[发明专利]用于研磨半导体晶圆的研磨头

说明书

技术领域

本发明是关于半导体处理设备，特别是关于一种研磨头以及用于处理及研磨半导体晶圆的方法。

背景技术

随着更多的金属层与中间介电层被堆叠于晶圆上，使得半导体晶圆的局部与整体平坦化变得日渐重要，平坦化半导体晶圆的一种较佳方法为化学机械研磨(chemical mechanical polishing，CMP)方法，其中是在晶圆与研磨垫之间使用浆状溶液而研磨半导体晶圆的表面。此种CMP方法亦广泛使用于金属镶嵌制造工艺(damascene process)以形成铜结构于半导体晶圆上。

一般来说，CMP设备包括了设有研磨垫的研磨桌以及用以支持半导体晶圆并将所述晶圆推向所述研磨垫的晶圆载具。所述CMP设备亦可包括晶圆清洁器，用以清洁并干燥所述经研磨的晶圆。

CMP设备的重要构件为将半导体晶圆保持在研磨表面上以接受研磨的研磨头。所述研磨头被设计为吸住(承载)及放开(卸载)所述晶圆，并且施加压力于所述晶圆使其朝向所述研磨表面。在研磨晶圆之后，强大的连结会存在于所述晶圆与所述研磨表面之间，其可吸住所述晶圆并使其朝向待命的所述研磨头。所述研磨头必须被设计成可克服存在于所述晶圆与所述研磨表面之间的连结，以使所述晶圆吸往所述研磨头。在所述晶圆研磨期间，所述研磨头必须施加适当的压力于所述晶圆，以尽量减少不平坦的研磨。

发明内容

鉴于上述问题，因此需要一种研磨头以及用于处理及研磨半导体晶圆的方法，藉以克服这些问题以适当地处理及研磨这些晶圆。

一种研磨头以及处理及研磨半导体晶圆的方法，是使用一基底结构，其具有至少一凹入区和顺从于至少一凹入区的外侧可挠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时将半导体晶圆保持在所述外侧可挠式薄膜上。所述至少一凹入区可使得所述晶圆的宽广区受控于所施加的吸力，以将所述晶圆固定于所述外侧可挠式薄膜上。

根据本发明的一实施例，提出一种研磨头，其包括基底结构、外侧可挠式薄膜、第一流体通道及第二流体通道。所述基底结构具有下表面，所述基底结构在所述下表面上包括至少一凹入区。所述外侧可挠式薄膜位于所述基底结构下方，所述外侧可挠式薄膜及所述基底结构形成所述基底结构下方的腔室。所述第一流体通道运作时连接至所述腔室以施加吸力至所述腔室的至少一部分，所述吸力导致所述外侧可挠式薄膜顺从于所述基底结构的所述至少一凹入区，使得至少一下沉部形成于所述外侧可挠式薄膜的底表面上。所述第二流体通道延伸通过所述外侧可挠式薄膜，使得当所述吸力被施加于所述腔室时，所述第二流体通道的开口位于所述至少一下沉部中。所述第二流体通道是用以施加另一吸力至所述至少一下沉部，以将半导体晶圆保持在所述外侧可挠式薄膜上。

根据本发明的另一实施例，提出一种处理及研磨半导体晶圆的方法，包括：移动所述研磨头，使得所述研磨头的外侧可挠式薄膜至少接近于所述半导体晶圆的表面；施加吸力至由所述外侧可挠式薄膜及所述研磨头的基底结构所形成的所述研磨头的腔室的至少一部分，所述基底结构包括所述基底结构的下表面上的至少一凹入区，施加所述吸力至所述腔室的所述至少一部分导致所述外侧可挠式薄膜顺从于所述基底结构的所述至少一凹入区，使得至少一下沉部形成于所述外侧可挠式薄膜的底表面上；以及施加另一吸力至所述外侧可挠式薄膜的所述底表面上的所述至少一下沉部，以将所述半导体晶圆保持在所述研磨头的所述外侧可挠式薄膜上。

由以下所附图示以及本发明的原理的实施例可利用下述详细说明而对本发明其他众多的态样及优点获得一清楚了解。

附图说明

图1为根据本发明一实施例的研磨头的垂直剖面图。

图2为根据本发明一实施例的具有外侧可挠式薄膜的图1的研磨头的仰视图，其是被部分切出以显示第一、第二及第三内侧环状可挠式薄膜。

图3A为根据本发明一实施例的图1的研磨头的第一环状碟的仰视图。

图3B为图3A的第一环状碟的剖面图。

图4A为根据本发明一实施例的图1的研磨头的内侧环状可挠式薄膜的透视示意图。

图4B为图4A的内侧环状可挠式薄膜的剖面图。

图5为根据本发明一实施例的环状碟及内侧环状可挠式薄膜的剖面图。

图6A为根据本发明一实施例的具有第二及第三内侧环状可挠式薄膜的第二及第三环状碟的一例的剖面图。

图6B为根据本发明一实施例的具有第二及第三内侧环状可挠式薄膜的第二及第三环状碟的另一例的剖面图。

图7A为根据本发明一实施例的图1的研磨头的阀-调整器组合的方框图。