為與上面12讣略成直交,並於與第2安裝面Η】 之間挾以彈性膜124之外周部124a(後述)而固定。 保持環123之上面1231)與載置體122之第i安裝 ,間挾以適當厚度之墊片而安裝,由此可應於欲研磨之晶 圓的厚度適备地調整保持環123由張貼在載置體122下 面之彈性膜124下面凸出的量。 又於保持% 123摩耗使其上下方向的厚度變薄時,亦 =設定保持環123由彈性膜m下面的凸出量於最適當 靶圍以延長保持環123的壽命。 面向外周側之第2安裝面132全周設有嵌合槽⑴。 嵌合槽133之開口部側的寬度形成比底面的寬度小的形 狀,且可嵌入張貼在載置體122下面 ㈣(後述對於第2 彈&膜124的端緣 於恭要一 則藉由安裝保持環m --- r鬥部i24a挾入與保持環 卜紙張尺度適财_家^^崩規格咖χ撕公^__---- 76 311753 —---------1--------^--------- (請先閱讀背面之注意事項寫本頁> 476691 A7 —B7 五、發明說明(77 ) 之内周面123c之間而固定。以此使彈性膜對於載 置體122為氣密的安裝。彈性膜124例如用同樣於膜片63 ^纖維補強橡膠等的可撓性材料形成,其外周部㈣對於 平面狀的内周部向上面側g起,其端緣mb形成向内周側 折返的形狀。端緣124b之厚度形成比其他部分為厚,以此 使端緣124b扣合於載置體122之嵌合槽133。 於載置體122形成有由形成在下面之加星袋78通至形 成在上面之凹部129的略令央的第1流體供給路79。第J 流體供給路79之上面側的端部則連接有前述配管94。 載置122之保持晶圓w側的面,即下面張貼有具可 挽性而於其下面接受晶圓w的彈性膜124,由此於彈性膜 124與載置體122的下面之間形成空間sp。空間sp係通 過第1流體供給路79、配管94、及第2流路93b連接於第 2壓力調整機構66。第2壓力調整機構66對於空間81>以 供給或吸引流體(例如空氣)而調整空間sp的内壓。於實行 晶圓w的研磨時,第2壓力調整機構66係以提高空間 的内壓以隔著彈性膜124將晶圓w的全面向研磨墊4均 勾2按壓,並使空間SP之内壓降低至比外部氣塵為低而 使彈性膜124向載置體122之加壓袋78内凹進,使彈性膜 1 24作用為吸附晶圓冒的吸盤。 第2壓力調整機構66係藉由調整空間sp的内壓而調 即由洋動部125使晶圓W向研磨墊4的按壓力,並使晶圓 W與保持環123為獨立的浮動支持。 將晶圓W壓向研磨墊4之力是由空間sp之内壓作用 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(21〇 x 297公釐) 311753 476691 A7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明(78 ) 於浮動部12 5的反力而生,又伴拄 入1示符% 123抵接於研磨墊4 的壓力為應於空間SP的内壓而變化 咕 化。第i、第2壓力調整 機構65、66對於流體室73、空間α *拓 玉间SP之内壓的調整為考慮 上述關係而實行。 上述構成之研磨頭121係藉由使軸部92連結於研磨裝 置的轉軸丨7而安裝於研磨裝置。使用上述研磨頭121實行 晶圓w的研磨時,首先係由未圖示的裝荷裝置將晶圓w 抵接於設在載置體i22下面的彈性膜124。在此狀態由第2 壓力調整機構66降低空間SP内的内壓,使彈性膜124向 加壓袋78内凹進,並作用為吸附晶圓冒的吸盤以保持住 晶圓W。 其次藉由研磨頭121 ,使晶圓W抵接於張貼在受驅動 旋轉之台板3的研磨墊4表面。 晶圓W為由保持環123扣住其周圍,並使其表面抵接 於貼附在台板3上面的研磨塾4。 如上所述藉由利用第1壓力調整機構65之載置體122 及保持環123對於研磨墊4的按壓壓力,以及由第2壓力 調整機構66施加在彈性膜124的背壓,以調節使晶圓w 按壓於研磨墊4的壓力,旋轉台板3並使圓轉盤1Γ及研磨 頭121自轉,同時由未圖示的研磨漿供給裝置供給研磨漿 於研磨塾4的表面及晶圓w的被研磨面,以實行晶圓W 的研磨。 依上述構成之研磨頭〗21及使用該研磨頭121之研磨 裝置’保持晶圓W之浮動部1 2 5之外徑比研磨頭本體6 2 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(21〇 x 297公釐 78 311753 (請先閱讀背面之注意事項3寫本頁) ----訂i #· 476691 A7 五、發明說明(79 ) 的外徑大,因此可省去研磨頭121向晶圓w之外側伸出的 部分而減小研磨頭121之設置空間。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁} 又以浮動構造形成之間隙幻為形成在載置截122上 面與研磨頭本體62之間,並與研磨塾4分開,該間陽⑴ 之開口部與研磨墊4之間為由載置體12 2之第!伸出部丨2 8 遮住’並由蓋部127覆蓋其周圍’因此不會有異物被吸入 間隙K1内。由此可避免對於晶圓以的刮傷,又可減低對 於研磨頭ι21從研磨頭本體62卸下浮動部125實行清洗的 頻率,由而提高研磨裝置之作業率。 又由於晶圓W為由彈性膜124浮動地支持,雖然保持 環U3為固定於載置體122,且對載置體122並非浮動支 持的構造,但可使保持環123及晶圓冒為獨立的浮動支 持,並對於晶圓w能良好地實行研磨。 由於不需將保持環123浮動支持於載置體122的構 造’因而可不用於面對研磨塾4的部分由浮動構造形成的 間隙。 經濟部智慧財產局員工消Λ合作社印製 又由於保持環123並非安裝在膜片63,而是安裝在載 置體122’因此不需分解研磨頭121即可更換保持環⑴, 而能提高作業效率並提高研磨裝置的作業率。 再則保持環123對於載置體122是由伸出至研磨頭本 體62之外周側的第j伸出部j28的上面側以螺栓固定而固 ^,使保持環123對於載置體122之裝卸容易,又將保持 %123固定在載置鱧122之保持環固定螺栓12扑是在載置 體122上面而與研磨墊4分開,並且保持環固定螺栓12扑 ^/6691 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 80 311753 A7 五、發明說明(SO ) 與研磨塾4之間係由第j伸出部128遮住,因此能減低由 保持環固定螺栓128b而來的金屬污染。 篇7實施例 以下參照圖面說明本發明之第7實施例,其中與上述 第1至第6 κ施例之任一同一或同樣的部分註以同一符號 並省略其說明。本發明之研磨裝置與第28圖所示之習用研 磨裝置ίο大體為同樣的構成,但研磨頭為使用第17圖之 直立剖面圖所示的研磨頭131(研磨頭131使用於第27圖 所不之研磨裝置1亦可)。第18圖表示第17圖之要部擴大 圖。 如第17圖所示,研磨頭131由頂板部67及形成筒狀 之周壁部68構成的研磨頭本體62、張貼在研磨頭本體62 内的膜片63、固定於膜片63之中間部132、於膜片的 下面隔著中間部132固定之略為圓盤形狀的載置體133、 及於載置體133之外周下部而位於周壁部68之内壁之間的 位置所设之圓環狀的保持環75。 載置體133對於中間部132大體對於研磨頭本體 為同心的安$ ’並隔著下面張貼之彈性膜77保持晶圓w . 的一面。保持環75與載置體133略為同心的裝置。上述載 置體133及保持環75由於膜片63的彈性變形為能移動於 研磨頭轴線方向的浮動構造,並由其構成浮動部134〇 研磨頭本體62之頂板部67為同轴地固定於用以連結 研磨裝置之未圖示的臂柄之連結部的軸部92,於軸部Μ 垂直方向《又有第1、第2流路93a、93b。又於周壁部68 &氏張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格⑵G χ 297公楚) --------訂------ ——丨# (請先閱讀背面之注意事項θ寫本頁) 476691 經 备濟 部 智 慧 財 .產 局 員 工 .消 費 合 作 社 印 製 五、發明說明(81 的内壁下部全周設有段部70。 、 馬内周側形成開口狀之圓環形狀,並藉由膜片 ^ 固定在形成於周壁部68之内壁的段部70上。 研磨頭本體62與浮動部134、中間部132之間,由膜 片63與外部隔開所形成的空間為流體室73,並連通於形 成在軸部92之第1流路93a。對於流體室73内為由第工 壓力調整機構65通過第1流路93a,供給以空氣為始之流 體而調整流體室73内的壓力,第i壓力調整機構65係調 即飢體室73 Θ的壓力,即調節使連同膜片63變位之浮動 部m變位於研磨頭軸線方向之力。帛1壓力調整機構65 對於子動部134以調節抵接於研磨墊4之保持環75對於 磨墊4的按壓力為主要目的。 、 於’爪體至73内設有用以連接形成在轴部92之第2、、宁 路93b與設在載置體133之流體供給路79之配管料。机 中間部132為内周側形成開口之略圓環形狀,且使 具有剛性之例如不錢鋼、陶曼、或更輕的紹等材料、中門 部⑴由配置在膜片63上面之中間部固定環135挟住膜: 63於其間的狀態,各由中間部固定螺栓136螺著,並 磨頭本體62略為同心地安裝在膜片63的下面。” 令間部⑴之内周上部為如第18圖所示,形成 側伸出的内凸緣U2a,由該内凸緣仙與形成在其下方周 之段部及中間部!32的下面,構成與載置體133之扣 ⑽(後述)扣合之扣合部n7a。扣合部i37a之中 : 丨132的下面形成與中” 132的轴線略成直交而當做第β ; 本紙張尺度適用中_家標準(CNS)A4規^297公髮Τ 81 311753 I Μ--------^------ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) —線. 476691 A7 五、發明說明(82 ) 安裝基準面138。又形成扣合部137a之段部中面 的面為大約平行於中間部132的軸線而當做第:則 面139。 衣暴準 由陶瓷或更輕的鋁等的高剛性材料形成的載置體133 為如第17圖所示,形成略為圓盤形狀,且例如用螺 卸自如地安裝於中間部132的下方。載置體133之外 133a之上部及下部於其全周分別設有與載置體略為^ 心之切口而形成段部,如第18圖所示,於載置體133:二 周部133a,形成於其上部之段部為與中間部132之扣人部 137a扣合的扣合部137b。而形成扣合部137b之段部 向上方的面為略直交於載置體133的軸線而當做第3安裝 基準面141。又段部中面向外周側的面為略平行於載置體 133的軸線而當做第4安裝基準面142。 載置體133係使扣合部137b的第3安裝基準面 面接觸於中間部之第!安裝基準面138、並將第4安裝基 準面142面接觸於中間部132之第2安裝基準面139,即 可與中間部1 32同心地定位。然後於中間部〗32之扣合部 i37a或於載置體133之扣合部137b,或於雙方設置將其間 始、封為氣密及不透水的密封材143。本實施例中密封材143 例如使用〇型環,而於扣合部137a之第2安裝基準面139 對全周形成可嵌入密封材143之槽143a(將槽143a設在載 置體133之第4安裝基準面142側亦可)。 於載置體133下面之中央部設略為圓形之凹部的加壓 ^78 ?其他部分形成固定厚度。然後於載置體1 33形成由 用中國國家標準(CNS)A4規格^^_2 “度 J 82 311753
訂 # 經 濟 部 智 慧 財 產 局 員 工 消 費 合 社 印 製 4/6691 A7
4^6691 A7 B7 五、發明說明(84 而對於載置體133為氣密的安 持環75之上面75b之間 裝。 第2壓力調整機構66係對於包含空間81>之載置體133 與彈性膜77之間的空間(彈性膜77之上面側)供給或吸引 氣體以調整空間内的壓力。
I 第2壓力調整機構66係於晶圓w的研磨時,將載置 、133與彈性膜77之間的空間之内壓提高至預定的壓力, 以將彈性膜77向外按壓,而由彈性膜77的下面將晶圓w 的全面以均勻的壓力向研磨裝置之研磨墊4按壓。此時由 第2壓力調整機構66施加的壓力為調整於對晶圓W研磨 、>取適σ的按壓力。又第2壓力調整機構66係在晶圓w ^密接於彈性膜77下面的狀態,將空間sp之内壓降低至 部氣壓以下’由此使彈性膜77向加麼袋内凹進,而使彈 性膜77作用為吸附晶圓冒的吸盤。 卜 第2壓力調整機構66係藉由調整空間δρ的内壓而調 節由浮動部134將晶圓w向研磨墊4按壓的壓力,使晶圓 w與保持環75為獨立地浮動支持。 此時將晶圓W向研磨墊按壓的壓力為由空間的内 壓決疋’但該力量係以與按壓晶圓W於研磨墊4相同的力 1向上堡於浮動部134。又保持環75向研磨墊4的按壓力 則疋由子動部134向上的按壓力,與由第1壓力調整機構 %供m的流體壓,使浮動部丨34向研磨墊4之按壓力的差 得即保持環75對於研磨墊4抵接的壓力將應於空間 的内虔而變化。第i、第2壓力調整機構65、66對於 i尺度適 反) 84 311753 476691 A7 五、發明說明(85 ) 流體室73、空間SP之内壓的調整為考慮上述關係而實行。 依上述構成之研磨頭131係藉由使軸部92連結於未圖 示之臂柄而連結於研磨裝置。使用該研磨頭實行晶圓 的研磨時,首先係將晶圓W由未圖示的裝荷裝置等抵接於 设在載置體133下面之彈性膜77。在該狀態由第2壓力調 整機構66降低空間SP内的内壓,使彈性膜77向加壓袋 )8内凹進,並作用為吸附晶圓w的吸盤而保持住晶圓w。 其次由臂柄使研磨頭131移動將晶圓w搬入至研磨墊 4上。 然後由保持環75扣住晶圓W周圍,使其表面抵接在 台板3上面的研磨塾4。 如上所述藉由利用第1壓力調整機構65之載置體133 及保持環75施加在研磨墊4的按壓壓力,以及由第2壓力 調整機構66對於彈性膜77施加之背壓以調整晶圓w對於 研磨墊4的按壓壓力,使台板3施轉並使研磨頭13丨自轉, 同時由未圖示之研磨漿供給裝置供給研磨漿s於研磨墊4 的表面及晶圓W的被研磨面而實行晶圓貿的研磨。 依上述構成之研磨頭131及使用該研磨頭131之研磨 裝置’載置體133及保持環75(浮動部134)為隔著中間部 132安裝於膜片63 ’又净動部134為可裝卸地安裝於中間 部132,目此可不必分解研磨帛131纟體即可裝#浮動部 134。由此使維護容易,而可提高研磨裝置的作業率。又由 於中間部132具有剛性,比較習用之浮動部為直接安裝於 丨I有可撓性的膜片的狀態,本發明能使浮動部的安裝精度 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(21G χ 297公爱) “ 85 311753 ^--------^---------^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 B7 五、發明說明() 二:要二:中間部132對於膜“3的安裝精度,則
動部134的安裝::4二亦只需簡單的調整即可確保浮 女裝精度,因此能使Q 中間部m亦可用做調r: 精度安定。 向之位m 部134於研磨頭軸線方 分的厚度不同的中間部132更換广構成間隔片之部 m Ψ ^ m 1^ 更換,則例如可配合研磨之晶 、厗又而變化對於研磨頭本體62之浮動 磨頭軸線方向的位置,以喟A 4之研 宰从 1以調整汙動部134之晶圓保持位 :此於中間部13 2設置用以顯 用以顯不形成間隔片之部分的 尽度(本實施例為由中間部132的上面至下面的厚度) 不部,可對浮動部134之設定由目視實行,以減少調整失 誤。於此之顯示部不必只對中間部132的-部分,例如可 對中間部132的全面設顯示部。然後構成間隔片之部分的 厚度(可以研磨頭本體62與浮動部134間的距離或其相對 位置,或以對應的晶圓w之厚度表示)可由數值及標記之 數目、形狀等顯示’又可應於形成間隔片之部分的厚度, 將中間部1 32以顏色區別而顯示等。 然後例如於顯示部以條碼(bar c〇de)顯示間隔片之部 刀的厚度,即能容易地輸入研磨頭131之設定資訊於研磨 裝置的控制裝置(未圖示)。以此由控制裝置比照現在的研 磨條件與研磨頭131之設定,而可自動地確認設定是否有 錯誤,並減少調整失誤。 又膜片63及中間部i 32均形成内周側開口的略圓環形 狀,由中間部132卸下浮動部丨34,研磨頭13〗的内部即 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) "T7 ~ 50 -^11753 -----------------裝 (請先閱讀背面之注意事項寫本頁) —訂— 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 476691 B7 五、發明說明(π ) :出於外部’因此亦可同時對研磨頭131的内部實行維 ^如上述因能料實行維護,因此能提高研磨裝置的作 業率。然後藉由配設在中間部132與載置體133之扣合部 ma、l37b之間的密封材143,可使扣合部13几 Π广:此中間部132之安裝於膜“3為注重確保流 體至7 3之密封性,又:落裔^ # 又子動部134之安裝於中間部132能注 重確保浮動部134之安裝精度而實行。 —又由於晶圓研磨頭131保持之晶圓w為由彈性膜77 子動地支持,即使保持環75為㈣於載置體133,且對於 載置體133不是浮動支持的構造,亦能將保持環75與晶圓 W獨立地洋動支持’且對晶圓W之研磨能良好的實行。 然後由於不需要將保持環75浮動地支持於載置體133 的構造,因此可減少對於研磨塾4之面的部分 形成之間隙。 又由於保持環75為裝置在載置體133,可不必分解研 磨頒131即可更換保持環75,因此能提高作業效率 研磨裝置之作業率。 由於膜片63與浮動部134之間隔著中間部132,社果 將使浮動部134之下端與研磨頭本體62之開口部之間的距 離分開’所以研磨墊4上研磨浆S不容易進入研磨頭本體 62内。又如有研磨讓S進入’則不容易流出於研磨墊4上。 上述實施例中,用以密封中間部132之扣合部⑴a 與載置體133之扣合部137b之間的密封材⑷以裝置在 I扣合部137a之第2安裝基準面139與扣合部137b之第4 本紙張尺度適用中國國家榀丰(UslSM4規袼(21〇 x 297公楚) 87 311753 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210x297公釐 476691 __B7 五、發明說明(88 安裝基準面142之間為例。但不限於此,將密封材⑷裝 置在扣合部137a之第!安裝基準面138與扣合部几之 f 3安裝基準面141之間亦可。於此例如使μ型環作為 在封材143時’則對於第i安裝基準面138或第3安裝基 準面141之全周形成用以收容密封材143之槽143a。 又於上述的實施例中,係以形成在中間部i32之内周 下部的段部分為扣合部137a,形成於載置體133之外周上 部的段部為扣合部137b為例。但不限於此,如第Η圖所 示,於中間部132,將段部不形成在内周下部而形成於外 周下部以當做扣合部137a,於載置體133,不在外周上部 設切口而於全周形成凸條τ,並與面向該凸條丁之上面及 内周側面形成扣合部137b亦可。於此將形成扣合部ma 之段部中面向下方向之面當做略直交於中間部i32之軸線 的第1安裝基準面138’段部中面向外周側的面當做略為 平行於中間部U2之軸線的第2安裝基準面139,形成扣 合部137b之凸條τ之上面為略直交於載置體133之轴線 的第3安裝基準面141 ’及面向凸條τ之内周側之面為略 平行於載置體133之軸線的第4安裝基準面142。 又於上述實施例中,以螺栓將保持環75固定在載置體 ⑴時,可由例如載置鱧133之上面側用保持環固定螺栓 144將其固定。如此則保持環固定螺栓144在載置體us 上面並與研磨$4分開’ χ保持環固定螺才全144 ▲研磨頭 4之間係由載置體⑴遮住,因此能減低由保持環固定螺 检144而來的金屬污染(由保持環固定螺拴144溶解出之金 :——.----------Μ (請先閱讀背面之注意事項Imc寫本頁) —^--------- 311753 經 »濟 部 智 慧 財 產 •局 員 工 •消 -費 合 作 社 印 製 476691 五、發明說明(89 ) 屬的污染)。又於載置體i33的上面,可以形成保持環固定 螺栓144為由中間部132覆蓋的構造,或將其形成收容在 流體室73内的構造,由此更能減低由保持環固定螺栓 而來的金屬污染。 以下參照圖面說明本發明之第8實施例,其中與上述 第1至第7實施例同一或同樣部分為註以同一符號並省略 八說月本發明之研磨裝置與第28圖所示之習用研磨裝置 10大約為同樣的構成,但研磨頭則用第20圖之直立剖視 圖所示的研磨頭146(研磨頭146使用於第27圖所示之研 磨裝置1亦可)。 味如第2〇圖所示,研磨頭146具備由頂板部67及形成 筒狀之周壁部68構成的研磨頭本體62、張貼在研磨頭本 體62内的膜片63、固定在膜片63之中間部μ?、於膜片 • 63的下面隔著中間部147而固定之略圓盤狀的載置體 I48、及設在載置體Γ48之外周下部之圓環狀的保持環 123。上述載置體148及保持環123由於膜片〇之彈性變 形而能移動於研磨頭轴線方向的浮動部145。 研磨頭本體62之頂板部67為同軸地固定於用以連結 研磨裝置之未圖示的臂柄之軸部92。於轴部92以垂直方 向形成有第1、第2流路93a、93b。 於頂板部67的下面設有延伸於研磨頭軸線方向的止 動螺栓126。於止動螺栓126之下端則向側方凸出設置有 與設在中間^部147之内凸緣147b(後述)扣合之段部U6a。 本尺度適用中國i^_(CNg)A4規袼(21G χ 297 311753 ---------I------— — — — —訂· —-------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 89 476691 A7 五、發明說明(9〇 於周壁部68之内壁下部全周設有段部7〇。 膜“3為藉由膜片固定環71固定於形成在 之内壁的段部7〇上。於研磨 68 — 所曆碩本體62與中間部147之 错由膜片63與外部隔開的空間 θ ^ ^ , 间馬/爪體室73,並連通於彤 成在轴部92之第1流路93a。 、乂 於流體室7 3内兮皆右用lv、击> , 内°又有用以連接形成在軸部92之第2 ‘ 路93b與設在中間部147之第3冷 < 机路93c(後述)的配管94〇 中間部1 4 7由具有剛性的& μ t,、肩叫〖生的材枓,例如不銹鋼、陶瓷' 鋁等的材料,且形成外徑比研磨頭 圓盤形狀。中間部147盥研廢 _ 徑為大的略 r门邛Γ47與研磨碩本體62為同心的裝置, 研磨頭62向外周側伸出的部分為第2伸出部⑴。 ;此之中間4 147兼用為調節浮動部145之研磨頭 線方向變位的間隔片,於中間 部分之厚度的太^/47°又有用以顯不間隔片 厚产…? 例中當做間隔片之部分的 各度為由後述之凸部1473的上面至第6安裝基準面157 轉度。顯示部1不一定只以中間部U7的一部分,例如 可以中間部1 47的全面做顯示部 田做間隔片之部分的厚 度(可表不研磨頭本體62與浮動 η汙動邛145間的距離及其相對 位置' 或可表不對應之晶圓 $度)可於顯示部1以數 值及才示έ己之數目、形狀等gg + t ^ r Λ 寻顯不或應於當做間隔片之部分 的厚度將中間部147以顏色區分等來 刀寻术顯不。本實施例中, 係以硌出於中間部147外部 的第2伸出部152的外 周面為顯示部I,以中間部147 的厚度而區分顏色者。 乌應於田做間隔片之部分 Μ氏張尺度義巾_冢鮮(CNS)A4規格 90 311753 r——.---------- Μ ί%先閱讀背面之注意事寫本頁) 訂------- -聲. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 476691 A7
;中間部147之上面而位於研磨頭本體62的開口部分 内的部分’大致與中間冑147為同心地形成可收容在研磨 頭本體62内之略為環狀的凸部147^於凸部η、之内周 側形成凹部149,並形成比外周側低一截。由凹部149形 成在中間部147上面的空間亦為流體室73。
經 部 智 慧 財 產 '局 員 X •消 f 合 作 社 印 製 凸部147a對於配置在膜片63上面之略圓形狀的中間 部固定環135,為挾入膜片63的狀態以中間部固定螺栓136 螺著,由此將中間部147安裝在膜片63下面,於此之凸部 147a由中間部147的上面(外周側的上面)凸出的高度為設 定成比研磨頭本體62之段部70之研磨頭軸線方向的厚度 為大,以此在中間部147之上面與周壁部68的下端之間形 成容許中間部147變位於研磨頭軸線方向的間隙K2。 於凹部149之底面中央形成通至中間部147之下面側 的第3流路93c,該第3流路93c的上端則連接於前述配 管94 〇 於凸部147a的上部,對於全周設有向内周側伸出之内 凸緣147b。内凸緣147b形成可與設在研磨頭本體62内之 止動螺栓126之段部126a扣合,於膜片63向下彎時,亦 由於内凸緣147b與止動螺栓126之段部126a的扣合,而 能限制研磨頭本體62與中間部147之相對移動於適當範圍 内,並避免對膜片63施加過大的力。凸部147a之外周側 的側面147c形成略與研磨頭轴線平行,並設成與研磨頭本 體62之周壁部68的内厨面之間只有少許間隙。側面147c 對周壁部68之内周面能滑動於研磨頭軸線方向,由此容_ 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(21(^297公釐) 91 311753 476691 A7 五、發明說明 ==變位於研磨㈣線方向,但限制著其移動於與 研磨項軸線直交的方向。凸 徑小,由此H 邛1473上邛的外徑比下部的外 請 磨頭二 部68之間於中間部147變位於研 磨碩軸線方向時’容許膜片63變形的空間。 本實施例中,於第2伸屮邱L工 本體62與中間部147之„ 將研磨頭 . 間形成的間隙K2由側方覆蓋之略 事 為圓環形狀的盍部j 54。 盍部154具有例如對於第2伸出 ==以螺栓等固定之基部154a,及由基… 麻。研磨項本體62的外周面(周壁部68之外周面)直立於研 碩軸線方向的邊蓋部154be邊蓋部154b與基部i54a之 二:蓋部154的圓周方向以適宜間隔設有複數之補強用 :肋毛、mc。用於固定基部154a於第2伸出部152的螺 二b則為要避免招致金屬污染,例如何使用樹腊製的螺 # 於中間部147的下面’與中間部147同心地形成與設 在載置體U8之扣合凹部155b(後述)扣合的略為圓形之扣 合凸部仙,該扣合凸部仙之外周面略為平行於中間 部147的軸線,並作為第5安裝基準面156。又中間部 之下面之中’位於扣合凸部155a更外周側的面為略直交於 中間部147的軸線’並作為第6安裝基準面157。上述第5、 第6安裝基準面156、157為將中間部147安裝於 148時用的安裝基準面。 胃 第5安裝基準面156之上端至第6安裝基準面m之 ,$周側間形成有空隙’扣合凸部155a之下面與載置雜148 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格( χ挪公爱) 92 311753 476691 經 •濟 部 智 慧 財 •產 局 員 工 ,消 •費 合 社 印 製 A7 五、發明說明(93 ) 之扣合凹部1 55b的底面則為非接觸狀態,以此確保中間部 147對於載置體丨48的安裝精度。 σ 載置體148由陶瓷,或更輕之鋁等的高剛性材料形 成,並形成外徑比研磨頭本體62的外徑為大的略圓盤形 狀,且對中間部147為可裝卸地安裝。載置體148對中間 部147為以同心於研磨頭本體62的安裝,載置體148之比 研磨頭本體62更向外周側伸出的部分為第3伸出部 148a 〇 載置體148的上面與載置體148同心地形成有與中間 邛147之扣合凸部155a嵌合之扣合凹部i55b。扣合凹部 155b之内側面係與載置體148之軸線略為平行,並作為與 中間邛147之第5安裝基準面156抵接的第7安裝基準面 158。又於載置體148的上面係與載置體148的軸線略成直 交,並當做與中間部147之第6安裝基準面157抵接之第 8安裝基準面159。 載置體148係由其第7安裝基準面158面接觸於中間 4 147之第5安裝基準面156,第8安裝基準面面接 觸於中間部147之第6安裝基準面157,而得與中間部147 同〜地疋位。於上述中間部147之安裝基準面或於載置體 1 一48 1安裝基準面,或於雙方則設有使其密封成氣密,液 毪的山封材143。本實施例之密封材143使用〇型環,並 於中間邛147之第5安裝基準面156全周形成可嵌入密封 材143之槽143 a。(槽143 a設在載置體148之第7安裝基 準面1 5 8側亦可)。 1本紙張尺度適用(挪χ视公^— . ^--------^---------線 {請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁} 311753 93 476691 A7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明(94 ) 採用螺栓將載置體148固定於中間部147時,係於第 2伸出部152形成貫通上下的螺栓插通孔l52a。載置體148 係以插通該螺栓插通孔152a之載置體固定螺栓15几固定 :中間147。螺栓插通孔152a於第2伸出部152之全周, 〇如以等間隔开>成複數個,並由安裝在第2伸出部152之 蓋部154覆蓋(載置體固定螺栓152b之實部未收容在螺栓 插通孔152a時,用蓋部154蓋住載置體固定螺栓15几的 頭部即可)。 於載置體148的下面與載置體148略為同心地形成有 加壓衣78。於載置體148形成由加壓袋78通至扣合凹部 i55b之底面略中央的流體供給路79。流體供給路係通 過形成在載置體148之扣合凹部155b與中間部147之扣合 凸邛155a之間的空間,及形成在中間部147之第3流路 93c而連接於配管94,由此連接於第2壓力調整機構66。 於載置體148之外周下部全周設有切口,且形成有面 向載置體148之軸線方向下方的第1安裝面131及面向載 置體148之外周方向的第2安裝面132。然後對於上述第 1 '第2安裝面131、132裝設保持環123。 採用螺栓以固定保持環123於載置體148的構造時, 係於第3伸出部14sa形成貫通上下的螺栓插通孔148b。 然後以插通螺栓插通孔148b之保持環固定螺栓l48c將保 持% 123固定於載置體148。螺栓插通孔14化形成能收容 保持ί衣固疋螺检148C之頭部,由此使得載置體148安裝在 中間^ 147時’保持環固定螺栓148c為收容在中間部147 巧張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規^---— 311753 (請先閱讀背面之注意事項wir寫本頁) 裝 ----訂---- 參· 476691 五、發明說明(95 ) ”載置體148之間而與外部隔離。螺栓插通孔i48b於第3 伸出。P 148a之全周例如以等間隔設置有複數個。(例如於 螺栓插通孔148b形成可收容保持環較螺栓M8e之辟部 外如第20圖之二點鎖線所示’於中間部147的下面之血 螺㈣通孔對向的位置形成孔D(槽亦可),並以該^ 收容保持環固定螺拴148c的頭部亦可)。 « 保持環123之上下面形成略為平行,其上面咖 於載置…48之第】安裝面131。保持環i23之内周面咖 !上面咖略成直交,並在與第2安裝面132c之間挾以 "膜124之外周部124a(後述)而固定。由此將彈性膜 氣密地安裝在載置體148。保持環123之上面⑽與載置 =48之第!安裝面131之間可挾人適當厚度的間隔片而 由此可將保持環123自貼在載置體148下面的彈性 膜124的下面之凸出量,應於研磨之晶圓W的厚度做調 整2於保持環123摩耗而其上下方向的厚度變薄時,亦 :又疋保持ί衣123自彈性膜124下面的凸出量於最適當範 圍内而延長保持環123的壽命。 經 躋 部 智 慧 財 產 局 消 費 合 社 印 製 :::向外周側的第2安裝面132全周形成有嵌合槽 。嵌。槽⑴的開口側之寬度形成比其底面的寬度為小 =形狀’且可嵌入貼在載置請下面之彈性膜124的端 栌124b(後述)。第2安裝面132由保持環a]安裝於載置 ’而於保持環123之内周面123c之間挾 之外周…固定。彈性膜124例如用同樣於二 之纖維補強橡踢上^撓性材料形成,其外周都i24a對於| 本紙張尺度刺巾開家辟 311753 476691 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 五、發明說明(% ) 平面狀的内周部為向上側直立形成,端緣丨2 4 b為向内周側 折返的形狀。端緣124b比其他部分形成較厚,由此使端緣 與載置體148的嵌合槽133扣合。 第2壓力調整機構66係對於包含空間sp之載置體148 與彈性膜124之間的空間(彈性膜124之上側)供給或吸引 氣體以調整該空間的内壓。第2壓力調整機構66於晶圓w 的研磨時,係提高空間sp的内壓,而隔著彈性膜124將 晶圓W全面向研磨裝置之研磨墊4按壓,又藉由降低空間 SP的内壓比外部氣壓為低,使彈性膜124向加壓袋内 凹進’以使彈性膜124作用為吸附晶圓w的吸盤。 依上述構成的研磨頭146,由於浮動部145為以螺栓 安裝在中間部147之第2伸出部152,因此可不必分解研 磨頭本體62即可容易地裝卸浮動部ι45,使維護容易,並 能提高研磨裝置之作業率。 又由於保持晶圓W之浮動部145的外徑比研磨頭本體 62的外徑大,可省去研磨頭ι46向晶圓貿的外側伸出的 的部分而減小研磨頭146的設置空間。 又由於浮動部145是以螺栓由中間部147之第2伸出 部1 52的上面側固定,使得用以固定浮動部ι45於中間部 147之載置體固定螺栓mb與晶圓w及研磨墊4分開, 又載置體固定螺栓152b與研磨墊4之間係由中間部147 之第2伸出部j 52遮住,因此對於晶圓w及研磨墊4不容 易發生由載置體固定螺栓l52b而來的金屬污染。 又由浮動構造形成之間隙K2(隨浮動部145之移動其 表紙張尺度·中國國家梯準(CNS)A4規格(21G χ 297公髮) 1 ^ • 1--— III I I I I-----I I 1 I 1 — 111 — — — — *· - (請先閱讀背面之注意事項 寫本頁) 311753 96 A7 A7 經 w齊 部 智 慧 財 產 員 五、發明說明(97 ) 容積變化的間隙)為形 間而與研磨塾中間部147與研磨頭本體Μ之 之間由第2伸出部^再讲由於間隙K2的開口部與研磨塾4 陳Κ2内。由此可❹於研住’所以不容易有異物被吸進間 頭本體62取出來…研磨塾146’將中間部147由研磨 又夢由將Φ月/ 、頻率,以提高研磨裝置的作業率。 π . θ ρ間部147以與成為間隔片的部分之厚度不 同的中間部更換^ ^ 、而調整浮動部145對於晶圓保持位置。 然後由於在中間立β Ί ^ ^ 5 ^ 147設置用以顯示間隔片之部分之 厚度的顯示部I,對# >知* 、… 對於汙動部145之設定能以目視確認, 以減少調整失誤。又由 _ 宙於顯不部I設在中間部147之露. 於研磨頭146外部的部分的第2伸出冑152的外周面,又 顯示部1為應於間隔片部分的厚度區分顏色,因此可不必 分解研磨頭146即可對浮動部145之設定更容易地確定。 又由於以蓋部154將研磨頭本體62及中間部147之間 •的間隙Κ2由側方覆蓋,因此能減低研磨浆s及異物侵入 間隙K2内。又由於蓋部154是設在第2伸出部152,對於 間隙Κ2内之空氣的出入口為向上,因此更不易吸入異物, 又有異物吸進由蓋部! 54覆蓋的空間内時,異物亦由於其 重力被拉回蓋部1 54所覆蓋的空間内,故不會將異物吐出 至外部。 又依本實施例,以螺栓固定浮動部145(載置體148) 於中間部147時,由於蓋部154覆蓋載置體固定螺栓 152b,因而更能有效地減低由載置體固定螺栓152而來的 金屬污染。又由於不必使蓋部! 54伸出至中間部j 47的外 ----I----I------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁} 訂· --線· t (CNS)A4 祕⑽ x 297 公楚) ——
476691 B7 五、發明說明(98 ) ° 因此叹置蓋部154也不會增大研磨頭146的外徑, 而能減小其設置空間。 二 用於固定保持環123於載置體148之保持環固定螺检 M8C為位在載置體148的上面,而與研詩4分開,又由 於保持ί哀固定螺拴148c與研磨墊4之間由載置體遮 住因此此減低由保持環固定螺栓148c而來的金屬污染。 ^體的上面,保持環固定螺栓14 8 c為由中間部14 7 覆盖,且對外部形成隔離,因而更能減低由保持環固定螺 才王148ς而來的金屬污染。 。 ^ 述第7實施例之載置體133下面裝設彈性膜的構 以適用第8實施例所示之安裝彈性膜124於載置體 的構造亦可。即代替彈性膜77以使用彈性膜124,又於載 置體33之外周部133a下部,面向外周側的面形成喪合槽 並以嵌合槽133嵌合彈性膜124之端緣12朴的狀態, =載置體133之面向外周側的面與保持環75之内周面挟入 彈性膜124之外周部124a而固定的構造亦可。又於第$ 實施例之載置體148下面安裝膜狀體的構造,以適用第7 實施^所示之彈性膜77安裝於載置體133之構造亦可。即 代㈣性膜124為使用彈性膜77,又載置體148之第2安 裝面132不設嵌合槽133,而將彈性膜77之外周緣挾入載 置體148之第1安裝面131與保持環123之上面67a之間 而固定的構造亦可。第9實施例 以下=圖面說明本發明之第9實施例,其中與上述 本紙張尺度過用中國國家標準(CNS)A4規格(21Q x 297公^~ 事 頁 # 98 311753 476691 經 ,濟 部 智 慧 財 產 ‘辰 員 工 *消 贅 合 作 社 印 製 99 311753 A7 五、發明說明(") 第1至第8實施例同一或同樣部分註以同一符號並省略其 說明,本發明之研磨裝置與第27圖所示之習用研磨裝置ι 大致為同樣的構成,但研磨頭為使用第21圖之直立剖視圖 所示的研磨頭161(第28圖所示之研磨裝置1〇使用研磨頭 161的構成亦可)。第22圖表示研磨頭ι61中,組裝膜片 時之狀態的部分擴大直立斷面圖。 如第21圖所示,研磨頭161具備由頂板部67及形成 筒狀之周壁部68構成的研磨頭本體62、張貼在研磨頭本; 體62内的膜片63、於膜片63之下面與研磨頭本體“略 為同心地固定之大致圓盤形狀的載置體122、以及於載置 體122的外周下部與載置體122略為同心所設之圓環狀的 保持環123。 本實施例之載置體12 2為隔著具有剛性之中間部ι & 2 安裝於膜片63。 中間部162為形成其外徑比研磨頭本體62之外徑為大 的略為圓盤形狀。 載置體122的外控形成比研磨頭本體62的外徑為大, 且隔著貼在其下面之彈性膜124(後述)保持晶圓w的一 面0 上述載置體122、保持環123及中間部162由於膜片 63之彈性變形構成能移動於研磨頭軸線方向之浮動支持 的浮動部163 〇 研磨頭本體6 2之頂板部6 7為同轴地固定於用以連結 研磨裝置之未圖示的轉軸之軸部92。於軸部92以垂直方 ϋ張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(21〇了^97公爱) Μ-----------------線 <請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 五、發明說明(100 , 向形成有第卜第2流路93a、93b。 ;頂板邛67的下面設有延伸於研磨頭軸線方向的止 螺栓126。於止動螺栓126的下端設有向側 與設在中間部& 之内凸緣162b(後述)扣合之段部126a。 於周壁壁68之内壁下部全周形成有段部7〇。 於周壁部68的下面為與研磨頭軸線成直交的第1基準 、周壁"卩68之内周面為與研磨頭軸線成平行的第2 基準面F2。由上述第丨、第2基準面ρι、ρ2各抵接於中 間部162所設之第3、第4基準面F3、F4(後述),以做為 中間邛162對於研磨頭本體62之位置決定基準。 膜片63以其外周部挾入略為圓環形狀之膜片固定環 71與周壁邛68之段部7〇的上面之間的狀態,用膜片固定 螺栓71a將膜片固定環71固定在段部7〇,以安裝於研磨 頭本體62。 研磨頭本體62與中間部162之間用膜片63與外部隔 開的空間形成流體室73,並由第!壓力調整機構65調整 其内壓。 流體室73内設有用以連接形成在軸部92之第2流路 93b與設在中間部162之第3流路93c(後述)之配管94。第 2流路93b則連接於第2壓力調整機構66。 中間部162由具有剛性之材料,例如不銹鋼、陶瓷、 紹等的材料形成,並形成其外徑比研磨頭本體62之外據大 的大致為圓盤形狀。中間部162與研磨頭本體略為同心的 女裝’其伸出於較研磨頭本體62更外周側的部分為第4 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公楚) 一 --------------裝 (請先閱讀背面之注意事項Hjc寫本頁) I I I I ^ ·!111111« - 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 311753 100 476691 A7 五、發明說明(〗01 ) 伸出部164。
中間部16 2 66 P jr I 内 、 ,位於研磨頭本體62之開口部分 円的部为,略為同心於中 、中間部162形成有可收容在研磨頭 本體62内之略^ 4讀的凸部162a。於凸部162&的内周側 * 15側一截地形成有凹部149。凹部149與中間部 Ο 162广上邛形成的空間亦為流體室”。凹部149之底面中 、/成通至中間部j62之下面側的第3流路Μ。,第3流 路93c之上端則連接於配管94。 ’部162的上面之相對向於研磨頭62的周壁部68 下面的部分全周形成有略為直交於中間部1 62之軸線的第 基準面F3。第3基準面F3為可抵接於研磨頭本體62之 土準面F1,由其抵接於第1基準面pi而決定研磨頭 本體62與中間部162之於研磨頭軸線方向的位置。 本實施例中,在第1基準面F1與第3基準面F3抵接 _ 的狀態下,像使中間部162之膜片63的裝置部分(凸部162a 的上面)比研磨頭本體62之膜片63之裝置部分(周壁部68 之段部70的上面)更位在預定距離上方的位置。 經 *濟 部 智 慧 財 產 員 工 .費 合 作 社 印 製 中間部1 62之上面中相對向於研磨頭本體62之周壁部 68之下面的部分,其第3基準面F3以外的部分形成比第3 基準面F3低一截,並於第3基準面F3與第j基準面pi 抵接時,第3基準面F3以外的部分不與第1基準面F1接 凸部162a對於配置在膜片63上面之略為圓環形狀的 中間部固定環135,為挾以膜片63的狀態由中間部固定螺 本紙張尺度涵Γ國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公楚1 1〇Ί ni753— 476691 A7 B7 五、發明說明(102) 栓135a固定,並由此將中間部ι62安裝在膜片63的下面。 凸部1 6 2 a由中間部1 6 2的上面(外周側的上面)凸出的 (請先閱讀背面之注咅?事項!寫本頁) 馬度β又疋為比研磨頭本體62之段部70在研磨頭軸線方向 的厚度為大。如上述完成定位而使研磨頭本體62與中間部 ^62分開的狀態(實際使用研磨頭ι61的狀態)下,係在研磨 頭本體62之第1基準面F1與中間部162之第3基準面F3 之間’形成容許中間部162變位於研磨頭軸線方向的間隙 K3 〇 本實施例於第4伸出部1 64的上面設有將形成在研磨 頭本體62與中間部i 62之間的間隙K3,從側方覆蓋之略 為圓環形狀的蓋部1 54,以抑制研磨粒劑及其他異物侵入 間隙Κ3内。 經 濟 部 智 慧 財 產 局 員 工 消 費 合 作 社 印 製 於凸部1 62a之面向外周側的側面下部全周形成略為 平行於中間部162之軸線的第4基準面F4。第4基準面F4 於研磨頭本體62與中間部162接近而使第i基準面η面 接觸於第3基準面F3的狀態,能與研磨頭本體62之第2 基準面F2抵接。由第4基準面F4與第2基準面^的面 接觸,即可使研磨頭本體62之軸線與中間部162之軸線為 致地實行直父於研磨頭軸線方向的定位。 凸部162a之面向外周側的面中,第4基準面F4以外 勺4刀為开> 成比第4基準面F4更位於内周側,且於第4 基準面F4與第2基準面F2抵接時,第4基準面F4以外 、P刀不接觸於第2基準面F2,並於完成定位而研磨頭本 ^^62與中間部162為分開的狀態下,研磨頭本體62與中 102 311753 476691 B7 五、發明說明(l〇3 ) 間部162為互不干涉。又 7又凸部16以之上部的外徑比下部的 外徑小’由此於周壁部68之間確保著中間部162變位於研 磨頭轴線方向時容許臈片63變形的空間。 · 於凸4 162a的上端向内周側伸出的狀態對全周設有 内凸緣職。内凸緣162b為形成可與設在研磨頭本趙62 内之止動螺栓m之段部126a扣合,在膜片63向下方脊 輪曲時’亦由内凸緣162b與止動螺栓126之段部的扣 合,而可限制載置雜122之軸線方向的變位於適當範圍 内,以此避免對膜片63施加過大負荷。 載置趙122為安裝在中間部162的下面,例為由陶竞 或更輕的銘等高剛性材料形成,並形成其外徑比研磨頭本 體62之外徑為大的略圓盤形狀。 於載置體122的下面略與載置體122同心地形成有略 為圓形之凹部的加壓》78。在載置冑122@ 了面又以覆蓋 加,袋78的狀態形成彈性膜124,而於彈性膜⑶的下面 接受晶圓W。又於載置^ A戰置筱122的外周部,以其下端為凸出 於彈性膜124下面的狀態裝設有保持環123。 載置體122之内周側下面與彈性體124之間形成有空 間W於載置體】22之中心形成由上面通至下面的流趙供 給=79,空間抒係通過流體供給路79、第3流路93〇 配管94、第2流路93b而連接於第2壓力調整機構“。 :然後由第二壓力調整機構66調整空間SP的内壓,並 調節浮動部163將晶圓W向研磨墊4按壓的力,使晶圓w 與保持環123為獨立浮動的支持。 103 閱 線 ΐ紙張尺度適(CNSM4規格⑽x撕公爱τ 311753 B7 五、發明說明(l〇4 ) 以下說明研磨頭161的組裝 之要點的臈片63的組裝作業。 '…、說明本發明 置二t於作業台上載置中間部162(於中間部162裝好載 置體122、保持環123亦可)。 衷好戰
I 接著於中間部162的上面安裝月辟 6〇 ^ ^ ^裝周壁部68,並以周壁部 68之第1、第2基準面F1、F2权尨机士,日* 抵接於中間部162之第3、 第4基準面F3、F4而管并 、 而霄仃疋位(參照第22(b)圖)。 以上述狀態跨過中間部162之凸邻u工办 也r ϋ哔162a的上面與周壁 。卩68之段部7〇的上面, 女裝膜片63。然後於膜片63之 =凸部仙上的部分上安置中間部固定環135,並用中 間部固定螺栓心將中間部固定於135固定於凸部 ,由此將膜片63固定在中間部162。 I # 同樣地於膜片63之位於蔚卹7n u ^ 位於奴邛70上的部分上安置膜片 固疋ί哀71,並用膜片固定 疋释栓71a將臈片固定環71固定 於段部70,而將膜片63固定在用辟卹 u疋在周壁部08。於此先將膜片 63裝置於周壁部68亦可。 如上述完成膜片63的組裝作業後,於周壁部68的上 部裝置頂板部67以組裝研廢瓸太斜 衣研磨頭本體62,於此如載置體122 及其他組件未安裝在中問邱 間部162,則實行將上述組件對中 間部162的安裝,浮動邱^ u 部163的組裝,而完成研磨頭ι61 的組裝作業。 1__第22(a)圖表不膜丄63安裝在中間部162及周壁部68 本紙張尺度剌巾國國家標準(CNS)A4 “皮, 104 311753 476691 A7 經濟部智慧財i局員工1費合作社印製 五、發明說明(1〇5) ,方的狀態。如上述於膜片63的安裝時,中間部M2之凸 部162a的上面為位於周壁部68之段部川之上面更上方之 _而疋位比較起凸部162 a之上面與段部7〇之上面為 同一高度的I態為分開預定的距離。❼以此狀態裝置… 63於該等之間時’在凸部162a的上面與段部7〇之上面成 為同一高度的狀態可在膜片63確保預定的鬆弛。如上述使 膜片63具有預定的鬆弛,可增大浮動部163之於研磨頭軸 線方向的可動範圍中,膜片63的復元力不作用的範圍亦 2浮動部163向研磨墊4變位的力只由流體室”之内壓決 定的範圍,由此能使浮動部163之浮動支持良好。 使用研磨頭161時,浮動部163由於本身的重量向研 磨頭軸線下方變位,亦即是較膜片63組裝時之位置更為下 方的位置浮動地支持,因此如浮動部163的變位量於適當 範圍内,則浮動部163可不受到研磨頭本體62的干涉而能 良好地浮動支持。 依上述構成之研磨頭161不需專甩的模具等,於組裝 膜片63時能容易地實行對於研磨頭本體62及浮動部163 之位置決定。 上述實施例中,研磨頭1 61之浮動部1 63例以設有中 間部162為例,但不限於此,如第23圖之直立剖視圖所示 的研磨頭161a,由研磨頭161之浮動部ι63省去中間部 162,將載置體直接固定於膜片63的構成亦可。 如此則代替載置體122而使用外徑比研磨頭本體62 之外徑為大之略圓盤形狀的載置體166。載置體166係、# — II--^ · I I (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) · -線· ^紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 : 311753 476691 A7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明(1〇6) 載置體122之上部形成與中間部u 1 问樣的構成。即載置 體⑹與研磨頭本體62為略同心的裝置,其上面的位於研 磨碩本體62之開口部分内的位置的部分,為與載置體166 略為同心地形成可收容在研磨頭本體62内的略為環狀之 凸部162a。凸部162a的内周側形成比外周側低一截的凹 部U9,凹部149之底面中央則形成通至載置帛166之下 面側的流體供給路79,該流體供給路79之上端連接於配 管 94。 、 載置體166的上面中,相對向於研磨頭本體62之周壁 部68下面的部分,全周形成有略為直交於載置體166之軸 線的第3基準面F3。然後於凸部162a之面向外周側的側 面的下部全周則設有略為平行於中間部162之軸線的第4 基準面F4。 茗10實施例 以下參照圖面說明本發明之第1 〇實施例。第24圖表 示本實施例之研磨頭構造及膜片組裝時之狀態的部分擴大 直立剖視圖,第25圖表示本實施例之研磨頭使用之旋轉騎 之形狀的透視圖。 第1〇實施例之研磨頭171為於研磨頭161,代替其中 間部1 62而設中間部1 72,以下的說明中與第9實施例之 研磨頭1 61及中間部1 62大致同樣的部分為註以同一符號 說明。又本發明之研磨裝置與第27圖之習用的研磨裝置1 大致為同樣的構成,但研磨頭為使用本發明的研磨頭 171(第28圖所示之研磨裝置1〇使用研磨頭171的構成亦 (請先閱讀背面之注意事項寫本頁) S· 裝 ----訂---- ^紙張尺度適用中國國家標準(CNS;)A4規格(21〇 X 297公釐 106 311753 4^6691 經 濟 部 智 慧 財 錢產 局 員 合 社 印 製 A7 五、發明說明(107) 可)。 •中間部172為以中間部162,至少對其中一部於研磨 頭本體62之周壁部68下面與中間部之上面間設置進退自 的可動部,,代替直接形成第3、第4基準面於中 間部172,而為設在可動部之能進出於周壁部“下面與中 間部1 7 2之上面間。 本實施例如第24及25圖所示,可動部為使用具有旋 轉軸173a、及具有形成在旋轉軸n3a之軸線方向之中間 部分的擴徑部173b的旋轉駒173。 於中間部i72’跨過與周壁部68下面相對向的位置及 比該位置更向内周側的位置的部分,形成用以收容旋轉騎 173之一部分的收容孔174。旋轉駒173之擴徑部”扑的 上面由中間部172之上面凸出預定距離,並且圓周方向之 一部分為相對向於周壁部68的下面而收容於收容孔174 内。收容孔174由上端依順形成有收容旋轉駒173之擴徑 部之下部的擴徑部174a,以收容旋轉駒173之旋轉 轴173a中位於擴徑部173b更為下方位置之部分的狹徑 174b,並以狹徑部174b決定旋轉軸ma的位置。收容孔 174為貫通中間部172之下面而設。 旋轉騎173之擴徑部173b的上面為第3基準面ρ3, 旋轉軸173a之側面為第4基準面F4。於旋轉駒i73的上 部形成切口 173 c,由此於第3、第4基準面F3'以亦設 有缺口,因而只剩下旋轉駒174之蹰周方向的一部分。然 後旋轉騎173為繞本身的軸線旋轉,於周壁部68的下面^ ^紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公楚1 ----- — 107 311753 — —— — — — — — — —— — — ·1111111 ^ « — — — — — — I— (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 476691 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明(1〇8) 中間部172的上面之間能選擇性地進出於部分切口 17k 形成的部分與非該部分之間。又旋轉轴173a之下㈣^ 例如螺絲起子及六角板鉗等的工具扣合的扣合部173扎以、 此由中間部172的下面侧,通過收容孔174而可旋轉旋 騎 1 7 3 〇 收谷孔174及旋轉駒173於中間部172之圓周方向5 以適當間隔設有複數個,本實施例係用三點決定研磨頭2 體62的位置而於圓周方向等間隔地設有三個。 以下說明研磨頭m之組裝順序,於此只說明本 之要點的膜片63之組裝作業。 首先操作中間部I72之旋轉駒173,移動第3、第4 基準面F3、F4於外周側(面對周壁部68之下面的位置卜 並於此狀態將中間部172單體安置在作業台上。 , 接著將周壁部68安置在中間部172上面,使周壁部 68之第卜第2基準面F1、F2抵接於中間部172之第 第4基準面F3、F4以實行其定位(參照第24圖七))。 此時周壁部68與中間部172為以互相離開的狀離 定位。 W貝仃 於此狀態多跨過中間部172之凸部162a的上面與周壁 部68之段部70的上面而安置膜片63 ’並將膜片μ固定 在周壁部6 8及中間部1 7 2。 如上述完成膜片63的組裝作業後,將頂板部67裝置 於周壁部68的上部以組裳研磨頭本體62。然後由中間部 m的下面通過收容孔174,以工具扣合於扣合部pm, 表紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(21〇 χ挪公楚1--- — 108 311753 ------------裝-----^— |訂--------- (請先閱讀背面之注意事¾¾¾本頁,> 476691 經濟部智慧財產|局員工費合作社印製 109 A7 五、發明說明(1〇9) 並操作於工具使旋轉騎173旋轉,再將形成缺口的部分移 動至面對周壁部68下面的位置。 刀移 由此使周壁部68能進入切口心内,而可於周壁部 68與中間部172之間確保比該等定位之位置更接近之方向 的空隙(參照第24圖(b))。 然後對中間部172裝置載置體122及其他組件而 .研磨頭171之組裝。 70 λ 依上述構成之研磨頭171,可不需專用的模具等即可 於膜片63組裝時,容易實行對於研磨頭本體62及浮動部 16 3之定位。 又由於周壁部68與中間部172之間能確保比該等定位 之位置更接近之方向的空隙,因此於研磨時,即時浮動部 向研磨頭軸方向變位亦不容易平涉研磨頭本體,而能良好 地實行浮動部之浮動支持。 又不需構成複雜的研磨頭171之構造,即能於周壁部 68與中間部1 72之間確保前述空隙,因此能減低研磨頭1 71 的製造成本。 本實施例中’灰轉馬句是以其軸線設成大致平行於中間 邙172之軸線,第3、第4基準面?3、?4形成之部分與形 成、 之部分之任一方則係由形成在研磨頭本體62 及中間部172之間之間隙的側方,選擇性地凸出為例。但 不限於此’例如將旋轉駒丨7 3以其軸線朝向略直交於中間 邙172之軸線的方向,並且第3基準面朝向中間部m 之外周方向而設’使旋轉駒1 73繞其軸線旋轉,而將形成 311753 -------------裝--------訂·! I!-線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 476691 A7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明(110) 第基準面F3、F〜部分與形成 之 之任一方,選擇性地凸出於中 之‘刀 3基準面F3為盥第2美進而。 面亦可。此時第 m基準面F2’而第4基準 1基準面π抵接而實行研磨頭本體62 為的? 位。然後藉由使形成缺口173〇的部分凸出於中口間部;^ 上面又::確保周壁部68與中間部Μ之間的間隙。 又於上述實施例中,可#Λ加劣丄 動部為使用旋轉駒173限於此,例如第26(a)、⑻ j j仁不 (圖所不’於中間部172的上面 由面向研磨頭本體62之周壁部,的位置延伸至中間部 172之直心向内周側收容孔μ並於該收容孔176内使 其一部為凸出於中間部176的上面而設’並沿收容孔176 的長邊方向設移動自如的定位騎177(可動部)亦可。定位騎 177於其上面形成至少二段之段差的階梯狀。該段差形成 由位於中間部172之内周側的位置向外周方向,由中間部 172上面之凸出量變少的狀態,定位駒177的上面之中, 最低位置的部分為相同於中間部172的上面,或形成在其 下方的位置。而上述段差之中,最高位置之段差之面向^ 方之面為第3基準面F3,面向中間部m之外周側的面為 第4基準面F4。然後沿著收容孔176移動定位駒177,使 形成第3基準面F3的部分進出於周壁部68與中間部172 之間,以實行研磨頭本體62之周壁部68與中間部172的 疋位(參照第26(a)圖)’並使形成第3基準面F3的部分由 周壁部68中間部1 72之間退避而確保周壁部68與中間部 172之間的間隙(參照第26圖(b))。 {請先閱讀背面之注意事項寫本頁) 一 裝
• MM ΗΜ I ----^------
n 1 I 奉 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐 311753 476691 A7 五、發明說明(111 ) 於此,使定位駒1 7 7济跄交2丨, .〇收谷孔176移動的機構為由從 中間部172之外周面向内周邱 攸 口円周部形成之螺栓插通孔178,同 軸於螺栓插通孔1 78而設扃宏你私Ί, 叹在疋位駒177之螺絲孔177a,及 可由中間部172之外周側插入嫘絲_、χ π W榴入螺絲插通孔1 78及螺絲孔 17 7 a之螺检17 9構成。螺於ί 7 q田 ^磲才王179用以螺合螺絲孔177a,並 對螺栓插通孔178限制其軸線方向的移動。然後藉由旋轉 該螺栓179即可使定位•詢m移動於螺栓179之轴線方 向,即中間部172的直徑方向。第26圖中,螺栓179為設 在螺栓插通孔178的中間位置,使螺栓179不露出外部, 因此不容易發生研磨墊4及晶圓W因螺栓179而來的金屬 污染。 本發明並不限定於上述各實施例,而為包含上述各實 施例之組合及種種的變形例。 . 11 I 11 1 ^ - II I I--I --— II---^ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經 濟 部 智 慧 財 •產 局 員 X •消 費 合 作 社 印 製 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) 111 311753

Claims (1)

  1. 476691 C8 ———————_____ D8 六、申請專利範圍 ~~" ' · 1 · 一種研磨頭,具備: 由頂板部與設在該頂板部的外周下方之筒狀周壁 部形成之研磨頭本體; 於前述研磨頭本體内對於研磨頭軸線垂i而設之 膜片; 固定於前述膜片而與膜片能共同變位於研磨頭軸 線方向,並且其下面為用以保持需研磨之被研磨材之一 面的圓盤狀之載置體; 用以調整則述載置體與前述研磨頭之間形成之流 體室所充滿之流體壓力的第1壓力調整機構;以及 以同心狀配置在前述載置體之下面與前述周壁部 之内壁間,並大約與前述載置體之下面同一高度地設 置,而於研磨時為抵接於研磨塾的保持環, 前述保持環對於前述載置體為固定; 前述載置體之下面配設有彈性膜; 該彈性膜之周緣部為於前述保持環及前述載置體 之間挟持而固定; 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 並且於前述載置體設有用以供給壓力可變之流體 至前述彈性膜與前述載置體之間的流體供給路。 2·如申請專利範圍第1項之研磨頭,其中前述流體供給路 連接於用以調整供給至前述彈性膜與前述載置體之間 的流體之壓力的第2壓力調整機構。 3. —種研磨頭,具備: 由頂板部與設在該頂板部的外周下方之筒狀周壁 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) 112 311753 六、申請專利範圍 部形成之研磨頭本體; 於别述研磨頭本體内對於研磨頭軸線垂直而設之 膜片; ^用以調整前述膜片與前述研磨頭本體之間形成之 w體室所充滿之流體壓力的第!壓力調整機構; 固定於前述膜片而與膜片能共同變位於研磨頭轴 線方向,並且其下面為用以保持需研磨之被研磨材之一 面的載置體;以及 以同心狀配置在前述周壁部之内壁與前述載置體 之外周間,ϋ為固定在前述膜片而與前述膜片能共同變 位於研磨頭軸線方向,而⑨研磨時為抵接於研磨墊的保 持環, 於刖述載置體下面之前述保持環所圍繞的位置張 貼彈性膜; 於則述載置體設置用以供給流體至該載置體下面 與前述彈性膜之間的流體供給路;以及 刖述流體供給路連接於用以調整供給於前述載置 體下面與前述彈性膜之間之流體的壓力之第2愿力調 整機構。 W .一種研磨頭,具備··張貼在研磨頭前端而以其下面接受 被研磨材的彈性膜; 對於該彈性膜之上側由實行氣體之供給或吸引以 調整氣壓之壓力調整機構; 用以測定前述彈性膜之上側的氣壓之壓力測定裝 本紙張尺度適用中國國豕標準(CNS)A4規格(2〗〇 X 297公爱) 113 311753 476691 A8 B8 C8 D8
    114 311753 476691 A8B8C8D8 經 濟 部 智 慧 財 產 局 r 合 作 社 印 製 六、申請專利範圍 使前述空間内的壓力比外部氣壓為低,以使前述可撓部 向前述凹部内凹進而使其作用為吸附前述被研磨材之 吸盤的壓力調整機構, 於前述載置體之前述凹部的略中央位置設有連接 前述壓力調整機構與前述凹部的流體供給路, 前述可撓部在其下面未密接有前述被研磨材時,係 籲 受到刖述屋力調整機構之吸引壓而更向前述凹部内凹 進’並於該凹部的外周部分留有空間的狀態將前述流體 供給路封閉而設置, 且具有用以測定前述壓力調整機構之吸引壓與前 述凹部之外周部分之前述空間的内壓之間之壓力差的 差壓測定裝置,以及 依據前述差壓測定裝置的差壓檢測以判定是否有 前述被研磨材被正確保持之檢測裝置。 _ 8.如申請專利範圍第7項之研磨頭,其中於前述載置體下 面设有複數之前述凹部,並由該複數之凹部與前述彈性 膜形成複數之空間, 該等凹部各通過前述流體供給路而連接於壓力調 整機構並設有前述差壓測定裝置, 别述檢測裝置是依據前述複數空間之中,由前述差 廢測定裝置測得前述壓力調整機構之吸引壓與前述凹 部之外周部分的前述空間之内壓間有差壓的空間數,以 檢測前述被研磨材是否正確保持住的構成。 9·如申請專利範圍第8項之研磨頭,其中前述檢測裝置係 Ϊ紙張尺度適用國家標準(CNS)A4規格(210x297公爱) ' * Π5 311753 • I------------裝---·1----訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 476691 ts8 g____ 六、申請專利範® 亦考慮前述複數的空間之中,由前述差壓測定裝置測得 前述壓力調整機構之吸引壓與前述凹部之外周部分的 前述空間之内壓之間有差壓之空間的位置關係,以檢測 前述被研磨材是否正確保持的構成0 10·—種研磨裝置,係具備於表面貼附有研磨墊的台板;及 用以保持所需研磨之被研磨材的一面而將另一面 抵接於前述研磨墊的研磨頭, 並於前述被研磨材抵接於前述研磨墊的狀態,使前 述台板與前述被研磨材相對移動,以對該被研磨材實行 研磨者,其特徵為: 前述研磨頭具備申請專利範圍第7項之研磨頭。 11· 一種研磨裝置,具備於表面貼附有研磨墊的台板、用以 保持被研磨材之一面而將前述被研磨材之另一面抵接 於前述研磨墊的研磨頭、及藉由驅動該研磨頭以對前述 被研磨材之另一面實行研磨之研磨頭驅動裝置, 前述研磨頭具備由頂板部與設在該頂板部之外周 下方的筒狀周壁部形成的研磨頭本體、張貼在前述研磨 頭本體内的膜片、及固定在該膜片而與前述膜片共同變 位於研磨頭軸線方向,並用以保持前述被研磨材之一面 的略圓盤形狀之載置體, 前述載置體之下面設有凹部及將該凹部與外部隔 開以形成空間之彈性膜, 前述凹部連接於用以調整前述空間的内壓,使前述 彈性膜受到該内壓而將前述被研磨材向前述研磨塾按 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
    經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度剌中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) 116 311753 經濟郐智慧財產局貧工消·費合作社印製 476691 六、申請專利範圍 壓,而用以調節該按堡力的壓力調整機構, 前述載置體之外周部分 的下端為比前述裁罟辦 下面凸出的狀態與保持環-體地設置, 前述載置體或前述保持環中之任_ 研磨頭本體内面,設有以A & 周/、則述 以限制由前述研磨墊受到的研磨 阻力而以前述研磨頭軸線為旋轉中心之該等的相對旋 轉的狀態,使之扣合之扣合部,且具備: · 設在該扣合部間用以測定作用於其間之旋轉方向 之力的感測器;及 由降低前述空間之内屢而解除對前述被研磨材之按壓 的狀態下之前《心的測定值’以算出前述保持環受 到之研磨阻力的演算裝置。 12·如申請專利範圍第U項之研磨裝置,其中前述演算裝 置係由前述廢力調整機構提高前述空間的内壓而將前 述被研磨材按壓於前述研磨墊的狀態下之前述感測器 的測定值,算出前述載置體保持之被研磨材及前述保持 環受到之總研磨阻力, 並由前述總研磨阻力與前述保持環受到的研磨阻 力之差,算出前述被研磨材受到的研磨阻力。 1 3 · —種研磨狀態檢測方法,為使用具備於表面貼附有研磨 墊的台板、將被研磨材之一面保持住而將前述被研磨材 之另一面抵接於前述研磨塾的研磨頭、及藉由驅動前述 研磨頭以對前述被研磨材之另一面實行研磨的研磨頭 驅動裝置之研磨裝置的研磨狀態檢測方法,其特徵為: ^---.-----^---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) 117 311753 476691 A8 B8 C8
    經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 申請專利範圍 月ij述研磨頭具備由頂板部與設在該頂板部之外周 下方的同狀周壁部形成的研磨頭本體、張貼在前述研磨 頭本體内的膜片、及固定在該膜片而與前述膜片共同變 位於研磨頭軸線方向,並用以保持前述被研磨材之一面 的略圓盤形狀之載置體, 刚述載置體之下面設有凹部及將該凹部與外部隔 開以形成空間之彈性膜, 前述凹部連接於用以調整前述空間的内壓,使前述 彈性膜文到該内壓而將前述被研磨材向前述研磨墊按 壓,而用以調節該按壓力的壓力調整機構, 前述載置體之外周部分的下端為比前述載置體之 下面凸出的狀態與保持環一體地設置, 剷述載置體或刚述保持環中之任一的外周與前述 研磨頭本體内面設有限制以前述研磨頭軸線為旋轉中 心之相對旋轉而使之互相扣合的扣合部, 又於該扣合部之間設有用以測定作用於其間之旋 轉方向之力的感測器, 並由前述壓力調整機構降低前述空間的内壓,而在 解除對於前述被研磨材之按壓的狀態下之前述感測器 的測定值,以演算裝置算出前述保持環受到的研磨阻 力,而據此檢測前述研磨墊之表面的狀態。 14.如申請專利範圍第1 3項之研磨狀態檢測方法,其中前 述演算裝置由前述壓力調整機構提高前述空間的内壓 而將前述被研磨材按壓於前述研磨墊的狀態下之前迷 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) 311753 (請先閱讀背面之注意事項再痕寫本頁}
    I I Γ I I I I 訂------ -- 線秦 476691 六、申凊專利範圍 感測器的測疋值,算出前述載置體保持之被研磨材及前 述保持環受到之總研磨阻力, 並由前述總研磨阻力與前述保持環受到的研磨阻 力之差,以演算裝置算出前述被研磨材受到的研磨阻 力。 1 ·種研磨頭,係用於將被研磨材之一面抵接於貼附在台 板上之研磨墊,使其相對移動以對前述被研磨材實行研 磨之研磨裝置,並保持住前述被研磨材使其抵接於前述 研磨墊者,其特徵為: 具備由頂板部與設在該頂板部之外周下方的筒狀 周壁部形成的研磨頭本體; 訂 張貼在前述研磨頭本體内的膜片; 與該膜片能共同變位於前述研磨頭軸線方向而設 於該膜片,並用以保持前述被研磨材的浮動部;以及 用以調整於前述研磨頭本體與前述浮動部之間,由 前述膜片將外部隔開形成之流體室的内壓之第1壓力 調整機構, 經濟_智慧財產局影工消合作社印製 則述浮動部與前述研磨頭本體為大致同心地設 置’其外徑比刖述研磨頭本體之外徑為大而形成大體為 圓盤形狀。 16·如申咕專利範圍第15項之研磨頭,其中前述浮動部具 有與前述研磨頭本體略為同心配置之略為圓盤形狀之 載置體,及於載置體之外周部分,與該載置體略為同心 地裝置’並於對前述被研磨材實行研磨時為抵接於前述 ^紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公砮) -- 119 311753 476691 A8 B8 C8
    - 經濟#智慧財產局員工消費合作社印製 476691 C8 .........——1 D8 六、申請專利範圍 有載置體’及安裝在該載置體之外周部分,而在對前述 被研磨材實行研磨時為抵接於前述研磨整,並將前述被 研磨材之周圍扣壓住之保持環, 則述載置體的下面則設有具可撓性,且在與前述載 置體的下面之間形成空間,並以其下面接受前述被研磨 材的彈性臈, ^ 刖述載置體連接於用以調整前述空間内的壓力,並 調整則述被研磨材向前述研磨墊的按壓力之第2壓力 調整機構。 19· 一種研磨頭,用於將被研磨材之一面抵接於貼附在台板 上之研磨墊,使該等相對移動以對前述被研磨材實行研 磨之研磨裝置,且為保持住前述被研磨材使其抵接於前 述研磨墊者,其特徵為: 具備由頂板部與設在該頂板部之外周下方之筒狀 周壁部形成的研磨頭本部; 張貼在前述研磨頭本體内的膜片; 與該膜片能共同變位於前述研磨頭軸線方向而設 於該膜片,並用以保持前述被研磨材的浮動部;以及 用以調整於前述研磨頭本體與前述浮動部間之由 前述膜片將外部隔開形成之流體室的内壓之壓力調整 機構, 前述研磨頭本體及前述浮動部設有各與設在另一 側之基準面抵接,以實行組裝前述膜片時,前述研磨頭 本體及浮動部之定位的基準面。 ^---.------------^ <請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度顧f _家標準(CNS)A4規格⑽χ 297公楚) 121 311753 476691 έΐ
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