用于研磨晶片的装置的制作方法

本发明实施例关于一种半导体制程装置，特别有关于一种用于研磨晶片的装置。

背景技术：

化学机械研磨(chemicalmechanicalpolishing(cmp))是一在形成集成电路时的常见做法。cmp通常用于半导体晶片的平坦化(planarization)。cmp可利用物理及化学力的协同作用来研磨晶片。它可通过施加一负载力至一晶片的背面且晶片被放置在一研磨垫上来实施，其中研磨垫抵靠于该晶片，接着研磨垫及晶片被反向旋转，且包含磨料(abrasives)及反应性化学品(reactivechemicals)的一研磨液(slurry)通过该两者之间。cmp是实现晶片的整体平坦化的一有效方法。

然而，因为各种因素，要达到真正均匀的研磨是困难的。举例来说，研磨液是从研磨垫的顶部或底部被分配，此将造成晶片上不同位置的研磨率(polishrate)的非均一性(non-uniformity)。如果研磨液是从顶部被分配，晶片的边缘的cmp率(即，研磨率)通常会高于其中心。相反地，如果研磨液是从底部被分配，晶片的中心的cmp率通常会高于其边缘。再者，上述非均一性也可能由于施加在晶片上不同位置的压力的非均一性而导致。为了减少研磨率的非均一性，可对施加在晶片上不同位置的压力作调整，例如，如果一晶片上一区域的cmp率较低的话，可对该区域施加一较高的压力以补偿较低的移除率(removalrate)。

技术实现要素：

本发明一实施例提供一种用于研磨一晶片的装置，包括一研磨头，具有一固定环。研磨头被配置成将晶片保持在固定环内。固定环包括一第一环以及一第二环，其中第一环具有一第一硬度，第二环由第一环所环绕，且第二环具有一第二硬度，小于第一硬度。

本发明一实施例提供一种用于研磨一晶片的装置，包括一研磨头，具有一可挠性薄膜。可挠性薄膜可被充气(inflated)及放气(deflated)，其中当被充气时，可挠性薄膜可压制晶片的平坦的上表面的由中心至边缘的区域。

本发明一实施例提供一种用于研磨一晶片的装置，包括一研磨头，其具有一固定环及一可挠性薄膜。研磨头被配置成将晶片保持在固定环内。固定环包括一第一环以及一第二环，其中第一环具有一第一硬度，第二环由第一环所环绕，且第二环具有一第二硬度，小于第一硬度。可挠性薄膜由固定环所环绕，其中可挠性薄膜可被充气及放气，且当被充气时，可挠性薄膜可压制晶片的弧状边缘。

附图说明

根据以下的详细说明并配合所附图式做完整揭露。应注意的是，根据本产业的一般作业，图示并未必按照比例绘制。事实上，可能任意的放大或缩小元件的尺寸，以做清楚的说明。

图1显示根据一些实施例的用于进行化学机械研磨(cmp)的装置。

图2至图5显示根据一些实施例的一cmp制程的各中间阶段的剖视图。

图6显示根据一些实施例的一固定环与一薄膜的底视图。

图7a、7b及图8分别显示根据一些实施例的用于决定一材料的硬度的压头(indenters)及方法。

图9显示根据一些实施例的一固定环与一薄膜的底视图。

图10显示一传统cmp制程的剖视图。

图11a及11b显示正规化的(normalized)移除率的非均一性为晶片上不同位置的函数，其中增加一固定环的内径的效果被示出。

图12a及12b显示正规化的移除率的非均一性为晶片上不同位置的函数，其中增加一固定环的内径及将一薄膜延伸至晶片的边缘的效果被示出。

图13显示根据一些实施例的一晶片的cmp制程，其中一固定环的内径及一薄膜的外径均被增加。

图14显示根据一些实施例的一晶片的部分与一薄膜的放大图。

【符号说明】

10～化学机械研磨(cmp)系统；

12～研磨平台；

14～研磨垫；

14a～部分；

16、16’～研磨头；

17～晶片承载组件；

18～研磨液分配器；

20～圆盘；

22～研磨液；

24～晶片；

24a～边缘；

24b～晶片边缘区域、外侧区域；

24c～内侧区域；

24d～部分；

26～可挠性薄膜、薄膜；

26’～薄膜；

26a～区域；

28～晶片载台；

30～空气通道；

32～固定环、材料；

32a～内缘；

32-1～外环、环；

32-2～内环、环；

32-3、32-4～环；

34a、34b～压头；

35～空洞；

36a、36b、36c、38a、38b、38c～线；

d1～穿透深度；

g1～间隙；

t1、t2～厚度；

δh～高度差。

具体实施方式

以下的揭露内容提供许多不同的实施例或范例以实施本案的不同特征。以下的揭露内容叙述各个构件及其排列方式的特定范例，以简化说明。当然，这些特定的范例并非用以限定。例如，若是本揭露书叙述了一第一特征形成于一第二特征上或上方，即表示其可能包含上述第一特征与上述第二特征是直接接触的实施例，亦可能包含了有附加特征形成于上述第一特征与上述第二特征之间，而使上述第一特征与第二特征可能未直接接触的实施例。另外，以下揭露书不同范例可能重复使用相同的参考符号及/或标记。这些重复为了简化与清晰的目的，并非用以限定所讨论的不同实施例及/或结构之间有特定的关系。

此外，其与空间相关用词。例如“在…下方”、“下方”、“较低的”、“上方”、“较高的”及类似的用词，为了便于描述图示中一个元件或特征与另一个(些)元件或特征之间的关系。除了在图式中绘示的方位外，这些空间相关用词意欲包含使用中或操作中的装置的不同方位。装置可能被转向不同方位(旋转90度或其他方位)，则在此使用的空间相关词也可依此相同解释。

以下根据各种例示性实施例提供一种化学机械研磨(chemicalmechanicalpolishing(cmp))装置。另外，一些实施例的变形亦会介绍到。在以下说明的各个视图与示意性实施例中，相同的参考符号用于指定相同的元件。本案亦包括使用根据一些实施例的cmp装置以制造集成电路的范围。举例来说，cmp装置可用于平坦化(planarize)晶片，其上形成有集成电路。

图1示意性地显示根据本发明一些实施例的一cmp装置/系统的部分的立体图。cmp系统10包括研磨平台12、在研磨平台12上方的研磨垫14以及设于研磨垫14上方的研磨头16。研磨液分配器18具有直接设于研磨垫14上方的一出口，用以将研磨液(slurry)分配至研磨垫14上。圆盘20亦被设置于研磨垫14的上表面。

在cmp制程中，研磨液22通过研磨液分配器18被分配至研磨垫14上。研磨液22包括一(些)反应性化学品，其可与晶片24(图5)的表层进行反应。此外，研磨液22包括一些磨料颗粒，可用于机械性研磨该晶片。

研磨垫14由一硬度足够允许上述研磨液中的磨料颗粒可对晶片进行机械性研磨的材料所形成，且研磨垫14位在研磨头16下方。另外，研磨垫14亦是足够软，而使得其基本上不会刮伤晶片。在cmp制程中，研磨平台12通过一机构(图未示)而转动，因此固定于其上的研磨垫14亦可随着研磨平台12而旋转。上述用于转动研磨垫14的机构(例如一马达)未被示出。

另一方面，在cmp制程中，研磨头16亦被转动，因此造成固定于研磨头16上的晶片24(图2)的旋转。根据本发明一些实施例，如图1所示，研磨头16与研磨垫14可以相同的方向(顺时针或逆时针)转动。而根据一些替代实施例，研磨头16与研磨垫14可以相反的方向转动。用于转动研磨头16的机构未被示出。随着研磨头16与研磨垫14的转动，研磨液22可在晶片24与研磨垫14之间流动。此时，通过研磨液中的反应性化学品与晶片24的表层之间的化学反应，且更通过机械研磨，晶片24的表层可被移除。

图1亦示出位在研磨垫14上方的圆盘20。圆盘20用于移除在cmp制程中所产生的不需要的副产物。根据本发明一些实施例，当研磨垫14要被修整(conditioned)时，圆盘20接触研磨垫14的上表面。在修整过程中，研磨垫14与圆盘20均转动，使得圆盘20的突起(protrusions)或切口(cuttingedges)可相对于研磨垫14的表面移动，因而能对研磨垫14的表面进行研磨及重新纹理化(re-texturizing)。

图2至图5显示一例示性cmp制程的各中间阶段的剖视图。参照图2，提供研磨头16。研磨头16包括晶片承载组件(wafercarrierassembly)17，其用于在各个制程步骤保持及固定晶片24。晶片承载组件17包括空气通道30，在其中可产生真空(vacuum)。通过对空气通道30抽真空，可将晶片24吸起，并用于将晶片24输送至或远离研磨垫14(图1)。

如图2中所示，研磨头16被移动至晶片24上方，且晶片24置于晶片载台28上。接着，参照图2，在空气通道30中产生真空，使得晶片24被拿起。尽管未示于第3图中，空气通道30亦包括部分在可挠性薄膜26中，因此当晶片24被拿起时，可挠性薄膜26的底面可接触晶片24的上表面。上述被拿起的晶片24被定位在由固定环32所定义的空间中，且固定环32形成一圆环。当拿起晶片24时，研磨头16的中心轴线对齐于晶片24的中心，使得晶片24的边缘与固定环32的各别的内缘32a可以间隙g1的相等间隔的方式设置，亦即间隙g1为一围绕晶片24的大致均匀的间隙。

参照图4，研磨头16被移动至研磨垫14上方，且研磨垫14位于研磨平台12上。根据本发明一些实施例，所示出的研磨垫14的部分非研磨垫14的中心部分，而是偏离于研磨垫14的中心轴线，如图1中所示。举例来说，研磨垫14的中心轴线，随着研磨垫14的转动，可能位在所示出部分的左侧或右侧。

接着，参照图5，研磨头16被置于研磨垫14上方且压抵研磨垫14。然后，空气通道30中的真空被关闭，使得晶片24不再被吸起。可挠性薄膜26可被充气(inflated)，例如通过将空气泵入可挠性薄膜26中的多个区域26a。根据本发明一些实施例，可挠性薄膜26由一可挠(flexible)及具弹性(elastic)的材料所形成，且该材料可由乙烯丙烯橡胶(ethylenepropylenerubber)、氯丁橡胶(neoprenerubber)、丁腈橡胶(nitrilerubber)或其他类似物所形成。由此，被充气的可挠性薄膜26可将晶片24压抵于研磨垫14上。

可挠性薄膜26包括多个区域26a。每一区域26a包括由可挠及具弹性的材料所密封的一腔室。在可挠性薄膜26的上视图中，上述区域26a具有圆形的形状，其可为同心的(concentric)。又，每一区域26a与其他区域为分开的，因此每一区域26a可被各自充气而具有与其他区域不同的或相同的压力。因此，可调整由上述各个区域所施加的压力以改善cmp制程的移除率(removalrate)的非均一性(non-uniformity)。举例来说，通过增加一区域的压力，可使得直接位于该区域下方的晶片的部分的研磨率(polishingrate)提高，且反之亦然。

当研磨头16压抵于研磨垫14时，固定环32的底面与研磨垫14可物理性接触(physicalcontact)且压抵于研磨垫14。尽管未示于图中，固定环32的底面可具有一些沟道，用于允许研磨液在研磨头16(及固定环32)的转动过程中进入及离开固定环32。

由于晶片24被压抵于研磨垫14上，且研磨垫14与研磨头16可旋转，导致位在研磨垫14上方的晶片24亦发生转动，进而cmp制程可被进行。在cmp制程中，固定环32的功能为在晶片24偏离于研磨头16的中心轴线的情况下保持晶片24，使得晶片24不会从研磨垫14甩出(spunoff)。然而，在正常操作中，固定环32可以不与晶片24接触。

图5显示根据本发明一些实施例的一例示性的固定环32。固定环32包括外环32-1(第一环)及内环32-2(第二环)。外环32-1及内环32-2的每一者可形成一全环(fullring)，其在固定环32的径向方向上所测得的厚度为均一的，且在外环32-1及内环32-2的底部所测得的结果亦然。举例来说，图6显示固定环32的底视图，其中外环32-1环绕内环32-2。外环32-1及内环32-2可接合在一起以形成一体的固定环32。外环32-1的厚度t1及内环32-2的厚度t2的每一者介于总厚度(t1+t2)的约1/3与约2/3之间的范围，使得外环32-1具有足够的厚度而可压制在研磨垫14上，而内环32-2亦具有足够的厚度而可压制在研磨垫14上，并可同时视需要屈从(yieldto)来自于研磨垫14的力。

再参照图4，在固定环32压制在研磨垫14上以前，内环32-2的底面与外环32-1的底面为共平面的。根据一些例示性实施例，内环32-2及外环32-1由耐磨材料(wear-resistantmaterials)所形成，其可为塑胶、陶瓷、聚合物等等。举例来说，内环32-2及外环32-1的每一者可由聚氨酯(polyurethane)、聚酯纤维(polyester)、聚醚(polyether)、聚碳酸酯(polycarbonate)或上述的组合所形成。根据一些例示性实施例，内环32-2及/或外环32-1由聚苯硫醚(polyphenylenesulfide(pps))、聚醚醚酮(polyetheretherketone(peek))或这些材料的混合及其他材料例如聚合物(例如聚氨酯、聚酯纤维、聚醚或聚碳酸酯)所形成。内环32-2及外环32-1的组成并不相同。根据一些实施例，内环32-2及外环32-1的材料是相同的，但具有不同的百分比(因此两者的材料仍不相同)。根据一些其他实施例，内环32-2及外环32-1由不同的材料所形成，具有至少一材料是出现于内环32-2与外环32-1中的一者而未出现于另一者

根据本发明一些实施例，内环32-2由一较外环32-1的材料为软的材料所形成，或者说，内环32-2的硬度(第二硬度)小于外环32-1的硬度(第一硬度)。因此，如图5所示，内环32-2的底面较外环32-1的底面为高，且两者之间具有高度差δh。根据一些实施例，高度差δh大于约0.01毫米(mm)，且介于约0.01毫米与约3毫米之间的范围。要理解的是，高度差δh取决于在cmp制程中的固定环的下压力，且该力越大可导致高度差δh亦越大。关于材料的硬度可使用各种方式，包括但不限定于，萧氏硬度试验(shore(durometer)hardnesstest)及洛氏硬度试验(rockwellhardnesstest)来测量及表示。材料的硬度亦可使用杨氏系数(young’smodulus)来表示。

举例来说，图7a及7b显示在萧氏试验中用于检测一材料的硬度的压头(indenters)，其中该些压头一般用于检测聚合物、橡胶、塑胶及/或其他类似物的硬度。在萧氏硬度试验中，材料的硬度可通过量测该材料对于一负载有弹簧(spring-loaded)针状压头的下压(pressing)的抵抗能力来得到。图7a显示常用的压头34a，及图7b显示常用的压头34b。图7a及7b中示意性地示出压头的形状及尺寸。使用如图7a中所示的压头34a或如图7b中所示的压头34b，可测得一材料的硬度。使用图7a中的压头34a所测得的硬度称为萧氏a硬度(级(scale))，而使用图7b中的压头34b所测得的硬度称为萧氏d硬度(级)。

萧氏a级用于检测软的弹性体(橡胶)及其他软的聚合物，而硬的弹性体及大多数其他高分子材料(polymermaterials)的硬度则可由萧氏d级来测量。萧氏硬度透过一称作硬度计(durometer)的仪器来检测，其使用一压头(例如34a或34b)，负载有一经校正的弹簧(图未示)。硬度由压头在负载下的穿透深度(penetrationdepth)来决定。萧氏d试验的负载力(loadingforce)为10磅(pounds)(4,536克(grams))，而萧氏a试验的负载力是1.812磅(822克)。萧氏硬度值介于0至100之间的范围。另外，萧氏a及萧氏d的每一者的最大穿透深度为0.097吋(inch)至0.1吋(2.5毫米至2.54毫米)，其对应于0的最小萧氏硬度值，而最大硬度值100则对应于0的穿透深度。

图8显示材料32的萧氏d硬度的测量，其中穿透深度d1反映了萧氏d硬度值。要了解的是，当压头34b被替换为如图7a中所示的压头34时，可以测得到萧氏a硬度。萧氏a硬度与萧氏d硬度可使用表1来互相转换。

表1

再参照图5，根据本发明一些例示性实施例，外环32-1具有介于约80与约90之间的范围的萧氏d硬度，而内环32-2具有介于约15与约65的范围的萧氏d硬度。根据一些实施例，外环32-1的萧氏d硬度值可较内环32-2的萧氏d硬度值大于约30或更多。

参照图4，在固定环32压抵于研磨垫14以前，外环32-1与内环32-2的底面为共平面的。而在固定环32压抵于研磨垫14之后，如图5中所示，内环32-2因其较低的硬度，而可相较于外环32-1屈从更多来自于研磨垫14的压力，导致施加至研磨垫14的直接位在内环32-2下方的部分的力变得较小，或者说，研磨垫14的形变(deformation)可变得较小。此有利于改善cmp制程中晶片24的移除率的均一性(uniformity)，其中移除率的计算方式为每单位时间的移除厚度。

参照图5来解释移除率的均一性的改善机制。固定环32推挤研磨垫14，会造成研磨垫14的相邻部分产生变形，其中研磨垫14的紧邻于固定环32的内缘的部分14a可能凸起，而研磨垫14的邻近于突起的部分14a的部分可能凹陷。如此会造成在晶片24下方的研磨垫14的部分所施加的力改变，且影响到晶片24的移除率的均一性。举例来说，如图5中所示，空洞35被示出为代表相较于晶片的内侧部分，晶片24的边缘部分可能受到来自研磨垫14的较小的力(而有时候实际的空洞确会发生)，且晶片24的边缘部分的移除率至少相较于内侧部分为减少的，其中上述边缘部分的移除率在一些情况下亦可能因为在晶片24下方的空洞而减少至0。在本发明实施例中，由于内环32-2较软，可使得研磨垫14的形变较为轻微，因而可减少移除率的非均一性。

根据本案一些实施例，多层的固定环32可能包括由不同材料形成的三个、四个或更多个(子)环，且外侧的(子)环环绕于内侧的(子)环。又，由外环至内环的硬度值可逐渐地变小，以最大化减少移除率的非均一性的效益。举例来说，图6显示有更多个环32-3及32-4，其使用虚线描绘来表示这些环可以或可以不存在。类似如图4中所示的实施例，当固定环32尚未被压抵于研磨垫14时，上述环32-1、32-2、32-3及32-4的底面可互相呈共平面。而当固定环32被压抵于研磨垫14时，上述环32-1、32-2、32-3及32-4的底面为非共平面的，且内环的底面逐渐地高于各外环的底面。再者，根据上述子环的总数量，相邻子环的萧氏d硬度值的差值可以大于5、大于10、或大于15或30，在各种实施例中。在其他替代的实施例中，固定环32的硬度由其外缘至内缘逐渐地且连续地减小，且最外侧材料与最内侧材料的硬度差值例如可大于约30的萧氏d硬度级。固定环32的材料亦可具有逐渐且连续改变的组成，为了具有上述变化的硬度。

再参照图5，薄膜26延伸至晶片24的边缘24a，并施加压制力于晶片24的最边缘部分。如此一来，晶片24的整个上表面可受到来自于薄膜26的压制力。此外，施加在晶片24的中心的力可相等于或大致相等于施加在晶片24的最边缘部分的力。举例来说，施加在晶片24的边缘的力可介于施加在晶片24的中心的力的约百分的90与约百分的110之间(或约百分的95与约百分的105之间)的范围。另外，一些晶片的边缘可呈弧状，其中弧状边缘连接平坦的上表面与平坦的底面，在这些实施例中，可挠性薄膜至少可接触到平坦的上表面与弧状边缘之间的介面，且可接触及施力于弧状边缘的部分，如图14中所显示。

再参照图6，其显示上述晶片24与薄膜26的底视图，其中薄膜26延伸至晶片24的边缘，因而薄膜26被示以重叠于晶片24。图9显示根据一些其他实施例的晶片24与薄膜26的底视图，其中薄膜26稍微延伸超过晶片24的边缘，并留下一余边(margin)，以确保晶片24(图5)的整个上表面可接受来自于薄膜26的压制力。

图10显示传统设置中的研磨头16’与晶片24。如图10中所示，晶片24包括晶片边缘区域24b及内侧区域24c，晶片边缘区域24b形成一环绕内侧区域24c的环，且完整的晶粒(dies)是由内侧区域24c所切割得到而非来自于晶片边缘区域24b。因此，在传统设置中，薄膜26’接触于内侧区域24c的上表面而非晶片边缘区域24b的上表面的全部，而使得晶片24的部分24d被薄膜26’所压制。

根据一些实施例，固定环32的内径亦可被增加以改善移除率的均一性。而固定环32的内径的增加可透过增加间隙g1(图5)来达到。根据本发明一些实施例，对于一300毫米晶片，如图5中所示的间隙g1可由0.5毫米增加至大于约1毫米或大于约1.5毫米，此能够造成均一性的显著改善。结果，如图13中所示，研磨垫的形变区域(由固定环32的压制所造成)可偏移且远离于晶片24(相较于图5)，使移除率的均一性得到改善。图11a及11b显示由硅晶片样品所得到的结果，其中该些结果可证明增加间隙g1(及因而增加固定环32的内径)的效果。图11a显示间隙g1为0.5毫米的结果，而图11b显示间隙g1为1.5毫米的结果。

在图11a及11b中，x轴显示晶片半径，其代表一样品晶片上的点至该晶片的中心的距离，其中该晶片直径为300毫米。因此，150毫米的距离即代表晶片的边缘，而138毫米的距离则代表内侧区域24c(图10)的边缘，且完整的晶粒是由内侧区域24c所得到。y轴代表正规化的(normalized)移除率。线36a是在通过通过固定环32施加一参考压力于研磨垫14，并使得样品晶片的内侧区域(图10中的24c)的移除率为大致均一的条件下所得到。线36b是在通过将固定环32的压力相较于该参考压力增加125百帕(hectopascals(hpa))的条件下所得到。如线36b所示，通过增加固定环的压力，可增加样品晶片的边缘部分的移除率。线36c是在通过将固定环32的压力相较于该参考压力减少125百帕的条件下所得到。如线36c所示，通过减少固定环的压力，可减少样品晶片的边缘部分的移除率。再者，线36b及36c显示移除率的非均一性会受到固定环所施加的压力的影响。在图11a中，非均匀的区域是由约132毫米(由晶片的中心)跨越至约148毫米，且正规化的移除率介于约0.9(线36c)至约1.2(线36b)的范围。又，晶片的介于148毫米至150毫米的范围的区域并没有进行量测，因为此区域不产生完整的晶粒。

相较于图11a，图11b显示类似的结果，其除了间隙g1(图5)被增加至1.5毫米之外，其余测试条件均维持相同于第11a。可以观察到的，通过增加间隙g1(亦即增加固定环的内径)，可使得移除率的非均一性变得较为轻微。举例来说，正规化的移除率可减少至约0.95(线36c)至约1.1(线36b)的范围。此外，样品晶片的非均匀的区域现可减少至约140毫米与约148毫米之间的范围。

进一步地，图12a及12b显示由硅晶片样品所得到的结果，其中该些结果可证明增加固定环的内径以及延伸薄膜至接触整个晶片上表面的效果。x轴代表晶片上的点至晶片的中心的距离，而y轴代表正规化的移除率。又，图12a及12b中的线38a亦是在通过通过固定环32施加一参考压力于研磨垫14，并使得样品晶片的内侧区域的移除率为大致均一的条件下所得到。

图12a显示的结果是在当间隙g1(图5)为0.5毫米，且薄膜26延伸至149毫米(亦即距离晶片的边缘为1毫米)的条件下所得到。线38b是在通过将固定环32的压力相较于参考压力增加40百帕的条件下所得到。线38c是在通过将固定环32的压力相较于参考压力减少40百帕的条件下所得到。如图12a所示，线38b与线38c的非均匀的区域是由约123毫米(由晶片的中心)跨越至约148毫米，且正规化的移除率的最大变化介于约0.8(线38c)至约1.3(线38b)的范围。

相较于图12a，图12b显示类似的结果，其除了间隙g1(图5)被增加至1.5毫米以及薄膜26一直延伸至接触晶片的边缘之外，其余测试条件均维持相同于第12a。可以观察到的，图12b中的非均一性相对于图12a较为轻微。举例来说，正规化的移除率的最大变化介于约0.95(线38c)至约1.1(线38b)的范围。此外，样品晶片的非均匀的区域现介于约144毫米与约148毫米之间的范围，其更小于如图11b中所示介于约140毫米与约148毫米之间的范围。由此，图12a及12b揭示了增加间隙g1及延伸薄膜至晶片的边缘对于移除率的均一性是有益的。

比较图11a、11b、12a与12b的结果可发现，将薄膜扩大至晶片的边缘是具有好处的，此抵触于传统观念。在传统观念中认为，由于外侧区域24b不具有完整的晶粒，因此压制晶片24的内侧区域24c(图10)即足够，而不须一直扩展至晶片的边缘。然而，上述讨论结果已表明延伸薄膜至整个晶片24对整体晶片移除率的均一性是具有显著有益的效果。

本发明实施例具有一些有利的特点。通过形成具有不同硬度值的多层的固定环、延伸薄膜至晶片的边缘及/或增加固定环的内径，可改善晶片的移除率的非均一性。根据本发明一些实施例，上述这些方法可任意组合以进一步改善移除率的非均一性。

根据本发明一些实施例，一种对于一晶片进行化学机械研磨的装置，包括一研磨头，其具有一固定环。研磨头被配置成将晶片保持在固定环内。固定环包括一第一环以及一第二环，其中第一环具有一第一硬度，第二环由第一环所环绕，且第二环具有一第二硬度，小于第一硬度。

根据一些实施例，上述第二硬度小于第一硬度一差值，大于约30的萧氏d硬度级。

根据一些实施例，上述固定环还包括由第二环所环绕的一第三环，其中第三环具有一第三硬度，小于第二硬度，且第三环的底面与第二环的底面及第一环的底面大致呈共平面。

根据一些实施例，上述第一环的底面与第二环的底面大致呈共平面。

根据一些实施例，上述装置还包括一可挠性薄膜，可压制在该晶片上，其中当被充气时，可挠性薄膜可压制在晶片的整个上表面上。

根据一些实施例，上述第一环及第二环的每一者具有一均一的厚度。

根据一些实施例，上述第一环及第二环的每一者具有一厚度，介于第一环及第二环的总厚度的约1/3与约2/3之间的范围。

根据一些实施例，上述研磨头用以驱使晶片绕着一第一轴旋转，且上述装置还包括一研磨垫及一研磨液分配器，其中研磨垫被配置成可绕着一第二轴转动，且研磨液分配器在研磨垫上方具有一出口。

根据一些实施例，上述固定环的内径大于晶片的直径约2毫米(mm)。

根据本发明一些实施例，一种用于研磨一晶片的装置，包括一研磨头，其具有一可挠性薄膜。可挠性薄膜可被充气及放气，其中当被充气时，可挠性薄膜可压制晶片的平坦的上表面的由中心至边缘的区域。

根据一些实施例，上述可挠性薄膜用以施加一第一力于晶片的中心，且同时施加一第二力于上述平坦的上表面与晶片的边缘之间的介面，其中第一力大致相等于第二力。

根据一些实施例，上述晶片的边缘为弧状，且可挠性薄膜更用以施加一力于该弧状边缘。

根据一些实施例，上述可挠性薄膜包括多个区域，可被充气而具有不同的压力。

根据一些实施例，上述可挠性薄膜延伸超过晶片的边缘。

根据一些实施例，上述研磨头更具有一固定环，其包括一第一环以及一第二环，其中第一环具有一第一硬度，第二环由第一环所环绕，且第二环具有一第二硬度，小于第一硬度，且第一环的底面与第二环的底面大致呈共平面。

根据一些实施例，上述第一环及第二环的每一者具有一厚度，介于第一环及第二环的总厚度的约1/3与约2/3之间的范围。

根据本发明一些替代实施例，一种用于研磨一晶片的装置，包括一研磨头，其具有一固定环。研磨头被配置成将晶片保持在固定环内。固定环包括一第一环以及一第二环，其中第一环具有一第一硬度，第二环由第一环所环绕，且第二环具有一第二硬度，小于第一硬度。一可挠性薄膜由固定环所环绕。可挠性薄膜可被充气及放气，且当被充气时，可挠性薄膜可压制晶片的弧状边缘。

根据一些实施例，上述第二硬度小于第一硬度一差值，其在萧氏d硬度等级大于约30。

根据一些实施例，上述晶片具有一平坦的上表面及连接于平坦的上表面的弧状边缘，其中可挠性薄膜用以施加一第一力于晶片的中心及一第二力于平坦的上表面与弧状边缘之间的介面，且第一力大致相等于第二力。

根据一些实施例，上述第一环的底面与第二环的底面大致呈共平面。

前述内文概述了许多实施例的特征，使本技术领域中具有通常知识者可以从各个方面更佳地了解本揭露。本技术领域中具有通常知识者应可理解，且可轻易地以本揭露为基础来设计或修饰其他制程及结构，并以此达到相同的目的及/或达到与在此介绍的实施例等相同的优点。本技术领域中具有通常知识者也应了解这些相等的结构并未背离本揭露的发明精神与范围。在不背离本揭露的发明精神与范围的前提下，可对本揭露进行各种改变、置换或修改。