研磨頭及研磨裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種研磨頭，包括晶圓吸附空間和限位環(huán)，所述限位環(huán)環(huán)繞設(shè)于所述晶圓吸附空間的外側(cè)，所述限位環(huán)的底部還設(shè)有研磨調(diào)節(jié)機構(gòu)。本發(fā)明還提供了一種研磨裝置，包括研磨墊和研磨頭，所述研磨頭放置于所述研磨墊上，所述研磨頭采用本發(fā)明提供的研磨頭。本發(fā)明通過環(huán)狀結(jié)構(gòu)的設(shè)計將傳統(tǒng)研磨頭和調(diào)節(jié)器巧妙地結(jié)合在一起，將兩者的功能匯集到一個裝置中，既達到了固定晶圓的目的，也同時完成了對研磨液與研磨顆粒的調(diào)節(jié)，進而提高了研磨的工藝的質(zhì)量和效率，極大地節(jié)省了成本。
【專利說明】研磨頭及研磨裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造中的化學(xué)機械研磨【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種化學(xué)機械研磨中的研磨頭及研磨裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]化學(xué)機械研磨(CMP)作為芯片加工中必不可少的一道工藝，不僅在晶圓制備階段被采用，而且在晶圓加工工藝過程中也被用來做晶圓表面整體平整化。化學(xué)機械研磨法主要是利用機械式研磨原理，配合研磨液中的化學(xué)助劑與芯片表面高低起伏不定的輪廓加以磨平的平坦化技術(shù)。一般若各種制程的參數(shù)控制合適，化學(xué)機械研磨可提供被研磨表面達到94%以上的平坦度，但隨著半導(dǎo)體行業(yè)的發(fā)展，集成電路制造業(yè)發(fā)展迅速，化學(xué)機械研磨作為芯片加工中不可缺少的一道工藝也面臨著越來越高的挑戰(zhàn)。
[0003]請參考圖1，其為現(xiàn)有的化學(xué)機械研磨裝置的示意圖?，F(xiàn)有化學(xué)機械研磨裝置包括:研磨平臺101、研磨墊102、研磨頭104和調(diào)節(jié)器105，所述調(diào)節(jié)器105的底部設(shè)有鉆石106，晶圓103吸附在所述研磨頭104的底部。請參考圖2，其為現(xiàn)有的研磨頭104的仰視示意圖，所述研磨頭104的底部設(shè)有槽107與平滑表面108，從而方便研磨液的流通。
[0004]在研磨過程中，研磨平臺101開始旋轉(zhuǎn)，研磨墊102隨之旋轉(zhuǎn)，垂直方向按住研磨頭104，其作用在于固定晶圓103，使得晶圓103能夠得到研磨，調(diào)節(jié)器105的存在一方面可以使得研磨液的分布更均勻，另一方面在其底部設(shè)有鉆石106，可以利用鉆石106的硬度特點將沉積的研磨顆粒打碎，使其得到均勻的分布。
[0005]在現(xiàn)有的研磨過程中，研磨的殘渣不易疏通，容易沉積影響研磨的效果，同樣的，研磨的殘渣也很容易沉積在調(diào)節(jié)器105底部的鉆石106上，從而使得鉆石106不能有效地打碎研磨顆粒，同時也會影響調(diào)節(jié)器105使研磨液均勻分布的功能。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，在化學(xué)機械研磨裝置中，提供一種成本更低、功能更多元的研磨頭及研磨裝置的技術(shù)問題。
[0007]為了解決這一技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種研磨頭，包括晶圓吸附空間和限位環(huán)，所述限位環(huán)環(huán)繞設(shè)于所述晶圓吸附空間的外側(cè)，所述限位環(huán)的底部還設(shè)有研磨調(diào)節(jié)機構(gòu)。
[0008]所述研磨調(diào)節(jié)機構(gòu)包括若干設(shè)置于所述限位環(huán)底部的外凸的研磨晶體
[0009]所述限位環(huán)的底部內(nèi)緣設(shè)有凸環(huán)。
[0010]所述限位環(huán)的底部設(shè)有環(huán)形槽，所述環(huán)形槽繞設(shè)于所述凸環(huán)的外側(cè)且位于所述研磨晶體的內(nèi)側(cè)。
[0011]所述凸環(huán)上設(shè)有若干個通孔，所述通孔連通所述環(huán)形槽與所述晶圓吸附空間。
[0012]若干個所述通孔在所述凸環(huán)上均勻分布。
[0013]所述限位環(huán)的底部外緣設(shè)有斜坡。
[0014]所述限位環(huán)的底部設(shè)有若干個導(dǎo)流槽，所述導(dǎo)流槽呈直線形，所述導(dǎo)流槽連接所述環(huán)形槽與所述斜坡。
[0015]若干個所述導(dǎo)流槽環(huán)繞著所述凸環(huán)均勻分布。
[0016]所述導(dǎo)流槽與所述凸環(huán)的半徑方向形成固定的夾角。
[0017]本發(fā)明還提供了一種研磨裝置，包括研磨墊和研磨頭，所述研磨頭放置于所述研磨墊上，所述研磨頭采用本發(fā)明提供的一種研磨頭。
[0018]本發(fā)明通過環(huán)狀結(jié)構(gòu)的設(shè)計將傳統(tǒng)研磨頭和調(diào)節(jié)器巧妙地結(jié)合在一起，將兩者的功能匯集到一個裝置中，并且在其表面設(shè)置了所述環(huán)形槽、導(dǎo)流槽、斜坡等，進一步提高了研磨液、研磨顆粒、研磨殘渣的流通性，大大提高了研磨的工藝的質(zhì)量和效率，極大地節(jié)省了工藝的成本，本發(fā)明既達到了固定晶圓的目的，也同時完成了對研磨液與研磨顆粒的調(diào)節(jié)，解決了所要解決的技術(shù)問題，提供一種成本更低、功能更多元的研磨頭。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0019]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中的化學(xué)機械研磨裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖2為現(xiàn)有技術(shù)中的化學(xué)機械研磨裝置中的研磨頭的仰視示意圖；
[0021]圖3為本發(fā)明一種研磨頭的一實施例的剖面示意圖；
[0022]圖4為本發(fā)明一種研磨頭的一實施例的仰視示意圖。
[0023]圖中，101-研磨平臺；102-研磨墊；103-晶圓；104-研磨頭；105-調(diào)節(jié)器；106-鉆石；107_槽；108_平滑表面；
[0024]201-研磨墊；202-晶圓吸附空間；203_晶圓；204_凸環(huán)；205_研磨晶體；206_斜坡；207_環(huán)形槽；208_導(dǎo)流槽；209-限位環(huán)。
【具體實施方式】
[0025]為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】做詳細的說明。
[0026]請參閱附圖3和附圖4，本實施例提供了一種研磨頭，包括晶圓吸附空間202和限位環(huán)209，晶圓吸附空間202內(nèi)設(shè)有用于吸附晶圓的晶圓吸附機構(gòu)(未圖示)，所述限位環(huán)209環(huán)繞設(shè)于所述晶圓吸附空間202的外側(cè)，所述限位環(huán)209的內(nèi)徑與晶圓203的直徑匹配，所述限位環(huán)209的底部還設(shè)有研磨調(diào)節(jié)機構(gòu)。本實施例通過限位環(huán)209的設(shè)計將傳統(tǒng)研磨頭和調(diào)節(jié)器巧妙地結(jié)合在一起，將兩者的功能匯集到一個裝置中。
[0027]所述研磨調(diào)節(jié)機構(gòu)包括若干設(shè)置于所述限位環(huán)209底部的外凸的研磨晶體205。其中研磨晶體205可以使用鉆石材質(zhì)。
[0028]研磨過程中，研磨調(diào)節(jié)機構(gòu)可以使得供應(yīng)到研磨墊201上的研磨液和研磨顆粒均勻分布開來，有利于對晶圓203的研磨，此外，采用鉆石材質(zhì)的研磨晶體205可以利用其硬度特點將沉積的研磨顆粒打碎，避免了由于研磨顆粒的沉積帶來的研磨缺陷。
[0029]所述限位環(huán)209的底部內(nèi)緣設(shè)有凸環(huán)204。其中，安置于晶圓吸附空間202內(nèi)的晶圓203由于凸環(huán)204的作用使其水平位置更加穩(wěn)固。
[0030]所述限位環(huán)209的底部設(shè)有環(huán)形槽207，所述環(huán)形槽207繞設(shè)于所述凸環(huán)204的外側(cè)且位于所述研磨晶體205的內(nèi)側(cè)，即所述研磨晶體205圍繞著所述環(huán)形槽207呈環(huán)狀均勻分布。環(huán)形槽207的設(shè)置，有利于研磨顆粒和研磨液在環(huán)形槽內(nèi)循環(huán)流通，進一步增強整個研磨頭的流通性能。
[0031]所述凸環(huán)204上設(shè)有若干個通孔(圖未示)，所述通孔連通所述環(huán)形槽207與所述晶圓吸附空間202。若干個所述通孔在所述凸環(huán)204上均勻分布。
[0032]通孔的設(shè)置使得研磨液、研磨顆粒和研磨殘渣可以從晶圓吸附空間202中流通到環(huán)形槽207中，環(huán)形槽207中的研磨液、研磨顆粒也能被順利地流通到晶圓吸附空間202中，進而對晶圓203進行有效地研磨。
[0033]所述限位環(huán)209的底部外緣設(shè)有斜坡206。斜坡206能夠使得研磨液、研磨顆粒、研磨殘渣的流通更流暢、平緩。
[0034]所述限位環(huán)209的底部設(shè)有若干個導(dǎo)流槽208，所述導(dǎo)流槽208呈直線形，所述導(dǎo)流槽208連接所述環(huán)形槽207與所述斜坡206。若干個所述導(dǎo)流槽208環(huán)繞著所述凸環(huán)均勻分布。在本實施例中，環(huán)形槽207中的研磨液、研磨顆粒，特別是研磨殘渣可以通過導(dǎo)流槽208流通至斜坡206中，進而流通出本實施例中的研磨頭，反之，也有利于研磨液和研磨顆粒通過導(dǎo)流槽208流通至環(huán)形槽207中，進而通過通孔進入晶圓吸附空間202中，有助于對晶圓203的有效研磨。
[0035]所述導(dǎo)流槽與所述凸環(huán)的半徑方向形成固定的夾角。在本實施例中夾角的范圍優(yōu)選為O度到90度，在本實施例的研磨過程中，所述晶圓固定裝置將以凸環(huán)204的軸心為軸自轉(zhuǎn)，所以當(dāng)導(dǎo)流槽208與凸環(huán)204的半徑方向形成固定夾角時更有利于研磨液、研磨顆粒和研磨殘渣的流通。
[0036]本實施例還提供了一種研磨裝置，包括研磨墊201和研磨頭，所述研磨頭放置于所述研磨墊上，所述研磨頭采用本實施例所提供的一種研磨頭。
[0037]使用本實施例提供的研磨頭對晶圓進行研磨的研磨過程中包括以下步驟:
[0038]SOl步:將晶圓203放置于晶圓吸附空間202中；
[0039]S02步:將晶圓固定裝置放置到研磨墊201上，使得研磨頭的底部緊貼在研磨墊201 上；
[0040]S03步:供應(yīng)研磨液和研磨顆粒的同時旋轉(zhuǎn)研磨平臺，同時保持研磨頭的位置不隨研磨平臺旋轉(zhuǎn)；在本實施例中，研磨頭以凸環(huán)204的軸心為軸自轉(zhuǎn)，增強研磨的效果
[0041]S04步:研磨完成,研磨平臺停止旋轉(zhuǎn)；同時研磨頭也停止自轉(zhuǎn)。
[0042]綜上所述，本發(fā)明提供的研磨頭及研磨裝置，通過環(huán)狀結(jié)構(gòu)的設(shè)計將傳統(tǒng)研磨頭和調(diào)節(jié)器巧妙地結(jié)合在一起，將兩者的功能匯集到一個裝置中，并且在其表面設(shè)置了所述環(huán)形槽、導(dǎo)流槽、斜坡等，進一步提高了研磨液、研磨顆粒、研磨殘渣的流通性，大大提高了研磨的工藝的質(zhì)量和效率，極大地節(jié)省了工藝的成本，本發(fā)明既達到了固定晶圓的目的，也同時完成了對研磨液與研磨顆粒的調(diào)節(jié)，解決了所要解決的技術(shù)問題，提供一種成本更低、功能更多元的研磨頭。
【權(quán)利要求】
1.ー種研磨頭，其特征在于：包括晶圓吸附空間和限位環(huán)，所述限位環(huán)環(huán)繞設(shè)于所述晶圓吸附空間的外側(cè)，所述限位環(huán)的底部還設(shè)有研磨調(diào)節(jié)機構(gòu)。
2.如權(quán)利要求I所述的研磨頭，其特征在于：所述研磨調(diào)節(jié)機構(gòu)包括若干設(shè)置于所述限位環(huán)底部的外凸的研磨晶體。
3.如權(quán)利要求2所述的研磨頭，其特征在于：所述限位環(huán)的底部內(nèi)緣設(shè)有凸環(huán)。
4.如權(quán)利要求3所述的研磨頭，其特征在于：所述限位環(huán)的底部設(shè)有環(huán)形槽，所述環(huán)形槽繞設(shè)于所述凸環(huán)的外側(cè)且位于所述研磨晶體的內(nèi)側(cè)。
5.如權(quán)利要求4所述的研磨頭，其特征在于：所述凸環(huán)上設(shè)有若干個通孔，所述通孔連通所述環(huán)形槽與晶圓吸附空間。
6.如權(quán)利要求5所述的研磨頭，其特征在于：若干個所述通孔在所述凸環(huán)上均勻分布。
7.如權(quán)利要求I所述的研磨頭，其特征在于：所述限位環(huán)的底部外緣設(shè)有斜坡。
8.如權(quán)利要求7所述的研磨頭，其特征在于：所述限位環(huán)的底部設(shè)有若干個導(dǎo)流槽，所述導(dǎo)流槽呈直線形，所述導(dǎo)流槽連接所述環(huán)形槽與所述斜坡。
9.如權(quán)利要求8所述的研磨頭，其特征在于：若干個所述導(dǎo)流槽環(huán)繞著所述凸環(huán)均勻分布。
10.如權(quán)利要求9所述的研磨頭，其特征在于：所述導(dǎo)流槽與所述凸環(huán)的半徑方向形成固定的夾角。
11.如權(quán)利要求10所述的研磨頭，其特征在于：所述夾角的范圍為0到90度。
12.—種研磨裝置，包括研磨墊和研磨頭，所述研磨頭放置于所述研磨墊上，其特征在于，所述研磨頭采用如權(quán)利要求I?10中任意一項所述的研磨頭。
【文檔編號】B24B37/11GK103522167SQ201210226406
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2012年7月2日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月2日
【發(fā)明者】唐強 申請人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司