TW570860B

TW570860B - Polishing apparatus and methods having high processing workload for controlling polishing pressure applied by polishing head

Info

Publication number: TW570860B
Application number: TW090120683A
Authority: TW
Inventors: Miguel A Saldana; Damon Vincent Williams
Original assignee: Lam Res Corp
Priority date: 2000-08-22
Filing date: 2001-08-22
Publication date: 2004-01-11
Also published as: KR20030029145A; WO2002016078A3; DE60114428T2; AU8522601A; EP1311368A2; EP1311368B1; DE60114428D1; WO2002016078A2; JP2004507098A; CN1655906A

Description

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【發明背景】 1 ·發明之領域本發明係關於化學機械拋光（CMP )系統，與用以改善CMP操作之性能及效率的技術。具體言之，本發明俾關於控制施加至用於晶圓及拖光墊修整盤之承載部頭及施加至此類承載部頭上之扣環的作用力，俾隨著作用力施加於其上之接觸面積之值的變化或與該變化無關地，施加可程式化變動的各壓力至各晶圓、拋光墊修整盤、及扣環的各自之的作用力，以便能促進在連續性地被拋光之晶圓上的可重複之CMP操作。 2 ·相關技術之描述在半導體裝置的製造中，係有需要進行CMp操作，其包含拋光、軟布拋光、及晶圓清洗。舉例而言，典型的半導體晶圓為由矽所製成，且其直徑為2〇〇mm或3〇〇1^的一碟片。為方便說明，以下使用r晶圓」一詞，俾能說明及含括此類半導體晶圓及其它平面的結構或基板，其用於支撐電力電路或電子電路。

典型地，積體電路裝置係由多層的結構形成。在基板層，將形成具有擴散區域的電晶體裝置。而在其後的層中，則圖案化内連之金屬化線並電連接至該電晶體裝置俾定義期望之功能裝置。如所週知，藉由如二氧化矽等介電材料將圖案化之導電層與其它之導電層絕緣。而當更多之金屬化層及相關的介電層形成時，則平坦化該介電材料的需要即增加。若沒有平坦化處理的話，則額外之金屬化層

570860 五、發明說明（2) 的製造將由於表面形狀之較大變異而實質上變得更困難。在其它之應用中’將金屬化線的圖案形成於該介電材料中’然後將進行金屬CMP操作以移除過量的金屬化。 1 在習知CMP系統中，將晶圓固設於承載部，而該承戴 j則在一旋轉方向上旋轉。當施以作用力至該旋轉晶圓的路出表面上’以抵抗在一拋光墊方向上移動或轉動的拋光，時’即達成了該CMP的處理。而某些CMP處理則需要在該旋轉之晶圓被拋光墊所拋光時，施加一極大的作用力到該晶圓上。在典型的CMP系統中，以其一表面露出的方式，將晶圓安裝在承載部之上。該承載部與該晶圓在一方向上旋轉。舉例而言，當藉由_作用力而迫使該旋轉之晶圓的該露出表面與拋光墊朝向彼此接近，且該露出的表面與該撤光墊在一拋光墊的方向上移動或旋轉時，即達成CMp處理。某些CMP處理於該旋轉之晶圓正被該拋光墊拋光時，需要一極大的作用力。然而，使用習知CMP系統時，將同時遭遇各種問題。一重覆發生的問題為「邊緣效應」，其起因於CMP系統以不同於晶圓其它區域的拋光速率對晶圓的邊緣進行拋光。「邊緣效應」的特徵為該晶圓表面上，具有不均勻的表面輪廓。與邊緣效應相關的問題可區分成不同的兩種。第一種類型為所謂的「拋光墊回彈效應」，起因於拋光墊與晶圓邊緣之最初接觸。當該拋光墊開始接觸該晶圓的邊緣時’該拋光墊回彈（或彈開）該邊緣，導致該拋光墊呈現一波浪狀。該波浪狀將使該晶圓的露出表面產生不均勻的

第6頁五、發明說明（3) 表面輪摩。第二種類型間題為「燒毀效應」。該燒毀效應發生於晶圓的陡直邊緣與拋光墊表面接觸時，將引起過量的拋光。此效應起因於極大的壓力作用在該晶圓2〇2的邊緣上，而該壓力則由表面拋光墊施加作用力到邊緣接觸區域所定義出的極小接觸面積而來。燒毀效應的結果為，拋光後之晶圓邊緣顯現出燒毀環，而使得邊緣區域盈法使用，因而浪費矽裝置面積。盛矣I 乂系上之另一缺點為其無法以沿著預期的拋光層表面輪廓的方式，對該晶圓的表面進行拋光。通常，已 = 程序處理後的晶圓表面將在其中心區域内具 CMP系統中，必須設計覆蓋整個晶圓表面的抛光邊塾緣？知 = 2 = =面上，，拖光層的整個區域將被拋先至忒拋先層係貫質上平坦為止。因此，並非各別地拋光該拋光層之各起致拋光層的厚度不均句。如所輪廊’而這將導必須保持特定的材料厚度，以建路製造應用係若該拋光層為一介電層，則需舉例而言，金屬線4導電孔。疋厚度以便在其中定義習知CMP操作的此類問題，及中的未解決之需求，如在實用於CMP系統之㈣技術光墊回彈效應、及邊緣燒浐沾除有害的邊緣效應、拋標晶圓表面區域進行精碹的同時，仍能對特定的目進仃精確且可控制的抛光操作，已於上述 570860 五、發明說明（4) 之苐一原申請案中說明。面之ΐ : Ϊ申請案中，CMP系統沿著該晶圓的露出表勻厚i的CMP處理面過輪之廓//面處'，俾能=體具有-均光構造中抓署一表此類CMP系統在一次窗孔拋如邊緣效ί7旋轉之承載部，而用於消除上述之缺點，言，此系綠光塾回彈效應、及邊緣燒毁效應。舉例而並將1設叶用、以的一實施例包括如拋光頭的一製備頭，該晶圓的整個夺i加至該晶圓的局部，其中該局部係小於邊緣效應、：Ϊ:。雖然此類CMP系統可避免產生上述之式所設置之此類制回彈效應、及邊緣燒毀效應，但依此方初始方位的一作i，頭將，加偏心於該晶圓與該承載部之部。該初始方位包括曰圓的露出表面並施加至該承載軸線的初始方位（ = ^ = f之中心軸線與該承載部之中心 )。該初始為共轴且實質上位在垂直方向上位在相對於該曰圓3該晶圓的露出表面之初始方位（其正垂直，如此類承載；正常之機械公差的之軸承的典型公差。轉軸及所用之其它支撐部中從邊緣效應、拋光述說明中應理解到，此类=彈效應、及邊緣燒毁效應的上成該晶圓的中心軸線與該承作用力並不適當，其會造位且造成傾斜，5戈二二的中心軸線偏離該初始方傾斜的方位。此類傾斜或傾斜的 570860 i、發明說明（5) 方位將發生於該晶圓之此類類中心轴線偏離大於上述從正垂直時，例如，偏離若干之作用以達成該晶圓的露出内，係必須維持該晶圓之中軸線的此類初始方位。換言達成期望之平坦化，即必須許之傾斜。中心軸線及/或該承载部之此正垂直加減正常之機械公差的程度。而在由此類偏心作用力表面之期望平垣化的拋光期間心軸線與該晶圓承載部之中心之，若欲使該晶圓的露出表面避免藉由水平自由平衡點所允

第二原申請案則藉由提供可解決上述問題的CMp系統 ί Ϊ:法而滿足眾多此類之需求。因此’本申請案提供可 ϊ ί 心、作用力的可重複測量之結構及其操作。在此類

^卹及其方法中，即使此類作用力係偏心地施加至此類承一:但仍可正確地測量施加至如晶圓或修整盤承載部之中，f邛的作用力。在本發明之系統及其方法的一實施例作用承載4的旋轉轴線及其中心轴線在該偏心作用力的器能=間内i將一直保持著初始之共軸關係，俾使一感測載=盔如下定義之偏心作用力進行可重複的測量，且該承中σ，將:晶圓或一修整盤承載部。又，在該第二原申請案 :線性軸承組件與一扣環組件，而該扣環係與一作安裝於或一馬達相關連，俾能用於使該扣環相對於期5内該承ί部之上的晶圓移動。此類移動將在抛光操作使藉由該拋光墊而嚙合的該晶圓的露出表面與該衣、表面能共面。雖然該第二原申請案提供可促進該偏心作用力之可重

570860 五、發明說明（6) 複的測量的結構及其操作用力及如何控制藉以整塾、及施加至該扣環操作期間，當該拋光頭相對於該修整頭而移動區域、該扣環之變化區心作用力。此外，並未而该糸統則在 '一抛光操圓、相對於該扣環、及制相對於該晶圓之變化頭之變化區域而異的偏接著，將有需要一該CMP系統及其方法中，拋光頭係相對於該晶圓扣環而移動的情況下，一修整盤承載部之承載該承載部之扣環的作用一拋光墊在該拋光操作不同區域、接觸修整盤不同區域，因此亦需要拋光塾於任一特定時間可降低用以確定此類作的方法。又，在第二原申請作，但其中並未說明如何控制此類產生而施加至該晶圓、施加至該修的壓力。尤其，並未說明在一拋光相對於該晶圓、相對於該扣環、及時，如何控制相對於該晶圓之變化域、及修整頭之變化區域而異的偏說明如何降低系統之成本的方法，作期間内，當該拋光頭相對於該晶相對於該修整頭而移動時，用於控區域、該扣環之變化區域、及修整心作用力。種CMP系統及其方法的需求，而在將在拋光操作期間内，在即使該、相對於修整盤承載部、及相對於仍可正確地控制施加至如一晶圓或部的作用力，且正確地控制施加至力。此外，由於該相對運動將造成期間内的不同時間點，接觸晶圓的承載部的不同區域、及接觸扣環的 —種方法，其可使此類作用力與該所接觸的區域有關。此外需要一種 $力與區域之間的關係所需之成本案中’已揭露一種可提供此類偏心

第10頁五、發明說明（7) 確指示值的方法。從「相同大小之偏心之可重i的刻=二，-此一王確指示值即可視為一種將說明作用力術。此類相同大小之偏心作用力為偏心力為猎由如一拋光墊的一墊片*施加至用於一拋光塾修整盤之承載部上的具有相同大小的：心二將該可重複的測量技術視為-種技術，對所有之二:相同大小的偏心作用力而言，其可使在測量系= 損在用於支撐該承載部的系統之内的作用力貝失實質上相$，即，可重複的測量。㈣，將種CMP系統及其方法的需求，而在該CMp系統及其方法藉由可重複的測量技術所測量的作用力將可被正確地制，俾能使該拋光墊與該晶圓之間的每一獨立接觸面^、該拋光墊與該修整盤之間的每一獨立接觸面積、及該拋光墊與該扣環之間的每一獨立接觸面積在該拋光操作^間内，皆能承受一期望壓力。此外，將有一種需要，其^滿足即使在該拋光頭於拋光操作的期間内，於不同時間點進行導致該撤光墊接觸該晶圓的不同區域，接觸該修整盤承載部的不同區域、及接觸該扣環的不同區域的此類移動的情況下，仍可施加此類期望之壓力的需求。、【發明的綜合說明】概括而言，本發明藉由提供一種能解決上述之問題的 CMP系統及其方法而滿足上述需求，其中結構及操作執行’ 一參數表或一組指令，用於使拋光頭相對於承載部移動， 570860 五、發明說明（8) 並使其相對於扣環移動，且其中使拋光頭位置的回授與藉由各別地迫使該晶圓之變化區域與該拋光墊接觸、迫使該修整盤之變化區域與該拋光墊接觸、及迫使該扣環之變化區域與該拋光墊接觸而變化的作用力之期望輸入的判定協調’俾能使施加在每一此類區域上的壓力被控制。對此類判疋而言’該晶圓、該修整盤、及該扣環的每f之此類獨立接觸面積的值係基於拋光頭位置的回授而確定。每一此類接觸面積具有一值，而該值與該搬光頭相對於晶圓、修整盤、及扣環的各自之一的實際位置有關。此類實際位置將用於確定每一各自之獨立接觸面積的值。對每一各自之接觸面積及施加至該接觸面積的壓力而言，將一作用力信號輸出，俾代表一對應之作用力。每一各自之作用力信號，於特定之測量實際位置的時間點，藉由各別地促使晶圓、修整盤、及扣環的各自之一與拋光墊接觸而控制作用力。又，藉由適當的測量技術（例如，如第二原申請案所揭露），而測量施加至晶圓及施加至修整盤之作用力的實際大小。將代表實際測量之作用力的實際作用力信號施加至回授迴路，俾能確保實際作用力符合各別地迫使該晶圓、該修整盤、及該扣環與該拋光墊接觸的變化作用力的期望之輸入。本發明之系統及其方法之一實施樣態執行一組指令，用於使拋光頭相對於承載部及相對於扣環而移動，且該執行與各別地迫使該晶圓、該修整盤、及該扣環與該拋=墊接觸的變化作用力的期望之輸入判定協調，俾能使施加在

I . ........ 丨1™—丨 ' jin --— 570S60 五、發明說明（9) 每個此類區域上的壓力被控制。在本發明之系統及其方法之另一實施樣態中，將建立基本CMP操作的操作參數表。參數表的編輯之形式之一或多個參數包含在處理器指導方針中。處理器指導方針用於破定處理器是否單獨的或與獨立的作用力控制li相關連，而接收代表拋光頭相對於承載部的位置與拋光頭相對於扣環的位置之資料，並協調期望之壓力的輸入，而計算各別地迫使該晶圓、該修整盤、及該扣環與該拋光墊接觸的變化作用力的期望之輸入判定，俾能控制施加至每一此類域的麼力。在本發明之系統及其方法之另一實施樣態中，利用獨立的作用力控制器，而將用於CMP操作之參數表的參數編輯成一指令集，其用於製備作用力控制器用之一初始，化串列，俾能由作用力控制器根據輸入至其中的有關拋光墊之位置的資料與代表期望之壓力的資料，而計算期望之變化的作用力，其相當於拋光頭的實際移動。本發明之其他目的及優點由隨後之詳細說明及申請專利範圍當可更加明白。、【較佳實施例之詳細說明】以下將說明一種用於CMP系統的裝置發明及其方法，其提供了上述問題的解決方法。該裝置及其操作方法實了一組指令，而該組指令則用於提供拋光頭、承部、扣1哀之間的相對運動。該相對運動係藉由各別地促使晶^ 570860 五、發明說明（ίο) 的接觸面積盘物也4 觸、及扣環^接ϋ接觸、修整盤的接觸面積與抛光藝接理各變化之作用力面積與拋光墊接觸的各作用力，而與處能使施加在每個此之輸入後所產生的判定協調，俾言，將首先確定晶圓力被控制。就此類判定.而抱光頭的實際位ΐ it 際位置有關的值。並測量立接觸面積的各^後m置將用於讀定每個獨之接觸面積與施加接： = 時” ΤΝ的每-對枯於中矣-仏主该接觸面積之壓力，經處理過的資料點丁I^ Γ乍用力信號。在測定實際位置的該特定時間拋弁執ί餓自的作用力信號用於控制各別地促使晶圓與修整盤與抛光塾接觸、及扣環與拋光塾:ί 位置頭相對於所產生之接觸面積的置專貝枓的處理係由一處理器統一地處理，或分別由一 ^用力控制器根據在一處理器相導方針中的操作準則進該處理器指導方針則與處理工作負載的程度有關，於確定單獨的中央處理器、或該中央處理器配合各別的作用力控制器是否適合處理表示該作用力的資料。該操作準則包括拋光壓力的變化時序，例如，拋光壓力壓^的、升降情況為導致高處理工作負載的一種操作準則。其它操作準則則與拋光墊相對於晶圓的相對位置變化速率，及> 或拋光墊相對於拋光墊修整盤的相對位置變化速率有關。第14頁 570860

在以下說明中，為了提供對本發明的徹底理解，因將提出許多具體之細節。然而，其可理解為熟悉本項技藝者係可在不需某些或所有具體之細節的情況下據以實施本發明。在此情況下，將不詳細地說明熟知之製程操作以免模糊本發明。又，藉由適當的測量技術（例如，第二原申請案篁技術），將可測量作用在晶圓及作用在修整盤等此= 用力的實際大小。將代表實際測量到的作用力之實際力信號施加到一回授迴路中，俾以確保實際的作用力循各別地促使晶圓與拋光墊接觸、修整盤與拋光墊接觸及扣環與拋光墊接觸的各變化之作用力的期望之輪入。 —參見圖1A、圖1B、及圖2A，其概要地顯示本發明的第一實施例，包括一次窗孔CMP系統2〇〇 — 1。圖1A、圖1B、及圖2A的實施例包括一製備夾持部，或一拋光頭2〇2，其· 设成用以拋光晶圓206的一露出的表面204，而該晶圓206 則安裝在如晶圓承載部的承載部2〇8之上。舉例而言，晶圓206為如上所述之任一種晶圓。並設計拋光頭2〇2，使其利用一拋光墊209以拋光晶圓206的表面204，而該拋光墊 2〇9則包括由直線拋光機技術（LpT )所販賣的拋光墊、轉動式CMP拋光墊材料、固定式研磨拋光墊材料等等。一般而言’係使用可達到期望之拋光量與拋光精確性的任一研磨塾材料當作拋光墊209。如下述更詳細的說明中，用於使下述確認出的作用力可重複地測量的技術特徵，將降低為了補償如下說明的機械公差而必須對此類拋光卷2 〇 9之

570860 五、發明說明（12) 材料所作的要求。舉例而言，拋光頭202及設在拋光頭202上之拋光墊 2〇9之用於執行晶圓206的拋光操作的一動作，或用於對拋光墊209進行修整操作的一動作係各自繞著拋光頭202及拋光墊209之共轴的轴線210及211的一旋轉動作（如箭號 209R)。一般而言，係避免將拋光頭202安裝成可在平行於此類共轴轴線2 1 0及2 11的方向上移動，舉例而言，即避免其可分別地進行朝向晶圓承載部2 0 8或遠離晶圓承載部 2 0 8的移動。舉例而言，拋光頭202及設在拋光頭202上之拋光墊 209之用於執行晶圓206的抛光操作的另一動作，或用於對抛光頭202及拋光墊209進行修整操作的另一動作係一水平的移動動作（如箭號209H )。舉例而言，吾人從圖1A、圖 1B、及圖2A的箭號209H應注意到，係藉由拋光塾2〇9將一作用力施加至某個結構。舉例而言，藉由拋光頭2〇2的拋光墊20 9，從晶圓206上的不同位置處將一作用力吓一？施加至晶圓206 (且因此施加至晶圓承載部2〇8 )。此類位置則以從軸線212或軸線214測量起的位移DF —W表示。而此類動作則發生在CMP週期内的任一時間點rTN」。以下所提及之時間ΤΝ係一般用以表示CMP週期内的任一時間點，或CMP週期中之一步驟的任一時間點，而一特定的時間點 Τ Ν則以τ」之後加上數字來表示，例如，初始時間τ 〇，或後一時間Τ1。並將拋光墊2〇9及晶圓206的此類動作激Α 拋光墊20 9與晶圓206之間的相對運動，舉例而言，這表;

第16頁 570860 五、發明說明（13) 在系統200 — 1的其它構造中，晶圓206係移動（例如，水平地移動）且拋光墊2 0 9則固定以抵抗該水平移動。藉由系統200 — 1的次窗孔構造可使晶圓2〇6之露出表面2 04的不同區域上的拋光操作具有不同或相同的去除率，俾能使該拋光操作具有彈性。不像上述習知之CMp系統’其拋光墊209係整個與該晶圓之整個露出表面接觸，在次窗孔CMP系統200 ~1中，於既定的時間點TN，與晶圓 20 6的露出表面204接觸的（製備頭2〇2之）拋光墊2〇9之接觸表面的區域尺寸或區域值可改變。此外，在次窗孔CMp 系統2 0 0 — 1中，藉由使製備頭2 〇 2無法進行朝向晶圓承載部208的移動’則晶圓承載部2〇8朝向拋光頭202的移動 (如圖2A之箭號233朝上所指者）將導致拋光頭2〇2施加一作用力FP —W，並僅作用在晶圓206之露出表面204的選擇區域2 0 4R上，藉以在一特定的時間tn，僅從此類選擇的區域20 4R上移除多餘的材料。又，如圖2A所示，晶圓2〇6的露出表面204之一此類的選擇區域2 〇4R係水平地偏離晶圓承載部208的中心軸線212，或相對於該中心軸線212係偏心。中心轴線21 2與承載部2 〇 8所承載之晶圓2 0 6的中心軸線214同心。如圖所示，作用力Fp 一w的位移以…—w表不’而該位移DF — W則在圖1 a、圖1 B、及圖2A所示的水平方向上測量所得。吾人從箭號209H應注意到，拋光頭202 係水平地移動且與露出表面204的不同之一選擇區域204R 接觸。舉例而言，參見圖1(:_1至圖1C—3、圖1D_i至圖id

570860 五、發明說明（14)

-3、及圖IE—1至圖1E-3，此類區域204R之不同之一者係根據與拋光頭202之拋光墊209接觸的結構而確定。因此，區域204R的不同之區域一般係稱為接觸面積，且一.般以「AP」表示俾用以表示拋光墊209與任一結構接觸的接觸面積。而在「AP」之後加上一英文字母則用以表示其它接觸的結構。舉例而言，「APW」用以表示一拋光墊一晶圓的接觸面積、「APC」用以表不一抛光塾一修整盤的接觸面積、及「APRR」用以表示一拋光墊一扣環的接觸面積。又，此類接觸的露出區域20 4R的此類區域AP之值或數量將根據位移DF — W的值而改變。

依據本發明，拋光壓力的值或大小為眾多變數之一變數或眾多變數之多變數的一函數值，或為一常數值（例如，在執行CMP週期之一步驟的時間内，為一常數值）。因此，舉例而言，就具有一常數值的拋光壓力而言，當區域APW改變時，則由拋光頭202施加至晶圓20 6之作用力FP —W的值亦必須根據拋光頭2 0 2相對於晶圓2 0 6的移動量而改變，俾使施加至區域APW的壓力保持固定。不論拋光壓力為一常數或一變數，為了說明的目的，吾人應理解到，每個作用力FP—W係由拋光墊209施加至區域20 4R的接觸之區域APWih的一平均作用力，並將此平均作用力視為施加在此類區域APW的中心處。在「初始方位」的一詞中，「初始」兩字表示上述恰好發生在「觸地」之前的時間T〇pw時之方位。在觸地時，拋光頭202的拋光墊2 09首先與晶圓2〇6的露出表面2〇4嚙

第18頁 1570860 五、發明說明（15) 合。因此’於時間TOPW時，拋光墊209首先並無施加作用力F P — W至晶圓2 0 6。舉例而言，在以下的例子中，觸地發生於時間TO，而在一CMP週期内之後一時間等則表示成時間T1、時間T2等等，或時間Ta、時間Tb等等，俾以表示壓力上升期間内之該等時間T。圖1A、圖1B、及圖2B亦顯示於任一既定之時間TN，如時間T1時，利用CMP系統2 0 0 - 1之次窗孔構造，將改變拋光墊209的表面與安裝於拋光墊修整頭22〇上之拋光墊修整盤218的露出的表面216之間相接觸表面的接觸面積APC之尺寸。此類時間T1係在觸地時間τ 〇之後，而搬光墊2 〇 9則於時間T0時首先與修整盤218接觸。此外，在次窗孔CMP系統200 — 1中，於拋光頭202係固定以抵抗在轴線210及轴線 211之方向上的移動，當拋光墊修整頭220被移向拋光頭 202時，將與拋光墊20 9接觸，且拋光墊209將施加另一作用力FP—C (如圖2B之修整用作用力，），並僅作用在修整盤218的選擇區域216R上。該選擇的區域216R相當於接觸面積APC。拋光墊修整頭220的修整盤218之一此類的選擇區域216R亦水平地偏離拋光整修整頭220的中心轴線 222，或相對於該中心軸線222係偏心，其中該中心轴線 222係與修整盤218的中心軸線224共轴。如圖2B所示，the 作用力FP — C的位移以DF —C表示。位移DF — C係在圖1B及圖2B之轴線222及軸線224與拋光頭202的軸線210之間的水平方向上測量所得。如同上述關於作用力FP _ W為一平均作用力FP ~W的說明，作用力FP — C亦為一平均作用力。同

第19頁 570860 五、發明說明（16) 樣地，與區域204R有關的壓力因子及區域因子亦適用於區域216R 。又，如圖1B所示，在拋光頭202被設計成繞著亦為垂直的轴線21 0旋轉的相同之示範例的情況下，修整盤2丨8及抛光塾修整頭220亦皆具有一初始方位。此初始方位包括拋光墊修整頭220之中心軸線222的第三初始方位與修整盤 218之中心轴線224的第三初始方位。舉例而言，當拋光頭 202被設計成繞著亦為垂直的軸線2 1〇旋轉時，轴線222及轴線224之該等初始的第三方位實質上係垂直。又，在撤光頭202被設計成繞著亦為垂直的軸線21〇旋轉的相同之示範例的情況下，初始方位包括修整盤218的露出表面216之第四初始方位。將露出表面216的該第四初始方位定位在相對於拋光墊修整頭220及修整盤2 18之各自中心轴線222 及2 24的初始之實質上垂直方位呈90度的方向上（第一度）。本申請案中的「初始方位」一詞中，「初始」兩字亦用以表示上述恰好發生在觸地之前的時間τ〇ρρ時之方位，而該觸地又和拋光墊2 〇9與修整盤218的露出表面216之區域21 6R開始嚙合的時間，有關。因此，在時間以外時，抛光墊209首先並無施加作用力Fp_c (圖2Β)至修整盤 218。 ’ 再參見圖2A，並參見拋光頭202被設計成繞著垂直的軸線210旋轉的示範例的情況。CMp系統2〇〇一1包括晶圓承載部208的多重線性轴承結構23〇及232。一般而言，結構

第20頁 570860 五、發明說明（17) 2 30及232將促進偏心作用力FP — W的重複測量動作。因此，如上所定義，即使此類作用力FP — W係偏心地被施加至此類承載部208上，但施加至晶圓承載部208的作用力FP —W將被正確地測量。更詳細地，該等結構230及232能提供此類偏心作用力F P — W大小之如上所定義的正確指示值。

就圖2 A所示，說明「正確指示值」一詞，舉例而言，所提及的重複測量技術係可用從一時間T1至另一時間T2内所測量之具有相同大小的眾多示範作用力FP — W的情況來說明。根據本發明，係在每一時間T1及T2時，測量此類相同大小之示範作用力F P — W，而此測量值或指示值係在極小的偏差範圍内而相同。舉例而言，由拋光墊2 0 9將此類相同大小之示範偏心作用力FP —W施加至晶圓承載部208 ^ 吾人應理解到，結構230及232亦如同機械元件，將由於摩擦而造成相同大小之示範偏心作用力F P — W損失部分作用力大小（稱為作用力FF，或摩擦力FF)。在本說明書中，所提及的重複測量技術，就每一此類相同大小之示範偏心作用力FP — W而言，係表示在測量系統中之作用力ff的損失及在用於支撐承載部的系統中之作用力FF的損失將實質上相同，’即實質上可重複。所以，在如下說明中，藉由在示範作用力FP —W與結構230及232之間設置極小化的機械結構，將使承載部208中無作用力FF損失，而在示範作用力FP — W與結構230及232之間將僅殘留每個獨立的轴承結構2 3 0及2 3 2 ’其為各特定測量用之作用力f ρ的來源。

第21頁 570860 五、發明說明（18) 舉例而言，結構2 3 0係抵抗從相對於晶圓承載部2 〇 8之中心轴線21 2的初始第一方位呈偏心的位置上施加至晶圓 206並施加至承載部208之作用力FP—W的所有分量，除了其垂直分量FP — WV以外。而回應此一偏心作用力FP — W，線性軸承230將確保晶圓承載部208結構不會被以非預期的方式移動。舉例而言，在此類CMP系統200—1中，除了下述的例外情況以外，不允許此類偏心作用力FP — W使此類晶圓承載部2 0 8及晶圓2 0 6相對於晶圓承載部2 0 8及晶圓2 0 6 之各中心轴線212及214的該等初始第一方位產生移動。該例外情況為，允許晶圓承載部208及晶圓206僅能平行地移動（如箭號233 )至此類各中心轴線212及214的初始第一方位。箭號2 33係平行於垂直分量1^-1¥。圖2A更詳細地概要描繪出三個多重的線性軸承結構 230的其中兩個，且圖5A—1至圖5A—3、及圖5B—1至5B — 3則更詳細地顯示出三個多重的線性轴承23〇。主軸承座 2 5 0設有三個線性軸承2 5 3的第一組合2 5 2。每個軸承包括三個軸套254，而每個軸套則由商標FREL〇N所販賣的材料製成。FRELON材料係充滿堅硬的微粒狀物質，適用於低摩擦特性及增強的耐磨耗情況。而具有丨/2英吋之内徑與1 又1/4英吋之長度的轴套254為適合之轴套。該等轴套為美國伊利諾州諾克福之太平洋轴承公司所販賣的線性軸承型號FL08。為了說明之目的，在圖2人中，將每個軸套254 以間隔的圓圈對描繪出。每個轴套254在底部256處係開口，俾能容納接合之軸桿258 ,其在圖2A中為了說明之目

第22頁 570860 五、發明說明（19) 一 *—一

的係顯示成朝上的延長線。將每個軸桿258以不銹鋼材料製成。而具有恰好小於1 /2英吋之外徑的軸桿258為適合的轴桿，俾當軸桿258基於其最大之容許正公差所具有之尺寸與軸套258基於其最大之容許負公差所具有之一尺寸，皆能提供一不小於〇 · 〇〇 5英吋的間隙。轴桿2 5 8約為1 又1/4英忖長。每個轴桿258從夾頭轴承及負載感知板26〇起朝上延伸並延伸過底部256而進入該等軸套254之一中。將主軸承座250固定至晶圓承載部208的真空夾頭262上，並由主軸承座250承載住該真空夾頭262。而夾頭262則於拋光操作受到偏心作用力FP —W的作用期間内，夾持住晶圓2 06 ’其中該偏心作用力fp _w則表示成強加於晶圓206 的一晶圓負載。如上所述，圖1B顯示於拋光墊2 〇9及晶圓206的露出表面204觸地前之晶圓承載部208與晶圓206的初始方位。因此，拋光墊209 —開始並無施加作用力fp—w至晶圓206，

且在此示範例中，晶圓承載部2 〇 8及晶圓2 0 6的各自轴線 21 2及21 4係一開始為垂直且共轴。回想此示範例中，係將拋光頭2 0 2設計成繞著垂直的軸線2 1 〇旋轉，並垂直朝下地施加偏心作用力FP —W (圖2A )至晶圓206。結構230在拋光頭之軸線2 10的方向上，及在拋光墊2 〇9之轴線2 11的方向上皆為直線的結構。因此，結構230係抵抗施加至晶圓 206並施加至承載部208之偏心作用力FP -W的所有分量，除了其垂直分量FP -WV以外。詳言之’三個線性軸承253的組合252將回應此一偏心

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五、發明說明（20) 作用力F P — W，而確保晶圓承載部2 〇 8結構不會被以非預期的方式加以移動。因此，該等線性軸承2 5 3確保此類偏心作用力FP - W不會使此類晶圓承載部2〇8及晶圓206產生除了垂直移動以外的移動，而該垂直移動係平行於晶圓承載部208及晶圓206之各中心軸線21 2及21 4的初始第一方位。因此’將減去摩擦力FF的偏心晶圓負載ρρ — W (如圖2A所不’作用至晶圓206)傳遞至主轴承座25〇，並稱為容許之垂直作用力分量FP-WV。所以作用力分4FP—wv為扣除作用力FF之後的一淨力。圖5A — 2顯示該等多重的線性軸承結構23〇 (如圖2a所示者）’其包括該等線性轴承253的一陣列。將該陣列設成用以分割該等多重的線性轴承結構23〇的操作成為在軸線21 2及214的方向上具有一短長度，並具有相對於晶圓 206的直徑（例如，8英吋晶圓）與相對於修整盤218的直徑皆為小的直徑之各局部。此外，此類分割以一致的間隔距離繞著圓形路徑266 (圖5B—3)，而定出該等結構23〇性軸承253的位置。依此方式，當晶圓承載部⑼ ㈣22〇旋轉時’將有急速連續的個別線性轴承 253，舉例而s ，其位在偏心作用力Fp—w的下方，於cMp 系統2 0(Τ-1的操作中，感測偏心作用力Fp — w。

-1 Λ用傷力二:肝作用在負載感知器263上（圖2A及圖5B 司所販賣之型號LPU -刚-LRC的1//應知器具有感測0碎作用力到啊作用力的負載感測範圍

570860 五、發明說明（21) 較佳地’舉例而言，更正確的負載感測範圍為感測〇磅作用力到400碎作用力。將負載感知器263固設於夾頭軸承及負載感知板260上。在作用力FP _Wp的作用情況下，主轴承座250的容許移動由負載感知器263所感測，或由該容許移動啟動負載感知器263，而該負載感知器263將回應此類移動而輸出一晶圓負載信號264 (圖5B —1 )。如上所述，為了均勻地拋光晶圓206的露出區域204R，舉例而言，應施加控制之壓力大小至不同的露出且接觸的區域2〇4R上。舉例而言，當露出且接觸的區域2〇 4R之區域增大時，作用力FP — W將增大，俾使壓力大小皆相等。又，基於拋光壓力量變曲線，須控制作用力FP — W俾使其一致，或控制作用力FP — W俾使其變化與接觸面積APW的變化不成比例，而使壓力大小符合拋光壓力量變曲線。必須正確地控制施加至晶圓206的作用力FP—W，俾以提供期望之拋光效果。在晶圓206上進行拋光操作的期間，此類控制考量拋光墊2〇2 在箭號209H之方向上的移動，及拋光墊之此類移動的結果，其為使區域APW變成不同的值。在以下的更完全說明中’將進行晶圓負載信號2 6 4的處理，且必須調整朝上方向（圖1B )地施加至晶圓承載部20 8之該負載感知板260的作用力F '，俾由拋光墊209施加適當的作用力FP —W至晶圓 206的區域APW，而提供期望之拋光壓力。參考圖1B、圖2A、圖5A—1至圖5A—3、及圖5B—1至圖5 B — 2說明線性軸承結構2 3 2。主軸承座2 5 0設有三個線性軸承272的一第二組合270，包括三個軸套274 (描繪成

第25頁 570860 五、發明說明（22) 圈對）。該等轴套274具有開口之底部276，俾以轴承轴桿278 (描繪成朝上的延長線）。藉由 =於f部283 (圖7)之中的螺絲281，將該等軸桿278安轴承板279上。將孔部283標上尺寸，俾容許該螺j連同該扣環軸承板279能相對於負載感知板26〇地進行，動，如進行扣環282之〇· 〇50英吋的垂直移動。舉例而百，軸承272@與軸承253為同類的軸承。藉由螺絲285 (圖 15 )，將扣％軸承板279固設於扣環基板28〇上。設計該基俾使其在第二組合27()的線性轴承272的限制下，旎進仃垂直的移動，且舉例而言，設計該基板28〇可隨意地移動經過與該扣環軸承板279相同的移動量（〇〇5〇英吋 )。在該扣環基板2 80的上端，將用以接觸該拋光墊2〇9的扣環282设置成可拆式。因此該扣環282係用於移動而安裝，而與負載感知板260及主軸承座250無關。該扣環282 係與拋光墊209嚙合，俾藉由鬆開螺絲289 (圖15 )便能不定時地更換該扣環282。如上所述’圖1B顯示晶圓承載部2 〇 8的初始方位。晶圓承載部208包括扣環基板280及扣環282。扣環基板280圍繞於真空夾頭262四周並與其隔開。設計扣環282，俾使其在晶圓搬光操作期間内，與拋光墊209嚙合，且拋光墊2〇9 傳遞作用力FP — R至扣環282。該作用力FP — R相對於晶圓承載部208的轴線212而言係偏心。在觸地前的時間T0PRR時，即在拋光頭202的拋光墊 209與扣環282開始嚙合時，外圓柱形表面284係垂直。表

第26頁 570860 五、發明說明（23) 面284由扣環基板280及扣環282所定義。在此類時間T0PRR 時，拋光墊20 9 —開始並無施加作用力FP — R至扣環282，且扣環基板280及扣環282之各中心轴線286及288係垂直。回想此示範例中，將拋光頭2 0 2設計成繞著垂直的轴線210旋轉。因此，拋光墊209垂直朝下地施加偏心作用力 FP—R至扣環282上。一般而言，結構232具有與結構230之上述功能相同的功能。因此，結構232係抵抗施加至扣環282之偏心作用力FP 一R的所有分量，除了其垂直分量FP —RV以外。詳言之，三個線性軸承273的組合270係回應此一偏心作用力FP — R ’俾確保扣環282的結構不會被以非預期的方式移動。因此，該等線性轴承272確保此類偏心作用力FP — R不會移動此類扣環282，除了以下情況之外。扣環282係被容許在平行於各晶圓承載部208之共轴的中心軸線212之初始第三方位的方向上垂直地移動。因此，將減去與結構232有關的作用力FF而得之偏心負載FP - R (如圖2A所示者）傳遞至扣環軸承板279，而當作容許之垂直作用力分量FP —RV。舉例而言，參見圖2A及圖6B，吾人應注意到，為結構232 所限制的扣環282之動作係與為結構230所限制的晶圓承載部2 08之'動作無關。將作用力驅動裝置’或將線性馬達2 9 0安裝在炎頭軸承、負載感知板260、及扣環軸承板279之間。較佳地，以费封腔之型式設置線性馬達2 9 0，或更較佳地，以氣壓馬達、電磁單元、或電機單元之型式設置之。最佳之線性馬

570860 五、發明說明（24) 達290包括如圖7、圖12人、圖13人、及圖14人所示之結構，且線性馬達290係具有一氣囊292，並經由一入口（未圖示 )而將氣體293 (如圖8所示者）供給至氣囊292。如圖5B 一1及圖13A所示，夾頭軸承及負載感知板260設有用於容納氣囊292的環狀溝槽296。根據氣囊292之期望的行程大小，藉由供應不同之壓力大小（PB)的氣體293至氣囊 292，俾以選擇性地啟動線性馬達2 90。舉例而言，參見圖 12A及圖12B，氣囊292的最大行程為垂直的測量值，即 0 · 1 0英吋。比較此類最大行程與晶圓2 〇 6的垂直尺寸（或厚度）’即0.02英吋。為了說明的目的，將負載感知板 260視為在垂直方向上係固定者，俾使當氣體293被充入氣囊292時，該氣囊將促使扣環軸承板279向上移動一距離，其相當於由氣體293的壓力所產生之氣囊292的特定行程。因此:氣囊292將移動扣環軸承板279，舉例而言，並因而使扣環基板280及扣環282相對於位在真空夾頭262上的晶圓206向上移動（在此例子中），並使其相對於如圖1〇—2 所示之相對位在扣環282上的拋光墊2〇9向上移動。舉例而言’氣體293的壓力pb為眾多壓力之一。一般本的意義為’在壓力之下的氣體293係用於將扣 =2移'動至三個垂直位置之一。舉例而言壓力^為由二98^^約7到1〇PS1的範圍内。圖UA及圖138為顯示扣 ί 位置之一非喃合的位置上之橫剖面，其中扣 = 圓206及安裝在真空夾頭262…承載部、 ’其下方）。在該非嚙合的位置上，扣環282並第28頁 570860 五、發明說明（25) 不會干涉從夾頭262移除晶圓206的動作，且在此位置上的壓力PB係相對小於在其它位置上之用於定位扣環282所必須的壓力PB。圖1 4A及圖1 4B所示的橫剖面描繪出扣環之三個位置中的认同位置’一般稱為「^一」撤光位置，以下將詳細說明’其位在平行於軸線214及軸線2 12的位置範圍。一般的抛光位置為晶圓206之搬光期間内的扣環282位置。在此抛光位置上，使扣環282的上表面299與晶圓206的上（露出的）表面204水平地對齊或共面。如圖14B所示，在此拋光位置上’晶圓2 0 6的周圍邊緣3 0 1被扣環2 8 2的内側壁3 〇 3所圍繞，且該表面299與該表面204係共面。第三，吾人可注意到，圖12A及圖12B所顯示的橫剖面中，扣環282在一最高位置上，或在晶圓—取得的位置上，其適合在晶圓206的軸線214與晶圓承載部208的軸線 212共軸之情況下，定出在真空夾頭262之承載部膜298上之晶圓206的位置。如圖12B所示，在此最高位置上，晶圓 20 6的周圍邊緣301繼續由扣環282的内侧壁30 3所圍繞，且扣環2 8 2的上表面299係高於晶圓206的露出表面204之上方’俾能促進易於將在夾頭262上的晶圓206置於扣環282 之中。- 更詳細地，扣環負載作用力FP — R係偏心地作用在扣環282上，且傾向於使扣環282偏心地移動。然而，該等線性軸承272將確保扣環282的移動及基板280的移動僅限於垂直的’即平行於扣環基板28〇及扣環282之各中心軸線

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286及中心轴線288的初始方位。因此，僅即作用力FP-R的向下作用分㈣— 直:向上’ 量FP -RV為一垂直地作用於扣環282的扣環；載·：：扣環基板280而傳遞至扣環軸承板2 79。又，、線载丨生)序逵^ 施加-向卢作用力FM (圖2A)至支撐線性軸么?2’’、之達:曰0 278的扣環軸承板2 79上。線性軸承272亦確保僅垂直分: 作用力，或僅作用力FM的淨力FM—v對移動扣環基板28〇里效’且扣環282抵抗扣環負載作用力Fp —R的垂直分旦— Μ。依此方式，回應作用力FP—R之扣環m的容許^動即平行於軸線2 1 2及軸線2 1 4之初始位置的移動）係與回應作用力FP —W之夾頭262之容許移動及夾頭2 62上之晶圓 206的容許移動（即平行於軸線212及軸線214之初始^置的移動）共轴（並因而在相同的方向上）。至於扣ί衣282之拋光位置的注意範圍，由於用於改變施加至晶圓承載部2 〇 8的負載感知板2 6 0 (例如，根據露出且接觸的區域204 R的區域APW之值）的向上作用力ρ (圖ΐβ )的上述理由，吾人應注意到，亦必須改變由馬達2 9 〇施加至扣環282的作用力FM，而這將改變由拋光墊209施加至扣環282的作用力FP—R。舉例而言，如圖ία、圖1Β、圖1C 1至圖1C—3、圖1D — 1至圖1D—3、及圖ΙΕ—1至圖1Ε —3 所示’當拋光墊2 0 9從重疊於扣環2 82的最左侧位置開始移動’並移動到右側時，則重疊於拋光墊2〇9的區域APRR將有一極大的初始值。在一例子中，當重疊之區域…“的值隨著此類動作2 0 9Η而改變時，若預期要保持由拋光墊209

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五、發明說明（27) 所接觸之扣環282的區域APRR上的拋光壓力為一常數時，則作用力FM必須是拋光墊2 0 9之相對運動的函數，、，仏 q双，亚隨之改變。因此，詳言之，上述扣環2 8 2之拋光位置為一位置範圍’並為了達成在扣環282上的預期壓力，因此根據扣環2 8 2必須施加多少淨力F Μ — V至拋光墊2 0 9而定。圖2Β及圖19Β顯示拋光墊修整頭220，說明用於限制主軸承座3 0 6及修整盤軸承及負載感知板3 〇 8之間的相對運動方向之線性軸承組件3 0 4。回想此示範例中，將抛光頭2 〇 2 設計成繞著垂直的軸線210旋轉。CMP系統20 0 — ；ι包括附加的拋光墊修整頭2 2 0之多重線性軸承結構31 〇。一般而古，結構3 10類似於結構230。因此，結構310具有與上述結^籌 230相同的功能。更詳細地，結構3 10促進偏心作用力^ _ C的可重複測量。因此，如上所定義，即使此類作用力Fp 一C係偏心地施加至此類修整盤218上，但施加至修整盤 218之區域APC的作用力FP — C仍將正確地被測量。所以，結構3 1 0將能提供上述定義的此偏心作用力Fp _ c之大小的正確指示值。更詳細地’結構3 1 〇係抵抗從相對於拋光墊修整頭2 2 〇之中心軸線2 2 2的初始第一方位呈偏心的位置上施加至修整盤218之區域APC的作用力FP—C的所有分量，除了其垂直分量FP —CV以外。依此方式，回應此一偏心作用力Fp 一 C，線性軸承結構310確保拋光墊修整頭22〇的結構不會以非預期的方式被移動。舉例而言，容許拋光墊修整頭220 及修整盤2 1 8僅能在平行於（如箭號3丨2 )此類共軸的中心

第31頁 570860 五、發明說明（28) 軸線2 2 2及軸線2 2 4的初始方位的方向上移動。箭號31 2係平行於垂直分量FP—CV。圖2B更詳細地概要描繪出三個多重的線性軸承結構 310的其中兩個，且圖16A、圖WB、及圖19B則更詳細地顯示出三個多重的線性軸承3丨〇。主軸承座3 〇 6設有三個線性軸承314，包括三個中空圓柱形的軸套316。該等轴套3 16 具有一開口底部318 ’俾以容納轴套316，並允許軸套316 與各自之軸桿3 2 0協同。舉例而言，線性軸承3 1 4的軸套 316為與軸承230及軸承232之中的軸套相同者，即美國伊利諾州諾克福之太平洋軸承公司所販賣的線性軸承型號 FL08，且以類似於圖2A所顯示的方式描繪在圖2B中。軸桿 320則以相同於上述有關軸桿258的方式製成。主軸承座 306係固定至拋光墊修整頭22〇的夾頭322，並承載夾頭 322。夾頭322則承載修整盤218，而該修整盤218在與撤光墊20 9接觸的期間内，將受到偏心作用力Fp — c的作用，如圖2B中表示成強加於修整盤218上的修整盤負載。如上所述，圖1B顯示拋光墊修整頭220及修整盤218在拋光頭202的拋光墊209與修整盤218的露出表面216嚙合之前的初始方位，例如，在初始時間TOpp時。因此，拋光塾 2〇9 —開始並無施加作用至修整盤218，且在此示範例中，拋光墊修整頭220的軸線2 22及修整盤218的軸線 2 2 4係一開始為垂直。回想此示範例中，係將拋光頭2 〇 2設计成繞著垂直的軸線2 1 〇旋轉，並在如上說明的任一時間 TN時，垂直向下地施加偏心作用力fp _c (圖2B )至修整

570860 五、發明說明（29)

盤218及拋光墊修整頭220。結構3丨〇係抵抗施加至修整盤 218之偏心作用力FP —C的所有分量，除了其垂直分量j?p 一 CV以外。詳吕之’二個線性軸承3丨4係回應此一偏心作用力FP — C ’俾確保拋光墊修整頭22 〇的結構不會被以非預期的方式移動。因此’該等線性軸承3丨4確保此類偏心作用力FP—C不會使此類拋光墊修整頭220及修整盤218產生除了垂直移動以外的移動，而該垂直移動係平行於拋光墊修整頭220及修整盤218之各中心軸線222及224的初始方位。因此，將減去相關作用力FF的偏心晶圓負載jrp _ c (如圖 2B所示，作用至修整盤218)傳遞至主軸承座3〇6，並稱為垂直分量作用力，或淨力FP —CV，其作用至負載感知哭 324 (圖2B、圖16B、及圖19B)。將負載感知器固設於修整盤軸承及負載感知板308。主軸承座3〇6之容許移動係由輸出修整盤負載信號326 (圖1 6B )的負載感知器324所感測，或讜谷許移動係啟動該負載感知器3 2 4。負載感知器 3 2 4與負載感知器2 6 3相同，且負載感知器信號3 2 6被以類似於利用負載感知器信號264的方式加以利用。

雲於上述之說明，吾人應理解到，夾頭262、晶圓承載部2 08、或拋光墊修整頭220之趨於傾斜，或趨於偏離上述之初始方位係僅為一傾向，即並未開始傾斜。舉例而言，將不會由於線性軸承結構230、232、及3 120之上述操作而使夾頭262、晶圓承載部208、或拋光墊修整頭22〇傾” 斜。、舉例而言，CMP系統200 — 1不僅具有上述促進偏心作

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^力FP W之可重複測量的技術特徵，亦設有用於其它c評操作的設施（一般以參考符號338表示）。舉例而言，晶圓承載部208的設施338包括用於真空夾頭262的設施

338C，用於氣囊292的設施338B ;用於扣環282的設施 38S，及用於負載感知為263的設施338LC。以沒有干涉 CMP操作的方式設置此類設施338，俾以作為⑶？操作之甩。參見圖3A、圖3B、及圖3C等三維視圖、圖4A及圖“等为解圖、及圖5A—1至圖5A—3與圖5B—1至圖5B — 3等放大之立體圖’俾考慮晶圓承載部2〇8的此類設施338。圖3A至圖3C顯示第一實施例的CMP系統2 〇〇 — 1之構造元件的組件’包括轉動式的工具更換器340，其固設至夾頭軸承及負載感知板260。轉動式的工具更換器34()包括上半部342 及下半部344 (圖3C )。將下半部344裝設至轉軸346，其

旋轉並從向上及向下方向的方向上施加垂直作用力至下半部3 4 4。朝上的垂，直作用力如圖1B之作用力f所示，舉例而言’其使拋光墊209抵抗所施加之作用力j?p 一 w而產生作用力。如圖3A及调3C所示，藉由將如去離子水（DI水）348 之流體及真空等用於真空夾頭262者，經由導管350供應至下半部344，俾使轉轴346亦因而設置設施338C。此外，藉由將用於清洗晶圓2 0 6及清洗扣環基板2 8 〇之内部的流體，如DI水352，經由導管354供應至下半部344，俾使轉軸346 分別地設置設施3 3 8 S。又，藉由將用於操作線性馬達2 9 0 的氣體293 (如未加壓的空氣）經由導管358而供應至下半部3 4 4，俾使轉轴3 4 6分別地設置設施3 3 8 B。藉由設置與位

第34頁 570860 五、發明說明（31) 在下半邛344之電連接器（未圖示）連接的滑動環36〇，俾使轉軸346亦設置設施338LC。位在下半部344之電連接哭 =與連接器（未圖示）銜接，俾使晶圓負載感知器信號° 2 6 4能從系統2 〇〇 ~ 1中輸出。下半部344與上半部342則藉由可鬆開的連接器361 (圖3C ) α標準的方式銜接。而為了以可鬆開的方式連接半部342與344’連接器361係具有一凸輪（未圖示），並由，下半部344伸入至上半部342之中空中心362的活塞桿未圖不）所驅動。凸輪與滾珠軸承（未圖示）嚙合，並促使滾珠軸承朝外且局部地偏離滑轨（未圖示），而 =進入V型溝槽（未圖示）。滾珠軸承以可鬆開方式緊密地連結上半部342與下半部344。欲分離上半部342與下半部344時’則凸輪從上半部342中縮回，俾允許滾珠軸承完全地離開V型溝槽並鬆開上半部342。圖3Α及圖9顯不上半部342的底部366。將上半部342中的四個埠設置作為設施338。第—埠368銜接下半部344之同-埠（未圖示），俾以供賴水及真$(如箭號㈣ )。蟑368容納標準圓錐形的密料，其從下半部344的同一埠中延伸出來。DI水及所施加的真空348經由埠368通過如圖5Α — 1所示的〇形環370而到達如圖5β — i所示之噴嘴 372，其鎖入負載感知板260之螺紋埠374中。如圖3A及圖10所示，第二埠3 7 6銜接下半部344的同一埠（未圖示），俾供應DI水（如箭號352 )。埠376且有密封墊m ’其與從下半部344之同—埠延伸出之標準圓錐形

570860 的密封-塾（未圖示）接合。DI水35 2流經埠376且通過圖5八 —2所不^之0形環380而到達如圖5B 一2及圖1〇所示之六個出口之歧管噴嘴382。喷嘴382係鎖入負載感知板260的螺紋埠374。圖3A、圖5B—2、及圖1〇顯示第三璋384，其銜接下半部3 44的同一埠（未圖示），俾供應空氣（如箭號293 )。埠384具有密封墊386，其與從下半部344之同一埠延伸出之標準圓錐形的密封墊（未圖示）接合。空氣（如箭號 293 )流經埠384且通過圖1〇所示之〇形環388而進入單一出口之流體連接器390。連接器390係鎖入負載感知板2 60的螺紋埠392中，且經由導管393而與氣囊292的入口連接。藉由位在下半部344的連接器（未圖示）而連接滑動環3 6 0 ’而位在下半部3 4 4的連接器則銜接容納於下半部 344中之埠（未圖示）的彈簧銷連接器（未圖示）。將彈簧銷向上伸展成可恢復的偏壓接觸，俾與設置在上半部 342的埠4 0 2之中的連接器400電性接觸398 (圖3A )。藉由六個螺絲4 0 4而將負載感知板2 6 0連接至上半部3 4 2時，則埠402所具有之肩部（未圖示）係用於抵抗推動埠4〇2的連接器400。將圖5A —2所示之鑰匙孔形埠406設置在負載感知板260寸時，係使其與埠40 2對齊。埠406係足夠大，俾使連接器400通過（以容許連接器4 0 0移入埠402中）。導體4 0 8係從連接器4 0 0處開始延伸，且經由埠4 〇 6而延伸到圖4A所示之固設於負載感知板260的負載感知器放大器 410。使放大器410連接至負載感知器263，並接收晶圓負

第36頁 570860 五、發明說明（33) 載感知器信號264 如圖5 A _ 3所示，係以配管4 1 2之方式，將設施3 3 8 C連接至女裝在夾頭軸承及負載感知板260上的喷嘴372 (圖5B ~1)。配管412向上延伸穿過圖5A —2所示之主軸承座25〇上的貝穿孔414 ’並延伸到圖4B所示之快速接頭連接器 416。連接器416係鎖入鑽進夾頭26 2中的埠418。埠418供應真工或DI水348至夾頭262的歧管420 (圖15)，俾能將真空或DI水348平均地分配至夾頭2 62的整個上表面422。將多孔層297安裝在上表面422之上。並以具有極大孔部297P (圖7)的多孔陶瓷材料製成層297。極大孔部297P 長:供了供DI水3 4 8流經的通道，或提供了從歧管& 2 〇所施加之真空348的通道。將極大孔部297P均勻地設置在真空夾頭262的整個&域上’藉以從歧管420施加真空到夹頭262 的整個區域。同樣地，極大孔部29 7P供應DI水348至夹頭 262的區域上。又，極大孔部297P不可大至使真空348的施加會造成晶圓2 0 6的變形，即如同習用之以極少的（例如，六個）真空孔部與晶圓20 6直接接觸的方式。為達成此類目的，較佳地，孔部297P具有一大孔部尺寸，且更較佳地’為約在2 0至5 0微米範圍内的一孔部尺寸，且最佳地，約30至40微米範圍内，其遠大於典型具有次微米範圍至一微米之孔部尺寸的陶瓷材料。圖7及圖8顯示設置在歧管420上之承載部膜298，而其延伸過多孔層297的整個上表面499，俾進一步地將真空或 DI水348均勻地分配到夾頭262的整個區域。膜298由商桿

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R0DEL所販賣之型號RF200的材料製成。舉例而言，膜298設有具有在0. 010英吋至〇· 015英吋範圍内之尺寸的切孔部或窗孔部。層2 9 7亦具有多孔特徵並提供層2 9 7之通道延長部，俾使D I水3 4 8流經其中，或從層2 9 7施加經由其中的真空348。層297及膜298係協同，俾能將真空348均句且極佳地從歧管420分配到夾頭262的整個區域。又，層298用於阻止微粒免於接觸真空夾頭262的上表面422，並於下述的清洗操作時，用於避免污染晶圓2〇 6。在真空夾頭262的操作中，當晶圓2〇6被適當地安裝在真空夾頭2 6 2之上時，晶圓2 〇 6的軸線2 1 4將以與晶圓承載部208的軸線212共軸的方式被定方位。為了將晶圓2〇6保持在承載部膜298上，故將真空348施加至第三埠384並因而施加至夾頭歧管420，俾以降低承載部膜298之下方的壓力。而在承載部膜298之下方的壓力降低後，將允許外界壓力迫使晶圓206緊罪著承載部膜298。在此適當的安裝方式下，晶圓20 6將阻隔承載部膜2 98的所有通道，從而在層 29 7的孔部297P中的空氣流量將大大地降低。若晶圓2〇6傾斜於膜298，或者不是位在與膜298共軸的方位上，則當壓力谓測器29 9 D (圖3 c )偵測流進承載部膜2 9 8的空氣時，將可測得一較大值，而用以表示其不在適當的方位上。未加壓地將DI水348供入埠384並從而供入歧管420。 DI水348從歧管420流進層297的孔部297P，並從層297流經承載部膜298及流經晶圓20 6的下方。DI水348消除晶圓206 各處的壓力差、從夾頭262上釋放晶圓2〇6、及清洗承載部

第38頁 570860 五、發明說明（35) 膜298的外表面，或其接觸晶圓的表面。〇1水348流經膜 279P之孔部的進一步流量將迫使研漿426離開膜297的孔部 297P且使其離開膜298，並清洗真空夾頭262，俾完成下一晶圓2 0 6之拋光操作的製備。D〗水3 4 8流經膜2 9 8及層2 9 7的此類流量可避免當晶圓2〇6安裝在膜298之上時，在晶圓 2 0 6下方聚集微粒或一池微粒的情況。D丨水3 4 8及移除的研裝426流進中央隔絕桶（未圖示）。圖5B—1及圖8顯示用於供應自歧管382之DI水35 2的設施338S。將配管430設置成六種長度’其中一種長度係足以連接至歧管382之六個出口 432的之一。歧管382向上延伸過氣囊2 92的開口中心及延伸過扣環軸承板279的開口中心，俾使配管430的每一長度皆位在扣環基板2 8 0與負載感知器2 6 3之間的空間内。圖8顯示扣環基板280，其具有塞入内側壁436中的入口 4 3 4。以一致的間隔距離圍繞著内側壁4 3 6設置六個此類入口 434。内侧壁436由堅硬的工程塑膠材料製成，其為未強化之半結晶的熱塑性高分子材料，如由普特塑膠所販賣之商標ERTALYTEPET —P的對苯二甲聚乙烯，即可提供尺寸穩定的入口 434。每個入口 434設有配管接頭438，其與配管 430之一長度連接。將1M水3 52供應至整個轉軸346並供應至歧管382，而歧管382分配DI水352至配管430的長度並分配至接頭438。圖14A及圖14B顯示扣環282的一般拋光位置，其中晶圓2〇6 的露出表面204與扣環2 8 2的上端299共面，或與其水平地對齊。圖示之扣環基板280亦藉由一空間440而獨立於真空

第39頁 570860 五、發明說明（36) 夾頭262之外。如圖8及圖22所示，將每一接頭438及每一入口 434連接至側壁436中之通道442。每一通道442具有角度構造，俾設置成一向上且指向内的喷嘴444。圖8亦顯示將每一喷嘴444定方位成令DI水352進入空間44〇中。圖22' 亦顯示朝遠離徑向方向的方向上延伸的每一通道442，俾能令DI水352在周圍（或圓形）的方向上（如箭號445 )繞著喷嘴444的軸線。通道442供應DI水352至噴嘴444，其^ DI水352從圓形的方向445上進入空間440中。在圖14β的放大視圖中，亦顯示自喷嘴444而來的DI水（如箭號3 52)逆流過晶圓20 6的底面（或突懸）446，其突懸於真空夾頭 2 6 2之外。突懸4 4 6延伸出扣環基板2 8 〇之外約〇. 〇 4 〇英忖。又，圖14B顯示（如箭號448 )研漿42Θ的流體或滲流流經扣環282與晶圓206之間的裂縫，或其之間的環狀的細縫 452。流體448允許研漿426進入空間440。逆流過晶圓20 6之底面446的DI水352將來自空間440之上端部的研漿450移除。屏障部454阻隔DI水3 52與研漿426 從空間440的上端部流出。藉由晶圓2〇6的突懸底面446與細縫452的狹小尺寸定義出屏障部4 54。如圖UA所示，將出口 456加工成位在屏障部454下方之側壁438内，且鄰接於雄封墊458。將出口456設成為具有環狀唇部，其相向於傾斜的入口壁部462。唇部460和相向的壁部462定義出出口空腔部464。在晶圓承載部2 〇8的旋轉期間内的離心力作用下，來自喷嘴444的研漿426及DI水352將被迫向外地進入空腔部464中，且經過出口孔部466。出口孔部铛6 第40頁 570860 五、發明說明（37) 延伸過扣環基板280而至隔絕桶（未圖示）中。密封墊458 為ί哀形且自空腔部464延伸跨越空間44〇地覆蓋唇部46〇，並緊密地固设（例如’夾於）在主軸承座25〇與真空夾頭 262之間。依此方式，屏障部454、密封墊458、及承載部 208的相關鄰接結構含有研漿426及^水352。Μ水352清洗晶圓206的底面446及空間440。出口 456容納研漿426及DI 水3 52，而其在不需任一抽出機構的情況下，已由承載部 2 0 8旋轉迫使其離開空間4 4 〇中。 CMP系統200 — 1不僅具有上述可重複測量偏心作用力 FP —W的技術特徵，亦具有用於其它CMp操作的設施（以參考符號3 3 8表示）。舉例而言，拋光墊修整頭2 2 〇的設施 338 ’包括用於感測夾頭322上之修整盤218的設施338PS ; 用於潔淨修整盤218的設施338PP ;及用於負載感知器324 的設施338LCP。以不干涉CMP操作的方式設置此類設施 338 ’俾以作為CMP操作之用。參見圖丨6a及圖1 6B等三維分解圖、圖17A的二維視圖、及圖IgA的橫剖面圖，俾考慮拋光墊修整頭220的此類設施338。在以下說明中，相同或極類似於上述所提之構造元件者，將以原參考符號加上3 〇〇表示。圖1 7A及圖1 7B顯示第一實施例2〇〇 — 1之構造元件的組件，包括轉動式的工具更換器640，其固設至夾頭軸承及負載感知板308。轉動式的工具更換器640包括上半部642 及下半部644 (圖17C)。將下半部644裝設至轉軸646，其旋轉並從向上及向下方向的方向上施加垂直作用力至下半

570860 五、發明說明（38) 部644。如圖17C所示，藉由將如DI水648之用於夾頭322的流體，經由導管650供應至下半部644，俾使轉軸646亦因而設置設施3 38PP。此外，藉由將用於感測夹頭322上之修整盤218存在與否的真空695，經由導管696而施加至下半部644 ’俾使轉軸646因而分別地設置設施3 38ρ3。

^ 藉由設置連接至用於處理放大之修整盤負載感知器信號326的系統（未圖示）之滑動環66〇，以確定在拋光操作期間内迫使修整盤2 1 8與拋光塾2 〇 9在一起的作用力，俾使轉軸646亦因而設置設施338LCp。藉由位在下半部644的連接器（未圖示）而連接滑動環66〇，而位在下半部644的連接器則銜接容納於下半部644中之埠（未圖示）的彈簧銷連接器（未圖示）。參見圖17A，將彈箦銷向上伸展成可恢復的偏壓接觸，俾與設置在上半部642的埠7〇2之中的連接器700電性接觸698。藉由六個螺絲7〇4而將負載感知板 308/連接至上半部642時，則埠702所具有之肩部（未圖示 )係用於抵抗推動埠7〇2的連接器7〇〇。將圖ΐ6β所示之埠 706設置在負載感知板56〇中時，係使其與埠7〇2對齊。埠 70 6係足夠大，俾使連接器7〇〇通過（以容許連接器7〇〇移入埠7 02中）。導體708係從連接器7〇〇處開始延伸，且經由埠70 6'而延伸到圖16B所示之固設於負載感知板56〇的負載感知器放大器710。使放大器710連接至負載感知器 3 2 4，並接收晶圓負載感知器信號3 2 6。下半部6 4 4與上半部6 4 2則如上所述，即藉由可鬆開的連接器661 (圖17C )以標準的方式銜接。上述的結構以可

570860 五、發明說明（39) ；'p642 Α644 ° ^ ^ ^ ^ /°的/基（未圖不），俾使連接器661將上半部642 鎖到下半部6 4 4，或鬆開兩半部。

吹氣至修整盤以移除拋光碎片及其它材料。如圖 16^、圖16Β、及圖19Β所示，修整盤218包括兩碟狀層9〇2Α 及902Β，其互相黏接。第一層9〇以由碳鋼製成，並設有穿孔903。舉例而言，穿孔9〇3為尺寸約〇15〇英吋的窗孔部。穿孔9 03係均勻地分佈在整個層9〇2人。具穿孔之碳鋼層902Α係電鍍鎳。接著，將具穿孔且電鍍鎳的層g〇2A塗佈 f石材料。層902Α為具有直徑約9· 5英吋的碟型，其與扣環2 82之周緣部的直徑一致，亦與第二層g〇2B的直徑一致丄第二層902B為具有黏性裡襯的磁碟。層9〇2B設有較小之穿孔或較小之開口 9 04。舉例而言，開口9〇4為具有尺寸約在0· 010英吋至〇· 015英吋之範圍者。以層9〇2]6與拋光墊修整頭220接觸的方式，將修整盤218安裝在拋光墊修整頭 220之上’俾能使塗佈鑽石的表面面向拋光墊jog。用於清潔修整盤218的設施33 8PP包括上半部642。圖 17A、圖17C、圖19B、及圖20顯示上半部642的底部666。

將上半部6 4 2中的三個埠設置作為設施3 3 8。第一埠6 6 8銜接下半部6 4 4之同一埠，俾以供應用於清潔操作的D丨水 (如箭號648 ) 。DI水648經由埠66 8通過0形環680而流到如圖20所示之噴嘴672，其鎖入負載感知板3〇8之螺紋埠 6 74中。接頭672係連接至配管，或導管712。配管712自接頭6 72處向上延伸穿過圖16A所示之主軸承座3〇6上的貫穿

第43頁 570860 五'發明說明（40) 孔71 4 ’並延伸到快速接頭連接器7丨6。連接器7丨6係鎖入鑽進夾頭322中的埠718。圖16B顯示埠718，其供應DI水 648至夾頭322的歧管720，俾能將DI水648平均地分配至夾頭322的整個上表面722。夾頭322設有唇部90 0，其延伸過上表面722的上方。唇部9〇〇定義出屏障部，其攔住夾頭 322上的一灘或一池μ水648。較佳地，以每分鐘約二百至三千立方公分（ccm)的流量，將DI水648供應至夾頭 3 22、更佳地’以每分鐘約四百至二千ccjn的流量，將DI水 648供應至夾頭322、及最佳地，以每分鐘約1〇〇〇至

1 20 0ccm的流量，將DI水648供應至夾頭322，並使DI水648 從歧管72 0處向外流出，且流經修整盤2丨8中之穿孔及開口並通過修整盤218且緩慢地越過唇部9〇〇而形成緩慢地流出夾頭322的瀑布。依此方式，係將夾頭322上之修整盤218 浸入DI水648之中，而流過修整盤218的])1水則清潔或清洗修整盤218 ’藉以由修整盤218協助拋光墊209進行期望之修整。圖19A及圖21顯示設成為埠920的設施338PS，而藉由導管6 9 6所施加的真空6 9 5則作用在其中。孔部9 2 2將埠9 2 0 連接至喷嘴924，而喷嘴924則安裝在修整盤軸承及負載感知板308'之上。將配管926連接至喷嘴924，並使其向上延伸穿過主軸承座30 6中的貫通孔928。將配管9 26連接至固設於主軸承座30 6的接頭930。接頭930施加真空695至孔部 932 ’其鑽入至主軸承座306中且與歧管720的脊部934對齊。令孔部932延伸至脊部934的上端。依此方式，適當地

第44頁 570860 五、發明說明（41) 存在於夾頭322之上的修整盤218將阻隔進入孔部932中的空氣，而導致孔部9 3 2中的壓力降低。此降低的壓力將反映出導管6 9 6中的壓力降低。導管6 9 6則連接壓力感測器，如類似於壓力感測器2 9 9 D (圖3 C )的壓力感測器。壓力感測器偵測此降低之壓力並確定修整盤2 1 8適當地位在夾頭 322之上。若修整盤218僅局部地位在夾頭322之上，或完全不在夾頭322之上時，則進入孔部932的空氣將不會被阻隔，且孔部932中的壓力及因而導管696中的壓力將不會降低。因此，壓力感測器將確定修整盤2丨8非適當地位在夾頭322之上，或完全不在夾頭322之上，而中斷拋光操作。

參見圖23，本發明提供一種用於控制晶圓2〇6與CMp拋光墊2 0 9之間的相對運動之控制方法。控制方法包括操作 10〇〇，其將晶圓206安裝至夾頭262之上。回想晶圓2〇6為具有軸線2 1 4者，其稱為對稱軸。而安裝之位置則如上所述之晶圓軸線214的初始位置。而藉由平移如圖1B所示的拋光墊20 9的轴線210與平移安裝之晶圓2〇6的對稱軸線214 1使控制方法進行至操作1〇〇2。軸線21〇為拋光墊繞其旋 ^ =軸線。接著，藉由驅策拋光墊2 0 9與偏移之晶圓2 0 β， 2行於對稱軸線214的方向上朝向彼此接近而使控制方 2’08 Λ至操作1〇04。在轉動之工具更換器驅策晶圓承載部的方Λ移動且將夾頭262保持在晶圓承載部208之軸線212 之一固定位置上的情況下，驅策之操作將導 j先墊2G9，以相對於對稱軸線214係偏心的方式U 用力FP-W的拋光作用力在安裝之晶圓m的接觸面積

第45頁 570860 五、發明說明（42) ""

APW上。而回應拋光作用力吓—w，晶圓20 6將具有上述傾斜之傾向’俾使對稱轴線2 1 4傾向於以不平行於抛光塾2 〇 g 之旋轉軸線，即以不平行於轴線21 〇的方式移動。在驅策的期間内，藉由抵抗安裝之偏移的晶圓206的傾斜傾向同時允許晶圓206在平行於旋轉軸線210的方向並沿著晶圓轴線2 1 4之初始位置的方向上移動將使控制方法進行至操作 1 0 0 6 °舉例而言，沿著晶圓軸線2 1 4之初始位置的移動係回應圖2A中的作用力FP — WV，並回應偏心作用力FP — w而反映線性軸承2 3 2的操作。在驅策之操作及抵抗之操作的期間内，藉由測量用以表示拋光作用力之值，即表示作用力FP—W之值的晶圓206在平行於旋轉軸線210之方向上的移動而使控制方法亦進行至操作1 0 08。接著，即完成圖23 所示的操作。參見圖24，本發明之另一實施樣態提供一種藉由具有拋光表面的一拋光墊209進行拋光操作之用於安裝晶圓2〇6 的安裝方法。一開始，安裝方法包括將晶圓2 〇 6安裝至夾頭2 62，俾以抵抗圖1B所示之拋光墊2〇9的拋光表面以相對於晶圓2 0 6的對稱軸線2 1 4係偏心的方式所施加的移動之操

作1010。如圖14B所示，晶圓20 6具有與對稱軸線214對稱的邊緣或周緣3 〇 1。軸線2 1 4係正常地垂直於拋光墊2 〇 9的露出表面。藉由設置扣環282，使其具有圍繞晶圓2〇6之周緣301的第一位置（圖12a )，俾能限制晶圓206之垂直於軸線21 4的移動而使安裝方法進行至操作丨〇丨2。藉由驅策抛光塾20 9的露出表面與晶圓20 6朝向彼此接近，俾能使拋

第46頁 570860 五、發明說明（43) 光墊209施加拋光作用力FP—W至接觸面積Apw，其傾向於使晶圓2 0 6及對稱軸線2 1 4傾斜而進入不垂直於抛光表面的各自之位置上，而使安裝方法進行至操作〗〇〗4。藉由驅策拋光墊20 9的露出表面與扣環282朝向彼此接近，俾能使抛光墊209施加拋光作用力FP—W至接觸面積APRR，其傾向於使扣環282及對稱軸線288傾斜而進入不垂直於抛光塾2〇9 的撤光表面之各自的位置上，而使安裝方法進行至操作 1015。藉由線性軸承253之抵抗扣環282的傾斜傾向的抵抗作用’而使安裝方法進行至操作1018。此類抵抗作用限^ 扣環218的移動僅在垂直於拖光墊2〇9的露出表面之方向上移動。如上所述，依此方式回應作用力FP —r之扣環282的容許移動（即平行於軸線2 1 2及2 1 4之初始位置的移動）係與回應作用力FP —W之夾頭262與夾頭2 62上之晶圓2〇6的容許移動（即平行於軸線2 1 2及2 1 4之初始位置的移動）在相同的方向上。又，依此方式的抵抗作用將促進偏心作用力 F P — W的可重複測量。因此，如上所定義，即使作用力ρ p 一 R係偏心地施加至扣環2 8 2，但施加至晶圓承載部2 〇 8之作用力FP —W的操作1 〇 1 8中之抵抗作用將協助正確地測量作用力FP — W。在驅策操作1 〇14及1 01 5與抵抗操作} 8的期間内^藉由測量晶圓20 6在平行於旋轉轴線21〇之方向上的移動’安裝方法亦進行至操作1 〇 1 9。如上所定義，此測量將提供拋光作用力值的正確指示值，即作用力接著’即完成圖2 4所示的操作。如圖25所示，操作1〇15包括設置負載感知板26〇，使

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570860 五、發明說明（44) '~'-- 其與夾頭2 6 2隔開的次操作1 〇 2 2。操作1 〇 1 5亦包括將氣囊 2。92設置在負載感知板26〇與扣環282之間的次操作ι〇24。操作1^)1 5亦包括如以具有第一壓力之流體充填氣囊292的刼作氣囊292之更進一步的次操作丨〇25。此類充填作用將移動扣環282及撤光墊2〇9並使其彼此接近。參見圖26，本發明的另一實施樣態提供一種用於控制晶圓20 6與CMP拋光墊209之間的相對運動之控制方法。控制方法包括操作1〇4〇，其將晶圓2〇6安裝至夾頭262之上，而使晶圓206之垂直於拋光墊209之拋光表面並與承載部軸線2 1 2共軸的對稱軸線21 4平行於拋光墊2〇9的旋轉軸線 211。藉由從安裝之晶圓2〇6的對稱軸線214處平移拋光墊 2 0 9的旋轉軸線211而使控制方法進行至操作丨〇 4 2。藉由抵抗拋光墊2 0 9之拋光表面朝向晶圓2 〇 6的移動而使控制方法進行至操作1 044。夾頭支撐板2 6 0即為此目的而設置。相對於夾頭支撐板260而言，夾頭262係可移動。藉由設置圍繞移動用之夾頭2 6 2的扣環單元（例如，扣環2 § 2及基板 280 )，俾以圍住夾頭262上之晶圓206 (例如，協助晶圓 206在夾頭262上的定位，如圖12B)而使控制方法進行至操作1 046。扣環282亦使晶圓20 6露出面向拋光用之拋光墊 20 9的表'面（圖14A )。藉由設置夾頭262、夾頭支撐板 2 6 0、及扣環單元（2 8 0及2 8 2 )，而使控制方法進行至操作1 0 4 8 ’其中扣環單元具有複數對之線性軸承組件2 3 〇及 2 32，而每一組件則具有軸承座254或2 74，其設有垂直於抛光墊209之抛光表面的轴承轴線。每一組件具有直線軸

第48頁 570860 五、發明說明（45) 桿258或278，其容納於各自之軸承座254或274之中。組件的第一組合252係位於夾頭262舆扣環單元（ 280及282 )之間，而組件的第二組合270則位於夾頭262與夾頭支撐板 26 0之間藉由將夾頭支撐板26〇保持在軸線212之方向上之一固定位置上，俾以抵抗拋光墊2〇9之拋光表面朝向晶圓2 06的移動而使控制方法進行至操作1〇5〇。又，將促使負載感知板260朝向拋光墊20 9接近。另一情況為，拋光墊 209將拋光作用力FP—W強加至安裝之晶圓2〇6上，並將作用力FP R強加至扣環28 2上，而每一作用办相對於對稱軸線214而言係偏心。回應拋光作用㈣—w，晶圓2〇6及夾頭262將具有傾斜的傾向，俾使對稱 ==:咖的方式移動。參見㈣，在保持之操作〇』間内，猎由組件的第一組合252係有效地限制扣環 282的移動僅在平行於對稱軸線214的方向上舉例而言，在爽頭支撐板26〇之保持的=仃知 ΪΪί2=二：合270係有效地限制夾頭262相對於夾頭光塾圖二本/明提供一種用於控制晶圓20咖拋 H 09之間曰的相對運動之控制方法。控制方法包括操作光表面6的露出表面2〇4平行於拋光墊209之拋 J =方式而將晶圓2〇6安裝至夾頭…之：千订的情況下’藉由從安裝之晶圓2 =: 移抛光侧的旋轉轴線21。，俾以定義晶圓始處方千第49頁 570860 五、發明說明（46)

位而使控制方法進行至操作丨〇 6 2。接著，以露出的表面 204抵抗拋光表面的方式，藉由移動拋光墊2 〇9的拋光表面與安裝之偏移的晶圓2 0 6並使其朝向彼此接近，俾以相對於軸線2 1 4係偏心的方式將作用力F p _ w強加至安裝之晶圓 20 6上，而使控制方法進行至操作丨〇64。參見圖29，舉例而言’操作1 066設置線性軸承組件253的陣列265，其鄰接於安裝之晶圓206。在操作1〇64的進行期間内，藉由實質上限制從晶圓2 0 6之初始方位的移動並僅藉由容許安裝之晶圓206以其露出的表面2〇4在平行於拋光墊2 〇9的拋光表面之方向上移動的方式而使控制方法進行至操作丨〇 6 8。在驅策之操作及抵抗之操作期間内，以露出的表面2〇4平行於拋光墊209之拋光表面的方向之方式，藉由測量晶圓2〇6 之容許移動量大小而使控制方法亦進行至操作丨〇 7 〇。而此表示強加至露出的表面204之拋光作用力的淨力大小。參見圖3 0，本發明亦提供一種用於控制拋光墊修整盤 218與拋光墊209之間的相對運動之控制方法，控制方法包括操作1 0 80，其以相對於對稱軸線224 (在初始位置上）

的方式將修整盤218安裝至夾頭32 2之上。藉由以平行關係的方式而平移拋光塾209的旋轉軸線211與安裝之修整盤 218的對嚅軸線224將使控制方法進行至操作1 082。藉由驅策拋光墊2 0 9以平行於旋轉軸線210 (在初始位置上方式朝向偏移之修整盤218接近，俾能導致拋光墊2〇9以相對^ 對稱轴線224係偏心的方式將修整之作用力吓—c強加至安裝之修整盤218的區域APC上，而使控制方法進行至操作

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1 084。回應、修整之作用wp—c，修整盤2i8將吏？稱，4傾向於以不平行於旋轉軸線⑴的方式移動。在驅朿之操作1 084期間内，藉由 ::整盤218之傾斜的傾向並同時令修整盤218在平‘於旋轉軸線211的方向上移動，而使控制方法進行至操作 1 086。在驅策之操作1 084與抵抗之操作1〇86期間内，栌方法又包括執行操作1〇88，其藉由測量修整盤218在% 於旋轉軸線211的方向上之移動而執行，俾能表示修整之

作用力FP 一 CV的值。根據本發明，此類表示值為在此所定義的正確指示值。

參見圖31，本發明又提供用於控制化學機械拋光墊 209與拋光墊修整盤218之間的相對運動之控制方法。控制方法包括操作1 0 9 0，其將具有初始的對稱軸線2 2 4的修整盤218安裝至夾頭322之上，並使其修整表面平行於拋光墊 20 9之拋光表面。拋光墊2〇9具有旋轉軸線211。藉由從安裝之修整盤218的對稱軸線224處平移拋光墊2〇9的旋轉軸線211而使控制方法進行至操作1〇92。藉由設置夾頭支撐板308，其用於抵抗拋光墊2〇g之拋光表面與修整盤218之朝向彼此接近的移動，其中夾頭32 2相對於夾頭支撐板3〇8 而言係可移動，而使控制方法進行至操作丨〇 94。藉由設置夾頭3 2 2與具有複數對之線性軸承組件3 〇 4的夾頭支撐板 308而使控制方法進行至操作1〇96。每一組件3〇4設有軸承座316，其具有垂直於拋光墊2 〇9之拋光表面的軸承軸線。每一組件304具有直線軸桿32〇，其容納於各自之轴承座

第51頁 570860 五、發明說明（48) 3 1 6中。組件3 〇 4係位於夾頭3 2 2與夾頭支撐板3 〇 8之間。藉由將夾頭支撐板3 0 8保持在一固定位置上，俾能抵抗拋光墊209之拋光表面與修整盤218之朝向彼此接近的移動，而使控制方法進行至操作1〇98。拋光墊2〇9以相對於對稱軸線224係偏心的方式而將修整之作用力吓_w強加至安裝之修整盤218的區域人？〇上。回應修整之作用力|^—。，爽頭 322與夾頭322上之修整盤20 9將具有傾斜之傾向，俾使對稱軸線224傾向於以不平行於旋轉軸線21ι的方式移動。在將夾頭支撑板3 0 8保持在固定之位置的期間内，控制方法將進行至操作1 098，其中組件304係有效地導致安裝之修正盤218此抵^几抛光塾209之抛光表面與修整盤218之朝向彼此接近的移動。參見圖32，控制方法將進行至操作 r 20 0 0，其限制夾頭322之相對於夾頭支撐板3〇8的移動係僅能在平行於對稱軸線224之初始位置的方向上移動，俾使修整盤表面將保持平行於拋光表面。藉由感測夾頭3 2 2之相對於夾頭支撐板308的限制之移動，俾能表示修整之作用力F P — CV的正確值而使控制方法進行至操作2 〇〇 2。參見圖33 ’本發明之潔淨方法的另一實施樣態係關於用以修整化學機械拋光墊20 9之修整盤218的潔淨方法。潔淨方法開始於操作2030，其設置修整盤218中之開口 9〇3及 9 0 4，而流體6 4 8則流經其中。潔淨方法將進行至操作 2032 ’其中修整盤承載部220設有上表面並在修整盤218的周圍邊緣設有唇部9 0 0。潔淨方法將進行至操作2 〇 3 4，其中將修整盤承載部設成與夾頭262的歧管420之構造一致'，

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俾能將流體648完全地分佈在修整盤支撐承載部22〇整個表面上。潔淨方法將進行至操作2036，其中以修整盤的支撐表面水平地指向且唇部9〇0自支撐表面處向上延伸的方式，定位修整盤218。潔淨方法將進行至操作2038，其中以穿過板308與修整盤承載部220之半部642而至修整盤支撐表面的方式形成埠920與導管926，而修整盤218則被置於修整盤支撐表面上。潔淨方法將進行至操作2 〇 4 〇，其中經由修整盤承載部220而將流體DI水648供應至埠932，俾使修整盤承載部2 2 0 (即，歧管）的構造將d I水6 4 8分佈到在唇部900之内的整個修整盤支撐表面上，而將修整盤Mg 浸入一池的DI水648之中。如此地供應DI水648係與下述有關’即使DI水648從歧管720處向外流出，且流經修整盤 218中之穿孔903及開口904並通過修整盤218且緩慢地越過唇部900而形成緩慢地流出夾頭322的瀑布。依此方式，係將夾頭3 2 2上之修整盤2 1 8浸入DI水6 4 8之中，而流過修整盤218的DI水則清潔或清洗修整盤218，藉以由修整盤218 協助拋光墊209進行期望之修整。參見圖34，本發明之修整方法的另一實施樣態係關於拋光墊的修整方法。修整方法開始於操作2 〇 5 0，其中以修整盤之對稱軸線2 24垂直於拋光墊2 18之拋光表面且拋光塾 209之修整表面平行於拋光表面的方式將修整盤218安裝至夹頭3 2 2之上。修整方法將進行至操作2 〇 5 2，其中以軸線 224與軸線211平行的方式將拋光墊209的旋轉軸線211從安裝之修整盤2 1 8的對稱軸線2 2 4處平移，俾能定義修整盤

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218的初始方位。修整方法將進行至操作2〇54，其中以裝之修整盤218的修整之表面抵抗拋光墊2〇9之拋光表面的方式而使拋光墊218的拋光表面與修整盤218的修整之表面朝向彼此接近。修整方法將進行至操作2〇56，俾能設置如 31 0之線性軸承組件的陣列265而使其鄰接於安裝之修整盤

參見圖35 ’修整方法將進行至操作2〇58，其中在移動之操作2054期間内，將有從初始方位上的移動及容許安裝之修整盤218僅以修整盤218之修整之表面平行於拋光墊 218之拋光表面的方式進行移動的實質上之限制。修整方法將進行至操作2060，其中在限制移動的移動之操作2〇54 期間内，將感測被限制的移動，俾以指示施加至修整盤 218之區域APC上之拋光作用力FP—c的正確值。

參見圖3 6 ’本發明之修整方法的另一實施樣態係關於拋光墊的修整方法。修整方法開始於操作2〇7〇，在修整盤之對稱軸線224垂直於拋光墊218之椒光表面且修整盤之修整表面平行於拋光表面的情況下，將修整盤218安裝至夾頭3 2 2之上。修整方法進行至操作2 〇 7 2，以軸線2 1 0與軸線 2 2 4平行的方式’將旋轉軸線2 1 〇從安裝之修整盤2 1 8的對稱軸線224處平移，俾能定義修整盤2 1 8的初始方位。修整方法進行至操作2074，移動拋光墊218的拋光表面與修整盤2 1 8的修整之表面使其朝向彼此接近。修整方法進行至操作2 0 7 6，設置鄰接於安裝之修整盤2 1 8的線性軸承組件 310的陣列265。參見圖37，修整方法進行至操作2078，在

第54頁 570860 五、發明說明（51) 移動之操作20 74期間内，利用組件310，俾能實質上限制自初始方位上的移動並實質上容許安裝之修整盤218僅以修整之表面平行於樾光表面的方式移動。修整方法進行至操作2 0 8 0，感測限制之移動，俾能表示施加至修整之表面的抛光作用力FP —C之正確值。參見圖3 8，圖式係概要地說明施加至進入線性馬達 290之氣體293的壓力b如何隨著一側為拋光墊2〇9，與另一侧為扣環282及晶圓20 6之間的重疊量OL (圖1B )而改變。如上所述，在CMP週期的步驟中，拋光壓力量變曲線將提供以相同的壓力大小施加至不同的露出接觸面積2〇4R上。在此情況下，當露出且接觸的區域2〇4R之區域Apw增大 U„P:W將增大，俾能使壓力大小相同。】圓負載仏號2 64的處理將由下述的系統21〇〇執行，且朴兩、須調：向上作用至晶圓蝴^ 圖1Β之F )，俾以由拋光墊2 09施加適當 ^ 晶『6的區域APW上。如圖38所示的此類圖表:用於:至一既定之時間ΤΝ時，根據一侧為拋光墊2〇9， ’、 ' ^ ~ 環2 82及晶圓2 0 6之間的重疊量〇L (圖1 β ) 〃另^側為扣入線性馬達290之氣體293的壓力Β。而選擇施加至進提供可控制的懕々中心壓力控制在上述說明+，吾人可注意至,卜接觸 ΑΡ的尺寸或值將隨著時間ΤΝ而改變，且）區域 ^1Γ 〇 η 0 1可參見圖lC〜ls 圖1C 一3、圖1β~ι至圖id — 3、及圖1至 1 至圖1Ε ~3 。再

570860 五、發明說明（52) 次參見這些圖，由圖1C—1至圖1C—3可確定晶圓206之中心hi的X軸座標，或其X座標、確定扣環之中心h2的X座標、確定拋光墊209之中心h3的X座標、及確定修整盤218 之中心h4的X座標。圖1C —1中，將晶圓半徑視為rl、將扣環半徑視為r2、將拋光墊半徑視為r3、及將修整盤半徑視為r4。而在扣環282之外邊緣與修整盤218之外邊緣之間則具有視為X間隙的空間或間隙。圖1C —1顯示將hi及h2的值没疋為零。因此，h 3的值顯示為r 2，表示在此例中的拋光塾2 〇 9係移動到最左側，而位於與晶圓2 〇 6之中心線的γ軸線（在中心hi處）正切並與扣環282之中心線的Y軸線（在中心h 2處）正切的位置上。在較佳實施例中，h3=r2為拋光墊209用於觸地時的位置’其在一CMP週期内，為拋光墊209首先與晶圓接觸的位置。在此情況下，在CMP拋光週期的期間内，拋光墊2 〇9 係如箭號2 0 9 Η (例如，向右）所示般地移動。舉例而言，向右的移動將於時間Τ0之後的時間TN =T1時，到達h3大於 r 2而小於Γ 2、x間隙、及r 1之總和的位置。當此移動發生在觸地之後，則此類接觸面積APW、APRR、及APC的值將有所改變。為了顯示區域AP之值的此種變化，圖1D—1為時間TN =T1時，顯示區域APW係具有較圖π—!所示之區域 APW的值為小的值。圖1D — 2為時間T1時，顯示區域ApRR亦具有較圖1C—1所示之區域APRR的值為小的值。圖id 一3為時間TN =T1時，顯示區域APC係具有較圖1C—3所示之區域 APC的值為小的值。

第56頁 570860 五、發明說明（53) 為了顯示區域AP之值的此種變化的另一實施樣態，圖 1E — 1為時間T1之後的時間T2，顯示區域APW相較於圖1C 一 1及圖1D—1所示之區域APW的有限值而言，係不具有值。而不具有值表示拋光墊20 9與晶圓2 0 6之間並無重疊（因此’無接觸）。圖1E—2為時間T2時，顯示區域APRR亦具有較圖1D—2所示之區域APRR的值為小的值。此較小之區域APRR為拋光墊209與扣環282之間減小的接觸面積。圖1E 一 3為時間T2時，顯示區域APC係仍具有較圖1D — 3所示之區域APC的值為大的值。因此，如圖ic、圖1D、及圖1E所示’就箭號2 0 9 Η所指之向右方向上的相同的相對運動「X」（例如，拋光頭209的相對運動）而言，其中之一區域ΑΡ的值之變化係不同於其它之一區域ΑΡ的值之變化。有鑒於此，為了達成上述期望之CMP操作，本發明係根據施加至其它兩區域的每一區域上之壓力ρ而分別地控制施加至此類區域APW、APRR、及APC之一上的壓力Ρ。以下，將壓力Ρ細分成施加至接觸面積APW的壓力PWP、施加至接觸面積APRR的壓力prp、及施加至接觸面積Apc的壓力ppc。各別地控制每一此類壓力ρ之一實施樣態為獨立地設置用於每一個別接觸面積APW、ApRR、AAPC的處理指令集。圖㈣顯示第一良制系統21〇且^^^ 能執行根據本發明之晶圓20 6的CMP操作。CMP操作的完整組合定義出01^週期。控制系統21〇〇包括？(：：21〇2，設有獨立的作業系統（〇/S) Qpc2102為個人電腦，具有6〇〇MHz

Pentium TM系列處理器之額定處理能力，或等同者。

第57頁 570860 五、發明說明（54) 第一較佳地，或管理器，〇/S2 1〇4為NTO/S ;且第二較佳地，或CMP控制，0/S2106為機器控制之0/S。舉例而言，0 /S21 06為由史提普雷雀斯所販賣的圖像邏輯控制器（VLC)。將具有O/S2104的PC2102稱為處理器2108，並將具有0 /S21 06的PC21 02稱為處理器或機器控制之處理器2110 。處理器2 1 0 8執行一般性的功能，如影像、硬碟的存取、鍵盤、及滑鼠等等。處理器21 〇8亦執行CMp初始化的功此’其與執行CMP週期並非直接相關，包括執行用sCMp 參數表2114的應用程式2112。在自動模式下，參數表2114 為與CMP處理有關之所有的可能準則之組、合。CMp參數表應用程式2112包括參數表編輯器2116。藉由任一標準輸入單元（例如，磁碟）2 11 8而輸入至編輯器2 11 6，俾能選擇參數表2114並輸入定義CMP處理所需之所有處理變數的參數表’包括CMP週期的所有參數。舉例而言，處理變數包括抛光速率、壓力升降曲線、拋光墊動作速度、壓力量變曲，三及抛光週期。在手動模式下，可輸入選擇之變數，俾能定義限制的機器處理操作（例如，用於測試或校正的目的）。。機器控制處理器2110控制CMP操作的其它動作，如晶圓承載部208的旋轉與拋光墊2〇9的旋轉、拋光墊拋光頭 202的水平動作（例如，在h3上改變）、及作用力— VW、FM、及FP ~c。由機器控制處理器211〇所處理之極重要的工作為執行作用力控制器程式2 120的功能，其在CMP0

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/S2106中執行，並控制作用力FP -VW、FM、及FP ~~C 一旦特定的CMP週期開始，尤其一旦此類週期開始於。-步驟，則$巾斷作用力_器程式212〇之處理將極五、發明說明（55) 一般*而言，在系統2100之内，為了將優先權獻給必須執行 CMP處理之CMP週期的處理（相較於一般性功能及初始化功能），因此機器控制處理器211〇具有使用pc2i〇2之可用處理能力之第-優先權。在用於經常性動作與其它必須性 (非CMP )功能之所需的處理能力的許可下（2%至3 %、 )，PC2102之處理能力的約97%至98%為可用的。〇設置如表格1 (如下）所示的構造準則2122，俾以為決定此類可用的處理能力是否足夠用於CMp操作，而統2100則被選擇用於CMP操作。說明構造準則的前言為Ϊ 吾人應理解到，在一CMP週期内，將有眾多不同的因素促成機器控制處理器2110的處理工作負載。舉例而言/晶 206與拋光墊20 9的相對運動速度為在圖“之箭號2〇9h所示的方向上之一定速度。如圖1(：一丨至圖1C_3所示當…的位置改變時’接觸面積APW減少。而此為在相對運動的變化期間内，區域APW如何相對於時間TN而改變的一例示。因此’在此CMP週期期間内，日夺間為《定機器控制處理器 2110之處理工作負載的一因素。拋光墊209的位置將因非時間的其它因素而改變。舉例而言，由拋光墊209所執行的拋光操作將需要改變晶圓 206與抛光塾209的相對位置。舉例而言，此稱為到達拋光點。在到達拋光點之後，用於進一步拋光操作所需的期望

570860 五、發明說明（56) 之拋光壓力被改變的同時，拋光點侧移向的一新位4 (例如，如圖】广—τ:將;。令拋光此，當拋光墊209移動時，雖然區域 APW將基於非時間的因素而改變。、文^，仁區域間内，機器控制處理器⑴〇的處’在此CMPJ = 間無關的處理情況。卞負載將取決於與時 J光墊209的位置將因非處理的因素而改變言，S使用真空將晶圓206保持在承載部2〇8之上時，*** 2100將遭受真空降低’由拋光墊m所執行的拋光操作因而必須立即停止。於此，由於非時間與非處理的其它因素，因而必須立即降低壓力，俾以避免從承載部2〇8上失晶圓20 6。為了降低壓力，因而必須加以處理，俾使在CMp週期的期間内，機器控制處理器2110的處理工作負載將基於與時間無關的緊急情況。表格1 構造準則21 22 1 ·降低拋光壓力：系統21 00 : r不超過圖42B之曲線L1的速率。 2·增加壓力（壓力上升）：系統21 00 : 不超過圖42C之曲線LL1的速率。 3 ·壓力變化為變數的函數：系統21 〇〇 : 壓力處理延遲不超過圖42D之曲線2136 第60頁 570S60 五、發明說明（57) 4·抛光塾動作速率：系統2100 ·· 不超過圖42E之曲線2138的速度。 21〇。，且一般…倘若、實=準二皮超過，則選擇系統則，機器控制處理器21!μ^μ 過任一構造準處理能力的機會，俾能適：使用，102之足夠可用的 -構造準則被㈣ ί 執行所有必要的處理。若任二(：4:)。如下所述，系統亦= 心2102之1二二13\〇1。一般而言，系統2124將具有使用所不令的媸H 6、地理能力的機會，俾能藉由系統2 100 所不付的構造準則適時的執行所有必要的處理。關於構造準則21 22的準則i，參考圖42A，盥㈣、：皇田達到期望之晶圓厚度時，為了降低晶圓206的 2二速率、因而拋光麼力將隨著時間而降低。時間ΤΝ為如所示之當拋光墊209的邊緣正切於晶圓2〇6之中心軸線時的初始時間το。在其邊緣鄰接於晶圓中心線 2filY^°hl)，時間Τ〇確定抛光塾20 9的邊緣與晶圓士、接觸面積APW喃合的點。舉例而言，當相對於時_ 2，相，於較接近晶圓2〇6之邊緣2126處或在晶圓Μ之邊緣26處的較低之移除速率而言，圖示之拋光墊2〇9的對應，觸面積APW則傾向於從最接近於晶圓中心線（在hi ) 之晶圓20 6的局部上以較高的拋光速率移除晶圓2〇6。移除第61頁 570860

五、發明說明（58) 率的變化則以一系列之虛線21 2 8表示。吾人應注意到，從時間TO至時間Tc的一段時間中，拋光墊2〇9已從鄰接於/ 心線hi的晶圓2 0 6上移除TH1之厚度，而在同一段時間中，拋光墊209已從鄰接於晶圓2〇6之邊緣2 126的晶圓2〇6上除實質上小於TH1之厚度。圖42A的内容中，「端點偵測」係有關於偵測發生於時間TO至Tc之間的拋光步驟之r端點」。舉例而言'端點谓測確定步驟的結束。在此例子中，結束於當鄰接於^心線hi的晶圓2〇6具有厚度TH2 (圖42A )時。當已發生此事件時’安裝用於隨著拋光墊或拋光頭202移動之測量.感測器2 1 6 0將輸出具有零值的信號2丨6 2，以表示步驟的結束。而具有非零值的信號2 1 6 2則代表在鄰接於拋光墊2 〇 9之邊緣的測量感測位置上的晶圓206之實際厚度係大於端點度TH2 〇有馨於移除率之變化與距中心線h丨的距離有關，因此 f須正確地控制施加至區域APW之壓力的降低值，舉例而曰’在即使尚未達到晶圓邊緣21 26處之期望的厚度TH2之清况下’即能避免移除多於鄰接於中心線h 1之晶圓2 0 6處的期望之移除量（例如，不大於厚度TH1)。壓力上的降低速率將根據製成晶圓2 0 6的材料而改變，及/或根據製成拋光墊20 9的材料而改變，舉例而言，將根據這些因數而改變。關於構造準則2122，圖42B中的圖形顯示拋光壓力之降低速率的示範例。圖42B顯示界限速率u、高於速率L1

570860 五、發明說明（59) 的第二速率L2、及小於速率L1的第三速率L3。速率L1為拋光壓力之降低速率的界限的示範例，俾使處理器211 〇不能用於高於L1 (例如，L2 )的速率，而由系統2 1 24 (圖40 ) 用於如L2的速率。關於構造準則21 22的1準則2，參考圖42C，說明有關於增大之拋光壓力（拋光壓力上升）的情況。在晶圓2 〇 6亦為拋光墊209所重疊的情況下，圖42C之上升曲線顯示在壓力上升期間内拋光壓力逐漸地增大到壓力設定點的速率。此逐漸的增加將降低拋光墊20 9之接觸面積apw的形狀上之動態（感應動作）變化，並保護晶圓2〇6免於遭受無法控制的移除率。圖42C之曲線形散將根據製成拋光墊2；；9的1材料而改變，舉例而言，根據這些因數而改變。圖42c之圖形顯示界限速率LL1、小於速率LL1的第二速率LL3、及大，，率LL1之第三速率LL2的另-示範例。速率山為拋光壓士之增加速率的界限之示範例，俾使處理器2ιι〇不能用於咼於L L1 (例如，速率I丨？、沾、古方 μ、m人 > 迷丰LL^ )的逮率，而由系統2124 (圖 40 )用於南於LL1的速率。、圃庫於ΪΪ:!!2122的準則3 ’晶圓206與拋光墊209重疊並有一改變壓力的指合。圖^ _ 積APW上偏力變化為時間TN & $ ^$2{)9之接觸面變化（曲線2134 )與曲線2135，其 ^ 之壓力可用的處理能力以適時的執士表不利用PC21 02之預期預期產生期望壓力中的處理落：：的壓力處理之達成匙理洛後，或處理延遲。曲線21 35 570860 五、發明說明（60) 代表較表示可接受的落後量之曲線2丨3 6為大的落後量，俾使準則3表示若處理延遲超過曲線2136 (由曲線3136所示 )，則使用系統2124。在準則4的例子中，首先，拋光墊2〇 9係停止，並有一開始移動拋光墊的指令。圖42E顯示抛光墊2〇9的速度/ 即，抛光墊之移動距離相對於時間TN的變化。圖42E比較各速度與表示期望速度（或速度界限）的曲線2138。曲X線 2142代表由系統2100利用PC21〇2之預期可用的處理能力以適時的執行所有所需的處理之預期被處理的最高速度。曲 140代表較曲線2138為高的速度，為在系統2丨24之處理能力之内的一速度。構造準則4以上者表示將利用系統 21 24以適時的以曲線21 38所代表之所需的速度執行所有處理。因此，曲線21 42所代表之期望速度的情況，將可藉由系統2100利用PC2 102之予|期可用的處理能力以適時的執行所有所需的處理而被處理。根據此類構造準則2122，假設已選擇系統21〇〇，則如下所述般地使用系統21〇〇。參數表編輯器2116以編輯之參數表21 14之型式，已定義所有與CMp處理有關的準則。舉例而言，將編輯之參數表2114輸出至匯流排2144並儲存於硬碟2146中。編輯之參數表2114包括與下述之附錄A所提及的處理變數表單有關的資料。處理器211〇自硬碟中讀取編輯之參數表2114，並處理建立及操作CMp系統2〇〇_ 1之上述硬體所需的資料。包括軸動作資料，其包括拋光墊動作資料2150、壓力量變曲線資料2152 (就每一區域Ap 570860 五、發明說明（61) "—^ -- )、處理序列資料、及其它操作承載部2〇8所需的資舉例而言，操作拋光墊拋光頭2〇2及扣環馬達29〇的資粗。就採取用以執行CMP操作之步驟的序列表格而言，處理。 2110係定義出編輯之參數表2H4。 w 參見附錄A，就圖1C〜1至圖3及圖48而言，將確定示範的處理變數並顯示包括十六個此類的變數。變數ι為^ =值，即晶圓20 6之中心的X座標。變數2為匕2的值，即扣環282之中心的X座標。由於晶圓承載部2〇8的中心在CMp週期的期間内並不移動，因此hl及…的值在此類週期的期間内為固定。變數3為rl的值，即晶圓2〇6的半徑。變數4為 r2的值of，即扣環282的半徑。變數5為“的值，即拋光墊 209的半徑。變數6為r4的值，即拋光墊修整盤218的半么。變數7為X間隙的值，即扣環2 8 2之邊緣與抛光墊修整巧2 18▲之邊緣之間的距離。h4的值則依據χ間隙的值而再計算。變數8、變數9、及變數1〇用於設定由作用力驅動裝置 21 53W所產生而用於晶圓承載部2〇8的壓力、設定由作用力驅動裝置290所產生而用於扣環282的壓力、及設定由作用力驅動裝置2153C所產生而用於修整盤頭220的壓力。變數 Π至變數13分別為晶圓206作用至拋光墊2〇9之實際作用力的值、拋光墊20 9作用至扣環2 8 2之實際作用力的值、及拋光，209作用至修整盤218之實際作用力的值。變數14開始計算施加至各作用力驅動裝置2153W、29〇、及2153(：的作用力。變數15及變數16用於監視系統21〇〇。舉例而言，在必須停止任一計算而不改變輸出的事件中，則使用變數

570860 五、發明說明（62) ^ ^ ^ ^-—- 15。變數16則用於停止任一計算並將所有的輸出設零。 ^ 在系統2 100的操作中，就採取用以執行CMP操作之步驟的序列表袼而言，處理器211〇係定義出編輯之參數表 2114。係對每一步驟具體指定所有變數及其作用。由代表扣令的資料具體指定步驟，俾能繼績拋光晶圓2 〇 6直到事件發生為止。舉例而言，事件為一端點偵測事件，其中當晶圓206在距中心線hl (圖42A )之特定距離的位置上具^ 厚度TH2時，步驟將結束。當已發生此事件時，安裝在拋光塾修整頭2 2 0上的測量感測器2 1 6 〇將輸出信號2 1 6 2。亦藉由指令而具體指定步驟，俾能延續一設定時間長度TN地繼續拋光晶圓。測量感測器21 60之隨著拋光墊2〇9的移動將允許測^:整個晶圓2 〇 6的露出表面2 0 4，俾能評估cMP操作的狀況。 μ 如另一例子，序列表格之一變數為壓力ρ，而CMp操作將在此壓力下實施。選擇此類壓力p作為施加至晶圓2 〇 6的壓力（壓力PWP)、或施加至扣環282的壓力（壓力prp )、或施加至修整盤218的壓力（壓力ppc )。又，選擇此類壓力P作為分別施加至每一晶圓2 0 6、扣環282、及修整盤218的獨立之壓力PWP、PRP、及PPC。如另一例子，藉由具體指定壓力（例如，指定施加至晶圓2 〇 6的壓力ρψρ )而選擇此類壓力P。接著，就相對於壓力PWP的差異而言，將指定其它壓力的值。因此，壓力PWP與示範壓力prp是否相同，將藉由零psi的差異而確定。當壓力PWP約為7psi而壓

570860 五、發明說明（63) 力PPC約為1· 5psi時，其間的差異則確定約為5. 5psi。回想採取用以執行CMP操作之步驟的序列表袼，處理器2110係定義出編輯之參數表2114，以下參考圖39及圖43 說明本發明的方法。為了方便說明，圖39將系統21〇〇顯示為能夠處理施加至晶圓2〇6、施加至扣環282、或施加至修整盤218之任一獨立壓力p。下述之系統21〇〇的更詳細說明將提及僅適用於晶圓206或僅適用於扣環2 82或僅適用於修整之拋光墊209的系統21 00之獨立實施樣態。來自匯流排^ 2144的拋光墊動作資料2150及壓力資料2152將被作用力控制器2120所接收。而經由匯流排2144，控制器212〇亦接收來自編碼器21 56的回授信號2154，其代表拋光墊2〇9在CMp 週期的期間内之不同時間TN時的實際位置。回應由處理器 2110輸出至匯流排2144的動作資料2158，已移動拋光墊 2 0 9至此類實際位置上。根據序列表格，壓力資料2152將就特定的步驟而具體指定拋光壓力P。圖43顯示處理器2 11 〇的操作流程圖 2164。流程圖21 64包括第一操作2166，其中，將就序列表格的一步驟而輸出壓力PWP、壓力ppR、及壓力ppc (以壓力資料21 52表示）。輸出將進入作用力控制器2m。此類壓力與CMP週期之CMP拋光操作的穩態部份有關，或盘上對於圖42B或圖42D之說明中的任—壓力有關，舉例;^，為構造準則2122之内的壓力。壓力資料2152由在零到^ psi之範圍的示範之固定壓力PWP所提供，而壓力資料2152 則促使晶圓2 0 6與拋光塾2 0 9彼此緊靠。 m 第67頁 57〇86〇五、發明說明（64) 方法進行至操作2 1 6 8，其中輸出拋光墊動作指令。將此指令以拋光墊動作資料21 50之型式輸出至匯流排2 144並輪出至拋光墊動作系統21 70。方法進行至操作21 72，其中動作系統2170使拋光墊209相對於晶圓20 6而移動、使拋光塾209相對於承載部208而移動、及使拋光墊2〇9相對於扣環282而移動。一般而言，就序列表袼的第一步驟，相對運動將進行至圖1C —1至圖1C —3所示的位置。舉例而言，抛光塾動作資料2 150將提供拋光墊具有如圖42E所說明之曲線2142所代表的一初，或緩慢的移動速率（速度）。方法進行至操作2 1 74，其中將確定拋光墊2〇9的實際位置。此操作藉由透過匯流排2144而輸出回授信號21 54的編碼器 21 5 6所執行。方法進行至操作2176及操作2178，其由處理器211〇作用力控制器2 1 2 0所執行。作用力控制器2 1 2 〇已接收拋墊動作資料2 150及壓力資料2152。在操作2176中，將就,

一壓力PWP、PPR、及ppc，利用回授信號2154 (代表於時間TN時的X軸位置h3，例如，用於正在處理的步驟中, ，理接觸面積程式2180。接觸面積程式218〇顯示於附錄c 中。接著，在操作2176中，接觸面積程式218〇的處理將定至作用力控制器21 20的内部資料2182，其代表 ( 積API、APRR、及APC ^ 、代录各接觸, ”：2行至操作2178，其中處理作用力程式2184，1 :就代表壓力P (基於資料2152)及代表接觸面資料2182)的三組輸入資料的每—組，而確定

570860 五、發明說明（65) 積。作用力程式2184顯示於附錄B中。第一組輸入資料包括取決於壓力資料21 52及取決於接觸面積資料21 82的^，而麼力資料2152則與施加至晶圓206的期望之壓力ρψρ有關、及接觸面積資料2 182則與晶圓206的接觸面積Apw及拋光塾2 0 9有關。第一組輸入資料包括取決於壓力資料2 1 5 2 及取決於接觸面積資料2 182的壓力P，而壓力資料2152則與施加至扣環20 9的期望壓力PRP有關、及接觸面積資料 2182與接觸面積APRR有關。第三組輸入資料包括取決於壓力資料2152及取決於接觸面積資料2 182的壓力p，而壓力資料2152則與施加至修整盤218的期望壓力PPC有關、^及接觸面積資料2 182與接觸面積APC有關。操作2丨78中，根據作用力程式2184的三組P及A的連續處理將導致三個連續之作用力的個別值，分別相當於作用力Fp — vw、作用力、及作用力F P — C。將代表此類作用力的資料2 1 8 6經由類比式I /0裝置2179輸出。、方法進行至操作2188，其中就每一軸線（即，就承部208、就扣環、及就修整盤218 )，從裝置21 79輸出之代表個別之作用力FP—VW、FM、及FP—C的輸出，將驅動^ 作用力驅動裝置2153W、2153C、及290。如上所述地輪出代表各作用力FP -VW、FM、及FP -C的資料2186，俾^就目前的步驟達成CMP處理的種類與週期，最後，即完^ ^ 法，表示已處理過目前的步驟。回想採取用以執行CMP操作之步驟的序列表格，處理器2110係定義出編輯之參數表2Π4，而在一步驟的處理* 第69頁 570860

成之後’參考圖39及圖44之說明，將藉由本發明的方法，立即處理下一步驟。處理器2110將根據用於下一步驟之序格而選擇與下一步驟有關的壓力資料2152。某些壓力資料2 152或所有的壓力資料2152將不同於先前步驟中之於處理的壓力資料（圖43)。此下一資料輸入將稱為目前資料輸入，俾能與先前步驟中的此類處理之資料有所區別。又，回授信號2 154的值相同或不同於下一先前之回授仏號21 5 4的值，將視情況而定。

圖44顯示處理器211〇的操作流程圖219〇，而類似於圖 43的部份，將省略說明。流程圖21 9〇包括第一操作2192，其中，為了序列表格中的下一步驟，因此依序輸出壓力 ???、壓力？？{{、及壓力？1^(以壓力資料2152表示）。此類壓力再次在構造準則21 22的範圍内。方法進行至操作2194，其中輸出拋光墊動作指令。將此指令以拋光墊動作資料2150之型式輸出至匯流排卑輸出至拋光墊動作系統2170。方法進行至操作2196，其中系統 2170使拋光墊20 9相對於晶圓20 6移動、使拋光墊2〇9相對於承載部208移動、及使拋光墊20 9相對於扣環282移動。舉例而言，在此步驟中，拋光墊動作資料21 5 〇將提供拋光墊具有如圖42E所說明之曲線2 142所代表的移動。方法進行至操作2198，其中將確定拋光墊209的實際位置。並藉由透過匯流排2 1 4 4而輸出回授信號2 1 5 4的編碼器2 1 5 6執行此操作。方法進行至操作2200及操作22 02，其藉由處理器211〇

第70頁 570860 五、發明說明（67) 的作用力控制器21 2 〇而執行。你田士，光墊動作資細〇及麼力資料2:5用2力”器2120已接收拋一慶力PWP、PPR、及PPC，= 目。/操作測中，就每 ^ ^ ^ ® ^ ^ ^218〇〇 y]/ ^2154 姓，上丨接者，在操作2200中，接觸面積程式2 180的處理將決定至祚田士以… - 21M，甘#主Γ & Γ 作力控制器2120的内部資料 1 82 ’其代表各接觸面積Apw、apRr、及Apc。方法進行至操作2202，其中再次依序處理作用力程式 2184，俾能就代表壓力p (基於資料2152)及代表接觸面積A (基於資料2182 )的三組輸入資料的每一組，而確定？與A的乘積。操作2202中，根據作用力程式2184的三組p及 A的連續處理將導致三個連續之作用力的傭別值，分別相當於作用力FP — VW、作用力FM、及作用力FP — C。將代表此類作用力的資料2 1 8 6經由類比式I / 〇裝置2 1 7 9輸出。方法進行至操作2 2 0 4，其中就每一轴線（即，就承載部2 08、就扣環282、及就修整盤21 8 )，從裝置21 79輸出之代表個別之作用力FP — VW、FM、及FP — C的輸出，將驅動各作用力驅動裝置2153W、2153C、及290。如上所述地輸出代表各作用力FP — VW、FM、及FP — C的資料2186，俾能就目前的步驟達成CMP處理的種類與週期，最後，即完成方法，表示已處理過目前的步驟。在回顧流程圖21 6 4及流程圖21 9 0之後，吾人應注意到，在一CMP週期内，將有許許多多操作必須用於不停地處理資料，直到已處理最後之步驟為止。此外，達到構造準則2 1 2 2之界限的變數越多，則由處理器2 11 〇所進行的處第71頁 570860 五、發明說明（68) 理就越多，而達到無法適時地處理實際CMp操作用之資料的點。若使用之CMP系統在計劃下進行時，將顯現很接近地達成此類界限，然後使用系統2 1 2 4。直各別處理之壓力挖二檨避一可^^的壓力在系統2 100及系統2 124的上述說明中，表格i所示的構造準則21 22將提供作為決定PC21 02的可用處理能力是否足夠那一個CMP操作將選擇系統2100之用。若此類CMp操作會造成任一構造準則2122的超出，則不選擇系統21〇〇而選擇第二控制系統2124。參見圖4〇，第二控制系統⑴^亦包括PC2102，其位在第二架構23〇〇之中。而具有第二架構 230 0時，一般而言，系統2124將具有使用PC21〇2的可理能力的足夠機會，及具有使用可用處理能力的額外機处會，俾能藉由系統21 〇〇所不符的構造準則適時的執行所有必要的處理。此類雙重的機會主要與架構23〇〇的技術特徵有關，其中使用獨立作用力控制器23〇2而產生pc2i〇2的^ 用處理能力被實質上地減少使用。獨立作用力控制器Μ” 並不取決於用於處理能力的PC21〇2，且舉例而言，^ 於操作2176及操作2178的處理（圖43)與操作22〇〇及操 2202的處理（圖44 )。其次，此類使用機會與資料矜 :Η 在圖4〇之處理器2110與作用力控制丄之間的延遲而來的其它協定將被極少化。圖4〇顯示根據本發明之另一實施樣態的用於控操作以執行晶圓20 6的CMP的控制系統21 24之第二六才盖 230 0。以下說明將提及第一控制系統21〇〇與第二控制系統

第72頁 570860 五、發明說明（69) 21 24之間的差異。關於構造，pc2i 〇2仍設有相同之獨立0 /S2104 及 2106 °PC2102 仍為具有 6〇〇MHzPentiumTM 系列處理器之額定處理能力的個人電腦或等同者。將具有Q / S2104的PC2102再次稱為處理器21〇8。將具有O/S2106的 PC2 102稱為處理器，或機器控制處理器，且為了強調其執行不同的功能，將第二架構2 3 0 〇的機器控制處理器以參考符號2110 —2表示。處理器2 1 0 8仍執行一般性的功能及初始化的功能，其與執行CMP週期並無直接相關。在自動模式中，參數表 211 4為與CMP處理有關之所有可能準則的組合。由任一標準輸入單元提供輸入至參數表編輯器2116，俾能選擇參數表2114及輸入必須定義一cmp處理所需之所有處理變數的選擇之參數表，包括所有的CMP週期、及CMp週期中的步驟 (含相關的變數）。機器控制處理器211 0—2，除了不控制用於操作2176 及操作2178 (圖43)的處理與以作用力控制器23〇2專用於操作2200及操作2202 (圖44 )的處理之外，控制其它所有的CMP操作。因此，機器控制處理器2丨丨〇 _ 2亦控制晶圓承載部208與拋光墊20 9的旋轉，及控制拋光頭2〇2的水平動作（例如，h3的位置變化）。架構2300亦包括RS232通訊聯繫2304。為了極小化處理器2Π0 — 2與作用力控制器23〇2兩者的j /〇之經常性動作，且有鑒於聯繫2304的使用，機器控制處理器2u〇—2 將基於圖41所示之流程圖231〇而執行初始化方法。初始化

第73頁 570860 五、發明說明（70) 方法進行至操作2 3 12，其中機器控制處理器2丨丨〇 _ 2擷取編輯之參數表2114 (例如，擷取自硬碟2146中）。初始化方法進行至操作2 3 1 4，其中機器控制處理器2丨1 〇 _ 2執行編輯之參數表211 4並製備CMP處理步驟的序列，其為上述採取用以執行CMP操作之步驟的序列表格。機器控制處理器2110 —2亦確定壓力量變曲線，其為CMp處理期間内之控制壓=PWP、壓力PPR、及壓力PPC的規袼。初始化方法進行至操作2316，其中機器控制處理器211〇 —2輸出初始化串列2317，包括指令集2320。建立指令集232〇，俾能用於經由RS232聯繫2304而至作用力控制器2302的通訊，其為讀取指令集2320而排程。指令集2320具有下述之附錄β所示的結構，且為了極小化I /〇的處理時間，因此就每一處理過之完整的CMP週期，僅一次地將指令集232〇輸入至作用力控制器2302。初始化方法進行至操列。在操作2 3 1 9中，機器立及操作上述CMP系統200 拋光墊動作資料2 1 5 0的所 1 β )。初始化方法進行至中’機器控制處理器2 11 0 制的壓力PWP、壓力PPR、控制器2302。依序輸入壓 2302的三軸處理能力及所較佳地，同時地輸入壓力作2 3 1 9，其中執行處理開始序控制處理器211 0 — 2處理用於建 —1之硬體所需的資料，包括如有軸動作資料（如箭號209Η，圖操作2 3 2 2 ’且基於處理序列，其 —2將用於在CMP處理期間内被控及壓力PPC之指令輸出至作用力' 力指令，但鑒於作用力控制器產生之同時地處理三軸的能力，指令。初始化方法進行至操作

第74頁 570860 五、發明說明（71) 2 3 2 4，其決定處理的最後步驟 2110—2所處理。若回復YES之=已由機器控制處理器操作2326，其中將執行處理結則初始：方法進行至回細之回應，則將重覆地執^1，錢處理結束。若後步驟為止。仃細作2322，直到已處理最

將指令集2320顯示於附錄B 2302於處理接觸面積程式218〇八為作/1力控制器 Ϊ ίΪ組合·。參見附錄β，顯示指令集 =35個不乾的參數。參數H1回復（或設定）μ的值，其為 :，206之中心的1座#。參數H2回復（或設定）h2的值，二為扣壞282之中心的X座標。參數R1回復（或設定）^的值，如上所述，為晶圓2〇6的半徑。參數R2回復（或設定 )r2的值，其為扣環282的半徑。參數R3回復（或設定） r3的值，其為拋光墊2〇9的半徑。參數R4回復（或設定） Μ的值，其為拋光墊修整盤218的半徑。參數間隙回復 (或設定）X間隙的值，其為扣環282之邊緣與拋光墊修整盤218之邊緣之間的距離。並基於χ間隙的值，再計算匕4 值。在圖40所示的第二控制系統2丨24中，在作用力控制器 2j 0 2中具有第二編碼器（未圖示）。使第二編碼器與編碼器2156同步’而編碼器2156則輸出代表拋光墊2〇9之位置的信號2154 °為達成此類同步的目的，參數p〇SEC回復第二編碼器之目前位置（計數），且參數]?〇311^以英吋回復目前位置。

第75頁 570860 五、發明說明（72) 抛光塾2 0 9的動作將正常地位在定義之範圍之内。如圖& 1C —1及圖IE —1所示的範圍，舉例而言，其中h3的範圍 kr2至（r2+r3)。參數EC1及參數EC2則分別設定用於第二，碼器之左極限及右極限。參數IN1及IN2以英吋回復或没定此類極限。為了避免超過此類極限之事件中的操作，參數LIM定義出h3之X位置在沿著拋光頭2〇2之$軸線上，相對於左極限及右極限之最大誤差值。若超過L丨Μ的值，拋光塾動作系統2 1 7 0的操作將停止。參數PWP、參數PRP、及參數ppc用於設定由各作用力驅動裝置2153W產生而用於晶圓承載部2〇8的壓力、設定由作用力驅動裝置290產生而用於扣環282的壓力、及設定由作用力驅動裝置215 3C產生而用於修整盤頭220的壓力。參數P0W為最後傳遞之參數，俾能使施加至各作用力驅動裝置21 5jW、29 0、及2153C之作用力的作用力控制器23〇2開始計f。參數NOP及NOZ用於監視系統2124。舉例而言，在必須停止任一計算而不改變輸出的事件中，使用N〇p。使用NOZ，俾能用於停止任一計算並將所有的輸出設定為零。、將參數V1、V2、及V3用於管理系統2124。舉例而言，為了測試之目的，此類參數將提供試樣力電壓，俾能驅動各作用力驅動裝置2153W、290、及2153C。參數QUI用於離開而到DOS環境。將作用力控制器2 3 0 2程式化，俾能讀取指令集2 3 2 0並處理每一接觸面積程式2180及處理作用力程式2184。為此

第76頁 570860 五、發明說明（73) 目=作用力控制器2302為由邏袼索公司所販賣的可程式處理器（DSP)，並具有約486系列之英代_處ς 同者之處理能力的每軸處理能力。Dgp處理器mm ^有三軸的處理能力，此意味著可在同一時間TN下處理三由。又’由於將作用力控制器23〇2專用於處理輸出代表用力F一P —VW、FM、及FP — C之作用力資料2186 (圖40中分 =，=成FPW、FPR、及FPC )所需的資料，且不處理任一、它資料，因此機器控制處理器2 j丨〇 _ 2不須使用pc21 之用於處理輸出作用力資料2186所需的處理能力。因此，將減輕機器控制處理器2 11 〇 — 2之極大的處理工作負載， =其為第一控制系統2100之機器控制處理器211〇所必 1丁，且爭奪處理器21 08的可用處理器能力的原因。此外， j對三軸同時地執行圖43之操作2176及操作2178 (晶圓作二力mP-R、及FP_C)的作用力控制器上圓作 :^〇·25毫秒為預期之典型時間聚集量（或時間總量）。時間總量相較於一期望值，即處理器2 η 秒以對三軸之每一軸（晶圓作用力FP_w、Fp—】要’ c_)處理圖43之相同的操作2176及操作2178。對三軸的 -軸而：，每次必須改變此類作用力日夺，如果使用 imps以處理圖43之相同操作2176及操作21?8，則預期近似1 80倍的處理時間將極具意義的。嚙 -力=Γ;，由於此類控制器23 02並不取決於用於處理 ^力的PC2102，且由於此類控制器23〇2係專用於處理

第77頁 2176及操作2178 (圖43)，並專用於處理類似之操作= 570860 五、發明說明（74) 及操作 2 2 0 2 (圖 4 4 ) , m μ . 之使用PC21G2之；1夠可用的=111控制處理器—2 力控制器2302的供應有關。：；：的機T係主要與作用其次基於初始化串列2317與指 2304的一次資料傳輪。酪、；α U之逍過RS232聯繫 2124 相較於系統2100而言，系統對PC2102的處理能六3相私,，，藉由Ο /ς?1 Πβ而收反止呈見較〉的需求’而系統2 100則猎甶U /S2 106而將優先權獻必的所有操作的處理。員執订⑽處理之CMP週期著’吾人應注意到，第二控制系統2124，除了有關的說:月之外，係執行類似請3及圖44所示之關於系、、先21 00的操作方法。尤其，CMp資料的處理將如所述之同時地在系統2 1 0 0之機器控制處理器2丨丨〇中全部地完成，且系統21 24中之CMP資料的處理將同時共用於如所述之機器控制處理器2110 —2與作用力控制器23〇2之間，並於每系統2100及系統2124中，執行圖43之操作2176及操作 2178。此類操作2176及2178亦隨著資料而同樣地執行許多次’而資料則用於目前正處理之步驟。因此，舉例而言，就操作2176及2178，輸入資料可能具有不同值的回授信號 2154，其代表拋光墊2 09相對於晶圓20 6或相對於修整盤 218的實囉位置，並具有壓力資料2 152的對應值。在第二控制系統21 24的操作中，舉例而言，此類輸入資料不但代表其它CMP處理情況，而且代表有關圖42A至圖42E之說明的任一情況。圖39及圖40顯示作用力驅動裝置2153W、2153C、及

第78頁 570860 五、發明說明（75) -- 290。上述已詳細說明作用力驅動裝置29〇，其並可具有根據作用力資料2 186之輸出而來的空氣壓力供廡。每一作用力驅動裝置2153W及2153C係如圖45或圖46所;;。為便於說明，見，以圖45說明驅動裝置21 53W。為了將相當於作用力資料21 8 6的作用力提供給晶圓2 〇 6，故將作用力資料 2186施加至差動放大器2340。亦自晶圓承載部2Q8提供負載感知器信號264至差動放大器234 0。信號264代表施加至承載部208的實際作用力FP-WP。在某種程度上，此類作用力實料2 186及信號2 64代表不同的作用力，然後放大器 2 3 4 0將輸出信號2 3 4 2 ’其代表於正處理之步驟的時間點，所需之作用力上的變化。信號2 3 4 2激磁如氣壓閥2 3 4 4的閥’其連接至氣壓缸2 3 4 6之活塞的對侧。來自閥2 3 4 4的空氣將回應差動彳g 5虎2 3 4 2而以雙向之任一向的方式驅動氣壓缸2346的活塞（未圖示），俾能調整作用》Fp_Wp。接著’負載感知器2 6 3感測調整之實際作用力。雖然與如圖45所述之驅動裝置2153C相同，但圖46中係顯示電磁作用力驅動裝置21 53C。使用電磁作用力驅動裝置2153C作為驅動裝置2153W，並如公告於西元2〇〇〇年7 月4日之美國專利第6, 0831，082號所揭露者。舉例而言，為了提供作用力FP —CV，即提供相當於修整盤21 8用之作用力資料2186，故將對應之作用力資料2186施加至差動放大器2350。從修整盤頭220的負載感知器324亦提供負載感知器信號326至差動放大器2350。信號326代表施加至修整盤頭220的實際作用力FP—CV。在某種程度上，此類作用力

第79頁 570860 五、發明說明（76) 資料2186及信號326代表不同的作用力，然後放大器2350 將輸出信號2352，其代表於正處理之步驟的時間點，所需之作用力上的變化。信號2352激磁電磁馬達2354的線圈 2356，而啟動電磁馬達2354，俾能如圖46所示地上下移動而調整作用力FP —CV。接著，負載感知器324感測調整之實際作用力。顯示圖45或圖46之一所示之結構係設置作為拋光墊動作系統2360 (圖40 )。因此，拋光頭202係藉由氣壓設施或電磁設施之一而移動，俾能提供所述之拋光墊動作。

圖47顯示作用力驅動裝置2153W及21 53C的最佳實施例。尤其，當圖45所示之放大器2 3 40與閥2344 —起使用 f，圖47則同時顯示氣壓缸的另一結構，其稱為雙動作之方疋轉薄膜氣壓缸2 3 7 0。氣壓缸2 3 7 0為控制空氣公司所提供的型式，且由壓力輸入埠2372 (用於P1 )及壓力輸入埠 2 3 74 (用於P2 )之間的差壓所致動。將每一埠2372及2374

連接至兩旋轉薄膜2376P1及薄膜23 76p2之各自之一。每一薄膜2376的直徑係小於氣壓缸237〇的直徑，並具有内縮部 2378。在各自之壓力P1或壓力“的作用下，每一内縮部 2378將進一步地折疊内縮部本身，或自本身的狀態下展 Ϊ^詳言之，當壓力？1超過壓力以時，内縮部2378P1將展開並伸h而迫使活塞2380朝下地運動（如圖47)，俾，在一方向上提供期望之作用力。當壓力”超過壓力？1 :二縮部2378P2將展開並伸長，而迫使活塞238。運動（如圖47)，俾能在其它方向上提供期望

第80頁 570860

^^^^382 t,^a^237〇^^238〇0,#^ 五、發明說明（77) 以氣壓缸2370取代圖45之氣壓缸2346， =6提供對應於作用力資料2186的作用力，而作用力曰曰® 86:“】加至差動放大器234〇。自晶圓承載部2。8提供負號264至差動放大器2340。在某種程度上，此士資料2186與信號264代表不同的作用力，然後放益將輸出信號2 3 4 2，其代表在正處理之步驟的期間

，，所需<作用力上的變化。信號2342激磁閥2344。接耆’負載感知器2 6 3感測調整之實際作用力。

附錄A、附錄b、及附錄c 附錄A 用於確定作為接觸面積之函數的壓力之變數 1· hi的值。預設值〇。 2· h2的值。預設值〇。 3· rl 的值。預設值3· 937008 in ( 100_ )。 4· r2的值，再計算h4。預設值4. 75in。 5· r3的值。預設值4. 75iri。

6· r4的值，再計算h4。預設值4. 75in。 7· ^間隙的值，再計算h4。預設值〇. 1 in。 8· pwp的值。預設值1〇。 9· PrP的值。預設值1〇。 1 〇· pPc的值。預設值丨〇。 11· Fwp的目前值。預設值〇。

第81頁 570860 五、發明說明（78) 12. Frp的目前值。預設值0。 1 3. Fpc的目前值。預設值0。 14. 能計算作用力。 15. 不能計算作用力。不會改變輸出。

16. 不能計算作用力且將所有的輸出設定為VO (0VDC )° 附錄B 指令集 1. Η1 —回復或設定hi的值。預設值0。

2. H2 —回復或設定h2的值。預設值0。 3. R1 -回復或設定rl的值。預設值3. 9370 08 in (100mm)。 4. R2 —回復或設定r2的值並再計算h4。預設值 4· 75in 〇 5. R3 —回復或設定r3的值。預設值4.75in。 6. R4 —回復或設定sr4的值並再計算h4。預設值 4. 7 5 i η °

7. GAP —回復或設定X間隙的值並再計算h4。預設值0. lin 〇 8. POSEC —回復以編碼器計數為單位的目前位置。 9. POS IN —回復以英吋為單位的目前位置。 1 0. EC 1 —回復或設定編碼器用之左界限。 11. EC2 —回復或設定編碼器用之右界限。 12. LIM —在EC1之下或在£02之上的以編碼器計數為單

第82頁 570860 五、發明說明（79) 位的最大誤差。

EC1 )。預設值4· 75 in。

EC2 )…

值0 〇 16.WP2-回復或設定Fwp的值，其對應於1〇VDC。預設值Fwp (Pwp =10，h3 =r2 ) 〇 17· RP1 —回復或設定Frp的值，其對應於〇VDC。預設值0 〇 18. RP2 —回復或設定Frp的值，其對應於1〇VDC。預設值Frp (Prp=10，h3=r2) 〇 19· PCI —回復或設定Fpc的值，其對應於〇VDC。預設值0。 20· PC2 —回復或設定Fpc的值，其對應於10VDC。預設值Fpc (Ppc=10，h3=r2+rl)。 21 · PWP —回復或設定Pwp的值。預設值1 〇。 22· PRP -回復或設定Prp的值。預設值1 〇。 23. PPC -回復或設定Ppc的值。預設值1〇〇 24. FWP —回復Fwp的目前值。預設值〇。 25. FRP —回復Frp的目前值。預設值〇。 26. FPC —回復Fpc的目前值。預設值〇。 27. V0 —回復或設定最小的輸出電壓。預設值080 Oh

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(OVDC ) 〇 28.V10 —回復或設定最大的輪 (1 0VDC )。屬壓。預設值Offfh 力。不會改變輸出。力並將所有輸出設定為V〇 2 9 · P 0 W —能計算作用力 30· Ν0Ρ —不能計算作用 31.N0Z —不能計算作用 (0VDC )。 32.V1 —輸出以伏特為單位的既定值至第一並僅當不能計算作用力時有效。 &

3 3 · V 2 —輸出以伏特為單位的既定值至第二電並僅當不能計算作用力時有效。 ~ 扳 3 4 · V 3 —輸出以伏特為單位的既定值至第三電路並僅當不能計鼻作用力時有效。 35. QUI —離開並進入DOS環境。

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五、發明說明（81) 附錄C 〔0 ·U+^〕？ηί〔?^〕Ώί书® 缄 ν?5、ψ。趔女痂采荖(3) ° ^ ϋ I tq.x; +ryT(x)tx 勢斗齡名：a^$ 。鲽_x wg-l·^^: uloH:tq 。画wz』_WNT〔o - 0〕銶_銶9缶。郄女赞Dlr(q) <婵柃鐵t 画tDSi "ilr+r^Ltlxt + "x^&g^ ^♦B<i mm·· u: *i 。弊^x wy^tffsms:Jou:tll 。画w μ_1ΗΓ〔0 - 0】錄^鎳？午。^女凾吨(3 ^锶^^女韻剩给^^奪：r^+r^ifqxt + Ά 托(x)fx 。鲽刮X yd ψ麴珈傘踟采奪i f si f “ h, 。勢^雜^樂^^奪一与?>*^*7 。逑££》迓辉麴^參破^矣一 UHOASX SW艾_鄭斗二0 4』+逑迗^+^〕鏍嫦銶9-6-。#女麴搠參^¥奪(3 。采荖：'1+1^丨 mnxtl^XIT(mn4x 。郄香#1^荖：.3Ϊ2· 了：ir 0^^Νν9ψ^^^ϊ (^+^:(^52+4^¾^

Is :接^| 第85頁 570860 五、發明說明（82) e^^wz^«! ieti:+t^丨i: v^^w I 發«· ti t-ί t(JSL*) 〇 T^*><衾^?*6-wBvf: oelJrtlJI :^璲«画铝1—噔。苳姪鳞«衾阳頰鹚 + i(i 』0nn-^/s丨 X):<.鄉柃W51 :綠贐容樂要 ^^画碟^画-舍石二^:^糾镟钇^二^^^夺^-^画#^^^) oess^vs^g^rzuIa^coSHs-^sAz-ozl^^^to-z^flg-B-w^s#^^.^) 客槳但^翠彳^凾殲^画-啻^二^^:一^镟杈-二上-®?^》^®#^^^)·

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Hi 第91頁 570860 五、發明說明（88) {·€·>Γ)^Γ<Α^··^8:ν \

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h JL tel JL· b— JL tj 第93頁 570860 五、發明說明（90)

以上所述去，# & ^ 僅為了用於方便說明本發明之較佶會妳 =::::::1狭::::於該較佳實施例所做的任何變I皆ί:;:申t:離開本發明之範圍内白屬本發明申請專利之範圍。

第94頁 570860 圖式簡單說明圖1 A為概要地顯示本發明之第一實施例的平面圖，其中一拋光頭接觸藉由晶圓承載部所承載的晶圓，並接觸藉由拋光墊修整器所承載的修整盤，而相對於每一承載部的中心軸線而言，每一接觸則為偏心。圖1B為概要地顯示圖1 a所描繪之第一實施例的前祝圖，其說明承載部的中心軸線及產生自偏心接觸的偏心作用力。圖1C 一 1為概要地顯示本發明之實施樣態的平面圖，其中顯示拋光頭的初始位置，並確定拋光頭之拋光墊與藉由晶圓承載部所承載之晶圓之間的接觸面積。圖1C 一 2為概要地顯示本發明之實施樣態的平面圖，其中顯示拋光頭的初始位置，並確定拋光頭之拋光墊與藉由晶圓承載部所承載之扣環之間的接觸面積。圖1 C — 3為概要地顯示本發明之實施樣態的平面圖，其中顯示拋光頭的初始位置，並確定拋光頭之拋光墊與藉由修整盤承載部所承載之拋光墊修整盤之間的接觸面積。圖1 D — 1為概要地顯示本發明之實施樣態的平面圖，其中顯示拋光頭的第二位置，並確定拋光頭之拋光墊與藉由晶圓承載部所承載之晶圓之間的接觸面積。圖1D — 2為概要地顯示本發明之實施樣態的平面圖，其中顯示拋光頭的第二位置，並確定拋光頭之拋光塾與藉由晶圓承載部所承載之扣環之間的接觸面積。圖1D — 3為概要地顯示本發明之實施樣態的平面圖，其中顯示拋光頭的第二位置，並確定拋光頭之拋光墊與藉

570860

由修^盤承載部所承載之拋光墊修整盤之間的接觸面積。圖1 E 1為概要地顯示本發明之實施樣態的平面圖，其中顯不抛光頭的第三位置，並確定拋光頭之拋光墊與藉由晶圓承栽部所承載之晶圓之間的揍觸面積。圖1E〜2為概要地顯示本發明之實施樣態的平面圖，其中顯不抛光頭的第三位置，並確定拋光頭之拋光墊與藉由晶圓承載部所承載之扣環之間的接觸面積。圖1 E — 3為概要地顯示本發明之實施樣態的平面圖，其中顯示拋光頭的第三位置，並確定拋光頭之拋光墊與藉由修整盤承載部所承載之拋光墊修整盤之間的接觸面積。圖2 A為概要地顯示第一實施例之晶圓承載部的前視圖’其說明兩獨立的線性軸承結構，一組件限制主軸承座與夹頭轴承板之間的相對運動之方向，且第二組件限制軸承板與扣環軸承板之間的相對運動之方向。圖2 B為概要地顯示第二實施例之拋光塾修整頭的前視圖’其說明用於限制主軸承座、夾頭軸承、及負載感知板之間的相對運動之方向的線性軸承結構。 ' 圖3 A為顯示第一實施例之晶圓承載部的構造元件的立體視圖，其說明轉動工具更換器（RTC )之上半部的底、圖3B為顯示第一實施例之晶圓承載部的構造元件的立體视圖，其說明晶圓承載部之真空夾頭的上端。圖3C為晶圓承載部的示意圖，其中以虛線顯示用於支牙承載部頭並供應設施至承載部頭的轉軸，並顯示抛光

第96頁 570860 β式簡單說明頦。圖4Α及圖4Β為第一實施例之分解立體圖，圖4β 造兀件的底部’而圖4 Α說明構造元件的上端。圖5A 1至圖5A—3為圖4之右侧所示之不同的構开件的放大立體圖。稱么疋立體ΓΒ —1至圖5B-3為圖°所示之不同構造元件的放大圖6J為晶圓承載部的平面圖，其顯示用於構的不同剖面線。只下円吉圖，之剖面線6B—6B產生的橫剖面之前視軸承座，並顯亍爽頭軸承與負載感知板組件的主感知板的軸在=座形線性轴承中的負載鈕之上的主軸承座中心。心貝戰感測按 ^ m W6A ^面線7 _7產生的橫剖 ^，其顯不以可移動方式連接扣環轴承板的月】視 f不位在軸承座上之圓柱形線性軸承中的扣環軸’並動。利女衷在扣％軸承板上之扣環基板的移· 圖8 '為沿著圖6 A之剖面線8 — 8產生 :括用於供應晶圓拋光操作所用之流體的不。同連接器顯二生的ΓΛ沿著/6A之剖1面線9—9並穿過流體連接写而，的^面，其中連接器供應DI水及真空至真空接:頭而產 570S60

圖10為沿者圖βΑ之剖面線〗η — 載感知板而產生的横剖面，其說個1過流體歧管及負連接自歧管而到六個扣環基； D I晶圓清洗水。货烏，並用於供應圖11為夾頭軸承與負載感知板的而 > - 其說明負載感知板藉由鎖之' d面之側則視圖，件。貝u主尺」L之上+部的螺絲而組

圖12A為圖7之届邱的#丄,廿w 在完全嚙人的# w 卩的放大杈剖面圖，其顯示扣環基板在凡王2〇的位置上’並在CMP操作前，將真空爽頭之上的晶圓定位；其中圖主同19a ” 圖1以盔1117目2B為圖以局部的進一步放大圖。 t ^入A二^圖之局部的放大橫剖面圖，其顯示扣環在其非嚙曰而逖離晶圓的位置上，俾能促進晶圓自晶圓承載部之上移除，、其中圖13B為圖13A之局部的進一步放大圖。圖1 4 A為圖7之局部的放大橫剖面圖，其顯示扣環基板在拋光位置上’俾能當拋光晶圓的露出表面時，同時促進將DI水喷灑至晶圓基板之上，其中圖14B為圖14A之局部的進一步放大圖。圖1 5為沿著圖6A之剖面線1 5 — 1 5並穿過扣環基板而產生的橫剖面’其說明用於自晶圓承載部的内部移除研漿及 D I晶圓清洗水的出口。圖16A及圖16B為第一實施例的分解立體圖，圖16A說明構造元件的底部，而圖1 6B說明構造元件的上端。圖1 7 A為顯示第一實施例之修整盤承載部的構造元件的立體視圖，其說明轉動工具更換器（RTC )之上半部的

第98頁 570860 圖式簡單說明底部。的立η為顯示第一實施例之修整盤承載部的構造元件的立體視圖，其說明RTC之上半部的上端。稱&兀件圖1 7C為晶圓承載部的示意士承載部頭並供應設施至承載部頭的轉:虛線圖Η為修整盤承載部的轉：顯並：：；樾光頭。 ® ! η Λ 4j卞167圖，其顯不各剖面線。圖19A為沿著圖18之剖面線igA__1QA吝面，其顯示用於確定修款盤？=V9A而產生的橫剖空導管，其連接；：ί疋否適當地位在爽頭之上的真面ΓΓΛ沿+著圖18之剖面線19Β〜ΐ9Β而產生的橫剖面其顯不與夾頭一起使用的線性軸承。、圖2G為沿著圖18之剖面線20 - 20而產生的橫，其顯示用於供應潔淨夾頭之修面其圖2 1為沿著圖！ 8之剖面線2 j 一而顯示離開修整盤承載部之基板的真空導管。的寺買剖面，其圖2 2為沿著相對於圖6 a之露出的晶圓表面呈方向所產生的晶圓承載部之橫剖面圖，說明上 ^又基板：中而用於供應DI晶圓清洗水之M水喷嘴：一 :方3:!嘴在相對於包括承載部軸線的平面呈：角ί :方向上延伸，俾能部分地將以指向扣環圓周的方向圖。圖23至圖37描緣出本發明之不同方法中的操作流程圖3 8為概要地說明施加至扣環用 570860 圖式簡單說明著一侧在拋光墊而另一側在扣環及晶圓之變的圖形。 j里® $而改圖39為第-控制系統的示意圖，其藉由個人 )而提供拋光壓力的中央處理控制。电恥（Pc 圖40為第二控制系統的示意圖，其設置獨立於，作用力㈣H，用於在有高處理工作負況之外制拋光壓力。 |月’兄時，控圖41說明藉由圖40之系統控制拋光壓力的流程圖。保作局部的圖，其晶圓的

圖42A為由拋光墊所重疊之晶圓的概要橫刊面，明一系列的虛線，其描繪出當執行CMp操作時，露出表面之輪廓形狀上的變化。 CMP週期期間内，以其說明當採用—種，如何改變拋光壓圖42B為在以拋光墊拋光晶圓的一提供圖42A所示之輪廓的‘間示意圖，會導致高處理工作負載的操作準則時力0 力將從第一 ’其說明當時，如何使圖42C為在一 CMP週期巾，施加至晶圓的壓值增加到下一期望壓力的期間内的時間示意圖 =用另一種會導致高處理工作負載的操作準則為在一LMr週期中’化刀17王晶圓壓力將名金示土圖，其說明壓力相對於時準則時，如何使壓力上升。作負栽的去

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圖式簡單說明圖42E為在一CMP週期内位置期間之時間示音；：，、在改變拋光墊與晶圓的相對明與低處理工作負；：關：改變的可能速率及說 J43為說明眾多拋光步驟之-的操作之2圖關由該：驟：操作’關及圖40的系統將提供各自之撤力的中央處理控制，或藉由使用獨立作用力控制器而對此類壓力進行不需電路板的處理控制。圖44為說明第二步驟之操作的流程圖，而藉由該步驟的操作，圖39及圖40系統將對拋光壓力提供各自之控制。圖45為用於控制利用差壓系統將作用力施加至晶圓拋光頭的伺服系統的示意圖。圖4 6為用於控制利用電磁壓力系統將作用力施加至晶圓拋光頭的伺服系統的示意圖。圖47差壓系統的示意圖，其可與圖45所示之設備一起使用。圖4 8為概要地顯示拋光塾、晶圓、修整盤、及扣環之關係的平面圖，如在附錄C中所提及的接觸面積程式及作用力程式。【符號說明】 20 0 -：l〜CMP系統 2 0 2〜拋光頭 2 0 4〜晶圓2 0 6的露出表面 20 4R〜拋光頭202與晶圓206的露出表面204的接觸面積

570860 圖式簡單說明 206〜晶圓 208〜晶圓承載部 209〜抛光塾 209H〜拋光墊水平移動方向 20 9R〜拋光墊旋轉方向 209V〜拋光墊垂直移動方向 2 1 0〜拋光頭2 0 2之軸線 211〜抛光塾209之轴線 2 1 2〜承載部2 0 8的中心軸線 21 4〜晶圓20 6的中心軸線 216〜抛光塾修整盤218的露出表面 216R〜修整盤218的選擇區域 218〜拋光墊修整盤 2 2 0〜抛光塾修整頭 2 2 2〜拋光墊修整頭2 2 0的中心軸線 2 2 4〜拋光墊修整盤2 1 8的中心軸線 2 3 0、2 3 2、3 1 0〜多重線性軸承結構 ! 2 3 3〜晶圓承載部2 0 8的移動方向 2 5 0、3 0 6〜主軸承座 2 5 2〜線性軸承2 5 3的第一組合 253、 272、314、2382〜線性軸承 254、 274、316〜軸套或軸承座 2 5 6〜2 5 4之底部 258、278、320 〜軸桿

第102頁 570860 圖式簡單說明 26 0、308〜負載感知板 262、 322〜真空夾頭 263、 324〜負載感知器 264〜晶圓負載信號 2 6 5〜陣列 266〜圓形路徑

270〜線性軸承272的第二組合 276〜274之開口底部 2 7 9〜扣環軸承板 2 8 0〜扣環基板 281，285、289、404 ' 704〜螺絲 282〜扣環

283、922、932〜孔部 2 9 0〜線性馬達 292〜氣囊 293〜空氣 294、434〜入口 296〜環狀溝槽 297 λ 298〜層 297Ρ〜？L ^

299〜282的上表面 299D〜壓力偵測器 21 0 0〜第一控制系統 2102〜PC

第103頁 570860 圖式簡單說明

2104、2106〜0 /S 2108 '2110、2110 — 2〜處理器 2112〜應用程式 2114〜參數表 2 11 6〜編輯器 2 11 8〜標準輸入單元 2120、2302〜作用力控制器 2122〜構造準則 21 24〜第二控制系統 21 2 6〜晶圓2 0 6之邊緣 21 28〜虛線，表示移除率的變化 2134、2135、21 36〜曲線，表示壓力變化 2138、2140、2142〜曲線，表示速度變化 2144〜匯流排 2 1 4 6〜硬碟 2 1 5 0〜拋光墊動作資料 2152，2182，2186〜資料 2153C、2153W〜作用力驅動裝置 2154〜回授信號 2 1 5 6〜編，器 2158〜動作資料 2 1 6 0〜測量感測器 2 1 6 2〜信號 2 1 7 0〜抛光塾動作系統

第104頁 570860 圖式簡單說明 2179〜類比式I /0裝置 2180〜接觸面積程式 2182〜2120的内部資料 2184〜作用力程式 230 0〜架構 2 3 0 4〜通訊聯繫 2 31 7〜初始化串列 2320〜指令集

2340、23 5 0〜放大器 2342、2352〜信號 2344〜閥 2346、2370〜氣壓缸 2354〜電磁馬達 2356〜2354的線圈 2376P1、2376P2〜薄膜 2378P1、2378P2〜内縮部 2380〜活塞

3 0 1〜晶圓2 0 6之周緣 303〜扣環282的内側壁 3 0 4〜線性軸承組件 31 2〜移動方向 31 8〜31 6之開口底部 326〜修整盤負載感知器信號 338B、338C、338LC、338LCP、338PP、338PS、338S〜設施

第105頁 570860 圖式簡單說明 ___ 340、640〜工具更換器 342〜340之上半部 344〜340之下半部 346、646〜轉軸 3 48〜DI水及真空 350 、354 、358 、393 、650 、696〜導管 352 、 648〜DI 水 360、 660〜滑動環 361、 390、400、416、661、700、716〜連接器 362〜342之中空中心 366〜342的底部 368 、376 、384 、402 、406 、418 、668 、702 、706 、718 、 920 、 2372 、 2374〜埠 370、380、388、680〜0 形環 372、382、444、924〜噴嘴 374、392、674〜螺紋埠 378、386、458〜密封墊 398、6 98〜電性接觸 406〜鑰匙孔形埠 408、70'8〜導體 410、710〜放大器 412 、 430 、 712 、 926〜配 f 414、714、928〜貫穿孔 420、720〜歧管

第106頁 570860 圖式簡單說明 422〜真空夾頭262的上表面 426、450〜研漿 432 、 456〜出口 436〜側壁 438、672、930〜接頭 440〜空間 442〜通道 445〜圓形方向 446〜晶圓20 6的突懸

448〜流體 4 5 2〜細縫 4 5 4〜屏障部 4 5 8〜密封墊 460、900〜唇部 462〜壁部 4 6 4〜空腔部 4 6 6〜出口孔部 499〜297的上表面

642〜上半部 6 4 4〜下半部 666〜642的底部 6 72〜接頭 695〜真空 722〜夾頭322的上表面

第107頁 570860 圖式簡單說明 902A、90 2B〜碟狀層 9 0 3〜穿孔 934〜脊部 APC〜拋光墊與修整盤的接觸面積 APW〜拋光墊與晶圓的接觸面積 APRR〜拋光墊與扣環的接觸面積 DF—W、DF — C〜位移 FP -VW、FM、FP - C、FP -CV、FP — R〜作用力 h 1〜晶圓2 0 6之中心位置 h2〜扣環282之中心位置 h3〜拋光塾209之中心位置 h 4〜修整盤2 1 8之中心位置 r 1〜晶圓半徑 r2〜扣環半徑 r3〜拋光墊半徑 r4〜修整盤半徑 X〜X軸 Y〜Y軸

第108頁

Claims

570860 六中請她靡^ 一面積的一壓力，包含·· ™/、拋先墊之接觸間内等：：式化以提供代表在-拋光步驟期 -第二處^壓力之—壓力資料；及叠接觸位置上代：曰化以處理在晶圓與拋光塾的重料，而描征拋光墊間的一相對運動的一資積資料圓與拋光墊間之接觸面積的數值之-面，將該光步驟施加至專利範器具有至晶圓該化學下列因圓與拋對運動其中列的該抛提供代表 2·如申請第一^處理制被施加力，而在量係根據時率、晶率、該相點0 第二處理器進一步地程式化，俾能在一序期f内處理該面積資料與該壓力資料，以 "亥等接觸面積的該作用力的作用力資料。圍項之用於處理資料的設備，其中該在該化學機械拋光操作期間内足以即時控與拋光墊之接觸面積的該壓力的一處理能機械抛光操作期間内，該處理能力的一足 f而確疋·該壓力變化值、該壓力之變化光塾間進入該重疊位置之相對運動之頻的速率、及說明與時間無關之作用的處理 3/如申請專利靶圍第1項之用於處理資料的設備，其中將该第二處理器程式化，僅用於處理代表晶圓與拋光墊之間 j該相對運動的該資料，以提供代表晶圓與拋光墊在該重豐接觸位置上之其間的該接觸面積之數值的該面積資料，

570860

並用於處理該面積資粗 ,^由4奄> 償貝枓’及用於處理該壓力資料。 4 ·如申清專利範圚笤] # rb曰 fHik祕古I —固第1項之用於處理資料的設備，其中曰曰 $慕久垃總A 1係5又成為一碟狀，並藉由一圓形之丰疋義各接觸面積、，其中. 、> ^第^處理器的該程式化僅藉由一變數而定義晶圓與技"光之母者的圓形之可能重疊接觸面積，而該變數為晶圓與拋光墊的相對位置；且

該第一處理器的程式化僅藉由代表該等接觸面積及代表該塵^㈤該數值的資^進一 Μ義該作用力。 5 ·如申喷專禾I範圍第丨項之用於處理資料的設備，其中具有一連串的貢料，其代表使晶圓與拋光墊進入連續的重疊位置上的相對運動，且其中具有對應於每一移動資料項的一壓力資料項，且其中：该第一處理器受程式化，俾能處理該運動資料的每一連串項； 4第一處理器受程式化，俾能將一相對運動項之資料一次地輸入至該第二處理器，而該一相對運動項之資料係和與其，應之所有壓力資料項一齊被輸入；且

"亥第二處理器受程式化，俾能同時地處理該一項之運動資料項與對應之壓力資料項。 6 · —種壓力控制設備，在化學機械拋光操作中，用於控制施加ί一晶圓與一拋光墊之第一接觸面積的一第一壓力，且S第一壓力係根據指定待施加至該第一接觸面積的作用力之值的作用力資料而施加，包含：

第110頁 570860 修正曰 —ES_J〇120683_^月六、申請專^ '—--- 一相^動系統，其係a又成用於造成晶圓與搬光墊之間的對運動’俾能使其進入重疊位置；學機:Iί處理器，用於處理一資料，而該資料指定該化造成节i斜的操作，該資料具有一指令，其令該驅動系統間的對f動，1亥資料更代表被施加至晶圓與拋光墊之邊弟一接觸面積的該第一壓力；信號；=授電路，用於提供代表該相對運動的增量之輸出該作用t = f控制處理器，獨立於該中央處理器之外，而輸出信# =古處理器係對壓力資料與代表實際相對運動的接觸^積。程1^反應，且該作用力控制處理器依序處理一圓盥拋朵Li作用力程式，俾能提供代表待施加至晶料:、九先塾的該第一接觸面積之一上的作用力之作用力資控制處理哭j範圍第6項之壓力控制設備，其中該作用力回應輪出；；兩階段提供該作用力資料’纟-第-階段係料，而在^而提供代表該等接觸面積的值之一面積資而提供該作^ 係回應該壓力資料及該接觸面積資料刀負料。 =i ί Γ乾圍第6項之壓力控制設備，更包含：性軸承組件\ ^係為一晶圓承載部，該承載部具有一線向；、 ’用於回應該作用力而抵抗晶圓趨於傾斜的傾 5亥線性轴承έ彳半、、且件更具有一感測器，其安裝在該線性軸

第111頁 570860 ------案號90120683_年月 a 修正六、申請專利範圍 / ，組件上的一位置，而在該位置上該感測器能感測施加至該接觸面積上的該作用力，該感測器提供該作用力之大小的正確指不值。 9·如申請專利範、圍第e項之壓力控制設備，其中設置用於 $晶圓定方位的一扣環，該設備進一步控制待施加於該扣環與Θ捤光墊之間的第二接觸面積的一第二塵力，該相對運動導致該扣環與該拋光墊之間的相對運動，其中：該中央處理器進一步處理代表該第二壓力之值的一第二壓力資料；、该作用力控制處理器進一步回應該第二壓力資料與對j 代表晶圓與拋光墊間的相對運動之輸出信號，且該作用力控制處理器進一步依序處理該接觸面積程式及該作用力程式，俾提供代表待施加至該扣環與該拋光墊間的該第二接觸面積的作用力之一第二作用力資料。 10 ·如申請專利範圍第6項之壓力控制設備，其中設置用於 f整該抛光墊的-拋光塾修整盤，該設備進一步控制施加孩修整盤與該拋光墊之間的第二接觸面積的一第二壓力，並進一步控制導致該修整盤與該拋光墊之間的該相運動的一相對運動，其中：該中央處理器進一步處理代表該第二壓力之值 <1 二壓力資料；弟. 該作用力控制處理器進代表晶圓與拋光墊間的相對控制處理器進一步依序處理一步回應該第二壓力資料與對運動之輸出信號，且該作用力該接觸面積程式及該作用力程

第112頁 570860 案號 90120683 修正曰六、申請專利範圍式’俾提供代表待施加至該扣環與該拋光墊間的該第二接觸面積的作用力之一第二作用力資料。 W — >種壓力保持設備，在化學機械拋光操作之中，用於 ^ 加至_晶、圓與一拋光墊之各自之接觸面積的一壓力侏符恆定，包含：一驅動器，用於促使晶圓與拋光墊之間的相對運動，俾能使其進入不同的重疊位置；一作用力施加系統，由以迫使晶圓與拋光墊彼此抵 1觸=一不同的重疊位置上，各自之接觸面積係彼此、’ /、有不同的值，此作用力施加系統能提供該迫使抵策用的不同作用力，· *曰一回授電路，用於提供代表該相對運動的各自之第一增量及各自之第二增量的第一輸出信號及一第二輸出信 r/ 士 /第增3:及第二增里係在間隔開的第一時間點及第一時間點；一中央處理器，受程式化以回應第一輸出信號而計算 f 一位置資料’而該第一位置資料代表在該第一時間點 I際之相對運動；且此中央處理器進一步受程式化以回應 '、一輸出信號而計算一第二位置資料，而該第二位置資料代表在該第二時間點的實際之相對運動；且此中央處理哭進一步受程式化以計算一壓力資料，其代表要保持 = 壓力；及阪疋一作用力控制器，獨立於該中央處理器之外，該作用力技制姦文程式化，用以將該第一位置資料轉換成代表於

570860 ^ ^Μ2〇683_ 日心 …申請專職@ ------ ΐϊ:Γ::的該第一接觸面積之值的-第-面積資料；積資料及該壓力資料，俾能輸：:匕’用j處理該第-面 ^接觸面、積的第一作用力之一第一作用力資斜· 作用加系統係回應第一作用力資料，俾以第- 供作用於4弟一接觸面積上的恆定壓力· 代表3器受程式化以將該第二位置資料轉換成 =枓，且该作用力控制器進一步受程式化，以處理該第二，積貧巧該壓力資料，俾能輪出代表於該a二時間點， II 用力資苑加至讜第二接觸面積的一第二作用力的一第料；該作用力施加系統係回應第二作用力資料，俾以第二作用力迫使晶圓與抛光塾彼此緊靠，而於該第一時間點提供作用於該第二接觸面積上的恆定塵力。 1 2· —種壓力控制方法，在化學機械拋光操作之申，用於控制施加至一晶圓與一拋光墊之各接觸面積的一壓力，包含以下操作：。又置第處理裔，俾輸入代表在一拋光步驟的期間内施加至該等接觸面積的壓力之一壓力資料； a又置一不同於該第一處理器的專用處理器，其僅用於處理三種資料，一種資料係代表晶圓與拋光墊在重聶觸位置時，其間的一相對運動之資料，而第二種資料則為

第114頁 570860 月曰修正案號 90120682 六、申請專利範圍該壓力資料；利用該專用處理哭 ^ ^ ^ 表晶圓與拖光塾在該；=:面積賢料’該面積資料代 ^ ^ ^ ^ ^ - 重®的接觸位置時，其間之接觸面積的值而:亥面積、貧料則為第三種資料；及料，：f j t f處理器’用於處理該面積資料及該壓力資哕等接:而=ί列之抱光步称的期間内’計算代表施加至 1專接觸面積的該作用力之一作用力資料。機村:f/Λ處理器的可用之處理能力值的方法，在化學用、，4之中，用以決定處理資料用之一處理器的可久桩二理此力的值，俾能控制施加至一晶圓與一拋光墊之接觸^積的一壓力，包含以下操作·· y 2予機械拋光操作的特徵化步驟，係在化學機械拋光呆、/期間内，根據即時處理該步驟所需的可用處理能力 :=亍特徵化，而該即時處理係以足夠用於控制施加至晶 L: L光墊之各接觸面積的壓力之速率進行，該特徵化操作係與以y步驟特徵的之至少一者有關：曰在該壓力上之變化的值、或該壓力之變化的時率、或晶圓與抛光墊間產生相對運動進入重疊位置之該頻率，或該相對運動的速率；及就該至少一特徵的每一者而言，在該化學機械拋光操作的步驟中，決定該即時處理該步驟資料所需的可用處理能力的值，而該步驟資料係為控制施加至晶圓與拋光塾之接觸面積之壓力所必須者。 1 4·如申請專利範圍第丨3項之方法，其中該處理包含一壓

第115頁 570860 年月曰

案號 90120683 六、申請專利範圍力資料的輸入，該壓力資料代表在一拋光步驟的期間内，施加至該等接觸面積的壓力；且其中該決定一值的操對僅處理三種資料的該專用處理器執行，第一種資料係代表f圓與拋光墊、在重疊的接觸位置時，其間的該相對運動之負料’第二種資料為該壓力資料，而第三種資料則為表晶圓與拋光墊在該重疊的接觸位置時，其間之嗜 ^ 積的值之該面積資料；及 V 碼面、>其中進一步地對於計算面積資料的專用處理器執行該 ί定〜值的操作，接著處理該面積資料及該壓力資料，俾能計算代表在該序列之拋光步驟的期間内施加至該等接面積的作用力的一作用力資料。 =说用於處理貢料的設備，該資料用於控制在化學機 =光:Π施加至-晶圓與-抛光塾之各接觸面積上的一處理器，受到程式化以處理間發生相對運動❿進人重最^日日囫與抛光墊兩者代表在該f疊位置上上：相對運動㈣’俾提供值之面積資料；且 ΒΒ Λ 光墊兩者間的接觸面積的 «亥處理态進一步受程式化处 ^ 理代表被控制的該壓力之資工：處理該面積貧料及處的期間内’施加至該等接觸 t供代表在該相對運動料。咽卸積的該作用力之作用力資 16.如申請專利範圍第15項之 * ,a B ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ' 逆、、男的重豐位置上的該

570860 Λ_η 修正曰案號 90120683 六、申請專利範圍對運動之一序列的資料，且於其中：就代表晶圓與拋光墊間的一相對運動之一序列資料的每=項而言，該處理器處理該項資料並依序提供代表在該重豐位置上之該、等接觸面積之值的獨立之面積資料；且該處理器進一步處理各連續的獨立面積資料，及代表在對應之目前之連續時間點要控制之壓力的過去—目前各項資一 =，用以依序提供代表在該相對運動的期間内依序施加至接觸面積的作用力之作用力資料。 17.如申請專利範圍第16項之用於處理資料的設備，其中在代表使晶圓與抛光塾進入該逵诗動之徨-Μ _ Μ βη 連績的重璺位置上的相對運 =串的，枓期間内，該壓力資料代表一不變的壓力，就代表晶圓與拋光墊間的一料的每一項而言，該·處理哭處$相對運動之一序列貧在該重疊位置上之該等接二並依序提供代表且該處理器進-步處理各連續的獨立：^之面積貧料，料，用以依序提供代表在該相，貪料，及壓力資至該等接觸面積的作用力之作用于，動的期間内，依序施加 1…請專利範圍第15項之作用用於力處：具有代表不同的磨力之一序列的^理_貝料的設備’其中就該壓力資料的每一連串項而二’及其中：之壓力資料項，並處理代表在該二’該處理器處理目前目前之值的資料，用以依序提^豐位置上之接觸面積的面積的作用力之作用力資料。/、彳表依序施加至該等接觸

第117頁 570860 月一修正曰 9Q1^nRR^ 六、申請專利範圍 1 9·如中請專利範㈣i 5項之用於處理 :處=具ΐ處理能力的-限制，並提供^ 55是；且ί ϊ ΐ該化學機械拋光操作的期間内，該處理力而足以用來控制施加至晶圓與拋化值ΐί! 的壓力的速率’該準則包括壓力上的變晶圓與挞光墊進入該重疊位置 ”相對運動之頻率、及該相對運動的速率。於\一5種壓曰力控制設備，用於控制在化學機械拋光操作中 W、一09圓與一拋光墊之第一接觸面積的一第一壓力，】3::ί據指定施加至第一接觸面積的作用力值之作用力貝料而施加者，包含： ^ 動，：Πίί疊：二促使晶圓與.光墊之間發生相對運之一資：央$ n ’用於處理指定該化學機械拋光的操作 ΐ令：資;有令該驅動系統造成該相對運動之-接觸面積的該第至晶圓與拋光墊之間的該第- 信號，·口杈電路’用於提供代表該相對運動的增量之輸出相對科亦回應代表該實際之觸面積程式及_:用。力° J中：處理器連續的地處理-接光墊之各接觸面積的节力：J供代表施加至晶圓與拖 21.如申請專利二弟20項之壓力控制設備，其申該中央 I 第118頁 570860 --------------- 90120RR2 六、申請專利範園年月曰修正處理哭八：輸出ί ζ兩階段提供該作用力資料，在一第一階段係回應在第_ ^而&1供代表該等接觸面積的值之一面積資料，而哕作:Ϊ段中係回應該壓力資料及該接觸面積資料而提供成作用力資料。、 2 2 如中上主 —请專利範圍第2 〇項之壓力控制設備，更包含：性軸承^栽部，其係為一晶圓承載部，該承載部具有一線 , 、、、牛用於回應该作用力而抵抗晶圓趨於傾斜的傾该線性軸承組件更具有一感測器，其安裝在該線性軸 7組件上的一位置，而在該位置上該感測器能感測施加至该接觸面積上的該作用力，該感測器提供該作用力之大小的正確指示值。 2 3 ·種壓力保持設備，在化學機械撤光操作之中，用於將施加至一晶圓與一拋光墊之各自之接觸面積的—壓力保持恆定，包含：、一驅動器，用於促使晶圓與拋光墊之間的相對運動，俾能使其進入不同的重疊位置；

一作2力施加系統，由以迫使晶圓與拋光墊彼此抵緊，俾於每一不同的重疊位置上，各自之接觸面積係彼此接觸並具有不同的值，此作用力施加系統能提供該迫使抵緊用的不同作用力；一回授電路，用於提供代表該相對運動的各自之第一增量及各自之第二增量的第一輪出信號及一第二輸出信號，該第一增量及第二增量係在間隔開的第一時間點及第

第119頁 570860 _案號 90120683_年月日______ 六、申請專利範圍二時間點；一中央處理器，受程式化以回應第一輸出信號而計算第一位置資料，而該第一位置資料代表在該第一時間點的實際之相對運動，；且該中央處理器進一步受程式化以回應第二輸出信號而計算一第二位置資料，而該第二位置資料代表在該第二時間點的實際之相對運動；且該中央處理器進一步受程式化以計算一壓力資料，其代表要保持的恆定壓力；且該中央處理器進一步受程式化以將第一位置資料轉 φ 換成代表在該第一時間點的該第一接觸面積的值之一第一面積資料；該中央處理器進一步受程式化，用於處理該第一面積資料及該壓力資料，俾能在該第一時間點，輸出代表施加至該第一接觸面積的一第一作用力之一第一作用力資料；該作用力施加系統回應第一作用力資料，俾以第一作用力迫使晶圓與拋光墊彼此緊靠，而於該第一時間點提供作用於該第一接觸面積上的恆定壓力；且該中央處理器進一步受程式化以將第二位置資料轉換成代表在該第二時間點的該第二接觸面積的值之一第二 > 面積資料；該中央處理器進一步受程式化，用於處理該第二面積，資料及該壓力資料，俾能在該第二時間點，輸出代表施加至該第二接觸面積的一第二作用力之一第二作用力資料；

第120頁 570860 修正案號 90120fiM_

六、申請專利範圍該作用力施加系統係回應第二作用次，作用力迫使晶圓與拋光墊彼此緊靠.，而於俾以第二供作用於該第二接觸面積上的恆定壓力。' q弟一時間點提 24. —種壓力控制方法，在化學機械拋光择控制施加至一晶圓與一拋光墊之接呆作之令，用於下操作：躓的壓力，包含以處理代表晶圓與拋光墊兩者間的相輸出代表晶圓與拋光塾=== 上之接觸面積值之一面積資料；及且位置處理該面積資料及處理代表要控制之壓力 :提供代表在該相對運動的期間内，施加至俾作用力之作用力資料。主"亥接觸面積的作如申請專利範圍第24項之壓力控制方法，更包含以下對、軍ί供代表使晶圓與拋光墊進入連續的重疊位置上的相對運動之一連串的資料；的相項的Ϊ Ϊ代Ϊ晶圓與拋光墊之間的一相對運動之每-連串在該重聂办罢p並對應於相對運動提供代表且位置上之接觸面積值之獨立面積資料項；須姑ΐ ϋ代表晶圓與拋光墊之間的一相對運動之每一連串】：：：，處理該資料項，i對應於一相對運動提供代表積^料$位=上之施加至每一接觸面積的壓力值之獨立面处理母一獨立的面積資料項及處理對應之墨力資料的

第121頁 570860 六、申請專利範圍各項，俾能提供代表在該相對運動的期間内，施加至該等接觸面積的作用力之作用力資料。、 2 6 ·如申請專利範圍第2 5項之塵力控制方法，其中在代表使晶圓與拋光墊、進入該連續的重疊位置上的該相對運動之該連串的資料期間内，該壓力資料代表一不變的塵力，麼力控制方法更包含以下操作：對於代表晶圓與拋光墊之間的一相對運動之每一項的資料，處理該資料項，俾能依序提供代表在該重聂串置上的接觸面積值之獨立的面積資料；及且位日處理每一連串獨立的面積資料及處理壓力資料，序提供代表在該相對運動的期間内，依序施至依面積的作用力之作用力資料。至该4接觸 2、7.如申請專利範圍第24項之壓力控制方法，連串的資料，其代表不同壓力，更包含以下操作·/、— 處理該壓力資料的目前項及處理聂的目前值之資料，俾能就該壓力資；；匕 ::積It;:該作用力資料’其代表依序施加至:等； 2J· —種決定採用第一處理器及第二處理器之 '，用來決定在化學機械拋光操作+ p ^ 、二處理器兩者中之何一者來處木用=理器及第晶圓與—拋光桩里貝枓，以控制待施加至— 、提供可用的處理能力的至制包：二”作：機械抛光操作的期間内’該第-處理 1及；第122頁 570860 _案號90120683_年月日_修正六、申請專利範圍者能以用於控制施加至晶圓與拋光墊之各接觸面積的該壓力的一充分之速率進行即時處理；該處理能力的至少一限制係基於下列特徵中之至少之一者：該壓力上的變化值、該壓力的變化時淬、晶圓與拋光墊進入該重疊位置之其間的相對運動之頻率、或該相對運動的速率；及選擇該第二處理器，使其具有足夠可用的處理能力，俾能在化學機械拋光操作中，用於即時處理資料，而控制施加至晶圓與拋光墊之各接觸面積的壓力，而該化學機械拋光操作具有需要最大之可用的處理能力的特徵。

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