專利名稱：用于研磨半導(dǎo)體晶圓的研磨頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于半導(dǎo)體處理設(shè)備，特別是關(guān)于一種研磨頭以及用于處理 及研磨半導(dǎo)體晶圓的方法。
背景技術(shù)：
隨著更多的金屬層與中間介電層被堆疊于晶圓上，使得半導(dǎo)體晶圓的 局部與整體平坦化變得日漸重要，平坦化半導(dǎo)體晶圓的 一種較佳方法為化
學(xué)機(jī)械研磨(chemical mechanical polishing, CMP)方法，其中是在晶圓 與研磨墊之間使用漿狀溶液而研磨半導(dǎo)體晶圓的表面。此種CMP方法亦廣 泛使用于金屬鑲嵌制造工藝(damascene process)以形成銅結(jié)構(gòu)于半導(dǎo)體晶 圓上。
一般來說，CMP設(shè)備包括了設(shè)有研磨墊的研磨桌以及用以支持半導(dǎo)體晶 圓并將所述晶圓推向所述研磨墊的晶圓載具。所述CMP設(shè)備亦可包括晶圓 清潔器，用以清潔并干燥所述經(jīng)研磨的晶圓。
CMP設(shè)備的重要構(gòu)件為將半導(dǎo)體晶圓保持在研磨表面上以接受研磨的 研磨頭。所述研磨頭被設(shè)計為吸住(承載)及放開(卸載)所述晶圓，并且施 加壓力于所述晶圓使其朝向所述研磨表面。在研磨晶圓之后，強(qiáng)大的連結(jié) 會存在于所述晶圓與所述研磨表面之間，其可吸住所述晶圓并使其朝向待 命的所述研磨頭。所述研磨頭必須被設(shè)計成可克服存在于所述晶圓與所述 研磨表面之間的連結(jié)，以使所述晶圓吸往所述研磨頭。在所述晶圓研磨期 間，所述研磨頭必須施加適當(dāng)?shù)膲毫τ谒鼍A，以盡量減少不平坦的研 磨。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述問題，因此需要一種研磨頭以及用于處理及研磨半導(dǎo)體晶圓 的方法，藉以克服這些問題以適當(dāng)?shù)靥幚砑把心ミ@些晶圓。
一種研磨頭以及處理及研磨半導(dǎo)體晶圓的方法，是使用一基底結(jié)構(gòu)，其 具有至少一凹入?yún)^(qū)和順從于至少一凹入?yún)^(qū)的外側(cè)可撓式薄膜以形成至少一 下沉部，以在吸力被施加于所述至少一下沉部時將半導(dǎo)體晶圓保持在所述 外側(cè)可撓式薄膜上。所述至少一凹入?yún)^(qū)可使得所述晶圓的寬廣區(qū)受控于所 施加的吸力，以將所述晶圓固定于所述外側(cè)可撓式薄膜上。
根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，提出一種研磨頭，其包括基底結(jié)構(gòu)、外側(cè)可
撓式薄膜、第一流體通道及第二流體通道。所述基底結(jié)構(gòu)具有下表面，所 述基底結(jié)構(gòu)在所述下表面上包括至少一凹入?yún)^(qū)。所述外側(cè)可撓式薄膜位于 所述基底結(jié)構(gòu)下方，所述外側(cè)可撓式薄膜及所述基底結(jié)構(gòu)形成所述基底結(jié) 構(gòu)下方的腔室。所述第 一流體通道運(yùn)作時連4妄至所述腔室以施加吸力至所 述腔室的至少一部分，所述吸力導(dǎo)致所述外側(cè)可撓式薄膜順從于所述基底 結(jié)構(gòu)的所述至少一凹入?yún)^(qū)，使得至少一下沉部形成于所述外側(cè)可撓式薄膜 的底表面上。所述第二流體通道延伸通過所述外側(cè)可撓式薄膜，使得當(dāng)所 述吸力被施加于所述腔室時，所述第二流體通道的開口位于所述至少一下 沉部中。所述第二流體通道是用以施加另一吸力至所述至少一下沉部，以 將半導(dǎo)體晶圓保持在所述外側(cè)可撓式薄膜上。
根據(jù)本發(fā)明的另 一實(shí)施例，提出 一種處理及研磨半導(dǎo)體晶圓的方法，包
括移動所述研磨頭，使得所述研磨頭的外側(cè)可撓式薄膜至少接近于所述 半導(dǎo)體晶圓的表面；施加吸力至由所述外側(cè)可撓式薄膜及所述研磨頭的基 底結(jié)構(gòu)所形成的所述研磨頭的腔室的至少一部分，所述基底結(jié)構(gòu)包括所述 基底結(jié)構(gòu)的下表面上的至少一凹入?yún)^(qū)，施加所述吸力至所述腔室的所述至 少一部分導(dǎo)致所述外側(cè)可撓式薄膜順從于所述基底結(jié)構(gòu)的所述至少一凹入
區(qū)，使得至少一下沉部形成于所述外側(cè)可撓式薄膜的底表面上；以及施加 另一吸力至所述外側(cè)可撓式薄膜的所述底表面上的所述至少一下沉部，以 將所述半導(dǎo)體晶圓保持在所述研磨頭的所述外側(cè)可撓式薄膜上。
本發(fā)明其他眾多的態(tài)樣及優(yōu)點(diǎn)獲得:清楚^解?！?'


圖1為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的研磨頭的垂直剖面圖。 圖2為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的具有外側(cè)可撓式薄膜的圖1的研磨頭的 仰視圖，其是被部分切出以顯示第一、第二及第三內(nèi)側(cè)環(huán)狀可撓式薄膜。 圖3A為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的圖1的研磨頭的第一環(huán)狀碟的仰視圖。 圖3B為圖3A的第一環(huán)狀碟的剖面圖。
圖4A為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的圖1的研磨頭的內(nèi)側(cè)環(huán)狀可撓式薄膜的 透視示意圖。
圖4B為圖4A的內(nèi)側(cè)環(huán)狀可撓式薄膜的剖面圖。
圖5為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的環(huán)狀碟及內(nèi)側(cè)環(huán)狀可撓式薄膜的剖面圖。 圖6A為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的具有第二及第三內(nèi)側(cè)環(huán)狀可撓式薄膜的
第二及第三環(huán)狀^5乘的一例的剖面圖。
圖6B為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的具有第二及第三內(nèi)側(cè)環(huán)狀可撓式薄膜的
第二及第三環(huán)狀石乘的另 一例的剖面圖。
圖7A為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的圖1的研磨頭的岡-調(diào)整器組合的方框圖。
圖7B為根據(jù)本發(fā)明一替代實(shí)施例的圖1的研磨頭的閥-調(diào)整器組合的 方框圖。
圖8為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的具有被吸往研磨頭的半導(dǎo)體晶圓的圖1 的研磨頭的另 一垂直剖面圖。
圖9為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的具有互相連接的凹入?yún)^(qū)的第一、第二及 第三環(huán)狀碟的仰視圖。
圖10為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的順從于環(huán)狀碟的互相連接的凹入?yún)^(qū)的外 側(cè)可撓式薄膜的仰視圖。
圖11A為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的具有環(huán)狀折板的外側(cè)可撓式薄膜的一 部分的剖面圖。
圖11B為根據(jù)本發(fā)明一替代實(shí)施例的具有環(huán)狀折板的外側(cè)可撓式薄膜 的所述部分的剖面圖。
圖12為#4居本發(fā)明一實(shí)施例的處理及研磨半導(dǎo)體晶圓的方法的流程圖。
10研磨頭11研磨表面
12外殼14基底
16扣環(huán)18驅(qū)動軸
20彎曲部22環(huán)狀管
24流體26控制器
28閥-調(diào)整器組合30電線
32電線34A--34E: 流體通道
35開口36A--36D: 流體通道
楊第一環(huán)狀碟40B:第二環(huán)狀石萊
40C:第三環(huán)狀碟42A:第 一 內(nèi)側(cè)環(huán)狀可撓式薄膜
42B:第二內(nèi)側(cè)環(huán)狀可撓式薄膜42C:第三內(nèi)側(cè)環(huán)狀可撓式薄膜44外側(cè)可撓式薄膜45環(huán)狀折板
46A:第一環(huán)狀腔室46B:第二環(huán)狀腔室
46C:第三環(huán)狀腔室47上表面
48圓形凹入?yún)^(qū)49下部分
50環(huán)狀溝槽52外側(cè)薄膜保持器
54環(huán)狀圓周部分56環(huán)狀中心部分
58環(huán)狀凹入60空間
302:圓形孔304:圓形凹入?yún)^(qū)
400: 內(nèi)側(cè)環(huán)狀可撓式薄膜
402: 內(nèi)側(cè)圓形側(cè)壁 404: 圓形頂部折才反
406: 圓形孔洞 408: 外側(cè)圓形側(cè)壁
410: 圓形頂部折板 500: 內(nèi)側(cè)環(huán)狀可撓式薄膜
502: 環(huán)狀;乘 504: 環(huán)狀坡4斤部
506: 內(nèi)側(cè)側(cè)壁 508: 環(huán)狀鈹折部
510: 內(nèi)側(cè)側(cè)壁 512: 環(huán)狀凹入
514: 環(huán)狀凹入 600: 4姿合螺絲
702A- 702C: 歧管 704A- 704C: 壓力調(diào)整器
706: 三向閥 708: 水活門
701A 710C: 三向閥 900A- 900D: 互相連接的凹入?yún)^(qū)
1002A 1002D:互相連接的下沉區(qū)
Dl: 內(nèi)側(cè)直徑 D2: 外側(cè)直徑
Dl: 第一內(nèi)側(cè)環(huán)狀可撓式薄膜寬度
D2: 第二內(nèi)側(cè)環(huán)狀可撓式薄膜寬度
D3: 第三內(nèi)側(cè)環(huán)狀可撓式薄膜寬度
W: 晶圓
具體實(shí)施例方式
關(guān)于圖1,其顯示根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的用于研磨半導(dǎo)體晶圓W的研磨
頭10，圖1為研磨頭io在組裝之后的垂直剖面圖。研磨頭io是用以從正 被研磨的晶圓移除材質(zhì)，研磨頭io是用于將晶圓保持住并藉由于研磨表面 11上旋轉(zhuǎn)并壓迫晶圓而對其研磨，還可在晶圓的研磨期間使用研磨液
(abrasive slurry)及/或化學(xué)藥品。
研磨頭10包括外殼12、基底14以及扣環(huán)16。外殼12連接于用以移 動與轉(zhuǎn)動研磨頭10的驅(qū)動軸18。驅(qū)動軸18連接于轉(zhuǎn)動驅(qū)動軸的馬達(dá)(未顯 示)。驅(qū)動軸18亦連接于垂直驅(qū)動機(jī)制(未顯示)(諸如壓縮起動器 (pneumatic actuator)),以將研磨頭10垂直地移向研磨表面11?；?4 是經(jīng)由彎曲部20而連接于外殼12。
彎曲部20為由可撓式材質(zhì)所構(gòu)成的薄的圓形碟。作為一實(shí)施例，彎曲 部20可以是薄的金屬圓形碟。然而，彎曲部20亦可由其他的可撓式材質(zhì) 所構(gòu)成。彎曲部20的內(nèi)部區(qū)是使用接合螺絲、貼附材質(zhì)或是任何其他的手 段而附設(shè)于外殼12及基底14，以將彎曲部實(shí)際地附設(shè)于外殼及基底。彎曲 部20的外側(cè)邊緣是使用接合螺絲、貼附材質(zhì)或是任何其他的手段而附設(shè)于 扣環(huán)16,以將彎曲部實(shí)際地附設(shè)于扣環(huán)。彎曲部20在垂直方向上具有反向 可撓性。彎曲部20更可承受以平行方式被施加于彎曲部而至基底14的剪
切壓力。
研磨頭10更包括環(huán)狀管22,其是位于外殼12與彎曲部20之間的扣環(huán) 16上方，環(huán)狀管22是經(jīng)由彎曲部20而附設(shè)于外殼12與扣環(huán)16。環(huán)狀管 22為密封管，其可使得管的內(nèi)部區(qū)容納預(yù)定壓力下的流體24，諸如空 氣、水、油、硅、凝膠或是其他氣體或液體。流體24可以是粘性材質(zhì)。
當(dāng)每次扣環(huán)16接觸于研磨表面11而向下力被外殼12施加于述環(huán)狀管 22時，環(huán)狀管22會增壓。增壓的環(huán)狀管22傳送向下力至扣環(huán)16。在一實(shí) 施例中，環(huán)狀管22是由塑膠材質(zhì)所構(gòu)成，使得管在扣環(huán)16重復(fù)地壓迫研 磨表面11的過程期間不致于永久變形。
當(dāng)扣環(huán)16壓迫研磨表面11時，環(huán)狀管22是作為振動吸收器。由于研 磨表面11與扣環(huán)16的底表面之間的摩擦所導(dǎo)致在晶圓W的研磨過程期間 所產(chǎn)生的振動會被環(huán)狀管22所吸收。因此，傳送至研磨頭10的外殼l2的 振動便可以最小化。
由于環(huán)狀管22中流體24的壓力并非必須被控制成用來調(diào)整經(jīng)由扣環(huán) 16而施加至研磨表面11的壓力，因此環(huán)狀管22并非必須被連接至研磨頭 IO中的任何流體源。然而，在其他的實(shí)施例中，環(huán)狀管"可被連接至研磨 頭10中的流體源，使得流體24可被供應(yīng)至管中或是從管中被移除，以控 制管中的流體體積。
研磨頭10更包括控制器26及閥-調(diào)整器組合28。在所述實(shí)施例中，控 制器26及閥-調(diào)整器組合28是位于基底14上方的外殼12內(nèi)?？刂破?6 是用以控制閥-調(diào)整器組合28的零件，如下所述?？刂破?6是經(jīng)由用于電 力及數(shù)據(jù)通訊的電線3 0而連接至外部控制器(未顯示)，其可以是電腦系統(tǒng)。 控制器26亦可經(jīng)由用于電力及數(shù)據(jù)通訊的電線32而連接至閥-調(diào)整器組合 28。閥-調(diào)整器組合28連接至流體通道36A ~ 36D。流體通道36A是用以接 收增壓氣體諸如空氣。流體通道36B是用來作為排出裝置以釋放多余氣 體。流體通道36C是用以提供真空或吸力。流體通道36D是用以接收去離 子(deionized, D. I.)水。閥-調(diào)整器組合28亦連接至多個流體通道34A ~ 34E，如下所述。
研磨頭10亦包括第一環(huán)狀碟40A、第二環(huán)狀碟40B、第三環(huán)狀碟40C、第 一內(nèi)側(cè)環(huán)狀可撓式薄膜42A、第二內(nèi)側(cè)環(huán)狀可撓式薄膜42B、第三內(nèi)側(cè)環(huán)狀 可撓式薄膜42C及外側(cè)可撓式薄膜44。第一、第二及第三環(huán)狀碟40A ~ 40C 是使用接合螺絲、貼附材質(zhì)或是任何其他的手段而附設(shè)于基底14,以將環(huán) 狀碟實(shí)際地附設(shè)于基底。第一、第二及第三環(huán)狀碟40A 40C是位于扣環(huán)16 的邊界以內(nèi)?；?4與環(huán)狀碟40A ~ 40C形成研磨頭10的基底結(jié)構(gòu)。
第一環(huán)狀碟40A更為詳細(xì)地顯示于圖3A與圖3B中，圖3A為第一環(huán)狀 碟40A的仰視圖，而圖3B為第一環(huán)狀碟的剖面圖。如圖3A與圖3B所示，第
一環(huán)狀碟40A包括位于其中心的圓形孔302以及位于其底表面上的圓形凹 入?yún)^(qū)304。圓形凹入?yún)^(qū)304位于圓形孔302附近，^f吏得圓形孔302位于圓形 凹入?yún)^(qū)304的中心。第一環(huán)狀i萊40A的配置的某些優(yōu)點(diǎn)如下所述。
回到圖1,在第一、第二及第三環(huán)狀碟40A 40C的底面上的內(nèi)側(cè)直徑 與外側(cè)直徑的決定，可使得第三環(huán)狀碟40C圍繞第二環(huán)狀碟40B且第二環(huán) 狀碟40B圍繞第一環(huán)狀碟40A。在一實(shí)施例中，第二環(huán)狀碟40B的外側(cè)邊緣 是具有臺階，且第三環(huán)狀碟40C的內(nèi)側(cè)邊緣是具有倒置臺階。因此，第二 環(huán)狀碟40B的外側(cè)邊緣與第三環(huán)狀碟40C的內(nèi)側(cè)邊緣可以彼此匹配以使得 第二及第三圓形碟互相連結(jié)。第二環(huán)狀碟40B與第三環(huán)狀碟40C的配置的 某些優(yōu)點(diǎn)如下所述。
第一內(nèi)側(cè)環(huán)狀可撓式薄膜42A連接至第一環(huán)狀碟4OA,使得第一環(huán)狀碟 40A與第一內(nèi)側(cè)環(huán)狀可撓式薄膜42A形成第一環(huán)狀腔室46A。第二內(nèi)側(cè)環(huán)狀 可撓式薄膜42B連接至第二環(huán)狀碟40B，使得第二環(huán)狀碟40B與第二內(nèi)側(cè)環(huán) 狀可撓式薄膜42B形成第二環(huán)狀腔室46B。第三內(nèi)側(cè)環(huán)狀可撓式薄膜42C連 接至第三環(huán)狀碟40C，使得第三環(huán)狀碟40C與第三內(nèi)側(cè)環(huán)狀可撓式薄膜OC 形成第三環(huán)狀腔室46C?？梢允褂谜承圆馁|(zhì)將第一、第二及第三內(nèi)側(cè)環(huán)狀可 撓式薄膜42A ~ 42C粘合至其個別的環(huán)狀碟40A ~ 40C。當(dāng)內(nèi)側(cè)環(huán)狀可撓式薄 膜42A 42C中的一個或多個需要被改變時，具有個別被粘合內(nèi)側(cè)環(huán)狀可撓 式薄膜的個別環(huán)狀碟40A、 40B及/或40C便會被改變。
內(nèi)側(cè)環(huán)狀可撓式薄膜400的一實(shí)施例是顯示于圖4A與圖4B中，如圖 4A與圖4B所示，內(nèi)側(cè)環(huán)狀可撓式薄膜400包括具有圓形頂部折板404的內(nèi) 側(cè)圓形側(cè)壁402,圓形頂部折板404是從薄膜的中心向外延伸。內(nèi)側(cè)環(huán)狀可 撓式薄膜400亦包括具有圓形頂部折板410的外側(cè)圓形側(cè)壁408,圓形頂部 折板410是朝薄膜的中心向內(nèi)延伸。圓形頂部折板404及410是用以將內(nèi) 側(cè)環(huán)狀可撓式薄膜400固定于個別的環(huán)狀碟40A、 40B及40C。內(nèi)側(cè)圓形側(cè) 壁402在內(nèi)側(cè)環(huán)狀可撓式薄膜400的中心處形成圓形孔洞406，孔洞406的 尺寸是對應(yīng)于內(nèi)側(cè)環(huán)狀可撓式薄膜400的內(nèi)側(cè)直徑Dl，而外側(cè)圓形側(cè)壁408 形成內(nèi)側(cè)環(huán)狀可撓式薄膜400的外側(cè)直徑D2。內(nèi)側(cè)環(huán)狀可撓式薄膜400的 內(nèi)側(cè)直徑Dl與外側(cè)直徑D2是取決于內(nèi)側(cè)環(huán)狀可撓式薄膜是否被用作研磨 頭10的第一可撓式薄膜42A、第二可撓式薄膜42B或第三可撓式薄膜42C。
即使研磨頭10是如所繪制及所說明般包括與其個別環(huán)狀碟40A 40C 相關(guān)的三個環(huán)狀腔室46A ~ 46C，但研磨頭10在其他的實(shí)施例中亦可以包括 與其個別環(huán)狀碟相關(guān)的其他數(shù)目的環(huán)狀腔室。
回到圖1,外側(cè)可撓式薄膜44是附設(shè)于基底14與扣環(huán)16,使得外側(cè)可 撓式薄膜覆蓋第一、第二及第三內(nèi)側(cè)環(huán)狀可撓式薄膜42A、 42B及42C。在 所繪制的實(shí)施例中，外側(cè)可撓式薄膜44在其中心處包括順從于第一環(huán)狀碟40A的中心圓形孔的圓形凹入?yún)^(qū)48。外側(cè)可撓式薄膜44的圓形凹入?yún)^(qū)48 形成圓形中心凹孔50。外側(cè)可撓式薄膜44的中心是使用粘性材質(zhì)、 一個或 多個接合螺絲或是任何其他的手段而附設(shè)于基底14,藉以將外側(cè)可撓式薄 膜實(shí)際地附設(shè)于基底。外側(cè)可撓式薄膜44的外側(cè)邊緣是使用一個或多個外 側(cè)薄膜保持器52(可以是接合螺絲)而附設(shè)于扣環(huán)16。在其他的實(shí)施例 中，外側(cè)可撓式薄膜44的外側(cè)邊緣亦可使用粘性材質(zhì)或是任何其他的手段 而附設(shè)于扣環(huán)16,藉以將外側(cè)可撓式薄膜實(shí)際地附設(shè)于扣環(huán)。外側(cè)可撓式 薄膜44及環(huán)狀碟40A-40C形成大型環(huán)狀腔室，其包含了由內(nèi)側(cè)環(huán)狀可撓 式薄膜42A ~ 42C所產(chǎn)生的環(huán)狀腔室46A ~ 46C。
外側(cè)可撓式薄膜44具有環(huán)狀圓周部分54及環(huán)狀中心部分56。環(huán)狀圓 周部分54是制作成具有環(huán)狀顛倒U形，使得環(huán)狀圓周部分位于基底14與 扣環(huán)16之間。外側(cè)可撓式薄膜44的環(huán)狀中心部分56亦制作成具有環(huán)狀顛 倒U形，使得環(huán)狀中心部分56的頂部朝向形成于基底14的中心附近的環(huán) 狀凹入58。環(huán)狀圓周部分54及環(huán)狀中心部分56是制作成在其形狀重復(fù)改 變之后仍能可逆地保持其形狀。外側(cè)可撓式薄膜44的環(huán)狀圓周部分54及 環(huán)狀中心部分56容許外側(cè)可撓式薄膜44朝晶圓W向下延伸，并于離開晶 圓后向上縮回而無須伸長或不必顯著地伸長。因此，外側(cè)可撓式薄膜"可 以由無彈性材質(zhì)所構(gòu)成且仍能適當(dāng)?shù)匕l(fā)揮功能；亦即，延伸及縮回。然而，在 某些實(shí)施例中，外側(cè)可撓式薄膜44仍可由彈性材質(zhì)所構(gòu)成。
外側(cè)可撓式薄膜44的底表面是用作接觸晶圓W的表面。外側(cè)可撓式薄 膜44與第一、第二及第三內(nèi)側(cè)環(huán)狀可撓式薄膜42A "C可由包括橡膠或 塑膠材質(zhì)的任何可撓式材質(zhì)所構(gòu)成。在某些實(shí)施例中，諸如PVC、聚苯乙 烯、尼龍及聚乙烯的塑膠材質(zhì)是使用于第一、第二及第三內(nèi)側(cè)環(huán)狀可撓式 薄膜42A 42C。在某些實(shí)施例中，諸如橡膠、彈性體、硅膠及聚氨酯膠 (polyurethane rubber)是使用于外側(cè)可撓式薄膜44。在其他實(shí)施例中，非 彈性材質(zhì)是使用于外側(cè)可撓式薄膜44。
在某些實(shí)施例中，第一、第二及第三內(nèi)側(cè)環(huán)狀可撓式薄膜42A 42C的 厚度實(shí)際上比外側(cè)可撓式薄膜44的厚度還薄。藉由使用薄的可撓式薄膜于 第一、第二及第三內(nèi)側(cè)環(huán)狀可撓式薄膜42A 42C，便可以最小化外側(cè)可撓 式薄膜44與晶圓W上的內(nèi)側(cè)環(huán)狀可撓式薄膜42A-42C的邊界與第一、第 二及第三內(nèi)側(cè)環(huán)狀可撓式薄膜42A 42C的壓差。作為一例，第一、第二及 第三內(nèi)側(cè)環(huán)狀可撓式薄膜42A "C可以被覆厚度小于0. 2mm的薄膜。在此 例中，外側(cè)可撓式薄膜44可以被覆厚度大于0. 5mra的薄膜。作為另一例，第 一、第二及第三內(nèi)側(cè)環(huán)狀可撓式薄膜42A-42C可以被覆厚度介于0. 06mm 與0. 09i腦之間的薄膜。在此例中，外側(cè)可撓式薄膜44可以被覆厚度介于 0. 6mm及0. 9mm之間的薄膜。
外側(cè)可撓式薄膜44與第一、第二及第三內(nèi)側(cè)環(huán)狀可撓式薄膜42A~ 是繪制于圖2中，圖2為具有外側(cè)可撓式薄膜的研磨頭10的仰視圖，其 是被部分切出以顯示第一、第二及第三內(nèi)側(cè)環(huán)狀可撓式薄膜。如圖l所 示，Dl、 D2與D3分別為第一、第二及第三內(nèi)側(cè)環(huán)狀可撓式薄膜42A-42C 的寬度，并且因此環(huán)狀腔室46A 46C的寬度是分別由第一、第二及第三內(nèi) 側(cè)環(huán)狀可撓式薄膜42A 42C所形成。寬度D1、 D2與D3亦分別對應(yīng)于第 一、第二及第三環(huán)狀碟40A 40C的寬度。因此，藉由調(diào)整環(huán)狀碟40A 40C 的寬度D1、 D2與D3，便能夠調(diào)整相關(guān)于個別碟的環(huán)狀腔室46A-46C的寬 度。
回到圖1,第一環(huán)狀碟40A與基底14包括至少一流體通道34A，以使 得第一環(huán)狀腔室46A經(jīng)由流體通道34A而連接于閥-調(diào)整器組合28以接收 增壓氣體。第二環(huán)狀碟40B與基底14包括至少一流體通道3化，以使得第 二環(huán)狀腔室46B經(jīng)由流體通道34B而連接于閥-調(diào)整器組合28以接收增壓 氣體。第三環(huán)狀碟40C與基底14包括至少一流體通道3化，以使得第三環(huán) 狀腔室46C經(jīng)由流體通道34C而連接于閥-調(diào)整器組合28以接收增壓氣 體。增壓氣體可包括空氣、氮?dú)饣蚴遣煌瑲怏w的組合。閥-調(diào)整器組合28控 制氣體的壓力，使得具有不同壓力的氣體可經(jīng)由個別的流體通道34A-34C 而被供應(yīng)至第一、第二及第三環(huán)狀腔室46A~46C。
基底14亦包括中心流體通道34D,其是經(jīng)由外側(cè)可撓式薄膜44而將中 心凹孔5Q連接至闊-調(diào)整器組合28,藉以施加真空/吸力并提供D. I.水至 中心凹孔50。流體通道34D包括開口 35,其是位于外側(cè)可撓式薄膜44的 中心，并延伸經(jīng)過外側(cè)可撓式薄膜?；?4更包括至少一流體通道3化，其 是將外側(cè)可撓式薄膜44與內(nèi)側(cè)環(huán)狀可撓式薄膜42A ~ 42C之間的空間60連 接至閥-調(diào)整器組合28,藉以施加真空/吸力至空間60。流體通道34E容許 真空/吸力被施加至空間60,使得環(huán)狀腔室46A 46C在有需要時能夠被有 效地抽氣。
在一實(shí)施例中，至少某些內(nèi)側(cè)環(huán)狀可撓式薄膜42A ~ 42C是包括環(huán)狀皺 褶部分，以容許薄膜延伸并縮回而無須伸長或不必顯著地伸長。圖5為附 設(shè)于環(huán)狀碟502的內(nèi)側(cè)環(huán)狀可撓式薄膜500的剖面圖。內(nèi)側(cè)環(huán)狀可撓式薄 膜500包括位于薄膜的內(nèi)側(cè)側(cè)壁506上的環(huán)狀皺褶部分504以及位于薄膜 的外側(cè)側(cè)壁510上的環(huán)狀皺褶部分508。位于內(nèi)側(cè)側(cè)壁506上的皺褶部分 504是向外朝向外側(cè)側(cè)壁510或是朝向環(huán)狀碟502而突出，位于外側(cè)側(cè)壁 510上的皺褶部分508是向內(nèi)朝向內(nèi)側(cè)側(cè)壁506或是朝向環(huán)狀碟502而 突出。因此，鈹褶部分504與508兩者皆朝向環(huán)狀碟502而突出。在此實(shí) 施例中，薄膜500的皺褶部分504是面對形成在環(huán)狀石乘502的內(nèi)側(cè)上的環(huán) 狀凹入512,而薄膜500的皺褶部分508是面對形成在環(huán)狀碟502的外側(cè)上
的環(huán)狀凹入514。內(nèi)側(cè)環(huán)狀薄膜500的皺褶部分504與508擔(dān)任與外側(cè)可撓 式薄膜44的顛倒U形部分54與56相同的功能。內(nèi)側(cè)環(huán)狀薄膜500的皺褶 部分504與508容許薄膜500向下朝向晶圓W(未顯示于圖5中)而延伸并且 向上縮回以遠(yuǎn)離所述晶圓同時無須伸長或不必顯著地伸長。因此，內(nèi)側(cè)環(huán) 狀可撓式薄膜500可由無彈性材質(zhì)所構(gòu)成且仍可適當(dāng)?shù)匕l(fā)揮功能；亦即延 伸并縮回。然而，在某些實(shí)施例中，內(nèi)側(cè)環(huán)狀可撓式薄膜500仍然可由彈 性材質(zhì)所構(gòu)成。
現(xiàn)在回到圖6A及圖6B，其顯示調(diào)整第二及第三環(huán)狀腔室46B與46C(分 別由環(huán)狀碟40B與40C所形成)的一例。圖6A顯示第一組第二及第三環(huán)狀 碟40B與40C (其是由接合螺絲600所耦合)，而圖6B顯示第二組第二及第三 環(huán)狀碟40B與40C(其亦由接合螺絲600所耦合)。在圖6A中，第二環(huán)狀碟 40B的寬度D2為13mm且第三環(huán)狀碟40C的寬度D3為7mm。在圖6B中，第 二環(huán)狀碟40B的寬度D2已改變?yōu)?7咖且第三環(huán)狀碟40C的寬度D3已改變 為3隱。是故，第二與第三環(huán)狀腔室46B與46C的寬度便可被調(diào)整。然而，第二 與第三環(huán)狀碟40B與40C的總寬度還未被改變。因此，第二與第三環(huán)狀腔 室46B與46C的寬度可以藉由只改變環(huán)狀碟40B與40C以及所附設(shè)的內(nèi)側(cè) 環(huán)狀可撓式薄膜42B與42C而被調(diào)整。也就是說，環(huán)狀碟40A及內(nèi)側(cè)環(huán)狀 可撓式薄膜42A不必被改變而調(diào)整第二與第三環(huán)狀腔室46B與46C的寬度。
現(xiàn)在回到圖7A，其顯示根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的閥-調(diào)整器組合28的零件。 閥-調(diào)整器組合28包括歧管702A、 702B與702C、壓力調(diào)整器704A、 704B與 704C、三向閥706以及水活門708。歧管702A連^婁于流體通道36A以接收 增壓氣體。歧管702A亦連接于壓力調(diào)整器704A、 704B與704C，藉以將來 自流體通道36A的增壓氣體分配至壓力調(diào)整器。壓力調(diào)整器704A、 704B與 704C是分別經(jīng)由流體通道34A、 34B與34C而分別連接于第一、第二及第三 環(huán)狀腔室46A、 46B及46C。壓力調(diào)整器704A、 704B與704C亦連接于歧管 702B(其是連接于流體通道36B)。壓力調(diào)整器704A可選擇性地指揮增壓氣 體進(jìn)入第一環(huán)狀腔室46A。壓力調(diào)整器704A亦可選擇性地經(jīng)由歧管702B釋 放增壓氣體使其通過流體通道36B。因此，壓力調(diào)整器704A能控制第一環(huán) 狀腔室46A中之壓力。同樣地，壓力調(diào)整器704B與704C能控制環(huán)狀腔室 46B與46C中之壓力。雖然并未繪出，但壓力調(diào)整器704A- 704C是經(jīng)由電 線32(顯示于圖1中)而連接于控制器26,藉以接收電力及控制信號。
歧管702C連接于流體通道36C(其提供真空/吸力)。歧管702C亦經(jīng)由 流體通道34E而連接于外側(cè)可撓式薄膜44與內(nèi)側(cè)環(huán)狀可撓式薄膜42A ~ 42C之 間的空間60，藉以施加真空/吸力至空間60?？臻g60亦連接于歧管702B,以 使得空間60能夠連接于流體通道36B。歧管702C亦經(jīng)由流體通道34D而連 接于中心凹孔50，并通過三向閥706與水活門708以施加真空/吸力至凹孔
50。三向閥706是經(jīng)由水活門708而連接于歧管702C與中心凹孔50。三向 閥706亦連接于流體通道36D以接收D. I.水。因此，三向闊706能夠選擇 性地提供D. I.水至中心凹孔50或是施加真空/吸力至中心凹孔50。雖然并 未繪出，但三向閥706是經(jīng)由電線32(顯示于圖1中)連接于控制器26以接 收電力及控制信號。當(dāng)真空/吸力被施加于中心凹孔50時，水活門708是 連接于流體通道34D藉以阻擋來自凹孔50的污水。水活門708中的污水可 在適當(dāng)期間內(nèi)藉由通過流體通道36D所接收的D. I.水而通過中心凹孔50釋 放。
現(xiàn)在回到圖7B,其顯示本發(fā)明一替代實(shí)施例的閥-調(diào)整器組合28的零 件。在此替代實(shí)施例中，閥-調(diào)整器組合28更包括三向閥710A、 710B 及710C。三向閥710A連接于壓力調(diào)整器704A、歧管702C及第一環(huán)狀腔室 46A。由于歧管702C連接于流體通道36C(其提供真空/吸力)，因此三向閥 710A能夠選擇性地將環(huán)狀腔室46A連接于歧管702C,藉以施加吸力至第一 環(huán)狀腔室46A而對環(huán)狀腔室46A抽氣。三向閥710B同樣連4^于壓力調(diào)整器 704B、歧管702C及第二環(huán)狀腔室46B,且三向閥710C同樣連接于壓力調(diào)整 器704C、歧管702C及第三環(huán)狀腔室46C。因此，三向閥710B能夠選擇性 地將第二環(huán)狀腔室46B連接于歧管702C,藉以施加吸力至第二環(huán)狀腔室而 對第二環(huán)狀腔室抽氣。同樣地，三向閥710C能夠選擇性地將第三環(huán)狀腔室 46C連接于歧管702C，藉以施加吸力至第三環(huán)狀腔室而對第三環(huán)狀腔室抽
請參閱圖1與圖8,其顯示吸住(承載)晶圓W至研磨頭10上、使用研 磨頭以研磨位于研磨表面ll上的晶圓、以及自研磨頭放開(卸載)晶圓的過 程。圖8為其上具有被吸住晶圓W的研磨頭10的垂直剖面圖。在圖1中，晶 圓載具10的外側(cè)可撓式薄膜44是接觸于晶圓W的背面。
為了要將晶圓W吸往研磨頭10上，必須經(jīng)由流體通道34D而施加吸力 至中心凹孔50,亦可經(jīng)由流體通道34E而施加吸力至內(nèi)側(cè)環(huán)狀可撓式薄膜 42A-42C與外側(cè)可撓式薄膜44之間的空間60。是故，便可以將環(huán)狀腔室 46A-46C中的氣體排出并對環(huán)狀腔室46A 46C抽氣，如圖8所示。替代方 案為，分別經(jīng)由流體通道34A 34C直接施加吸力至環(huán)狀腔室46A 46C,藉 以將環(huán)狀腔室中的氣體排出并對環(huán)狀腔室抽氣。亦可施加吸力至內(nèi)側(cè)環(huán)狀 可撓式薄膜42A~ 42C與外側(cè)可撓式薄膜44之間的空間60,藉以協(xié)助對環(huán) 狀腔室46A~ 46C抽氣。
當(dāng)對環(huán)狀腔室46A 46C抽氣時，內(nèi)側(cè)環(huán)狀可撓式薄膜42A與外側(cè)可撓 式薄膜44會被吸進(jìn)第一環(huán)狀碟40A的圓形凹入?yún)^(qū)304,而在順從于圓形凹 入?yún)^(qū)304的外側(cè)可撓式薄膜的底面上形成大的圓形下沉部。實(shí)際上，形成 于外側(cè)可撓式薄膜44的底面上的圓形下沉部會增加中心凹孔50的尺寸或
直徑。由于吸力的緣故，位于外側(cè)可撓式薄膜44與晶圓W的背面之間的中 心凹孔50中會產(chǎn)生真空，其可導(dǎo)致晶圓被吸往研磨頭10上。第一環(huán)狀碟 40A的圓形凹入?yún)^(qū)304容許晶圓W的更多面積受控于吸力，其可增加研磨頭 的吸力。圓形凹入?yún)^(qū)304允許研磨頭10具有較小的中心凹孔50。舉例來 說，中心凹孔50的直徑可以小于5mm，例如2. 5mm。在現(xiàn)有習(xí)用的研磨頭 中，類似的中心凹孔的直徑一般是遠(yuǎn)大于5mm,例如10mm，使得產(chǎn)生于中 心凹孔內(nèi)的吸力具有足夠的吸力以吸住半導(dǎo)體晶圓。由于中心凹孔的直徑 為相對大，因此現(xiàn)有習(xí)用研磨頭在晶圓研磨制造工藝期間可能需要在中心 凹孔內(nèi)提供壓力，藉以提供足夠的向下力量至中心凹孔下方的半導(dǎo)體晶圓 的區(qū)域。然而，如果中心凹孔50夠小時，在研磨頭10的中心凹孔50中的 這種壓力便為非必要的。
為了要研磨位于研磨表面11上的晶圓W，具有被吸住晶圓的研磨頭10 會被移至研磨表面上方。研磨頭10接著會被降低至研磨表面11上，使得 扣環(huán)16接觸研磨表面。其次，藉由分別供應(yīng)具有相同或不同壓力的增壓氣體經(jīng) 由閥-調(diào)整器組合28的壓力調(diào)整器704A ~ 704C而至環(huán)狀腔室46A ~ 46C, <更可 以對第一、第二及第三環(huán)狀腔室46A "C抽氣。是故，便可以對環(huán)狀腔室 46A 46C抽氣，其將外側(cè)可撓式薄膜44的底面推向研磨表面11，并且因 此在研磨過程期間施加相同或不同的壓力于研磨表面11上的晶圓。
在此方法中，可以根據(jù)晶圓的區(qū)域而控制施加于晶圓W的壓力。利用腔 室中的壓力便可以控制施加于第一環(huán)狀腔室46A下方的中心區(qū)域的壓力。利 用腔室便可以控制施加于第二環(huán)狀腔室46B下方的中心區(qū)域周圍的中間環(huán) 狀區(qū)域的壓力。利用腔室還可以控制施加于第三環(huán)狀腔室46C下方的中間 環(huán)狀區(qū)域周圍的外側(cè)環(huán)狀區(qū)域的壓力。藉由施加不同壓力至個別區(qū)域，個 別區(qū)域上的研磨速率便可以被個別地控制。
當(dāng)外側(cè)可撓式薄膜44的底面被向下推動時，外側(cè)可撓式薄膜44的環(huán)狀 顛倒U形部分54及56的形狀會被改變，使得這些顛倒U形部分的高度降 低；也就是說，外側(cè)可撓式薄膜44的環(huán)狀顛倒U形部分54及56是被至少部 分地被挺直。這些環(huán)狀顛倒U形部分54及56的形狀改變?nèi)菰S外側(cè)可撓式 薄膜44的底面更為輕易地向下移動。若不具有顛倒U形部分54及56,外 側(cè)可撓式薄膜44的側(cè)壁便需要被延長或伸長，其將不會容許外側(cè)可撓式薄 膜44的底面更為輕易地向下移動。
在研磨過程期間，施加于中心凹孔50的吸力會被移除。替代方案為，取 代在研磨過程期間移除施加于中心凹孔50的吸力，可以使用施加吸力以檢 測晶圓滑動。如果晶圓W在研磨過程期間在研磨頭IO滑出，將會改變吸力 的壓力。藉由檢測壓力改變，便可以檢測晶圓滑動。
在完成研磨過程之后，吸力再次地被施加于中心凹孔50以保持住晶圓
W。在利用吸力將晶圓保持于外側(cè)可撓式薄膜44上之后，增壓氣體便不再 被施加于第一、第二及第三環(huán)狀腔室46A 46C。此外，另一吸力會被施加 于內(nèi)側(cè)環(huán)狀可撓式薄膜42A-42C與外側(cè)可撓式薄膜44之間的空間60,藉 以對環(huán)狀腔室46A ~ 46C抽氣，其可將外側(cè)薄膜44的底面朝向基底14而提 升。由于被施加于中心凹孔50的吸力會將晶圓吸向基底14,因此當(dāng)對環(huán)狀 腔室46A 46C抽氣時，晶圓會從研磨表面11而被才是起并被移向基底14。
當(dāng)外側(cè)可撓式薄膜44的底面被向上移動時，外側(cè)可撓式薄膜的環(huán)狀顛 倒U形部分54及56的形狀會回復(fù)成其原來的顛倒U形。
其次，研磨頭10會被傳送至晶圓卸載站(圖中未顯示)，且晶圓會被卸載 或是被放開在晶圓卸載站。為了要從研磨頭IO處放開晶圓，吸力便不再被 施加于中心凹孔50以及位于內(nèi)側(cè)環(huán)狀可撓式薄膜42A 42C與外側(cè)可撓式 薄膜44之間的空間60。再者，增壓氣體會經(jīng)由個別的流體通道34A ~ 34C而 被施加于至少一內(nèi)側(cè)環(huán)狀可撓式薄膜42A-42C,藉以將晶圓卸載至晶圓卸 載站上。替代方案為，可以經(jīng)由流體通道34D通過中心凹孔50而施加D. I. 水，藉以將晶圓卸載至晶圓卸載站上。
現(xiàn)在回到圖9，其顯示根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的第一、第二及第三環(huán)狀 碟40A 40C。在此實(shí)施例中，至少某些環(huán)狀碟40A 40C是包括互相連接的 凹入?yún)^(qū)900A~ 900D。第一、第二及第三環(huán)狀石乘40A 40C的互相連接的凹入 區(qū)900A~ 900D是與第一環(huán)狀石萊40A的凹入?yún)^(qū)304相同，其已繪制于圖3A 及圖3B中。當(dāng)對內(nèi)側(cè)環(huán)狀可撓式薄膜42A-42C抽氣且施加吸力至一個或 多個環(huán)狀腔室46A ~ 46C及/或位于內(nèi)側(cè)環(huán)狀可撓式薄膜42A ~ 42C與外側(cè)可 撓式薄膜44之間的空間60時，第一、第二及第三環(huán)狀碟40A 40C的互相 連接的凹入?yún)^(qū)900A 900D容許外側(cè)可撓式薄膜44以及內(nèi)側(cè)環(huán)狀可撓式薄 膜42A ~ 42C順,人于互相連4妾的凹入?yún)^(qū)900A ~ 900D。
如圖10中所繪制般，當(dāng)外側(cè)可撓式薄膜44因所施加的吸力而順從于 互相連接的凹入?yún)^(qū)900時，外側(cè)可撓式薄膜44的下表面會形成互相連接的 下沉部1002A 1002D，其在晶圓接觸于外側(cè)可撓式薄膜時可經(jīng)由流體通道 34D的開口 35而在互相連接的下沉部1002A~ 1002D中產(chǎn)生真空。由于是通 過環(huán)狀石茱40A~ 40C而分配互相連接的凹入?yún)^(qū)900A 900D，因此對應(yīng)的互相 連接的凹入?yún)^(qū)亦被分配成遍布于外側(cè)可撓式薄膜44的下表面。因此，當(dāng)晶 圓接觸于外側(cè)可撓式薄膜44的下表面且施加吸力于互相連接的下沉部 1002A- 1002D時，便可以產(chǎn)生并施加真空于晶圓的大部分背面上。實(shí)際 上，互相連接的下沉部1002A 1002D中的真空會產(chǎn)生結(jié)合力于晶圓的大區(qū) 域的上方的晶圓與外側(cè)可撓式薄膜44之間，而晶圓的大區(qū)域?qū)?yīng)于互相連 接的下沉部1002A~ 1002D的區(qū)域。
在圖9中，互相連接的凹入?yún)^(qū)900A 900D包括圓形凹入?yún)^(qū)900A以及
環(huán)狀凹入?yún)^(qū)900B與900C,其是位于環(huán)狀-萊40A的底面上。此外，互相連接 的凹入?yún)^(qū)900A~900D包括環(huán)狀凹入?yún)^(qū)900D，其是位于環(huán)狀石果40B的底面 上。在此繪制的實(shí)施例中，環(huán)狀碟40C的底面上并不具有凹入?yún)^(qū)。然而，在 其他實(shí)施例中，環(huán)狀碟40C亦可包括一個或多個互相連接的凹入?yún)^(qū)。
在其他實(shí)施例中， 一個或多個環(huán)狀石乘40A 40C所具有的互相連接的凹 入?yún)^(qū)具備了與互相連接的凹入?yún)^(qū)900A- 900D不同的配置。作為一例，一個 或多個環(huán)狀石萊40A-40C可以具有在徑向方向上延伸的互相連"l妻的凹入 區(qū)；作為另一例， 一個或多個環(huán)狀碟40A-40C可以具有為幾何形狀的互相 連4妄的凹入?yún)^(qū)。
具有圖9的環(huán)狀碟40A 40C的研磨頭的操作是類似于圖I的研磨頭IO 的操作。因此，使用具有圖9的環(huán)狀碟40A 40C的研磨頭的吸住過程、研 磨過程以及放開過程是類似于使用圖1的研磨頭10的對應(yīng)過程。
與使用圖1或圖9的環(huán)狀碟40A~ 40C的研磨頭10相關(guān)的重要事項 為，當(dāng)?shù)谌h(huán)狀腔室46C中的壓力過度地高過于第二環(huán)狀腔室46B中的壓 力時，由第三內(nèi)側(cè)環(huán)狀可撓式薄膜42C所形成的第三環(huán)狀腔室46C可能會 過度充氣(over inflate)。是故，第三環(huán)狀腔室46C的厚度便可大于所需 厚度D3，如圖2所繪制般。
現(xiàn)在回到圖11A,其顯示根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的外側(cè)可撓式薄膜44的 一部分。在此實(shí)施例中，外側(cè)可撓式薄膜44包括向上朝向基底14而延伸 的環(huán)狀折板45,環(huán)狀折板45是附設(shè)于外側(cè)可撓式薄膜44的下部分49的上 表面47，使得環(huán)狀折板位于第二及第三內(nèi)側(cè)環(huán)狀可撓式薄膜"B與42C的 相鄰側(cè)壁之間。環(huán)狀折板45在由第二內(nèi)側(cè)環(huán)狀可撓式薄膜"B所產(chǎn)生的第 二環(huán)狀腔室46B以及由第三內(nèi)側(cè)環(huán)狀可撓式薄膜42C所產(chǎn)生的第三環(huán)狀腔 室46C之間提供阻障，使得第三環(huán)狀腔室不會對第二環(huán)狀腔室的第二環(huán)狀 碟40B的下表面下方的區(qū)域過度充氣。因此，即使當(dāng)?shù)谌h(huán)狀腔室中的壓 力遠(yuǎn)高于第二環(huán)狀腔室46B中的壓力(其容許研磨頭10控制住在研磨期間 為第三環(huán)狀腔室所影響的晶圓的區(qū)域)，外側(cè)可撓式薄膜44的環(huán)狀折板45 仍可用于保持第三環(huán)狀腔室46C的厚度D3。在第11A圖的實(shí)施例中，環(huán)狀 折板45是外側(cè)可撓式薄膜44的構(gòu)成部分。也就是說，具有環(huán)狀折板45的 外側(cè)可撓式薄膜44是由單一條材質(zhì)所構(gòu)成。因此，在此實(shí)施例中，環(huán)狀折 板45是由與外側(cè)可撓式薄膜44的其余部分的相同材質(zhì)所構(gòu)成。
在一替代實(shí)施例中，外側(cè)可撓式薄膜44的環(huán)狀折板45可以是附設(shè)于 外側(cè)可撓式薄膜的底部分49的分離段，如圖11B所示。在此實(shí)施例中，外 側(cè)可撓式薄膜44的底部分49在其上表面47上包括環(huán)狀溝槽51。環(huán)狀折板 45是位于外側(cè)可撓式薄膜44的底部分49的環(huán)狀溝槽51中。環(huán)狀折板45 是使用粘性材質(zhì)而附設(shè)于外側(cè)可撓式薄膜44的底部分49。在此實(shí)施例中，環(huán)
狀折板45可由與外側(cè)可撓式薄膜44的其余部分不同的材質(zhì)所構(gòu)成。作為 一例，環(huán)狀折板45可由較外側(cè)可撓式薄膜44的其余部分更硬的材質(zhì)所構(gòu) 成，藉以提供強(qiáng)健的阻障于第二環(huán)狀腔室46B與第三環(huán)狀腔室46C之間。
關(guān)于圖12的流程圖，其顯示使用研磨頭以處理及研磨半導(dǎo)體晶圓的方 法。在步驟1202中，移動研磨頭使得研磨頭的外側(cè)可撓式薄膜是位于至少 半導(dǎo)體晶圓的表面的附近。其次，在步驟1204中，施加吸力至由外側(cè)可撓 式薄膜以及研磨頭的基底結(jié)構(gòu)所形成的研磨頭的腔室。基底結(jié)構(gòu)包括位于 基底結(jié)構(gòu)的下表面上的至少一凹入?yún)^(qū)域。施加吸力至腔室會造成外側(cè)可撓 式薄膜順從于基底結(jié)構(gòu)的至少一凹入?yún)^(qū)域，藉以形成至少一下沉部于外側(cè) 可撓式薄膜的底表面上。接著，在步驟1206中，施加另一吸力至外側(cè)可撓 式薄膜的底面上的至少一下沉部，藉以將半導(dǎo)體晶圓保持在研磨頭的外側(cè) 可撓式薄膜上。
雖然前述說明發(fā)表本發(fā)明的較佳的模范實(shí)施例及操作方法，但本發(fā)明 的范圍并不受限于這些特定實(shí)施例或所描述的操作方法。雖然已揭露的許 多細(xì)節(jié)對實(shí)施本發(fā)明并非必要，但已包含充分地揭露制造及使用本發(fā)明的 操作、方式及過程的最佳模式。本案得由熟悉本技藝人士任施匠思而為諸 般修飾，均屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種研磨頭，其包括基底結(jié)構(gòu)，具有下表面，所述基底結(jié)構(gòu)設(shè)置成在所述下表面上包括至少一凹入?yún)^(qū)；外側(cè)可撓式薄膜，位于所述基底結(jié)構(gòu)下方，所述外側(cè)可撓式薄膜及所述基底結(jié)構(gòu)形成位于所述基底結(jié)構(gòu)下方的腔室；第一流體通道，可操作地連接至所述腔室，以施加吸力至所述腔室的至少一部分，所述吸力導(dǎo)致所述外側(cè)可撓式薄膜一致于所述基底結(jié)構(gòu)的所述至少一凹入?yún)^(qū)，使得至少一下沉部形成于所述外側(cè)可撓式薄膜的底表面上；及第二流體通道，延伸通過所述外側(cè)可撓式薄膜，使得當(dāng)所述吸力被施加于所述腔室時，所述第二流體通道的開口位于所述至少一下沉部中，所述第二流體通道是用以施加另一吸力至所述至少一下沉部，藉以將半導(dǎo)體晶圓保持在所述外側(cè)可撓式薄膜上。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的研磨頭，其中所述至少一凹入?yún)^(qū)包括所述基 底結(jié)構(gòu)的中心附近的圓形凹入?yún)^(qū)，使得所述至少一下沉部包括圓形下沉部。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的研磨頭，其中所述至少一凹入?yún)^(qū)包括互相連 接的凹入?yún)^(qū)，使得所述至少 一下沉部包括互相連接的下沉部。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的研磨頭，其中所述互相連接的凹入?yún)^(qū)包括一 個或多個環(huán)狀凹入?yún)^(qū)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的研磨頭，其中所述基底結(jié)構(gòu)包括基底以及附 設(shè)于所述基底的多個環(huán)狀碟，至少 一些所述環(huán)狀碟包括所述至少 一凹入?yún)^(qū)。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的研磨頭，更包括附設(shè)于所述基底結(jié)構(gòu)的外殼 以及位于所述外殼內(nèi)的閥-調(diào)整器組合，所述閥-調(diào)整器組合連接至所述第 一流體通道及所述第二流體通道。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的研磨頭，更包括位于所述外殼下方的扣環(huán)以 及位于所述外殼與所述扣環(huán)之間的圓管。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的研磨頭，更包括附設(shè)于所述扣環(huán)及所述外殼 的彎曲部。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的研磨頭，其中所述外側(cè)可撓式薄膜包括環(huán)狀 顛倒U形部分。
10、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的研磨頭，更包括附設(shè)于所述基底結(jié)構(gòu)的多 個內(nèi)側(cè)環(huán)狀可撓式薄膜，所述內(nèi)側(cè)環(huán)狀可撓式薄膜是位于所述外側(cè)可撓式 薄膜內(nèi)，各個內(nèi)側(cè)環(huán)狀可撓式薄膜定義出連接至流體通道的環(huán)狀腔室。
11、 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的研磨頭，其中所述外側(cè)可撓式薄膜包括朝向所述基底結(jié)構(gòu)延伸的環(huán)狀折板，所述環(huán)狀折壽反是位于所述多個內(nèi)側(cè)環(huán)狀 可撓式薄膜的相鄰側(cè)壁之間。
12、 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的研磨頭，其中所述多個內(nèi)側(cè)環(huán)狀可撓式薄 膜的厚度是比所述外側(cè)可撓式薄膜的厚度薄。
13、 根據(jù)權(quán)利要求10所述的研磨頭，其中至少一個所述多個內(nèi)側(cè)環(huán)狀 可撓式薄膜包括位于側(cè)壁上的環(huán)狀皺褶部分。
14、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的研磨頭，其中所述基底結(jié)構(gòu)包括基底以及 附設(shè)于所述基底的至少第一環(huán)狀碟及第二環(huán)狀碟，所述第一環(huán)狀碟的外側(cè) 邊緣包括臺階，且所述第二環(huán)狀碟的內(nèi)側(cè)邊緣包括倒置臺階，使得所述第 一環(huán)狀碟的所述臺階匹配于所述第二環(huán)狀碟的所述倒置臺階。
15、 一種使用研磨頭處理及研磨半導(dǎo)體晶圓的方法，包括 移動研磨頭，使得所述研磨頭的外側(cè)可撓式薄膜至少接近于所述半導(dǎo)體晶圓的表面；施加吸力至由所述外側(cè)可撓式薄膜及所述研磨頭的基底結(jié)構(gòu)所形成的 所述研磨頭的腔室的至少一部分，所述基底結(jié)構(gòu)包括所述基底結(jié)構(gòu)的下表 面上的至少一凹入?yún)^(qū)，施加所述吸力至所述腔室的所述至少一部分導(dǎo)致所 述外側(cè)可撓式薄膜一致于所述基底結(jié)構(gòu)的所述至少一凹入?yún)^(qū)，使得至少一 下沉部形成于所述外側(cè)可撓式薄膜的底表面上；以及施加另一吸力至所述外側(cè)可撓式薄膜的所述底表面上的所述至少一下 沉部，藉以將所述半導(dǎo)體晶圓保持在所述研磨頭的所述外側(cè)可撓式薄膜上。
16、 根據(jù)權(quán)利要求15所述的使用研磨頭處理及研磨半導(dǎo)體晶圓的方法， 其中所述至少一凹入?yún)^(qū)包括所述基底結(jié)構(gòu)的中心附近的圓形凹入?yún)^(qū)，使得 所述至少 一 下沉部包括圓形下沉部。
17、 根據(jù)權(quán)利要求15所述的使用研磨頭處理及研磨半導(dǎo)體晶圓的方 法，其中所述至少一凹入?yún)^(qū)包括互相連接的凹入?yún)^(qū)，使得所述至少一下沉 部包括互相連4妻的下沉部。
18、 根據(jù)權(quán)利要求17所述的使用研磨頭處理及研磨半導(dǎo)體晶圓的方 法，其中所述基底結(jié)構(gòu)的所述互相連接的凹入?yún)^(qū)包括一個或多個環(huán)狀凹入 區(qū)。
19、 根據(jù)權(quán)利要求15所述的使用研磨頭處理及研磨半導(dǎo)體晶圓的方 法，其中所述基底結(jié)構(gòu)包括基底以及附設(shè)于所述基底的多個環(huán)狀碟，至少 一些所述環(huán)狀石萊包括所述至少 一 凹入?yún)^(qū)。
20、 根據(jù)權(quán)利要求15所述的使用研磨頭處理及研磨半導(dǎo)體晶圓的方 法，更包括于所述研磨頭的扣環(huán)上方的密封環(huán)狀管處吸收扣環(huán)的振動。
21、 根據(jù)權(quán)利要求15所述的使用研磨頭處理及研磨半導(dǎo)體晶圓的方 法，更包括擴(kuò)張所述外側(cè)可撓式薄膜，包括挺直所述外側(cè)可撓式薄膜的環(huán)狀顛倒U形部分。
22、 根據(jù)權(quán)利要求15所述的使用研磨頭處理及研磨半導(dǎo)體晶圓的方法，更包括施加增壓氣體至所述研磨頭的環(huán)狀腔室，所述環(huán)狀腔室是由多 個內(nèi)側(cè)環(huán)狀可撓式薄膜以及所述基底結(jié)構(gòu)所形成，所述多個內(nèi)側(cè)環(huán)狀可撓 式薄膜位于所述外側(cè)可撓式薄膜內(nèi)。
23、 根據(jù)權(quán)利要求22所述的使用研磨頭處理及研磨半導(dǎo)體晶圓的方 法，其中施加所述增壓氣體包括使用所述增壓氣體來控制所述環(huán)狀腔室中 的壓力。
24、 根據(jù)權(quán)利要求22所述的使用研磨頭處理及研磨半導(dǎo)體晶圓的方 法，更包括擴(kuò)張所述個環(huán)狀腔室的特定環(huán)狀腔室，包括挺直相關(guān)于所述特 定環(huán)狀腔室的所述多個內(nèi)側(cè)環(huán)狀可撓式薄膜的環(huán)狀皺褶部分。
25、 根據(jù)權(quán)利要求15所述的使用研磨頭處理及研磨半導(dǎo)體晶圓的方 法，其中施加所述吸力至所述腔室的所述至少一部分包括施加所述吸力至 所述外側(cè)可撓式薄膜以及多個內(nèi)側(cè)環(huán)狀可撓式薄膜之間的空間，所述多個 內(nèi)側(cè)環(huán)狀可撓式薄膜位于所述外側(cè)可撓式薄膜內(nèi)。
26、 根據(jù)權(quán)利要求15所述的使用研磨頭處理及研磨半導(dǎo)體晶圓的方 法，其中施加所述吸力至所述腔室的所述至少一部分包括施加吸力至所述 研磨頭的至少 一環(huán)狀腔室，所述環(huán)狀腔室是由多個內(nèi)側(cè)環(huán)狀可撓式薄膜以 及所述基底結(jié)構(gòu)所形成，所述多個內(nèi)側(cè)環(huán)狀可撓式薄膜位于所述外側(cè)可撓 式薄膜內(nèi)。
全文摘要
一種研磨頭以及處理及研磨半導(dǎo)體晶圓的方法，是使用一基底結(jié)構(gòu)以及至少一凹入?yún)^(qū)和順從于至少一凹入?yún)^(qū)的一外側(cè)可撓式薄膜以形成至少一下沉部，當(dāng)在所述至少一下沉部施加吸力時將一半導(dǎo)體晶圓保持在所述外側(cè)可撓式薄膜上。
文檔編號B24B7/30GK101394971SQ200780007715
公開日2009年3月25日 申請日期2007年3月1日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月3日
發(fā)明者丁寅權(quán), 大衛(wèi)·E·伯克史翠瑟, 樸鎮(zhèn)吳, 杰瑞·J·伯克史翠瑟 申請人:英諾普雷股份有限公司