TW541609B - Electro-chemical machining apparatus - Google Patents

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Shuzo Sato
Zenya Yasuda
Masao Ishihara
Hiizu Ootorii
Takeshi Nogami
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Sony Corp
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Description

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本專利申請優先於2〇01年2月α ^ ^ · 干2月2 8日提出的日本專利申讀 案唬JP 2001-〇56027,此處 專甲 兮由、主矣、二 社古#许可知圍内以提及方式將 孩申請案（内容併入本文中。 1 ·發明領域 - 本發明係有關於一電化學機姑r gp ^ ^ ^ 1子樨械加工裝置，尤其係關於在 一金屬膜形成製程中使—鈿鉍本二$ 1 1 定祖键表面平滑的一電化學機械加 工裝置。 2·相關技藝 半導體裝置之高比例整合及微型化加速了更窄'精密線 距及多層的線路佈置’因此提昇了多層線路佈置技術在半 導體生產製程中的重要性。 雖然在多層式半導體裝置中習慣使用鋁作為線路佈置材 料，仍有許多人嘗試發展新的線路佈置方法，以銅取代鋁 作為線路佈置材料，以在最近的〇25//m或更小的設計規則 中減！/仏號傳播延遲（signal pr〇pagati〇n deiay)。使用銅的 好處在於：它允許同時達到低電阻及高電移（electw migration)耐久性。 就銅的線路佈置製程而言，一般典型係使用所謂「鑲嵌 製程（damascene process)」，其係將金屬埋設於一溝槽線路 圖樣中，例如：在一層間絕緣膜中預先形成。接著再執行 一化學機械抛光（chemical mechanical polishing，CMP)製程 ，移除多餘的金屬膜以形成線路。該鑲嵌製程之優點在於
Λ
V 裝 η f 541609
.其線路佈置不需蝕刻，且將形成於其上的層間絕緣膜係 實質上平坦的，因此使其製程簡化。另外，以雙重镶嵌製 程可明顯縮減線路佈置製程’此時在該層間絕緣膜中形成 的除了線路佈置溝槽之外，$包含接點孔，以同時將金屬 埋入該線路佈置溝槽及該接點孔十。 另外，下文中，將參考附圖來說明依據上述雙重鑲嵌製 程的銅線路佈置製程的一項實例。 首先，如圖34中所示，（例如）以氧化矽構成的一層間絕 緣膜302係由（諸如）低壓化學汽相沉積 deposition，CVD)形成於由（例如）矽構成的一半導體基板 裝 30 1上，孩基板上選擇性地形成了一些雜質擴散區域（圖中 未顯示）。 接著，如圖35中所示，連接至該半導體基板3〇1之該雜質 擴散區域的接點孔（CH)，以及與該雜質擴散區域構成電氣 連接的一專屬線路佈置圖樣之溝槽（M)係利用習見的照相 微影蝕刻及蝕刻技術所形成。 圖36顯示下一步驟，在該層間絕緣膜3〇2以及該接點孔（CH) 和該線路佈置溝槽（Μ)上產生一障壁膜3〇5。該障壁膜3〇5係
利用一習見之錢擊（sputtering)技術，由（諸如）丁&、丁！、rpaN 、TiN等所製成。在使用銅作為線路佈置材料，並使用氧化 矽作為層間絕緣膜的狀況時，產生該障壁層3〇5係為了防止 銅的氧化’因銅在與氧化石夕相較時顯示出高的擴散係數。 接著’如圖37中所示’利用一習見之賤擊技術，將銅以 一指定膜厚沉積於該障壁膜305之上，以形成一種膜（seed -6 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 541609 A7 B7 五、發明説明（3 film) 306。 圖38顯示一後續步驟，產生一銅膜307，其方式為利用（ 諸如）電鍰、CVD、濺擊或其他技術，以銅填滿該接點孔（CH) 和該線路佈置溝槽（M)。 . 圖39顯示一後續步驟，執行CMP技術，將該層間絕緣膜* 302上該銅膜307和該障壁膜305之多餘部份移除，從而產生 一平滑表面。 上述步驟產生了銅線路308和接點309。接著，在該線路 308上重複上述步驟，以產生多層線路佈置。 然而，前述銅線路利用此種雙重鑲嵌製程產生時，可能 會對該半導體基板造成嚴重損害，因其用以移除多餘銅膜 3 07並使該表面平滑的習見之CMP方法有一缺點，即該拋 光器械會對該銅膜施壓。尤其，在一具有低機械強度及低 介電係數的有機絕緣膜（如該層間絕緣膜一般）的狀況中， 上述的損害不容忽視，因其可能導致諸如在該層間絕緣膜 中的破裂之類的缺陷，或將該層間絕緣膜自該半導體基板 剝離。 同時，由於該層間絕緣膜302、該銅膜307與該障壁膜3〇5 間不同的移除特性，該線路308有顯現諸如碟狀凹陷 (dishing)、腐蝕（薄化（thinning))、凹槽等問題的傾向。 如圖40中所示，碟狀凹陷是在線路的中央部位因過度的 移除量造成凹陷的一種現象，特別是在一相對較寬的線路 中，例如在0.18 設計規則下，約1〇〇寬的線路。聲狀凹 陷是線路問題的主要原因之一，由於該線路3〇8之截面積不 I紙張尺度適巾@ g家標準(CNS) A4規格(21GX 297公爱) """ ----- 541609 A7 B7 五 發明説明（4 ) 足’導致線路電阻的增高。此種碟狀凹陷最常發生於使用 較軟的銅或鋁作為線路材料之時。 如圖幻中所示，腐蝕即在線路圖樣密度較高之區域（例如 在一 3000 //m範圍中，以約50%的密度形成的L0#m寬線路 )起過量移除的一種現象。若發生和種腐蝕，則該線路的一 截面積的縮減量可能會使該線路的電阻產生問題。 圖42中顯示一凹槽，在該層間絕緣膜3〇2與該線路3〇8的 X界處’因該線路308的低陷而產生段差（steps)。同樣地， 在此類狀況中的線路截面積不足，而可能造成線路電阻的 缺陷。 裝 另一方面，在使用CMP方法移除多餘的銅膜3〇7並使其 表面平滑的步驟中，其拋光速率（以一段預設時間内銅的移 除量表示）需設定於（例如）5〇〇 nm/min以上，以有效地移除 該銅膜。 為提昇該拋光速率，必須讓拋光器械以較高壓力施加於 曰曰圓上。然而，對該拋光器械施加較高的壓力，可能會導 致線路表面上的刮痕（SC)或化學損傷（CD),如圖43中所示。 此種現象最常見於軟的銅中，從而造成諸如開路 circuits)、短路、線路電阻缺陷等的問題。同時，對拋光器 械施加更高的壓力可能會導致上述刮痕、層間絕緣膜剝離 、碟狀凹陷、腐蝕及凹槽等問題更容易發生。 i明概要 本發明係有鑒於上述與先前技藝相關的問題而構思，且 最好能提供一種電化學機械加工裝置，其可使一原^粗糙 -8 - 541609 A7
表面變平滑，或以改善之效率移除多餘之金 對孩金屬膜造成的損傷，使該金屬膜表面變平滑。、降低 為此自的，依據本發明的一項較佳具體實施 ,電化學機械加工裝置，以對一具有金屬膜的待機又：出-为件執仃電化學機械加工。此種蓼置包含-夾持槿工 機械加工物件、一擦拭器以擦拭該待機械加工‘二 面、一構件以供應電解溶液至該待機械加工物 面j三一第一電極配置於該待機械加工表面的—對面位置 、-第二電極配置於該待機械加工表面的一周圍部份，以 及一電源供應器以供應電流流經該待機械加工表面上的第 二電極與該第一電極之間。 依據本發明之較佳具體實施例的該電化學機械加工裝置 ，當其在待機械加工物件之待機械加工表面上形成一金屬 膜時，肖電解溶液係自首亥電解溶液供應構件供應至該待機 械加工物件之表面，並有電流流經該第一與第二電極之間 三從而使該待機械加工物件之表面上的該金屬膜表面陽極 氧化。此種藉與螯化劑（chelating agent)反應執行的離子化 或螯化，使該金屬膜夠弱，可使用擦拭器將其擦拭掉。此 即意謂該陽極氧化之金屬可輕易有效地以低壓力移除，從 而消除在該待機械加工物件之金屬膜表面上的段差，或使 該表面平滑。 將由茲電化學機械加工裝置進行機械加工的該金屬膜， 最好係線路佈置金屬膜。 另外，该金屬膜最好係包含銅、鋁、鎢、金或銀，或這
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些金屬的合金、氧化物或氮化物。 一金屬材料製成的金屬膜以電解方式移除，以產生 緣路層。 依據本發明的該雷仆與她从、 化子機械加工裝置上用以支撐該待機 械加工之物件的今Γ^玫 干0居夾持構件，最好係設計以繞著一特定 心軸轉動該待機械加工之物件。 用以支撐該待機械加工之物件的該夾持構件亦最好係設 汁以不僅支撐該待機械加工之物件，同時亦能使其繞著一 特定中心軸轉動。 用以支撐蓀待機械加工物件的該夾持構件最好係進一步 包含平饤移動構件，以在與該擦拭器之擦拭表面平行的平 面上移動该待機械加工物件。 田以S夾持構件移動該待機械加工物件時，該待機械加 工物件之表面係均句地受到電化學機械加工。 依據本發明之另一項具體實施例的該電化學機械加工裝 且的該擦拭器，最好係由彈性衬料所製成。 或者’該擦拭器係配備了 一些排氣孔。 這些排氣孔最好係配置於用以支撐該擦拭器的一擦拭器 支架中。 琢擦拭器最好係設計以繞著一特定旋轉軸轉動。 以彈性材料製成的該擦拭器係能有效地對該待機械加工 表面進行機械加工，而不致造成損傷。同時，在該擦拭器 或其支架中配置該排氣孔，或該擦拭器的旋轉動作，皆可 輕易釋放自該待機械加工表面經電解反應發散的氣體。 ____________"10_ 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公爱） 裝 訂
541609 A7 B7 五、發明説明（7 ) 依據本發明之另一項較佳具體實施例的該電化學機械加 工裝置的該電解溶液供應構件，最好係供應内含電解質及 添加物的電解溶液。 該添加物最好包含銅離子。 ’ 該添加物係最好更進一步至少包含拋光劑（brightener)或 . 螯化劑。 該電解溶液最好包含拋光粒子。 因此，可藉陽極氧化進行螯化或離子化，以削弱該金屬 膜，從而施加低壓以執行電化學機械加工以有效減少段差 ，或使待機械加工物件上的該金屬膜表面變平滑。 依據本發明之另一項具體實施例的該電化學機械加工裝 置的該電源供應器，最好係在該待機械加工物件表面與該 第一電極之間輸出反覆的脈衝電壓以供應電流。 例如，選擇非常短的脈衝期，使每次脈衝讓極小量金屬 膜陽極氧化，從而避免該銅膜突然且大量的陽極氧化，否 則將因粗糙表面造成電極間距離突然改變或因氣泡或粒子 造成電阻突然改變而導致火花放電。一系列小量的陽極氧 化係最有效的方式。 該電源供應器最好係在待機械加工物件之該表面與該第 一電極間輸出方波、正弦波、迅速上升（ramp)或PAM(脈衝 調幅）脈衝電壓以供應電流。 該電源供應器最好能改變流經該待機械加工物件之表面 與該第一電極間的電流，至少在該機械加工的最初階段以 及接近最後階段時。 -11- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 541609 A7 B7 五、發明説明（8 ) 該電源供應器最好係設定以在最初階段在該待機械加工 物件表面與該第一電極間流出較大電流，而在最後階段時 流出較小電流。 依據本發明之另一項較佳具體實施例的該電化學機械加 工裝置最好進一步包括溫度調整攀件，以調整自該電解溶 液供應構件供應的該電解溶液的溫度。 該溫度調整構件最好係將該電解溶液的溫度調整至8(TC 或稍低。 藉調整溫度至約80°C或稍低，可加速陽極氧化。 依據本發明之另一項較佳具體實施例的一電化學機械加 工裝置係合宜地建構以將該待機械加工物件之周圍圍住， 並有一貯槽（reservoir)配置以儲存供應自該電解溶液供應 構件的該電解溶液。 或者，該電解溶液供應構件供應該電解溶液的方式，係 將其傾倒於該待機械加工物件的表面。 或者，該電解溶液供應構件在其尾端部份包含一滲出組 件（exudation member)，該電解溶液即可由此滲出至該待機 械加工物件之表面上。 該電解溶液可以上述任一種方式供應。 在依據本發明之另一項較佳具體實施例的該電化學機械 加工裝置中，該第二電極最好係由與該待機械加工物件之 表面上的該金屬膜相同或較貴重金屬之金屬材料所製成。 此程序能防止該電極材料洗脫（elution)流入該電解溶液 中，從而能確實地將該待機械加工物件之表面上的該金屬 -12- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 541609 A7 B7 五、發明説明（9 ) 膜陽極氧化。以此方法，即不需考慮該陰極之材料，因未 發生洗脫之情形。 在依據本發明之另一項較佳具體實施例的電化學機械加 工裝置中，該第二電極之配置方式最好係接觸該待機械加 工物件的一周圍部份。 該第二電極之架構最好係有一墓碑狀（comb-like)之尾端 部份，其與該待機械加工物件表面之周圍部份電氣接觸。 該金屬膜在該待機械加工物件之側面有一延伸部份尤佳。 該第二電極之配置，係使其能與該待機械加工物件之該 延伸部份進行電氣接觸。 在上述各項具體實施例中，該第二電極皆係作為對該待 機械加工物件提供電壓之電極，與其周圍進行電氣接觸。 在依據本發明之另一項較佳具體實施例的電化學機械加 工裝置中，該第二電極所配置的位置最好係無法與該待機 械加工物件表面之周圍部份直接接觸，而該第二電極與該 待機械加工物件之表面間的電氣接觸係透過電解溶液。 在此第二電極未與該待機械加工物件之周圍直接接觸的 特定狀況中，該電解溶液係作為該連接電路的一部份。 或者，可將該第二電極架構成一抽換匣。 最好有一負電壓提供至該第一電極，同時有一正電壓提 供至該第二電極。 在依據本發明之另一項具體實施例的電化學機械加工裝 置中，該擦拭器最好係安裝於該第一電極和支撐並覆蓋該 第一電極的一絕緣支架的一尾端部份上。 -13- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)
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541609 A7 B7 五、發明説明（1〇 ) 該擦拭器最好係以一橡皮筋或一 0形環安裝於該絕緣支 架的尾端。 亦即；可將該擦拭器以此方式安裝，使該第一電極被該 橡皮筋或0形環所覆蓋。 依據本發明的另一項具體實施巧之該電化學機械加工裝 置，最好係配備了用以改變該待機械加工物件表面與該第 一電極間距離的構件。 為在該第一電極與該第二電極或該待機械加工物件之表 面之間提供電壓時獲得一理想電解電流，即必須變更該第 一電極與該待機械加工物件之表面間的電阻值。該電阻值 係決定於介於該第一電極與該待機械加工物件之表面間材 料的電阻率（resistivity)，以及該第一電極與該待機械加工 物件之表面間的距離。因此，藉調整該待機械加工物件之 表面與該第一電極間之距離，即可獲得一預設之電解電流。 本發明之另一項較佳具體實施例之電化學機械加工裝置 最好係進一步包括擦拭器壓制構件以對該擦拭器提供壓力 ，以及一彈性構件以將支撐該第一電極的該絕緣支架與該 擦拭器壓制構件間的壓力轉移。該擦拭器壓制構件的壓力 係藉該彈性構件轉移至該檫拭器上的。 另外，為緩和上述先前技藝的諸多問題，本發明之另一 項較佳具體實施例的一電化學機械加工裝置對其上具有一 金屬膜的待機械加工物件執行一電化學機械加工。該裝置 包括一夾持構件以支撐該待機械加工物件、一擦拭器以擦 拭該待機械加工物件之表面、一移動構件以使該擦拭器相 -14- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 541609 A7 B7 五、發明説明（11 ; ' 對於該待機械加 工 物件之 表面移 動、 一電 解溶 液供 應 構件 以 供 應 電解溶液 至 該待機 械加工 物件 之表 面 上 一 電 極 可 移動 地 ί己置於該 待 機械加 工表面 的一 對面 位 置 以 及 一 電 源 供 應 器以供應 電 流流經該待機 械加 工物件 之 表 面 與該 電 · 極 之 間 〇 本發 明之另一 項較佳具 體實施 例的 電化 學 機 械加 工 裝 置 係 用 來為其上 形 成一金 屬膜的 一待 機械加 工 物 件 之 表 面 進行 機 械加工。 解溶液係由電 解溶 液供 應 構件供 應 至 該 待 機 械 加工物件 之 表面上 ，並有 電流 流經 該 待 機 械加 工 物 件 之 表 面與該電 極 之間， 以陽極 氧化 該金 屬 膜 表 面 或 藉 與 螯 化 劑 反應進行 螯 化，從 而削弱 該金屬膜 表 面 使該 陽極 氧 化 金 屬膜表面 可 由相對 受該移動構件移 動 的 該 擦 拭 器 將 其 擦 拭 除去。此 法提供了 有效的 電化 學機 械加 工 ) 以 緩 和 該 金 屬 膜表面的 段 差，或 以低壓 使該 表面 變 平 滑 0 本發 明之另一 項較佳具 體實施 例的 電化 學 機 械 加 工 裝 置 最好係同時利 用 陽極和 陰極作 為電 極0 該 陽極與陰極為 環狀則 尤佳。 經 由 將該環狀 陽極和陰極可移 動地 配置 於該 待 機 械加 工 物 件 表 面的對面 Ϊ 可使電 流流經該待 機械 加 工 物 件 之 表 面 和 該 陽極與陰極 以進行 電解移 除。 本發 明之另一 項較佳具 體實施 例的 電化 學 機 械 加 工 裝 置 的 該 可 移動地配 置 的電極 ，最好為陰 極， 而 其 陽 極 的 配 置 方 式 則 係使該陽 電 極與該待機械加工 物件 之 周 圍 部 份 電 氣 接 觸 〇 -15- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)
裝 f 541609 A7 B7 五、發明説明（12 ) 該陽電極與該待機械加工物件之表面周圍的電氣接觸， 能穩定流經該待機械加工物件表面的電流。 本發明之另一項較佳具體實施例的電化學機械加工裝置 的電極^，最好係圓形且可轉動。 圓形電極的旋轉驅動，能有效吵在電極表面形成均勻的 電解移除反應。 本發明之另一項較佳具體實施例的電化學機械加工裝置 之架構，最好係使該電極與該待機械加工物件之表面避免 接觸。 在該待機械加工物件之表面與該電極間有電流通過，以 在該陽極與陰極與該待機械加工物件之表面之間的非接觸 狀況中產生電解移除反應。 本發明之另一項較佳具體實施例之電化學機械加工裝置 的電極最好係新月形，且其配置方式係至少能覆蓋該待機 械加工物件之表面周圍的一部份。 該新月形的電極最好為陰極。 尤其，一般為新月形的該電極的凹槽部份最好能與該擦 拭器的周邊形狀相吻合，使該擦拭器的一部份位於該電極 的凹槽部份中，從而使該新月形電極與該擦拭器互相吻合。 依據本發明之另一項較佳具體實施例的電化學機械加工 裝置，係用來為其表面上形成一金屬膜的一待機械加工物 件進行機械加工。此種裝置包含一夾持構件以支撐該待機· 械加工物件、一擦拭器以擦拭該待機械加工物件之表面、 一移動構件以使該待機械加工物件之表面進行相對移動、 -16- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 541609 A7 B7 五、發明説明 ( 13 ) - 供應 構件 以 供應電解溶液至 該待機 械 加工物件之 表 面上 一電 極 可 移 動地配置 於該待 機械加 工 表面的一對 面 位置 Λ 一電 源 供 應 器以供應 電流流經該待 機 械加工表面 與該電 極 之間 以 及 一貯槽以 儲存供 應自該供 應電解溶液 之 構件 · 的 電解溶 液 該待機械加工物 件之表 面 係面對該貯槽 之一 底 部， 並 與該待機械加 工物件 之一周 圍 部份接觸。 在待 機 械加 工之物件 的表面 上具有 一 金屬膜的狀 況 中， 本發明 之 另 一 項較佳具 體實施 例的電 化 學機械加工 裝 置將 供 應自 該 電 解溶液供應 構件的 電解溶液儲存於貯槽 中 ，該 貯 槽係 以 該 待 機械加工 物件之 表面作 為 其底部，並接 觸其 周 圍表 面 電 流自該電 源供應 器流經 該 待機械加工 之 表面 以將 該 待 機 械加工表 面上的 該金屬 膜 表面陽極氧 化 ，並 以 螯化 劑 反 應 使其離子 化或螯 化。接著 ’用該擦拭 器 擦拭 該 削弱 之 金 屬 膜表面， 以執行 電化學 機 械加工，從 而 有效 地 緩和 該 金 屬 膜表面的 段差， 或使其 變 平滑。 本發 明 之 另 一項較佳 具體實 施例的 電 化學機械加 工 裝置 的 電源 供 應 器 ，最好係 在該第 一與.第 二 電極間提供 電 壓， 以 將該 金 屬 膜 自該待機 械加工 物件之 表 面移除。 這種 做 法 與 電鍍完全相反， 並係用 來 緩和該待機械加工 物 件之 金屬 膜表面的段 差，或使其變 平 滑。 依據 本發 明 之另一項較佳具 體實施 例 的一電化學 機 械加 工 裝置 係 用 來為表面 上有一 金屬膜 的 該待機械加 工 物件 進行電 化 學 機 械加工。 此種裝 置包含 一 夾持構件以 支撐該 待 機械 加 工 物 件、一擦拭器以 擦拭該 待機械加工物 件 之表 -17 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(21〇x 297公釐)
裝 t 541609 A7 B7 五、發明説明（14 ) 面、一移動構件以使該擦拭器相對於該待機械加工物件之 表面移動、一電解溶液供應構件以供應電解溶液至該待機 械加工物件之表面上、被該擦拭器覆蓋的一網狀電極以及 一電源供應器以供應電流流經該待機械加工物件之表面與 該電極之間，該待機械加工物件夺覆蓋了擦拭器的該電極 上移動，以進行電化學機械加工。 在表面上有一金屬膜形成的一待機械加工物件的狀況中 ，本發明之電化學機械加工裝置自該電解溶液供應構件供 應電解溶液至該待機械加工表面，並有電流供應至覆蓋在 擦拭器上的網狀電極與該待機械加工表面之間。該金屬膜 表面由於陽極氧化而離子化或由於和整化劑反應螯化而受 削弱，故該陽極氧化金屬表面可藉諒待機械加工表面與該 擦拭器的相對移動移除，以執行有效的電化學機械加工， 以緩和段差，並使該待機械加工物件上之金屬表面變平滑。 在本發明之另一項較佳具體實施例的電化學機械加工裝 置中，用以支撐該待機械加工物件的該夾持構件最好係繞 著一特定軸線轉動該待機械加工物件。 該電極最好同時包括陽極和陰極。 同時，該擦拭器亦最好係安裝於配備有該網狀電極的該 擦拭器支架上。 該擦拭器支架的厚度係經選擇，以變更該電極與該待機 械加工表面間的距離。 另外，依據本發明之另一項較佳具體實施例的一電化學 機械加工裝置，係用來為待機械加工物件之表面上具有一 -18- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） :夾==加:物件進行機械加工。此種裝置包含 待機接=機械加工物件、-擦找器以擦拭該 待機械加工表而Μ 動構件以使該擦拭器沿著相對於該 工表面的-=7向移動'一電極配置於該待機械加 待機械加工表面與該電=電源供應器以供應電流至該 (例如）一待機械加工表面上具有一金屬膜的待機 合、。物件進行機械加工的狀況中，該電化學機械加工裝 置的知作万式係使該電解溶液供應構件供應電解溶液至該 待機械加工表面上，而該電源供應器則供應電流至該待機 、 之表面與位於该待機械加工表面對面位置的該電極 义間。该金屬膜表面係因陽極氧化的離子化或與螯化劑反 應整化而削弱，使該陽極氧化金屬膜可由相對於該待機械 加工表面沿著一方向移動的該擦拭器移除，從而有效地緩 和琢金屬膜表面上的段差，或以低壓使該待機械加工物件 上之金屬膜:表面變平滑。 在本發明之另一項較佳具體實施例的電化學機械加工裝 置中’該擦拭器係最好為一片狀（sheet-like)擦拭器，亦即 該擦拭器為一薄片形狀。 該擦拭器包含一捲狀（rolled form)則尤佳。 該擦拭器最好為一環狀，由該片狀擦拭器的兩端耦合而 成。可使該捲狀或環狀擦拭器沿著一方向移動，以擦拭該 待機械加工的表面。 本發明之另一項較佳具體實施例的電化學機械加工裝置 -19- 541609 五、發明説明（π ) 合宜地配置有-接觸電極，以與該待機械 氣接觸。該接觸電極（諸如 表面進行電
面’以透過該待機械加工表面供應電流表 應。 逆订私解移除反 本發明之另-項較佳具體實施例的電化學 之架構係合宜地使用一片# 、 η力工裝置 以搖擺（r〇cking)的方式靠著它移動。 表面即 該待機械加工表面的搖擺動作加上該純器沿著_ =的移冑’對該待機械加工表面造成均勾的電化學機械 、據本發月之另項較佳具體實施例的較佳電化學機械 加工，置’用以沿著一方向移動該片狀擦拭器的該移動構 件係最好包含複數個之滾輪，其中部份係以一固定距離與 該待機械加工物件之表面相對。 s滾輪最好係進一步配置於組成該電極的該待機械加工 表面的一固定距離之外。 配置於孩待機械加工表面一固定距離之外的該滾輪最好 為該陰極。 同時’用以沿著一方向移動該片狀擦拭器的該移動構件 亦取好包含複數個之滾輪，其中部份係配備有一彈性構件 ，以將該片狀擦拭器壓於該待機械加工表面之上。 本發明之較佳具體實施例所提供之電化學機械加工方法 可在低壓力下執行，以缓和該金屬膜表面的段差，或使該 表面變平滑。如先前所述，此法與習見的簡單機械式拋光 541609 A7 B7 五、發明説明（17 ) 相較具有多方面的優勢，包括較少的刮痕、緩和段差、避 免線狀凹陷及腐蚀等。因此，要對諸如一有機低介電常數 薄膜，或一多孔低介電常數絕緣膜之類的物件執行機械加 工即變得非常方便。 從下文中對本發明之較佳具體實施例的詳細說明及附圖 ，熟悉此項技藝人士將可更明白本發明的上述及其他目的 、功能及優點，其中： 圖1至圖3為依據本發明之一較佳具體實施例的各種製造 半導體裝置的步驟的斷面圖’圖丨為在一半導體基板上形成 一絕緣膜之步驟，圖2為形成接點孔及線路佈置溝槽的步驟 ’圖3則為塗佈一障壁膜的步驟； 曰 圖4及圖5描述圖3之後續步驟，依據本發明之一較佳具體 實施例，圖4為形成作為種膜的一銅膜之步驟， 成一銅膜之步驟； 力 —圖6及圖7描述圖5之後續步驟，依據本發明之—較佳具體 貫施例，圖ό為陽極氧化該銅膜之步驟， 化膜之步驟； 圑則為塗佈一螯 圖8及圖9描述圖7之後續步驟，依據本發明之一 ' ^ 實施例’圖8為“較高處之螯化膜的步驟《 塗佈一螯化膜之步驟； 則為再/人 圖10至圖12為描述圖9之後續步驟，依據本 具體實施例，圖10為使該銅膜平坦之步騾，& 又一較佳 餘銅膜之步騾，圖12則為使該障壁膜 j圖11為移除多 恭露出來的步驟； ___________- 21 -
本紙張尺度適用中國國豕標準(CNS) A4規格(210X297公爱） 541609 A7 B7 五、發明説明（18 ) 圖13為依據本發明之一第一項較佳具體實施例的一電化 學機械加工裝置的原理圖； 圖14為描述依據本發明之一第一項較佳具體實施例的一 電化學機械加工裝置的機械加工用具夾持部份之原理圖； 圖15為依據本發明之第一項較，具體實施例之一俯視規 劃圖，顯示該電化學機械加工用具、一晶圓、一連接刷等 之佈置； 圖16A為依據本發明之一項較佳具體實施例的一連接刷 的一俯視原理圖，圖16B則為該刷安裝於該電化學機械加工 裝置上的側視原理圖； 圖17A為依據本發明之第二項較佳具體實施例的一電化 學機械加工裝置之一部份的一原理圖，圖17B則為隔板25的 一透視原理圖； 圖18A為依據本發明之一第三項較佳具體實施例的一電 化學機械加工裝置之特徵部件的俯視佈置圖，圖18B則為相 關於圖18A之一側視原理圖； 圖19A為依據本發明之一第四項較佳具體實施例的一電 化學機械加工裝置之特徵部件的俯視佈置圖，圖19B則為相 關於圖19A之一側視原理圖； 圖20A為依據本發明之一第五項較佳具體實施例的一電 化學機械加工裝置之特徵部件的俯視佈置圖，圖20B則為相 關於圖20A之一側視原理圖； 圖21A為依據本發明之一第六項較佳具體實施例的一電 化學機械加工裝置之特徵部件的俯視佈置圖，圖21B則為相 -22- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐） 裝 訂 t 541609 A7 B7 五、發明説明（19 ) 關於圖21A之一側視原理圖； 圖22為描述依據本發明之第六項較佳具體實施例的一電 化學機械加工裝置的一晶圓和一電極的幾何形狀之原理圖； 圖23為依據本發明之一項較佳具體實施例的一電化學機 械加工裝置中，由相鄰電極間之_槽分開的複數個之扇形 電極的一俯視規劃圖； 圖24A為依據本發明之一第七項較佳具體實施例的一電 化學機械加工裝置之特徵部件的俯視佈置圖，圖24B為相關 於圖24A之一側視原理圖，圖24C則為依據本發明之第七項 較佳具體實施例的一晶圓之待機械加工表面與一室構件之 間的接觸部份之一放大原理圖； 圖25為依據本發明之一第八項較佳具體實施例的一電化 學機械加工裝置的一結構圖； 圖26A為依據本發明之一第九項較佳具體實施例的一電 化學機械加工裝置之特徵部件的俯視佈置圖，圖26B為相 關於圖26B之一側視斷面圖，圖26C則為依據本發明之第九 項較佳具體實施例的供應電流至該晶圓之方法的一斷面原 理圖； 圖27顯示依據本發明之第九項較佳具體實施例的該電化 學機械加工裝置的一電解電流與機械加工時間推移圖； 圖28為依據本發明之一第十項較佳具體實施例的一電化 學機械加工裝置的特徵部件說明圖； 圖29A為依據本發明之一第十一項較佳具體實施例的一 電化學機械加工裝置之特徵部件的俯視佈置圖，圖29B則 __-23-_ 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐）
裝 t 541609 A7 B7 五、發明説明（2Q ) 為相關於圖29A之一側視斷面圖； 圖30A為依據本發明之一第十二項較佳具體實施例的一 電化學機械加工裝置之特徵部件的俯視佈置圖，圖30B則為 相關於圖30A之一側視斷面圖； 圖31A為依據本發明之一項較佳具體實施例的一電化學 機械加工裝置的第一項變化之原理圖，圖31B為依據本發明 之一項較佳具體實施例的一電化學機械加工裝置的第二項 變化之原理圖，圖3 1 C則為依據本發明之一項較佳具體實 施例的一電化學機械加工裝置的第三項變化之原理圖； 圖32A為依據本發明之一項較佳具體實施例的該電化學 機械加工裝置的第四項變化之原理圖，圖32B則為依據本發 明之一項較佳具體實施例的該電化學機械加工裝置的第五 項變化之原理圖； 圖3 3 A為依據本發明之一第十三項較佳具體實施例的一 電化學機械加工裝置之特徵部件的俯視佈置圖，圖33B則為 相關於圖33A之一側視斷面圖； 圖34至圖36為以一習見之鑲嵌製程形成一銅膜的序列步 驟的斷面原理圖，圖34為形成一層間絕緣膜之步驟，圖35 為形成線路佈置溝槽和接點孔的步驟，圖36則為塗佈一障 壁膜的步驟； 圖37至圖39顯示圖36的後續步驟，其中圖37為形成一種膜 之步驟，圖38為形成一線路層之步驟，圖39則為形成線路 的步驟； 圖40為一斷面原理圖，用以說明與一習見之CMP技術形 -24- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 裝 玎
541609 A7 B7 五、發明説明（21 ) 成的一銅膜相關的一碟狀凹陷問題； 圖41為一斷面原理圖，用以說明與一習見之CMP技術形 成的一鈉膜相關的一腐蝕問題； 圖42為一斷面原理圖，用以說明與一習見之CMP技術形 成的一銅層相關的一凹槽問題；以及 圖43為一斷面原理圖，顯示一習見之CMP技術形成的一 銅膜中的刮痕和化學損傷。 發明之較佳具體實施例詳細說明 依據本發明之電化學機械加工裝置的各種具體實施例， 諸如用於製造半導體裝置者，將參考如附圖1至圖33B詳細 說明於下。 (第一項較佳具體實施例） 第一項依據本發明之電化學機械加工裝置的具體實施例 ，將由運用於雙重鑲嵌製程之半導體裝置金屬線路製造步 驟的一實例加以說明。 * 以下將說明使用依據本發明之電化學機械加工裝置的半 導體裝置製程。 首先，如圖1中所示，有一（氧化矽膜構成的）層間絕緣層 102配置於一（具有雜質擴散區（圖1中未顯示）之矽構成的）半 導體基板101上。此種層間絕緣層102係由一降壓化學汽相沉 積（CVD)技術所形成，使用（例如）TEOS (tetraethylortheosilicate ，四乙基原矽酸鹽）作為一反應源。一氮化矽膜和其他所謂 低k值（低介電常數）材料，以及TE0S膜等皆可作為層間絕緣 膜102。此類低介電常數材料包含SiF、SiOCH、polyallylether -25- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐） 541609 A7 _____B7 五、發明説明（22~~ porous silica >聚醯亞胺等。 然後’如圖2中所示，使用（例如）習見的微影及蝕刻技術 ’在該層間絕緣膜102中形成達到該半導體基板1〇ι中之該 雜質擴散區的接點孔CH，以及線路佈置溝槽μ。該線路佈 置溝槽的深度約為（例如）800 nm。 圖3中顯示下一步驟，其中有一障壁膜1〇3塗佈於該層間 絕緣膜102的表面上，以及接點孔CH和線路佈置溝槽M的表 面上。該障壁膜103包含（例如）丁a、Ti、w、c〇、Si或Ni 或這些金屬的合金或疊層板’以及包含TaN、TiN、WN、Co W 、C〇WP、TiSiN、NiWP等的磷或氮化物。包含上述材料的 該障壁膜103的厚度係以一習見之物理汽相沉積（pVD)技術 ，利用一濺擊設備、一汽相沉積設備等，或仍用cVD技術 形成至約（例如）25 nm。該障壁膜1〇3能防止該線路佈置材料 擴散進入該層間絕緣膜102，或改善該線路佈置材料對該層 間絕緣膜102的黏附性。例如，在該線路佈置材料為銅而該 層間絕緣膜102為由氧化矽所製成的狀況中，該障壁膜ι〇3 即為不可缺的，因銅對氧化矽具有較大之擴散係數，故易 使銅氧化。 圖4中顯示下一步驟，纟中係用相同於在該障壁膜ι〇3上 的該線路佈置材料的材料，以形成一種膜1〇4。該種膜ι〇4係 由一習見之濺擊技術所形成，其厚度約為（例如）15〇 。 該種膜104係用來（例如）在線路佈置溝槽M及接點孔ch之中 引導後續電鏡及加速金屬膜生長。 下一步驟顯示於圖5,其中係在該障壁膜刚上以包含A1 _ _26_ 本紙張尺度適用中®國*標準(CNS) A4規格(21QX297公爱) --- 541609 A7 B7 五、發明説明（23 ' W、WN、Cu、Au或Ag或這些金屬的合金形成一線路佈 置層105 ’其厚度約為（例如）16〇〇 nm。該線路佈置層ι〇5最 好係由包鍍或化學鐘（electr〇less plating，無電沉積）技術形 成，然而亦可應用CVD、PVD或濺擊技術。該種膜1〇4係與 孩線路佈置層105整合在一起。該線路佈置層1〇5的表面可 能有（例如）約800 nm高度及深度的凸出物。下列敘述係依 據以銅作為線路佈置層105之一實例做成。 上述製造步騾係類似於現存習見的製程。然而，在依據 本發明的该電化學機械加工程序中，在該層間絕緣膜丨〇2上 的琢多餘線路佈置層105係由電化學機械加工，而非由一化 學機械拋光（CMP)技術所移除。具體而言，該銅膜係用電 解作用以陽極氧化使其離子化，或以螯化削弱該膜表面， 使其易於由一擦拭器移除或拭去。 圖6中顯示一形成該螯化膜的方法。有一陰極構件12〇配 置於該銅膜105之上方且與其平行，並有一包含電解液和添 加物（諸如銅螯化劑）的電解溶液EL置於該陰極構件12〇與該 銅膜105之間。必須留意，圖4及後續圖中皆未顯示該陰極 構件120和該電解溶液EL。該電解溶液可能包含與上述=同 的拋光劑、Cu離子等。該電解溶液最好係受溫控，以使該 金屬膜表面的氧化、螯化速率及擦拭速率達到最大值。μ 為此特定目的，可用的適當螯化劑包含如化學式（1)所示 之奎納定酸（quinaldine acid)、如化學式（2)所示之氨基乙酸 (glycine)、如化學式（3)所示之檸檬酸（citric acid)、二化學 式（4)所π之草酸（oxalic acid)以及如化學式（5)所示之丙酸
裝 訂 f
541609 A7 B7 五、發明説明（24 ) (propionic acid) 〇 (化學式1)
H〇〇C (1) (化學式2) nh2ch2cooh (化學式3) (2) ch2coohHQ—C——COOH I ch2cooh (3) (化學式4) (COOH)2 (化學式5) C2H5COOH 作為一陽極的該銅膜105受氧化形成CuO。 於該銅膜105之凸起表面與該陰極構件120間 該銅膜105之凹陷的表面部份與該陰極120間 (4) (5) 在圖6中，由 的一距離d 1比 的一距離d2為 -28- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 541609 A7 B7 五、發明説明（25 ) 短，故在該凸起部份的電流密度較該凹陷部份者為高，從 而加速了該凸起部份處的陽極氧化。
裝 如圖7中所示，該陽極氧化銅膜（CuO) 105的表面係被該 電解溶液中的該螯化劑所螯化。在以奎納定酸作為螯化劑 的狀況中，該膜形成如化學式（6)所示的螯化化合物。若使 用氨基乙酸，該膜會形成如化學式（7)所示的螯化化合物。 此種螯化膜106具有較銅為高的電阻值，並顯出極低的機械 強度。結果，在銅膜105上形成該螯化膜106之後，由該銅膜 105經該電解溶液EL流至該陰極120的電流變得較少。在陽 極氧化之前，銅的螯化受到抑制。 (化學式6)
t -29- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐） 541609 A7 B7 五 發明説明（26 ) (化學式7)
CH〇 IGO 此時，如圖8所示，以擦拭、機械拋光等方式選擇性地移 除該螯化膜106的凸起部份。在以機械拋光等方式移除該螯 化膜1 06的狀況中，可·預先在該電解溶液EL中加入拋光泥 漿（未顯示）。由於該螯化膜106具有相對較低的機械強度， 可藉振動該基板1 01或藉該電解溶液的喷流輕易移除該螯 化膜106。應注意，由於該銅膜105具有較低電阻值之凸起 部份係暴露於該電解溶液EL之中，故使由該銅膜105經該 電解溶液EL流至該陰極120的電流增加。 參考圖9，暴露於該電解溶液中的該銅膜105之凸起部份 具有較低電阻值，且距離該陰極120較近，故能較快受陽極 氧化，並使該陽極氧化之銅螯化。由該銅膜105經該電解溶 液流至該陰極120的電流再度降低。然後，由擦拭等方法選 擇性地將該螯化膜106的凸起部份移除。接著.，暴露出來的 銅膜再接受陽極氧化、螯化並選擇性地拭去。此種程序重 複進行。由該銅膜105經該電解溶液EL流至該陰極120的電流 在拭去該螯化膜106後立即增加，而在生成該螯化膜106後又 會減少。 在完成上述程序之後，如圖10中所示，該銅膜105被整 -30- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 裝 訂 t 541609 A7 B7 五、發明説明（27 ) 平。 被整平的該銅膜105進一步被擦拭等方法移除，而由該銅 膜1 0 5經該電解溶液EL流至該陰極120的電流將達到一第一 度之最大值。陽極氧化、生成螯化膜106以及移除螯化膜1〇6 、 的步驟繼續進行，直到該障壁膜103上的多餘銅膜1〇5完全 移除，如圖11中所示。 接著，如圖12中所示，在該銅膜1〇5的整個表面上繼續執 行上述程序’將可暴露出該障壁膜1〇3的表面。由於該障壁 膜103具有較高的電阻值，故於移除該螯化膜1〇6之後，電 流值即開始下降。此即減少所供應電流，然後停止供應電 壓的時機（終止點），從而停止進一步陽極氧化的螯化動作。 經過上述程序，可使該銅膜105的原生粗糙表面達到平坦 狀態。 然後，配置於該線路佈置溝槽之外的障壁膜1〇3被移除， 以形成銅線路。 依據應用本發明的一項電化學機械加工方法，可使用明 顯地比正規化學機械拋光技術所用為低的機械加工壓力， 以電化學地移除多餘的金屬（銅）膜。與簡單的機械拋光相 較，此法具有減少刮傷、段差、碟狀凹陷、腐蝕等的優點 。此種低壓電化學機械加工亦極方便應用於有機、低介電 常數、多孔低介電常數絕緣膜製成的層間絕緣膜1〇2上，因 其具有低機械強度’並易受正規化學機械拋光技術所毀壞。 、在使用含有氧化銘的拋光泥漿的_習見化學機械抛光程 序中，對CMP機械加工作出貢獻之後的粒子可能會留在該 本紙張财賴*鮮(⑽）A4規格(靠297公爱) 541609
發明説明 28 鋼表面或埋於其中，從而造成爾後的問題。另一方面，就 ^據本發明的該電化學機械加工方法而言，其係使用含有 :化㈣電解落液，而在表面上生成的該螯化膜機械強度 極弱，故能使用不含拋光粒子的電解溶液，藉擦拭等方法 將其充分移除。 另外，當為控制電化學機械加工而監控一電解電流時， 即可監控該電化學機械加工程序的進度。 應用依據本發明之該電化學機械加工裝置的該電化學機 械加工方法並非限於上述具體實施例。它亦可應用於別種 包含一非銅金屬（例如A卜W、WN、Cu、An、Ag或這些 材料的合金）的線路層上。它亦可應用於由上述材料製成= 障壁膜I電化學機械加工上。可將它應用於其他有別於線 路佈置膜的各種金屬膜的電化學機械加工上。同時，該螯 化劑與該陰極亦可用其他材料製成，而不會脫離本發明的 範疇及主題。應留意，利用依據本發明之該電化學機械加 工裝置的製造半導體裝置之方法非僅限於上述具體實施例 。例如，除了限於作金屬膜的電化學機械加工之外，本發 明並無其他限制，因此可將其運用於一單 如上述的雙重議程。可修改形成接點孔=佈= 槽以及障壁膜的方法，而不致脫離本發明的範圍。 現在，有一依據本發明之電化學機械加工裝置之具體實 施例的結構將說明於下。圖6顯示依據本發明之該電=學 機械加工裝置的具體實施例之架構。圖13中之電化學機械 加工裝置包括一機械加工頭部份H、_電解電源供應器61 0
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線 -32-
541609 A7 B7 五、發明説明（29 ) 、一控制器55以控制該電化學機械加工裝置之整體作業， 以及一電解溶液供應裝置81。若需要時，亦可增加一据光 泥聚供應裝置71。雖未顯示於圖13中，本具體實施例的電 化學機械加工裝置係安裝於一無塵室（clean r〇〇m)中，該無 塵A係配備有一輸入/輸出埠以供一含有待機械加工物件 之晶圓的一晶圓匣攜入/攜出。同時尚有一介於該電化學機 械加工裝置與該輸入/輸出埠之間的一晶圓傳送機械臂，以 處理透過該輸入/輸出埠由該晶圓匣帶入該無塵室的晶圓 ’將其傳送至該電化學機械加工裝置，反之亦然。 該機械加工頭部份Η包含一電化學機械加工用具夾1〇，用 以夬持一電化學機械加工用具η，並於必要時使其轉動， 另有一 ζ轴定位機構（定位構件）30以使該電化學機械加工 用具夾ίο在ζ軸方向定位，以及一 χ軸移動機構（可轉動夾持 構件及相對移動構件）40以在χ軸方向上夾持、轉動及移 動該待機械加工物件之晶圓w。 該Z軸定位機構30包含安裝於一柱（圖13中未顯示）上之 一 z軸伺服馬達31、與該z軸伺服馬達31耦合的一滾珠螺 絲軸桿31a、與一夾持裝置13及一主軸桿馬達14耦合並具有 一螺絲部份的一 Z軸滑動器32，以及配置於該柱（未顯示） 上以在Z軸方向上可移動地夾持住該z軸滑動器％的一導 軌33 〇 孩Z軸伺服馬達3丨於接收到與該z軸伺服馬達3 1連接的 該Z軸驅動器51發出的一驅動電流時，受驅動旋轉。滾珠 螺絲軸桿31a係沿著該之軸配置，一端連至該z軸伺服馬達 -33- 541609
31，另一端則由配置於上述柱子（未顯示）上的該夾持構件可 轉動地夾持住，因而與該z軸滑動器32的螺絲部份耦合。 上述架構使孩滾珠螺絲軸桿31a於受該z軸伺服馬達31驅 動時旎夠轉動，並可移動地使夾持於該電化學機械加工用· 具夾10之上的該電化學機械加工用具n能定位於該冗軸 方向上的任一位置。該z軸定位機構3〇的定位精度約為（ 例如）0 · 1 # m解析度。 該X軸移動機構40包括一晶圓平臺42以夾持該晶圓w、 供應驅動動力以轉動該晶圓平臺的一驅動馬達私、將該驅 動馬達44與該夾持裝置45之一旋轉軸桿耦合的一皮帶 、配置於該夾持裝置45之上的一電解溶液浴池47、該驅動 馬達44及該夾持裝置45配置其上的一 χ軸滑動器48、配 置於一平臺（未顯示）上的一 X軸伺服馬達49、連接至該χ 軸伺服馬達49的一滾珠螺絲軸桿49a，以及具有一螺絲部 份以配合該滾珠螺絲軸桿49a並與該χ軸滑動器48耦合的 可動構件4%。 " 該晶圓平臺42係設計以（例如）用一真空夾持構件以真空 吸住該晶圓W。該驅動馬達44係與供應驅動電流的一平臺 驅動器53連接。該驅動電流係受控制以一理想轉動圈數轉 動該晶圓平臺。該X軸馬達49係連接至一 χ軸驅動器54 以於接受自其產生的驅動電流時進行轉動，而該χ軸滑動 器48則係受該滾珠螺絲軸桿49a及該可移動構件=著 該X軸方向所驅動。供應至該x軸馬達49的該驅動^流 係受控制以控制該晶圓平臺42沿著該χ軸方向的速率。& ..__ - 34 ~ 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(2l〇x&7公爱） 541609 A7 B7 五、發明説明（31 ) 該電解溶液供應裝置81藉一供應噴嘴（未顯示）將包含電 解液及添加物的電解溶液EL供應至該晶圓W上。該電解 溶液的溘度最好係調整至約80°C或稍低，以加速陽極氧化 。該電解溶液EL係儲存於該電解溶液浴池（或貯槽）47中，> 以將電解溶液供應至該晶圓之待_械加工表面上。同時， r 該電解溶液EL亦可以充分供應至該晶圓之待機械加工表面 ，由表面張力支撐於該表面上。經過一段預設時間之後， 該晶圓平臺4 2受驅動旋轉，以讓該晶圓上的電解溶液離開 該位置。如下所述，亦可使用電解溶液流出至該晶圓的材 料，作為該擦拭器的材料。 電解液可為有機溶液，或為水溶液基底。該電解液可包 含（例如）硫酸銅、硫酸按、鱗酸等酸類，或ethyldiamine、 NaOH、KOH等之鹼類。同時，亦可利用如甲醇、乙醇、 甘油和乙二醇（ethylene glycol)等有機溶劑的稀薄混合溶液 作為電解液。Cu離子、拋光劑或螯化劑等皆可當作添加物 。例如，硫族、諸如氫氧化銅及磷酸銅之類的銅離子族、 氯離子族、benzothoriazole BTA)和聚乙二醇（polyethylene glycol)等，皆可作為拋光劑。例如，除了上述之奎納定酸 、氨基乙酸、擰檬酸、草酸以及丙酸之外，亦可用奎林 (quinoline)、氨荀酸（anthranilic acid)等作為螯化劑。 該拋光泥漿供應裝置7 1將拋光泥漿由一噴嘴（未顯示）供 應至一晶圓W之上。作為拋光泥漿的為（例如）一氧化水溶 液，主要包含過氧化氫（hydrogen peroxide)、硝酸鐵（ferric nitrate)、琪酸4甲（potassium iodate)等，以及少量氧化I呂 -35- 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 541609
(alumina)、氧化鈽（cerium〇xide)、二氧化珍（仙叫、氧化 鍺（germanium oxide)等之拋光粒子。另外，必要時亦可供 應拋光泥漿。 ’、 再者，圖14中顯示依據本發明之一項較佳具體實施例的 電化學機械加工裝置之電化學機蟀加工用具夾部份1〇之架 構。該電化學機械加工用具夾部份1〇，包含具有一機構= 夾持該電化學機械加工用具n並對其施壓的一夾持構件Ο 、夾持住該夾持構件12使其能跟隨一主軸桿13a轉動的一爽 持裝置13、用以使該夹持裝置13所夾持之主軸桿以轉動的 一王軸桿馬達14以及配置於該主軸桿馬達14之上的一汽 紅裝置1 5。 孩王軸桿馬達14包括（例如）一直接驅動馬達，其包含與 琢王軸桿13a耦合的一轉子（未顯示）。同時，於該主軸桿馬 達14中央部份配置了一貫通孔，以插入該汽缸裝置丨5之一活 塞桿15b。該主軸桿馬達14係由一主軸桿驅動器”供應的二 驅動電流所驅動。該夾持裝置13係配置有（例如）一氣壓軸 承，以可旋轉地夾持住該主軸桿13a。於該夾持裝置13的該 主軸桿13a的中央部份亦配置有一貫通孔，以供插入該活塞 桿 15b 〇 該炎持構件12包括一耦合構件夾12a、一耦合構件12b、一彈 性構件12c以及由P0M(聚甲駿，p〇iyOXymethylene)或其他材 料製成的一絕緣板12d。該絕緣板i2d係由複數個之桿狀耦合 構件12b與該搞合構件夾12a轉合。這些轉合構件丨2b係配置於 離該絕緣板12d之中心軸等距的位置，吳相對於該耦合構件 ____-36- 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐） 33541609 夾12a可移動地被夾著。此一特定結構使該絕緣板12d能沿著 ^轉口構件夾12a的轴線方向移動。同時，在該絕緣板I%與 邊耦合構件夾12a之間亦配置了以一捲形彈簧製成的彈性構 件12C ’以對每一耦合構件12b提供（例如）1 kg的彈力。 在該絕緣板12d的底面上配置了 一電極板23，作為該電化 學機械加工用具Η的一陰極。一擦拭器24安裝的方式係使 用一 〇形環24a將其蓋住該電極板23及該絕緣板12d。該擦 拭為24有一軟性擦拭材料、海綿狀材料、通氣材料或其他 彈性材料製成的表面，用以擦拭固定地放置於一晶圓平臺 之上的該曰曰圓W。該擦拭器24係由（例如）諸如聚乙烯醇 縮醛（P〇lyvinyl acetal，PVA)之類的通氣材料、（聚）亞胺酯 ((polyurethane)泡沫塑料、鐵氟龍（Tefl〇n，註冊商標）泡沫 塑料、鐵氟龍不織布（non-w〇ven Tefl〇n fabdc)、三聚氰胺 (melamme)樹脂、環氧樹脂等所製成。該擦拭器材料所需 的電氣特性包含不導電及離子的絕緣性。因此，最好係使 用一纖維材料，且因其可具有氣孔（p〇res)填滿電解溶液以 潤濕該電極22與該晶iW之間的間隙。同時，此種捭拭器 24能擦拭該晶圓W的表面，而不致引起任何刮痕之^的損 傷。 、 由於夾住該電化學機械加工用具n的該夾持構件12係輕 合於該夾持裝置13的該主軸#13&之上，主軸桿13a的轉動能 使該電解用具11跟著轉動。 該汽缸裝置15係安裝於該主軸桿馬達14的一外殼上， 並具有一活塞1 5a，此活塞係由（例如）供應進入該汽缸裝置
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線 -37- 541609 A7 B7 五、發明説明（34 ) 1 5的氣壓沿著由箭頭A1及A2所代表之方向驅動。該活塞 1 5a係與一活塞桿15b耦合，此活塞桿係延伸穿過該主軸桿 馬達14友該夾持裝置13。例如，有一壓力構件15c耦合於該 活塞桿15b的尾端，介於該活塞桿與該絕緣板12d之間，其耦 合方式使該絕緣板在某一限度以0能改變其位置。該壓力 構件15c係設計以接觸該絕緣板12d位於背面的開口部份的周 圍，以藉該活塞桿15b沿著該箭頭A2的方向驅動，壓迫該絕 緣板12d。 如上所述，該絕緣板12d係相對於該耦合構件夾12a可移 動地被夾住，而該絕緣板12d與該耦合構件夾12a則係由該彈 性構件12c所耦合。當高壓空氣供應至該汽缸裝置15以移動 該活塞桿15b向下(如箭頭A2所示）時，該壓力構件15c將該絕 緣板12d向下壓，與該回復力相抗。此係伴隨著該擦拭器24的 向下運動。可調整該彈簧的力量或該彈性構件12c的數量，以 設定該回復力至一預設值。當停止供應高壓空氣至該汽缸 裝置時，該彈性構件12c的回復力將該絕緣板12d以及該擦拭 器24向上拉。 在該汽缸裝置1 5之該活塞桿1 5b之中心部份形成貫通孔 ，以固定地容納一導電軸桿20。該引導電流之軸桿20係以 一適當導電材料製成，並有一上端延伸穿過該活塞15a至該 汽缸15之上的一旋轉接頭16處。另一方面，該導電軸桿20的 下端延伸穿過該主軸桿13a，並透過一線路20a連接至一電極 板23。 該電極板23係由一導電材料製成，並係藉該導電軸桿20 -38- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 541609 A7 B7 五、發明説明（35 ) 與一電解電源供應器6 1之一負電極（陰極）電性連接。因此 ，對該電極板23的材料並無限制。該電極板23最好係具有 排氣孔Η，以自該待電化學機械加工物件（例如晶圓W)之表 面排出氣體。該氣體係由於該晶圓W上的金屬膜的電解反 應結果所產生。形成這些排氣孔Η係為避免由氣體引起的 不便，例如在該電極板23與該晶圓W之間不均勻的電解反應等 。例如，直徑3.2 mm的1 6個排氣孔在一直徑1 5 0 mm、厚度 1 m m的銅電極板中形成。或者’可將該電極板2 3建構成 可轉動，以擴散來自該晶圓W與該電極板23間由該電解 反應產生的氣體。 另一方面，有一導電刷27固定地配置於該晶圓W的待 機械加工表面周圍部份，其配置方式使該導電刷27與該待 機械加工晶圓W的表面接觸。 由於該導電刷27係與（例如）該電解電源供應器6 1之一正 電極（陽極）電性連接，故該導電刷27最好係由銅或較（例如） 形成於該晶圓W上的銅膜高貴之金屬製成。 該導電軸桿20的中心部份係形成一貫通孔，以將含有螯 化劑的該電解溶液EL供應至該晶圓W上。或者，可用其 他供應方法，例如將該電解溶液儲存於一電解溶液貯槽中 。亦可由該導電軸桿20中的該貫通孔供應化學拋光劑（拋光 泥漿）SL，該導電軸桿係作為該旋轉接頭16與該電極板23 間的一電氣連接。該旋轉接頭1 6係與（例如）該電解電源供 應器6 1的該負電極電氣連接，以繼續供應電流至該轉動中 的導電軸桿20。 -39 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐）
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線 541609 A7 -------—____B7 五、發明説明（36 ) 孩電解電源供應器（電流供應構件）6丨在上述旋轉接頭Μ 與孩導電刷27之間供應一預設電壓。在該旋轉接頭16與該 導電刷27之間供應電壓，使該晶圓w之表面上的該銅膜（ 待電氣機械加工之一物件）與該電極板23之間通過該擦拭器 24產生一電位差。該電解電源供與器61最好係包含一交 換凋節私路（switching regulat〇r circuit)的一電源供應器， 丄固足重複速率輸出電壓脈衝，而非供應一固定電壓的 一固疋電壓電源供應器。例如，該電解電源供應器6 1供應 一固定重複速率之脈衝輸出，但其脈衝寬度係可控制於1 、2、5、10、20或50 ms之任一寬度，其輸出電壓為5 V( 直流）’而最大輸出電流則為2至3安培。 選取如此短暫脈衝電壓的原因，係欲減少每一脈衝的陽 極氧化量。此法能藉避免該銅膜短暫且明顯的陽極氧化， 有效完成一系列之最小機械加工，此陽極氧化可能係由電 阻值因该電極與該晶圓w表面上該銅膜的不規則表面之間 哭然改變時發生的放電火花、氣泡或粒子所產生。由於, 輸出電壓相較於該輸出電流為較高，在設定該電極間距= 寺可有二餘裕。換吕之，電極間距離些微的改變，僅會 造成最小的電流變動，因使用了較高的輸出電壓。然而^ 留意’所供應之脈衝並非限於上述實W，且該重複脈衝 為方形脈衝、正弦波、迅速上升、三角波或pAM(脈衝調幅
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例如，該電壓可為一重複正 10 ms，或可為 2〇 至 50 ms ON 電壓脈衝，其脈衝寬度約5至 的時間，加上5至1〇 ms反 40- 本紙張尺度適ϋ家標準規格(210 X 297公釐] 541609 A7 B7 五、發明説明（37 ) 向極性時間。 其電壓等級可為0.8至1.2 V的直流脈衝，或是0.8至 1.2正電'伏特及-0.8至-1.2負電伏特。 其電流密度可為（例如）約每平方公分10 mA的一正脈衝， 或每平方公分1 〇 m A的正脈衝加占每平方公分2 m A的負 脈衝的一交流脈衝。 如上述將電解溶液供應至該待機械加工之表面，並自該 電解電源供應器供應電壓至該電極板23與該待機械加工之 表面間，可使一待機械加工之表面（例如其表面上具有突起 和凹陷的一銅膜）接受電氣機械加工，以由上述機制使其減 少表面不規則性，或使其表面變平滑。 該電解電流的值會影響該電氣機械加工的品質，且係取 決於所供應電壓以及該電極板23與該待機械加工之表面間 的電阻值。因此，該電極板23與該待機械加工之表面間的 距離d最好係調整到（例如）數個mm至幾分之一 mm的範圍 。在此特定具體實施例中，其係實質上由該擦拭器24的厚 度所決定。 依據本發明，該電解電源供應器6 1可配置一電流計62作 為電流偵測構件。該電流計使其可監控該電解電源供應器 6 1之電解電流，並可對一控制器55提供受控制的電流信 號62s。該電解電源供應器6 1亦可配置一電阻計，作為取 代該電流偵測構件的電阻偵測構件。該電阻偵測構件的功 能係與該電流偵測構件的功能相同，。 該控制器55具有控制該電化學機械加工裝置的整個操 •_-41 -_ 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 541609 A7 ______B7 五、發明説明（38 ) 作的功能。亦即，該控制器5 5供應一控制信號52s送至— 主軸桿驅動器5 2以控制該電化學機械加工用具1丨的轉動 圈數、一控制信號5 1 s送至該Z軸驅動器5 1以控制該電化 學機械加工用具11在Z軸方向的位置 '一控制信號53s送 至一平臺驅動器53以控制該晶圓_ W的轉動圈數，以及— 控制信號54s送至一 X軸驅動器54以控制該晶圓w在X 軸方向的速度。同時，該控制器55能控制一電解溶液供應 裝置8 1和一拋光泥漿控制裝置7丨的操作，以控制該電解 溶液EL和該拋光泥漿SL供應至該機械加工頭部份的作業。 同時’該控制器55係架構以控制由該電解電源供應器6 j 發出的脈衝之輸出電壓和頻率以及脈衝寬度。該控制器55 由該電解電源供應器61中的該電流計62發出的該電流信號62s ，以依據該電流信號62s控制該電化學機械加工裝置的作 業。亦即，该控制器55係依據所衍生的電流信號62s進行 控制以維持該電解電流，將該電流信號62s回饋至該z軸 伺服馬達31，並依據該電流信號62s所定義的電流值，停止 該電化學機械加工裝置的電化學機械加工作業。 可供應一重複脈衝，使流經該陰極構件和該金屬膜的電 流可以一梯級方式改變。 例如，流經該陰極構件和該金屬膜的該重複脈衝，在移 除該金屬膜的最初階段係設定成逐漸增加者。此法能有效 地防止在供應電壓的起始階段瞬間供應高電壓，使該待移 除金屬膜表面狀態變質。因在接近移除該金屬膜的最終階 段時，該電流信號62s會變小，故會將該電流信號62s盘 -42、
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:謂的「張力板」。該導電刷27係以 於孩電解溶液的材料製成，並於該接點部份27b ^^谷 金（platinum)。或者，該導電刷 ，又上白 在依據本發明之較佳具二 且由、… 1 一實犯例的孩電化學機械加工用
裝 ”中，㈣解溶液係自該電解溶液供應構件供應至 :《類的金屬膜的-待機械加工物件的該待機^加工表面 上。同時，有電流自該電源供應器流經該電極板23及該待 機械加工金屬表面，以陽極氧化離子化或以螯化劑藉整化 ，應加以螯化。被陽極氧化削弱的該金屬膜，可由該擦拭 器的擦拭移除。此即意謂在該待機械加工物件之該金^膜 表面上的任何段差皆可有效減少，而能以低壓藉該電化學 機械加工形成一平滑表面。
與一簡單機械拋光比較，此法具有減少刮痕、使段差緩 和以及減少綠狀凹陷和腐蝕等的優勢。因此，要對諸如該 層間絕緣膜之類具有一有機低介電常數薄膜，或一多孔低 介電常數絕緣膜之類的待機械加工物件執行機械加工時， 此法即非常有用。 (第二具體實施例） 圖1 7 A中為依據本發明之第二項較佳具體實施例的該電 化學機械加工裝置之一主要部分的結構示意圖。該第二項 較佳具體實施例之電化學機械加工裝置，具有大致上類似 於該第一項較佳具體實施例的架構，但在該電極板23的機 械加工表面側配置有一隔板25作為陰極。 圖17B為該隔板25之透視原理圖，其可包括一柱狀基座 _____ - 44 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐） 541609 A7 B7 五、發明説明（41 ) ，中間有貫通孔25a形成，以傳遞該電解溶液。在此具體實 施例的電化學機械加工裝置中、該隔板25的厚度係可在（ 例如）幾個mm至幾分之一 mm範圍内變化，以控制該電極 23與該晶圓W之待機械加工表面間的距離。以此方式，可 調整該電解電流，以改善該電化學機械加工的品質。此第 二項具體實施例應可享有該第一項具體實施例的所有優點。 (第三具體實施例） 圖1 8 A中顯示依據本發明之第三項較佳具體實施例的電 化學機械加工裝置的主要部份之俯視原理圖，其中包含晶 圓、作為陰極的電極板以及一擦拭器。圖1 8B為相關於圖 1 8 A之一側視原理圖。 與第一和第二項具體實施例不同的是，依據該第三項角 加具體實施例的該電化學機械加工裝置具有相互分離的電 極板與擦拭器。亦即，晶圓W係安裝在一可轉動晶圓平臺 42之上，其受驅動旋轉時係以待機械加工表面朝上。由一 電極支架34支撐作為陰極的該電極板23，以及由一擦拭器 支架35支撐的該擦拭器24，二者係以對面關係配置於該晶 圓W之待機械加工表面。 換言之，該電極支架34可轉動地夾持該電極板23，其方式 為繞著該支架軸線AX轉動該電極板23。當該電極板23自收 回位置移動至該晶圓W之上方時，該支架軸線AX的部份向 下移動，以調整該電極板23與該晶圓W之待機械加工表面間的 距離，從而維持一非接觸關係。 該電極板23並不需為可轉動。 -45- 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)
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線 541609 A7 B7 五、發明説明（42 ) 另一方面，該擦拭器支架35可轉動地支撐該擦拭器24，並 沿著一方向往復移動，同時對該待機械加工表面供應一特 定壓力，該擦拭器支架35的結構，實質上係與該第一項較 佳具體實施例的該電化學機械加工用具夾部份的結構相同 。該擦拭器24的往復動作，係與該電極板23的轉動動作同 步。當該電極23係在回復位置時，該擦拭器24朝該晶圓W 的中心移動至圖中的右側位置。當該擦拭器24移動至圖中 之左側位置，離開該晶圓W的中心時，該電極板23即進行一 轉動動作，以獲致與該晶圓W的最大重疊面積。同時，有 一或多個導電刷27連接至該電解電源供應器的正電極上， 其配置方式係能接觸該晶圓W之待機械加工表面的外緣。 在上述電化學機械加工裝置之較佳具體實施例中，其電 解溶液係供應至該晶圓W之待機械加工表面上，且有一理 想電壓自該電源供應器供應至該電極板23與該晶圓W之待機 械加工表面之間，電解反應係發生在該電極23對面的該待 機械加工表面上。由於該晶圓W正在轉動，發生電解反應 的位置之部份會轉動進入該擦拭器24對面的區域而被拭去 。如此，該晶圓W的待機械加工表面將被電氣機械加工。 依據此項較佳具體實施例的電化學機械加工裝置，作為 陰極的該電極板與該擦拭器係分開配置，因此可將其位置 、壓力、與待機械加工表面間的距離、轉動速度等設定成 任何理想數值，使該電極板與該擦拭器達到較佳的條件。 結果，可設定該電極板與該擦拭器，以改善該電化學機 械加工的品質。 -46- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐） 541609 A7 B7 五、發明説明 ( 43 ) 此項具 體 實施例係對此類應用有效，其中 該待機 械加 工 表面係最 好在該電解反應一段時間之後才被拭去。 擦拭速 度或比車 可 由（例如）控制該晶圓的轉動圈數加以調整。 此項具 體 實施例同樣應可享有本發明之該 第一項較佳 具♦ 體實施例 的 所有優點。 (第四具體實施例） 圖19A 為 依據本發明之第四項具體實施例 的電化 學機 械 加工裝置 之 俯視佈置圖，其構成分子包含該 晶圓、 作為 陰 極的該電 極板以及該擦拭器。圖19B為相關於 圖19A 之一 側 視圖。 此具體 實 施例大體上具有與該第三較佳具 體實施 例相 同 的結構， 但 其具有陰極功能的電極板23與該 擦拭器 24則 皆 為一橢圓 形 狀。它們係建構以繞著相反方向 旋轉， 使其長 軸不致相 觸 〇 在此項 具 體實施例中，該晶圓W的整個表 面皆可 受到 機 械加工， 而 不需該電極板23進行回復，以及 該擦拭 器24 的 往復動作 〇 (第五具體實施例） 圖20A 為 依據本發明之第五項較佳具體實 施例的 電化 學 機械加工 裝 置之俯視佈置圖，其主要部份包 含該晶 圓、 作 為陰極的 該 電極板以及該擦拭器。圖20B為相關於圖20A 之 一側視圖 〇 依據該 第 五項較佳具體實施例的電化學機 械加工 裝置 包 含作為陰 極 的該電極板以及該擦拭器，二者 係類似 於該 第 -47- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 541609 A7 B7 五、發明説明（44 ) 三項較佳具體實施例地相互分開，但其不同處在於：該陰 極係固定而非被旋轉驅動。 該電極板23大致為新月形（或大體上為半圓形，在其弦上 有一凹陷部份）以覆蓋該待機械加工表面之一周圍部份。然 而，該電極板23可在圖中上下移動，以調整與該待機械加 工表面間的距離。 另外，在該新月形電極板23之輪廓上的該凹陷部份係與 該圓形擦拭器24之外緣部份配合。 在此項具體實施例中，並不需該電極板23和該擦拭器24 的移動動作，以完成該晶圓W整個表面的電化學機械加工。 其餘包括與該待機械加工晶圓W之表面的外緣接觸的導 電刷27在内的結構，都與本發明之第三項較佳具體實施例 類似。 依據本具體實施例中的該電化學機械加工裝置，作為陰 極的該固定電極板23使其可將直徑設定成較晶圓W之直徑 為大。此即避免了在較晶圓W為小的電極板23之外，該晶 圓W的周圍會留下任何未機械加工區域的問題。 擦拭器24及該擦拭器支架35，可具有與本發明之第三 項具體實施例中相同之結構。分別作為陰極和陽極的電極 板23和導電刷27以及擦拭器24，皆係位於儲存在該電解 溶液貯槽47内的該電解溶液EL之中。電流自導電刷27經 晶圓W及電解溶液EL流至電極板23或陰極。 雖然陰極電極是固定的，但該擦拭器24、該擦拭器支架 3 5以及該晶圓W則各自獨立轉動，以執行該待機械加工晶 -48- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 541609 A7 B7 五、發明説明（45 ) 圓W之表面的電化學機械加工。 在此特定較佳具體實施例的電化學機械加工裝置之中， 作為陰極的該電極板以及該擦拭器係分離開的，以分別設 定其相對位置、壓力、與待機械加工表面間之距離以及轉 動速度等，以滿足該電極和該擦拭器的較佳需求。 此即意謂：該電極以及該擦拭器皆可調整，以改善該電 化學機械加工方法。 同時，對那些最好在電解反應一段時間之後才執行擦拭 的應用而言，此項具體實施例係特別適用，例如控制該晶 圓的轉動圈數，以調整該電解移除的速度或速率。 另外，此項較佳具體實施例應可享有上述第一項較佳具 體實施例的所有優點。 (第六具體實施例） 圖21A為本發明之一第六項較佳具體實施例之電化學機 械加工裝置的一主要部份的俯視圖，顯示該晶圓、陰極和 陽極以及該擦拭器的佈置。圖21B為相關於圖21A之一側 視圖。 此項較佳具體實施例大體上與第三項較佳具體實施例具 有類似的結構，然而仍有以下幾點相異之處。與該待機械 加工晶圓W之表面配置於一對面關係的該電極係分離成兩 個同心圓環，或一較大外側電極2 3 a作為陽極，以及一較 小内側電極23b作為陰極，從而免除了諸如該導電刷之類 的一接點電極。陽電極23a與陰電極23b二者，對該待機 械加工之表面皆係配置於一非接觸之關係。其餘部份則係 -49- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 541609 A7 B7 五、發明説明（46 ) 類似於第三項較佳具體實施例。 在此將對上述較佳具體實施例之電流傳導作一特別說明 ，其中之陰極電極23a以及陽極電極23b二者皆係配置於 一非接觸關係中。圖22說明了晶圓W與該二電極(23a和23b)， 間的位置關係。二電極（23 a和23b)皆係安裝於一絕緣支架 3 4a上，而該絕緣支架34a與該晶圓W之間的間隙，在該 電極（23a和23b)的鄰近區域充滿了電解溶液EL。 在上述實例中，在該陽電極23a與該陰電極23b之間供 應有一電壓。 該絕緣支架34a之電阻值R0相當高，故實際上並無電流 i0從該陽電極23a通過該絕緣支架34a流至該陰電極23b。此即 意謂：由該陽電極23a流至該陰電極23b的電流係分割為流經 具有電阻值R1的該電解溶液EL的電流i 1，以及流經該電 解溶液EL、該晶圓W的表面區域並再度流經該電解溶液EL的 電流i2。 應注意，該電解溶液EL中的電阻值R1係和該陽電極23a 與該陰電極23b之間的一距離D成比例的。另一方面，流 經該晶圓W之表面區域的電流通路的電阻值R2則係和該晶 圓W與該電極（23a和23b)之間的一距離d成比例的。經由 選擇一足夠較介於該晶圓W與該電極（23 a和23 b)之間的距 離d為大的一距離，直接流經該電解溶液EL中的該電阻值 R1的該電流i 1較小，而該電流i2則較大，因此大部份的 電解電流係實質上流經該晶圓W的表面區域。 當電流如上所述地流經該晶圓W的表面區域時，在該晶 -50- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐） 541609 A7 B7 五、發明説明（47 ) 圓W的表面上的該金屬膜（諸如銅膜）即受到該電解溶液EL 之電解反應的陽極氧化。該金屬膜受到該電解溶液中的螯 化劑的籬子化或與之反應，以致使其削弱而易於被該擦拭 器拭去。 將配置於該晶圓 W之待機械力口工表面的對面關係的電 極分離的佈置方法，並非限於上述同心圓環形狀，而亦可 為（例如）複數個扇形分離之電極（23a和23b)，如圖23中所 示。相鄰電極係由一溝槽23c所隔開。該陽電極23a和該陰 電極23b係以交替排列。只要此複數個之電極係配置於該 晶圓W之待機械加工表面的對面位置，且不與其表面接觸 ，則將其當作陽極或陰極皆可。亦可將所有分離的電極當 作陰極使用。然而，此實例中將配置一接觸陽電極。 在此特定之較佳具體實施例的電化學機械加工裝置中， 其電極與擦拭器係分離地配置，以分別設定其相對位置、 壓力、與待機械加工表面間之距離以及轉動速度等，以滿 足該電極和該擦拭器的較佳需求。此即意謂可設定該電極 板與該擦拭器，以改善該電化學機械加工的品質。 同時，在此種電解反應一段時間之後才執行擦拭的應用 中，亦可調整（例如）該晶圓的轉動圈數，以控制其電解移 除速率。 另外，此項特定具體實施例應可享有該第一項較佳具體 實施例的優點。 (第七項具體實施例） 圖24A為本發明之一第七項較佳具體實施例之電化學機 -51 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐） 541609 A7 B7 五、發明説明（48 ) 械加工裝置的一主要部份的俯視圖，顯示該晶圓、陰電極 以及該擦拭器的佈置。圖24B為相關於圖24A之一側視圖。 該第七項具體實施例實質上具有與該第一項較佳具體實 施例類似的一架構，然其不同之處在於：該晶圓W係安裝 於該晶圓平臺42之上，以其待機械加工表面朝上，且該電 化學機械加工用具11包括由該電化學機械加工用具夾10所夾 持的該電極板23和包覆住該電極板23的該擦拭器24。 應注意，有一柱狀室構件41可移除地配置於該晶圓W的 周圍。該晶圓W的待機械加工表面與該室構件4 1構成一 電解溶液室，該電解溶液EL則儲存於其中。 圖24C為該待機械加工晶圓W的表面與該柱狀室構件41的 接觸部份的一局部放大圖，在該柱狀室構件中配置了與該 晶圓W之待機械加工表面接觸的一電極41a以及一密封墊 構件4 1 b。該室構件4 1的電極4 1 a係與該電解電源供應器 6 1的正電極電性連接，以作為陽極。 該密封墊構件41b係與該待機械加工表面緊密接觸，使該 電解溶液EL不致從該室41洩漏。 在上述的架構中，來自該電解電源供應器的電壓係分別 供應至作為陽極的該室構件41的電極41a，以及作為陰極 的該電化學機械加工用具1 1的電極板23上。 由該電化學機械加工用具夾10對該電化學機械加工用具 1 1供應一預設壓力，以加諸該待機械加工表面。該電化學 機械加工用具11繞著該電化學機械加工用具夾10的主旋轉 軸轉動，並在該待機械加工表面上沿著該路徑TR繞著該晶 -52- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 541609 A7 B7 五 發明説明（49 ) 圓W的中心旋轉。 該電化學機械加工用具11的轉動及旋轉速度係由一外部 控制器控制於一理想數值，並係依據該電化學機械加工的 速度及條件加以調整。 由於在該電化學機械加工裝置巧第七項較佳具體實施例 中，該陽電極係配置於該晶圓的整個周圍，故可穩定地供 應均勻電壓，以達均勾的電化學機械加工。亦可類似於該 第二項具體實施例，將一隔板安裝於該第七項具體實施例 的電化學機械加工用具的内部，以調整該陰極電極板與該 晶圓之待機械加工表面間的距離，以進行完美的電化學機 械加工。 同時，此項特定具體實施例應可享有本發明之第一項較 佳具體實施例的優點。 (第八項具體實施例） 圖25顯示依據本發明之電化學機械加工裝置的第八項 較佳具體實施例之架構。此項具體實施例使所供應電壓的 極性反向，將一習見的電鍍裝置用於電化學機械加工之用 途。有一待機械加工晶圓W安裝於一電解移除室CB上。 其中配置有一入口 T1以供應電解溶液，以及配置於該入口 T 1之下的一均勻開孔之陰極電極23。並配置有一出口 T2 以排出所供應的電解溶液。其中配備了一種機構以使該陰 極電極23與該入口 T1上下移動（依圖中箭頭所示），以調 整其與配置於該電極23對面關係的該晶圓W之待機械加 工表面間的距離。 -53- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐)
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線 541609 A7 B7 五、發明説明（5〇 ) 藉轉動該晶圓平臺42，同時亦使夾持於其上的該晶圓w 轉動。有一電流從與該晶圓W之表面連接的一正電極，與 距離該晶圓W幾分之一 mm的一陰極電極，流經該電解溶 液，從而對該晶圓W的待機械加工表面進行電化學機械加 工。此項電化學機械加工裝置的丹體實施例同時執行整個 晶圓的電化學機械加工，而不需對待機械加工表面進行擦 (第九項具體實施例） 圖26A為本發明之一第七項較佳具體實施例之電化學機 械加工裝置的一主要部份的俯視圖，顯示該晶圓、陰電極 以及該擦拭器的佈置。圖26B為相關於圖26A之一側視圖。 具有較該晶圓W為大之直徑的一陰極電極板23’及一擦拭 器24，係配置於該電解溶液貯槽47的底部，以儲存電解溶 液EL。該電極板23’有一網狀表面。 為進行電化學機械加工，該晶圓W係由配置於該晶圓支 架36上的一夾頭C所夾持，而其待機械加工表面則係被推 向該擦拭器24，同時在該待機械加工表面與該電極板23’之間 供應電壓。該晶圓 W係由該晶圓支架36的旋轉所轉動， 而該擦拭器24則係由支撐該電解溶液貯槽47的該貯槽支 架4 7 a所轉動。 該陽極電極板23’可為固定，亦可轉動。f該陰極電極23^ 係相對於該晶圓W移動。
在上述結構中，該晶圓W的待機械加工表面係被推向該 擦拭器24。為將陽極與待機械加工表面連接，在該晶圓W -54- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 541609 A7 B7 五、發明説明（51 ) 表面形成一線路層105之類的表面時，即預先將其晶圓側表 面向外延伸成形，如圖26C中之斷面圖所示。陽極即係經該 延伸部份連接。 圖27為將本發明之該電化學機械加工裝置的第九項具體 實施例的電解電流及機械加工時間描繪而得之圖形。 在該電化學機械加工之開頭，該電解電流上升，而在該 待機械加工表面的金屬膜（諸如銅）被移除。當暴露出其下 的金屬障壁層和絕緣層時，該電流突然降低。當該電解電 流降低至一預設水準之下時（由該終點E判定），即終止該電化 學機械加工程序。 依據本發明之第九項具體實施例的該電化學機械加工裝 置，該待機械加工之金屬膜表面係受到陽極氧化，然後該 陽極氧化金屬膜係與第一項較佳具體實施例中相同方式用 擦拭器將其拭去。在該金屬膜表面上的段差將有效緩和， 以在較低壓力下使該表面變平滑。 (第十項具體實施例） 圖28為依據本發明之電化學機械加工裝置的一第十項較 佳具體實施例的一主要部份的原理圖。第十項較佳具體實 施例大體上具有與第九項較佳具體實施例相同的架構，但 其不同之處為：該陰極電極板23係配置於儲存電解溶液EL 的該電解溶液貯槽47的底部，且配置有一柱狀擦拭器支架 平臺（26)以由上方包覆該電極板23。該擦拭器24係配置於 其上層。該擦拭器支撐平臺（26)上形成複數個之貫通孔26a ，以作為電解溶液EL的通道。 -55- 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐）
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線 541609 A7 B7 五、發明説明（52 ) 為進行電化學機械加工，該晶圓W係由配置於該晶圓支 架3 6上的一夬頭C所夾持，而其待機械加工表面則係被推 向該擦找器24，同時在該待機械加工表面與該電極板23之 間供應一指定電壓，與第九項具體實施例類似。該晶圓W 係由該晶圓支架36的旋轉所轉動，而該擦拭器24則係由 支撐該電解溶液貯槽47的該貯槽支架47a所轉動。 依據該電化學機械加工裝置之第十項具體實施例，該擦 拭器支架26的高度能在（例如）數個mm至幾分之一 mm的 範圍内改變該晶圓W之待機械加工表面與該電極板23之 間的距離，從而調整該電解電流的數值，以改善電化學機 械加工的品質。另外，此第十項具體實施例應可享有該第 一項較佳具體實施例的優點。 (第十一項具體實施例） 圖29A為依據本發明之一第十一項較佳具體實施例之電 化學機械加工裝置的一主要部份的俯視圖，顯示該晶圓、 陰極電極板以及該擦拭器的佈置。圖29B為相關於圖29A之 一側視斷面圖。此項具體實施例與上述第一項至第十項較 佳具體實施例不同之處在於：其使用一配備了傳動滾輪的 細長帶狀擦拭器。亦即，該晶圓W係由用來儲存電解溶液 EL的該電解溶液貯槽47的底部配置的該旋轉晶圓支架36 上的該夾頭C所夾持，其待機械加工表面朝上。 該帶狀擦拭器24b係與該晶圓W之待機械加工表面接觸 ，並由繞著其各自支撐軸桿旋轉的滾筒R沿著一個方向驅 動。直徑較該待機械加工表面為大的該陰極電極板23係由 __-56-_ 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐）
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線 541609 A7 B7 五、發明説明（53 ) 該旋轉電極支架34所支撐，並隔著該帶狀擦拭器24b配置 於該待機械加工之表面的對面。該帶狀擦拭器24b的寬度係 經選擇；較該晶圓W之待機械加工表面的直徑稍小。作為 陽極的導電刷27係配置於該待機械加工表面的周圍部份， 未被該帶狀擦拭器24b覆蓋之處。_ 為執行電化學機械加工，該晶圓W受驅動旋轉，同時有 一預設電壓供應至該待機械加工表面與該電極板23之間。該 電極板23受驅動旋轉，同時透過由該滾輪R沿著一方向驅 動的該帶狀擦拭器24b向該待機械加工表面施加一壓力。該 電極板23並非必須旋轉，但可建構以（例如）透過該帶狀擦 拭器24b在該待機械加工表面的對面位置前後移動。該帶 狀擦拭器24b可形成一捲狀，以在該晶圓W之待機械加工 表面附近上方進入該電解溶液貯槽47,並於該電解溶液貯 槽47之外的一位置捲起。 或者，該帶狀擦拭器24b的兩端連接起來成為一無盡迴 圈，而可用於該電解溶液貯槽47之内。 類似於本發明之第一項較佳具體實施例，此第十一項較 佳具體實施例的電化學機械加工裝置能有效地執行電化學 機械加工，以緩和一待機械加工物件表面金屬膜上的段差 ，或藉該金屬膜之陽極氧化以及用一擦拭器在低壓下擦拭 該陽極氧化金屬膜的表面以使此種表面變平滑。 (第十二項具體實施例） 圖30A為依據本發明之一第十二項較佳具體實施例之電 化學機械加工裝置的一主要部份的俯視圖，顯示該晶圓、 ___- 57-_ 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐）
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k 541609 A7 B7 五、發明説明（54 ) 陰極電極板以及該擦拭器的佈置。圖3 0B為相關於圖3 0A 之一側視斷面圖。此項具體實施例係類似於該電化學機械 加工裝置之第十一項較佳具體實施例，其中之擦拭器係一 細長帶狀，由一滾輪機構所驅動。然而，其不同點在於： 支撐該陰極電極板23的旋轉驅動電極支架34係配置於儲 存有該電解溶液EL的該電解溶液貯槽47的底部，而該帶 狀擦拭器24b則係由滾輪R沿著一個方向驅動的方式配置 於該電極板23之上。該晶圓W係由該旋轉驅動晶圓支架36 的夾頭C所夾持，其待機械加工表面接觸該帶狀擦拭器24b。 在該電化學機械加工裝置的第十二項較佳具體實施例中 ，該晶圓W的整個待機械加工表面係受壓抵住該擦拭器24 。類似於圖26C的斷面圖中，在該晶圓W的表面上形成諸 如該線路層1 05的一待機械加工層，將其晶圓側表面向外 延伸成形，以在該延伸部份建立該陽極連接。 為要使用此電化學機械加工裝置的第十二項具體實施例 的電化學機械加工，該待機械加工表面係由該晶圓支架以 一預設壓力施壓。該晶圓W係受移動以在該帶狀擦拭器24b 上沿著與該晶圓W的中心重疊的一圓形路徑TR轉動，同 時由該晶圓支架36轉動。 (變化1) 圖31A為該電化學機械加工裝置之第十一項較佳具體實 施例的一項變化。該帶狀擦拭器24b的兩端皆耦合在一起 ，形成一迴圈，使其能無止盡地在該電化學機械加工裝置 之中移動。該電解溶液可類似於該第十一項較佳具體實施 -58- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐）
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線 541609 A7 ' B7 五、發明説明（55 ) 例，儲存於該電解溶液貯槽中，或可由諸如一分配器 (dispenser)(未顯示）之一供應構件供應至待機械加工之表 面。 (變化2) 圖3 1B為該電化學機械加工裝異之第十二項較佳具體實 施例的一項變化。該帶狀擦拭器24b的兩端皆耦合在一起 形成一迴圈，使其能無止盡地在該電化學機械加工裝置之 中移動。該電解溶液可類似於該第十一項具體實施例，儲 存於該電解溶液貯槽中，或可由諸如一分配器（未顯示）之 供應構件供應至該待機械加工表面。 (變化3) 圖3 1 C所顯示之變化，係將該帶狀擦拭器24b的一端從 配置於該電解溶液貯槽47附近的該滾筒Ra引出，經過該 晶圓W之待機械加工表面，最後由一外部滾筒Rb捲收。 (變化4) 圖32A係說明上述變化2之一進一步變化，其中該晶圓 W之待機械加工表面係垂直地配置，且該帶狀擦拭器24b 係沿著垂直方向受驅動。當該擦拭器經過該電解溶液貯槽 47a時，它吸收了該電解溶液，並將其塗佈於該晶圓W的 待機械加工表面上。 (變化5) 圖3 2B說明變化2的另一項變化。該晶圓W係垂直地配 置，而該帶狀擦拭器24b則係設計以水平地移動。該電解 溶液可經諸如一分配器（未顯示）之一供應構件供應至該待 __-59-_*_ 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 541609 A7 B7 五、發明説明（56 ) 機械加工表面。 (第十三項具體實施例） 圖33A為依據本發明之較佳具體實施例的一第十三項較 佳具體實施例之電化學機械加工裝置的一主要部份的俯視 圖，顯示該晶圓、陰極電極板以及該擦拭器的佈置。圖33B 為相關於圖33A之一側視斷面圖。該細長帶狀擦拭器係類 似於上述第十一及十二項較佳具體實施例。 該晶圓W係由用來儲存電解溶液EL的該電解溶液浴池 4 7的底部配置的該旋轉驅動晶圓支架3 6上的該夾頭C所 夾持，其待機械加工表面朝上。該帶狀擦拭器24b係由位 於該電解溶液貯槽47中的3個滾輪R，和接近該溶液表面 的兩個滾輪R’所驅動，帶進該電解溶液貯槽47中。每一滾 輪R、R’皆係繞著各自的支撐軸桿轉動。該帶狀擦拭器24b 由位於該電解溶液貯槽中的3個滾輪帶動接觸該晶圓W的 待機械加工表面，並係由這些滾輪所驅動，沿著一個方向 移動以擦拭該晶圓W的待機械加工表面。 在該電化學機械加工裝置的此項較佳具體實施例中，接 近該溶液表面的該2個滾輪R’亦係作為陰極電極23。另外 ，在不致接觸該帶狀擦拭器24b的位置，配置了（例如）2個 作為陽極的導電刷27。為進行電化學機械加工，有一預設 電壓供應至該待機械加工表面與該滾輪ΙΤ(或電極23)之間 ，而該晶圓W受驅動旋轉，且該帶狀擦拭器24b沿著一個 方向由該滾輪R傳送。該帶狀擦拭器24b係由靠近該電解 溶液貯槽47的位置從該滾輪Ra引出，並繞著位於該電解 -60- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐） 541609 A7 B7 五、發明説明（57 ) 溶液貯槽47之外的該滾輪Rb捲收起來。可將該帶狀擦拭 器24b的兩端耦合形成一迴圈，以在該電化學機械加工裝 置中以4盡的方式使用。 依據該電化學機械加工裝置的第十三項較佳具體實施例 ，當供應一預設電壓時，在該待機械加工表面與該滾輪R· 之間只有該電解溶液。電流效率係合宜地高，因電流並非 透過擦拭器供應。另一項優點為：該帶狀擦拭器與該電極 之間完全沒有干擾。 另夕卜，滾輪R’（電極23)的位置變更能在（例如）數個mm 至幾分之一 mm的範圍内改變該晶圓W之待機械加工表面 與該電極23間的距離，以調整該電解電流之數值，以改善 該電化學機械加工的品質。 同時，以類似於第一項較佳具體實施例的方式，可於低 壓下有效地進行電化學機械加工，以緩和該待機械加工表 面上的段差，或藉對該待機械加工之金屬膜表面的陽極氧 化並以擦拭器將該陽極氧化金屬膜拭除以使該表面變平滑。 在該電化學機械加工裝置的第十三項較佳具體實施例中 ，該晶圓之待機械加工表面雖係朝向上方，然該晶圓之待 機械加工表面亦可藉修改該滾輪和該帶狀擦拭器的位置而 變成朝向下方。 此處雖已說明本發明的13項較佳具體實施例，然本發明 不應限於以上具體實施例。例如，該電解溶液之成分即不 限於如上所述，並可包含各種其他添加物，諸如除上述以 外之其他拋光劑和螯化劑。可進行其他許多修改、組合以 及次級組合，而不會脫離本發明的範疇及精神。 __-61 - 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐）

Claims (1)

  1. 541609 六、申請專利範圍 1. 一種電化學機械加工裝置，其 、 面上具有一金屬膜的待機…用以在一待機械加工表 械加工，該裝置包括： 工物件上執行電化學機 一 ^構件，以支撐該待機械加工物件. -擦拭器，以擦拭該待機械知工物件之該 一供應構件，以供應電解溶治$ ^ , 該表面上； 至該待機械加工物件之 配置於該待機械加工表面之一對面位置. 罘—电極，配置於該待 置， ;以及 f機械加工表面之-周圍部份 -電源供應器，以在該待機 與該第-電極之間供應電流。 表面…二電極 該 2二請專利範圍第1項之電化學機械加工裝置，其中 金屬膜為一線路金屬膜。 衣1具中 該 之 3·=申請專利範圍第2項之電化學機械加工裝置 、，泉路佈置金屬膜至少包括一元 ’、 群組：鋼、鋁、鎢、金、銀以:以下所組成 氧化物或氮化物。 及上逑金屬《任何合金 該 (如申請專利範圍第i項之電化學機械加工裝置，並中 夾持構件使該待機械加工物件繞著—旋轉軸轉動; 該 •如申請專利範圍第4項之電化學機械加工裝置，其中緣 夾持構件施加一壓力於該待機械加工物件之上，^ 待機械加工物件繞著該旋轉軸轉動。 、 6·如申請專利範圍第！項之電化學機械加工裝置，進一步 -62- 尺度適用中國國家標準(CNS) A#規格(21〇 X 297公董） D8 申請專利範圍 包括平行移動構件，以平行於該擦拭器之該檫拭表面移 動該夾持構件。 7·如申請專利範圍第1項之電化學機械加工裝置，其中該 擦拭器包括一彈性材料。 8·如申請專利範圍第i項之電化學機械加工裝置，其中該 擦拭器係具有排氣孔。 9 ·如申请專利範圍第i項之電化學機械加工裝置，進一步 包括一擦拭器支架構件以支撐該擦拭器，其中該支架構 件係具有排氣孔。 ίο.如申請專利範圍第i項之電化學機械加工裝置，其中該 擦拭器係可旋轉地配置於一旋轉軸上。 u.如申請專利範圍第丨項之電化學機械加工裝置，其中用 以供應電解溶液之該構件供應包含一電解質和二添加 物之電解溶液。 12.如申請專利範圍第n項之電化學機械加工裝置，其中該 添加物包含銅離子。 〃 ^ 1 3 ·如申請專利範圍第11項之電化學機械加工裝置，其中該 添加物至少包含一元件選自由一拋光劑和—螯化劑^ 組成之群組。 β 14·如申請專利範圍第n項之電化學機械加工裝置，其中該 電解溶液包含拋光粒子。 Ν ~ 15.如申請專利範圍第1項之電化學機械加工裝置，其中該 電源供應器藉在該待機械加工表面與該第一電極 ^ 施加一重複脈衝電愿以供應電流。 -63 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210 X 297公釐） 六、申請專利範圍 16. 如申請專利範圍第15項之電化學機械加工裝置，其中該 電源供應器藉在該待機械加工表面與該第一電極之間 施加一方形脈衝、正弦波形、迅速上升波形或PAM(脈衝 調幅）波形之電壓以供應電流。 17. 如申請專利範圍第1項之電化學機械加工裝置，其中該 電源供應器供應可變電壓，以至少在電化學機械加工之 一最初階段以及接近一最後階段時改變流經該待機械 加工表面與該第一電極間的電流。 1 8.如申請專利範圍第17項之電化學機械加工裝置，其中該 電源供應器在該電化學機械加工之該最初階段時，將該 待機械加工表面與該第一電極間之該電流設定成相當 大，而在該最後階段時則設定成相當低。 19. 如申請專利範圍第1項之電化學機械加工裝置，進一步 包括一溫度調整構件，以調整由該電解溶液供應構件供 應的該電解溶液之溫度。 20. 如申請專利範圍第19項之電化學機械加工裝置，其中該 溫度調整構件將該電解溶液之該溫度調整至80°C或稍 2 1.如申請專利範圍第1項之電化學機械加工裝置，進一步 包括一貯槽，其係形成以容納該待機械加工物件之該周 圍，以儲存供應自該電解溶液供應構件的電解溶液。 22.如申請專利範圍第1項之電化學機械加工裝置，其中該 電解溶液供應構件供應該電解溶液，以充填至該待機械 加工物件之表面。 -64- 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 541609 A8 B8 C8 D8 申請專利範圍 23 = : =項之:化學機械加工裝置，其中該 解溶液即由其構成材料^:部伤a 一滲出構件，該電 2件“至該待機械…:之:該面:解溶液由該渗出構 24.如申請專利範 第-m/ 化學機械加工裝置’其中該 !:=主與該待機械加工物件之表面上之該金屬 冋或較鬲貝之_金屬所製成。 25·Π:”範圍第丨項之電化學機械加工裝置，其中該 極係配置以接觸該待機械加工物件之該周圍部 26. 如申請專利範圍第25項之電化學機械加工裝置，其中該 :二電極具有—梳狀尾端部份’以接觸該待機械加工： 件足該周圍。 27. 如申請專利範圍㈣項之電化學機械加工裝置，其中該 金屬膜包括一延伸部<分，延伸至該待機械加工㈣之 側^面’且該第二電㈣在該延伸部份接觸該待機械= 工物件之該周圍部份。 28. 如申請專利範圍第丨項之電化學機械加工裝置，其中亏 第二電極所在位置係不與該待機械加工物件之該周= 部伤接觸，且該第二電極和該待機械加工物件之該表面 係透過該電解溶液電氣導通。 ^ 29·如申請專利範圍第丨項之電化學機械力口工 表置，其中該 弟二电極包括一抽換匡。 30·如申請專利範圍第1項之電化學機械加工 裝 訂 # -65 -
    申請專利範圍 一負電壓供應至該第一電極，並有一正電壓供應至該第 二電極。 3 1 ·如申清專利範圍第1項之電化學機械加工裝置，其中該 擦拭器包覆住該第一電極與支撐該第一電極的一絕緣 支架，且係安裝於該絕緣支架的一尾端部份。 32·如申请專利範圍第31項之電化學.機械加工裝置，其中該 擦拭咨係由一橡皮筋或一 〇形環固定於該絕緣支架的一 尾端部份。 33·如申請專利範圍第丨項之電化學機械加工裝置，進一步 包括一構件以改變該待機械加工物件之一表面與該第 一電極間之一距離。 34·如申凊專利範圍第！項之電化學機械加工裝置，進一步 包括一擦拭器壓制構件以對該擦拭器施加壓力，以及一 彈性構件以傳送支撐該第一 ， 拭器壓制構件間之壓力^ 木與㈣ 學機械加工裝置’其係用以在-待機械加工表 2上具有-金屬膜的待機械加工物件上執行 械加工，該裝置包括·· 子 工物件； 物件之該表面； 工物件之該表面與該 一夾持構件，以支撐該待機械加 一擦拭器，以擦拭該待機械加工 一移動構件，以引發該待機械加 擦拭器間之相對移動； 一供應構件 該表面上； ，以供應電解溶液至該待機械加工物件 之 541609 A B c D 々、申請專利範圍 一電極，可移動地配置於該待機械加工物件之該表面 之一對面位置；以及 一 t源供應器，以在該待機械加工物件之該表面與該 電極之間供應電流。 3 6.如申請專利範圍第35項之電化學機械加工裝置，其中該 電極包括一陽極和一陰極。 3 7.如申請專利範圍第36項之電化學機械加工裝置，其中該 陽極和該陰極皆個別有一圓環形狀。 3 8.如申請專利範圍第35項之電化學機械加工裝置，其中包 括一陰極和一陽極電極之該可移動地配置之電極係進 一步配置以接觸該待機械加工物件之該表面的該周圍 部份。 3 9.如申請專利範圍第35項之電化學機械加工裝置，其中該 電極包括一可轉動地驅動的圓形。 40.如申請專利範圍第35項之電化學機械加工裝置，其中該 電極並不與該待機械加工物件之該表面接觸。 4 1.如申請專利範圍第35項之電化學機械加工裝置，其中該 電極包括一新月形，配置以至少覆蓋該待機械加工物件 之周圍的一部份。 42. 如申請專利範圍第41項之電化學機械加工裝置，其中該 電極包括一陰極。 43. 如申請專利範圍第41項之電化學機械加工裝置，其中該 新月形電極於該周邊包含一凹陷部份，與該圓形擦拭器 之該週邊相吻合，並於該凹陷處容納該擦拭器之一部份。 -67- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X297公釐）
    六、申請專利範圍 44· 一種電化學機械加工裝置，其係用以在一待機械加工表 面上具有一金屬膜的待機械加工物件上執行電化學機 械加工，該裝置包括： 一夬持構件，以支撐該待機械加工物件； 一擦拭器，以擦拭該待機械和工物件之該表面； 一移動構件，以引發該待機械加工物件之該表面與該 擦拭器間之相對移動； 一供應構件，以供應電解溶液至該待機械加工物件之 該表面上； 一電極，可移動地配置於該待機械加工物件之該表面 之一對面位置； 一電源供應器，以在該待機械加工物件之該表面與該 電極之間供應電流；以及 一貯槽，以儲存由該電解溶液供應構件供應之該電解 溶液，其中該待機械加工物件之該表面係面對該貯槽之 一底部，並接觸該待機械加工物件之一周圍部份。 45. 如申請專利範圍第44項之電化學機械加工裝置，其中 有一接觸電極配置於可接觸該待機械加工物件之該周 圍部份之該部份。 46. 如申請專利範圍第45項之電化學機械加工裝置，其中該 接觸電極包括一陽極。 47. 如申請專利範圍第44項之電化學機械加工裝置，其中該 待機械加工物件係固定，而該擦拭器一面旋轉一面在該 待機械加工物件之該表面上轉動。 -68- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) 六、申請專利範圍 4 8. —種電化學機械加工裝置，其係用以在一待機械加工表 面上具有一金屬膜的待機械加工物件上執行電化學機 械加土，該裝置.包括： 一夾持構件，以支撐該待機械加工物件； * 一供應構件，以供應電解溶疼至該待機械加工物件之 ► 該表面上； 一第一電極，配置於該待機械加工物件之該表面之一 對面位置； 一第二電極，配置以接觸該待機械加工物件之該表面 之一周圍部份；以及 一電源供應器，以在該待機械加工物件之該表面與該 第二電極之間供應電流。 49.如申請專利範圍第48項之電化學機械加工裝置，其中 有一電壓由該電源供應器供應至該第一電極與該第二 電極之間，以執行由該待機械加工物件之該表面電解移 除該金屬膜。 50· —種電化學機械加工裝置，其係用以在一待機械加工表 面上具有一金屬膜的待機械加工物件上執行電化學機 械加工，該裝置包括： 一夾持構件，以支撐該待機械加工物件； 一擦拭器，以擦拭該待機械加工物件之該表面； 一移動構件，以引發該待機械加工物件之該表面與該 擦拭器間之相對移動； 一供應構件，以供應電解溶液至該待機械加工物件之 -69-本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐) 六、申請專利範圍 該表面上； 一網狀電極，被該擦拭器所覆蓋；以及 一電源供應器，以在該待機械加工物件之該表面與該 電極之間供應電流；其中 1 該待機械加工物件係配置於_覆蓋有該擦拭器的該電 > 極上，以執行電化學機械加工。 5 1.如申請專利範圍第50項之電化學機械加工裝置，其中該 夾持構件使該待機械加工物件繞著一旋轉軸轉動。 52. 如申請專利範圍第50項之電化學機械加工裝置，其中該 電極包括一陽極和一陰極。 53. 如申請專利範圍第50項之電化學機械加工裝置，其中該 擦拭器係配置於一擦拭器支架上，有一網狀電極配置於 該擦拭器支架之内，且該擦拭器與該待機械加工物件之 該表面之間的一距離係透過該擦拭器支架之一厚度所 改變。 ‘ 54· —種電化學機械加工裝置，其係用以在一待機械加工表 面上具有一金屬膜的待機械加工物件上執行電化學機 械加工，該裝置包括： 一夾持構件，以支撐該待機械加工物件； 一擦拭器，以擦拭該待機械加工物件之該表面； 一移動構件，以沿著相對於該待機械加工物件之該表 面之一方向移動該擦拭器； 一供應構件，以供應電解溶液至該待機械加工物件之 該表面上； -70- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） ^hi〇(J9 AS
    物件之該表面之一對面 一電極，配置於該待機械加工 位置；以及 一電源供應器，以在該待機 電極之間供應電流。赖械加工物件之該表面與該 55. =trr54項之電”機械加工裝置，其” 擦拭益包括一片狀擦拭器。 56. :申請專利範圍第55項之電化學機械加工裝置，其中該 擦拭器包括捲成-捲狀之該片㈣拭L 57. :=請專利範圍第55項之電化學機械加工裝置，其" 接：器包括將該片狀擦拭器之兩_而成的一迴圈 58. 如申請專利範圍第54項之電化學機械加工裝置，其中街 置有-接觸電極以接觸該待機械加工物件之該表面。 59‘如申請專利範圍第55項之電化學機械加工裝置，其" 待機械加工物件之該表面係設計以在該片狀擦拭器2 搖擺振動。 60.如申j專利範圍第55項之電化學機械加工裝置，其中用 以/口著一万向移動該片狀擦拭器的該移動構件包括複 數個《滾輪，且這些滾輪中部份係配置於和該待機械加 工物件之該表面保持一固定距離之處。 61·如申請專利範圍第6〇項之電化學機械加工裝置，其中配 置於和該待機械加工物件之該表面保持一固定距離之 處的該滾輪係包括一電極。 62·如申請專利範圍第54項之電化學機械加工裝置，其中用 以沿著一方向移動該片狀擦拭器的該移動構件包括複 __ -71 - 本紙張尺度適财S S家標準(CNS) A4規格㈣χ撕公爱)
    541609 8 8 8 8 A B c D 申請專利範圍 數個之滾輪，且這些滾輪中部份係配置有一彈性構件 以將該片狀擦拭器壓於該待機械加工物件之該表面上 -72- 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(21〇x 297公釐)
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