TWI289494B - Chemical mechanical polishing apparatus and method having a retaining ring with a contoured surface for slurry distribution - Google Patents

Description

1289494 (1) r 玖、發明說明 *

<相關申請案之對照> I 本發明主張2002年1月22日所申請之命名爲 ''化學機 械硏磨裝置及方法，及，具有供硏漿分布之成形表面之定 位環（Chemical Mechanical Polishing Apparatus And Method Having A Retaining Ring With A Contoured Surface For Slurry Distribution)〃之美國臨時申請案序號第60/35 1 67 1 號之優先權，其將引用於本文供參考。 鲁 【發明所屬之技術領域】 大致地，本發明有關硏磨基板及使基板平坦化之系統 ，裝置及方法，且更特別地有關一種用於分布硏漿於化學 機械硏磨（CMP)裝置之硏磨表面上的裝置及方法。 【先前技術】 當尺寸大小減少，密度增加，及半導體晶圓或基板之 φ 大小增加時，化學機械平坦化（CMP)過程之要求呈現更爲 嚴格。從低成本製造半導體產品之立場來看，基板至基板 之過程的均勻性以及基板內平坦化之一致性均係重要的問 題。當晶粒大小增加時，在一小區域中之缺陷會漸增地造 ’ 成相當大的電路剔除，使得即使是小的缺陷，在半導體產 - 業中亦具有相當大的經濟影響。 許多屬於均勻性之問題的因素係熟知於本項技術中， 該等因素包含當在硏磨操作期間存在相對運動於一其上保 -6 - (2) 1289494 持基板之硏磨頭與硏磨表面之間時，在該硏磨操作期間硏 漿在基板表面與硏磨表面間之分布。通常，硏漿係一種化 學活性液體，具有使磨損之材料懸浮於其中，其係使用於 增強從該基板表面去除材料之速率。 參閱第1圖，典型的CMP裝置10包含（i)一壓印板12， 具有一硏磨表面14於其上；（ii)一硏磨頭16，適合在硏磨 操作期間保持一基板18抵頂著該硏磨表面；（iii)一驅動機 制（未圖示），用於旋轉該壓印板1 2而在該硏磨操作期間提 供相對運動於該硏磨頭16與該硏磨表面14之間；（iv)—分 配器（未圖示），適合在該硏磨操作期間分配硏漿於該硏磨 表面14之上。該硏磨頭16包含一載具19，具有一副載具20 ，該副載具20具備一下方表面22，用於在硏磨操作期間按 壓基板1 8抵頂著硏磨表面1 4 ;以及一定位環24，週邊地配 置於該副載具周圍。大致地，該定位環24制止或限制該基 板1 8相對於該副載具20之橫向移動而保持或固定該基板於 該副載具與該硏磨表面之間。 伴隨習知CMP裝置10之一問題爲在硏磨操作期間非均 勻地分布硏漿於該基板18之表面26與該硏磨表面14之間， 此係因爲該硏漿之實質部分係藉定位環24而導引在硏磨頭 16的周圍，而非在該定位環下方通過進入該基板表面26與 該硏磨表面1 4間的空間之內。此外，進入此空間之硏漿的 受限或減少之量通常不足以弄平或去除可聚集在該定位環 24之後緣28處之使用過的硏漿及/或固態之硏磨副產物且 (3) 1289494 另一個伴隨習知CMP裝置10及方法的相關問題，係硏 磨期間由於基板表面26與硏磨表面14間之不均勻硏漿分布 的摩擦感應振動。 因此，需要有一種可在硏磨操作期間提供均勻之硏漿 分布於基板表面與硏磨表面間的裝置及方法。進一步地， 需要有一種能降低或消除硏磨期間之摩擦感應振動的裝置 及方法。更進一步地，需要有一種能在硏磨操作期間從基 板表面下方去除使用過的硏漿及硏磨副產物，藉此消除會 損壞該基板之固態硏磨副產物聚集的裝置及方法。 【發明內容】 本發明有關一種用於分布硏漿於CMP裝置之硏磨表面 上而獲得高度平坦均勻性於基板上的裝置及方法。 根據本發明之一觀點，提供一種用於從基板表面上去 除材料之硏磨裝置，該硏磨裝置包含一硏磨頭，用於定位 基板之一表面抵頂著該裝置的硏磨表面，大致地，該硏磨 頭包含：（i)一副載具，適合在一硏磨操作期間保持該基板 :以及（ii)一定位環，具有一配置於該副載具周圍之內緣 及一在該硏磨操作期間接觸該硏磨表面之下方表面，該定 位環之下方表面具有複數個輻射狀凹槽形成於其中，而當 存在有相對運動於該基板與該硏磨表面之間時，分布一化 學物於該副載具上所保持之基板與該硏磨表面之間，藉此 抑制該基板表面之非平坦之硏磨。 較佳地，該複數個輻射狀凹槽包含至少一溝槽，適合 (4) 1289494 於從靠近該定位環內緣之區域傳送該化學物到靠近該定位 環內緣之區域。在一實施例中，該溝槽包含一 V形於該定 位環之外緣與內緣之間，該V形係配向使得V形之頂點指 向一對應於該定位環或硏磨頭之旋轉方向的方向中；選擇 地，該V形可配向使得V形之頂點指向一相反於該定位環 或硏磨頭之旋轉方向的方向中。在又一實施例中，選擇性 溝槽之V形頂點指向相反方向中，也就是說，一第一溝槽 之V形係配向使得V形之頂點指向一對應於該定位環或硏 磨頭之旋轉方向的方向中，而一毗鄰該第一溝槽之第二溝 槽之V形則配向使得V形之頂點指向一相反於該定位環或 硏磨頭之旋轉方向的方向中。 在另一實施例中，該溝槽包含一彎曲形或線於該定位 環之外緣與內緣之間。在此實施例之一形式中，該溝槽包 含一弧形於該定位環之外緣與內緣之間。 在另一實施例中，該溝槽包含一直線形於該定位環之 外緣與內緣之間。大致地，該直線形會形成一相對於定位 環之半徑的角度。將理解的是，雖然該定位環包含許多溝 槽，但各相異之溝槽無須以相同於其他溝槽之方向或角度 成角度。 在本發明之另一觀點中，提供一種用於定位基板表面 以抵頂硏磨表面之硏磨頭，該硏磨頭大致地包含一適合在 一硏磨操作期間保持該基板之副載具，以及一具有一配置 於該副載具周圍之內緣及一在該硏磨期間接觸硏磨表面之 下方表面的定位環。根據本發明，該定位環之下方表面具 -9 - (5) 1289494 有複數個輻射狀凹槽形成於其中，而當存在有相對運動於 該基板與該硏磨表面之間時，分布一硏磨液體於該副載具 上所保持之基板與該硏磨表面之間。在一實施例中，該等 溝槽包含一角度於該定位環之外緣與內緣之間，且該定位 環之內緣及外緣處之各溝槽的方向係配向相對於該定位環 旋轉方向之相同方向。 在一實施例中，該等溝槽包含至少一具有弧形之溝槽 。在另一實施例中，該等溝槽包含至少一具有V形之溝槽 ’該V形具有一頂點於該定位環之外緣與內緣之間以使硏 磨液體停滯於該溝槽頂點周圍。在此實施例之一形式中， 所有該等溝槽具有一 V形，且各V形溝槽包含一以相反於 毗鄰溝槽方向之方向所配向的角度。 在又一觀點中，本發明針對一種利用硏磨裝置硏磨基 板之方法，該基板具有一表面，該硏磨裝置具有一硏磨表 面及一硏磨頭，該硏磨頭具有一副載具及一具有一配置於 該副載具周圍之內緣及一在硏磨期間接觸硏磨表面之下方 表面’該定位環之下方表面具有複數個輻射狀凹槽形成於 其中。大致地，該方法包含：（i)定位該基板於該副載具之 上；（ii)按壓該基板之表面及該定位環之下方表面以抵頂 該硏磨表面；（iii)分配一化學物於該硏磨表面之上；（iv) 提供相對運動於該硏磨頭與該硏磨表面之間；以及（v)透 過複數個輻射狀凹槽來分布該化學物於該副載具上所保持 之基板與該硏磨表面之間。 本發明之裝置及方法包含任一或所有下列優點： -10- (6) ^ 1289494 (i) 由於更均勻地分布硏漿於該基板表面與該硏磨表面 - 之間，故可改變平坦均勻性； (ii) 由貫質地消除在硏磨期間未均句地分布硏聚於 鲁 孅 該基板表面與該硏磨表面之間的磨擦感應振動，故可改善 基板之平坦均勻性；以及 · (iii) 由於配合或集中分布硏漿於該硏磨表面上，故可 減少硏漿之浪費。 【實施方式】 現將以圖式中所描繪之特定代表性實施例來描述本發 明結構及方法，該等熟習於本項技術之人士將理解的是， 不同的改變及修正可予以完成而維持於所主張專利之本發 明的範疇之內。例如，爲簡明之緣故，本發明係就具有一 單一硏磨頭之化學機械硏磨（CMP)系統予以描述。然而， 該等熟習於本項技術之人士將理解的是，本發明之裝置及 方法亦可使用於具有多重硏磨頭之CMP系統。 φ 參閱第2A圖，顯示有一用於硏磨基板1〇5之化學機械 硏磨或平坦化（CMP)裝置100之實施例。此特定之實施例提 供多重頭於一旋轉木馬之設置中，然而，其他形式之單一 頭機器則係已知的。例如在此處所使用之辭彙vv硏磨〃， — 意指基板1 05之硏磨或平坦化，含使用於光學系統，視窗 _ ，扁平面板顯示器，太陽電池之基板，且尤其含其上已形 成或將形成電子電路元件之半導體基板或晶圓。典型地， 半導體晶圓係薄且易碎之碟片，標稱地具有直徑於大約 -11 - (7) 1289494 100與大約400毫米（mm)之間，目前100，200，300及400mm 之半導體晶圓廣泛地使用於產業中。本發明之方法及裝置 可應用於至少達到400mm直徑之半導體晶圓及其他基板 105，以及大直徑之基板’諸如具有16吋或更大直徑之扁 平面板LCD顯示器。 爲簡明起見，已省略許多廣爲熟知及無關於本發明之 CMP裝置100的細節，例如CMP裝置1〇〇更詳細地描述於 2〇〇〇年5月12日所申請之共同讓渡之申請專利中的美國專 利第6506 1 05號且命名爲 '用於具有分離定位環之氣動隔 板CMP頭及多重地區晶圓壓力控制之系統及方法〃；2000 年5月12日所申請之美國專利申請案序號第09/570369號且 命名爲 > 用於具有多重壓力區負荷供改善邊緣及環狀區材 料去除控制用之CMP的系統及方法"；以及2000年5月12 曰所申請之美國臨時申請案序號第60/20421 2號且命名爲 >用於具有多重壓力環狀區副載具材料去除控制之CMP的 系統及方法〃，其將全部地引用於本文供參考。 CMP裝置100包含一基座11〇，該基座11〇可旋轉地支 撐一具有硏磨墊120安裝於其上之大的可旋轉之壓印板1 15 ’該硏磨墊具有一硏磨表面125，在該硏磨表面125之上可 硏磨一基板105。該硏磨墊120典型地爲一可撓曲，可壓縮 的或可形變之材料，諸如商售自 De 1 awa 1·e州Newark市之 RODEL公司之聚胺基甲酸酯（polyui.ethane)硏磨墊。此外， 若干下方墊126可安裝於硏磨墊120與硏磨壓印板115之間 以提供更平坦的硏磨表面125而具有較佳之接觸該基板105 (8) 1289494 之表面。諸如溝槽或凹處之凹槽（未圖示）可配置於硏磨表 面1 25之中，以分布諸如化學物或硏漿之硏磨流體於該硏 磨表面與設置於該處之上的基板105表面之間。藉硏漿， 意指藉一具有硏磨材料懸浮於其中之化學活性液體而使用 於增強材料從基板表面去除之速率。典型地，該硏漿係化 學活性於該基板105上之至少一材料且具有大約2至大約11 的pH値，例如一適用之硏漿係由大約1 2%硏磨物及1 %氧化 劑於一水基中而組成，且含一具有大約1〇〇奈米（nm)顆粒 大小之膠態氧化矽或氧化鋁。選用地，當作替代物或除了 該硏漿之外，硏磨墊120之硏磨表面125可具有固定的硏磨 材料嵌入其中，且在硏磨操作期間分配於該硏磨表面上之 化學物可爲水或去離子水。該基座1 10亦支撑一接橋130， 該接橋130依序地支撑一具有一個或更多個硏磨頭140之旋 轉木馬135，該等硏磨頭140可在硏磨操作期間保持基板 105於其上。該接橋130係設計允許該旋轉木馬135上升及 下降而使保持在硏磨頭140上之基板105表面在硏磨操作期 間與硏磨表面125接觸。第2A圖中所示之CMP裝置100的特 定實施例係一多重頭設計，意指具有複數個硏磨頭140在 該旋轉木馬135之上；然而，單一頭之CMP裝置係已知的 ’而本發明之硏磨頭140及用於硏磨之方法可使用於多重 頭或單一頭之CMP裝置。此外，在此特定設計中，各硏磨 頭140係藉驅動一鏈條150之單一馬達145所驅動，該鏈條 1 5 0依序地經由一鏈條及鏈輪機制（未圖示）來驅動各硏磨 頭；然而，本發明可使用於其中各硏磨頭1 40係以個別之 1289494 Ο) 馬達或藉除了鏈條及鏈輪形式之驅動器之外予以轉動的實 施例中。除了硏磨墊120及硏磨頭140之旋轉外，該旋轉木 馬135可以以軌道形式繞著該硏磨壓印板115之固定中心軸 移動，而提供軌道之運動於該等硏磨頭。此外，本發明之 硏磨頭140可使用於所有方式之CMP裝置100中，含使用線 性或往復式運動之機器。 該CMP裝置100亦結合一化學物分配機制（未圖示（而在 硏磨操作期間分配如上述之化學物或硏漿於硏磨表面1 25 之上，一控制器（未圖示）而控制硏漿之分配及硏磨頭1 40 之動作於該硏磨表面之上，以及一旋轉聯管（未圖示）而提 供若干不同的流體水道以連通外部固定源之間的諸如空氣 ，水，真空，或類似物之施壓的流體於硏磨頭以及該硏磨 頭上或內之處。 具有複數個安裝於旋轉木馬135上之硏磨頭140的CMP 裝置100係描述於命名爲 ''晶圓硏磨裝置之浮動副載具〃 之美國專利第49 1 8 870號中；具有浮動硏磨頭140之CMP裝 置100係描述於命名爲''具有浮動定位環之晶圓硏磨頭〃 之美國專利第5205082號中；以及使用於硏磨頭140中之旋 轉式聯管係描繪於美國專利第54434 1 6號中且命名爲 ''用 於耦合流體於晶圓硏磨裝置中之旋轉式聯管〃，其均將引 用於本文供參考。 現將參照第2B圖來描述根據本發明之硏磨頭140的實 施例。參閱第2B圖，該硏磨頭140包含一載具155，用於在 硏磨操作期間保持及定位基板105於硏磨表面125上，該載 (10) 1289494 具155典型地包含一副載具160，該副載具160具有一下方 表面165及一定位環170，在該下方表面165之上保持該基 板105而定位環170則周邊地配置圍繞一部分之副載具。大 致地，該硏磨頭140進一步地包含一背環175，用於支撑及 施力於該定位環170。 具有定位環1 70配裝於該處之副載具1 60及背環1 75係 以此一方式懸吊於載具1 5 5，即，其可以以最小的摩擦及 無束縛地垂直移動。小的機械容限係提供於副載具1 60及 定位環170與毗鄰元件之間，使其能以適應硏磨操作期間 最小角度變化之方式浮動於硏磨表面1 2 5之上。 參閱第2B圖，一墊圈或可撓性薄膜180係經由黏著劑 或機械扣件（未圖示）而結合於載具1 5 5，，以分別地形成 封閉室或凹處185A，185B於副載具160及背環175上方。該 副載具160及背環175亦經由黏著劑或機械扣件（未圖示）以 此一方式結合於可撓性薄膜1 80，以使該副載具及背環能 在硏磨操作期間相對於彼此及相對於載具1 55而移動。該 背環175包含一突出部或唇部190沿著外表面而接合於載具 155之裙部205上的相似唇部200，以限制該定位環向下移 動及支撑該定位環170及副載具160之重量，例如當硏磨頭 140係從硏磨表面125升高時。 在操作中，副載具160及定位環170係獨立地或至少實 質獨立地偏置或壓抵著硏磨表面1 25，而提供硏漿及相對 運動於該基板105與硏磨表面125之間以硏磨基板。該偏置 力可藉彈簧（未圖示），藉副載具丨6〇及定位環170本身重量 (11) 1289494 ，或藉施壓之流體予以提供。較佳地’如第2 B圖中所示地 ，該副載具160及定位環170係藉導入於凹處185A，185B之 施壓的流體而壓抵著硏磨表面1 25。施壓的流體之使用係 較佳的，因爲力的施加會更均勻且更立即地改變以調整硏 磨或去除速率。大致地，所施加之壓力係在大約4 · 5與5 · 5 每平方英寸磅（Psi)之間，更典型地大約5psi。然而’該等 範圍僅係代表性的，例如任一壓力可調整於自大約1 Psi與 大約10psi之間以獲得所企望的硏磨或平坦化效應。更佳 地，施加於定位環1 70之偏置力或壓力通常係大於施加至 副載具160之偏置力或壓力，而稍微使硏磨表面125形變， 藉此降低邊緣效應及提供更均勻的去除及平坦化速率於該 基板105之表面上。該邊緣效應意指由於硏磨表面125與基 板邊緣之互動，在靠近基板105邊緣之表面處之材料去除 速率會有大於中心部分之傾向。藉壓及稍微形變靠近該基 板105邊緣之硏磨表面125，該定位環170會降低該基板之 邊緣抵頂或遭受該硏磨表面之力，藉此降低局部之去除速 率在一幾乎更相等於基板表面上其他區域之去除速率的位 準。 根據本發明，該定位環170進一步包含複數個溝槽215 於其下方表面210中，用於分布化學物或硏漿於該基板1〇5 表面與硏磨表面125之間，現將參照第3至7圖予以描述。 第3圖係根據本發明一實施例之具有硏漿分布溝槽2 1 5 之定位環1 7 0下方表面2 1 0的部分平面視圖。在第3圖中所 示之實施例中，該溝槽2 1 5包含一直線形，從靠近該定位 -16- (12) 1289494 環170外緣之區域延伸至靠近該定位環內緣之區域。在此 實施例中之溝槽2 1 5可相對於定位環之半徑來成角度，如 圖示；或實質地平行於該定位環之半徑（未圖示）。將理解 的是，當存在有複數個成角度的溝槽時，各該等溝槽可以 以不同方向或不同程度於其他溝槽成角度。 第4圖係根據本發明另一實施例之具有硏漿分布溝槽 215之定位環170下方表面210的部分平面視圖。在第4圖中 所示之實施例中，該溝槽21 5包含一彎曲線形狀，從靠近 該定位環170外緣之區域延伸至靠近該定位環內緣之區域 。而且，將理解的是，當存在有複數個彎曲溝槽時，各該 等溝槽可以以不同方向或不同程度於其他溝槽彎曲。 第5圖係根據本發明另一實施例之具有硏漿分布溝槽 215之定位環170下方表面210的部分平面視圖。在第5圖中 所示之實施例中，該溝槽21 5包含一弧形線形狀，從靠近 該定位環170外緣之區域延伸至靠近該定位環內緣之區域 。而且，將理解的是，當存在有複數個弧形溝槽時，各該 等溝槽可以以不同方向或不同程度於其他溝槽成弧形。 第6圖係根據本發明又一實施例之具有硏漿分布溝槽 215之定位環170下方表面210的部分平面視圖。在第6圖 中所示之實施例中，該溝槽2 1 5包含一 V形線，從靠近該定 位環1 70外緣之區域延伸至靠近該定位環內緣之區域。較 佳地，該V形係配向使得該V形之頂點指向一對應於定位 環1 7 0或硏磨頭之旋轉方向的方向中。選擇性地’該v形可 配向使得該V形之頂點指向一相反於定位環Π0或硏磨頭之 (13) 1289494 旋轉方向的方向中。而且，將理解的是，當存在有複數個 V形溝槽時，各該等溝槽可具有一以不同於其他溝槽之方 向所配向之頂點。此外，當存在有複數個V形溝槽時，各 該等溝槽可具有分解之半部，其形成不同於其他溝槽之頂 點處的角度。 在第5及6圖所揭示之實施例中，重要的是，溝槽係至 少成角度於定位環170之外緣與內緣之間。進一步地，在 該定位環1 70之內緣及外緣處之溝槽的方向係配向相對於 定位環170或硏磨頭之旋轉方向的相同方向。在本發明中 ，相對於定位環之旋轉方向的相同方向"並不需意指相 對於定位環之旋轉方向之相同角度，亦即，當定位環1 70 之內緣處之溝槽配向於定位環170旋轉之上游時，在該定 位環之外緣處之溝槽亦配向於該定位環旋轉之上游。 根據一成角度之溝槽，係使硏漿停滯於該溝槽之頂點 周圍，藉此，在基板105表面與硏磨表面125間之硏漿分布 會增強且所導引於基板下方之硏漿並不會過量地流出。溝 槽之角度可爲如第5圖中所示之弧線形或第6圖中所示之V 形，在定位環170之內緣及外緣之溝槽可以以相同於或相 反於該定位環170或硏磨頭140之旋轉方向配向，而無需所 有溝槽均以相同方向配向。複數個角度可製成於一溝槽中 〇 第7圖係根據本發明仍一實施例之其中具有硏漿分布 溝槽21 5之定位環170下方表面210的部分平面視圖。在第7 圖中所示之實施例中，該溝槽2 1 5包含一 V形溝槽2 1 5，具 (14) 1289494 有頂點相父於定位環之內緣。選擇性地，頂點相交於定位 環170之外緣（未圖示）。而且，將理解的是，當存在有複 數個V形溝槽時，各該等溝槽可具有，一以不同於其他溝 槽之方向配向。此外，當存在有複數個V形溝槽時，各該 等溝槽可具有分離之半部而形成一相異於其他溝槽之角度 於其頂點。 第8圖係根據本發明乃一實施例之其中具有硏漿分布 溝槽21 5之定位環170下方表面210的部分平面視圖。在第8 圖中所示之實施例中，複數個溝槽21 5係以V形溝槽予以建 構，且以相對於定位環1 7 0之旋轉方向交錯地配向於相反 方向中，硏磨液體係藉製成此一組態，即，溝槽具有彎曲 角度點於中途，而有效率地分布於基板105表面與硏磨表 面125之間，且在定位環170之內緣及外緣處之各溝槽的方 向係配向相對於定位環170或硏磨頭140之旋轉方向的相同 方向。 現將參照第9圖描述根據本發明之CMP裝置100的操作 方法。第9圖係流程圖，顯示根據本發明實施例之用於硏 磨基板105或使基板105平坦化之方法的實施例。大致地， 該方法包含：（i)定位基板105於硏磨頭140之副載具160之 上（步驟200) ; (ii)按壓該基板105之表面及定位環170之下 方表面210抵頂著硏磨表面125(步驟202) ; (iii)分配化學物 或硏漿於該硏磨表面125 (步驟204) ; (iv)提供相對運動於 該硏磨頭140與硏磨表面125之間（步驟206);以及（v)透過 複數個輻射狀凹槽2 1 5而分布該化學物於保持在該副載具 -19- (15) 1289494 160上之基板105與硏磨表面125之間（步驟208)。 本發明特定實施例之上文說明已呈現供描繪及說明之 目的用，其並未意圖遺漏或限制本發明於所揭示的精確形 式，而明顯地，依據上述教示之許多修正例及變化例係可 行的。該等實施例係選擇及描述以爲了最佳地闡釋本發明 之原理及其實際的應用，藉此，使熟習於本項技術之其他 人士能最佳地使用本發明及不同實施例於適合於所期待之 特殊使用的不同實施例，而所打算的是，本發明之範疇將 藉本文所附錄之申請專利範圍及其等效例予以界定。 【圖式簡單說明】 本發明之該等及種種其他特性及優點將在硏讀上文結 合附圖之詳細說明時呈更明顯，其中： 第1圖（習知技術）係習知CMP裝置之剖面側視圖，描繪 一具有硏磨表面及硏磨頭以用於保持基板於其上之壓印板 9 第2A圖係根據本發明實施例之一具有成形下方表面之 定位環之硏磨頭的CMP裝置之剖面側視圖； 第2B圖係第2 A圖之硏磨頭的剖面側視圖； 第3圖係係根據本發明實施例之具有硏漿分布溝槽於 其中之定位環下方表面的部分平面視圖； 第4圖係根據本發明另一實施例之具有硏漿分布溝槽 於其中之定位環下方表面的部分平面視圖； 第5圖係係根據本發明另一實施例之具有硏發分布溝 -20- (16) 1289494 槽於其中之定位環下方表面的部分平面視圖； 第6圖係根據本發明另一實施例之具有硏漿分布溝槽 於其中之定位環下方表面的部分平面視圖； 第7圖係根據本發明另一實施例之具有硏漿分布溝槽 於其中之定位環下方表面的部分平面視圖； 第8圖係根據本發明仍一實施例之具有硏漿分布溝槽 於其中之定位環下方表面的部分平面視圖；以及 第9圖係流程圖，顯示一根據本發明實施例之用於硏 磨或平坦化基板之方法的實施例。 主要元件對照 10 ， 100 12，1 15 14 ， 125 16 ， 140 18 ， 105 19 ， 155 20 ， 160 22 ， 165 ， 210 24 ， 170 26 28 1 10 120 化學機械硏磨（CMP)裝置 壓印板 硏磨表面 硏磨頭 基板 載具 副載具 下方表面 定位環 基板表面 後緣 基座 硏磨墊

-21 - (17)1289494 126 下方墊 130 接橋 135 旋轉木馬 145 馬達 150 鏈條 175 背環 180 可撓性薄膜 185A.185B 室或凹處 190 突出部或唇部 200 唇部 205 裙部 215 溝槽

Claims (1)

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(1) 拾、申請專利範圍 附件2A : 第92 1 01 247號專利申請案 中文申請專利範圍替換本 民國96年4月3日修正 1. 一種用以定位基板抵住硏磨表面之表面的硏磨頭， 該硏磨頭包含： 副載具，適於在硏磨操作期間固持該基板；以及 一定位環，具有一內緣，配置於該副載具周圍，及一 下側表面’在該硏磨操作期間接觸該硏磨表面，該定位環 之下側表面具有複數個輻射狀凹槽形成於其中，用以當在 該基板與該硏磨表面之間有相對運動時，使化學物分布於 該副載具上所固持之基板與該硏磨表面之間， 其中，該複數個輻射狀凹槽包括至少一溝槽，該至少 一溝槽包含一在該定位環的外緣與內緣之間的頂點，該頂 點與外緣及內緣兩者被間隔開，使得硏漿停滯發生在該頂 點周圍。 2. 如申請專利範圍第1項之硏磨頭，其中，該至少一 溝槽被配向而使得頂點指向對應於該定位環或硏磨頭之旋 轉方向的方向上。 3. 如申請專利範圍第1項之硏磨頭，其中，該複數個 輻射狀溝槽的每一個包含一 V形形狀。 4. 如申請專利範圍第1項之硏磨頭，其中，該複數個 輻射狀溝槽的每一個包含一 V形形狀，且其中，毗鄰之_ 1289494 _年年月^日修(更)正替換頁 (2) *-————- 射狀溝槽的V形形狀係以相反的方向來予以配向的° 5. 如申請專利範圍第1項之硏磨頭，其中’該頂點係 配向朝向該定位環之內緣的方向。 6. 如申請專利範圍第1項之硏磨頭，其中’該頂點係 配向朝向該定位環之外緣的方向。 7. 如申請專利範圍第1項之硏磨頭，其中’該等凹槽 的至少其中二者界定該定位環的一分段，該分段具有包含 一頂點之前緣及包含一頂點之後緣。 8. 如申請專利範圍第7項之硏磨頭，其中，前緣和後 緣係配向於該定位環之旋轉方向的方向上。 9 ·如申請專利範圍第7項之硏磨頭，其中，前緣和後 緣係配向於與該定位環之旋轉方向相反的方向上。 10.如申請專利範圍第7項之硏磨頭，其中，前緣和後 緣係配向於不同的方向上。 11 ·如申請專利範圍第1項之硏磨頭，其中，該至少一 溝槽包含一 V形形狀。 12·如申請專利範圍第丨項之硏磨頭，其中，該至少一 溝槽包含弧形。 1 3 ·如申請專利範圍第丨項之硏磨頭，其中，該等輻射 狀凹槽的至少其中二者界定該定位環的一分段，該分段具 有包含V形形狀之前緣及包含v形形狀之後緣，其中，該 前緣V形形狀和該後緣v形形狀係以相反的方向來予以配 向的，且其中，各形狀包含一從定位環之內緣到頂點 的內部溝槽部分及一從定位環之外緣到頂點的外部溝槽部 1289494 (3)

分，該內部溝槽部分和該外部溝槽部分構成唯一離開頂點 的出口。 14.一種用以定位基板抵住硏磨表面之表面的硏磨頭 ，該硏磨頭包含： 一副載具，適於在硏磨操作期間固持該基板；以及 一定位環，具有一外緣及一內緣，配置於該副載具周 圍，及一側方表面，在該硏磨操作期間接觸該硏磨表面， 該定位環之下側表面具有複數個輻射狀凹槽形成於其中， 用以當在該基板與該硏磨表面之間有相對運動時，使硏磨 液體分布於該副載具上所固持之基板與該硏磨表面之間； 其中，該複數個輻射狀溝槽之各者包含一在該定位環 之外緣與內緣之間的頂點，使得硏磨液體累積於該頂點周 圍。 1 5 .如申請專利範圍第1 4項之硏磨頭，其中，該複數 個輻射狀溝槽的每一個包含一 V形形狀。 16·如申請專利範圍第14項之硏磨頭，其中，該複數 個輻射狀溝槽的每一個包含弧形。 1 7 · —種利用硏磨裝置來硏磨基板之方法，該基板具 有一表面，該硏磨裝置包含一硏磨表面及一硏磨頭，該硏 磨頭具有一副載具及一具有配置於該副載具周圍之內緣及 在硏磨期間接觸該硏磨表面之下側表面的定位環，該定位 環之下側表面具有複數個輻射狀凹槽形成於其中，該等輻 射狀凹槽的至少其中一者包含一溝槽，該方法包含下列步 驟： -3-

1289494 (4) 定位該基板於該副載具之上； 按壓該基板之表面及該定位環之下側表面以抵住該硏 磨表面； 分配一化學物於該硏磨表面之上； 提供相對運動於該硏磨頭與該硏磨表面之間；以及 透過該複數個輻射狀凹槽來分布該化學物於該副載具 上所固持之基板與該硏磨表面之間，其中，該至少一溝槽 包含一在該定位環的外緣與內緣之間的頂點，該頂點與外 緣及內緣兩者被間隔開，使得硏漿停滯發生在該頂點周圍 〇 1 8 ·如申請專利範圍第1 7項之方法，其中，該頂點被 配向而使得頂點指向封應於該疋位環或硏磨頭之旋轉方向 的方向上。 1 9 ·如申請專利範圍第1 7項之方法，其中，該頂點係 配向朝向該定位環之內緣的方向。 2 0 ·如申請專利範圍第1 7項之方法，其中，該頂點係 配向朝向該定位環之外緣的方向。 2 1 ·如申請專利範圍第1 7項之方法，其中，該至少一 溝槽包含一 V形形狀。 22·如申請專利範圍第17項之方法，其中，該至少一 溝槽包含弧形。 2 3 ·如申請專利範圍第1 7項之方法，其中，該等輻射 狀凹槽的至少其中二者界定該定位環的一分段，該分段具 有包含V形形狀之前緣及包含V形形狀之後緣，其中，該 1289494 (5) p 4 } ：' - :....…… 前緣V形形狀和該後緣V形形狀係以相反的方向來予以配 向的，且其中，該各V形形狀包含一從定位環之內緣到頂 點的內部溝槽部分及一從定位環之外緣到頂點的外部溝槽 部分，該內部溝槽部分和該外部溝槽部分構成唯一離開頂 點的出口。 24. —種即將被使用於硏磨頭上的定位環，用以在硏 磨操作期間使即將被硏磨之基板定位在硏磨頭與硏磨表面 之間’該定位環具有一在基板之硏磨操作期間和硏磨表面 相接觸的下側表面、一內緣及一外緣，該定位環之下側表 面具有複數個輻射狀凹槽形成於其中，用以當在該基板與 該硏磨表面之間有相對運動時，使化學物分布於該副載具 上所固持之基板與該硏磨表面之間；其中，該複數個輻射 狀凹槽包括至少一溝槽，其包含一在該定位環的外緣與內 緣之間的頂點，該頂點與外緣及內緣兩者被間隔開，使得 硏漿停滯發生在該頂點周圍。 25·如申請專利範圍第24項之定位環，其中，該至少 一溝槽包含一 V形形狀。 26·如申請專利範圍第24項之定位環，其中，該至少 一溝槽包含弧形。