TWI357846B - Polishing apparatus, polishing method, and substra - Google Patents

Description

1357846 * . · • 九、發明說明·· 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關於一種基板製程方法，更詳而言之，係 關於種研磨裝置（polishing apporatus)及研磨方法，用 、研磨和平坦化基板，如該基板可以為半導體晶圓。 【先前技術】 —些用於研磨和平坦化如半導體晶圓之基板之研磨裝 置可:調整載體頭部内之腔室（ehamber)之壓力。此研磨裝 置測里基板之薄膜厚度之實際數值並根據此實際數值計算 出薄膜厚度曲線。然後，該研磨裝置根據計算的薄膜厚度 曲線與預定的薄膜厚度曲線之比較結果調整載體 室之壓力。 然而，傳統研磨裝置不會執行實時控制㈣七咖 咖_)，即不會在研磨過程中連續調整載體頭部（咖心 1-d)内腔室之愿力。勢所必然，需要執行一實時控制以獲 得研磨結果，錢近於預定的厚度曲線。當在傳統研磨裝 置之壓力調整方法中使用實時控料，需要在原處測量晶 圓表面之薄膜厚度或者是實際與薄膜厚度成比例的數據。 因此’根據晶圓上之薄膜種類或測量方法應用實時控制是 此外，如果預定厚度曲線不時地變化，則需要複雜的 製程。如果以預定厚度曲線確定研磨#線，t控變量即會 變得多餘或不穩定’尤其是位於初始研磨厚度大不同於預 定厚度曲線之處。 317181修正版 5 1357846

【發明内容】 ’本發明之主要目的在於提供一 ’其可精確控制研磨曲線，研磨 鑒於上述習知之缺點： 種實用的研磨裝置及方法， 時間或是基板之研磨速率。 目的在於提供一種實用的基板製程方 本發明之次一 法’其可精確㈣曲線，製程_或是形成於基板上之製 程速率。 根據本發明之第一形態，乃提供一種研磨裝置包括研 磨台（polishing table)，其具有研磨表面以及頂環（t〇p nng)，用以向該研磨表面按壓基板，並控制施加壓力於該 基板之至少一個區域。該研磨裝置還包括感測器，用以監 控該基板上至少一個測量點之基板狀態；監控單元，用以 對源自該感測器之訊號執行預設之算術程序並產生監控訊 號以及儲存裝置，用以儲存代表該監控訊號之參考值與時 間之關係之參考訊號。該研磨裝置又包括控制器，用以比 較該參考訊號與該測量點之監控訊號以及控制該頂環之壓 力，由此令該測量點之監控訊號收斂於該參考訊號。 該頂環被配置用以獨立控制施加於該基板之複數個區 域上之壓力’該感測器為可操控的監控該基板之複數個測 量點之基板狀態。該頂環包括複數個壓力室，用以獨立施 加壓力於該基板之複數個區域。 該控制器為可操控的計算研磨初始之複數個測量點之 監控訊號之平均值，並按時間序列平行轉換參考訊號，由 此令研磨初始之一參考訊號等於該平均值。 6 317181修正版 1357846 該控制器為可操控的計算研磨過程中一預想時間點之 複數個測量點之監控訊號之平均值，並按時間序列平行轉 換該預疋時間點後之參考訊號’由.此令預定時間點之一灸 考訊號等於該平均值。 該控制器為可操控的在研磨初始按時間序列平行轉換 該參考訊號，由此令研磨初始之參考訊號等於研磨初始時 該基板之規定測量點之一監控訊號。 該控制器為可操控的按時間序列平行轉換所需要之時 間點後之參考訊號，由此令所需要之時間點之參考訊號等 於所需要之時間點時之該基板之預設測量點之一監控訊 號。 工° δ亥控制器為可操控的在研磨初始按時間序列平行轉換 該參考訊號，由此令研磨時間轉化為預定時間周期。 該控制器為可操控的計算研磨過程中預定時間點之參 考訊號之時間點，該參考訊號等於該監控訊號，以及計算 參考訊號等於監控訊號之時間點與參考訊號變成為一預先 規定值之參考時間點之間的時間周期。 *該參考訊號為設定有至少包括，如形成於該基板上之 種薄膜之種類’層積式結構，㈣式結構，研磨液體之物 理特性’研磨表面之—溫度，基板之溫度，形成該研磨表 面之-研磨工具之厚度等中之—個因數為參數之訊號。 此外，在過去的研磨製程中獲得的監控訊號，該過去 的研磨製程使用的研磨表面也用於目前的研磨製程，或者 在過去的研㈣程之最初階財獲得的監控减，該過去 317181修正版 7 1357846 第94120544號專利申請案 100年9月16日修正替換頁 的研磨製程使用另一研磨表面且已被取代，該監控訊號可 作爲參考訊號。 該控制器為可操控的使用一預測控制以控制該頂環之 壓力。其中，該控制器的控制周期範圍為從1秒至1〇秒。 .該監控早元為可操控的排除該基板之外圍邊界部分測 量點之監控訊號。該監控單元也可替換為可操控的修正該 基板之外圍邊界部分測量點之監控訊號。 該感測器至少包括一滿流式感測器，光學感測器以及 微波感測斋中之一種。該感測器為可操控的測量該基板表 面之薄膜厚度。 該研磨裝置復包括一致動裝置（actuat〇r)用以提供該 研磨台與該頂環之相對運動。其中該感測器設置於研磨台 内。該致動裝置包括一馬達用以旋轉該研磨台。 該控制器可以為可操控的在研磨製程中間歇地中斷該 控制。該控制器也可以為可操控的在研磨結束點前完成控 制並保持研綠態至該研磨結束點。該㈣器為可操控 的’使用-基板之研磨製程中結束時間點之 另一基板之研磨製程之初始研磨狀態。該控制器^以^ 可操控㈣縣㈣監控單核號之研錢束點。 根據本發明之次一型態，乃提供 研磨台’其具有研磨表面， ^置匕括 研制施加屢力於該基板之複數區域。該

Jiff 測器，用以監控該基板上複數個測量點 之基板狀態；監柃罝々m “ 级双调列里點 工’用以對源自該感測器之訊號執行 317181修正版 8 1357846 ___ ' 第94120544號專利申請索 100年9月16日修正替換頁 • 規定算術程序並產生監控訊號；以及控制器，用以控制基 於該監控訊號之頂環壓力。該控制器為可操控的測量施加 於複數區域中之壓力或壓力變化’，以便當施加於複數區 域中之至少一個區域之壓力超出規定範圍時，使施加於所 有區域中之壓力落在規定範圍内。 本發明之第三型態為提供一種研磨裝置，其包括研磨 台’具有研磨表面以及頂環，用以向該研磨表面按壓基板， 並獨立控制施加壓力於該基板之複數區域。該研磨裝置還 包括感測器，用以監控該基板上複數個測量點之基板狀 fe，監控單元，用以對源自該感測器之訊號執行規定算術 私序並產生監控訊號；以及控制器，用以在監控訊號超出 範圍時，控制基於該時間點之頂環壓力。其中，在該基板 表面上形成有一層非金屬薄膜。 本發明之第四型態為提供一種研磨裝置，其包括研磨 台’具有研磨表面以及頂環’用以向該研磨表面按壓基板， 並獨立控制施加壓力於該基板之複數區域。該研磨裝置還 包括感測器’用以監控該基板上複數個測量點之基板狀 態’監控單元’用以對源自該感測器之訊號執行一規定算 術程序並產生監控訊號；以及控制器，用以控制基於該監 控訊號之頂環壓力，由此調整研磨基板過程中施加於複數 區域内壓力之靈敏性。 本發明之第五型態為提供一種研磨方法，其包括使用 感測器監控基板上至少一個測量點之基板狀態；對源自該 感測器之訊號執行規定算術程序並產生監控訊號；比較參 317181修正版 9 1357846 第94120544號專利申請案 100年9月16日修正替換頁 考訊號與該測量點之監控訊號，該參考訊號代表該監控訊 號之參考值與時間之關係；以及逆向研磨表面壓製該基板 以研磨該基板，並控制施加壓力於該基板之至少一個區 域，由此令該測量點之監控訊號收斂於該參考訊號。 本發明之第六型態為提供一種研磨方法，其包括使用 感測器監控基板上至少一個測量點之基板狀態，·對源自該 感測器之訊號執行規定算術程序並產生監控訊號；比較參 考訊號與該測量點之監控訊號，該參考訊號代表該監控訊 號之參考值與時間之關係；以及在該基板上形成薄膜，並 控制該基板之基板狀態，由此令該測量點之監控訊號收斂 於該參考訊號。 本發明可以精確控制研磨曲線，研磨時間以及基板之 研磨速率。 上述及其它本發明之目的，功效及優點，在結合附圖 、發月之最佳實施例閲讀了以下詳細説明後，會變得顯 而易見。 【實施方式】 磨裝置。^ ^ 1 W i Μ Μ圖説明本發明實施例所述之研 分_|第35圖中以相同或相應數字所表示之部 刀將不會重復說明。 研磨=圖:二面圖」其顯示本發明之-實施例所述之 台2,1上可# 所不，該研磨装置設有四個裝載/卸載 該裝载;卸載，2置:：儲存大量半導體晶圓之晶圓盒卜沿 戟。2之陣列設有-移動機構g 317181修正版 10 640 640 , ιυυ午y月 aniSm)3。在該移動機構3上裳置第一轉移機器 主k ±/Gb°t)4 ’其具有兩個手柄。該第—轉移機器4之 手柄能夠達到每域載/卸载台2上之晶圓盒！。 第94120544號專利申請案 100年9月16日修正替振。 在該具有第一轉移機器4之移動機構3之對面裝設有 兩個清潔和乾燥單元5和6。該第-轉移機器4之手柄同 樣可以達到該清潔和乾燥單元5和每個清潔和乾燥單 兀5和6具有旋式乾燥功能㈣in drying 如瓜），其可高 速旋轉晶圓以乾燥該晶圓。在兩個清潔和乾燥單元和= 之間裝設有-晶圓站U ’其具有四個放置台 ::age)7, 8’ 9和10用以放置半導體晶圓。該第一轉移機 器4之手柄也可以達到該晶圓站丨i。 具有兩個手柄之第二轉移機器12裝設於可以到達清 潔和乾燥單元5以及放置台7，9，1〇之位置。具有兩個手 柄之第二轉移機器13裝設於可以到達清潔和乾燥單元6 以及放置台8’ 9, 10之位置。放置台7用於轉移第一轉移 機器4與第二轉移機器12間之半導體晶圓。放置台8用於 轉移第一轉移機器4與第三轉移機器13間之半導體晶圓。 放置台9用於將一半導體晶圓從第二轉移機器12轉移至第 三轉移機器13。放置台1〇用於將一半導體晶圓從第三轉 移機器13轉移至第二轉移機器12。該放置台9位於該放 置台10之上。 臨近於清潔和乾燥單元5且該第二轉移機器12之手柄 可達到之位置，裝設有一清潔單元14,其用以清潔一研磨 過之晶圓。臨近於清潔和乾燥單元6且該第三轉移機器13 317181修正版 11 1357846 第94120544號專利申請案 100年9月16日修正替換頁 之手柄可達到之位置’裝設有一清潔單元1 5，其用以清潔 一研磨過之晶圓。 如第1圖所示，該研磨裝置具有兩個研磨單元 (polishing unit)16和17。每個研磨單元16和17包括兩個 研磨台（polishing table)和一個頂環（top rillg)用於控制一個 晶圓，並向該研磨台按壓該晶圓以研磨該晶圓。更詳而言 之’該研磨單元16包括第一研磨台18，第二研磨台19， 頂環20’用以提供液體給第一研磨台is之研磨液體供應 喷管21，打磨機（dresser)22用以打磨（dressing)該第一研磨 台1 8 ’以及打磨機23用以打磨該第二研磨台19。此外’ 該研磨單元17包括第一研磨台24，第二研磨台25,頂環 26’用以提供液體給第一研磨台24之研磨液體供應喷管 27 ’打磨機28用以打磨該第一研磨台24，以及打磨機29 用以打磨該第二研磨台25。 在該研磨單元16中，於該第二轉移機器12之手柄可 達到之位置’裝设翻轉動機構3〇(reversing machine)，用 以翻轉半導體晶圓。該第二轉移機器12將半導體晶圓轉移 至該翻轉機構3〇。同樣，在該研磨單元I?中’於該第三 轉移機器13之手柄可達到之位置，裝設翻轉機構31，用 以翻轉半導體晶圓。該第三轉移機器13將半導體晶圓轉移 至該翻轉機構31。 位於翻轉機構30 ’ 31和頂環20，26之下，裝設有一 回轉傳輸裝置（rotary transporter)32，用於在回動機構30， 3 1和頂裱20 ’ 26間傳送晶圓。該回轉傳輸裝置32中等間 12 317181修正版 1357846 第94120544號專利申請案 100年9月16曰修正替換頁 隔地設有四個台’用以放置晶圓。因此，該回轉傳輸裝置 32尚可同時放置複數個晶圓。當一晶圓被傳送至回動機構 30或31時，翻轉機構30或31卡固該晶圓，該晶圓中心 之排列對應於該回轉傳輸裝置32之放置台之中心，於該回 轉傳輸裝置32下設有一升降裝置33或34,將該升降裝置 升高以將該晶圓傳送至該回轉傳輸裝置32上。 傳送至頂環20或26之晶圓被頂環2〇或26之真空吸 官機構吸持。當被頂環20或26之真空吸管機構吸持後， 該晶圓即被傳送至研磨台18或24〇然後，該晶圓即由裝 設於該研磨台18或24上之研磨表面研磨，該研磨表面可 以是一研磨墊或是一研磨輪。於該頂環2〇或26可達到之 位置分職有第二研磨台19和25。因此，在該晶圓被第 一研磨台18或24研磨後，即會被第二研磨台19或25研 磨。被研磨過之晶圓會以前述之路徑返回至翻轉機 或31。 返回至翻轉機構3〇或31夕s pi 再忒31之日日囫破第二轉移機器12 或苐二轉移機器13傳送至清潔單元Μ或Μ 潔。被清潔單元14或15清潔後之 ', ⑺ 12 ^ ^ ^ f俊之之曰曰0被苐二轉移機器 戍第一轉移機器13傳送至清潔和乾 合祜、、杳噔釦私π 祀琛早兀5或6並且 曰被π潔和乾燥。被清潔和乾燥 之晶圓被第二轉移機器,2 J一： 5或6清潔和乾燥後 台⑴，秋德： 轉移機器13放置於放置 ^ ^然後由第一轉移機器4傳该 晶圓盒1中。 、口裝載/卸载台2之 現在’詳細説明前述之研磨單 4呵Μ早tc。由於研磨單元16 317IS1修正版 13 1357846 第94120544號專利申請案 100年9月16日修正替換頁 與研磨單元17具有相同結構，以下僅説明研磨單元16之 結構，其同樣適用於研磨單元17。 第2圖為一示意圖，顯示第1圖中研磨裝置所示之研 磨單元之一部分。如第2圖所示，該研磨台18設於頂環 20之下，具有裝設有研磨墊40之上表面。該研磨液體供 應喷管21設於該研磨台18之上。由該研磨液體供應喷管 21提供研磨液體Q於研磨台18之研磨墊40。該研磨台18 與一馬達（未圖示）相連接，該馬達可作爲一驅動機構用以 提供該研磨台18與該頂環20之相對運動。因此，該研磨 台是可旋轉的。 市場上有多種研磨塾，如Rodel公司製造的 SUBA800，IC-1000 和 IC-1000/SUBA400 (兩層包覆），以 及 Fujimi 公司製造的 Surfin xxx-5 和 Surfin 000。 SUBA800，Surfin xxx-5 和 Surfin 000 為非織造之織物，其 由氨基曱酸乙酯樹脂結合而成。IC-1000由堅硬的聚氨基 曱酸乙發酯泡體（單層）製成。該聚氨基甲酸乙發酯泡體 為多孔滲水的，其表面形成有大量的精細空腔或空洞。 該頂環20通過萬向接頭41與頂環軸42連接，該頂環 軸與固設於頂環頭部43上之頂環氣缸（top ring air cylinder) 44相連接。該頂環20具有頂環體60，其實際上 為圓盤，以及容置環61，其裝設於該頂環體60之外圍部 分。該頂環體60與該頂環軸42之低端相連接。 該頂環氣缸44經由調整器RE1與壓力調整單元45相 連接。該壓力調整單元45提供受壓流體以調節壓力，如由 14 317181修正版 1357846 第94120544號專利申請索 壓縮氣源提供壓力空氣，用泵抽空或是其它類似方法。提 供於頂環氣缸44之壓力空氣之氣壓由壓力調整單元化調 整後通過調整器RE1，然後經頂環氣缸44垂直移動至頂環 軸42’以擡高和降低整個頂環2〇，並以規定壓力逆向該研 磨台18按壓裝設於頂環體6〇之容置環61。 Λ 該頂環軸42以栓鍵（key)(未圖示）與一旋轉套筒 〇：utarysleeve)46連接。該旋轉套筒#包括裝設於該旋轉 套筒之外圍部分之時序滑輪(timing puUey)47。於該頂環頭 4 43固a又有一頂環馬達48，其可作爲一驅動機制以提供 研磨口 18和頂環20之相對運動。該時序滑輪47經由一時 序皮帶（timing belt) 49與設於頂環馬達48上之一時序滑輪 5〇相連接。因此，當該頂環馬達％被觸發旋轉時，該旋 轉套筒46和該頂環軸42經由時序滑輪5〇，時序皮帶 以及時序滑輪47也會同時相對轉動，由此令該頂環職 轉該頂43由頂壞頭部轴5 i支撐，該頂環頭部轴 51由可旋轉的結構（未圖示）支撐。 如第2圖所示，於該研磨台18中嵌有一感測器 ^以監控包括被研磨之半㈣晶圓之薄膜厚度之基板狀 :。該感測器52連接於一監控單元5”口一控制器％。該 感測器52之輸出訊號被傳送至監控單元53，其會對該感 7 52之輸出訊號執行必要的轉換和操作（算術運算）以 生監控訊號。該監控單元53具有—控制器…用以對監 控訊號執行控制算術握你。# 確定該頂環之璧力以按壓曰圓制器53“艮據該監控訊號 以按壓日曰圓（按壓力），並將該按壓力發 317181修正版 15 7846 第94120544號專利申請案 100年9月16日修正替換頁 :給該控制器54。例如，_器52使用的^^ 單：！5監控/二”卜部之控制器54發送命令給塵力調整 由此可通過頂環改變壓力。該監控單 制器…以及該控制器54可以結合成單—控㈣。工 第3圖為垂直剖面圖，顯示第2圖中之頂環2〇,第4 ^為一底視圖’顯示第2圖中之頂環20。如第3圖所示， 該頂環20具有頂環體60,其為柱體空間用於定義一容置 空間，以及容置環（retainer ring)61，固接於該頂環體6〇 之I端該谷置％ 61下部為突出部分並向内呈放胃 頂ί哀體60由高強度和高硬度之材質製成，如金屬或陶免。 該容置環61由高硬度之樹脂，㈣或是其它類似材質製 成。該容置環61可與該頂環體6〇結合成一體。 該頂環軸42裝設於該頂環體6〇中心部分之上，且該 頂環體60通過萬向接頭41與該頂環軸42連接。該萬向接 頭41有一球面支承機構，可令該頂環體6〇和該頂環軸 相互傾斜轉動，該萬向接頭還具有一旋轉傳動機構用於傳 送该頂環軸42和該頂環體60之旋轉。該球面支承機構和 該方疋轉傳動機構將壓力和旋轉力從頂環軸42傳送至頂環 體60，並令該頂環體60和該頂環軸42相互傾斜轉動。 該球面支承機構下表面中心為半球腔42a，上表面中 心為半球腔60a，於半球腔42a和60a之間置有一個支承 球體62，由如陶瓷之類之高硬度材質製成。同時，該旋轉 傳動機構包括有與該頂環軸42固接之主動銷（drive pins) (未圖示）和與該頂環體60固接之被動銷（driven pins)(未 16 317181修正版 1357846 * 第9412〇544號專利申請案 - m - \ 业 | 1〇〇年9月16日修正替換苜 。不）。备該頂環體60相對於該頂環軸42傾斜時，即使接 ，點移位，主動銷與被動銷仍可保持相互接合，因爲它們 是相對垂直可移動的。因此，該旋轉傳動機構能可靠地將 轉矩從頂環軸42傳送至頂環體6〇。 該頂環體60和該容置環61中定義有一空間，其内置 有一彈性墊（elastic pad)63，固定環64以及夾盤&。該彈 性塾63可與頂環20所放置之半導體晶圓w接觸。該夹盤 65實際為一圓盤用以支撐該彈性墊63。該彈性墊63有一 放射狀之外邊緣’其夾於該固定環64和該夹盤65之間並 且向内呈放射狀，由此覆蓋該夾盤65之下表面。因此，該 彈性墊63與該夾盤65間定義一空間。 夾盤65可以由金屬製成。然而’當測量形成於半導體 _晶圓w上之薄膜厚度的感測器52使用渦流式感測器時， 製成夾盤65之較佳材質為非磁性材質，例如，氣樹脂如聚 四氟乙烯’絕緣材質如碳化矽，氧化鋁等等。 具有彈性膜之增壓薄片66延伸至該容置環64與該頂 環體60之間。在該頂環體60中，該頂環體6〇，該夾盤 該容置環64以及該增壓薄片66接在一起形成以壓力室 71。如第3圖所示，具有管道和連接器之液道“盥該壓力 室7 i相連通，該液道8丨還設有一調整器（reguiat〇r)RE2(如 第2圖所不）使該壓力室71與該壓力調整單元45相連接。 該增壓薄片66由高硬度和耐摩擦之材質製成，如乙烯丙烯 橡膠（ethylene pr0pylene rubber EPPM)，聚氨基曱酸乙醋橡 膠，或是石夕_橡膠（silicone rubber)。 317181修正版 17 1357846 第94120544號專利申請案 100年9月16曰修正替換頁 1W -ητ y η Q 珍_ιϋ管換 在該彈性塾63和該夹盤65間之形成空間内設有一中 央囊9〇和一環形管91，其可接觸到該彈性塾63。於本實 施例中，如第3圖和第4圖所示’該中央囊9〇放置於該夹 盤65之下表面之中心，马提# 〜衣开7 & 91則放置於該中央囊9〇 之外圍且呈放射狀。如同該壓力薄片66 一樣，該彈性塾 63，中央囊90以及環形營道91夂山一尤— 併 乂 &遑91各由尚硬度和耐摩擦之材 貝氣成’如乙稀丙稀橡膠，聚氨基甲酸乙酿橡膠，或是石夕 嗣橡膠。 該彈性墊63和該夾盤65間所形成之空間由該中央囊 99〇〇=㈣91分隔成複數個空間。因此，在該十央囊 1ΓΓΓ 形成有壓力室72,在該環形管91之放 上矣囊90包括有彈性膜9〇a ’其與該彈性塾63之 ί表面接觸’以及中央囊固定件90b，其在適當位置分開 用以固定該彈性膜90a。該彈性膜9 90b形成了該中央囊9()中 T兴震支持件 ^ ^ Q1 -I 4Χ 央壓力至74。同樣地，該環 h 包括有彈性膜9U’與該彈性塾以上表面接觸， 以及環形管固定件9ib，在適告你 m 91a〇 週田位置刀開用以固定該彈性 =:译性膜91a與該環形管固定件 形官道91中之中間壓力室75。 73 接器之液道82,83 ,分別與廢力室”， 二IS，室Μ5分別通過與液…連接 之調整l^RE3_RE6與虔力調整單元45 通過位於頂環輪42 h *&夕妒接液k 1-85 疋轉接點（未圖示）分別與調整 317181修正版 1357846 第94120544號專利申請案 100年9月16日修正替換苜 * 器RE2-RE6相連接。 位於夹盤65上之壓力室71與壓力室72_75由各自連 接的液道81-85提供加麈的流體，如加壓的空氣或是真 空。如第2圖所示，連接液道81-85和壓力室71_75之調 整裔RE2-RE6可分別調整提供於壓力室之加壓流體之壓 ^。因此’可以獨立控制壓力室71-75之壓力，或是將大 氣或真空分別導入壓力室71_75。以此方式，壓力室Η·” 内之壓力可分別隨調整器RE2_RE6變化，可以調整半導體 晶圓W之各自區域（分離區域）之壓力，該壓力用以通過 該彈性墊63逆向該研磨墊40施加於該半導體晶圓w。於 某些應用巾，該壓力室71_75可以與真空源55 (如第2圖 所示）相連接。 ㈤於本實施例中，可獨立控制供於壓力室72-75之流體 概度。因爲有此結才冓，可直接控制半導體晶圓之基板溫度 以研磨其後側表面。更詳而言之，獨立控制壓力室之溫度， 即可控制化學機械研磨（CMP)製程中之化學反應速度。 立=第4圖所不，該彈性墊具有複數個開口 92。内部吸 =刀，93自夾盤65向下突出，而分別通過位於中央囊 6、5環形1 91間之開口 92暴露出來。外吸引部分94自夾盤 =向下犬出’而分別通過位於環形管道放射狀外圍之 :口 92暴露出來。於本實施例中，該彈性墊63有八個開 吸引邛分93和94通過這些開口 92暴露出來。 道86°和1 P刀93和％具有通孔93&和94a，其分別與液 87相通。如第2圖所示，吸引部分93和94通過 317181修正版 19 U57846 第94120544號專利宇請案 100年9月16曰修正替換頁 '丄 ^ ιυυ千y月ίο a修正替換 液道86和87以及間門Vl* V2與真空源”如一真空果 =連接。虽吸引部分93和94之通孔933和943連接至真 二源55時，在通孔93&和9钓之下開口端會產生負壓力以 字半導體晶圓W吸住於吸引部分％和％之下端。 如第3圖所示’當研磨該半導體晶圓W時，吸引部分 3和94位於該彈性塾63之下表面之上，且不會自該彈性 63之下表面突出。當吸住該半導體晶圓w時，該吸引 部分93和94之下端表面實際上與該彈性㈣之下表面位 於同一平面。 由於在該彈性墊63之外周面與該容置環Μ之内周面 隙G’目定環64，夾盤65以及歧於夾盤以 2Γ3可相對於頂環體60和容置環61垂直移動，而形 ^對該頂環體60和容置環61浮空之結構。該固定環“ j硬數個突出部分64a，自該固定環“下端之外圍邊緣 二夕呈放射狀突出。使該突出部分64a與該容置環Μ之放 向内突出部分之上表面接合而將包含固定環料在内 之各構件之向下移動限制於一規定範圍。 外周邊緣有一液道I將潔淨液體 )通匕該液道88提供至位於該彈性墊63之 與該容置環61之内周面間之間隙〇内。 ° 由此構建了該研磨裝置，當要以該頂環2g吸持 體曰曰圓w時’該吸引部分93和94之通孔咖和 = 液道86和87連通至真空源55。由此，該半導體通過

即藉由該通孔93a和94a之吸卩丨％ % ；β & 日日圓W 4a之吸引效應而吸持於該吸引部分 317181修正版 20 丄力7846 第94120544號專利申請案 . , 100年9月16曰修正替換頁 9·3 和 94 ·> -Γ* „ ---— 斗之下端。當以頂環20吸持半導體晶圓貿後，整 頂晨20移動至研磨表面（研磨塾4〇)上方。半導體晶 |~^γ 之外周邊緣由容置環61固定以使該半導體晶圓冒不 會與該頂環20分離。 欲研磨該半導體晶圓’吸入部分93和94會釋放半導 體日曰圓W，其會固定於該頂環20之下表面。同時，以規 ^壓力驅動頂環氣缸44，向該研磨台18上之研磨塾40按 壓固接於該頂環20之容置環61。在此狀態下，壓力室72-75 分別提供具有不同的壓力的加壓流體，，由此可向該研磨 台18上之研磨表面按壓該半導體晶圓w。研磨液體供應 喷皆21提供研磨液體q至研磨墊4〇上方，以使研磨液體 Q覆蓋該研磨墊40上。因此，將該半導體晶圓w即在該 -半導體晶圓w所欲研磨之（下）表面和該研磨墊4〇間之 存在有研磨液體Q之狀態下研磨。 位於Μ力室72和73下方之半導體晶圓w之局部面積 係藉由供應於該壓力室72和73之加壓流體之壓力向研磨 表面按壓。。位於中央壓力室74下方之半導體晶圓貿之 局部面積係藉由供應於該中央壓力室74之加壓流體之壓 力經由中央囊90之彈性膜9如和彈性墊63向研磨表面按 壓。該中。位於壓力室75下方之半導體晶圓w之局部面 積係藉由供應於該壓力室75之加壓流體之壓力經由過環 形管道91之彈性膜91 a和彈性墊63向研磨表面按壓。 因此，作用於該半導體晶圓W各區域之研磨壓力（按 壓力）可藉由控制供給壓力室72-75之加壓流體之壓力在 21 317181修正版 1357846 __ 第94120544號專利申請案 100年9月16日修正替換頁 •各不同放射狀方向獨立調整，。更確切而言，控制器54(如 第2圖所示）根據感測器52之輸出由各自的調整器 RE3-RE6調整供給壓力室72_75之加壓流體之壓力，由此 即調整向該研磨台18上之研磨墊4〇按壓該半導體晶圓w 之各自區域之壓力。—面將該半導體晶圓w之各自區域之 壓力被分別調整至預定值後，一面向旋轉中之該研磨台18 上表面之研磨墊40按壓該半導體晶圓w。同樣地，將供 給頂環氣缸44之加壓流體之壓力由調整器RE1調整以改 變容置環61之壓力並按壓研磨塾4〇。 於是，在研磨該半導體晶圓w時，可將該容置環61 按壓該研磨墊40之壓力和向該研磨墊4〇按壓該半導體晶 圓W之壓力正確調整，由此以所需要之壓力分佈施加研磨 壓力於各個區域，這些區域包括中央區域（如第4圖所示 之ci)，位於中央區域和中間區域間之區域（C2)，靠外 區域（C3)，半導體晶圓w之外圍區域（C4)，以及位於 該半導體晶圓W外側之容置環61之外圍部分。 位於壓力室72和73下方之半導體晶圓w部分包括兩 個區域。其中一個由加壓流體通過彈性墊64按壓。另一個 區域，如開口 92之周邊區域，直接由加壓流體按壓。這兩 個區域可以施加相同的壓力，也可以分別施加所需要的壓 力。由於該彈性墊64與開口 92周邊之半導體晶圓w之背 面緊密接觸，壓力室72和73内之加壓流體就後難漏洩到 該壓力室72和73之外面。 當完成研磨半導體晶圓W後，該半導體晶圓w通過 317181修正版 22 第 94120544 號 100 年9 月 16 曰^ 八' 吸持該吸引部分93和94之下端，如前所述。此時 尸停止提供壓力室72-75之加壓流體，壓力室72-75之麗 力會被排出至大氣。由此，該吸引部分93和94之下端即 2該半導體晶圓W接觸。壓力室71之壓力會被排出至大 氣或是在其中產生一負壓力。如果壓力室71維持高壓，該 ^導體晶圓w即向研磨表面被強力按壓僅是與該吸引部χ 刀93和94接觸之半導體晶圓w區域。因此，必需立即降 低壓力室71内之壓力。於是如第3圖所示’可設置穿過該 頂=體60而與該壓力室71連通之放氣口以便立即降低壓 力至71之壓力。於本實施例中，當壓力室π被加壓時， 需要通過液道81向壓力室71連續提供加壓流體。該放氣 =Γ具有止回閥，其用於在壓力室71内產生負壓時阻 止外界空氣流入該壓力室71。 將該半導體晶圓W吸持後，整個頂環 f該半導體晶圓W轉移之位置1後通過吸人部分9^ 氮％向該半導體晶圓W射流體（例域 體純水之混合物）以從頂環扣上釋放該半導 第5圖為—平面圖’顯示第2圖所示之研磨單元16 之研磨台18與半導體晶圓w之關係。

通過研磨過財由頂環㈣持之半導體晶圓wr中不= 之部位設有一感挪器52。。參考點Ct代表 W 旋轉中心。例如，當該感測器52通過該半二日圓^之 方時，該感測器52可連續監測該通過路裡增L線）之導 3Π18Ι修正版 23 1357846 « 第94120544號專利申請案 - 带·^ | 1〇〇年9月16日修正替換頁 •溥膜如半導體晶圓w之銅層之厚度增量或減量，或薄膜 厚度之變化。 ' 第6圖為一平面圖，其顯示感測器52監控一半導體晶 圓W之皿控路视。更詳而言之，該研磨台μ每旋轉一次， 該感測器52掃描該晶圓之表面（欲被研磨之表面）一次。 當研磨台18旋轉時，該感測器沿一路徑通過該晶圓w之 中心Cw (頂環軸之中心）並掃描該晶圓之表面。由於頂環 2〇之旋轉速度通常都不同於研磨台18之旋轉速度，第6 圖所示之掃描線SL1，SL2, SL3顯示了研磨台18之旋轉 而產生的感測器通過該晶圓w之不同路徑。然而，如前所 述，感測器52位於可通過該半導體晶圓w之中心之 位置，所以在每次旋轉時該感測器52之運動路徑都會通過 -該晶圓貿之中心cw。於本實施例中，感測器52之測量時 點（timing)係調節成在每次旋轉都可測量到該晶圓w之中 心C w 〇 此外，已知研磨過之晶圓w表面輪廓分佈情形（pr〇file) 通常是軸對稱之事實，其軸心垂直於該晶圓w表面並延伸 通過該晶圓W之中心Cw。因此，如第6圖所示，以MPmn 表示第m條掃描線SLm上之第η個測量點，該晶圓w之 薄膜厚度變化可被位於徑向位置之路徑監控訊號所監控， 即各掃描線上之第η個測量點MPh，MP2_n，...，MPmn。 為簡化説明，第6圖所示之一條掃描線上測量點為 15。但是’測量點的數值並不限於圖示之數值，而可根據 測量周期和研磨台18之旋轉速度而確定不同的數值。如感 317181修正版 24 ^57846 « 第94120544號專利申諳案 100年9月16 a修正替 52使m式制器，通f—條掃si AvU點。當存在很多測量點，每_量點都會心 心Cw大致相配。因此，前述之對晶圓w之中心 Cw之時點調整就不需要了。 第7圖為一平面圖’其例示第6圖中從半導體晶圓w 上之测量點中選擇用以被監控單元53監控之测量點。如第 圖所示之實例中，監控單元53監控靠近區域Ci，c2， C3’C4中心和邊界線上之測量點MPm i，MPm2，Mp

MP tn-4，MP m-3 MP m-6，MP m-7，MP m_8，MP 心 MP m.12 ’ MP m.13 ’ MP m_14，以及 Mp m i5，區域 Cl，C2，C3，C4為第4圖所述之區域，其壓力可獨立控 制。不同於第6圖所示之實例，在測量點MPmi* Mp

MP 1-11 m-5

MP 1-10 (〕之間可設置另一測量點。被監控之測量點的選擇並不 限於第7圖所示之實例。可任意選擇受控之監控點作爲被 研磨晶圓W之表面上被監控之測量點。 監控單元53對選擇的測量點之輸出訊號（感測訊號） 執行預定之算術運算以產生監控訊號並將該監控訊號提供 給控制器53a (如第2圖所示），該輸出訊號為感測器52 之輸出。該控制器53a根據提供的監控訊號和一參考訊號 確定頂環20之壓力室74，72，75以及73之壓力值，其分 別對應施加於晶圓W之區域Cl ’ C2，C3以及C4，並將 壓力值傳送給控制器54 (如第2圖所示），該參考訊號將 在之後説明。因此，晶圓W之區域Cl，C2，C3以及C4 之壓力即會被調整。 25 3Π181修正版 1357846 第94120544號專利申請案 , | 100年9月16日修正替換頁 旦為消除噪聲之不利影響以獲得平穩數值，可以對臨近 測里點之I控訊號求平均值。換而言之’可依據晶圓W之 =心Cw為圓心之半徑將晶圓w之表面分爲同心之複數個 區域。计算各自區域内測量點之監控訊號之平均值或代 表值’可作爲用於控制之新的監控訊號。當複數個感測器 排歹]於研磨台18之徑向位置或是在研磨時頂環20在頂環 頭部軸51附近旋轉時，此種結構是有效的。 第8圖為一圖表，顯示晶圓之金屬薄膜被研磨而晶圓 '之區域C卜C2’C3, C4之壓力保持一恆定值時，監控 訊號之變化。$ 8圖顯示對應於測量點m l和Mp m 15 (晶圓邊緣部分）<監控訊號msa，對應於測量點MPm5 和，Pm-U (晶圓中間部分）之監控訊號μ%以及對應於 測里點MP m-8 (晶圓中心）之監控訊號MSc。 如第8圖所不之實例中，各監控訊號在研磨初期階段 緩慢減少。然後’減少之斜率變大。各監控訊號在研磨結 束點（移除金屬薄臈）實質上即變爲一恒量。假定即使各 點以相同研磨速率研磨晶圓各點之初始薄膜厚度不同，如 第8圖所示，由於測量點不同，研磨結束點之監控訊號之 數值和速度也會不同。於本實施例中，準備一預設夂 號’表示監控訊號參考值與時間之㈣，控制監控訊號二 使其收斂於該參考訊號。 f 9圖$目表’顯示使用前述控制方法研磨一半導 圓時’監控訊號之變化。在研磨過程中，控制晶圓w 之區域Cl，C2，C3 C4之壓力以使局部點之監控訊號 317181修正版 26 1357846 第94120544號專利申請案 100年9月16曰修正替換頁 MSA，MSB以及MSC和未圖示點之監控訊號收斂於參考訊 號RS。由此，局部點之監控訊號MSa，以及大 致收斂於同一變化曲線，其在研磨結束點之監控訊號是彼 此一致。因此，即使如研磨墊4〇之裝置條件不同，根據晶 圓W之徑向位置也可能取得具有高度均勻的薄膜厚度之 研磨製程（以下稱為晶圓内均勻性within wafer_ uniformity)。 研磨速度隨研磨薄膜之物理特性，研磨液體（漿）之 種類，研磨墊40之厚度，研磨墊4〇或晶圓w之溫度，積 積結構，或是研磨薄膜之内連結構以及其他類似條件而變 化。相應地，參考訊號同樣也隨前述條件變化。控制器54 或是監控單το 53包括有參考訊號之數據庫，其對應於研磨 薄膜之物理特性，研磨液體（漿）之種類，研磨墊4〇之厚 度，研磨墊40或晶圓W之溫度，積積結構，或是研磨薄 膜之内連結構以及其他類似條件。當輸入適合被研磨晶圓 之條件，即會讀出最佳參考訊號。換而言之，如果各晶圓 w均具有相同規格，研磨條件如研磨台丨8和頂環2〇之旋 轉速度，研磨液體和研磨墊之種類等等即會被固定。因此， 具有相同規格之取樣晶圓可研磨至得到同一參考訊號。 第10圖為一流程圖，例示本發明中確定參考訊號之方 法。如第10圖所示之實例中’於研磨晶圓W前先執行參 考訊號之確定。首先，該裝置之初始設定時根據頂環20， 打磨機22’研磨墊4〇,研磨液體等等之預定規格而設定。 感測器52之測量速度調整如前所述（Step 1 )。 27 317181修正版 1357846 -- • 第94120544號專利申請案 1〇〇年9月16日修正替換頁 - 然後，根據經驗等產生一臨時方案（provisional recipe)，確定被研磨晶圓W之研磨條件（Step 2 )。在該臨 時方案中，區域C1，C2，C3和C4之壓力，容置環61之 壓力，研磨台18和頂環20之旋轉速度是保持恆定的。如 第8圖所示，該晶圓W按照臨時方案被研磨並獲得監控訊 號（Step 3 )。 判斷晶圓W之研磨速度或研磨時間是否合適（Step 4)。如果研磨速度或研磨時間大不同於所需求之值，則修 改臨時方案並重復研磨過程。如果晶圓W是在所需求之時 間周期内被研磨，則根據重復性，噪聲影響及其它類似觀 點判斷監控訊號是否合適（Step 5)。如果監控訊號合適， 則提取適當點之訊號以產生一參考訊號。該參考訊號被記 錄於儲存裝置（未圖示）如一硬碟（Step 6)。如果監控訊 號有問題，則將問題之原因解消後再重復研磨過程。 那時’如果被研磨基板之薄膜厚度是相同時，最好是 感測盗5 2之輸出訊5虎大致上為丨亙定的而不考慮感測哭$ 2 和該晶圓W之距離。換而言之’要求確定一算術運算對感 測器52之輸出訊號進行計算’以得到大致上為恆定值之監 控訊號’不需要考慮感測器52和該晶圓W之距離。然而， 當感測器52之輸出訊號和監控訊號隨感測器52和該晶圓 W之距離也就是研磨墊4〇之磨損而變化，其影響達到一 定程度而不可忽略，則可將參考訊號根據以下方式確定。 在研磨墊被替換後立即或不久，晶圓上與該研磨墊具有相 同規格之適當點之監控訊號被設定為參考訊號。當研磨墊 317181修正版 28 1357846 I第94丨20544號專利申請: ..j. .. .. ^ | 100年9月16日修正替換· 被替換後’研磨過規定數量的晶圓，晶圓 訊號被設定為參考訊號，該晶圓使用被替換的研磨塾研磨 且是之前剛被研磨或是被研磨些許的。 ^考慮到要將晶圓上點之監控訊號作爲參考訊號，並且 因爲要減少控制時間之無用的受控變量（useless mampulated variables) ’該點的選擇要求其承受之施加壓力 變化較小。 第11圖為-平面圖，顯示第2圖中感_器在各自測量 點之有效測量$6圍。例如，若使用—渦流式感測器，晶圓 之有效範圍根據感測器線圈尺寸，有效範圍之偏離角度以 及感測器52與晶圓W之距離確定。每個測量點之測量範

圍在第11圖中以小圓100表示。因此，當測量該晶圓W 之外周邊之臨近區域時，感測器之有效測量範圍部分位於 該被研磨晶圓表面之外圍（如第u圖所示之測量點μΡμ 和MP。例如，如第丨2圖所示，對應於晶圓邊緣部分 之測置點MP w和]viP之監控訊號MS ai會變得小於其 匕點之監控訊旒MS B和MS c。由此，被研磨之薄膜厚度 會估計不足。下述之其它類型感測器在某些條件下也會產 生同樣現象。 在此情形下’不能獲得精確監控訊號之測量點在控制 時會被排除。如第11圖所示之實例中，在控制時，晶圓w 邊緣部分之測量點MPm i* MPm i5被排除。更明確地說， 這些測里點之監控訊號從受控系統中排除。雖然不能保證 晶圓W外邊緣之薄膜厚度之均勻性，但是晶圓w其餘區 29 317181修正版 135/846 ,n$ 94120544號專利申請案 域之薄膜厚度之均勻性是可以改善的。 另取代方式為，於本實施例中，晶圓邊緣部分之敗 控訊號可使用以下等式（1)修正。 孤 y( ’ y'aw) C(r, yraw).( yraw 一 y〇) + y。…⑴ 一在等式（1)中’ y(r，yraw)代表正確的監控訊號值，r表 示晶圓中心Cw與测量點之距離，yraw表示要被修正之監控 訊號值，咐，yraw)表示修正係數，y〇表示薄膜厚度為〇時 之監控訊號值。修正係數c(r，yraw)由内插法確定，用實驗 法根據半彳 1 和要轉換之監控喊y·之絲值計算修正 係數。所以，如第12圖所示之MSA2，其為修正後之監控 成號。因此，即使在晶圓邊緣部分不能得到正確的監控訊 號，仍可以被改善而達到晶圓之均勻性。 除了上述之感測器結構以外，可設置其它結構，例如， 考慮到隨溫度變化之研磨速率，使用非接觸式的溫度計測 $研磨布正好接觸該晶圓時，該研磨布之測量點之溫度。 第13圖為一圖表，例示本發明之參考訊號之應用。如 第13圖所示，在研磨過程或是控制過程之初始，參考訊號 RS!沿時間序列平行轉換為一新的參考訊號RS2，以使到 研磨結束點之研磨時間具有所需求之值。如果在研磨過程 或是控制過程之初始，參考訊號RS1到研磨結束點之研磨 時間具有所需求之值，則平行轉換(paralleltranslation)量 為零。 然後，參考訊號RS2即對時間序列固定。對監控訊號 MS A，MS B，MS c以及其它未圖示點之監控訊號加以控 30 317181修正版 1357846 制蚀甘 yssigi ’使其收叙於該參考訊號略。由此方 :始薄膜厚度曲線，也可改善晶圓内均勾性。同時，^ 晶圓之初始薄膜厚度有變化，或者該裝置之條件發生變 b如研磨墊發生變化，到達研磨結束點之時間周期也可 以達到預設值。因此’如果研磨時間可以被設為恆定的， 那麽晶圓可以在研磨裝置中以一預定的，大致怪定的周期 轉移。於是’晶圓之轉移不會由於晶圓需要長研磨時間而 延遲’生產量即會被提高。 第14圖為一圖表，例示本發明之參考訊號之另一應 用。如第14圖所示，參考訊號RSs沿時間序列平行轉換為 一新的參考訊號RS4’則吏局部點之監控錢之平均值等 於參考訊號。只要可以獲得代表晶圓研磨進程之數值，可 以使用任何方法獲得監控訊號之平均值，^例如，可以使 用下列方法，計算算數平均或是加重平均的方法獲取中 1值的方法，以某一方式轉換監控訊號值並對該轉換值求 平均的方法。 然後，將參考訊號RS4對時間序列固定。對監控訊號 MS a ’ MS b ’ MS c以及其它未圖示點之監控訊號加以控 制使其收斂於該參考訊號RS4。由此方式，不同於第13 圖所示之實例，不需要過度改變受控變量，如施加於晶圓 W區域C1-C4之壓力^由此可以按預期得到穩定的研磨。 此外，研磨或疋控制初始過程之後之研磨時間可以等於預 想之研磨時間，該研磨時間為具有相同薄膜厚度之晶圓被 研磨以產生參考訊號時需要之時間。因此，不需要考慮初 317181修正版 31 1357846 第94120544號專利申請案 _ I 100年9月16曰修正替換頁 始薄膜厚度曲線，也可改善晶圓内均勻性。同時，不需要 考慮裝置條件如研磨墊發生變化，也可以獲得平均研磨速 度。 第15圖為一圖表’其例示本發明之參考訊號之又一應 用。如第15圖所示，參考訊號RS5以規定周期沿時間序列 平仃轉換，以使局部點之監控訊號之平均值等於參考訊 號。例如，參考訊號RSs沿時間序列平行轉換以使監控訊 號之平均值等於aVi，aV2，* aVy由此分別產生新的參考 訊號RS6，RS7，和rs8。然後，控制施加於該晶圓區域 C1-C4之壓力以使其收斂於參考訊號，該參考訊號會不時 地被平移以產生新的參考訊號。由此方式，當施加於晶圓 區域C1-C4之壓力大致上在一合理的範圍内，如果某個區 '域之壓力在某一時間點趨向於增加，那麼另一個區域之壓 -力會趨向於減小。因此，本實施例不僅具有調整研磨時間 或是研磨速度之功能，還可在受控變量變化小之情形下達 到穩定的研磨。此外，即使不考慮初始薄膜厚度曲線，也 可以得的極佳的晶圓内均勻性。 在第U圖和第15圖中’參考訊號在研磨初始過程是 以-預設周期被平行轉換，由此等於監控訊號之平均值。 然而’參考訊號也可以根據其它任何不同於監控訊號之平 均值的數值被平行轉換。例如，參考訊號可以按照晶圓上 -預設點之監控訊號平行轉換。更詳而言之，參考訊號在 研磨初始過程被平行轉換，由此等於那時晶圓上1㈣ 之監控訊號。參考訊號在研磨過裎中也可以被平行轉換， 317181修正版 32 1357846 • 由此等於那時一預設點之監控訊號。 上这實例中，監控訊號並非直接表示被研磨晶圓表面 之薄膜厚度。當然，表示被研磨晶圓表面之薄膜厚度之訊 號可以用以作爲監控訊號。在此情形下，監控訊號之時間 變化如第16圖所示。晶圓上局部點之監控訊號msa，Ms b，MS c以及其它未圖示點之監控訊號與相應點之薄膜厚 度是成比例的。如第16圖所示，一般而言，監控訊號值 MS A’ MS B’ MS c等等以及參考訊號R§9按照研磨時間大 致呈線性減少。因此，根據本訊號值以及時間變化（微分 的）之斜率可有利地計算出規定時間周期後之預測值。所 以，根據線性運算易於獲得好的控制性。 第17圖為一圖表，其例示根據一參考訊號RS10和一 直線L將晶圓上某一點之監控訊號MS i轉換為一新監控 訊號皿32之方法。該直線1^穿過參考訊號]131。之研磨結 束點，其斜率為-1。例如，如第17圖所示，當在時間q 時監控訊號MSi值為Vl，計算參考訊號尺心^上具有相同 值P點之值。然後計算從！>點到參考减咏。之研磨結束 點之剩餘時間T。由第17圖可知，參考直線L可以計算出 剩餘時間T。根據計算所得之時間τ可以確定新的監控訊 號MS2在時間tl時之訊號值V2。如設定ν2=Τβ換而言之， 參考汛號從研磨開始至研磨結束點之訊號值以時間τ〇 為標準’即V2=T/T。。那麽，直線L在時間0之值為卜該 直線斜率為-1/ τ〇。 如果同樣㈣軸加料考錢RSW，财述直線L 317181修正版 33 1357846 第94120544號專利申請案 100年9月16日修正替換頁 、乍爲〇改後之新的參考訊號。該新的參考訊號（直線 L)。表不每個點到參考訊號RSi◦上結束點之剩餘時間其 為單遞減函數（monotone decreasing function)，即根據時 間序列呈線性變化。因此，其有利於進行控制運算。 、此外，在多數情形下，修改後之新的監控訊號MS 2 與被研磨晶圓表面之薄膜厚度是呈比例的，由此也就是呈 線性變化。因此，即使由於研磨液體，晶圓表面相互接觸 之模式，下層之影響等原因而無法測量被研磨晶圓表面之 薄膜厚度，使用線性運算也可以獲得好的控制效能。如第 所示之實例中，該參考訊號RS1G上研磨結束點可用 ^參考時間。但是，參考訊號RS10之參考時間並非限於 ^擇研磨結束點°例如，該參考訊號RS1G上具有預設值之 < 1可用作參考時間。因此，參考訊號可以按照預定而 該置修改後之新的監控訊號在一定間隔内會不讀定，在 5疋^隔内監控訊號值是不隨研磨時間變化的。 哭。上述實例主要用於説明感測器52為―渦流式感測 :然而’感測器52可包括其它任何感測器只要其可以 ’則曰曰圓條件。例如，感測器52可以使用光感測器，微波 感剩器’或是具有其它操作原理之感測器。 。第18圖為一原理圖，其顯示具有光學感測器之研磨單 1如第18圖所不，研磨單元内嵌有一感測器單元152, Μ測1特徵值以在研騎監控研磨狀態，該特徵值可 形成於被研磨半導體晶圓w表面之薄膜厚度，或是絕 ’膜或金屬薄膜之色度。該研磨單元152可在研磨時連 317181修正版 34 1357846 - * 第94120544號專利申請案 100年9月16日修正替換頁 • 續並實時監控晶圓W表面之研磨狀態（如剩餘薄膜之厚度 或狀態）。 在研磨墊40内裝設有一光傳送元件 (light-transmissive member) 160，允許光通過該感測器單元 152。該光傳送元件160由高傳輸性材質製成，如非發泡聚 胺基甲酸乙酯。換而言之，在研磨墊40内提供有一通孔。 當通孔被該半導體晶圓W覆蓋時，由通孔下面會提供透明 液體以形成光傳送元件160。光傳送元件160可以放置在 研磨台18上之可穿過固持於頂環20之半導體晶圓W表面 之任何位置。然而，如前所述，光傳送元件160應當被放 置在可穿過半導體晶圓W中心之某一位置。 如第18圖所示，該感測器單元包括光源161，發射光 纖162，接收光纖163，分光單元164，控制器165以及一 電源166。該發射光纖162為光發射部件，其將光源161 之光線發射至被研磨半導體晶圓W之表面。該接收光纖 163為接收被研磨表面之反射光之光接收部件，。該分光 單元164包括一分光鏡以及複數個光接收元件。該分光鏡 用以分解由接收光纖163接收之光線，該光接收元件將分 光鏡分解之光線以電訊號方式儲存。該控制器用以控制光 源161之開關時間或者是開始讀取分光單元164内光接收 元件之時間。該電源166用以向該控制器165提供電能量。 該控制器165向光源161和分光單元164提供電能量。 發光光纖（light-emitting optical fiber)l62 之光發射終 端和接收光纖163之光接收終端被設定為與被研磨半導體 35 317181修正版 1357846 第94120544號專利申請案 100年9月16日修正替換頁 晶圓W表面是垂直的。另外，考慮到替換研磨墊4〇之可 使用性以及接收光纖163接收到之光量，裝設發射光纖162 和接收光纖163,以使其不會突出於研磨台.18之上研磨表 面。例如’在分光單元（spectroscope unit) 164中，可以使 用128個光電二極體陣列作爲光接收元件。 分光單元164通過電纜167與控制器165相連接。分 光單元164中光接收元件接收之訊息通過電纜167傳送至 控制器165，#亥控制器165根據傳送訊息產生接收光之光 譜訊息。更詳而言之，於本實施例中，該控制器165構成 一光譜訊息發生器，用以讀取儲存於光接收元件中之電訊 號並且產生接收光之光譜訊息。電纜168穿過研磨台18 從控制器165延伸至前述之監控單元。因此，由控制器165 中光譜訊息發生器產生之光譜訊息通過電纜168傳送至監 控單元153 (如第2圖所示）。 該監控單元153根據從控制器165接收之光譜訊息計 算特徵值，如晶圓W表面薄膜厚度或色度，並且將該特徵 值作爲監控訊號傳送給前述之控制器153a (如第2圖所 示）。 如第18圖所示，於研磨台18外圍部分之下表面裝設 有一近程感測器（proximity sensor) 17〇。於研磨台18之外 側設有一感測器目標（sensor target)171，其與該近程感測 器Π0對應。該近程感測器170為可操控的，在每次研磨 台18旋轉時，其可用以監測感測器目標171並監測研磨台 18之旋轉角度。 口 317181修正版 36 1357846 -- • 第94120544號專利申請案 100年9月16曰修正替換頁 • 第19圖為一原理圖，其顯示具有微波感測器之研磨單 元。如第19圖所示，研磨單元中研磨台18内嵌有一天線 252,其用以向被研磨之半導體晶圓W表面發射一微波。 裝設該天線252以使其對準由頂環20固持之半導體晶圓W 之中心部分，該天線252通過一波導253與感測器主體254 相連接。該波導253之長度要短，使該天線252和該感測 器主體254可以相互結合。 第20圖為一原理圖，其顯示第19圖所示之天線252 和感測器主體254。該感測器主體254包括微波源255，分 離器256，檢測器257以及監控單元258。該微波源255 用以產生一微波並將該微波提供給天線252。該分離器256 用以分離微波源產生之微波（入射波）和反射自半導體晶 圓W表面之微波（反射波）。該檢測器257用以接收由分 離器256分離之反射波並檢測該反射波之幅度與相位。該 監控單元258根據由檢測器257檢測到之反射波之幅度與 相位分析半導體晶圓W之結構。該分離器256可以使用定 向麵合器（directional coupler)。 該天線252通過波導253連接至分離器256。微波源 255與分離器256相連接。由微波源255產生之微波通過 分離器256和波導253提供給天線252。微波從天線252 發射至半導體晶圓W以使該微波透過（滲透）研磨墊40 到達該半導體晶圓W。發自該半導體晶圓W之反射波再透 過研磨墊40被天線252接收。 反射波通過波導253從天線252發送至分離器256， 37 317181修正版 1357846 Γ__ 第94120544號專利申請案 100年9月16日修正替換頁 ‘ 該分離器256可分離入射波與反射波。該分離器256與檢 測器257相連接。由分離器256分離出之反射波傳送至檢 測器257。檢測器257檢測反射波之幅度與相位。反射波 之幅度可以作爲電力值（dbW或是W)或者是電壓值（γ)。 反射波之相位由檢測器257内之相位測量裝置（未圖示） 檢測。無相位測量裝置之檢測器只能檢測反射波之幅度。 換而言之’只有相位測量裝置可以檢測反射波之相位。 在監控單元258中，根據檢測器257檢測出之反射光 之幅度與相位，監控單元會分析沈積於半導體晶圓w上之 金屬薄膜或是非金屬薄膜之薄膜厚度。該監控單元258與 控制器54相連接。監控單元258將獲得的薄膜厚度值作爲 監控訊號發送給控制器54。 第21圖為一圖表，顯示使用前述之光感測器测量一光 -傳輸薄膜，例如氧化物薄膜時，監控訊號之變化。於本實 %例中’ I控机號為隨時間序列變化之正弦波。因此，即 使給出一監控訊號值，也不能確定參考訊號之唯一對應 點。然而，通常初始薄膜厚度有一限定範圍。所以，如果 根據訊號端點或是訊號之增加和減少定義參考訊號之時間 區間（intervals)，就可以確定時間區間與初始薄膜厚度之對 應。由此，監控訊號值可以與參考訊號相對應。 例如，如第12圖所示，在參考訊號RSii之相對最大 值之間刀別疋義了兩個區間。一個相對最大值之薄膜厚度 與了-個相對最大值之薄膜厚度之差“由等式Δ(ΐ=λ/= 表不，其中又為光波長，4薄膜之折射率。如果初始薄 317181修正版 38 846 第94120544號專利申請案 1〇〇年9月16日修正替換頁 ，如在區間隔Μ和IX之間或是在 臈厚度在兩個區間範圍内 區間IX和X之間，就可以確定參考訊號RSu上與初始薄膜 厚度對應之位置。 確定初始薄膜厚度後’控制監控訊號ms3使其收斂於 參考訊號RSu上。因此，可以控制晶圓上剩餘薄膜之數 量。此外’監控訊號MS;可以轉換為一新的監控訊號ms4, 其大致上沿直線L呈線性減少，如第17圖所示之方式。 由此’易於獲得高可控制性。 在第17圖之初始區間中和第21圖之相對最大值和相 對最小值之周圍，由於噪聲訊號等影響參考訊號之斜率近 似為0且其相對穩定。因此，無法從參考訊號上準確計算 出監控訊號對應點之值。在此情形下，要求設定一不確定 的新的監控訊號，將區間内之控制停止而連續使用受控變 量如壓力之最終值。由於根據前述之方法在所有區間中都 可以轉換參考訊號，停止控制之區隔受限於具有不確定的 新監控訊號之間隔或是其鄰近的區隔。因此，即使如第21 圖所示，監控訊號根據研磨時間增加和減少，如果設定了 合適的操作時間，即可得到預期之高可控制性能。° 取而代之，施加於晶圓局部點（區域）之壓力可以按 照監控訊號上出現相對最大值或相對最小值之時間點而確 定’該監控訊號重復增加和減少。更詳而言之，當每個目 標點之監控訊號達到相對最大值或相對最^、值時，測量時 間點。施加於某些局部區域之盧力會變小，這些局部區域 之對應點比其它點具有較早的到達時間。而施加於某 3Π181修正版 39 1357846 第94120544號專利申請案 . I 100年9月16日修正替換頁 卩區域之壓力會變大，這些局部區域之對應點比其它點具 有較遲的到達時間。即使同一薄膜厚度之監控訊號隨晶圓 表面模式之衫響而變化，也可達到預期值高可控制性能。 在本實施例中，監控訊號到達相對最大值或是相對最小值 ’時間點7C遲還是早，是根據參考訊號到達相對最大值或 ^ 士最丨值之時間點來判斷的。然而，不需要設定參考 ，號’就可根據某—局部點之監控訊號到達相對最大值或 十最〗值化’時間點之相對關係而調整壓力。由此可 改善晶圓内均勻性。 第22★圖為一説明性圖表，其顯示本發明之一算術控制 •法#第17圖和第21圖所述之監控訊號之變換方法被 應用於地22圖中。讲虛叫仏a 、 -圓中研磨開始後，在時間t時有一新的泉考 -訊旎ys⑴，其可由下述等式（2)表示。 ys(t)=T〇 - t... (2) 在等式（2)中，τ〇 點之時間周期。 表示參考訊號從研磨開始至研磨結束 另外，Τ〇與參考訊號有 亍）種方法之前兩種（如第13圖和第14圖所 2 Λ 方法依時間序列平行轉換而得到的。換而 果該參考訊號是根據第15圖所示之 門 ::行轉換而得到的，那麼等式為當時局部點之 t後二:：當時情形下’當一規定時間周期t。經過時間 表示。卩點之監控訊號之預測值眺咖下述等式（3) 317181修正版 40 1357846 第94120544號專利申請案 100年9月16日修正替換頁 yP(t, t〇)= y(t) + t〇 {y(t).y(t.Atm)}/ Δ (3) 一在等式（3)中，y⑴表示在時間t時之監控訊號， 表不預》又的時間周期，其用以按照時間變量計算斜率。 虽時間t〇從時間t到達參考訊號後，監控訊號預測值 之不致性參數(dlscordance)D(t t〇)由下述等式⑷表示。 Dat〇)=.{yp(t5t〇).ys(t+t〇)}/t〇 (4) 备等式（4)所表示之不一致性參數D為正值時監控訊 號先於參考訊號。而負的不—致性參 diSCOrdanCe)D表示監控訊號落後於參考訊號。 如第22圖所示，如果在時間周期△ t時監控訊號總是 等於參考訊號’那麼監控訊號就可如職的漸近收敛於該 參考訊號。例如，如第23圖所示’ D3為晶圓區域〇之 不一致性參數，定義為壓力u3所施加面之相對面，區域 C3之鄰近晶㈣域C2和C4之不—致性參數分別定義為 D2和D4。壓力u3之變化量Διι3的確定如下所述。第24 圖例示確定壓力u3之變化量Διι3之模糊規則（fuzzy rules)。第25圖例示除第24圖所示之模糊規則外，另一模 糊規則’其參考研磨塾剛接觸晶圓時，局部點之溫度τ。 在第24圖和第25圖令，“S”表示低，“ H，，表示高。% 外，“PB”表示快速增加，“PS”表示輕度增加’“zr” 表示固定不變’ “NS”表示輕度減少’“ Νβ，，表示快速 減少。 如第24囷所示之模糊規則，由於相應區域〇3之不一 致性參數D3較低或是壓力u3較小，壓力變化量會變 317181修正版 41 1357846 - • 第94120544號專利申請案 100年9月16日修正替換頁 • 得較大。此外，如果臨近區域C2和C4之不一致性參數 D2和D4較低，會調整變化量△ U3以使其增加。以同樣 方式可以確定施加於其它獨立區域之壓力，區域之不一致 性參數以及壓力變化量之模糊規則。所以，沒有極大值或 極小值也可以控制壓力以使所有不一致性參數收斂於至零 點。 在大多數之情形，研磨墊之溫度高時，研磨速率增加， 而研磨墊之溫度有增加之趨勢。 因此，如第25圖所示之實例中，當研磨墊之溫度較低 時，壓力u3之變化量△ u3會設定為較大。當研磨墊之溫 度較高時，壓力u3之變化量△ u3會設定為較小。 第26圖為一圖表，顯示第24圖和第25圖所示之前項 變量（D2-D4，u3，Tp等等）之隸屬函數。第27圖為一圖 表，顯示第24圖和第25圖所示之後項變量（Διι3等等） 之隸屬函數。改變第26圖中前項變量軸上之點S1和S2, 即可改變變量之高度和低度標準。另外，改變第27圖中後 項變量軸上係數S3，既可以調整受控變量△ u3之靈敏度 (當前項變量相等時，受控變量之幅度）。 可應用於本發明之模糊規則並非限於第24圖和第25 _所示之實例。模糊規則可以根據預定系統之特性確定。 此外，前項變量與後項變量之隸屬函數（membership function)可以根據預定要求確定。按預定要求可以選擇使 用任何推論方法，如邏輯倍增法（logical multiplication method)，推斷法（implication method)，集合法（aggregation 42 317181修正版 1357846 _ 第94120544號專利申請案 1〇〇年9月16日修正替換頁 method) ’ 逆模糊化法（defuzzificati〇n meth〇d)。 在上述實例中’使用預測模糊控制，其中不一致性參 數之預測值是推算得到的。從感測器捕獲晶圓表面訊息至 實際壓力完全被改變研磨狀態之新數值所替代，此過程中 需要許多步驟，由此可使感測器之輸出值完全改變。例如， 該許多步驟包括將輸出訊號從感測器傳送至監控單元，轉 換監控訊號並且平滑監控訊號，計算壓力值，傳送至控制 器54 ’命令壓力調整單元45 (如第2圖所示），以及操作 壓力機構（壓力室）。相應地，訊號波完全反饋受控變量之 變化需要1秒或是2秒甚至是至10秒。因此，預測控制通 過減小響應滯後之影響可執行一有效控制。 例如，除前述之模糊控制外，還可使用預測模擬控制， -其定義一適當算術模型作爲預測模擬控制方法。當導入具 •有上述響應滯後之模型，可進一步改善控制性能。在此^ 統中，如果控制周期短，在監控訊號完全反饋受控變量之 f化前實施後續操作是無意義的。此外，還會引起受控變 量不必要的變化和訊號變異。研磨時間通常從數十秒至數 百秒。相應地，如果控制周期過長，在達到預定晶圓内均 =性之間即已達到研磨結束點。因此’要求控制周期範圍 在1秒至1 〇秒内。 當使用預測模擬控制作爲預測控制方法時，在每個控 制周期中，施加於局部區域之壓力根據下.述條件由本步 之跫控變量確定。 j==I|Yr — YP||2 + λ ;I|auq||: 最小值 317181修正版 43 1357846 第94120544號專利申請案 | 1〇〇年9月16曰修正替換頁 第一項對應於從下一步驟至第P個步驟中參考點 與預測響應Yp之差。第二項對應於從本步驟至第〇個步 驟中受控變量之變化（增量）。當第二項之係數又2較大時， 受控變量之增量會變大以減小受控變量之變化。相反地， 當係數叉2較小時，受控變量之變化會變大。更確切而言， 1/λ2可以作爲受控變量之靈敏度。 第28圖和第29圖為説明性圖表，顯示按比例縮放方 法，其以控制算術計算晶圓局部區域之壓力，在局部區域 之任何壓力（=當前值+變化值）超過預設的上限值和下限 值。 由於本發明之控制著重於晶圓内均勻性，如果只調整 超出上限值和下限值之區域内之壓力以使其達到上^值和 下限值之範圍内，那麼會破壞區域平衡，由此也不能達到 高可控制性。因此，如第28圖所示之實例中，對壓力值設 定一參考值。調整變化量以使各自區域内壓力（=當前值+ 變化值）和參考值之差（如第28圖箭頭所示）保持一定比 例。該參考值可以是上限值和下限值之平均值或者是一規 定的標準值。這種按比例縮放方法實際上可以使本區域内 之麗力分佈等於由控制算術計算而得之一預定分佈。 如第29圖所示之實例中，根據當前壓力之變化調整變 化量以使各自區域内之變化（如第29圖箭頭所示）保持一 定比例。假定至此所執行之控制大致是良好的，那麼由此 按比例縮放壓力變化之方法可以達到高可控制性。在第28 圖和第29圖中，區域C1_C4之上限值和下限值是相等的。 317181修正版 44 1357846 __ 第94120544號專利申請案 100年9月16日修正替換頁 ' 而各自區域是可以設定不同的上限值和下限值的。 之前已經説明瞭各自區域内壓力上限值和下限值之設 定方法。然而’即使設定了鄰近區域間壓力差之上限值和 下限值或者設定了各自區域内壓力變化量（增量）之上限 值和下限值’壓力也可以根據前述之相同方法按比例縮 放。此外’如果設定上限值和下限值為壓力變化量，每次 壓力變化之控制算術值超出上限或下限值時，要調整受控 變董之靈敏度S3或l/λ2使其變得較小，因此需要重復控 制算術（control arithmetic)直至變化量達到限定範圍内。 第30A圖和第30B圖顯示根據前述控制方法控制晶圓 壓力而得到的模擬（simulation)結果。如第30A圖所示，標 準化監控訊號以使其有一初始值（最大值）1和一最終值 (最小值）0。如第30A圖和第30B圖所示之實例中，局 部點之監控訊號在研磨開始後收斂於約50秒，而晶圓各自 區域内之壓力基本保持一怪定值。此後，在研磨開始後壓 力元全收敛於約8 0秒。在研磨開始後，大約在9 5秒時， 監控訊號為零’其表示研磨結束點，然後監控訊號保持一 恒·定值。 執行了良好的控制後，局部區域内之壓力可以如預想 的收斂於一恆定值。相應地，可以對監控訊號提供一閾值 電壓（threshold voltage)。在研磨結束點前一具有閾值電壓 之規定時間點停止控制，由此可保持各自區域内之壓力。 因此，使接近於研磨結束點之壓力不變化即可保證穩定的 研磨並且可以消除如變形等問題。 317181修正版 45 1357846 「_____ 第94120544號專利申請案 100年9月16曰修正替換頁 此外’研磨後各自區域内之壓力值被儲存在一儲存裝 置中。當研磨一具有相同規格之晶圓時即可使用該壓力之 儲存值。由此’在研磨初始即應用標準壓力，而避免了研 磨過程中壓力之不必要變化。更明確而言，在研磨前如晶 圓具有高度晶圓内均勻性’那麼就可獲得非常穩定的研 磨，因爲在研磨時壓力是幾乎不變的。 取而代之，如果初始晶圓内均勻性是非常高的，那麼 此控制特性可以用於確定初始研磨條件。通常，製程工程 師使用獨立測量裝置重復晶圓研磨和薄膜厚度分佈測量， 通過試驗和失敗確定研磨條件，如施加於晶圓局部區域或 谷置％之壓力，並且制定一方案。因此，需要許多過程， 而且大量晶圓要用於試驗中。如果在此製程初始應用本發 明之研磨方法，即使在研磨晶圓成品時，因爲安全的原因， -如壓力等研磨條件不會動態變化，也可以立即確定研磨條 件由此減輕了製程工程師之工作負荷，也節省了試驗 所用之晶圓。 在研磨晶圓成品時，根據前述感測器所獲得之感測訊 號可以產生監控訊號，由此根據監控訊號可以檢測到結束 點。該監控訊號可以使用於前述控制之監控訊號，也可以 由其它轉化方法產生。如第30圖所示之實例中，在接近研 磨結束點時各區域之監控訊號實際上具有相同值，也就是 在在接近研磨結束點時具有高度的晶圓内均勾性。因此， 即使過研磨時間再短，也能保證不會有金屬薄膜之研磨殘 餘物。所以，由過研磨引起的變形或腐蝕等問題可以被避 317181修正版 46 1357846 第94120544號專利申請案 L 100年9月16曰修正替換頁 . 免。同樣地，如果在光傳送絕緣隔層中，改善了晶圓内均 勻性，研磨過程可以精確地在預設薄膜厚度時停止。此外， 由於不需要新硬件裝置，本發明是經濟有效的。 本發明之研磨方法可使用於包含複數個步驟之研磨過 程中。第31圖為一方塊圖，顯示具有^^個步驟之晶圓研 磨過程之系統流程。除研磨操作外，在每個步驟中還可以 包括如打磨研磨表面等操作。此外，在各步驟中還可以獨 立設定研磨條件（研磨台或頂環之旋轉速度，研磨液體， 頂環壓力等等）。本發明之研磨方法可以應用於該研磨過程 之所有步驟中。或者，本發明之研磨方法可以應用於必要 步驟中。 監控單元53中之控制器53a通常處於停止狀態。在將 _被研磨晶圓加载到頂環並轉移至研磨臺上後，當研磨準備 -完成時，控制器54發出觸發命令，由此控制器53a從如硬 碟等儲存裝置中讀取必要訊息，如晶圓之控制參數或參考 訊號，並且將停止狀態轉化為休眠狀態。 研磨第一步驟開始時，控制器54向監控單元53發送 初始化命·^。控制器5 3 a將研磨第一步驟之必要訊息傳送 至一算術程序（arithmetic routine)，初始化算術程序中之記 憶體，並且將休眠狀態轉化為運行狀態。 接著，在監控單元53之控制器53a内以預設時間運行 算術程序，即對監控訊號MS執行一算術過程，由此計算 出晶圓壓力或它相關值，其中該監控訊號MS是根據監控 部分53b中之感測器輸出訊號而產生的。計算所得之壓力 317181修正版 47 1357846 第94120544號專利申請案 100年9月16日修正替換頁 通過控制器54傳送至壓力調整單元55,其可調整頂環之 壓力。然後，研磨第一步驟完成後，控制器54向監控單元 53發送中斷命令，控制器53a將運行狀態轉化為休眠狀 態。如上所述，在監控單元53中，不僅會執行檢測結束點 之監控或計算，還會執行控制算術運算。因此，一種系統 可以配置使用於本發明，在該系統中，傳送至化學機械研 磨（CMP)裝置之數據量很小，且不需要在該系統中添加 任何硬體。 然後，在應用本發明之研磨方法之各步驟中，相同過 程也就是運行狀態到休眠狀態之轉化被重復執行。當研磨 最後步驟完成後，控制器54向監控單元53發送完成命令， 控制器53a將休眠狀態轉化為停止狀態。在前述之實例 中，頂環壓力被控制。除頂環壓力外容置環壓力也可以被 控制。 以上説明瞭應用本發明之一種研磨裝置。然而，本發 明也適用於其它基板製程裝置中。例如，本發明可應用於 電鍍裝置或是化學氣相沈積（CVD)裝置。 第32圖為一剖面圖，其例示應用於本發明之一電鍍裝 置，第33圖為一平面圖，其顯示第32圖所示之電鍍裝置 中之陽極。如第32圖和第33圖所示，該電鍍裝置包括搖 杆300，外殼304，其通過球體支承物302連接至搖杆300 之自由端，以及含浸件（impregnation member)306，用於覆 蓋外殼304之下端開口。該注入部分306由具保水性之材 質製成。 48 317181修正版 1357846 第94120544號專利申請案 100年9月16日修正替換頁 在外殼304中之下面部分有向内突出部分304a。在含 浸件306之上面部分有凸緣部分306a。含浸件306之凸緣 部分306a與外殼304之向内突出部分304a接合，而在凸 緣部分306a之上表面有間隔物（spacer)308。如此，注入部 分306固定於外殼304中。因此在外殼304中形成有一電 鍍液腔310。 搖杆通過垂直運動馬達312可以垂直運動，該垂直運 動馬達312包括一伺服馬達和一球形螺杆314。此垂直運 動機制可以包括一氣動傳動裝置。晶圓W被晶圓固定器 316所固定，由此使密封部分318和陰極320可接觸到晶 圓W之外圍部分。 含浸件306由多孔陶瓷製成，如氧化鋁，碳化矽，多 鋁紅柱石，氧化锆，氧化鈦，堇青石，或是具有堅硬多孔 部分如熔結的密實的聚丙烯或聚乙烯，或是這些材質之混 合物，織造物或是非織造物。例如，較佳地，可以使用孔 徑為30至300^111之氧化鋁陶瓷或是孔徑為30# m或更小 的碳化矽。要求注入部分306之多孔性達到20%至95%， 其厚度約為1至20mm，較佳地約為5至20mm，更佳地約 為8至15mm。例如，注入部分306為一多孔陶竟金屬板， 其由氧化鋁製成，其多孔性為30%並且平均孔徑為100# m。使含浸件306中含電鍍液，使含浸件之導電率低於電 鍍液之導電率。更詳而言之，雖然多孔陶究金屬板本身為 一絕緣部分，由於引入了電鍍液與多孔陶瓷金屬板混合， 而使其在厚度方向上具有相當長之導電路徑。由此使含浸 49 317181修正版 1357846 - - 第94120544號專利申請案 100年9月16日修正替換頁 • 件之導電率低於電鍍液之導電率。 由此，含浸件306被裝設於電鍍液腔内以提供一高電 阻。晶圓表面之薄膜電阻（sheet resistance)如原始層會極其 細微地減小，由晶圓表面之薄膜阻抗引起的晶圓上之電流 密度差也減小，由此改善了電鍍薄膜之晶.圓内均勻性。 在電鍍液腔310中裝設有電鍍液導入管322，在該電 鍍液導入管322之下表面附有陽極324。該電鍍液導入管 322具有一電鍍液導入口 322a，其與電鍍液供應源（未圖 示）相連接。在外殼304之上表面設有電鍍液流出口 304b。 該電鍍液導入管322具有集合管結構，其可均一地提 供電鍍液於電鍍表面。更詳而言之，在規定的縱向位置上 接有許多細管（未圖示），其與電鍍液導入管322内部相連 接。陽極324和注入部分306具有許多細孔，其形成於細 管之對應位置。細管穿過細孔延伸至注入部分306或其鄰 近部分之下表面。 從電鍍液導入管322導入之電鍍液穿過細管到達含浸 件306之下表面。因此，電鍍液流經含浸件306内部。此 外，電鍍液腔310中充滿電鍍液以使陽極324浸入電鍍液 中。而且，電鍍液可以通過電鍍液流出口 304b流出。該陽 極324可以包括許多穿孔，其垂直透過陽極324，因此， 從電鍍液腔310導入之電鍍液流經穿孔進入該含浸件306。 為防止產生粘質物，陽極324通常由銅製成，其含 0.03%至0.05%的構。於本實施例中，例如，陽極324可以 使用不可溶解的陽極，其具有不可溶解的電極，其所含的 50 317181修正版 1357846 - • 第94120544號專利申請案 100年9月16日修正替換頁 • 電鍍金屬為鉑或是其它類似的金屬，也可以使用不可溶解 的金屬如鉑或鈦。由於陽極324是不可溶解的，在溶解時 其形狀不會變化。因此，不需要替換陽極324也可以保持 恆定的放電狀態。 如第33圖所示，在本例中，陽極324包括四個分割陽 極（divided anodes)324a至324d，其為同心的。絕緣環 (insulating ring)326a 至 326c 設置於分割陽極 324a 至 324d 之鄰近分表面之間。更詳而言之，陽極324包括第一分割 陽極324a，其位於陽極324之中心區域，是一實心圓；環 狀第二分割陽極324b，其圍繞於該第一分割陽極324a;環 狀第三分割陽極324c，其圍繞於該第二分割陽極324b;環 狀第四分割陽極324d，其圍繞於該第三分割陽極324c。絕 緣環326a設置於第一分割陽極324a和第二分割陽極324b 之間；絕緣環326b設置於第二分割陽極324b和第三分割 陽極324c之間；絕緣環326c設置於第三分割陽極324c 和第四分割陽極324d之間。分割陽極324a至324d和絕緣 環326a至326c設置於同一平面内。 如第32圖所示，陰極320與電鍍電源328之陽極電性 連接，而陽極324與電鍍電源328之陰極電性連接。一整 流器330與電鍍電源328相連接。該整流器可以按預想改 變電流方向，並且可以按預想分別調整第一分割陽極324a 與被電鍍晶圓表面，第二分割陽極324b與被電鍍晶圓表 面，第三分割陽極324c與被電鍍晶圓表面，以及第四分割 陽極324d與被電鍍晶圓表面之間的電壓或電流。 51 317181修正版 1357846 - ' 第94120544號專利申請案 100年9月16日修正替換頁 • 例如，在初始電鍍過程中調整電流密度以使陽極324 中心部分之電流密度高於外圍部分之電流密度（第四分割 陽極324d<第三分割陽極324c<第二分割陽極324b<第一分 割陽極324a )。因此，電鍍電流總是會流經晶圓之中心部 分。此外，内含有電鍍液之含浸件306會產生高電阻，因 此晶圓表面之薄膜電阻會極其細微地減小。即使晶圓具有 較1¾的薄膜電阻，由晶圓表面之薄膜電阻引起的晶圓上之 電流密度差也會減小。所以，可以有效地形成一具有相同 厚度之電鍍薄膜。 如第32圖所示，含浸件306還包括有感測器352，其 設置於分割陽極324a至324d之對應位置，並且用於測量 晶圓表面之薄膜厚度。感測器352可以使用多種感測器， 如渦流式感測器或是光感測器。晶圓表面之薄膜厚度由感 測器352測量。控制施加於分割陽極324a至324d之電壓 可以使薄膜厚度收斂於前述之參考訊號。 第34圖為一垂直剖面圖，其例示應用於本發明之一化 學氣相沈積（CVD )裝置。如第34圖所示，該CVD裝置 包括一沈積室400，一氣體喷射頭402以及一電熱板404。 該氣體噴射頭402裝設於該沈積室400之上面部分，該電 熱板404裝設於該沈積室400内。該電熱板404内裝設有 一加熱器406和一溫度感測器408，該溫度感測器用於測 量放置晶圓部分之正上方之溫度。 沈積室400包括一傳送口 400a以及一排出口 400b， 該傳送口 400a傳送晶圓W至沈積室400中或者將沈積室 52 317181修正版 1357846 第94120544號專利申請案 100年9月16日修正替換頁 400中之晶圓傳出，該排出口 400b排放沈積室400内部之 空氣。傳送口 400a有一閘門410，其通過排出口 400b使 沈積室400内保持低壓，其值為13.33Pa(0.1 Torr)或是更 /J\ 〇 氣體喷射頭402包括喷嘴板402b，氣體導入口 402c 以及氣體排出口 402d。該喷嘴板402b具有許多氣體喷射 孔402a。該氣體導入口 402c用於導入生產氣體，如原始 氣體。該氣體排出口 402d用於替換該氣體。 在電熱板404和氣體噴射頭402之間可以施加高頻電 壓（如13.5MHz或60MHz)，其是由高頻電壓源412提供 的。因此，在電熱板404和氣體喷射頭402之空間内會產 生等離子體，其可用於清潔附著物。 在如上所述構建而成的氣體喷射頭402中，導入頭部 室402e之生產氣體從喷嘴板402之氣體喷射孔402a中喷 向晶圓W。於喷嘴板402b之下表面上裝設有擴散部分 402f，其用於調整從氣體喷射孔402a中喷出之生產氣體流 量並使其減速。每個擴散部分402f都有足夠的長度，由此 可以使從氣體喷射孔402a中喷出之生產氣體在離開擴散 部分402f後即有相同流量並且可以到達晶圓表面。該擴散 部分402f與一傳動裝置（未圖示）相連接，該傳動裝置可 以按預期調整擴散部分402f之角度。 在擴散部分402f之尖端附有感測器452，其用於測量 晶圓表面上之薄膜厚度。感測器452可以由各種感測器組 成，如渦流式感測器或是光感測器。晶圓表面之薄膜厚度 53 317181修正版 1357846 一_ 第94120544號專利申請案 l· 100年9月16日修正替換頁 由感測器452測量。控制各擴散部分4〇2f之角度以及生產 氣體之流速可以使薄膜厚度收斂於前述之參考訊號。_ 第35圖為一垂直剖面圖，顯示應用於本發明之一化學 氣相沈積（CVD)裝置中之氣體喷射頭5〇〇。如第35圖所 示，該氣體喷射頭5〇〇有兩個氣體喷射喷嘴主體5〇1和 502。該兩個氣體喷射喷嘴主體5〇1和5〇2在放置晶圓w 之基座上可以互換，如箭頭c所示，該基座5〇4被裝設於 一沈積室（未圖示）中。每個氣體喷射喷嘴主體5〇1和5〇2 之底部都有許多氣體喷射孔。向氣體噴射喷嘴主體5〇1和 502提供預設量的生產氣體G，其通過氣體喷射孔喷射於 晶圓W表面。 沈積室内部維持一低壓，其值為13 33Pa(〇」T〇rr)或 -是更小◊可以向氣體喷射喷嘴主體501提供氫或氫原子， 向氣體喷射喷嘴主體502提供有機銅金屬氣體。該兩個氣 體喷射噴嘴主體501和502可以以固有速度互換，也可以 以不同速度互換。此外，當前半部分移動完成後，所提供 之氣體被互換。更明確地說，有機銅金屬氣體提供於氣體 喷射喷嘴主體501，而氫或氫原子提供於氣體喷射喷嘴主 體502。然後開始後半部分移動。這樣的操作會重復（也 可以只執行一次）。由此，在晶圓W上表面可以形成銅薄 膜。 感測器552附設於氣體喷射噴嘴主體5〇1和5〇2，其 用於測量晶圓表面上之薄膜厚度。感測器552可以由各種 感測器組成’其可包括渦流式感測器或是光感測器。氣體 317181修正版 54 1357846 喷射噴嘴主體501和502可以都不帶有感測器，或者氣體 噴射噴嘴主體501和502中某一個可以帶有感測器。當晶 圓上之氣體喷射喷嘴主體501和502互換時，在晶圓…之 徑向位置上可獲得薄膜厚度之訊息。控制氣體噴射噴嘴主 體501和502所提供之氣體量，由此可使薄膜厚度收斂於 韵述之參考訊號。例如，根據參考訊號獲得晶圓w完整表 面上之統一的薄膜厚度時，隨氣體喷射噴嘴主體5〇1和5们 之互換移動’氣體流動速度同時會被控制。 雖然詳細描述了本發明之特定優選實施例，但並非用 於限制本發明。本領域之技術人員會瞭解，在不背離本發 明之範圍下，根據上述説明尚可進行多種變換與修改。 工業應用 本發明適用於一研磨裝置及研磨方法，用以研磨和平 坦化一基板，如該基板可以為一半導體晶圓。 【圖式簡單說明】 L第1圖為一平面圖，顯示本發明之一實施例所述之研 磨裝置， ，顯示第1圖中研磨裝置所示之研 第2圖為一示意圖 磨單元之一部分； 第3圖為一垂直剖面圖，顯示第2圖中研磨單元 頂環； 第4圖為一底視圖，顯示第2圖中研磨單元之一頂環， 第5圖為一平面圖，顯示第2圖所示之研磨單元之 研磨台與一半導體晶圓之關係； 一 317181修正版 55 1357846 第94120544號專利申請案 100年9月16日修正替換頁 ”第6圖為一平面圖’顯示第2圖中研磨 器監控一半導體晶圓之監控路徑； 第7圖為一平面圖，顯千 ·>! ♦ St Φ 4. 頌不弟6圖中從半導體晶 測里點中選擇用以監控之測量點； 第8圖為一圖表，韻 監控訊號之變化日日圓之金屬薄膜被研磨時’ 第9圖為 之變化； 過程；圖4⑽程圖’顯示本發明中確定-參考訊號之 早元之一感測 圓上之 圖表’顯不本發明之研磨方法中 監控訊號 範圍； 第1圖為—平面圖’_示第2圖中感測器之有效測量 第12圖為_岡主 / , 第13 θ :" 列不本發明之一參考訊號之應用； :圖為—圖表，例示本發明之-參考訊號之另-應 訊號之又一應 用； .第14圖為-圖表’例％本發明之一參考 用； 第15圖為 圖表’例示本發明之一參考訊號之再一應 訊號 之變^ ;圖為一圖表’顯示本發明之研磨方法中監控 監控:二圖—為種; 圖法表，例示本發明之轉㈠ 第18圖為立门 不忍圖’顯示一具有光學感測器之研磨單 56 317181修正版 元； 第94120544號專利申請案 100年9月16日修正替換頁 元， 9圖為一示意圖，顯示一具有微波感測器之研磨單 第 2 〇 _ 第 圃為一示意圖，顯示第19圖所示之微波感測器； 之應用21圖為一説明性圖表，其例示本發明之一參考訊號 法； 第22同、 圖為一説明性圖表，顯示本發明 之一算術控制方 制；第23圖為一説明性示意圖，顯示本發明之一預測控 則； 第24 圖為-表格，例示本發明之—預測控制之模糊規 第25 圖為—表格’例示本發明之一箱，目，丨祕a丨 糊規則； β之預測控制之另一模 圖所示之 第26圖為—概念圖，顯示第 項變量之隸屬函數； 24圖和第25 乐27圖為一概令圖，顯示篦，4 _ 項變量之钟厘第24圖和第25圖所示之後 里 < 隸屬函數； 1又 键 Λ 28圖為一説明性圖表，顯 例縮玫方法； 卞本發明之壓力之一按比 第29圖為一説明性圖表，顯 例縮放方法； 貝不本發明之壓力之一按比 第3〇Α圖和第30Β圖為圖表， 之模擬結果； 頌不本發明之研磨方法 3Π181修正版 57 1357846 第94120544號專利申請案 1〇〇年9月16日修正替換頁 第31圖為一示意圖，例示本發明之一研磨方法’該方 法應用於一具有複數個步驟之研磨製程中； 第32圖為一垂直剖面圖，例示應用於本發明之一電鍍 裝置； 第33圖為一平面圖，顯示第32圖所示之電鍍裝置之 一陽極； 第34圖為一垂直剖面圖，例示應用於本發明之一化學 氣相沈積（CVD)裝置；以及 第35圖為一垂直剖面圖，其例示應用於本發明之另 化學氣相沈積（CVD)裝置。 【主要元件符號說明】 1 晶圓盒 2 裝載/卸載台 3 移動機構 4 第一轉移機器 5 ' 6 清潔和乾燥單元 7至 10 放置台 11 晶圓站 12 第二轉移機器 13 第三轉移機器 14、 15 清潔單元 16、π 研磨單元 18 > 24 第一研磨台 19、25 第二研磨台 20 > 26 頂環 21、27 研磨液體供應喷管 22 、 23 、 28、29打磨機 30、31 翻轉機構 32 回轉傳輪裝置 33、34 升降裝置 40 研磨塾 41 萬向接頭 42 頂環軸 42a、60a 半球腔 43 頂環頭部 3Π181修正版 58 1357846 44 頂環氣缸 45 46 旋轉套筒 47 48、50 頂環馬達 49 51 頂環頭部軸 52、 352、452、552 感測器 53、 258 監控單元 第94120544號專利申請案 100年9月16日修正替換頁 壓力調整單元 時序滑輪 時序皮帶 53a、 54、 153a、165控制器 55 真空源 60 61 容置環 62 63 彈性墊 64 65 夾盤 66 67 放氣口 71 至 75 81至 88 液道 90 90a、 91a 彈性膜 90b 91 環形管 91b 92 開口 93 93a、 94a 通孔 94 100 小圓 152 160 光傳送元件 161 162 發射光纖 163 164 光單元 166 167、 168 電纜 170 171 感測器目標 252 253 波導 254 頂環體 承球體 固定環 增壓薄片 壓力室 中央囊 中央囊固定件 環形管固定件 内部吸引部分 外部吸引部分 感測器單元 光源 接收光纖 電源 近程感測器 天線 感測器主體 59 317181修正版 1357846 第94120544號專利申請案 100年9月16曰修正替換頁 255 微波源 256 分離器 257 檢測器 300 搖桿 302 球體支承物 304 外殼 304a 向内突出部分 304b 電鍍液流出口 306 含浸件 306a 凸緣部分 310 電鍍液腔 312 垂直運動馬達 314 球形螺桿 316 晶圓固定器 318 密封部分 320 陰極 322a 電鍍液導入口 322 電鍍液導入管 324 陽極 324a 至 324d分割陽極 326a至326c絕緣環 328 電鍍電源 330 整流器 400 沉積室 400a 傳送口 400b 排出口 402、 500 氣體喷射頭 402b 喷嘴板 402c 氣體導入口 402d 氣體排出口 402e 導入頭部室 402f 擴散部分 404 電熱板 406 加熱器 410 閘門 412 南頻電壓源 501、 502 氣體喷射喷嘴 主體504 基座 Cl 中央區域 C2 區域 C3 靠外區域 C4 外圍區域 Cw 中心 G 間隙 L 直線 Q 研磨液體 RE1 至RE6調整器 SL1至SL3掃描線 VI、 V2 閥門 W 半導體晶圓 60 317181修正版

Claims (1)

1357846 * 十 2. 3. 4. 第94120544號專利申請案 100年9月16日修正替換頁 、申請專利範圍： 一種研磨裝置，其包括： 研磨台’具有研磨表面； 頂環’用以向該研磨表面按壓基板，並控制施加 壓力於該基板之至少一個區域； 感測器，用以監控該基板上至少一個測量點之基 板狀態； 監控單兀’用以對源自該感測器之訊號執行預定 算術程序以產生監控訊號； 儲存裝置’用以儲存代表上述監控訊號之參考值 與時間之關係之參考訊號；以及 控制器’用以比較該參考訊號與該測量點之監控 訊號以及控制該頂環之壓力，由此令該測量點之監控 訊號收斂於該參考訊號。 如申請專利範圍第1項之研磨裝置，其中，該頂環係 配置成獨立控制施加於該基板之複數個區域上之壓 力， 該感測器為可操控的監控該基板之複數個測量 點之基板狀態。 如申請專利範圍第2項之研磨裝置，其中，該頂環包 括複數個壓力室，用以獨立施加壓力於該基板之複數 個區域。 如申請專利範圍第2項或第3項之研磨裝置，其中， 該控制器為可操控的計算研磨初始之複數個測量點 之監控訊號之平均值，並按時間序列平行轉換該參考 61 317181修正版 1^57846 第94120544號專利申請案 100年9月16日修正替換g 訊號’由此令該研磨初始之參考訊號等於該平均值。 5.如申睛專利範圍第2項或第3項之研磨裝置，其中， 該控制器為可操控的計算研磨過程中一需要之時間 點之複數個測量點之監控訊號之平均值，並按時間序 列平行轉換該需要之時間點後之參考訊號，由此令該 需要之時間點之參考訊號等於該平均值。 6·如申請專利範圍第1項至第3項中任一項之研磨裝 置其中’該控制器為可操控的在研磨初始按時間序 歹J平行轉換該參考訊號，由此令該研磨初始之參考訊 號等於該研磨初始時該基板之預定測量點之監控訊 號。 工。 7.如申請專利範圍第i項至第3項中任一項之研磨裝 置，其中，該控制器為可操控的按時間序列平行轉換 研磨過程中一需要之時間點後之參考訊號，由此令該 需要之時間點之參考訊號等於該需要之時間點時^ 5亥基板之預定測量點之監控訊號。 8·如申請專利範圍帛！項至第3項中任—項之研磨裝 置，其中，該控制器為可操控的在該研磨初始按時間 序列平行轉換該參考訊號，由此令研磨時間變 要之時間期間。 * 9.如申請專利範圍帛i項至第3項中任一項之研磨裝 其：，該控制器在研磨製程之需要之時間點可操 工的计异參考訊號之時間點，該參考訊號等於該龄杵 訊號，而計算從該參考訊號等於該監控訊號之時= 至該參考訊號變成為一預定值之參考時間點之間的 317181修正版 62 1357846 __ 第94120544號專利申請案 —1〇〇年9月16曰修正替換頁 * 時間期間。 ^ 10.如申請專利範圍第】項至第3項中任一項之研磨裝 置，其中，該參考訊號為設定有至少包括··形成於該 基板上之薄膜之種類，層積式結構，内連式結構，研 磨液體之物理特性，該研磨表面之溫度，該基板之溫 度，形成該研磨表面之研磨工具之厚度等中之一個因 數為參數之訊號。 U.如申請專利範圍第1項至第3項中任一項之研磨裝 置，其中，將在過去的研磨製程中使用當前研磨製程 所使用之研磨表面所獲得的監控訊號，或者在過去的 研磨製程之最初階段中使用已被取代之另一研磨表 面所獲得的監控訊號，作爲該參考訊號。 ·. 12.如申請專利範圍第1項至帛3項中任一項之研磨裝 置，其中，該控制器為可操控的使用一預測控制以控 制該頂環之壓力。 13·=申凊專利範圍第12項之研磨裝置，其中，該控制 器的控制周期範圍為從1秒至1 〇秒。 如申請專利範圍f i項至第3項中任一項之研磨裝 置，其中，該監控單元為可操控的排除該基板之外圍 邊界部分測量點之監控訊號。 申β專利範圍第i項至第3項中任一項之研磨裝 置’其中’該監控單元為可操控的修正該基板之外圍 邊界部分測量點之監控訊號。 16·如申凊專利範圍第1項至第3項中任一項之研磨裝 置其中，該感測器至少包括渦流式感測器，光學感 63 317181修正版 1357846 第94120544號專利申請案 100年9月16日修正替換頁 測器’以及微波感測器之其中一種。 17. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項之研磨裝 置，其中，該感測器為可操控的測量該基板表面之薄 膜厚度。 18. 如申請專利範圍第丄項至第3項中任一項之研磨裝 置，復包括致動裝置（actuator)提供該研磨台與該頂環 之相對運動， ' ^ 其中，該感測器係設置在該研磨台内。 19. 如申請專利範圍第18項之研磨裝置’其中，該致動 裝置包括一馬達用以旋轉該研磨台。 20. 如申請專利範圍第i項至第3項中任一項之研磨裝 置，其中，該控制器為可操控的在研磨製程中間歇地 中斷該控制。 21. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項之研磨裝 置，其中，該控制器為可操控的在研磨結束點前完成 控制並保持該時間之研磨狀態至該研磨結束點。 22. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項之研磨裝 置，其中，該控制器為可操控的使用基板之研磨製程 中結束時間點之研磨狀態作爲另一基板之研磨製程 之初始研磨狀態。 23. 如申明專利範圍第1項至第3項中任一項之研磨裝 置，其中，該控制器為可操控的偵測基於該監控單元 訊號之研磨結束點。 24. —種研磨裝置，其包括： 研磨台，具有研磨表面； 317181修正版 64 1357846 第94120544號專利申請案 . | 100年9月16曰修正替換頁 頂環，用以向該研磨表面按壓基板，並獨立控制 施加壓力於該基板之複數區域； 感測器，用以監控該基板上複數個測量點之基板 狀態； 監控單元，用以對源自該感測器之訊號執行預定 算術程序以產生監控訊號；以及 控制器，用以基於該監控訊號該頂環之壓力， 其中，該控制器為可操控的測量施加於複數區域 中之壓力或該壓力之變化，以俾當施加於該複數區域 中之至少一個區域之壓力超出預定範圍時，使施加於 所有區域中之壓力落在該預定範圍内。 25·—種研磨裝置，其包括： 研磨台’其具有研磨表面； 頂環，用以向該研磨表面按壓基板，並獨立控制 施加壓力於該基板之複數區域； 感測器，用以監控該基板上複數個測量點之基板 狀態； 一監控單元，用以對源自該感測器之訊號執行預定 算術程序以產生監控訊號；以及 控制器，用以在該監控訊號超出範圍時，控制基 於時間點之頂環壓力。 26. 如申請專利範圍第25項之研磨裝置，其中，在該基 板表面上形成有一層非金屬薄膜。 27. —種研磨裝置，其包括： 研磨台’其具有研磨表面； 317181修正版 65 1357846 __ 第94120544號專利申請案 , | 1〇〇年9月16日修正替換頁 頂環’用以向該研磨表面按壓基板，並獨立控制 施加壓力於該基板之複數區域； 感測器’用以監控該基板上複數個測量點之基板 狀態； 監控單元’用以對源自該感測器之訊號執行預定 算術程序以產生監控訊號；以及 控制器’用以基於該監控訊號控制該頂環之壓 力’由此調整研磨該基板過程中施加於該複數區域内 壓力之靈敏性。 28. —種研磨方法，其包括： 使用感測器監控基板上至少一個測量點之基板 * 狀態； ' 對源自該感測器之訊號執行預定算術程序以產 " 生監控訊號； 比較參考訊號與該測量點之監控訊號，該參考訊 號代表該監控訊號之參考值與時間之關係；以及 向研磨表面按壓該基板以研磨該基板，並控制施 加壓力於該基板之至少一個區域，由此令該測量點之 監控訊號收斂於該參考訊號。 29. —種基板製程方法，其包括： 使用感測器監控基板上至少一個測量點之基板 狀態； 對源自該感測器之訊號執行預定算術程序以產 生監控訊號； 比較參考訊號與該測量點之監控訊號，該參考訊 317181修正版 66 1357846 第94120544號專利申請案 100年9月16曰修正替換頁 號代表該監控訊號之參考值與時間之關係；以及 在該基板上形成薄膜，並控制該基板之基板狀 態，由此令該測量點之監控訊號收斂於該參考訊號。 67 317181修正版 1357846 - , .. 第94120544號專利申請案 100年9月16曰修正替換頁 七、指定代表圖： (一） 本案指定代表圖為：第（2 )圖。 (二) 本代表圖之元件符號簡單說明： 18 第一研磨台 20 頂環 21 研磨液體供應喷管 40研磨墊 41 萬向接頭 42 頂環轴 43 頂環頭部 44 頂環氣缸 45 壓力調整單元 46 旋轉套筒 47 時序滑輪 48、50 頂環馬達 49 時序皮帶 51 頂環頭部轴 52 感測器 53 監控單元 53a、54 控制器 55 真空源 60 頂環體 61 容置環 81 至 87 液道 VI、V2 閥門 Q 研磨液體 八、本案若有化學式時，請揭示最能顯示發明特徵的化學式： 4 317181修正版