A7 43864 8 —______B7_____ 五、發明說明（） 菸明頜域： 本發明關於一種設備與方法，用以化學機械研磨一種 基材，以及更特殊地關於使用可移動研磨片之方法與設 備。 發明背景： 一種積體電路典型上在一種基材上，連續沉積傳導 性’半傳導性或絕緣性層次而形成。一種製造步驟包含沉 積一種過濾層於圖形化停止層上，以及對此過濾層平坦化 直到停止層暴露出來為止。例如，絕緣層上之溝渠或孔填 滿傳導性層。經過乎坦化之後，部分傳導性層存於絕緣層 上通孔，栓狀物與線狀升起的圖形之間，提供基材上薄獏 電路之間傳導路徑。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 化學機械研磨（CMP)，為一種被接受之平坦化方法。 此種平坦化方法典型上需要將基材黏附在一個載具或研 磨接頭上。基材暴露的表面與一個旋轉研磨塾相對敌置。 此研磨墊可以為標準墊或牢固式磨損墊。標準墊具有耐久 粗糙表面，而牢固式磨損墊具有磨損粒子於媒介内含物 中。載具接頭提供可控制負載，亦即是，壓力，於基材上 來推動其抵住研磨接頭，一種研磨漿液至少包含一種化學 反應觸媒，以及假如使用標準墊之磨損粒子，供應到研磨 整表面。 一種有效的CMP處理不只提供高研磨速率，也|是供 一種精美之基材表面（無小刻度之粗糙）以及平坦（無大刻 第2頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4规格（2W X 297公爱) ------- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4 3 86 4 8 a? ___Β7_ 五、發明說明（） 度起伏）。此研磨速率，精美度與平坦度由研磨|研磨装 液内含物之組合’基材與研磨墊之相對速度與壓抵基材到 研磨变*之力量所決疋。必須設定研磨一層次所需的時間， 而設定此CMP設備的最大產能。 CMP期間，研磨墊必須週期性地更換。對於牢固式磨 損墊而言’基材穿越媒介内含物以暴露到埋在其中的研磨 粒子。因此’牢固式磨損墊因為研磨處理而漸漸消耗。經 過相當次數研磨之後’必須更換牢固式磨損墊。對於標準 墊而言’基材高熱性與機械性破壞研磨墊，以及引起研磨 塾表面變得平滑與不易磨損。因此，標準童·必須，，具調節 性質”週期性地使其表面恢復粗糙質地=經過相當次數調 節性質操作後（例如三百到四百次之後），此調節性質處理 消耗研磨塾，或研磨塾無法再適當地調節。則此研磨整必 須更換。在CMP處理中所遭遇的一個問題是，更換研磨 墊的困難度。研磨墊可能以黏著劑黏附到平坦表面上。明 顯的物理效應為，常需將研磨墊自平坦表面剥離》此黏著 劑必須以溶劑在平坦表面刮洗移除。新的研磨整才能黏附 在乾淨平台表面上。然而如此一來’此平台無法有效地使 用在基材的研磨造成研磨產量的減少。 發明目的與概述： 某一方面而言，本發明指引到—種化學機械研磨設 備，具有可旋轉平台’ 一種擁有在平台上表面延展之暴露 部分用以研磨之線性研磨片，以及漸増推進研磨片以一個 第3貰 本紙張尺度適用中國國家標準<CNS>A4規格（210 X 297公釐） -II ------ ^ * ----111 ^----I ----^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁} 絰濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4-33648 A7 ______B7_ 五、發明說明（） 線性方向越過平台上表面驅動機構。研磨片牢固於平台輕 鬆地隨著平台旋轉，並且其寬度大於基材直徑。 本發明之實施例包含如下。未使用的研磨片部分可 以圍繞著一饋用捲軸捲纏起來，以及使用的研磨片部分可 以圍繞著佔用捲軸捲纏起來。驅動機構以自饋用捲軸展開 未使用的研磨片部分持績推進研磨片，以及將暴露的研磨 片部分片段圍繞著佔用捲軸捲纏起來。此饋用捲軸與佔用 捲軸可旋轉地連接到平台上。一種保護物可以防止未使用 的研磨片部分受到污染。此保護物包含一種放置在接近馈 用捲軸的框架，此框架掛於研磨片上方形成一個間隙，以 及透過此間隙指引氣體之受壓縮氣體源。 第一與第二捲軸可旋轉地連接到平台上的維繫器，例 如’以針透過維繫器上之孔隙延展並且進入捲軸的接收凹 處。可放置一個彈簧迫使第二捲軸在第一方向旋轉，與拉 動研磨片越過平台上表面。一種棘輪使用一個齒輪連接到 第一捲袖’防止第一捲抽轉動，因此防止了研磨片越過平 台上表面的移動。一種控制速度之離合器，可以制動棘輪 自齒輪脫離’以允許第一捲轴轉動。棘輪與齒輪可以組成 使得控制速度之離合器的制動，允許第一捲軸以預定之增 量轉動。一個氣動管線耦合到控制速度之離合器，以及此 控制速度之離合器利用壓力加附到氣動管線而制動。一種 滑動之離合器可以概合到弟二捲轴’以防止第二捲轴以與 第一方向相反之第二方向轉動。第一捲軸與第二捲軸可以 放置在平台上表面的下方。 中B國家標準（CNS)A4規格⑽χ 297公爱） • —--— — —— — — — — _ · I ----I - ---I II I I I I 1 (靖先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 4386 4 8 A7 B7 五、發明說明（ 種平台驅動馬達可以轉動平台0 一種通道在平台形 成 乂真二夾緊平台上之研磨片，平台上表面一般為矩形 狀。在研磨片形成一塊透明區域’並且平台有一孔隙與此 透月區域對齊。任意監測系統可以指引光線透過孔隙與透 明區域撞擊基材。此研磨片可以為牢固式磨損材質’或非 牢固式磨損材質。一種載具接頭可以支撐基材，並且載具 接頭驅動馬達可以轉動載具接頭β 在另—方面，本發明指引到一種具有多個研磨站，與 多個研磨站上方眾多研磨接頭的喧鬧支撐。每一個研磨站 包含一個可轉動之平台基材，以使適應於接受圓形平台， 或矩形平台’以及一個驅動機構以一個線性方向漸增推進 研磨片。 本發明之實施例包含如下。眾多研磨站包含具有第一 平台之第一研磨站，牢固式磨損研磨片，以及一種線性驅 動機構漸增推進牢固式磨損研磨片越過第一平台上表 面’以及具有第二平台之第二研磨站與適合光亮緊密地附 著到第二平台之研磨片。 在另一方面，本發明指引到一種化學機械研磨方法。 此法中，基材與在旋轉平台延展之一般線形研磨片接觸， 研磨片寬度大於基材直徑。研磨片輕鬆地牢固於平台，以 及平台轉動來轉動研磨片，與建立研磨片與基材之間的相 對轉動°完成研磨步驟後，研磨片自平台釋放’並且以線 性方向漸增推進越過平台上表面。 本發明之實施例包含如下。研磨片以真空夾緊在平台 第5頁 本紙張尺度適用令國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） --------.-----Μ.— (请先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) έί· -線 經濟部智慧財J.局員工消費合作社印製 438648 A7 BL- 經濟部智慧財產局員工消f合作社印製 五、發明說明（） 上，未使用的研磨片部分可以圍繞著饋用捲軸捲纏起來， 以及使用的研磨月部分可以圍繞著佔用捲軸捲纏起來。基 材可能隨著載具接頭轉動。 在某一方面’本發明指f丨到一種化學機械研磨設備’ 具有一個平台，一個在第一線軸與第二線軸間延展之研磨 片，以及在研磨期間，—個馬達驅動至少第一線軸與第二 線軸之一，以線性方向移動研磨片越過平台上表面。研磨 片寬度大於被研磨基材直徑，並且部分在平台上表面延 展，來研磨基材》 本發明之實施例包含如下。馬達可以於第一方向驅動 第一線轴與第二線細，以將研磨片自第一線料傳送到弟二 線袖，以及於第二方向將研磨片自第二線轴傳送到第一線 軸。一種控制器交替地，使馬達於第一與第二方向驅動第 一及第二線軸。當第一與第二線軸之一近似淨空時’控制 器使得馬達減速。同樣地，控制器也可以使得馬達加速直 到研磨片以想要的速度移動為止，例如每秒一米。平台可 以包含多個通路提供流體到平台上表面，以及在研磨片與 平台間建立一個流體承載。—種流體源可以流動性地耦合 到多個平台通路》一種制動器可以移動中台，其一般為矩 形面向且遠離研磨片。可轉動之載具接頭可以停住基材。 一種框架與與多個維繫器可以將第一與第二線軸牢固在 框架上。研磨片一般可以為牢固式磨損材質所成之線性條 狀物。 在另一方面，本發明指引到一種化學機械研磨設備， 第6頁
本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X I — —— — — — I 3^· — -----I ------—-- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 438648 _____B7_________ 五、發明說明（〉 具有一個平台，一個第一捲軸，一個第二捲抽，一個在第 一與第二捲軸延展之線性研磨片，以及一個馬達驅動至少 第一與弟一捲抽之一 *在弟一與第二捲轴之間傳送研磨 片，以及線性方向移動研磨片越過平台上表面。研磨片寬 度大於被研磨基材直徑。研磨片第一部份纏繞在第一捲 軸，第二部分纏繞在第二捲軸，以及第三部分在平台上表 面延展而研磨基材。 在另一方面’本發明指引到一種化學機械研磨方法， 其中基材與介於第一與第二線軸延展之研磨片接觸，並且 在研磨期間，第一與第二線軸以線性方向驅使移動研磨片 越過平台上表面。研磨片寬度大於被研磨基材直徑。 本發明之實施例包含如下。第一與第二線軸交替地於 第一方向將研磨片自第一線軸傳送到第二線軸，以及於第 二方向將研磨片自第二線軸傳送到第一線軸。當第一與第 二線軸之一近似淨空時，第一與第二線軸減速。第一與第 二線軸也可以加速直到研磨片以想要的速度移動為止，例 如大約每秒一米。一種流體可以在平台上表面與研磨片之 間注入’而建立流體承載於其間。平台可以垂直移動來調 整基材上的壓力。此基材是可以轉動的。研磨片為牢固式 磨損材質的。一種流體可以透過研磨片上之孔注入在研磨 片與基材表面之間。 在某一方面’本發明指引到一種化學機械研磨設備， 其具有第一研磨片在第一線性方向可移動，以及第二研磨 片在第二線性方向可移動。在研磨期間，第—研磨片及第 笫7育 本紙張尺度適用"國家標準（CS規格⑽X 297 ^ — — — — —— 11111--· I I I I ! I t t · I (琦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 B7 一 438648 五、發明說明（） 二研磨片以平行與共面方式放置，來接觸基材表面。 本發明之實施例包含如卞"第一與第二線性方向可能 平行，以及可能相同或相反方向。第一與第二研磨片可以 在第一與第二捲軸之間延展。一種第一馬達可以轉動第一 捲軸與驅動第~與第二研磨片於一個方向，並且一種第二 馬達可以轉動第二捲軸與驅動第一與第二研磨玲於另一 個相反方向。第一研磨片在第一與第二捲軸間延展，以及 第二研磨片在第三與第四捲#間延展。第一與第三捲抽可 以轉動地耦合，並且第二與第四捲軸可以轉動地耦合。第 一馬達可轉動第一與第三捲軸與驅動第一與第二研磨片 於一個方向’第二馬達可轉動第二與第四捲軸與驅動第一 與第二研磨片於一個相反方向。載具接頭可以將基材表面 放置在與第一與第二研磨片接觸。第一與第二研磨片都有 一部份在平台上表面延展，來研磨基材。平台可以是無法 轉動的，並1在研磨基材期間，一個驅動系統可以移動第 一與第二研磨片。平台可以是無法轉動的，並且在研磨期 間，第一與第二研磨片可以牢固在平台而隨著平台轉動。 研磨期間，一個驅動系統漸漸移動第一與第二研磨片=一 種第三研磨片的安置，實質上平行且共面於第一與第二研 磨片。一種光學監測系統可以指引一種光束，如雷射光， 在研磨期間透過第一與第二研磨片的間隙撞擊基材。 在另一方面，本發明指引到一種化學機械研磨設備， 其具有第一研磨片在第一線性方向可移動，以及第二研磨 片在第二線性方向可移動，以及第三研磨片在第三線性方 第8頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） --------—--·—---—--訂·一1 I I I II 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Η消費合作社印製 A7 B7 438648 五、發明說明（） 向可移動。研磨操作間，第一，第二及第三研磨片以平行 與共面方式放置，來接觸基材表面。 本發明之實施例包含如下。第一與第三方向可能為相 同方向，以及第二方向可能相反於第一方向。第一，第二 及第三研磨片都有一部份在平台上表面延展’來研磨基 材^平台可以是無法移動的，並且在研磨期間’一種驅動 系統可以移動第一 ’第二及第三研磨片。另外，平台可以 是移動的，並且在研磨期間，第一，第二及第三研磨片牢 固於平台隨著平台轉動。研磨操作間，一種驅動系統漸漸 移動第一，第二及第三研磨片。 在另一方面，本發明指引到一種化學機械研磨設備， 第一研磨片在第一與第二捲軸間延展，以及第二研磨片在 第三與第四捲軸間延展。研磨期間，第一及第二研磨片以 平行與共面方式放置’來接觸基材表面。 本發明之實施例包含如下。第一馬達對使研磨片相對 於基材移動’以及第二馬達對使研磨片相對於基材移動。 第一馬達對之一者在第一方向驅動第一研磨片，第二馬達 對之一者在第二方向驅動第二研磨片。第一及第二方向可 以是相同或相反的。第一馬達對之另一者在與第一方向反 向驅動第一研磨片’第二馬達對之另一者在與第二方向反 向驅動第一研磨片°第二研磨片在第五捲轴與第六捲柏之 間延展。第三研磨片實質上可以與第一及第二研磨片平行 與共平面放置。第一驅動系統在第一方向移動第一及第三 研磨片’以及第二驅動系統在第二方向，反方向移動第二 第9頁 1— I ------------^ i I ---— II I t (請先朋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 438648 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 五、發明說明（） 研磨片。 在另一方面，本發明指引到一種化學機械研磨設備， 具有多個研磨表面，在研磨期間，載具接頭保持基材與多 個研磨表面接觸，以及驅動***移動此眾多研磨表面。每 個研磨表面在基材上建立—個摩擦力，並且此研磨表面 的放置與驅動使得基材上的摩擦力彼此抵消。 在另一方面，本發明指引到_種化學機械研磨方法， 其辛與眾多研磨片接觸的基材成平行與共面安置，此眾多 研磨片被線性驅動越過平台上表面’以研磨基材。 本發月之貫施例包含如下。基材為可轉動的。研磨片 之-在第-方向驅動’另一者在第二方向，反方向驅動。 這些研磨片可能在相同方向驅動^ 在另-万面’本發明指引到一種化學機械研磨方法， 其中與至少一個研磨片接觸之基材以平行與共平面方式 安置於可轉動平台上，平台的轉動以轉動眾多研磨片使得 在研磨操作之間，基材掃掠此眾多研磨片，並且研磨片逐 量移動，與線性越過平台上表面d 本發明之實施例包含如下。基材可能為可轉動的與橫 向震盪。此眾多研磨片包含二或三個相鄰接之研磨片。 在另一方面’本發明指引到-種化學機械研磨方法， 其中基材與眾多研磨表面接觸，此眾多研磨表面移動以研 磨基材。每-個研磨表面在基材上建立一個橫向摩擦力， 並a此研磨表面的放置與驅動使得基材上的摩擦力實質 上彼此抵消。 第10頁 參紙張尺度適用_國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱 ^--------訂---------線 (請先閱讀背面之;i意事項再填寫本頁) 438648
五、發明說明（） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本發明之實施例包含如下。基材上的摩擦力實質上彼 此抵消’使得在基材上無淨橫向力。此眾多研磨片可包冬 第一研磨片，第二研磨片以及第三研磨片故置於第—研磨 片以及第二研磨片之間。第一研磨片以及第二研磨片在第 一方向移動，並且第三研磨片在與第一方向反向之第二方 向移動。 本發明之優點包含如下。更多基材研磨而無須更換研 磨墊’因此降低CMP設備的當機時間以及增加產能。先 進之牢固式磨損材質片於一研磨捲筒中提供。其易於自平 台移除與更換此研磨捲筒》圓形平台或矩形平台（附有研 磨捲筒）可黏著在CMP設備的每一斫磨區域。此研磨設備 配合牢固式磨損材質而獲利。轉動中之捲筒用以推動基材 抵住轉動中之研磨片。基材上的橫向摩擦力可以減輕，因 此減少基材抵住維持環與改善研磨均勻度。研磨片抵住基 材的剛性可調整成與研磨片材料無關。 參考以下說明，包含附圖與申請專利範圍後，其他特 性與優點將變得明瞭。 圖_式簡單說明： 第1圖為一種化學機械研磨設備之示意圖。 第2圖為第1圖中化學機械研磨設備之上視圖。 第3A圖為第丨圖中化學機械研磨設備第一研磨站之上視 圖。 第3B圖為—種矩形平台與研磨捲軸之示意圖。 第υ頁 本紙張尺度適用中圈國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公f ) I I I -------I--I I ^ ---I-----I * (請先閱讀背面之注意事瑣再填寫本頁) A7 43 86 4 8 -----B7_____ 五、發明說明（） 第3C圖為一種研磨揚軸附加到矩形平台之示意圖。 第4圖為一種牢固式磨損研磨片之到面示意圖。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 第5A圖為為第3B圖中研磨捲轴所用饋用輪袖之剖面示意 圖。 第5B圖為饋用輪軸連接到矩形平台之示意圖。 第6圖為第3 A圖中研磨站之剑面示意圖。 第7圖為研磨片前進系統之概要圖示。 第8圖為一種具有可前進研磨片平台之污染防護系統部分 剖面立體圖。 第9圖為一種研磨站具有光學端點偵測系統之剖面示意 圖》 第10圖為第二研磨站的平台與研磨塾之剖面示意圖^ 第11圖為最終研磨站的平台與研磨整<之剖面示意圖。 第12圖為一種研磨站包含一種研磨片，於研磨期間以線 性方向移動，越過基材之上視圖。 第1 3圖為第1 2圖中研磨站的側面剖視圖。 第14A與14B圖為列出研磨期間，研磨片運動之剖面示意 圖。 經濟部智慧財產局負工消費合作社印製 第15圖為一種包含兩個研磨捲細與可轉動平台之上視 圖。 第丨6圖為第15圖中研磨站的平台與研磨捲軸之示意圖° 第17A圖為一種研磨站’包含兩個研磨捲軸與一個不可轉 動平台，其中研磨片以相反方向驅動之示意圖。 第17B圖為一種研磨站，包含兩個研磨捲抽與一個不可轉 第12頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210x297公釐） A7 4386 4 8 B7__ 五、發明說明（） 動平台，其中研磨片以相同方向驅動之示意圖》 第1 8圖為第1 7A圖中研磨站之剖面示意圖。 (請先閱讀背面之泫意事項再填寫本頁) 第19A圖為一種研磨站，包含三個研磨捲軸與一個可轉動 平台之上視圖。 第19B圖為一種研磨站，包含三個研磨捲軸與一個不可轉 動平台之上視圖。 圖號對照說明： 10 基材 20 研磨設備 22 機械基礎 23 頂面 25a 研磨站 25b 研磨站 25c 研磨站 27 傳送位置 30 圓形平台 32 研磨整 34 研磨墊 36 孔徑 40 結合墊調節設備 45 清潔設備 50 研磨漿液 52 研磨漿/浸泡臂 60 旋轉輸送架 62 中央支柱 64 旋轉輸送架軸 6 6 旋轉輸送架支撐平板 72 徑向溝槽 76 旋轉馬達 78 驅動軸 80 載具接頭 90 光學偵測系統 90' 光學監測系統 92 光線束 92' 光線東 94 光源 96 偵測器 98 輸出裝置 100 矩形平台 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 第13頁 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 43 86 4 8 A7 _B7 五、發明說明（） 102 研 磨 捲 抽 110 線 性 研 磨 墊 片 或 帶 1 1 2 研 3 表 面 ί 1 4 研 磨 墊 上 層 1 16 研 磨 墊 下層 118 透 明 -rtrt： 1 19 120未使用之研磨片 122 使 用 過 之 研 磨 片 124 研 磨 片 暴露 部 分 130 馈 用 捲 軸 132 佔 用 捲 軸 134 饋 用 捲 軸 相 反 面 136 凹 處 138 场 面 斜 切 之 邊 緣 處 140 矩 形 平 台上 表 面 142 饋 用 邊 緣 144 佔 用 邊 緣 146 側 向 邊 緣 148 矩 形 平 台上 表 面中央 150 溝 槽 152 通 道 156 部 分 矩 形 平 台 160 維 繫 器 162 孔 隙 164 針 狀 物 166a 齒輪组合 166b 齒輪組合 167 螺 釘 168 覆 蓋 169 棘 輪 170 平 台 基 材 172 氣 動 控 制 線 174 螺 絲 176 袖 環 178 螺 絲 180 環 狀 支 撐 182 抽 環 183 螺 絲 186 黏 著 撐 架 188 馬 達 190 輸 出 驅 動軸 194 驅 動 帶 198 平 台 輪 軸 200 氣 動 源 202 流 體 管 線 206 流 體 管 線 208 耦 合 器 2 10 抽 向 通 道 第u頁 ---------II! ^ ----— — — 1 訂·-----I 線 (請先M讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用争國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） A7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 438648 B7 五、發明說明（） 2 12 旋轉 轴 2 14 耦 合 器 2 16 彈性 氣 動 管線 2 2 0 通 道 222 垂直 通 道 2 2 4 通 路 230 饋用 齒 輪 232 棘 輪 234 擒縱 離 合 器 240 佔 用 齒 輪 242 扭轉 彈 簧 244 滑 動 離 合 器 250 污染 防 護 器 252 框 架 254 間隙 256 通 路 258 空氣 流 262 粗 糙 表 面 264 研磨 塾 上 層 266 研 磨 墊 下 層 268 壓力 感 應 黏著 層 269 透 明 視 窗 272 平滑 表 面 274 柔 軟 層 次 278 壓力 感 應 黏著 層 279 透 明 視 窗 280 電腦 300 非 轉 動 平 台 302 平坦 矩 形 上表 面 304 通 路 306 流體 供 應 管線 308 流 體 源 3 10 維繫 器 3 12 針 狀 物 320 驅動 機 構 322 馬 達 330 啟動 器 350 第 — 研 磨 捲 轴 3 50' 第一 研 :磨 捲抽 352 第 一 捲 轴 或 線抽 3 52, 第一 .到 •捲 -轴 3 5 2 11 捲軸 3 54 第二 捲 轴 或線 轴 3 54' 研 :磨 」片 3 5 4 " 捲轴 356 線 性 研 磨 片 或帶 356’ 第— 研 磨 .片 358 驅 動 軸 第15頁 ------------^------J — 訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度遶用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 經濟部智慧財產局員Μ消費合作社印製 4 3 3 6 4 8 A7 _B7 五、發明說明（） 360 第二研磨捲軸 360' 第二研磨捲抽 362 第一捲軸或線軸 3 62' 第一對捲軸或線軸 362" 捲抽 364 第二捲抽或線袖 364" 捲軸 366 線性研磨片或帶 366' 線性研磨片或帶 368 驅動軸 370 矩形平台 370' 非轉動平台 371 維繫器 37 1' 維繫器 3 71" 維繫器 372 間隙 3 72’ 間隙 374 透明視窗 376 溝槽 378 平台上表面 379 掃掠基材面積 380 第一流體支撐表面 382 第二流體支撐表面 384 通道 385 通道 386 透明視窗 387 排水口 388 通路 390 通路 39 1 流體源 392 馬達 392' 第一馬達 394 馬達 396 馬達 396, 第二馬達 398 馬達 400 中央研磨捲軸 400' 中央研磨捲軸 402 第一捲轴或線轴 402' 第一捲轴或線轴 404 第二捲抽或線軸 404' 第二捲轴或線軸 406 線性研磨片或帶 406' 中央研磨片 408 馬達 410 外部研磨捲軸 4 10' 外部研磨捲軸 412 第一捲軸或線袖 第16頁 (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） 43864» A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（） 412' 外部捲軸 4 14 弟一捲轴或線袖 414' 外邹捲料 4 16 線性研磨片或帶 416' 外部研磨片 420 間隙 420' 間隙 422 中夬研磨片接觸面積 424 外部研磨片接觸面積 430 平台 430' 平台 432 基材掃掠覆蓋之路徑 434 平台掃掠圓形之半徑 發明詳細說明： 參考第1圖與第2圖’將以化學機械研磨設備2〇研 磨一個或更多基材10。一種類似之研磨設備在美國專利第 5,738,574號中說明’其整個揭示在此併入參考。研磨設 備20包含一種具有桌頂23之機械基礎22支撐一系列研 磨站’包括第一研磨站25a，第二研磨站25b,與最終研 磨站2 5 c，以及傳送位置2 7。傳送位置2 7附有多重功能， 包括自載入設備（未列出）接收個別之基材，將基材載入載 具接頭，並且自載具接頭接收基材，再次清洗基材，以及 最後，將基材傳送回載入設備。 每一個研磨站包含一個可轉動平台。至少一種研磨 站，如第一研磨站25a’包含一種研磨捲軸1〇2，黏著到 一種可轉動之矩形平台100。研磨捲軸102包含一種由牢 固視磨所材質所作之線性前進片或帶a其餘的研磨站，例 如第二研磨站2 5 b，與最終研磨站2 5 c，分別可以包含"標 準"研磨墊3 2與3 4，每一者都緊密地附加到圓形平台3 0 第17頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格mo X 297公釐〉 t f--------訂---------線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 438648 A7 438648 A7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 B7__ 五、發明說明（） 上》雖然可以較低或較高速度轉動，每一個平台可連接到 一種平台驅動馬達（未列出），以每分鐘3 〇到2 〇 〇轉方式轉 動平〇 假右'基材為直技8对（200mm)碟’則矩形平台 100 —邊大約20吋，以及圓形平台3〇與研磨墊32與34 直徑大約3 0叫·。 每一個研磨站25a，25b，與25c也包含組合式的研磨 点/浸/包身5 2，投射在相對的研磨表面3每一個研磨號/浸 泡臂52可包含兩種或更多研磨漿補充管來提供研磨液 體’研磨漿’或研磨塾表面的清潔液。例如，研磨液體滴 在第一研磨站25a之牢固式磨損研磨片上，將不含有磨損 微粒，然而研磨漿滴在第二研磨站25b之標準研磨整將含 有磨損微粒子。假使最終研磨站25a用以磨光，研磨液體 滴在此位置上的研磨墊將不含有磨損粒子。典型地說，提 供充分的液體覆蓋以及使整個研磨墊濕潤。每一個研磨漿 以€泡臂也擁有幾個喷嘴（未列出），提供每一次研磨與調節 循環末期的高壓浸泡。 研磨站包含一種標準研磨墊，亦即是，研磨站2515與 2 5 c ’可以包含任意結合墊調節設備4 〇 » 包含一種牢固式磨所研磨墊之研磨站，亦即是，研磨 站2 5 a ’可包括一種任意未列出之清潔設備，來移除研磨 片表面的砂礫或研磨殘骸。此清潔設備包含—種轉動刷， 以掃拉研磨片表面及/或一種噴嘴喷濃加壓清潔液體，例 如，去離子水’到研磨片表面上。此清潔設備可以連續或 研摩間操作。此外，清潔設備可以是靜止的或掃掠越過研 第18頁 本紙張尺度適用申®國豕標準 (CNS)A4規格（210 χ 297公爱） ---- ί I I-----* [ I I I--- 訂·---I I I I I > I {請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 438648 ______B7__— —-- 五、發明說明（） 磨片表面ύ 此外，任意的清潔設備4 5可以放置在研磨站2 5 a與 25b之間，研磨站25b與25c之間，研磨站25(：與傳送位 置27之間，以及傳送位置27與研磨站25a之間’於這些 研磨站間移動時清潔基材。 一種可轉動之多接頭旋轉輸送架60，以中央支柱62 在研磨站上支撐，並且以旋轉輸送架驅動馬達組合（未列 出）關於旋轉輸送架軸64轉動。旋轉輸送架60包含四個 載具接頭系統，相關於旋轉輸送架軸64等角度間距黏附 在旋轉輸送架支撐平板66。其中三個載具接頭系統接收與 持住基材，並且壓向位置25a的研磨片與位置25b與25c 之研磨墊，來研磨基材。載具接頭系統之/則是自傳送位 置2 7接收基村或傳送基材到傳送位置2 7 ° 每一個載具接頭系統包含一個載具或載具接頭80。一 種載具驅動軸78連接一種載具接頭旋轉馬達76(以移開四 分之一旋轉輸送架覆蓋列出）到載具接頭8 〇，使得每一個 載具接頭可獨立地相關於自己的軸轉動。此外’每一個載 具接頭80可獨立地在形成於旋轉輸送架支撑平板66之徑 向溝槽72中，座橫向振盪。 載具接頭8 0執行多個機械性功能a —般而言，載具 接頭持住基材抵上研磨表面，均勻地分佛越過基材後表面 之下壓力’自驅動軸傳送力矩到基材，以及確保研磨操作 期間’基材不自載具接頭下方滑出。適當的載具接頭說明 可見Steven M. Zuniga等人所提美國專利_請序號第 第19頁 本紙張尺度舶令國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公f ) --------^---HI ---I k (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 43 86 4 8 A7 ____—____B7______ 五、發明說明（） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 0 8 / 8 6 1，2 6 0號’標題：11化學機械研磨系統所用具有彈性薄 膜之載具接頭"1 9 9 7年5月2 1曰建檔之詳細記載，以及本 發明所指定者，其整個揭示在此參考。 參照第3A’ 3B，與3C圖，研磨捲軸102在研磨站 25a為可輕鬆地使矩形平台1 0〇受保護。研磨捲軸1 02包 含饋用捲軸130’佔用捲軸132以及一般為研磨墊材質之 線性片或帶Π 〇研磨片未使用之清新部分丨2 〇，繞著饋用 捲軸130捲曲’以及研磨片使用過的部分122，繞著佔用 捲軸132捲曲。一種研磨片矩形暴露部分124，在矩形平 台100上表面140用來研磨在使用過的與未使用部分 120，122之間延展之基材。 矩形平台1 00可以轉動（如第3 A圖虚線箭頭"A，，所 示）’使得研磨片暴露部分轉動，並且因此在研磨期間， 提供基材與研磨片之間的相對運動。研磨操作之間研磨片 可以推進（如第3 A圖虛線箭頭” b "所示），使得研磨片未使 用部分暴露。當研磨材質推進時，研磨片11〇自饋用捲軸 130解開，移動越過矩形平台上表面，並且為佔用捲軸ι32 所佔用。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 參照第4圖’研磨片11〇較佳地為具有研磨表面η〗 之牛固式磨損研磨普。此牛固式磨損研磨整大約对寬， 以及大約0.005吋厚。此牢固式磨損研磨墊包含上層li4 與下層116.。上層114為一種由保持或埋入於一種黏附材 質的磨損顆粒構成之可磨損組合《此磨損顆粒大小在〇. J 到1 5 0 0微米之間。如此顆粒的粒子包括，氧化係，溶融 第20頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格<210 X 297公爱） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 43 86 4 8 A7 ____ B7 五、發明說明（） 之氧化铭，氧化鋁陶瓷，綠色碳化矽，碳化硬，鉻，鋁土 氧化結’鑽石’氧化鐵，鈽土，立方気化硼，石塯石以及 以上之組合。黏著材質可自包含一種有機高分子樹脂前析 物原形成黏骨材質而得。如此樹脂之例予包含酿越樹 月旨’尿素-甲醛樹脂，三聚氰胺甲醛樹脂，聚丙烯氨基甲 酸脂’ I丙烯環氧樹脂，未飽和乙基化合物，具有至少一 種懸吊聚丙烯群之氨基塑料衍生物，具有至少一種懸吊聚 丙烯_群之異氰衍生物，乙豨基酸，環氡樹脂以及上述之組 合物滴層1 1 6為一種背層，由高分子膜，紙張，布料’金 屬膜，或其他類似品之材質組成。一種牢固式磨損研磨片 具有載送氧化矽磨損粒子之聚脂帶，可由明尼蘇達州，明 尼亞波里斯市之3 Μ公司獲得。 再一次參照第3 A，3 Β，與3 C圖，一種透明帶Π 8沿 著研磨片Π0長度形成。此透明帶放在研磨片中央，約0.6 吋寬。透明帶118在研磨片製造期間’由内含媒介物區域 除去磨損微粒形成。此透明帶於矩形平台中之孔味或透明 窗1 5 4對齊，以提供基材表面端點偵測的光學監測’於以 下更詳盡說明。 饋用與佔用捲軸130與132稍比研磨片110寬度長— 些《此捲軸130，132可為塑膠或金屬圓柱’長約2〇叶’ 直徑約2吋。參照第5A圖，饋用捲軸1 30相反端面1 3 列出饋用捲軸部分’但佔用捲軸為類似組成）每者包 一個凹處136與一個支撐針狀物164嚙合（見第圖與第 5 B圖），將捲軸牢固到平台°此外’每-個捲軸的兩個端
第21X 本紙張尺度適用+國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公S ) ------------^--------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 43 86 4 8 ------B7__ 五、發明說明（） 面1 3 4在邊緣丨3 8處斜切，以防止研磨片丨丨〇側向滑動。 回到第3 A，3 Β，與3 C圖，矩形平台丨0 0 —般包含由 饋用邊緣1 4 2，佔用邊緣1 4 4，以及兩平行側向邊緣1 * 6 所包圍平坦之矩形上表面14〇。一個溝槽150(第3A與3C 圖虛線部分）在上表面14〇形成。此溝槽150 —般為矩形 圖樣’沿著上表面1 4〇邊緣1 42- 1 46延展。通道1 52 過 平台100而連接溝槽15〇到一種真空源2〇〇(見第6圖）。 當通道152被抽真空時，研磨片i 10暴露部分ι24被真空 吸附到平台100的上表面140。這種真空吸附幫助確保研 磨期間’基材與研磨片之間摩擦所引起之側向力，不會迫 使研磨片離開平台。上表面140的中央區域148免除溝 槽，以防止研磨片潛在的偏斜到溝槽，而影響研磨均勻 度。如所討論的’孔隙154在矩形平台1〇〇之上表面M〇 形成。一種未列出之可壓縮支撐墊放置在平台之上表面， 來壓制基材抵住研磨片的衝擊。此外，平台100包含—種 未列出填有金屬片之平板。不同厚度之填有金屬片平板附 加到平台上，以調整平台上表面的垂直位置。此可壓縮支 撐墊可被附加到填有金屬片平板。 矩形平台100也包含四個維繫器160分別在饋用與佔 用邊緣142與144持住饋用與佔用捲軸13〇與13^每一 個維繫器1 6 0包含一個孔隙I 6 2。在每_個維誓器上，一 種針狀物164延展通過孔隙162，而進入凹處丨36(見第5A 圖）’來與捲軸130與132轉動式地連接到平台1〇〇。為了 牢固研磨捲軸102於平台100，饋用捲軸丨3〇滑進沿著饋 第22頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） --- -------------- ---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 438648 B7_____ 五、發明說明（） 用邊緣142之兩維繫器之間的空隙，以及兩針狀物164插 透維聲器丨60相反孔隙1 62，以及與饋用捲軸兩相反凹處 嘴合。相似地’佔用捲軸1 3 2藉著滑進沿著佔用邊緣144 之兩維繁器之間的空隙，而黏著在平台100，以及兩針狀 物164插透維繫器160相反孔隙162，以及與佔用捲軸兩 相反凹處嚙合。 如第5B圖所示，每一捲軸130，132上之針狀物164 透過一個齒輪組合166a ’ 166b(也可見第7圖），用以控制 針狀物的轉動’因此控制捲軸的轉動。齒輪組合1 66a以 螺絲或螺針167牢固在矩形平台一側，以及覆蓋168保護 兹輪組合1 66免於研磨處理期間受到污染3 捲袖130與132必須放置在上表面14〇的充分下方， 使得當整個研磨片環繞其他捲軸時，研磨片與平台饋用與 佔用逢緣142與144接觸。此助長了當真空引入通道ι52 使研磨片真玄吸附到平台，而建立研磨片與矩形平台間的 密封。更甚的是，平台之饋用邊緣丨42與佔用邊緣144磨 成圓形，以防止當其越過平台時’研磨片底面的磨損。 如第6圖所展列’矩形平台1〇〇牢固到轉動平台基材 17〇。矩形平台丨00與平台基材17〇以幾個表面上的螺絲 174’在平台基材17〇栓入加大之孔中結合。一種第—抽 環176以螺絲178連接到平台基材17〇底面，來捕捉環狀 支撐丨so内部的空轉。一種第二軸環182,以一組螺絲183 連接到上板23，來捕捉環狀支撐丨80外部的空轉。環狀支 律1 8〇支持上板23上的矩形平台100,然而允許平台以平 第23頁 本紙張尺度遶用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 x 297公爱） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
---I----訂-------I I 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 43 86 4 8 ____________Β7________ 五、發明說明（） 台驅動馬達轉動。 —種平台馬達組合184透過一種黏著撐架186栓入上 板23底面。平台馬達组合184包含一種具有輪出驅動軸 190之馬達188。輸出驅動軸190適應於固體馬達束192 ° 一種驅動帶194纏繞著馬達束192與輪軸束丨96。輪軸束 1 96以平台輪軸丨98結合到平台基材1 70。因此，馬遠1 8 8 可以轉動矩形平台1〇〇〇平台輪軸198密封平台基材170 與輪抽束1 96。 氣動控制線172透過矩形平台1〇〇延展至連接通道 1 5 2，與溝槽1 5 0，到一個真空或壓力源。此氣動控制線 1 7 2，利用真空吸附研磨片，以及啟動或作動一種研磨片 推進機制，以下更詳加說明。 平台真空吸引機制與研磨片推進機制可以牢固氣動 源200，如幫浦或加壓氣體源啟動。氣動源2〇〇以流體管 線202連接到電腦控制閥204。此電腦控制閥204以第二 流體管線206連接到旋轉的耦合器208。此旋轉的耦合器 208在一個旋轉軸212將氣動源2 00連接到一個軸向通道 210，並且一個耦合214連接轴向通道21〇到彈性氣動管 線 2 1 6。 真空吸附通道1 52可以透過氣動控制線1 72連接彈性 氣動管線216’穿過矩形平台1〇〇，平台基材17〇中的一 個通道220，平台輪軸198中的垂直通道222，以及輪軸 束丨96中的通路2 24。0形環可用來密封每一個通路。 一種一般可程式化數位電腦280適當地連接到閩 第24頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公楚） -------I------I----訂·！ I I I I ί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. A7 ______ 438648 B7 五、發明說明（） 2 0 4，平台驅動馬達1 8 8，載具接頭轉動馬達7 6 ’以及載 具接頭徑向驅動馬達（未列出）。電腦280圩開啟或關閉閥 2〇4，轉動平台1〇〇，轉動載具接頭80’以及沿著凹槽7 2 移動載具接頭。 參考第5B與7.圖，研磨捲軸與平台包含一個研磨片 推進機制，撕增地推進研磨片丨1 0。明確地說’齒輪組合 166a相連於一個含有一饋用齒輪230可轉動地牢固在針狀 物164之饋用捲軸130。此饋用齒輪23 0與一個藉由放置 於擒縱離合器234之棘輪232嚙合。棘輪232與擒縱離合 器234可以包含於齒輪组合166a中，因此未在第5Β圖中 列出。 齒輪组合166b(未在第5B圖中列出）與一個含有一佔 用齒輪240可轉動地牢固在針狀物164之佔用捲軸丨32。 此佔用齒輪240與滑動離合器244以及扭轉彈簧242喔 合。此扭轉彈簧242引用一個牢固扭力傾向於轉動佔用捲 Μ ’與推進研磨片。此外，滑動離合器244防止佔用捲軸 132因扭轉彈簧242所引用扭力而反向轉動a 古棘輪232在饋用輪軸130處與饋用齒輪230嚙合 時’研磨片110無法前進。因此，扭轉彈簧242與滑動離 合器244使得延伸越過矩形平台1〇〇上表面之研磨片暴露 部分’維持研磨片Π 0在張力狀態。然而，若擒縱離合器 234啟動時’棘輪232將不與饋用齒輪23〇嘴合，以及佔 用捲軸132可以轉動，直到饋用齒輪23〇再次與棘輪232 嚙合，例如，藉由一個切口。擒縱離合器234可由用以將 第25頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ---- --------ί f--------I — — — — — u i請先聞讀背面之注寺？事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 ^336^8
經濟部智慧財產局員工消費合泎让印毅 五、發明說明（） 研磨片1丨〇真2吸附在平台} 〇〇之氣動管線i 72，子以氣 動控制。一種未列出之管，可連接氣動管線172到齒輪組 合166a。若引用_個正壓到氣動管線丨72,擒縱離合器234 可敌動來移動棘輪232。此允許饋用輪軸轉動一個切口， 其對應於研磨片越過平台。一種分離式氣動管線能夠控制 擒縱離合器234，雖然這樣需要額外的轉動饋用。另/方 面，線性驅動機構可以包含—個棘輪169(見第5B圖），與 一組齒輪組合嚙合來手動推進研磨片。 在研磨期間的一個潛在問題是，研磨片未使用部分可 能受到研磨漿液或研磨殘骸的序染a參考第8圖，矩形平 台100的一部分156在饋用捲軸13〇上伸出，使得饋用捲 軸位於平台上表面下方’平台饋用邊緣向内部中心處。如 此’平台本體遮敝饋用捲轴，避免亏染。另一方面，一般 具有半圓形切面之延長覆蓋，可以圍繞著每一個捲軸放 置°此延長覆蓋牢固於維繫器。研磨片將通過覆蓋與平台 之間的間隙。 此外’一種污染防護器2 5 0可放置於矩形平台饋用邊 緣。此污染防護器包含一種框架2 5 2，沿著研磨片1 1 0寬 度延展’並且在研磨片上方懸掛，以形成一個狹窄的間障 2 54。一種流體源（未列出）’如幫浦，加壓氣體，如空氣透 過通路256穿過間隙254，而提供一種如箭號258所示之 均勻空氣流。此穿過間隙254之空氣流防止研磨液體或研 磨殘骸通過污染防護器2 5 0下方，以及污染饋用捲軸π 〇 上研磨片未使用部分。 第26頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 11---' 11--I -------—訂·-------I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
438648 五、發明說明（ 參考第9圖’-種孔徑或洞口 154在平台1〇〇形成， 或與研磨片中之透明條118對齊。孔徑丨54與透明條ιι8 的放置使得它們在平台一部分轉動期間，對於基材有一個 视野’而不管研磨接頭的位置。—種光學監測系統9〇在 平台⑽下方牢固’例如’介於矩形平合⑽與平台基材 m之間，使得其與平台轉動。&光學監測系統包含一種 光源94,如-個雷射與一個偵剛器％。光源產生光線束 92,傳送過孔徑154與透明條118，而撞擊基材ι〇暴露的 表面。 在操作上，CMP設備20使用光學監測系統9〇決定基 材上層次的厚度，決定自基材表面移除材料之數量’或決 定何時表面已經平坦化。電腦28〇連接光源94與偵測器 9 6。電腦與光學監測系統之間的電氣耦合，透過轉動耦合 器208形成。當機坐再視窗下時，電腦可程式化來啟動光 源，儲存來自偵測氣之量測，顯示輸出裝置98的量測， 以及偵測研磨終點，如Manush Birang等人所提之美國專 利申請序號08/689,930，標題：於一種化學機械研磨設備 中’在一個研磨墊形成透明視窗的方法，8Π 6/96建檔之 詳細記載，以及本發明所指定者，整個揭示在此併入參 考。 操作上，藉著應用一真空到通道152’使得研磨片1 10 暴露部分124真空吸附到矩形平台100。基材藉由載具接 頭80降低以與研磨片11〇接觸，兹且平台1〇〇與載具接 頭8 0轉動來研磨基材暴露的表面。研磨之後，基村以載 第27頁 本紙張尺度適用令國國私標準（CNS)A4規格（21〇 X 297公爱） -----------I -----I--訂 *--------"5^ (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江印製 A7 ΒΓ 438648 五、發明說明（ 具接頭脫離听磨誓。通it 152上的真空移除。可由施加正 壓到氣動管線m激發推進機制，來推進研磨片。此會暴 露出研磨片新鮮未用之片段。然後研磨片真空吸附到矩形 平台’以及新的基材降下來與研磨片接觸…，每次研 磨操作期間，研磨片逐漸推進。假使研磨站包含一清潔設 備’研磨片將在每次研磨搡作期間沖洗。 研磨片推進之量將視所需之研磨均勾度與研磨片特 性而定，但應在0.05到1.0吋之數量級，例如，每次研磨 操作0.4吋。假設研磨片暴露部分124長2〇吋’每次研磨 操作後，研磨片推進0.4吋，整個研磨片暴露部分將在大 約50次研磨操作後更換。 參考第10圖’在第二研磨站處25b，圓形平台可支撐 —具有粗糙表面262，上層264，以及下層266的圓形研 磨墊32’下層266以壓力感應黏著層268,附加到平台30» 上層264比下層266堅硬》例如上層264可由微孔狀聚胺 脂或St胺Ηη與填充劍混合形成，然而下層2 6 6由壓縮毛耗 纖維過滅尿素形成。一種兩層式研磨整，其上層由IC-1000或IC- 1 400組成，以及下層由SUBA-4組成，可從 Rodel，Inc. ofNewark，Delaware 獲得。（IC-l〇〇〇，ic-1400， 以及SU BA-4為Rodel，Inc.的產品名稱）一透明視窗269， 可在平台30中孔徑36上之研磨墊32形成。 參考第11圖，於最終研磨站25c，平台可以支撐一個 具有平滑表面272與單一柔軟層次274的研磨墊34«層次 2 74可以壓力感應黏著層278，附加到平台30。層次274 第28耳 本紙張尺度適用+國國家標準（CNS〉A4規格（210 X 297公釐） ------------I ----- ί β -------I I (請先閱讀背面之注意事項再填窝本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 438648 A7 B7 —_______ 五、發明說明（） 由毛容狀多孔合成物質所組成。一種合適之敕性研磨墊可 從Rode丨，Inc.獲得，其商標名稱為Polytex »研磨墊32與 34以浮雕或蓋印一種圖案，來改善越過基材面之研磨漿分 佈。研磨站25c.另可與研磨站25b相同。一種透明視窗279 可以在孔徑3 6上之研磨墊3 4形成。 雖然CMP設備談及將研磨片真空吸附到平台，其他 技術也可在研磨期間將研磨片牢固到平台。例如，研磨片 邊緣可以一组夾子，在平台一側夾住。 同樣地，雖然捲軸談及以針狀物插透過孔徑，而連接 到維繫器，多個其他的***可能使捲抽轉動地連接到平 台。例如，一個凹處可在維繫器内表面與自捲軸端表面延 伸之針狀物嚙合。此維繫器1 60可輕微彎曲，以及捲軸可 以因應維繫器而抓住。另一方面，維繫器内表面之凹處可 形成一個複雜的路徑，來攫獲受到張力之捲軸《此外，維 繫器可以旋轉地附加到平台，並且一但維繫器鎖死，捲軸 即與維繫器嚙合。 另外，雖然所談之CMP設備具有一個牢固式磨損研 磨片之矩形平台，以及兩個具有標準研磨墊之圓形平台， 其他組態也是可能的。例如，此設備包含一，二，或三個 矩形平合。事實上，CMP設備20的一個優點為每一個平 台基材1 7 0可適應性地接受矩形平台或圓形平台。每一個 矩形平台上的研磨片’可以為牢固式磨損或非牢固式磨損 研磨材料。相似地，圓形平台上之每—個研磨墊可以為牢 固式磨損或非牢固式磨損研磨材料。標準研磨墊可具有一 第29頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公:^ > ------------裝-------訂------I--線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局負工消費合作社印製 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 43 86 4 8 Α7 Β7 五、發明說明（） 個單一硬層（例如ic-iooo), —個單一軟層（例如，p〇b.tex 墊），或兩個疊層（例如IC -1 OO/S UBA. IV研磨墊之組合）。 不同研磨漿液與不同研磨參數，例如，載具接頭轉動速 率，平台轉動速率，載具接頭壓力’可以用在不同之研磨 站。 CMP設備的一種實\施例包含兩種具有窣固式磨損研 磨片為主要研磨，以及具有軟質研磨墊支圓形平台用以磨 光。研磨參數，選擇墊之組成與研磨漿液之組成，使得第 一研磨片之研磨速率高於第二研磨片。 參考第12圖及第π圖*另一種實施例中’至少一個 研磨站，例如，第一研磨站，包含一個研磨捲軸10 2 ^與 一個非轉動平台300。研磨捲轴102'包含一個第一捲軸 或線軸13(V，一個第二捲軸或線軸132’，與一個一般為線 性片或帶1 1 〇,之研磨材質，如牢固式磨損研磨材料。研磨 片之第一部分120'纏繞在第一捲軸1301，以及研磨片之第 一邵分122'纏繞在第一捲轴1321。研磨片之暴露部分124’ 再第一與第二捲軸之間延展。 四個維繫器31〇(如第13圖中虛線部分所示）牢固在研 磨站頂部2 3牢囷《研磨捲軸1 〇 2 1可輕鬆地以維繫器牢固 在頂部。如以上所討論，不同之實施例方式可使研磨捲轴 連接到維繫器。例如’捲軸1 3〇_與1 32'之相反端面可以端 合與支撐針狀物3 1 2，而可轉動地將捲軸連接到相配合之 維繫器上》 一種驅動機構320控制捲軸1 3〇,與1 32,的轉動。此驅 第30頁 本紙張足度適用+國國家標準（CNS)A4規格⑵0 297公釐） ------------ ---I---- ----—lit— (請先閱讀背面之浼意事項再填寫本頁) A7 438648 _B7 _ ______ 五、發明說明（) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 動機構3 2 0包含兩馬達。一個馬達轉動第—捲軸〖3 01，以 及另一個馬達轉動第二捲軸Π 2 1 "每一個捲軸配合馬達 3 2 2在個別佔用方向驅動。應當注意研磨片在估用捲軸纏 繞，捲軸之等效直徑改變，捲軸佔用速度因此改變（假設 捲軸以等角速度轉動）。在某一時候驅動捲軸於其個別佔 用方向驅動時，研磨片仍處於張力狀態，與佔用捲軸等效 直徑無關。當然，多個其他驅動機構也可以使用。例如， 對於更複雜機制來說，二者捲軸可由單一馬達驅動。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 研磨期間，研磨片U (Τ藉由驅動機構3 2 0線性驅動越 過基材暴露部分，以提供基材以及研磨片之間的相對運 動。如第1 4 Α圖所示，研磨片起初（如箭號_，C '，所示），由 第一捲軸130’驅動到第二捲軸132、明確地說，研磨片自 第_捲軸130'解開，移動越過平台上表面，以及為第二捲 軸132’所佔用。如第Ι4Β圖所示，—但第一捲軸13CT是空 的以及弟二捲轴132’是滿的，研磨片為反方向，並且研磨 片（如箭號|’D”所示）從由第二捲軸132，驅動到第一捲軸 I 3 Ο’。明確地說，研磨片自第二捲軸132，解開，移動越過 矩形平台上表面’以及為第一捲軸丨3〇，所佔用，一但第— 捲軸130'是滿的以及第二捲軸丨32,是空的，研磨片再—次 為反方向’並且研磨片從由第一捲軸Π(Γ驅動到第二捲 軸1 3 2'。综τ之，研磨片交替地在一個方向驅動，然後在 相反方向直到基材的研磨完成為止。 適當的研磨片速度將視所要之研磨速率與研磨片特 性而定，但其數量級應在約—公尺/秒。當一個捲軸近乎用 第31頁 本紙張尺度ig財@難鮮(CNS>A4規樁（21〇 X 297公爱) 43 86 4 8 A7 _B7__ 五、發明說明（） 2時’驅動馬達322減速以防止研磨片在過多應力之下破 裂。此外’當研磨片在相反方向時，馬達將加速帶動研廇 片至想要之研磨速率。因此’研磨片之速率將非必要地均 勻。 回到第12圖與第13圖’平台3〇〇包含一個平坦矩形 上表面302。多個通路3 04(第12圖虛線部分）透過平台3〇〇 形成。種’乱體供應管線J 〇 6連接通路3 〇 4到一個流體源 308。_研磨期間，壓迫流體透過通路3〇4，而進入平台上表 面與研磨片之間隙309’以於其中形成一種流體支撐。此 流體支撐辅佐確認研磨期間，研磨片不會磨損或黏著於平 台。此外’若在研磨片中形成孔徑或洞口，其中一通路將 用以注入一種研磨流體，例如，一種化學混合物促成研磨 處理’通過研磨片之洞口，以及基材表面與研磨片之間。 平台3 00可垂直移動以調整研磨片抵住基材的壓力。 一種啟動器330，如氣動啟動器或加壓之風箱，可連接平 台300至CMP設備頂面，依需要來提昇或降低平台。 參考第15圖與第16圖’另一種實施例中，至少一個 研磨站’例如第一研磨站’包含一種第一研磨捲軸350, 第二研磨捲軸360，以及可轉動之矩形平台370。第一研 磨捲軸350包含第一捲軸或線軸352，第二捲軸或線軸 3 5 4，以及由如一種牢固式可磨損研磨材質組成之線性研 磨片或帶356。類似地，第二研磨捲軸36〇包含第一捲軸 或線轴362’第二播袖或線軸364’以及由如一種牢固式 可磨損研磨材質組成之線性研磨片或帶366。研磨片356， 第32頁 本紙張又度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公楚） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -----------— — — — —— P -. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 438648 B7__ 五、發明說明（） 3 6 6可由相同或不同研磨材質組成„ 研磨捲軸3 5 0，3 6 0可用維繫器3 7 1黏著在平台3 70 , 以使研磨月3 5 6，3 6 6暴露部分，用相當狹窄間隙3 7 2於 兩平行共面條安置。研磨期間，轉動平台37〇建立基材與 研磨片之間的相對運動（研磨期間’掃掠基材的面積如虛 線3 79所示）。研磨操作之間，研磨片漸增推進，暴露研 磨片上未使用部分。研磨片354，364以相同或相反方向 漸增推進= 兩個溝槽376(如第15圖虛線部分所示）在平台37〇上 表面378形成《每一個溝槽通常為具有—個矩形圖樣，於 每一個溝槽下方有一個研磨片。二者溝槽連接到一個真空 源’將其個別研磨片真空吸附到平台。 —種延伸透明視窗374在平台370形成，並與研磨片 352與362之間隙對齊。光學監測系統能指引一個光束透 過視窗374與間隙3?2，來撞擊受研磨之基材。這種實施 例的優點為不需一種具有透明條之研磨片。 參考第17A圖，另一種實施例中，至少一個研磨站， 例如第一研磨站，包含一種第一研磨捲軸35〇，，第二研磨 捲軸360,黏著到非轉動平台37〇,上之機械基材。第一研磨 捲軸350,包含第一捲軸或線軸3 52，，第二捲軸或線軸 3 54’ ’以及由如一種牢固式可磨損研磨材質組成之線性研 磨片或帶356·。類似地，第二研磨捲軸36〇,包含第—捲軸 或線軸362，，第二捲軸或線軸364,,以及由如一種牢固式 可磨損研磨材質組成之線性研磨片或帶366, ^研磨片 第33頁 本紙張又度適用中國國家標#· (CMS)A4規格（210 X 297公楚） mil — — — — —— · I I I — I I 訂-! 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 A7 438648 ----- B7_______ 五、發明說明（） j 5 6 ’ j 6 61暴露部分用相當狹窄間隙3 7 2，於兩平行共面條 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 安置u基材1 0 (如所视之虛線部分）放置在研磨片3 5 6 3 6 6 之下。 參考第18圖’平台37〇,包含在第—听磨片356’下方 之第一流體支撐表面380’在第二研磨片366,下方之第二 流體支撐表面3 8 2，以及一個通道3 8 4 (第！ 7圖中虚線部 分所示）分離支撐表面。此外，通道3 8 5可以沿著支撐表 面外部邊緣形成。研磨期間’研磨液體將流離研磨片邊 緣，並且進入通道384與385。通路388延展透過平台380， 以提供研磨液體自通道3 8 4與3 8 5經由排水口 3 8 7排放。 一個位於通道384之透明視窗386 ’提供—個光學監測系 統90'視察口。明確地說’光學監測系統90,可指引光束92_ 透過視窗386與間隙3721，來撞擊受摩擦之基材表面。視 窗3 S6應突出於通道3 84底面之上，但不在支撐表面3 80 與3 8 2之上。因此’视窗實質上於研磨期間，提供不受阻 擒之基材底表面視野《此外，通路390透過平台370'形成。 流體源3 9 1耦合到通路3 9 0，以注入流體於支撐表面與研 磨片較低表面之間。 經濟郤智慧財產局員工消費合作社印製 回到第17A圖，研磨期間，研磨片3 54,，364’交替地 在一個方向驅動*然後在相反方向驅動。明確地說，第一 對馬達392，394可分別驅動第一對捲軸352_，362,，第二 對馬達396, 398驅動第二對捲軸35 4，，3 64，。研磨片354, 與364’可由馬達392，394與396，398反方向驅動（分別 以箭號E與F表示）°基材可以轉動即/或為了避免間隙下 第Μ頁 本紙張尺纟丨鮮（CNS)A<1規格（2. 297公釐） 438648 Α7 ΒΤ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 i、發明說明（） 方基材區域較低移除速率，而以相當低速度侧向振邊11 另一方面，參照第1 7 B圖’研磨片3 5 4、3 6 41可在相 同方向驅動（分別如箭號G，Η所示）。這種情形之下，捲 軸 3 5 2 "，3 6 2可轉動性地耦合’例如’藉由一個驅動軸 3 5 8。類似地，捲軸354”，364"可轉動性地耦合，例如， 藉由一個驅動軸3 68。第一馬達392’驅動捲軸352”’ 3 62"， 以及第二馬達396_驅動捲軸354" ’ 3 64” =因此，二者研磨 片將以相同方向與相同速度移動。此外，每一對捲軸可由 載送兩分離研磨片之單一捲軸取代。這種情形之下，中央 維繫器可以取消。 參考第19Α圖，在另一種實施例中，至少一個研磨 站，例如第一研磨站，包含一種内部研磨捲軸400與兩種 外部研磨捲軸410。内部研磨捲軸4〇〇包含第一捲袖或線 軸402，第二捲軸或線軸404，以及由如一種牢固式可磨 損研磨材質組成之線性研磨片或帶4 0 6。類似地’母一個 外部研磨捲轴410包含第一捲轴或線軸412，第二搂抽或 線軸4 1 4，以及由如一種牢固式可磨損研磨材質组成之線 性研磨片或帶416。内部與外部研磨片406’ 416實質上為 三平行條，每一條物以相當狹窄間隙420分離。光學監測 系統指引光束，透過研磨片間之一個間隙到基材表面上。 外部研磨捲軸4 1 0的捲軸4 1 2 ’ 4 1 4以矩形組態放置。此 外，中央研磨捲軸400的捲軸402，404比外部研磨捲軸 的捲軸更加間隔開。結果，中央研磨片4 0 6的暴露部分長 於外部研磨片416的暴露部分。 第35頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -------------------- - 訂---------線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 438648 A7 B：_____ 五、發明說明（） 如第I 9 A圖所示1研磨捲軸黏著在一個可轉動之平台 4 3 0 (類似於第1 5圖與第1 6圖之實施例）’並且研磨片於研 磨操作之間漸增移動。研磨捲袖之驅動系統未列出，但類 似於第3 A-7圖所展列之實施例°當平台轉動時，基材1 〇 掃掠過一個覆蓋每一個研磨片之路徑（如虛線432所示）。 捲軸的堆疊擺法減少轉動平台之對角長度，因此減少平台 所掃掠圓形之半徑（如虛線434所示），並且更充分使用空 間3 另一方面，如第19B圖所示’研磨捲軸黏著到非轉動 平台430·上之機械基材（類似於第17A與18圖之實施例）， 並且研磨片可在研磨期間連續移動。中央研磨片406,使用 一對馬達4 0 8驅動，而外部研磨片4 1 61可使用兩對馬達41 8 驅動。每一個研磨片交替地由一個馬達在—個方向驅動， 然後由另一個馬達在相反方向驅動。當然若外部研磨片 416'以相同方向驅動’外部捲抽412'與414’可有斗同驅動 轴。這種情形下，外部研磨片可由單一馬達對驅動。基材 10故置在至少兩個’以及最佳全部三個研磨片之下。基材 可轉動及/或為了避免間隙下方基材區域低移除速率，而以 相當低速度做侧向振盪。 第1 9B圖的實施例裡，中央研磨片如外部研磨片之相 反方向驅動（分別如箭號I與J所示）。事實上，此三研磨 片可減少或實質上消除（與傳統轉動或線性研磨系統相較） 基材上之總側向力，亦即是’基材所在平面上之力。明確 地說，若中央與外部研磨片實質上等速但反相驅動時，以 第36頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規袼（210 X 297公爱） I H .1- i t— n f t— f— 一OJ_ n 1 .^1 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 A7 438648 _B7_ 五、發明說明（） 及若基材接觸外部研磨片表面積4 2 4實質上等於基材接觸 中央岈磨片表面積422時1應用到基材的摩擦力將實質上 彼此抵消。結果，基材上之總側向力減少或實質上消除’ 而不在基材上建立明顯的力距。此應減少基材對維持環之 負載，因此減少基材變形與改善研磨均勻度。若表面積422 大於或小於表面積424，研磨片之相對速度可調整至總侧 向力實質減少 此外，研磨片可以不同速度驅動，來調整基材不同部 分之相對研磨速率。中央與外部研磨片可相反方向驅動， 或所有研磨片相同方向驅動，或兩個外部研磨片以相反方 向驅動（其中一個與中央研磨片驅動方向匹配）。 本發明不受限於所提及與描述之實施例。更恰當地 說，本發明的領域由所附之申請專利範圍定義。 --------------------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 第37頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）