TWI780114B - 為cmp位置特定研磨設計的螺旋及同心圓移動 - Google Patents

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Abstract

提供一種方法，該方法使用位置特定研磨模組使當研磨基板的局部區域時基板上校正位置之間的行進距離與時間減至最少，該基板諸如半導體晶圓。確定校正分佈曲線，且使用根據該校正分佈曲線的配方研磨基板。透過使用基板支撐吸盤與支撐臂的組合運動，研磨墊組件在第一校正位置與第二校正位置之間橫越，該支撐臂於該支撐臂的第一端耦接至研磨墊組件。吸盤繞該吸盤的中心軸旋轉。定位臂可繞垂直軸掃掠，該垂直軸配置成穿過支撐臂的第二端。該吸盤與該支撐臂的組合運動引發該研磨墊組件形成基板上的螺旋形研磨路徑。

Description

為CMP位置特定研磨設計的螺旋及同心圓移動
本案揭露內容的實施例大致上關於用於研磨基板（諸如半導體晶圓）的方法，更詳言之，關於用於在電子元件製造製程中研磨基板的特定位置或區域的方法。
化學機械研磨（CMP）是常用在高密度積體電路製造中的一種製程，該製程用以平坦化或研磨基板上沉積的材料層，這是透過下述方式達成：將待平坦化的材料層接觸研磨墊，且在研磨流體（諸如漿料）的存在下相對於研磨墊移動基板而因此移動該材料層表面。典型研磨製程中，基板保持在載具頭中，該載具頭將基板背側壓向研磨墊。透過化學及機械活動之組合，而遍及與研磨墊接觸之材料層表面移除材料。該載具頭可含有多個個別受控的壓力區域，該等壓力區域施加有差異的壓力至該基板的不同環形區域。舉例而言，如若期望在基板周邊區域的材料移除量比基板中心處的期望材料移除量更大，則該載具頭會施加更多壓力至該基板的周邊區域。然而，基板的剛性傾向再分配由載具頭施加至基板局部區域的壓力，使得施加至該基板的壓力可能大致上遍及該整個基板而散播開或是變得平滑。該平滑效應使得局部壓力施加（用於局部材料移除）即使有可能達成也會是很困難的。
兩種常見的CMP應用是：塊體膜的平坦化，例如前金屬介電層（PMD）或是層間介電層（ILD）研磨，其中下面的特徵在層表面中產生凹陷與突起；及淺溝槽隔離（STI）與層間金屬互連研磨，其中研磨用於從有特徵的層的暴露表面（場）移除介層窗、接觸件、或溝槽填充材料的一部分。例如，在層間金屬互連研磨中，諸如鎢（W）之導體沉積在介電膜層中的開口中，該導體也沉積在該介電膜層的場表面上，且在能夠將下一層金屬或介電材料形成於該介電膜層上之前，場上的鎢必須從該介電膜層移除。
CMP之後，通常來自批次基板或大量（a lot）基板的一或多個基板經測量或檢測以符合製程目標及元件規格。若在一些CMP操作（即，PMD或ILD）之後基板膜太厚，或是有殘餘的非期望膜留在基板的場表面上（已知為CMP操作（諸如後金屬互連或STI研磨）後不適當的清除），則通常會使基板回到習知CMP研磨機以供進一步研磨。然而，CMP後基板的膜厚度及膜移除速率在遍及基板上可能是不均勻的，因為遍及基板上不均勻材料移除的程度在多數習知CMP製程中是固有的。因此，其中經研磨的層太厚或上面有非期望殘餘膜的基板的再次加工（rework）可能造成膜在一些位置或在再次加工操作期間過度研磨的位置處太薄。
除了過度研磨造成膜厚度太薄之外，過度研磨可能在凹陷特徵（諸如介層窗、接觸件、及線）中造成膜材料的上表面有非期望的碟型化，及/或在有高特徵密度的區域中造成平坦表面侵蝕。此外，諸如鎢（W）之類的金屬對金屬CMP漿料的過度暴露可能造成漿料使金屬產生化學轉換從而造成內偏析（coring），其中金屬填充材料不再黏著該材料所填充的開口的側壁及基底，且在研磨期間會拉開。
因此，需要一種助於從基板之特定位置移除材料且處理效能與習知CMP之效能相當或更優越的方法。
本文之實施例大致上關於提供經平坦化之基板表面或基板的方法，其中裝載過多的材料完全從場表面清除而無填孔洞或溝槽之材料碟型化，這是透過研磨基板（諸如半導體晶圓）上特定期望位置而達成。
一個實施例中，一種研磨基板之方法包括下述步驟：將研磨墊定位在基板上而位在該基板之第一半徑處，該研磨墊由支撐臂支撐，且具有接觸部分表面區域，該接觸部分表面區域小於基板的表面區域；以及使用第一研磨配方在該第一半徑處研磨該基板。該第一研磨配方包括第一研磨駐留時間、第一研磨向下力、及第一研磨速度。該方法進一步包括下述步驟：使用定位運動移動該支撐臂，使得該研磨墊於該基板上從該第一半徑橫越至第二半徑，以及使用第二研磨配方在該第二半徑處研磨該基板。該第二研磨配方包括第二研磨駐留時間、第二研磨向下力、及第二研磨速度。
另一實施例中，一種研磨基板的方法包括下述步驟：迫使（urge）由支撐臂的第一端支撐的研磨墊抵靠基板的表面，該研磨墊具有接觸部分表面區域，該接觸部分表面區域小於基板的表面區域；使用第一研磨配方研磨該基板的第一區域表面，該第一區域表面比該基板的該表面小。該第一研磨配方包括第一研磨駐留時間、第一研磨向下力、及第一研磨速度。該方法進一步包括下述步驟：同時移動該基板及該支撐臂，使得該研磨墊從該基板的第一區域表面橫越到該基板的第二區域表面，該第二區域表面小於該基板之該表面；及使用第二研磨配方研磨該基板的第二區域表面。該第二研磨配方包括第二研磨駐留時間、第二研磨向下力、及第二研磨速度。
另一實施例中，一種研磨基板的方法包括下述步驟：迫使由支撐臂支撐的研磨墊抵靠基板的表面，該研磨墊具有接觸部分表面區域，該接觸部分表面區域小於基板的表面區域；同時使上面固定有該基板的吸盤旋轉以及移動該支撐臂，使得該研磨墊橫越至該基板之該表面的複數個半徑的每一半徑；及使用複數個研磨配方研磨該基板的該表面，該複數個研磨配方之每一者對應該複數個半徑的每一者。該複數個研磨配方之每一者包括研磨駐留時間、研磨向下力、及研磨速度。
另一實施例中，殘餘膜厚度分佈曲線（profile）是根據手動或自動檢測技術確定，且研磨配方是基於殘餘膜厚度分佈曲線而產生。
本案揭露內容提供使用模組在基板上研磨膜層的方法，該方法尤其適合用於製造製程期間基板上的位置特定研磨（location specific polishing, LSP）。該方法包括下述步驟：針對基板上的膜層生成厚度校正分佈曲線，以及根據該厚度校正分佈曲線生成研磨配方，或多系列的研磨配方。一些實施例中，可在習知CMP操作之前或之後運用該方法。在習知CMP操作之前使用該方法時，一個態樣中，該方法用於藉由研磨暴露的膜層的多個部分而選擇性移除膜層材料，以針對現存的該膜層的非均勻膜厚進行校正，及/或預期習知CMP期間膜層材料的多個部分的非均勻移除，藉由研磨暴露的膜層的多個部分而選擇性移除膜層材料。當在習知CMP操作之後使用該方法時，該方法用於校正膜層表面（或表面之多個部分）的研磨不足（under-polishing），即，不適當的材料移除（也稱再次加工（rework））。同樣，本文的設備及方法可用於在基板（諸如半導體晶圓）處理之前校正該基板的平整度，以形成具有該基板的積體電路。
CMP之後的材料層的非均勻膜厚度或場上殘餘膜的存在可為研磨前膜層的膜厚度非均勻性及/或CMP期間非均勻材料移除的一因子。材料移除的非均勻性受到許多因子影響，諸如CMP耗材（包括研磨墊結構、墊表面、基板保持環、墊調節件、研磨漿料）的變化、研磨製程參數、及基板性質。耗材的性質在耗材零件和零件間、套組（lot）和套組間、及製造商和製造商間都有所差異。此外，耗材對研磨的影響隨該耗材的壽命而改變。影響所得的膜厚度均勻度的製程參數的變化以及基板上非期望殘餘膜的存在（不適當清除）包括了在下述項目的偏差：基板上的向下力、平臺與載具速度、調節力、平臺溫度、及流體流速。影響研磨效能的基板中的變化包括膜層材料性質、多階層互連結構上的膜層階層、及/或元件尺寸及特徵密度。
習知品質控制及製程中監控方法用於減少將到來的耗材及製程參數變化。在整個耗材壽命的及/或由於基板性質所致的材料移除非均勻性分佈曲線的變化是無法避免但大致上可預測的。對於組裝成研磨圓形基板的習知CMP系統而言，經常可參考與基板中心相距的徑向距離而描述材料移除分佈曲線。一般而言，沿著基板直徑的材料移除分佈曲線若以基板中心劃分，會呈自身的鏡像。這意味，留下的膜厚度或基板上特定位置的殘餘膜的存在大幅度取決於與基板中心相距的位置的半徑，且當在相同半徑處的基板上圓周位置處測量時大致上類似。
可使用獨立、沿線、及原位計量系統以及後CMP光學檢測（手動或自動）對生產基板上的膜厚度或殘餘膜的存在進行監控。測量及/或檢測可在習知CMP之前、之後、或期間、或於上述組合時進行。對於一些介電膜層（諸如前金屬介電層（PMD）與層間介電層（ILD））而言，可在生產基板上監控後CMP膜厚度及膜厚度均勻度，以用於統計製程控制（SPC）之目的以及確保符合元件設計規格。
通常使用沿線或獨立的光學計量系統監控PMD及ILD後CMP膜厚度。一般而言，於每一基板上或是一組基板（具有相同元件的批次基板）內取樣數目的多個基板上採取指定數目的測量。通常是在晶粒內或是在晶粒間刻劃線中專用測量位置處採取每一膜厚度測量。測量及相對應的位置的數目一般是在半導體製造設施中遍及絕大多數或所有操作進行標準化，該等操作包括產線末端的電測試操作，該操作採取也位在刻劃線內的測試結構的電測量。生產期間沿線採取的測量與在電測試採取的測量的匹配有助於產線的SPC及解決問題，然而，這些標準化的測量位置可能對於確定與LSP一併使用的校正分佈曲線而言並非理想。一個確定校正分佈曲線的選項是除上述的標準化測量之外遍及生產基板採取額外的測量。
計量法的處理量及容量的考量因子是「要採取多少額外測量」及「他們是否在晶粒內採取或在刻劃線內的專用測量位置處採取」。計量工具可具有元件圖案認識能力，使得厚度測量結果通常僅確定所關注的膜層（即，正好經研磨的層）的厚度，且不包括下面的層的厚度。具有不斷變化範圍的元件產品的元件製造商（諸如晶圓代工廠）通常使用刻劃線中專用測量位置以助於自動計量配方建立。然而，比起晶粒，在基板上的專用測量位置是更少的，所以根據這些測量位置的校正分佈曲線可能不會反映測量位置之間膜厚度的偏差。可根據採取的測量以及使用習知CMP研磨基板的製程條件，而預測測量位置之間膜厚度的偏差。
完成金屬及/或STI性質的後CMP監控，以確保金屬或STI膜從基板表面移除但留在凹陷特徵（諸如線、介層窗、溝槽、或特徵中的其他凹陷部）中。殘餘膜的存在一般是研磨不足的結果。不完全移除此膜可能造成元件失效，這是因短路（金屬CMP）或不完全電晶體形成（STI）所致。監控包括殘餘膜的後CMP厚度測量（即，針對金屬的渦電流測試（或光學計量）及針對STI的光學計量）或是其他光學檢測技術。手動光學檢測可包括針對殘餘膜的所有基板的1X視覺檢測及/或倍率下的手動檢測。自動光學檢測通常是透過使用沿線或獨立檢測系統執行，諸如亮場及/或暗場檢測系統。
一些實施例中，可將膜厚度測量及/或殘餘膜檢測結果上傳到設施自動系統，在該處可確定膜層校正分佈曲線。該設施自動系統會根據該校正分佈曲線生成研磨配方，或可根據與研磨的膜層相關的已知膜厚度分佈曲線選擇研磨配方，然後會將校正研磨配方下載至LSP模組。
其他實施例中，適合研磨基板的特定位置的系統可使用來自厚度測量及/或光學檢測的資訊以建立針對特定基板的校正分佈曲線。該校正分佈曲線是膜厚度校正分佈曲線及殘餘膜厚度分佈曲線的其中一者。根據耗材壽命及/或基板性質所預測的後CMP膜層分佈曲線，以及習知CMP製程與工具的徑向材料移除分佈曲線在改善校正分佈曲線的準確度上也是實用的。隨後可生成根據校正分佈曲線的研磨配方，以用在本文揭露的LSP模組上，或是用在適合用於選擇性研磨基板分立部分的任何設備上。該等研磨配方可由LSP模組、由設施自動系統、或由一些其他系統生成。透過使用LSP模組的旋轉及徑向運動，可最佳化研磨配方，以減少總校正時間。
如本領域中具有通常知識者會理解，本案揭露內容之態樣可以體現為系統、方法、電腦程式產品、或上述之組合。因此，本案揭露內容之態樣可採取完全硬體實施例、完全軟體實施例（包括韌體、常駐軟體、微程式等）、或結合軟體與硬體態樣的實施例（本文中可稱作「電路」、「模組」、或「系統」）的形式。此外，本案揭露內容之態樣可採取於一或多個電腦可讀媒體中實施的電腦程式產品的形式，該電腦可讀媒體具有包含在其上的電腦可讀程式碼。
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也可將電腦程式指令下載至電腦、其他可程式化資料處理設備、或其他裝置，以引發一系列操作活動在電腦、其他可程式化設備、或其他裝置上執行，而產生電腦實行製程，使得在電腦或其他可程式化設備上執行的該等指令提供多個製程以用於實行流程圖及/或方塊圖一或多個方塊中指定的功能/動作。
第1A圖是LSP模組100的示意透視圖，該LSP模組100用於實行本文所述之方法。第1B圖是顯示於第1A圖中的LSP模組100的示意剖面視圖。該LSP模組100包括基座105，該基座支撐吸盤110，該吸盤110上旋轉式支撐基板115。所示的實施例中，吸盤110裝設成真空吸盤，但可運用其他基板固定裝置，諸如基於靜電、黏著劑、或夾箝的吸盤。吸盤110耦接驅動裝置120（諸如馬達或旋轉致動器），而提供該吸盤110繞著軸A（以Z方向定向）的至少一種旋轉移動。該吸盤的旋轉速度在期望上介於約0.1rpm與約100rpm之間，諸如介於約3rpm與約90rpm之間。
基板115以面朝上的走向配置在吸盤110上，使得基板115的特徵（元件）側面向位在該基板上方的研磨墊組件125。研磨墊組件125用於在習知CMP系統中研磨基板之前或之後從基板115的特定位置研磨或移除材料。
研磨墊組件125耦接研磨頭145，該研磨頭145進而耦接支撐臂130，該支撐臂130相對基板115之表面層移動研磨墊組件125。支撐臂130耦接致動器系統135。本文之致動器系統135包括馬達137，該馬達137耦接支撐臂軸桿133，該支撐臂軸桿133提供支撐臂130繞著軸B的旋轉運動。其他實施例（並未示出）可使用超過一個研磨墊組件125、支撐臂130、及致動器系統135。
一個實施例中，流體施加器155可旋轉地耦接基座105。流體施加器155包括一或多個噴嘴143，以從流體源140遞送流體至基板115的表面層。該一或多個噴嘴143藉由繞垂直軸C擺動流體施加器155的噴嘴143而可選擇性定位在基板115的表面上方。通過噴嘴143遞送的流體助於研磨及/或清洗基板115，且包括研磨流體（諸如漿料）、打光流體（buffing fluid）、去離子水、清洗溶液、上述流體之組合、或其他流體。基座105組裝成盆狀體，以收集從基板115之邊緣流出的研磨流體及/或去離子水。另一實施例中，來自流體源140的流體透過研磨頭施加至基板。該流體源140也可提供氣體給研磨頭，該氣體諸如為清潔乾空氣（CDA）或氮氣。
一般而言，LSP模組100包括系統控制器190，該系統控制器190組裝成控制LSP模組100的自動態樣。該系統控制器190助於控制及自動化整體LSP模組100，且包括中央處理單元（CPU）（圖中未示）、記憶體（圖中未示）、及支援電路（或I/O）（圖中未示）。CPU可為任何形式的電腦處理器之其中一者，該等電腦處理器用於工業設施中以控制各種製程及硬體（例如，致動器、流體遞送硬體等）以及監控系統製程（例如，基板位置、製程時間、偵測器訊號等）。記憶體連接CPU，並且該記憶體是一或多種易於取得的記憶體，諸如隨機存取記憶體（RAM）、唯讀記憶體（ROM）、軟碟、硬碟、或任何其他形式的本地端或遠端的數位儲存器。軟體指令與資料被編碼且儲存於記憶體內，以指示CPU執行一或多個研磨製程相關行動。支援電路也連接CPU，以用習知方式支援處理器。該支援電路包括高速緩衝儲存器、電源供應器、時脈電路、輸入/輸出電路、次系統、及類似物。可由系統控制器190讀取的程式（或電腦指令）確定LSP模組100中各部件可執行何種任務。較佳為，該程式是可由系統控制器190所讀取的軟體，其包括用以產生及儲存至少基板位置資訊、各種受控之部件的移動序列、協調（coordinate）LSP模組100中各種部件的移動（例如支撐臂130、研磨墊125、及基板115之移動），及上述之任何組合的代碼。作為替代方案，可用遠端控制器、電腦、或其他控制系統（諸如晶圓廠級控制系統）實施研磨設備的控制。
一些實施例中，系統控制器190從計量站、工廠界面、FAB主控制器、或其他裝置獲得測量資料或其他關於基板115的資訊，且儲存該資料以確定基板115的校正分佈曲線或殘餘膜分佈曲線。一些實施例中，系統控制器190儲存且執行程式，以確定研磨配方參數，諸如基板115每一半徑所要求的研磨駐留時間、研磨向下力、及研磨速度。該資料儲存成公式、圖表、表格、離散的點、或藉由其他適合的方法儲存。
一些實施例中，計量裝置165（顯示於第1A圖中）耦接基座105。該計量裝置165用於藉由測量研磨期間基板115上金屬或介電膜厚度來提供研磨進度的原位計量，或是使用光學檢測技術（諸如亮場/暗場技術）偵測場表面上的殘留膜。計量裝置165是渦電流感測器、光學感測器、或其他用於確定金屬或介電膜厚度或場表面上殘餘膜存在的其他感測裝置。其他實施例中，異位計量反饋用於確定後研磨膜層參數，諸如晶圓上沉積或殘餘膜的厚/薄區域的位置，因而確定用於吸盤110、支撐臂130、及研磨墊組件125的運動配方、研磨駐留時間、以及LSP的向下力或壓力。也可使用異位反饋以確定研磨過的膜的最終分佈曲線。原位計量可用於藉由監控異位計量確定的參數的進度而使研磨最佳化。
第2圖是用於實行本文所述之方法的研磨頭200的一個版本的示意剖面視圖。在此，研磨頭200用作為第1A圖至第1B圖中所示的研磨頭145。研磨頭200包括研磨頭容座205，該研磨頭容座205藉由一或多個柱220及一或多個柱耦合件223移動式耦接支撐件215。柱220與柱耦合件223維持支撐件215與研磨頭容座205之間的平行關係，並且防止研磨頭容座205相對支撐件215旋轉，同時容許研磨頭容座205相對支撐件215的受限側向運動，諸如軌道式（orbital）運動或是振盪運動。一些實施例中，柱220是由塑膠材料（諸如尼龍）製成。研磨頭容座205包括上容座203與下容座207。下容座207由聚合物材料製成，該聚合物材料諸如聚氨酯、PET（聚對苯二甲酸乙二酯）、或有充分硬度及/或強度的其他適合的聚合物，諸如聚醚醚酮（PEEK）或聚苯硫醚（PPS）。這些材料具有充分結構強度以在典型CMP製程條件下維持他們的形狀，且對已知CMP流體與磨料具有化學及機械抵抗力。
可撓皮膜235可移動式配置於上容座203與下容座207之間。該可撓皮膜235與該上容座203界定容座空間225。流體源140流體耦接氣體入口280，該氣體入口280配置成穿過上容座203。該流體源140提供加壓氣體（諸如CDA或氮氣）進入容座空間225。研磨墊組件125耦接可撓皮膜235，使得該研磨墊組件125從下容座207中的開口突出。在操作上，加壓氣體通過氣體入口280引入容座空間225中。該加壓氣體以研磨向下力迫使研磨墊組件125抵靠下方的基板（圖中未示）的最上方層表面。該研磨墊組件125的抵靠基板表面的研磨向下力是透過改變容座內之氣體的壓力而調整。壓力控制器（圖中未示）調節容座空間225內的氣體壓力，使得研磨墊組件上的研磨向下力透過研磨頭容座205相對於支撐件215的軸旋轉而維持恆定，這是以本文揭露之一些實施例所達成。
此實施例中，研磨頭容座205相對於支撐件215的側向移動是由軸桿250所提供，該軸桿250耦接研磨頭馬達240，該研磨頭馬達240使軸桿250繞垂直軸E旋轉。軸桿250耦接偏心構件255，且該偏心構件255以可旋轉式耦接軸承245。該軸承245藉由軸承帽230耦接上容座203。偏心構件容納空間288是由內壁260及軸承帽230所界定，在該空間288中，軸承245受到導引，該內壁260環繞軸桿的軸E，但從軸E偏位。研磨操作期間，軸桿250旋轉偏心構件255，且偏心構件255接觸偏心構件容納空間288內的內壁260。偏心構件255與內壁260的接觸引發研磨頭容座205在研磨運動中環繞軸E相對於支撐件215側向及軌道式移動。柱220在支撐件215下方支撐研磨頭容座205，且遵循容座的運動，同時限制研磨頭容座205的側向行進。研磨運動具有相距垂直軸E的研磨運動半徑R，該半徑R介於約0.5mm至約5mm之間，諸如+/-1mm。在此，研磨速度是由軸桿250的旋轉速度所控制。軸桿250的旋轉速度期望是維持在約1,000rpm與約5,000rpm之間。
另一實施例中，軸桿250直接耦接研磨頭容座205，並且柱220被移除。在此，軸桿250相對於支撐臂130旋轉研磨頭容座205。此實施例可用於產生研磨墊組件相對於基板的旋轉式研磨運動（若研磨墊組件的垂直軸是垂直軸E）。另一實施例中，軸桿250直接耦接研磨頭容座205，移除柱220，且研磨墊組件125的中心軸F從垂直軸E偏位，使得軸桿250的旋轉產生研磨墊組件125在距垂直軸E的半徑R處的軌道式運動（軌道式研磨運動）。
第3圖是可用於實行本文所述之方法的研磨墊組件125與可撓皮膜235的示意剖面視圖。研磨墊組件125包括接觸部分330與支撐部分305。該接觸部分330可以是習知研磨墊材料，諸如可購得的研磨墊材料，例如一般用在CMP製程中的基於聚合物的墊材料。聚合物材料包括聚氨酯、聚碳酸酯、氟聚合物、聚四氟乙烯（PTFE）、聚苯硫醚（PPS）、或上述材料之組合。一些實施例中，接觸部分300包括開放或封閉單元（cell）發泡聚合物、彈性體、氈、浸漬氈、塑膠、及與CMP處理化學條件相容的類似材料。一些實施例中，該接觸部分300包括可購自DOW® 的研磨墊材料，該材料是以商標名IC1010™販售。
支撐部分305是聚合材料，諸如高密度聚氨酯、聚乙烯、以商標名DELRIN® 販售的材料、PEEK、或具有充分硬度的其他適合的聚合物。接觸部分300藉由黏著劑325耦接支撐部分305，該黏著劑325諸如壓力感測黏著劑、環氧樹脂、或其他適合的黏著劑。
研磨墊組件藉由黏著劑325黏著至可撓皮膜235。一些實施例中，研磨墊組件125的支撐部分305配置在凹部310中，該凹部310形成於可撓皮膜235中。一些實施例中，用於可撓皮膜235的材料具有介於約55蕭氏硬度A至約65蕭氏硬度A之間的硬度。可撓皮膜具有介於約1.45mm至約1.55mm之間的厚度T及介於約4.2mm至約4.5mm之間的高度H。研磨墊組件125的接觸表面327所具有的表面積小於基板最上層的表面積，諸如所具有的面積小於基板最上層的表面積的約5%、約1%、或約0.1%。例如，對於圓形接觸表面327而言，研磨墊組件125的直徑D為約5mm，這是300mm直徑基板的最上表面層面積的約0.03%的面積。然而，其他實施例中，接觸表面327可具有不同形狀及/或不同尺寸。
第4A圖是配置在偏心構件容納空間288中的偏心構件255的一個實施例的示意截面圖。第4B圖說明第4A圖中所示之實施例提供的接觸表面327的軌道式研磨運動的路徑。在此實施例中，內壁260形成軸F周圍的圓圈，在此該軸F也是接觸表面327之中心且從軸E偏位。在此，內壁260形狀為圓圈，且所具有的半徑小於偏心構件255繞垂直軸E旋轉時所形成的半徑。當軸桿250旋轉偏心構件255時，該偏心構件255推抵內壁260，引發接觸表面327相對於垂直軸E以軌道式研磨運動移動。在此，研磨墊組件125的接觸表面327是圓形的，且對中心軸F置中，但在其他實施例中，該接觸表面327可以是不同的形狀。第4B圖顯示當偏心構件255繞垂直軸E進行一回公轉時，中心軸F與接觸表面327的四個不同位置。垂直軸E與中心軸F之間的距離確定接觸表面327的研磨運動半徑R。其他實施例中，可藉由增加垂直軸E與接觸表面327之中心之間的距離而增加研磨運動半徑R。
第5A圖是配置在偏心構件容納空間288中的偏心構件255的另一實施例的示意截面圖。第5B圖說明第5A圖中所示之實施例提供至接觸表面327的振盪研磨運動。此實施例中，內壁260形狀不規則，當偏心構件255在兩個相對的位置推抵內壁260（該兩個相對的位置的半徑小於偏心構件255所形成的半徑）時，引發接觸表面327以振盪研磨運動方式移動。第5B圖顯示當偏心構件255繞垂直軸E進行一回公轉時，中心軸F與接觸表面327的兩個不同位置。
第6圖是用於實行本文所述之方法的LSP模組600的一實施例的示意側剖面視圖。該LSP模組600包括耦接真空源的吸盤110。吸盤110包括基板接收表面605，有複數個開口（圖中未示）與真空源流體相通，以將基板（圖中未示）固定在該基板接收表面605上。驅動裝置120使吸盤110繞中心垂直軸旋轉。研磨頭145耦接支撐臂130。研磨頭145具有該研磨頭之結構（參照第1圖顯示及描述）及操作（參照第2圖至第5B圖描述）。
支撐臂130透過致動器組件660可移動地安裝於基座105上。該致動器組件660包括第一致動器625A及第二致動器625B。該致動器組件660垂直（z方向）及側向（x方向，因此沿著基板的徑向方向）移動支撐臂130。第一致動器625A用於垂直（z方向）移動支撐臂130（相對於研磨頭145），第二致動器625B用於側向（x方向）移動支撐臂130（相對於各別的研磨頭145），且第三致動器625C用於以掃掠方向（θ方向）移動支撐臂130（相對於各別的研磨頭145）。第一致動器625A也可用於提供可控制的向下力，該向下力迫使研磨頭朝向基板接收表面605。其他實施例（圖中未示）可使用超過一個研磨頭組件125、支撐臂130、致動器組件660、及第三致動器625C。
致動器組件660包括線性移動機構627，諸如導螺桿機構、位置由致動器控制的滑動機構、或是耦接第二致動器625B的滾珠螺桿。同樣，第一致動器625A是線性移動裝置，諸如導螺桿機構、位置由致動器控制的滑動機構、耦接支撐軸桿642的滾珠螺桿、或是垂直移動支撐臂635的圓柱滑動機構。致動器組件660也包括致動器支撐臂635、第一致動器625A、及線性移動機構627。動態密封件（dynamic seal）640可圍繞支撐軸桿642配置，該支撐軸桿642可為第一致動器625A的一部分。動態密封件640可為迂迴曲折（labyrinth）密封件，其耦接在支撐軸桿642與基座105之間。第三致動器625C包括馬達，該馬達耦接支撐臂130，且提供支撐臂130繞軸G的旋轉運動。
支撐軸桿642配置在形成於基座105中的開口644中，使支撐臂130得以因致動器組件660的軸向移動而側向移動。開口644的尺寸設計成容許支撐軸桿642充分側向移動，使得支撐臂130與裝設在支撐臂130上的研磨頭145可從基板接收表面605的周邊646移動到該基板接收表面605的中心。此外，開口644的尺寸設計成容許支撐軸桿642充分側向移動，使得支撐臂130的端部648可位在吸盤110的吸盤周邊650外側。因此，當研磨頭145向外移動以清理吸盤周邊650時，基板可移送至基板接收表面605上或移離該基板接收表面605而無與研磨頭145的干擾。習知的全區CMP製程之前或之後，基板可由機械臂或端效器移送至習知研磨站（或自該研磨站移送出）。
第7圖是研磨墊組件125與LSP模組700中基板的運動範例的示意平面圖，顯示如本文所述之研磨墊組件125相對於旋轉基板115的定位。LSP模組700可類似第1圖與第6圖中所示的LSP模組100及LSP模組600。
研磨墊組件125由第6圖的支撐臂130支撐。如第7圖所示，支撐臂130以徑向方向705及掃掠方向715（θ方向）之其中一者（或組合）移動研磨墊組件125。基板115在旋轉方向720（θ方向）上的旋轉運動於研磨墊組件125下方掃掠基板115的分立的部分。基板115的組合運動以及研磨墊組件125的多個運動自由度有助於更好地控制及準確研磨基板115。舉例而言，組合運動可產生沿著方向705及圓形研磨路徑的振盪模式。沿著研磨路徑715，在研磨基板的最上層期間可提供研磨墊組件的側向或隨機振盪。
第8圖是LSP模組800的運動範例的示意平面圖，顯示針對基板115的最上層表面的研磨墊組件125的各種移動，該各種移動是由研磨期間研磨墊組件的移動以及基板115之旋轉兩者所引發。顯示於第8圖中的LSP模組800可類似顯示於第1圖與第6圖中的LSP模組100及LSP模組600。
一個實施例中，基板115（裝設在吸盤110（顯示於第1A圖至第1B圖與第6圖中）上）是以旋轉方向720移動。該旋轉方向720可為往復運動（例如順時針及逆時針，或相反）或是相同方向（順時針或逆時針）的連續運動。研磨墊組件125裝設於支撐臂130上，且可在掃掠方向710上移動，該移動是由繞軸B移動的支撐臂130所促進。當支撐臂130繞軸B移動以使研磨墊組件125以掃掠方向710移動的同時，該研磨墊組件125以期望的方式移動，而產生研磨路徑715。另外，當支撐臂130繞軸B移動且該研磨墊組件125以方向715移動時，基板以旋轉方向720移動。一些實施例中，系統控制器190組裝成協調支撐臂130與基板115之運動，這是透過控制耦接至上述支撐臂及基板之各者的致動器而達成。旋轉方向720可形成弧形或圓形路徑。
基板115在旋轉方向720的移動具有角速度，一些實施例中，該角速度相當於介於每分鐘約0.1轉（約0.1rpm）與約100rpm之間的平均旋轉速度。一些實施例中，支撐臂130在掃掠方向710的移動的角速度相當於介於約0.1rpm與約100rpm之間的平均旋轉速度。一些實施例中，研磨墊組件125在圓形研磨運動715中的移動所具有的旋轉速度是介於約100rpm與約5000rpm之間，而墊中心是處於離旋轉中心介於約0.5mm與約30mm之間的距離的偏離位置。一些實施例中，研磨墊組件125上的研磨向下力是由加壓氣體所提供，該加壓氣體是提供至研磨頭200的容座空間225。提供至研磨墊組件125的研磨向下力相當於介於約0.1psig與約50psig之間的期望壓力。
第9A圖是根據本文揭露之一個實施例顯示研磨墊組件125之研磨路徑的示意圖，使用第7圖與第8圖所示的運動模式可在基板115上產生該研磨路徑。在此實施例中，研磨路徑905是在基板上的開始位置910處開始，而於基板上的結束位置915處結束的螺旋路徑，該開始位置910是迫使研磨墊組件125抵靠基板115之處。使用第一研磨配方迫使研磨墊組件於開始位置910處抵靠基板，該第一研磨配方包括研磨駐留時間、研磨向下力、及研磨速度。當研磨墊組件從開始位置910橫越至結束位置915時，該研磨墊組件使用複數個研磨配方之其中一者研磨複數個中間位置，該等研磨配方對應每一中間位置。研磨墊組件125上的研磨向下力是在中間位置之間解除，使得研磨墊組件從基板表面拉升。其他實施例中，開始位置可在結束位置的徑向向外處，使得研磨墊組件朝向基板中心徑向向內行進。研磨路徑905的寬度是由研磨墊的接觸表面積之寬度及軌道研磨運動的半徑所確定。研磨路徑905從開始位置910橫越至結束位置915時可（或可不）與自身重疊。第9B圖是根據另一實施例的示意圖，顯示在基板上介於開始位置910與結束位置915之間研磨的區域，包括環形的環。第9C圖顯示根據另一實施例的一或多個研磨路徑905。在此實施例中，研磨路徑905類似環形環，且研磨路徑的開始與結束可在相同的起始停止位置930。可在離基板115之中心不同半徑處重複研磨路徑905，使得研磨過的區域920類似環形環。研磨路徑905在徑向向外延伸時可（或可不）與自身重疊。
第10圖是根據本文所述之實施例用於研磨基板的方法的流程圖。該方法藉由將基板上每一校正位置之間的行進距離與行進時間減至最少而提供較短的校正研磨次數。例如，可以少於約10分鐘的時間處理基板，該基板要求介於約20Å與200Å之間（或約80Å）的材料厚度校正。也相信，本文所述之方法改善晶粒範圍內（WIDR）的均勻度，且造成與習知CMP相比改善的階梯高度研磨效能。
一個實施例中，方法1000在活動1010開始，該活動1010為，測量基板之膜厚度。可在基板上指定位置採取測量。一些實施例中，指定的位置可對應用於SPC目的而在整個元件製造設施中所用的位置，例如，在對應於300mm基板的標準化17點圖譜的位置。可在元件晶粒內採取每一膜測量，或可在晶粒之間刻劃線中專用測量位置處採取每一膜測量。
該方法於活動1020繼續，該活動1020為確定基板的膜厚度校正分佈曲線。根據活動1010中採取的測量及/或基板的材料移除分佈曲線確定膜厚度校正分佈曲線，這是根據本文揭露的方法之前或之後的基板的習知CMP研磨而達成。材料移除分佈曲線用於確定活動1010的測量位置之間的校正分佈曲線。材料移除分佈曲線是從預測性模型計算出來，或是使用經驗資料確定。
該方法於活動1030繼續，該活動1030為，確定基板的複數個研磨配方。該複數個配方的每一者對應基板的特定區域，諸如離基板中心指定半徑處的環形環。複數個配方的每一者包括研磨向下力、研磨駐留時間、及研磨運動速度之至少一者。研磨向下力是由支撐臂、由研磨頭、或由另一方法所提供。研磨駐留時間決定研磨墊或研磨墊組件維持在一位置多久以及該研磨墊或研磨墊組件從一個位置橫越至另一個位置多快。研磨駐留時間包括旋轉基板支撐吸盤、固定在該吸盤上的基板、及耦接研磨頭的支撐臂的定位運動的相對速度。可透過減少吸盤的旋轉速度、透過減少臂的旋轉速度、或透過上述兩者的組合而增加研磨駐留時間。研磨速度包括研磨頭內置放的軸桿的旋轉速度。確定研磨配方通常包括確定研磨向下力、研磨駐留時間、及研磨速度，以移除如膜厚度校正分佈曲線所確定的期望膜厚度。
該方法於活動1040繼續，該活動1040為，將研磨墊或研磨墊組件定位在基板上的第一半徑。該第一半徑是由膜厚度校正分佈曲線所確定。藉由使用定位運動移動支撐臂、藉由移動基板、或藉由上述兩者之組合，而定位該研磨墊組件。該定位運動是藉由下述方式提供：藉由繞垂直配置穿過支撐臂第二端的軸旋轉支撐臂；或是藉由以x方向、y方向、或上述方向之組合側向移動支撐臂。基板是透過旋轉基板支撐吸盤、或透過以x方向、y方向、或上述方向之組合側向移動吸盤而移動。
該方法於活動1050繼續，該活動1050為，使用針對第一半徑的研磨配方於基板的第一半徑處研磨。一些實施例中，研磨基板包括，研磨墊或研磨墊組件的研磨運動，諸如軌道式運動、弧形運動、圓形運動、振盪運動、研磨頭的旋轉運動、或上述運動之組合。其他實施例中，研磨運動是由支撐臂所提供。
方法於活動1060及活動1070繼續，該活動1060為移動吸盤，該吸盤上固定有基板，該活動1070為使用定位運動移動支撐臂，所以研磨墊組件從基板上的第一半徑橫越到基板上的第二半徑。一些實施例中，第一半徑小於第二半徑，使得研磨墊在從第一位置橫越到第二位置時朝基板邊緣移動。其他實施例中，第一半徑大於第二半徑，所以研磨墊組件在從第一位置橫越到第二位置時朝基板中心移動。
該方法於活動1080繼續，該活動1080為，於第二半徑使用針對該第二半徑的研磨配方研磨基板。
一些實施例中，吸盤的相對運動與支撐臂的定位運動相組合，以使研磨墊組件橫越螺旋形研磨路徑，該螺旋形研磨路徑橫跨在第一半徑與第二半徑之間的基板之表面。一些實施例中，該螺旋形路徑不抵達基板中心，因此形成繞著該基板中心的環形環。
其他實施例中，該方法開始於針對殘餘膜檢測基板及確定殘餘膜厚度分佈曲線，接著執行第10圖的活動，以研磨基板的上表面層及選擇性移除該殘餘膜。在僅使用光學檢測技術檢測殘餘金屬膜的實施例中，無法進行厚度測量。那些實施例中，使用材料移除分佈曲線來從殘餘金屬膜的徑向位置和表面覆蓋率來確定殘餘膜厚度分佈曲線。
可在習知CMP之前或之後使用上述的方法。該方法的優點包括，開發高度準確的校正分佈曲線以及相對應的研磨配方，而不增加基板上所需的測量數目。根據離基板中心的徑向距離的研磨配方使總處理時間減至最少且使基板處理量增至最大。
儘管前述內容涉及本案揭露內容之實施例，但可在不背離本案揭露內容之基本範疇下設計本案揭露內容之其他與另外的實施例，且本案揭露內容之範疇是由隨後的申請專利範圍所決定。
100‧‧‧LSP模組105‧‧‧基座110‧‧‧吸盤115‧‧‧基板120‧‧‧驅動裝置125‧‧‧研磨墊組件130‧‧‧支撐臂133‧‧‧支撐臂軸桿135‧‧‧致動器系統137‧‧‧馬達140‧‧‧流體源143‧‧‧噴嘴145‧‧‧研磨頭155‧‧‧流體施加器165‧‧‧計量裝置190‧‧‧系統控制器200‧‧‧研磨頭203‧‧‧上容座205‧‧‧研磨頭容座207‧‧‧下容座215‧‧‧支撐件220‧‧‧柱223‧‧‧柱耦合件225‧‧‧容座空間230‧‧‧軸承帽235‧‧‧可撓皮膜240‧‧‧馬達245‧‧‧軸承250‧‧‧軸桿255‧‧‧偏心構件260‧‧‧內壁280‧‧‧氣體入口288‧‧‧偏心構件容納空間300‧‧‧接觸部分305‧‧‧支撐部分310‧‧‧凹部325‧‧‧黏著劑327‧‧‧接觸表面600‧‧‧LSP模組605‧‧‧基板接收表面625A、625B、625C‧‧‧致動器627‧‧‧線性移動機構635‧‧‧致動器支撐臂640‧‧‧動態密封件642‧‧‧支撐軸桿644‧‧‧開口646‧‧‧周邊648‧‧‧端部650‧‧‧吸盤周邊660‧‧‧致動器組件700‧‧‧LSP模組705‧‧‧徑向方向710‧‧‧掃掠方向715‧‧‧研磨路徑720‧‧‧旋轉方向800‧‧‧LSP模組905‧‧‧研磨路徑910‧‧‧開始位置915‧‧‧結束位置920‧‧‧研磨過的面積930‧‧‧開始停止位置1000‧‧‧方法1010-1080‧‧‧活動
為了能夠詳細理解本案揭露內容的上述特徵所用方式，可參考實施例進行上文所簡要概述的本案揭露內容的更具體描述，其中一些實施例在附圖中示出。然而，應注意，附圖僅說明本案揭露內容之典型實施例，且因此不應將該等附圖視為限制本案揭露內容之範疇，因為本案揭露內容可容許其他等效實施例。
第1A圖是根據一個實施例的LSP模組的頂部透視圖。
第1B圖是第1A圖的LSP模組的示意剖面視圖。
第2圖是根據一個實施例的研磨頭的示意剖面視圖。
第3圖是根據一個實施例的研磨墊組件的示意剖面視圖。
第4A圖是根據一個實施例的配置於研磨頭中的偏心（eccentric）構件的示意截面圖。
第4B圖描繪根據第4A圖所繪之研磨頭的實施例的研磨運動。
第5A圖是根據另一實施例的配置於研磨頭中的另一偏心構件的示意截面圖。
第5B圖描繪根據第5A圖所繪之研磨頭的實施例的研磨運動。
第6圖是根據另一實施例的LSP模組的示意等角剖面視圖。
第7圖是根據一個實施例的LSP模組的示意平面視圖，該視圖顯示基板上研磨墊組件的各種運動模式。
第8圖是LSP模組的示意平面視圖，該視圖顯示研磨墊組件的各種運動模式的另一實施例。
第9A圖至第9C圖是根據一些實施例的顯示研磨路徑的示意圖，該研磨路徑是在基板上產生。
第10圖是根據一個實施例的用於研磨基板的方法的流程圖。
為了助於了解，在可能的情況下，使用相同元件符號來表示圖中共有的相同元件。設想在一個實施例中揭露的元件可有利地用於其他實施例上，而無須針對其他實施例對該等元件特定敘述。
國內寄存資訊 (請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無
國外寄存資訊 (請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無
100‧‧‧LSP模組
105‧‧‧基座
110‧‧‧吸盤
120‧‧‧驅動裝置
125‧‧‧研磨墊組件
130‧‧‧支撐臂
133‧‧‧支撐臂軸桿
135‧‧‧致動器系統
137‧‧‧馬達
140‧‧‧流體源
143‧‧‧噴嘴
145‧‧‧研磨頭
190‧‧‧系統控制器

Claims (17)

  1. 一種研磨基板之方法，包括下述步驟：將該基板定位在一研磨系統之一可旋轉吸盤(rotatable chuck)上，該研磨系統包括該可旋轉吸盤、一支撐臂、及一研磨頭，該研磨頭耦接該支撐臂，其中該研磨頭包括：一支撐構件；一研磨頭容座，耦接該支撐構件，以在使該研磨頭容座與該支撐構件之間有相對側向運動的同時防止相對旋轉運動，該研磨頭容座包括一研磨墊組件；及一軸桿，提供該支撐構件與該研磨頭容座之間的該相對側向運動；根據複數個膜厚度測量產生複數個研磨配方(polishing recipe)，每一研磨配方包括：一研磨向下力(polishing downforce)，由該研磨墊組件抵靠該基板而施加；及該軸桿的一旋轉速率；將該研磨墊組件於一第一位置定位在該基板上；使用該複數個研磨配方的一第一研磨配方在該第一位置處研磨該基板；使用一定位運動移動該支撐臂，使得該研磨墊組件 於該基板上從該第一位置橫越至一第二位置；以及使用該複數個配方的一第二研磨配方在該第二位置處研磨該基板，其中該第二研磨配方與該第一研磨配方不同，該研磨墊組件耦接配置一可撓皮膜(flexible membrane)，該可撓皮膜配置於該研磨頭容座內，該可撓皮膜配置於該研磨頭容座的一上部與一下部之間，該上部與該可撓皮膜界定一容座空間，且該研磨向下力是透過調節該容座空間內所配置的一流體之一壓力而控制。
  2. 如請求項1所述之方法，其中該支撐構件與該研磨頭容座之間的該相對側向運動是一軌道式(orbital)運動或一振盪(oscillating)運動。
  3. 如請求項1所述之方法，其中該支撐構件與該研磨頭容座之間的該相對側向運動提供該研磨墊組件與該基板之間的一相對應的軌道式或振盪相對運動。
  4. 如請求項2所述之方法，進一步包括下述步驟：繞該吸盤之一中心軸旋轉該吸盤，使得該支撐臂的該定位運動與該吸盤的相對運動形成該基板上的一螺旋形研磨路徑。
  5. 一種研磨基板之方法，包括下述步驟：將該基板定位在一研磨系統之一可旋轉吸盤上，該研磨系統包括該可旋轉吸盤、一支撐臂、及一研磨頭，該研磨頭耦接該支撐臂，其中該研磨頭包括：一支撐構件；一研磨頭容座，耦接該支撐構件，以在使該研磨頭容座與該支撐構件之間有相對側向運動的同時防止相對旋轉運動，該研磨頭容座包括一研磨墊組件；及一軸桿，提供該支撐構件與該研磨頭容座之間的該相對側向運動；根據複數個膜厚度測量產生複數個研磨配方，每一研磨配方包括：一研磨向下力，由該研磨墊組件抵靠該基板而施加；及該軸桿的一旋轉速率；將該研磨墊組件於一第一位置定位在該基板上；使用該複數個研磨配方的一第一研磨配方在該第一位置處研磨該基板；使用一定位運動移動該支撐臂，使得該研磨墊組件於該基板上從該第一位置橫越至一第二位置；以及使用該複數個配方的一第二研磨配方在該第二位置 處研磨該基板，其中該第二研磨配方與該第一研磨配方不同，該研磨墊組件耦接配置一可撓皮膜，該可撓皮膜配置於該研磨頭容座內，該研磨頭容座包括一第一部分以及一第二部分，該第二部分耦接該第一部分，該可撓皮膜配置在該第一部分與該第二部分之間，以界定一容座空間(housing volume)，該支撐構件與該研磨頭容座之間的該相對側向運動提供該研磨墊組件與該基板之間的一相對應的軌道式或振盪相對運動，且抵靠該基板而施加的該研磨向下力是透過調節該容座空間內所配置的一流體之一壓力而控制。
  6. 如請求項1所述之方法，其中用於該複數個研磨配方的一或多個研磨配方的該軸桿的該旋轉速率介於約1000rpm與約5000rpm之間。
  7. 一種研磨基板之方法，包括下述步驟：將該基板定位在一研磨系統之一可旋轉吸盤上，該研磨系統包括該可旋轉吸盤、一支撐臂、及一研磨頭，該研磨頭耦接該支撐臂，其中該研磨頭包括：一支撐構件；一研磨頭容座，耦接該支撐構件，以在使該研磨 頭容座與該支撐構件之間有相對側向運動的同時防止相對旋轉運動，該研磨頭容座包括一研磨墊組件；及一軸桿，提供該支撐構件與該研磨頭容座之間的該相對側向運動；根據複數個膜厚度測量產生複數個研磨配方，每一研磨配方包括：一研磨向下力，由該研磨墊組件抵靠該基板而施加；及該軸桿的一旋轉速率；將該研磨墊組件於一第一位置定位在該基板上；使用該複數個研磨配方的一第一研磨配方在該第一位置處研磨該基板；使用一定位運動移動該支撐臂，使得該研磨墊組件於該基板上從該第一位置橫越至一第二位置；以及使用該複數個配方的一第二研磨配方在該第二位置處研磨該基板，其中該第二研磨配方與該第一研磨配方不同，用於該複數個研磨配方的一或多個研磨配方的該軸桿的該旋轉速率介於約1000rpm與約5000rpm之間，且該第一位置是在一第一半徑處，且該第二位置是在 一第二半徑處，且在該第一位置與該第二位置之間移動該支撐臂於該基板上形成一螺旋形路徑。
  8. 一種研磨基板之方法，包括下述步驟：將該基板定位在一研磨系統之一可旋轉吸盤上，該研磨系統包括該可旋轉吸盤、一支撐臂、及一研磨頭，該研磨頭耦接該支撐臂，該研磨頭包括：一支撐構件；一研磨頭容座，耦接該支撐構件，以在使該研磨頭容座與該支撐構件之間有一相對軌道式運動或振盪運動的同時防止該研磨頭容座相對於該支撐構件旋轉；一軸桿，提供該支撐構件與該研磨頭容座之間的該相對軌道式運動或振盪運動；一研磨墊組件，該研磨墊組件包括一接觸部分與一支撐部分；於複數個位置處使用相對應的複數個研磨配方迫使(urge)該研磨墊組件的該接觸部分抵靠該基板，其中該等研磨配方的每一者包括：一研磨向下力，由該研磨墊組件抵靠該基板而施加；及配置於該研磨頭內的該軸桿的一旋轉速率，其中該複數個研磨配方的至少一者與該複數個研磨配方 的其他者不同；及在該複數個位置之間，同時移動該基板及該支撐臂，使得該研磨墊組件從該基板的一第一區域表面橫越到該基板的一第二區域表面，該第二區域表面小於該基板之該表面。
  9. 如請求項8所述之方法，其中該研磨墊組件的該接觸部分的一表面積小於該基板的表面積的約1%。
  10. 如請求項8所述之方法，其中該研磨頭耦接該支撐臂的一第一端，且移動該支撐臂包括下述步驟：繞一垂直軸旋轉該支撐臂，該垂直軸配置成穿過該支撐臂的一第二端，該第二端遠離該第一端。
  11. 如請求項8所述之方法，其中移動該基板包括下述步驟：繞該基板之一中心旋轉該基板，使得該研磨墊組件橫越該基板上的一螺旋形路徑。
  12. 如請求項8所述之方法，其中該研磨頭容座包括一第一部分、一第二部分、及一可撓皮膜，該第二部分耦接該第一部分，該可撓皮膜配置在該第一部分與該第二部分之間以界定一容座空間，且其中抵靠該基板而施加的該研磨向下力是透過調節該容座空間內所配置的一流體之一壓力而控制。
  13. 如請求項9所述之方法，其中該支撐構件 與該研磨頭容座之間的該相對軌道式或振盪運動提供在該研磨墊組件之該接觸部分與該基板之間的一相對應相對軌道式或振盪研磨運動。
  14. 一種研磨基板之方法，包括下述步驟：迫使由一支撐臂支撐的一研磨墊靠住一基板的一表面，該研磨墊具有一接觸部分表面積，該接觸部分表面積小於該基板的一表面積，其中該研磨墊與該基板之該表面之間的一相對運動是由一研磨頭組件提供，該研磨頭組件包括：一支撐構件；一研磨頭容座，耦接該支撐構件，以防止該研磨頭容座相對於該支撐構件旋轉；一軸桿，提供該支撐構件與該研磨頭容座之間的一相對側向運動；同時旋轉上面固定有該基板的一吸盤且移動該支撐臂，使得該研磨墊橫越至該基板之該表面的複數個半徑的每一半徑；及於複數個位置處使用相對應的複數個研磨配方研磨該基板的該表面，其中該複數個研磨配方之至少一者與該複數個研磨配方的另一者不同，且其中該複數個研磨配方之每一者包括：一研磨駐留時間； 一研磨向下力；及該研磨頭組件的該軸桿的一旋轉速率，其中該研磨墊耦接一可撓皮膜，該可撓皮膜配置在該研磨頭組件內，該可撓皮膜配置在該研磨頭容座的一上部與一下部之間，該上部與該可撓皮膜界定一容座空間，且該研磨向下力是藉由調節在該容座空間內配置的一流體之一壓力而控制。
  15. 如請求項14所述之方法，其中該支撐構件與該研磨頭容座之間的該相對側向運動提供在該研磨墊與該基板之該表面之間的一相對軌道式研磨運動或振盪研磨運動。
  16. 如請求項14所述之方法，其中該研磨墊橫越該基板上的一螺旋形路徑。
  17. 如請求項14所述之方法，其中用於該複數個研磨配方的至少一者的該軸桿的該旋轉速率介於約1000rpm與約5000rpm之間。
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