TW577785B - Apparatus and method for chemical mechanical polishing of substrates - Google Patents

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TW577785B
TW577785B TW090118623A TW90118623A TW577785B TW 577785 B TW577785 B TW 577785B TW 090118623 A TW090118623 A TW 090118623A TW 90118623 A TW90118623 A TW 90118623A TW 577785 B TW577785 B TW 577785B
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Nam Suh
Hilario L Oh
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Silicon Valley Group
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Description

577785 A7 ____ B7 _ 五、發明説明(1 ) 發明領域 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本發明相關於新創的用於薄碟片的化學機械拋光的設 備及方法,尤其相關於用於化學機械拋光機器的基板或晶 圓托架。 相關申請案 本專利申請案與同系審查中的專利申請案序號第 0 9 / 6 2 8,4 7 1號(代理人檔案編號 A — 69174/MSS)及第 09/628, 962 號 (代理人檔案編號A-69228/MSS)有關,二者 係同時申請並且整個藉著參考結合於此。 .發明背景 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 半導體的製造已經隨著裝置密度的增加而日益複雜。 此種高密度電路典型上要求要有緊密地間隔分開的金屬互 連線以及形成在互連線的頂部及其間的由絕緣材料例如氧 化物構成的多個材料層。半導體晶圓或基板的表面平面性 隨著材料層的沈積而退化。一般而言,一層的表面會具有 符合下方層的地形,並且隨著層數的增加,表面的非平面 性更顯著。 爲應付此問題,採用化學機械拋光(C Μ P )處理。 C Μ Ρ處理從晶圓的表面移去材料來提供大致平面狀的表 面。最近,C Μ Ρ處理也被用來製造互連線。例如,當沈 積銅引線或互連線時,一完全金屬層被沈積在具有形成於 氏張尺度適用中國國家標準(CNS ) Α4規格(210Χ297公釐) " ' -4 - 577785 A7 B7 五、發明説明(2 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 氧化物層的凹槽的晶圓的表面上。金屬層可藉著濺射或汽 相沈積或是藉著任何合適的傳統技術來沈積。氧化物層例 如摻雜或未摻雜的二氧化矽通常是藉著化學汽相沈積( CVD)而形成。金屬層覆蓋晶圓的整個表面,並且延伸 至凹槽內。然後,個別引線藉著從氧化物的表面移去金屬 層而被界定。C Μ P處理可被用來移去表面金屬而將引線 留下在凹槽中。引線藉著介於其間的氧化物層而互相絕緣 〇 一般而言,爲執行C Μ Ρ處理,使用化學機械拋光( CMP )機器。許多類型的CMP機器被用在半導體產業 中。CMP機器典型上採用上面具有拋光墊片的旋轉拋光 平台,以及托運表面要被平面化及/或拋光的晶圓的較小 .直徑的旋轉晶圓托架。旋轉晶圓的表面被固持或驅策抵靠 旋轉的拋光墊片。漿料在晶圓的拋光期間被進給至拋光墊 片的表面。 美國專利第5 , 9 6 4,6 5 3號中敘述此種習知技 術系統的一例。’ 6 5 3號專利所揭示的托架頭包含一底 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 座,以及連接於底座以界定第一,第二,及第三容室的一 撓性構件。容室內的壓力可被獨立地控制,使得抵靠晶圓 的撓性構件的相應部份的偏壓力可被獨立地控制。 ’ 6 5 3專利的托架頭也包含可附著於一驅動軸的一凸緣 ,以及將凸緣樞轉地連接於底座的一常平架(gimbal)。常 平架包含連接於底座的內圈,連接於凸緣以在二者之間界 定一間隙的外圈,以及位在間隙中的多個滾珠。 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) 577785 A7 B7 五、發明説明(3 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁} 因爲在已知的C Μ P系統中使用常平架來使晶圓托架 與拋光墊片對準,所以晶圓上的摩擦負荷不能與在拋光期 間抵靠晶圓的壓力分佈隔離。特別是,由常平架所提供的 多個自由度可能將一般而言平行於晶圓表面延伸的摩擦負 荷不利地轉變成爲垂直於晶圓表面延伸的法向力,因而直 接影響晶圓抵靠拋光墊片的壓力。這些摩擦力的耦合於晶 圓影響橫越晶圓的壓力分佈,而此又有害地影響從晶圓表 面移去材料的均勻性。因此,需要有新創的C Μ Ρ設備及 方法。 發明槪說 因此,本發明的一目的爲提供新創的化學機械拋光( C Μ Ρ )設備及方法。 更明確地說,在本發明的一方面中,提供的CM Ρ設 備及方法包含一晶圓托架,其可將晶圓扣持成使得晶圓抵 靠拋光墊片的壓力分佈與在拋光程序期間施加在晶圓上的 摩擦負荷無關。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 在本發明的另一方面中,提供一種化學機械拋光設備 ,其包含具有用來偏壓晶圓抵靠拋光墊片的晶圓壓力系統 的晶圓托架,以及用來扣持晶圓的扣環,其中扣環抵靠拋 光墊片的壓力與偏壓晶圓的晶圓壓力系統無關地被控制。 在本發明的另一方面中,晶圓托架包含形成有多個容 室的撓性膜片,其中多個容室的每一個在晶圓上的相應局 部區域處獨立地驅策抵靠晶圓,以選擇性控制施加於容室 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210 X297公釐] 577785 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7五、發明説明(4 ) 的壓力量,因而在C Μ P處理期間控制在晶圓上的相應局 部區域處的材料移去率的範圍。 本發明的上述及其他目的可藉著採用一晶圓托架總成 的一化學機械拋光系統來達成,其中晶圓托架總成具有晶 圓托架支撐框架,可旋轉地安裝在晶圓托架支撐框架上的 晶圓托架頭殻體,以及包含伸縮件的底座,其中伸縮件將 底座可操作連接於托架頭殻體,使得在化學機械拋光操作 期間,旋轉扭矩與從晶圓托架底座傳送至晶圓托架頭殻體 的摩擦負荷無關地從晶圓托架頭殼體傳遞至晶圓托架底座 〇 更明確地說,晶圓托架總成包含晶圓托架支撐框架, 可旋轉地安裝在晶圓托架支撐框架上的晶圓托架頭殼體, .以及包含伸縮囊的底座,其中伸縮囊將晶圓托架底座操作 連接於晶圓托架頭殼體,使得旋轉扭矩從晶圓托架頭殼體 傳遞至晶圓托架底座。另外設置有一扣環,其操作連接於 扣環軸承,而扣環軸承在限制扣環與晶圓托架頭殼體之間 的相對徑向運動之下容許二者之間的相對軸向運動;及一 扣環伸縮件,其操作連接扣環軸承以驅策扣環抵靠拋光構 件。由伸縮囊,晶圓托架底座,及晶圓托架頭殼體形成的 容室可被加壓來與扣環上的任何摩擦負荷無關地裝載晶圓 托架底座抵靠拋光構件。 在另一實施例中,晶圓托架另外包含連接於底座且界 定多個容室的撓性構件,此撓性構件的下表面提供一晶圓 接收表面,其具有與多個容室的各別容室相關聯的多個內 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) Α4規格(210Χ297公釐) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 577785 A7 B7 五、發明説明(5 ) 部部份,以在晶圓的表面上界定相應的局部區域,並且其 中每一容室內的壓力可被獨立地控制。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 圖式簡要敘述 結合在說明書中成爲說明書的一部份的圖式顯示本發 明的實施例,並且與說明書的敘述一起用來說明本發明的 原理。 圖1爲根據本發明的化學機械拋光設備的立體圖。 圖2爲圖1所示的晶圓托架總成的放大立體圖。 圖3爲沿線3 - 3所取的圖2所示的晶圓托架總成的 剖面圖,並且顯示流體連接系統。 圖4爲圖2所示的晶圓托架總成的不同剖面圖,顯示 .電連接系統。 圖5爲本發明的晶圓托架頭的頂視圖。 圖6 A , 6 B ,及6 C分別爲沿線A _ A,B — B, 及C 一 C所取的圖5所示的晶圓托架頭的剖面圖。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 圖7爲根據本發明的在化學機械拋光程序期間由圖A 至C的晶圓托架頭所產生的抵靠晶圓的壓力的示意圖。 圖8爲根據本發明的一實施例的撓性膜片的頂視圖。 圖9 A及9 B分別爲沿線A A及一所取的圖8的撓性 構件的剖面圖。 圖1 0A及1 Ο B爲圖A至B所示的晶圓托架頭的分 解立體圖。 圖1 1爲根據本發明的一實施例的控制系統的方塊圖 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) 577785 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7五、發明説明(6 ) 〇 圖1 2爲根據本發明的另一實施例的沿著中心所取的 圖5所示的晶圓托架頭的剖面圖。 圖1 3 A及1 3 B爲根據本發明的另一實施例的分別 沿線A A及-所取的圖8的撓性構件的剖面圖。 元件對照表 3 0 化學機械拋光(C M P )設備 3 2 拋光站 34 硏磨拋光墊片 36 組合式裝載及淸潔站 3 8 晶圓托架組成 4 0 機器底座 42 工作台頂部 44 可旋轉平台 46 墊片調節器 4 8 臂 5 0 調節器頭 52 晶圓托架支撐框架 5 4 軌道 5 6 晶圓托架頭 5 8 驅動總成 60 安裝支架,安裝凸緣 6 2 通孔 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 577785 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明説明(7 ) 64 圓柱形頭軸 6 6 軸承總成 6 8 晶圓托架頭本體,托架頭殼體 7 0 電馬達,托架馬達 7 2 電馬達定子 74 電馬達轉子 76 管狀導管 7 8 通道 8 0 通道 82 電旋轉耦合件或旋轉電通件 84 流體旋轉耦合件或旋轉流體通件 8 6 頭軸凸緣 8 8 通道 9 0 通道 92 托架頭底座 9 4 撓性膜片 9 5 封閉囊 9 6 扣環 9 7 晶圓 9 8 伸縮囊 10 0 晶圓托架頂板 10 1 流體通道 102 流體通道 10 3 通道 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -10 - 577785 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明説明(8) 10 4 通道 105 撓性壓力線路 10 6 第一中心容室 107 撓性壓力線路 10 8 第二環狀(內部)容室 110 第三環狀(中間)容室 112 第四環狀(外部)容室 114 第一環狀凸緣 116 凸緣 118 凸緣 12 0 凸緣 122 內表面 124 第一嵌環 126 第二嵌環 128 第三嵌環 13 0 第四嵌環 132 第一圓形內部部份 13 4 第二環狀內部部份 13 6 第三環狀中間部份 13 8 第四環狀外部部份 140 環狀扣環安裝構件 14 2 扣環軸承,彎曲構件 144 扣環伸縮件 146 薄環狀部份 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -11 - 577785 A7 B7 五、發明説明(9 ) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1 5 1 應 變計 2 0 0 壓 力控 制 器 2 0 2 壓 力分佈控制 器 2 0 4 晶 圓資 料 庫 2 0 5 感 測器 2 0 6 C Μ Ρ 機 器 2 0 8 晶 圓的 處 理 刖 厚 度 2 1 〇 晶 圓的 處 理 後 厚 度 2 5 1 容 室 2 5 2 容 室 2 5 3 容 室 2 5 4 容 室 2 5 5 容 室 2 5 6 容 室 2 5 7 容 室 2 5 8 容 室 2 5 9 剛 性支 座 剛 性 壞 2 6 0 剛 性支 座 5 剛 性 m 2 6 1 剛 性支 座 ? 剛 性 2 6 2 剛 性支 座 ? 剛 性 ΤΡ^- 2 6 3 撓 性構 件 2 6 4 偏 壓板 2 7 0 膜 片 2 7 2 撓 性管 件 容 室 分割管件 (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(210X297公釐) 577785 A7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 ___ B7 _五、發明説明(10 ) 274 容室間限制件或管件 Pi 箭頭 P 2 箭頭 P 3 箭頭 P 4 箭頭 W 矽晶圓 發明的詳細敘述 本發明提供新創的化學機械拋光(C Μ P )系統。更 明確地說,本發明人開發出具有重大有利點的C Μ Ρ設備 及方法,其包含可扣持晶圓的晶圓托架,使得晶圓抵靠拋 光墊片的壓力分佈與在拋光程序期間施加在晶圓上的摩擦 負荷無關。另外,在另一實施例中,C Μ Ρ設備及方法包 含具有用來偏壓晶圓抵靠拋光墊片的晶圓壓力系統的晶圓 托架,以及用來扣持晶圓的扣環,其中扣環抵靠拋光墊片 的壓力與偏壓晶圓的晶圓壓力系統無關地被控制。另外, 在本發明的另一實施例中,晶圓托架包含形成有多個容室 的撓性膜片,其中多個容室的每一個獨立地驅策抵靠晶圓 ,以在晶圓表面上界定相應的局部區域。這些容室被獨立 地加壓,以選擇性地控制施加於容室的壓力量,因而在 c Μ Ρ處理期間控制在晶圓表面上的相應局部區域處的材 料移去率的範圍。 如此,具有重大有利點的本發明提供一種晶圓托架, 其對於晶圓扣持及壓力施加具有想要的設計參數。用於晶 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) Α4規格(210Χ297公釐) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -13 - 577785 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 _五、發明説明(11 ) 圓扣持的必要功能之一爲支撐用於拋光的摩擦負荷。根據 本發明,這些負荷在不使用習知技術中所見的常平架結構 之下被傳遞至心軸軸承。在習知技術系統中,常平架典型 上被用來使晶圓托架與墊片對準。如上所述,以常平架配 置,晶圓上的摩擦負荷未與拋光期間分佈於晶圓的壓力隔 離,因而導致不均勻的問題。相較之下,本發明將摩擦力 與分佈於晶圓的壓力隔離,且採用機器精確度來將扣環與 墊片對準,並且藉著使用將晶圓與拋光墊片表面對準的撓 性膜片來容許晶圓後方的柔順。除了晶圓上的壓力分佈與 摩擦負荷的互相獨立之外,本發明也提供扣環與晶圓壓力 系統的互相獨立性,此容許依所想要的來與標稱拋光壓力 獨立地控制扣環壓力或位置。此特徵可藉著控制由墊片所 造成的邊緣效應而增進C Μ P處理的均勻性。 以下會詳細參考本發明的實施例,其例子顯示在圖式 中。雖然本發明會相關於特定且較佳的實施例來敘述,但 是應瞭解本發明不受限於這些實施例。相反的,本發明涵 蓋可被包含在由附隨的申請專利範圍所界定的本發明的精 神及範圍內的另外選擇,修正,及等效物。 參考圖式,其中相同的組件在不同的圖中由相同的參 考數字標示,圖1顯示根據本發明的化學機械拋光設備 3 0,其包含支撐硏磨拋光墊片3 4的多個拋光站3 2 , 組合式裝載及淸潔站3 6,以及晶圓托架總成3 8。 化學機械拋光(C Μ Ρ )設備3 0被提供來處理一或 多個基板,並且特別適合於拋光矽晶圓W的表面來移除過 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) Α4規格(210Χ297公釐) '~ -14- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 577785 Α7 Β7 各種不同的處理參數必須被準確地控 理的物料通過量最大,亦即使化學機 最大。例如,對平台的漿料流動分佈 力分佈,晶圓與拋光墊片的相對速度 況均爲決定C Μ Ρ設備的物料通過量 包含上面安裝有工作台頂部4 2的機 頂部4 2支撐一系列的拋光站3 2及 3 6。拋光站3 2及裝載/淸潔站 載/淸潔站3 6提供多種功能,包括 )接收個別晶圓淸洗晶圓,將晶圓載 ,從晶圓托架總成3 8接收晶圓,再 後將晶圓傳遞回至裝載/淸潔站3 6 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明説明(12 量及不想要的材料。 制及監視來使晶圓處 械拋光的物料通過量 ,晶圓抵靠平台的壓 ,以及拋光墊片的情 的重要因數。 c Μ P設備3 〇 器底座4 0。工作台 組合式裝載及淸潔站 3 6被線性排列。裝 從裝載設備(未顯示 入晶圓托架總成3 8 次淸洗晶圓,以及最 (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 每一拋光站3 2包含可釋放地固定在其上的可旋轉平 台4 4及硏磨拋光墊片3 4。平台4 4的尺寸較佳地成爲 使得其直徑比要被拋光的晶圓大大約1 · 5至3倍。平台 4 4可爲由合適的機構(未顯示)可旋轉地驅動的可旋轉 鋁或不鏽鋼板件。較佳地,易於產生污染粒子的平台驅動 機構及其他組件位在平台44的下方,並且因而在拋光墊 片3 4的下方。對於大多數的拋光處理,平台4 4以大約 每分鐘50至500轉的速率旋轉,但是可使用其他速率 〇 拋光墊片3 4較佳地由柔順的且通常是多孔狀的材料 15 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) Α4規格(210Χ297公釐) 577785 Α7 Β7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明説明(13) 形成爲具有柔順拋光表面。拋光墊片藉著壓敏黏著劑層而 附著於平台4 4。拋光墊片3 4可具有一硬質上層及一較 軟的下層。上層可爲混合有塡料的聚氨基甲酸乙酯。下層 可由以氨基甲酸乙酯瀝濾的壓縮毛氈纖維構成。 每一墊片表面可由墊片調節器46來硏磨,其中墊片 調節器4 6具有設置在可被定位在墊片上的任何特定半徑 處的一臂4 8上的調節器頭5 0,並且在產生相對運動之 下被裝載抵靠墊片。墊片調節器4 6保持拋光墊片3 4的 情況,使得其將漿料有效地傳輸至墊片與晶圓的拋光界面 。墊片調節器可包含一淸洗站,以移除漿料及磨耗材料。 含有在傳輸流體中的硏磨粒子例如二氧化矽以及可能 有的化學反應催化劑例如氫氧化鉀的漿料藉著於平台4 4 的中心的漿料供應口或在墊片上方的配送器管(未顯示) 而供應至拋光墊片3 4的表面。或者,漿料可經由晶圓托 架而被送至墊片的表面。充分的漿料量被提供來保持在拋 光期間從晶圓表面有最大的材料移除率。 晶圓托架支撐框架5 2被定位在機器底座的上方。晶 圓托架支撐框架5 2被支撐成爲可沿著合適的軌道5 4而 於X軸線方向沿著工作台頂部4 2線性移動。晶圓托架支 撐框架5 2支撐晶圓托架3 8以使其可在X z平面內移動 。晶圓托架3 8接收及固持晶圓,並且將晶圓壓抵於在每 一拋光站3 2的平台4 4上的拋光墊片3 4以拋光晶圓。 晶圓托架支撐框架5 2及晶圓托架3 8較佳地包含密封的 蓋板及圍封件,以將由於其組件所產生的粒子所造成的晶 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(21〇Χ 297公釐) " _16_ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 577785 A7 B7 五、發明説明(彳4 ) 圓污染減至最少。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁j 在實際拋光期間,晶圓托架3 8被定位在拋光站3 2 的平台4 4處及其上方。收容在支撐框架5 2內的致動器 相對於晶圓托架支撐框架5 2降低晶圓托架3 8以及附著 於其的晶圓而使其與拋光墊片3 4接觸。晶圓托架3 8驅 策晶圓抵靠拋光墊片3 4。 參考圖2, 3,及4,晶圓托架38包含晶圓托架頭 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 5 6,具有用來在X z平面內移動晶圓托架3 8的致動器 (未顯示)的支撐框架5 2,以及驅動總成5 8。驅動總 成5 8包含剛性地安裝在支撐框架(圖3或4中未顯示) 上的安裝支架6 0。安裝支架6 0具有通孔62,其具有 在工作台頂部4 2上方大致直立延伸的軸線。驅動總成 5 8也包含藉著合適的軸承總成6 6而同心地且可旋轉地 連接於安裝凸緣6 0的圓柱形頭軸6 4。頭軸6 4剛性支 撐晶圓托架頭本體6 8。電馬達7 0相對於晶圓托架支撐 框架5 2旋轉晶圓托架頭5 6。較佳地,使用大直徑托架 馬達7 0來對含有流體及電導管的通孔6 2提供餘隙。托 架馬達7 0包含安裝在安裝凸緣6 0上的電馬達定子7 2 ,以及安裝在頭軸6 4上的電馬達轉子7 4。較佳地,馬 達7 0爲無刷式D C (直流)馬達,以將污染粒子的產生 減至最小。馬達的組件可由一殻體來圍封或由一蓋件來保 護,以在化學機械拋光設備/方法的操作期間不受無意的 漿料噴濺或污染。 爲將晶圓裝載抵靠拋光墊片34的表面,晶圓托架 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210 X 297公釐) 577785 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 __ B7 ____五、發明説明(15 ) 3 8及晶圓托架頭5 6於z方向移動,直到晶圓壓抵於拋 光墊片3 4。晶圓托架3 8升高以使得在晶圓在拋光站 3 2與裝載/淸潔站3 6之間的傳遞期間,晶圓托架頭 5 6及晶圓可被升高離開拋光墊片。 較佳地,C Μ P設備對晶圓施加每平方英吋大約二至 十磅(p s i )的力,並且此壓力可在拋光期間改變。電 馬達7 0以每分鐘大約3 0 0至5 0 0轉的速率旋轉晶圓 托架頭56,但是可適當地選擇其他速率。如上所述,平 台4 4以每分鐘3 0 0至5 0 0轉的速率旋轉。晶圓托架 頭與平台的旋轉速率最好是大致相等,但是並非完全同步 ,以平均墊片的不均勻性。取決於應用,可使用其他速率 0 圖3及4爲分別顯示流體系統及電系統的不同剖面圖 。參考圖3及4,管狀導管76與頭軸64同心地延伸。 管狀導管7 6大致延伸頭軸6 4的整個長度。一電旋轉耦 合件或一旋轉電通件8 2及一流體旋轉耦合件或一旋轉流 體通件8 4均可操作地安裝在導管7 6的頂部處。因此, 電路及流體迴路從不旋轉的晶圓托架支撐框架5 2可操作 地延伸通過各別的旋轉耦合件8 2,8 4,通過可旋轉的 頭軸6 4,並且至可旋轉的晶圓托架頭5 6。明確地說, 一電路通道及多個流體通道延伸通過導管76,並且容許 一電源及多個泵及/或閥被可操作地連接於晶圓托架頭 5 6 0 在圖4所示的實施例中,電通道7 8被設置用於電馬 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) ~ — (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 577785 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 _ B7 ____五、發明説明(16) 達的電耦合以及用於可能設置在晶圓托架頭5 6上的任何 電感測器。六個流體通道(其中兩個在圖3中以6 1及 6 3標示)也被設置來將六個被獨立控制的流體源流體連 接於形成於晶圓托架頭5 6的以下會討論的各別流體壓力 容室以及伸縮囊及扣環伸縮件。此組態容許晶圓托架頭 5 6在抵靠拋光墊片3 4的晶圓表面的局部區域處施加有 變化的壓力,如以下會更詳細討論的。流體通道也被用來 以真空夾持晶圓於晶圓托架頭5 6的底部的方式氣動地啓 動晶圓托架頭5 6。 參考圖3及4,頭軸6 4包含從頭軸6 4的底部徑向 延伸的頭軸凸緣8 6。頭軸凸緣8 6大致上爲一盤形體, 並且包含相應於導管7 6的電通道7 8及流體通道8 0的 通道8 8,9 0。 特別有利地,晶圓托架頭5 6在不受機器的摩擦負荷 的影響之下對晶圓提供壓力分佈。明確地說,參考爲晶圓 托架頭5 6的頂視圖的圖5 ,其分別顯示相應於圖6 A , 6B,及6C的剖面A — A, B — B,及C — C。參考圖 6A至6C及圖10,晶圓托架頭56包含托架頭殼體 6 8,托架頭底座9 2,安裝在托架頭底座9 2上的背撐 板上以形成形成有容室的封閉囊9 5的撓性膜片9 4 (也 被稱爲隔室化膜片),以及扣環9 6。本發明的晶圓托架 3 8利用伸縮囊9 8來將封閉囊9 5連接於托架頭本體 6 8,以使得托架頭底座9 2可順應晶圓與拋光墊片3 4 之間的不對準。 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(21〇><297公釐) ~ 一 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 577785 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明説明(17 ) 晶圓托架頭本體6 8藉著晶圓托架頂板1 〇 〇而連接 於頭軸凸緣8 6。托架頭底座9 2藉著伸縮囊9 8而可操 作地連接於托架頭本體6 8。伸縮囊9 8可操作地連接於 托架頭底座9 2及托架頭本體6 8且將扭矩傳送至托架頭 底座9 2及托架頭本體6 8,以繞大致垂直於拋光墊片 3 4的表面的旋轉軸線旋轉托架頭。伸縮囊9 8具有被加 壓的空穴,並且該壓力被定義成爲偏壓,其平衡撓性膜片 施加在晶圓上的力。此偏壓可被改變,以控制施加在膜片 上的力。伸縮囊9 8可由容許傳送扭矩,提供於z方向的 柔順性,及具有在大約0至4 0 p s i a的範圍內的壓力 容量的任何合適的材料形成。伸縮囊9 8較佳地由金屬形 成,但是其也可由柔順的材料例如矽酮或彈性體形成。 晶圓托架本體6 8及晶圓托架頂板1 0 0均包含相應 於導管7 6的電通道7 8及流體通道8 0的多個通道。在 較佳實施例中,六個流體系統通道形成於頂板1 0 0,兩 個分別提供流體來加壓伸縮囊及扣環伸縮件,而四個用來 加壓撓性膜片的選定區域,如以下所討論者。晶圓托架本 體6 8的流體通道藉著在伸縮囊9 8內延伸的合適的壓力 線路(未顯示)而流體連接於晶圓托架頭底座9 2的各別 流體通道。一流體系統通道的例子顯示在圖6 A中,其中 流體通道1 0 1延伸通過頂板1 0 0,並且流體通道 1 0 2延伸通過晶圓托架頭底座9 2 ,二者經由撓性壓力 線路1 0 7而連接。圖6 C顯示另一流體系統,其具有延 伸通過頂板1 0 0及托架頭底座9 2的通道1 〇 3及 (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(210X297公釐) _ 577785 A7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 B7五、發明説明(18) 1 〇 4,二者由撓性壓力線路1 0 7連接。雖然在特定的 剖面圖中未顯示,但是可採用多個其他類似的流體系統。 特別有利地,托架頭底座9 2藉著伸縮囊9 8而連接 於晶圓托架頭本體6 8。伸縮囊9 8容許托架頭底座9 2 相對於晶圓托架頭本體6 8樞轉,使得晶圓托架頭底座 9 2可維持大致平行於拋光墊片3 4的表面。明確地說, 伸縮囊9 8容許晶圓托架頭底座9 2及安裝於其的晶圓相 對於拋光墊片3 4旋轉,並且樞轉來順應與拋光墊片3 4 的不對準以及晶圓的不規則性,例如傾斜。伸縮囊9 8也 將向下的壓力與橫向負荷無關地從頭軸6 4傳遞至托架頭 底座9 2。如此,伸縮囊9 8與來自晶圓的任何側向負荷 隔離,例如由晶圓與拋光墊片3 4之間的摩擦所產生的剪 .力。因此,由撓性膜片9 4所施加在晶圓上的抵靠拋光墊 片3 4的壓力與在拋光過程期間所產生的任何側向負荷無 關。另外,摩擦負荷與對晶圓的壓力分佈隔離。 扣環9 6的內表面1 2 2與撓性膜片9 4的底部表面 一起界定一晶圓接收凹部。扣環9 6防止晶圓脫離晶圓接 收凹部,並且將橫向負荷從晶圓傳遞至晶圓托架頭本體 6 8,如以下所詳細討論的。 撓性膜片9 4連接於托架頭底座9 2且在托架頭底座 9 2下方延伸。撓性膜片9 4的底部表面提供一晶圓接收 表面。當密封於底座9 2時,撓性膜片9 4形成具有第一 中心容室106及第二,第三,及第四環狀容室108, 110, 1 1 2的封閉囊。雖然顯示及描述四個容室,但 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X 297公釐) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -21 - 577785 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明(19) 是可採用其他數目的多個容室,並且本發明不受限於四個 容室。撓性膜片9 4是由具有撓性及彈性的材料例如高強 度矽酮橡膠形成的圓形薄材。較佳地,膜片9 4爲具有從 40至80的蕭而(Shore ) A硬度計硬度的材料。膜片材 料應具有良好的與不鏽鋼或其他背撐板材料黏結的黏結特 性,並且展現對酸及鹼的化學抗性。 特別有利的,設置有扣環9 6及扣環伸縮件1 4 4。 本發明的此方面容許在拋光期間所發展的側向負荷藉著扣 環9 6而被傳遞至晶圓托架頭本體6 8,或是較佳地被傳 遞至頭軸6 4 (其經由頂板1 0 0被剛性固定),而非被 傳遞至晶圓。此提供顯著優於習知技術晶圓托架的有利點 0 扣ί哀9 6安裝在環狀扣環安裝構件1 4 0上,而安裝 構件1 4 0被接收在扣環軸承1 4 2的一環狀凹槽中。扣 環9 6可藉著螺紋或是於所有的方向限制扣環9 6的任何 其他合適機構而被扣持。在所舉出的實施例中,扣環軸承 是由彎曲構件1 4 2構成。或者,扣環軸承1 4 2可由靜 液壓軸承(未顯示)構成。彎曲構件1 4 2藉著扣環伸縮 件1 4 4而與晶圓托架頭本體6 8互連。扣環伸縮件 1 4 4被加壓以將扣環9 6偏壓抵靠拋光墊片。扣環伸縮 件1 4 4可由於ζ方向提供柔順性且具有在大約〇至4 0 p s i a的範圍內的壓力容量的任何合適的材料形成。扣 環伸縮件可由塑膠或金屬製成,但是以塑膠較佳,因爲扣 環伸縮件不像伸縮囊一樣會將扭矩耦合至扣環。 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -22· 577785 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明説明(20 ) 如上所述,扣環9 6的內表面與撓性構件9 4的底部 表面一起界定用來接收晶圓9 7的晶圓接收凹部。扣環 9 6防止晶圓脫離晶圓接收凹部,並且將橫向負荷從晶圓 傳遞至晶圓托架頭本體6 8。 彎曲構件1 4 2另外藉著一薄環狀部份1 4 6而與晶 圓托架頭本體6 8互連。在另一實施例中,彎曲構件 1 4 2可由軸承來取代以容許相對運動。薄環狀部份 1 4 6容許扣環9 6在不影響扣環上的負荷之下直立運動 。特別有利的,此容許扣環9 6上的側向負荷與扣環9 6 抵靠拋光墊片3 4的壓力無關地且與晶圓抵靠拋光墊片的 壓力無關地傳遞至晶圓托架頭本體6 8。藉著容許獨立且 精確地控制由扣環所施加在拋光墊片上的壓力,本發明容 許邊緣效應被控制,例如邊緣快速拋光。彎曲構件1 4 2 所造成的負荷可由放置在薄環狀部份1 4 6上的應變計 1 5 1來測量,並且藉著由致動器所造成的晶圓托架的直 立移動而減至最小。 如上所述,並且如圖8,9 A,及9 B進一步詳細顯 示的,撓性膜片9 4連接於背撐板或托架頭底座9 2而形 成包含多個容室106, 108, 110, 112的封閉 囊。例如,圖3所示的撓性膜片包含四個直立延伸的同心 凸緣1 1 4, 1 1 6 , 118, 1 2 0,其在連接於托架 頭底座9 2:時,界定第一中心圓形容室1 0 6,環繞第一 容室1 0 6的第二環狀內部容室1 0 8 ,環繞第二容室 1 0 8的第三環狀中間容室1 1 0,以及環繞第三容室 (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 X297公釐) 23- 577785 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明(21) 1 1 0的第四環狀外部容室1 1 2。容室的加壓控制晶圓 抵靠拋光墊片3 4的向下壓力。 膜片可由任何合適的材料例如撓性彈性體構成。較佳 地,膜片爲具有在大約4 0至80的範圍內的蕭而(Shore )A硬度計硬度的矽酮橡膠材料。膜片材料應具有良好的 與不鏽鋼黏結的黏結特性,並且應展現對酸及鹼的化學抗 性。 第一環狀凸緣114可被固定於在托架頭底座的底部 表面上的一第一環狀凹部或凹槽中,並且由可釋放地接收 在第一環狀凹部內的第一嵌環1 2 4鎖緊於定位。類似地 ,第二,第三,及第四嵌環126, 128,130分別 將第二,第三,及第四環狀凸緣鎖緊於第二,第三,及第 四環狀凹部或凹槽內。 泵或其他合適的調節流體壓力源(未顯示)藉著合適 的第一流體迴路而可操作地連接於第一容室1 0 6,其中 第一流體迴路延伸通過旋轉流體耦合件,導管,頭軸凸緣 8 6,及晶圓托架頭本體6 8 ,通過延伸通過伸縮囊9 8 的合適的流體線路,以及通過晶圓托架頭底座9 2。類似 地,第二,第三,及第四泵或其他調節流體壓力源可操作 地連接於第二,第三,及第四容室。 當泵迫使較佳地爲例如空氣的氣體的流體進入容室之 一內時,該容室中的壓力會增加,並且撓性膜片的前面會 被迫向下或向外而抵靠晶圓。此又驅策晶圓抵靠拋光墊片 。因爲每一容室可被獨立地加壓,所以此容許晶圓的選定 (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(210X297公釐) -24- 577785 A7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 _ B7 五、發明説明(22) 的局部區域以比其他區域快的速率被拋光。 更明確地說,在較佳實施例中,撓性膜片9 4包含分 別位在第一,第二,第三,及第四容室下方的第一圓形內 部部份1 3 2,第二環狀內部部份1 3 4 ,第三環狀中間 部份1 3 6,以及第四環狀外部部份1 3 8。如此,容室 中的壓力可控制由各別的撓性膜片部份所施加於抵靠拋光 墊片的晶圓的相應部份的向下壓力。雖然敘述四個容室, 但是可使用兩個或兩個以上的任何數目的容室,並且本發 明不受限於所示的例子。 一般而言,最外部的環狀膜片部份1 3 6, 1 3 8與 第一及第二膜片部份1 3 2, 1 3 4相比於徑向較窄,以 與施加於晶圓的中心及中間部份的壓力無關地提供相鄰於 晶圓邊緣的窄邊緣區域的準確壓力控制。在一例子中,第 一,第二,第三,及第四膜片部份132, 134, 136,及138分別具有大約30mm (毫米),30 mm, 2 5mm,及15mm的徑向寬度。 容室中的壓力可被獨立地控制以將晶圓的拋光均勻性 增至最大。任一容室中的平均壓力可在拋光期間與其他容 室無關地被控制,以補償不均勻的拋光。 撓性膜片9 4變形以配合晶圓的背側。例如,如果晶 圓翹曲或成弓形,則撓性膜片會有效地與翹曲或成弓形的 晶圓的輪廓相符。另外,撓性膜片會配合晶圓表面上的厚 度變化。如此,特別有利地,晶圓上的負荷會維持均勻, 即使是晶圓的背側上有表面不規則性。 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -25- 577785 A7 ________B7 _ 五、發明説明(23) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 在操作時,晶圓會在其背側抵靠撓性膜片之下被裝載 於晶圓接收凹部。晶圓可被來自撓性膜片9 4的底側的真 空夾持力固持。例如,可在撓性膜片的容室的任何之一( 較佳地爲兩個容室)中抽真空來固持晶圓。 晶圓的表面與拋光墊片被驅策成爲互相抵靠。漿料被 進給至晶圓與墊片之間的界面。晶圓與拋光墊片典型上均 旋轉,但是此並非必要。晶圓及墊片之一或兩者可線性移 動。當墊片及晶圓被驅策成爲互相抵靠時,晶圓表面上的 材料被移去。可以本發明的設備來實施的C Μ P處理的一 例另外敘述在同系審查中的美國專利申請案序號第 0 9 / 6 2 8,9 6 2號(申請人檔案編號 Α-69228/MSS)中,其藉著參考整個結合於此 〇 特別有利地,本發明提供經由分開的流體通道系統來 獨立地改變於撓性膜片的容室內的壓力,以驅策相應的部 份132, 134, 136,及138在晶圓表面上的相 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 應的局部區域處抵靠晶圓。此容許本發明的設備可在晶圓 表面上的局部區域的每一個處控制及改變材料移除量。特 別是,多個區域被界定在晶圓表面上,並且相應於形成於 接合晶圓的膜片的容室。較佳地,區域爲環狀,但是區域 可由任何合適的形狀形成。參考圖7 ,圖中顯示這些區域 的一例,並且其另外敘述在同系審查中的申請案序號第 0 9 / 6 2 8,4 7 1號(申請人檔案編號 A-69174/MSS)中。藉著改變容室中的壓力, 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) -26- 577785 Α7 Β7 五、發明説明(24) 晶圓上的拋光率在相應於相鄰容室及部份的每一個的晶圓 上的局部區域處被控制。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 明確地說,施加於晶圓的壓力由如圖7中的箭頭p 1至 P 4所示的容室的每一個中的壓力來分開地控制。其結果爲 晶圓表面上的同心區域可藉著控制相應容室4 6中的壓力 而以不同的速率被拋光。雖然圖中顯示四個區域,但是可 界定兩個或兩個以上的任何數目的容室。另外,區域可具 有不同的形狀,而不受限於環形形狀,但是對於外部區域 而言環形形狀較佳。在較佳實施例中,膜片含有界定四個 區域的四個容室,此四個區域包括一個圓形中心區域以及 三個環狀同心區域。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 較佳地,本發明的C Μ P設備會包含一或多個現場感 測器,其提供與晶圓的拋光進度有關的資訊。拋光期間的 關鍵參數爲從晶圓表面移去的材料的移除率。因此,較佳 地,一感測器會以比由撓性膜片的容室所形成的區域的寬 度精細大約2至5倍的空間解析度來提供與移除率有關的 資訊。此包含感測器的有效點尺寸以及有效樣本間隔。樣 本間隔爲感測器與晶圓之間的相對速度及所用的樣本率的 函數。感測器的最適當類型可根據被移去的材料的種類來 改變。例如,當移去氧化物層時,可採用此技術中已知的 干涉儀感測器。或者,當移去金屬層時。反射比感測器較 佳,以測量晶圓表面上金屬層的有無。另外,金屬層的不 存在可被用來表示結束點。可與本發明的設備一起採用的 感測器的一例在藉著參考整個結合於此的伺系審查中的美 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) Α4規格(210Χ297公釐) -27- 577785 A7 ___ B7 _ 五、發明説明(25) 國專利申請案序號第0 9 / 6 2 8,4 7 1號(代理人檔 案編號A_ 6 9 1 7 4/MS S )中有完全的敘述。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 另外,藉著使用與晶圓上的初始塗覆厚度有關的資訊 以及拋光時間,結束點資訊可被用來計算移除率的估計値 ,並且此資訊可被用來預測隨後的晶圓的拋光特性。如此 ,此資訊提供用來在拋光隨後的晶圓時控制C Μ P處理參 數例如壓力,速度,及類似者的機制,並且此被稱爲「依 每一次作業(run-to-run )」控制。並且,由反射比感測器 所指示的即時結束點訊號可被用來減小於晶圓上的局部區 域的每一個中的移除率以進行即時控制。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 有數種方法可被用來對隔室化膜片提供處理控制及反 饋技術。例如,對於氧化物移除或拋光,厚度資訊可被用 來測量移除率,並且據以在區域的任何之一中獨立地控制 壓力來影響移除率。移除率的主要描述是應用Preston方程 式,其描述材料移除率(MRR)是由方程式MRR = kpPV來給定,其中kp爲被所有處理參數影響的常數 ,P爲施加的壓力,而V爲相對速度。因此,壓力可被改 變來線性影響移除率。這些處理條件的進一步敘述可見同 系審查中的美國專利申請案序號第09/628, 962 5虎(代理人檔案編號A — 6 9 8 2 2 )。 在金屬拋光期間,可得的資訊可能爲代表對於特定區 域的局部結束點的資訊。使用此資訊,晶圓表面的進一步 過度拋光可藉著減小施加於相應隔室的壓力而在該區域中 減小。另外,此資訊可被用於隨後的晶圓來調整壓力分佈 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) -28- 577785 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7五、發明説明(26 ) ,使得對於壓力區域的每一個的局部結束點在接近相同時 間時達到。 控制設計的一例顯示在圖1 1中。圖1 1顯示可與本 發明一起使用的控制系統的一例的方塊圖。控制系統主要 包含處理控制器2 0 0,壓力分佈控制器2 0 2 ,感測器 2 0 5 ,及晶圓資料庫2 0 4。處理控制器2 0 0接收建 立處理參數的資料或秘方,並且將命令送至C Μ P機器 2 0 6來控制C Μ Ρ處理。另外,控制撓性膜片的容室內 的壓力的壓力分佈控制器2 0 2耦合於處理控制器2 0 0 及CMP機器206。 壓力分佈控制器2 0 2經由二路由來接收資料。首先 ,壓力分佈控制器2 0 2可從感測器2 0 5接收代表晶圓 上的區域的每一個中的反射比測量値的資料。壓力分佈控 制器2 0 2包含形成爲用來接收反射比測量値的硬體及軟 體,決定每一區域內所需(如果有的話)的適當壓力調整 ,然後將一訊號送至C Μ Ρ機器來適當地選擇性調整所針 對的區域內的壓力。來自感測器的反射比資料也被傳送至 晶圓資料庫2 〇 4且儲存於資料庫2 0 4中。 在另一實施例中,對於區域的每一個的預定的壓力輪 廓値及/或臨限値儲存在晶圓資料庫2 0 4中。然後,這 些値被傳送至處理控制器2 0 0或壓力分佈控制器2 0 2 。壓力分佈控制器將這些値與來自感測器2 0 5的實際的 即時的反射比的値做比較,並且送訊號至C Μ Ρ機器 2 0 6來適當地調整每一區域中的壓力。額外的資料例如 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) Α4規格(210Χ297公釐) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -29 - 577785 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明説明(27) 晶圓的拋光前厚度2 0 8及/或晶圓的拋光後厚度2 1 0 可被送至晶圓資料庫來幫助決定適當的壓力調整。 在本發明的另一實施例中,可使用以模型爲基礎的偵 測來監視及控制C Μ P處理。明確地說,以模型爲基礎的 控制提供C Μ Ρ處理參數的即時調整,以較佳地將C Μ Ρ 處理定做爲最有效及最有效率的處理。上述的偵測系統主 要是注意在選擇性地控制區域內的壓力,以對晶圓的局部 區域提供大致均勻的拋光。此將在某些區域中過度拋光而 在其他區域中拋光不足的情況的發生減至最少。除了對晶 圓提供大致均勻的拋光之外,以模型爲基礎的偵測系統也 對某些其他的C Μ Ρ處理參數提供即時控制來增進整體的 C Μ Ρ處理。 如此,來自拋光之前的晶圓的資訊對於處理控制而言 可能非常有用。此被稱爲「前饋(feed-forward )」控制。 先前拋光的晶圓的資訊也很有用。此被稱爲「依每一次作 業」控制。拋光期間的晶圓表面狀態的現場測量提供「即 時」控制。 圖1 2爲根據本發明的另一實施例的圖5所示的晶圓 托架頭沿著中心的剖面圖。如上所述,膜片包含以2 5 1 ,2 5 2, 253,及254標示的四個同心容室。界定 這些容室的壁又各自分別連接於剛性支座2 5 9,260 ,2 6 1,及2 6 2。這些環安裝於撓性構件2 6 3的底 側。撓性構件2 6 3安裝於偏壓板2 6 4的底側。偏壓板 264含有多個同心容室255, 256,257,及 (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) 577785 A7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 B7五、發明説明(28 ) 2 5 8,其分別控制施加在剛性環2 5 9,2 6 0, 2 6 1,及2 6 2上的壓力。因此,一旦總成藉著將偏壓 板2 6 4移動至正確的直立位置而被定位以進行拋光,容 室251, 252, 253,及254中的壓力可被調整 來驅策晶圓(未顯示)抵靠拋光墊片(未顯示)。同時, 容室255, 256, 257,及258中的壓力可被改 變來控制由容室側壁所施加在晶圓上的壓力。容室2 5 5 ,256, 257,及258中的壓力會被調整來維持相 鄰的膜片隔室之間的最平滑轉變。 圖1 3A及1 3 B爲根據本發明的另一實施例的圖8 的撓性構件分別沿線A - A及B - B所取的剖面圖。膜片 2 7 0被撓性管件2 7 2 (也被稱爲容室分割管件)構成 的環分成多個環狀隔室。管件的端部被密封在一起以形成 連續的環。在沿著管件2 7 2的周邊的一些位置處爲較小 的容室間限制件或管件2 7 4,其作用成爲用於流入及流 出分割管件2 7 2的流體的流動限制。此容許相鄰的壓力 隔室互相連通。因爲每一隔室中的壓力是經由一主動控制 系統而被維持,所以小限制件或管件2 7 4容許容室分割 管2 7 2內的壓力成爲二相鄰的壓力容室的平均。此確保 在從一容室至另一容室的過渡處有最適當的壓力。容室間 限制件2 7 4與從壓力調節器至壓力容室內的通道相比可 提供較高的流動阻力很重要。由容室間限制件2 7 4所呈 現的流動阻力對於每一限制件而言均相等也很重要。 本發明提供新創的用於半導體晶圓的化學機械拋光的 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(21〇 X 297公釐) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -31 - 577785 A7 ____ B7 _ 五、發明説明(29 ) 設備及方法。以上的本發明的特定實施例的敘述只是舉例 說明及描述用。其並非完全詳盡或是要將本發明限制爲所 揭示的精確形式,並且在上述教示之下明顯可有許多修正 及改變。例如,本發明的設備也可被採用在背側硏磨應用 中。實施例是被選擇及敘述來最佳地說明本發明的原理及 其實務上的應用,因而使熟習此項技術者可最佳地利用本 發明,並且具有適合於特定用途的各種不同的修改的實施 例可被設計。本發明的範圍應由附隨的申請專利範圍及其 等效物來界定。 (請先閲讀背面之注意事項存填寫本頁)
、1T # 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(21〇><297公釐)

Claims (1)

  1. 577785 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 附件A: 第90118623號專利申請案 中文申請專利範圍修正本 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 民國92年2月12日修正 1 _ 一種晶圓托架總成,用於一化學機械拋光系統, 該晶圓托架總成包含: y 一晶圓托架支撐框架; $ .η 一晶圓托架頭殼體,可旋轉地安裝在該晶圓托架支撐 汐框架上; 本一晶圓托架底座; ^ 一扣環,操作連接於一扣環軸承,其在限制該扣環與 ^該晶圓托架頭殻體之間的相對徑向運動之下容許二者之間 :::的相對軸向運動; ^ 一扣環伸縮件,操作連接於該扣環軸承,以驅策該扣. I環抵靠一拋光構件;及 ,·二 - 一伸縮囊,將該晶圓托架底座可操作地連接於該晶圓 托架頭殻體,使得旋轉扭矩從該晶圓托架頭殻體傳遞至該 晶圓托架底座; 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 其中由該伸縮囊,該晶圓托架底座,及該晶圓托架頭 殼體所形成的一容室可被加壓,以與該扣環上的任何摩擦 負荷無關地將該晶圓托架底座裝載抵靠該拋光構件。 .2 .如申請專利範圍第1項所述的晶圓托架總成,其 中該扣環軸承爲一彎曲構件。 3 .如申請專利範圍第1項所述的晶圓托架總成,其 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) 577785 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A8 B8 C8 _____ D8 _六、申請專利範圍 中該扣環軸承爲一靜液壓軸承。 4 ·如申請專利範圍第1項所述的晶圓托架總成,其 中該扣環伸縮件被加壓至在大約〇至4 0 P s i a的範圍 內的壓力。 5 ·如申請專利範圍第1項所述的晶圓托架總成,另 外包含: 一隔室化撓性構件,連接於該底座,並且界定多個容 室,該撓性構件的一下表面提供一晶圓接收表面,其具有 與該多個容室的各別容室相關聯的多個內部部份,使得該 容室的每一個內的壓力可被獨立地控制。 6 ·如申請專利範圍第1項所述的晶圓托架總成,’另 外包含: 一安裝凸緣,連接於該晶圓托架支撐框架,該安裝凸 緣具有一直立通孔; 一圓柱形頭軸,可旋轉地連接於該安裝凸緣,並且同 心地設置於該通孔中;及 一電馬達,具有安裝在該安裝凸緣上的一定子,以及 安裝在該圓柱形頭軸上的一轉子。 7 .如申請專利範圍第5項所述的晶圓托架總成,其 中該撓性構件包含第一,第二,第三,及第四凸緣,每一 凸緣被固定於該底座的一下表面以分別界定第一,第二, 第三,及第四容室。 8 .如申請專利範圍第7項所述的晶圓托架總成,其 中該第一容室爲圓形且具有大約3 0 m m的徑向寬度,該 本热「張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) "" (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝. 、11 絲 577785 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A8 B8 C8 ______ D8六、申請專利範圍 第二容室爲環狀且具有大約3 0 m m的徑向寬度,該第三 容室爲環狀且具有大約2 5 m m的徑向寬度,並且該第四 容室爲環狀且具有大約1 5 m m的徑向寬度。 9 ·如申請專利範圍第1項所述的晶圓托架總成,其 中該伸縮囊被加壓至在大約〇至4 0 p s i a的範圍內的 壓力。 1 〇 · —種晶圓托架總成,用於一化學機械拋光系統 ,該晶圓托架總成包含: 一晶圓托架支擦框架; 一晶圓托架頭殻體,可旋轉地安裝在該晶圓托架支撐 框架上; 一晶圓托架底座; 一扣環,操作連接於一扣環軸承,其在限制該扣環與 該晶圓托架頭殼體之間的相對徑向運動之下容許二者之間 的相對軸向運動; 一扣環伸縮件,操作連接於該扣環軸承,以驅策該扣 環抵靠一拋光構件; 一伸縮囊,將該晶圓托架底座可操作地連接於該晶圓 托架頭殻體,使得旋轉扭矩從該晶圓托架頭殻體傳遞至該 晶圓托架底座; 其中由該伸縮囊,該晶圓托架底座,及該晶圓托架頭 殼體所形成的一容室可被加壓,以與該扣環上的任何摩擦 負荷無關地將該晶圓托架底座裝載抵靠該拋光構件;及 一隔室化撓性構件,.連接於該底座,並且界定多個容 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁〕 裝· 、π -絲· 本紙張尺度適用中國國家榡準(CNS ) A4規格(210X297公釐) 577785 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A8 B8 C8 D8 __六、申請專利範圍 室,該撓性構件的一下表面提供一晶圓接收表面,其具有 與該多個容室的各別容室相關聯的多個內部部份,使得該 容室的每一個內的壓力可被獨立地控制。 1 1 .如申請專利範圍第1 〇項所述的晶圓托架總成 ,另外包含: 一安裝凸緣,連接於該晶圓托架支撐框架,該安裝凸 緣具有一直立通孔; 一圓柱形頭軸,可旋轉地連接於該安裝凸緣,並且同 心地設置於該通孔中;及 一電馬達,具有安裝在該安裝凸緣上的一定子,以及 安裝在該圓柱形頭軸上的一轉子。 1 2 ·如申請專利範圍第1 1項所述的晶圓托架總成 ,另外包含: 一管狀導管,在該頭軸內同心地延伸,該管狀導管包 含多個通道,用來連接流體線路,以獨立地加壓該伸縮件 及該多個容室。 1 3 _如申請專利範圍第1 〇項所述的晶圓托架總成 ,其中該扣環軸承爲一彎曲構件, 1 4 ·如申請專利範圍第1 〇項所述的晶圓托架總成 ,其中該扣環軸承爲一靜液壓軸承。 1 5 ·如申請專利範圍第1 〇項所述的晶圓托架總成 ,其中該扣環伸縮件及該伸縮囊各被獨立地加壓至在大約 0至4 0 p s i a的範圍內的壓力。 本紙張尺度適用中關家CNS ) Α4· ( 210><297公着)— --- (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝· 、1Τ 絲
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