TW510842B - Workpiece carrier and polishing apparatus having workpiece carrier - Google Patents

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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 ) [發明背景] [發明領域] 本發明為關於保持如半導體晶圓之基板（workpiece)以 •對該基板實施拋光（polishing)使其成為如鏡面之基板保持 裝置（workpiece carrier)及設有該基板保持裝置之拋光裝 μ 置（polishing apparatus) 〇 [相關技術] 近年來由於半導體裝置之積體化的急速進展要求|來 愈小的配線圖案或内部連接線，以及要求愈小的連接主動 領域之内部連接線間的空間。形成上述内部連接線方法之 一例如有照像製版法（photolithography)。雖然用照像製版 法可形成約0.5 # m寬度的内部連接線，但使用該法必需 備有能由步進器（stepper)實施對焦以使圖案影像形成之儘 可能平坦的表面，因為對焦所使用光學系統的對焦深度比 較淺。 /

I 由上所述，使用照像製版法必需對半導體晶圓實施平 坦化。習用上對半導體晶圓表面平坦化方法之一為以拋光 -裝置實行拋光。 習用的拋光裝置設有其上裝有拋光布之轉台及用以對 轉台上施加常壓的上環。實行抛光之半導體晶圓為放置在 抛光布上而挾住於上環與轉台之間，然後供給拋光液於拋 光布以對半導體晶圓之形成電路的表面實施化學及機械拋 光。上述處理稱為化學機械拋光（CMP)。 對於上述拋光裝置則要求能完成高度精確平坦之半導 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 x 297公釐） 312008 -------———----------------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 510842 A7 五、發明說明（2 ) 體晶圓表面的性能。因此保持半導體晶圓之上環的下方表 面及保持接觸於半導體晶圓之拋光布上方，亦即其上裝有 抛光布之轉台表面，最好具有高度精確的平坦度，即最好 使用具有高精確平坦度的保持面及具有高 的轉台。又最好考慮上環之下表面反轉台的上表面= 平行’亦即能使用具有互相平行的表面。 半導體晶圓之被拋光然後於其上形成電路的表面全面 的厚度不同。因此有使用如聚氨sl(pQly⑽tuane)等構成伸 縮墊裝設在上環之保持半導體晶圓的保持面以均勻化由上 環壓在半導體晶圓之實施拋光的全面之壓力。當施加在半 導體晶圓之壓力由上述伸縮墊予以均勻化時，可以避免半 導體晶圓受到局部化的拋光而能增進半導體晶圓實施拋光 表面的平坦度。 然而使用上述伸縮墊以均勻化施加在半導體晶圓上的 壓力的方法無法對應半導體晶圓更高平坦度的要求。 此外亦試®使用如橡膠之伸縮性材料形成之薄膜為上 環的保持片以保持半導體晶圓，然後施加如空氣之流體壓 力於薄膜之反方向以均勻化施加在半導體晶圓全面的壓 力。裝有上述薄膜以用做保持面之上環具有設在薄膜外周 邊之導環（guide ring)或保護環以保持住半導體晶圓。薄膜 之外周邊部分對應於半導體晶圓之外周部分，而薄膜之外 周邊需固定於上環或導環。因此雖然用如空氣之流體壓力 施加在薄膜的相反側，但外周部分之薄獏的伸縮變化將比 其他部分薄膜之伸縮變化小，因而有形成彎曲的傾向。由 &紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 « — — — — — I. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 510842 A7 五、發明說明（3 ) 此使加在半導體晶圓之外周邊部分的拋光壓力小於加在其 他如中央部分之半導體晶圓的拋光壓力，結果構成半導體 晶圓的外周部分比半導體晶圓的其他部分拋光較少的問 題0 # 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 如上所述，習用之設置伸縮墊及薄膜為保持面的方法 並不能對半導體晶圓的拋光面全面施加均勻的壓力。 [發明的綜合說明] 鑑於以上所述，本發明以提供能對於如半導體晶圓之 基板整面施加均勻的壓力以對基板實施均勻的撤光之基板 保持裝置及應用該基板保持裝置之拋光裝置為目的。 依本發明之一形態之用以保持實行拋光之基板及用以 將基板壓向轉台上的拋光面之基板保持裝置，具備：用以 保持基板之上環體；用以保持基板之外周邊的保持環；設 在該上環體而用彈性膜片被覆的流體室，對該流體室供給 有流體；以及設在該彈性膜片與基板之間之複數個加壓構 件，透過該加壓構件以該流體室的流體壓力將基板壓向該 撤光面。 依本發明之另一形態之用以對基板實行拋光處理之拋 光裝置’具備·其上具有樾光面之撤光台；及用以保持待 拋光之基板及用以將該基板壓向該拋光面之基板保持裝 置；而該基板保持裝置具備：用以保持基板之上環體；用 以保持基板之外周邊的保持環；設在該上環體而用彈性膜 片被覆的流體室，對該流體室供給有流體；以及設在該彈 性膜片與基板之間之複數個加壓構件，透過該加壓構件以 --- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) · -丨線. 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱）

Tnoo? 510842 A7 --------Β7__ 五、發明說明（4 ) 該流體室的流體壓力將基板壓向該拋光面。 依上述的構成，透過彈性膜片，流體室中的流體施加 壓力於加壓構件，以及加壓構件將基板壓向拋光台上的槪 光面。由於加壓構件所施加者為連續均勻分配的壓力，因 此能對基板的整面施加均勻的壓力而能對基板全面實施均 勻的撤光處理。 以上所述及其他之本發明的目的，特徵及優點可由以 下參照附圖之對於本發明較佳實施形態的說明更加明瞭。 [圖面的簡單說明] 第1圖表示本發明第1實施形態之基板保持裝置的縱 斷剖視圖。 第2圖表示第！圖之基板保持裝置之導引構件的俯視 圖。 第3圖表示本發明第2實施形態之基板保持裝置的縱 斷剖視圖。 第4圖表示本發明第3實施形態之基板保持裝置的縱 斷剖視圖。 第5圖表示本發明第4實施形態之基板保持裝置的概 略縱斷剖視圖。 第ό圖表示第5圖之基板保持裝置的上視圖。 第7Α及7Β圖表示應用第1及第2圖所示基板保持裝 置之拋光裝置的部分切斷前視圖。 第8A、8Β及8C圖表示應用第1及第2圖所示基板保 持裝置之拋光裝置的部分切斷前視圖。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

ϋ I n ϋ H 一口、I n n ϋ n ·ϋ n I— I 經濟部智慧財產局員工消費合作社印？衣 犯 008— 五、發明說明（5 [元件符號說明 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 W 晶圓 1 上環 2 上環 2a，16a半球狀凹部 2A 上盤 2B 外圍牆 2C 隔牆 2C1 ,2C2環狀隔牆 3 環狀構件 4,4A，4B彈性膜片 4A1，4A2環形彈性膜片 5a 聯繫孔 5A，5B 壓銷 6 保持環 7 導引構件 7a，7b導引孔 8,8A，8B流體室 8A1，8A2流體室 10 流體通路 10a，lla，40a，45a，50a 管部 10b，llb，40b，45b，50b 接頭 11 真空通路 12 上壞驅動轴 14 萬向接頭 15 球軸承機構 16 驅動凸緣 17 軸承球 20 旋轉運動傳輸機構 21 被驅動銷 23 螺栓 23a 頭部 24 壓力彈簧圈 31，31A，31B 保持板 60 壓力流體袋 61 壓銷 61a 袋接觸端 61b 晶圓接觸端 62 保持環 62a，62b環形下端 62A，62B保持環 63 碟狀導引構件 64 環狀導引構件 65 流體室 101 轉台 102 拋光布 103 上環頭 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 3Ϊ2δδΓ ^ ^--------------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 510842 A7 五、發明說明（6 ) 105 馬達 104 上環多缸 106 止動部 [較佳實施形態的詳細說明] 以下參照第i至第8圖說明應用本發明之基板保持裝 置及拋光裝置的實施形態。附圖中之相同或對應部分註以 相同或對應的參考記號。 裝 第1圖表示依本發明帛i實㈣態之基板保持裝置，· 第2圖表示第！圖所示之導引構件。該基板保持裝置用以 保持住如半導體晶圓基板之待抛光的基板，將該 拋光台之拋光面。 如第1及第2圖所示，上環！構成本發明第！實施形 態之基板保持裝置。上環1包含：中空之向下方開口的上 環體2 ’固疋在上環體2之下方開口端的圓周邊緣下方之 環狀構件3;及挾在上環體2之圓周邊緣下方與環狀構件3 之間的彈性膜片4。上環包含複數個固定在彈性膜片* 之小徑Μ鎖5Α;四個固定在彈性膜片4用以吸住體曰 圓W…f銷5Β;固定在彈性膜片4之環狀保持環6:曰 以及固定在環狀構件3下方之用以導㈣銷Μ、$ 持環6之亡下！動的碟狀導引構件7。麼銷5Α及保持環6 =不m疋㈣性膜片4’但可相對於彈性膜片4自由移 上衣體2及彈性膜片4共同界定密封的流體室％彈 性膜片4為由彈性材料製成之橡膠 矽橡膠形成。對於流體室8 ^一士人士 m橡踢或 ^至8為經由含有管部10a及接頭1〇b 五、發明說明（7 ) 之 < 體通路1 〇供給以例如為壓力空氣之壓力流體。供給於 W體室8之壓力流體的壓力可由調節器等調節。每一壓銷 中均设有於其下方開口之聯繫孔（c〇nimuiiicatioii h〇le)5a。聯繫孔5a經由含管部Ua及接頭llb之真空通路 11連接於真空源（未圖示）。 如第2圖所示，導引構件7具有複數個小直徑的第j 導弓！孔7a以接受對應的壓銷5A並導引其做垂直的移動， 裝 及具有四個形成大直徑的第2導引孔7b以接受對應的壓銷 =並導引其做垂直移動。第卫導引孔化為均勻的設置在 整個導引構件7以使壓銷5A為均勻的整個半導體晶圓表 面接觸。導引構件7又設有排列在預定直徑的環上之複數 個保持環孔7c以導引保持環6的垂直移動。保持環6具有 f續的環狀下端，從環狀下端形成有複數向上延伸之圓柱 桿’該圓柱桿在導引構件7之各對應的保持環孔乃内能垂 直移動。 ^下二?體：包含碟狀的上盤2A、及由上述2八之外周緣 ==圍牆2B，設置在上盤2A上面的上環驅 j藉由萬向接頭（universal jGint)14而可 合於上環體2。 動的麵 的狀2:? 14能在上環驅動軸12與上環體2互相傾斜 〜、均驅動轴12將旋轉運動傳輪至上環體2 向接頭14包含球轴承機構15以容許上環驅動轴^ 體2之間互相傾斜，並包含旋轉運動傳輪 二^ 動輛12傳輪旋轉運動至上環们。球輛承機構15包含^ 本。張尺度適财國國x 297公髮）

五、發明說明（8 ) 在固定於上環驅動轴12下端之驅動凸緣(dnve plange)16 :方表面中央之半球狀凹部16a、設在上盤2A之上方表面 央之半球狀凹部2a、及由例如陶瓷之高硬度材料製成的 承求17轴承球17與半球狀凹部i 6a、2a接合。 旋轉運動傳輪機構2〇包含固定在驅動凸緣Μ之驅動 (未圖不）及固定在上盤2八之被驅動銷η。上述驅動鎖 與被驅動銷21互相無人4 + . 、 耦σ並在垂直方向相對的移動。由於驅 銷’、被驅動銷21可互相移動於垂直方向，因此驅動銷與 '驅動銷21藉由能改變位置的點接觸互相耦合。由此使得 與被驅動銷21能可靠的從上環驅動軸_輸力短 上％體2。複數之螺栓23沿著預定直徑的圓環螺設在上 環體2之上盤2Α上。在夂稷A” ^ 在各螺技23之頭部23a與驅動凸緣 二之間設有麼力彈簧圈24。麼力彈簧㈣用以在上環驅 動軸12提升時將上環1大體上支持於水平面。 以下說明具備上述結構之上環丨的動作。 ^將整個上環】移置於供給有半導體晶圓w的位 置。麼銷5B中之聯繫孔為經由真空通路^連接於直 空源’於此由其提供的真空將半導體晶圓w吸在㈣Μ 下面°然後將上環1移動至轉台（未圖示）上㈣m 轉台具有由裝設於其上之拋光布所構成的抛光面 其放低以使半導體晶圓冒壓接 …將 於拗^⑶ 歸於抛先面。於此供給拋光液

於拋先面，使上環】及轉台各以其轴旋轉，因此使轉二上 的抛光面與半導體_ w作滑動接觸以實施對半導體口曰 的抱光。半導體晶圓w之外周緣由保持環6保持I 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 x 297公釐）

0 ^--------tr--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 五、發明說明（9 ) 以防止自上環1的意外脫落。 、半導體晶圓W可依兩種方法壓接於拋光面。依第 j，以預疋壓力之壓力流體供給至流體室8，使連接於上 裱驅動軸12之氣缸（未圖示）動作以預定麗力將整個上環1 壓接於轉台上之拋光面。依此方法時，施加在半導體晶圓 W上的樾光Μ力為由調節施加在氣叙之空氣壓力以調整於 所需壓力，而供給至流體室8之流體壓力則不變更。 依第2方，去時，首先使連接上環驅動軸之氣叙動作 將上環1移動向轉台以使半導體晶圓w接近撤光面，然後 供給壓力流體至流體室8以將半導體晶圓w壓向拋光面。 依此方法時，施加在半導體晶圓％之拋光壓力為由調節供 給至流體室8之流體壓力而調整於所需壓力，施加在氣缸 之氣壓則不變更。 依上述第1或第2方法，作用在半導體晶圓w上的抛 光Μ力均由固定在彈性膜片4上並與半導體晶圓w的上面 保持接觸的塵銷5A、5B施加。麼鎖5a、5B用做施加壓 力（單位面積的壓力，即Pa)於半導體晶圓w之加壓構件。 由於机體至8之壓力流體的壓力透過壓銷5A、5B均勻的 分配在整片半導體晶圓w，因此無關於半導體晶圓w之厚 度的變化，均能施加均勻的壓力於半導體晶圓w之中央部 分至外周緣之間。又相同於施加在半導體晶圓w之拋光壓 力的壓力為透過彈性膜片4傳至保持環6。因此對於包含 拋光布之抛光面之半導體晶圓w的外圍部乂分亦施加有相 同於施加在半導體晶圓w之拋光壓力的壓力。其結果形成 L本紙張尺度適用中國國—家標準（CNS)A4 g (21〇 χ 297公爱） ^-312008- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 510842 A7 -—21--— — 五、發明說明（) "~ 自半導體晶圓w之中央部分至外周邊緣部分以及至配置 在半導禮晶圓W之外圍的保持環6之外周邊緣之連續均勾 的壓力分配。由此可防止丰導體晶圓W的外周圍部分受到 過剩或不足的拋光。 第3圖表示本發明第2實施形態之基板保持裝置。依 第2實施形態’中空之上環體2用圓周形的隔踏％分隔 為中央圓形空間及中央圓形空間之外圍的外圍環狀空間。 圓形彈性膜片4A及位在圓形彈性膜片4八之徑向外圍的产 形彈性膜片4B為固定在上環體2的下端。圓形彈性膜片& 4A之外周緣由含有環形薄片之保持板31固定在隔牆2c， 而彈性膜片4B之内周緣則由保持板31固定在隔牆2c。 彈性膜片4A與4B可形成為一體的彈性膜片。如此則保持 板31可用做分隔内室與外室。彈性膜片4B之外周緣由環 狀部3固定在上環體2之外圍牆2B。 上裱體2與圓形彈性膜片4A共同形成密封的圓流體 至8A，又上ί哀體2與環形彈性膜片4B共同形成密封的環 形流體室8B。流體室8A經由含有管部4〇a與接頭4〇b之 流體通路40供給以如壓力空氣之壓力流體。而流體室 則經由含有管部45a與接頭45b之流體通路45供給以如壓 力空氣之壓力流體。供給流體室8A之流體壓力及供給流 體室8B之流體壓力可用各自之調節器或類似物獨立的調 整。每一壓銷5B設有向下端開口之連繫孔5a。連繫孔5a 經由包含管部11a及接頭lib之真空通路11連接於真空源 (未圖示）。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） τσ f請先閱讀背面之>i音？事項再填寫本頁}

510842 A7 -------^__B7____ 五、發明說明（u ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 複數個壓銷5 A及四個壓銷5B為固定在彈性膜片 4A。保持環6則固定在彈性膜片4B。保持環6、導引構件 7及其他部分的詳細結構與第！及第2圖所示第】實施形 態之基板保持裝置同。壓銷5A及保持環6可不固定在彈 性膜片4A及4B，但可相對於彈性臈片4八及化自由移動。 以下說明第2實施形態之基板保持裝置的上環丨之動 作。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 上環1與第1實施形態相同的狀態以真空吸住半導體 晶圓W。施加在半導體晶圓w之抛光壓力及施加在保持環 6的壓力可個別獨立的控制。詳言之，供給於流體室88之 流體壓力為依據供給於流體室8八之流體壓力而調整以使 施加在半導體晶圓w之拋光壓力與施加在保持環6的壓力 具有最佳的相互關係。其結果形成從半導體晶圓W之中央 部分至其外周緣進而至配置在半導體晶圓w的徑向外周 圍之保持環6的外周緣之均勻的壓力分配。因此可防止半 導體晶圓W的外周邊部分之過度或不足的拋光。例如半導 體s曰圓W的外圓周部分比較徑向之内部部分需要較多或 較少的拖光時’則對於施加在保持環6的壓力可依據施加 在半導體晶圓W的拋光壓力增加或減小。因此對於半導體 晶圓W之外圓周部分所除去之基材份量可刻意增加或減 少 〇 第4圖表示本發明第3實施形態之基板保持裝置。依 第3實施形態，其中空的上環體2由第1環形隔牆2C1及 第2環形隔牆2C2將内部空間分隔成中央圓形空間 '在中 本紙張尺錢财闕家鮮(CNS)A4規格_(2i〇 X 297公爱) π

JT2D0ST 510842 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 五、發明說明（I2 )

央圓形空間外圍之中pa1 3¾ # _ „ + A 因< τ間％形空間及在中間環形空間外 外圓環形空間。在上環體2的下端固定有圓形彈性膜片 4A1之㈣環形彈性臈片μ及 在壞形彈性膜片4Α2之外圍的環形彈性膜片4β。彈㈣ 片4Α1之外周緣由包括環形薄板之保持板3以固定在第1 環形隔牆2C1 ’及彈性膜片4Α2之内周緣為由保持板3以 固定在第1環形隔牆2C1。彈性膜片4Α2之外周緣由包括 環形薄板之保持板31Β固定在第2環形隔牆奶，又彈性 膜片4B之内圓周緣為由保持板31B固定在第2環形隔牆 %2。彈性膜片4A1、4A2及4B可由單一的彈性膜片構成二 彈性膜片4B之外周緣為由環狀部3固定在上環體2之 圍牆2B。 上環體2與圓形彈性膜片4A1共同形成密封的圓形第 1流體室8A1，上環體2與環形彈性膜片4A2共同形成密 封之環形第2流體室8A2。上環體2與彈性臈片4β共同 形成密封之環形流體室8B。第i流體室8A1經由包2管 部4〇a與接頭4〇b之流體通路40供給以如壓力空氣之壓力 流體。第2流體室8A2經由包含管部50a與接頭5〇b之流 體通路50供給以如壓力空氣之壓力流體。流體室8β經由 包含管部45a與接頭45b之流體通路45供給以如壓力空氣 之壓力流體。供給至第i流體室8A1、第2流體室 流體室8B之流體壓力可由各設的調節器等個別獨立的調 整。各壓銷5B設有向下端開口的聯繫孔5a。聯繫孔經 由包含管部lla與接頭11b之真空通路u連接至真空源（ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 x 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) · ϋ n n n n ϋ ϋ 一吕*" 1 n 1· n n n n 一 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制衣 510842 A7 '-----—__B7 ______ 五、發明說明（13 ) 圖示）。 壓銷5A的一部分固定在圓形彈性膜片4Al，其餘的 壓銷5A及四個壓銷5B則固定在環形彈性膜片4A2。保持 環6為固定在彈性膜片4B。保持環6、導引構件7及其他 部分之詳細結構與第丨及第2圖所示第丨實施形態之基板 保持裝置相同。壓銷5A及保持環6可不必固定在彈性膜 片4A1、4A2及4B，但可相對於彈性膜片4A1、4A2及4b 自由移動。 以下說明第3實施形態之基板保持裝置之上環丨的動 作。 首先上環1與第1實施形態同樣的以真空吸住半導體 晶圓W。施加在半導體晶圓W之中央圓形領域的拋光壓 力、施加在半導體晶圓W之外圍環形領域的拋光壓力、以 及施加在保持環6的壓力可各自獨立的控制。特別是供給 至第1流體室8A1之流體壓力及供給至第2流體室8A2之 流體壓力為個別的依所需施加在半導體晶圓w中央圓形 部分與外圍環形領域的撤光壓力獨自調整。因此如半導體 晶圓W之外圍環形領域有比其中央圓形領域被拋光較少 的傾向時，則增加半導體晶圓W之外圍環形領域的拋光壓 力以補充對於該領域之抛光不足，由此對於半導體晶圓w 的全面能均勻的實施拋光。 供給至流體室8B之流體壓力為依供給至流體室8A1 及/或供給至流體室8 A2之流體壓力而調整以使施加在半 導體晶圓W之抛光壓力與施加在保持環6之壓力具有最佳 -I I 111--— II ---I----^-------11 (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） 13

Hio〇8 五、發明說明) 的關係。結果形成從半導體晶圓w之中央部分至其外周 邊進而至配置在半導體晶圓w夕卜圍之保持環6之連續°且 均勻的壓力分配。由此可避免半導體晶圓w之外周部二到 不足或過度的拋光。例如半導體晶圓w之外周部分比俨向 :内部部分需增加或減少其抱光程度時’可依據施加二 導體晶圓w的拋光麼力而增加或減少施加在保持環6的壓 力。由此可依所需而增加或減少對於半導體晶圓w之外 周部分的去除材料量。 第5及第6圖表示本發明第4實施形態之基板保持裝 如第5圖所示，上環1構成依據第4實施形態之基板 保持裝置。上環1包含向下方開口之令空上環體2、設在 中空上環體2内之供給有如壓力空氣之壓力流體的壓力流 體袋60、及複數之與壓力流體袋6〇保持接觸的壓銷ο。 上環1又包含與壓力流體袋60保持接觸之保持環Μ、用 於導引壓銷61做垂直移動之碟狀導引構件〇、以及用以 導引保持環62做垂直移動之環狀導引構件64。 壓力流體袋60包含袋形的彈性膜片及形成於該袋形 彈性膜片中之密封的流體室65。流體室65經由含有管部 及接頭之流體通路（未圖示）供給以如壓力空氣之壓力流 體。壓銷61具有各以預定面積與壓力流體袋6()保持接觸 之袋接觸端61a及各以預定面積與半導體晶圓…保持接觸 之晶圓接觸端61b。保持環62包含設在内側環形區域之第 1保誇環62A及設在外側環形區域之第2保持環62B。上 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱）

1T ΤΠϋϋ» 510842 A7 五、發明說明（i5 ) 述袋接觸端61a與晶圓接觸端61b的預定接觸面積的比率 可依各壓銷之位置而改變以依位置而定地控制施加於半導 體晶圓W之拋光壓力。 第6圖表示壓銷61之晶圓接觸端61b及保持環62的 下端。如第6圖所示，各晶圓接觸端61b大致形成方形。 壓銷61b之配置為使其晶圓接觸端61b大體涵蓋整個半導 體晶圓面。第1及第2保持環62A、62B各具環形下端62a、 62b，環形下端62a，62b各具有預定的面積且各提供與轉 台上的撤光面（例如搬光布)接觸的面積。上環體2連於於 類似第1圖所示上環驅動軸12的上環驅動軸（第5圖令未 表示）。 第4實施形態之基板保持裝置的動作如下：首先上環 1移動至具備女裝有搬光布等之抛光面的轉台上面位置， 然後將其降下使半導體晶圓壓接在拋光面上。此時供給抛 光液於拋光面，上環1及轉台各以其轴旋轉，轉台上的拋 光面接觸著半導體晶圓W以實施對於半導體晶圓w的拋 光。半導體晶圓W之外圓周邊緣由保持環62保持住以防 止半導體晶圓W自上環1的意外脫落。 半導體晶圓W可用兩種方式壓向拋光面。依第1方 法，具有預定壓力之壓力流體供給至壓力流體袋6〇之流體 室65，然後運作連接上環驅動轴（未圖示）之氣缸（未圖示） 將整個上環1以預定的壓力壓接於轉台上的拋光面。依此 方法時，施加在半導體晶圓W的拋光壓力由調節供給氣缸 之氣壓以調整至所需壓力而不變動供給至流體室65的壓 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） ^--------^---------^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 ------~^_— 五、發明說明（I6 ) 力流體之壓力。 依第2方法，首先運作連接有上環驅動軸之氣缸以將 上裒1移向轉台使半導體晶圓w接近拋光面，然後供給壓 力流體至流體室65使半導體晶圓w壓接於拋光面。依此 方法時，施加在半導體晶圓w的拋光壓力由調節供給流體 至65之壓力流體的壓力以調整至適當值而供給至氣缸之 氣壓則不變。 依上述第1或第2任一的方法，其施加在半導體晶圓 W的抛光壓力疋由設成與壓力流體袋及半導體晶圓w 之上表面接觸之壓銷6丨所施加。由於壓銷6丨受到壓力流 體袋65内流體的壓力而對半導體晶圓w分配均勻的負 荷，因此無關於半導體晶圓之厚度變化，對於整個半導體 晶圓W從中央部分至外周邊部分均能施加均勻的拋光壓 力。因此對整個半導體晶圓W能實施均勻的拋光。對於保 持環62則由壓力流體袋60施加以袓同於施加在半導體晶 圓W之抛光壓力的壓力。因此對於半導體晶圓w外圍之 撤光面亦施加有相同於拋光壓力的壓力。由而形成自半導 體晶圓W之中央部分至其外周緣以及至位於半導體晶圓 W外周圍之保持環62的外周緣之連續均勻的壓力分配。 因此可防止半導體晶圓W之外周部的拋光過度或拋光不 上述加壓流體袋可包含分隔於半徑方向之一圓形袋及 至少一配置該圓形袋徑向外側之環形袋的複數壓力流體 袋。具有分隔之複數壓力袋的基板保持裝置能提供與上述 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐) " Ιδ "~ΤΓ2005--- (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 510842 A7 B7 五、發明說明（I7 ) 第3及第4圖所示第2及第3實施形態相同的優點。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 第7A及7B圖表示採用第1及第2圖所示基板保持裝 置之抛光裝置之部分剖面前視圖。 如第7A及7B圖所示，拋光裝置具備於其上表面裝有 拋光布之轉台101、及用於將半導體晶圓冒向拋光布1〇2 壓接之上環1。上環1形成有壓力流體室8。上環1耦合於 雜上環驅動軸12的下端，上環驅動軸12活動的連結於固定 在上環頭103之上環氣缸1〇4並活動的連結於馬達ι〇5使 上環驅動軸12以其軸為中心旋轉。 如第7A圖所示，當供給具有預定壓力之壓力流體至 壓力流體室8時，上環1在負壓力下吸住半導體晶圓w， 即以低於大氣壓的壓力經由壓銷5B作用在轉台ι〇1上的 半導體晶圓W。然後如第7B圖所示，運作耦合上環驅動 軸12之上環氣红104使整個上環1以預定壓力壓向轉台 1〇1上的拋光布102。施加在半導體晶圓w之拋光壓力只 由調節供給至氣缸104的壓力至所需壓力值而不變更供給 至流體室8之流體壓力。 經 濟 部 智 慧 財 產 局 員 工 消 費 合 作 社 印 製 第8A、8B及8C圖表示使用第1及第2圖所示基板保 持裝置之另一撤光裝置的部分剖面前視圖 第8A、8B及8C圖所示拋光裝置在基本上與第7八與 7B圖所示拋光裝置相同，但其不同處在其上環頭^μ的上 表面設有止動部106。 如第8Α圖所示，上環丨在負壓力下吸住半導體晶圓 w’亦即以低於大氣壓的壓力經由壓銷5Β吸住半導體晶圓 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 510842 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（18 w將其移至轉台101的上方。然後如第8b圖所示，運作 耦合上環驅動轴12之上環氣缸104將上環i降低至受到止 動部106限制而停止於半導體晶圓玫即將接觸拋光布ι〇2 的位置。於此，由上環氣缸104供給之負荷或壓力為等於 或大於施加在半導體晶圓w及保持環6之實行拋光半導體 晶圓時的壓力。 其次供給具有預定壓力之壓力流體至流體室8使彈性 膜片4向下膨脹以降低壓銷5A、5B及保持環6而將半導 體晶圓w向拋光布102壓接。此時轉台1〇1及上環i各以 其軸旋轉而開始對半導體晶圓冒實施拋光。施加在半導體 晶圓W的拋光壓力則由調節供給流體室8之流體壓力而調 整至所需壓力。 本發明使用之轉台的拖光面可由搬光布（撤光墊）或固 疋磨料（fixed-abrasive)形成。市售之拋光布有如羅德 (Rodel)公司製之 SUBA 8⑼、ICM<)〇〇、IC-1 ⑼〇/suba 4⑽ (雙層布）及富士美（Fujimi)公司製之SUrfin xxx_5及Surfin 〇〇〇 以商 名 SUBA 800、Surfin xxx_5 及 Surfin 000 販 售之抛光布係含有尿烧樹脂（urethan re sin)黏合纖維之不 織布製成，而以商品名π] 000販售之拋光布則由硬聚氨 醋（單層）製成，其表面形成小孔而具有微凹狀或微孔。 固定磨料是以黏合劑將磨料粒形成板狀。實施拋光 時’則是由固定磨料表面本身產生的磨粒實施拋光。固定 磨料為由磨粒、黏合劑及微孔形成。例如使用於固定磨料 之磨粒為平均尺寸不超過0.5/zm之氧化鈽（Ce02)，及使用 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 x 297公釐） 18 312008 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 n n n I 一 OS > ϋ n n n n . p 510842 A7 B7 五、發明說明（l9 ) 環氧樹脂為黏合劑。固定磨料構成硬的拋光面。固定磨料 不但包含板狀的固定磨料，而且包含由固定磨料及黏著有 固定磨料之彈性拋光墊所構成之雙層構造的固定磨料墊。 另一硬拋光面可由上述IC-1000形成。 本發明能使用的拋光台不限定於上述以其轴旋轉的轉 台’而包含旋渦型（scroll type)旋轉之以旋轉台上任一點為 中心做旋轉運動的拋光台。 依本發明為由流體室内的流體施加壓力於加壓構件， 然後由加壓構件將加工件壓向拋光台的拋光面。由於加壓 構件施加連續均勻分配的壓力，因此對於整個加工件能施 加均勻的壓力而對整個加工件的表面實行均勻的拋光。 以上詳細說明本發明之較佳實施例，但在不離本發明 申請專利範圍内能瞭解可做種種的變更及修改。 -------------裝--- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -丨線· 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豕標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 19 312008

Claims (1)

1. 510842 8888 ABCD 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 六、申請專利範圍 1. 一種基板保持裝置’用以保持待拋光之基板及用以將該 工件壓向轉台上的抛光面，具備： 用以保持基板之上環體； 用以保持基板之外周邊的保持環； 設在該上環體中而用彈性膜片被覆的流體室，對該 流體室供給有流體；以及 設在該彈性膜片與基板之間之複數個加壓構件，透 過該加壓構件以該流體室的流體壓力將基板壓向該拋 光面。 2·如申請專利範圍第丨項之基板保持裝置，其中係透過該 彈性膜片以該流體室之該流體的該壓力將該保持環壓 向該抛光面。 3·如申請專利範圍第1項之基板保持裝置，其中該流體室 分隔成複數個流體室，該複數個流體室包含至少一個透 過該加壓構件將基板壓向該拋光面之流體室。 4·如申請專利範圍第1項之基板保持裝置，其中該流體室 係沿半棱方向分隔為複數個流體室，包含透過該加壓構 件將瓜向内側部分之基板壓向該撤光面之徑向内側流 體室及透過該加壓構件將徑向外側部分之基板壓向該 拋光面之徑向外側流體室。 5·如申請專利範圍第3項之基板保持裝置，其中該複數個 流體室包含至少一個用以將該保持環壓向該拋光面之 流體室。 6·如申請專利範圍第1項之基板保持裝置，其中施加在該 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁} If -------訂---------線»· 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 x 297公釐） 20 312008 ：)丄 /、、申凊專利範圍 基板之抛光壓力是由供給至該流體室之流體壓力所調 整。 7·如申請專利範圍第1項之基板保持裝置，其中施加在該 基板之抛光壓力係藉由調節該上環體壓向該拋光面的 壓力而調整而供給至該流體室之該流體壓力則保持不 變。 > 8·如申請專利範圍第1項之基板保持裝置，其中更具備用 以導引該加壓構件之導引構件。 9·如申請專利範圍第2項之基板保持裝置，其中該加壓構 件具有與該彈性臈片接觸之預定面積對與基板接觸之 預定面積之比為所需之值以依該加壓構件之位置調整 控制施加於基板的拋光壓力。 10.如申請專利範圍第丨項之基板保持裝置，其中該加壓構 件之中有些設有聯繫孔以吸住基板。 11·種撤光裝置’用於對基板實施樾光處理，具備： 其上具有拋光面之拋光台；及 經 濟 部 智 慧 財 產 局 員 工 消 費 合 作 社 印 製 用以保持待拋光之基板及用以將該基板壓向該拋 光面之基板保持裝置；而 前述基板保持裝置具備： 用以保持基板之上環體； 用以保持基板之外周邊的保持環； 設在該上環體中而用彈性膜片被覆的流體室，對該 流體室供給有流體；以及 設在該彈性膜片與基板之間之複數個加壓構件，透 312008 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐

   過該加壓構件以該流體室的流體壓力將基板壓向該拋 光面。 510842 /、、申清專利範圍 12·如申請專利範圍第11項之拋光裝置，其中係透過該彈 性膜片以該流體室之該流體的該壓力將該保持環壓向 該拋光面。 13·如申請專利範圍第n項之拋光裝置，其中該流體室分 隔成複數個流體室，該複數個流體室包含至少一個透過 該加壓構件將基板壓向該拋光面之流體室。 14·如申請專利範圍第u項之拋光裝置，其中該流體室係 沿半徑方向分隔為複數個流體室，包含透過該加壓構件 將徑向内側部分之基板壓向該拋光面之徑向内側流體 室及透過該加壓構件將徑向外側部分之基板壓向該拋 光面之徑向外側流體室。 15.如申請專利範圍第13項之拋光裝置，其中該複數個流 體室包含至少一個用以將該保持環壓向該拋光面之流 體室。 16·如申請專利範圍第U項之拋光裝置，其中施加在該基 板之抛光壓力是由供給至該流體室之流體壓力所調 整。 17.如申請專利範圍第η項之拋光裝置，其中施加在該基 板之抛光壓力係藉由調節該上環體壓向該拋光面的壓 力而調整而供給至該流體室之該流體壓力則保持不 變。 18·如申請專利範圍第η項之抛光裝置，其中更具備用以 • I --------^ · i 111—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 312008 510842 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 導引該加壓構件之導引構件。 19·如申請專利範圍第u項之拋光裝置，其，中該加壓構件 具有與該彈性膜片接觸之預定面積對與基板接觸之預 疋面積之比為所需之值以依該加壓構件之位置調整控 制施加於基板的抛光壓力。 20·如申讀專利範圍第n項之拋光裝置，其中該加壓構件 之中有些設有聯繫孔以吸住基板。 --------------裝.！ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁} · 線· 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（CN^A4規格GW X 297公爱） 23 312008