[發(fā)明專利]化學(xué)機(jī)械研磨裝置及化學(xué)機(jī)械研磨方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110252696.3
• 申請(qǐng)日: 2011-08-30
• 公開（公告）號(hào): CN102950536A
• 公開（公告）日: 2013-03-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳楓
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中芯國(guó)際集成電路制造（上海）有限公司
• 主分類號(hào): B24B37/02
• 分類號(hào): B24B37/02;H01L21/304
• 代理公司: 北京集佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 駱蘇華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，特別涉及一種化學(xué)機(jī)械研磨裝置及化學(xué)機(jī)械研磨方法。

背景技術(shù)

隨著超大規(guī)模集成電路ULSI(Ultra?Large?Scale?Integration)的飛速發(fā)展，集成電路工藝制作工藝變得越來越復(fù)雜和精細(xì)。為了提高集成度，降低制造成本，芯片單位面積內(nèi)的元件數(shù)量不斷增加，平面布線已難以滿足元件高密度分布的要求，只能采用采用多層布線技術(shù)利用芯片的垂直空間，進(jìn)一步提高器件的集成度。但是多層布線技術(shù)的應(yīng)用會(huì)造成硅片表面的起伏不平，對(duì)圖形制作極其不利。為此，要在大直徑硅片上實(shí)現(xiàn)多層布線結(jié)構(gòu)，首先就要實(shí)現(xiàn)每一層都具有很高的全局平整度，即要求對(duì)多層布線互連結(jié)構(gòu)中的導(dǎo)體、層間介質(zhì)層、金屬、硅氧化物、氮化物等進(jìn)行平坦化(Planarization)處理。

目前，化學(xué)機(jī)械研磨(CMP，Chemical?Mechanical?Polishing)是達(dá)成全局平坦化的最佳方法，尤其在半導(dǎo)體工藝進(jìn)入亞微米領(lǐng)域后，化學(xué)機(jī)械研磨已成為一種不可或缺的制作工藝技術(shù)。

化學(xué)機(jī)械研磨(CMP)是通過晶片與研磨頭之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)來平坦化晶片待研磨表面的。例如公開號(hào)為“US2006003671A1”美國(guó)專利中公開了一種化學(xué)機(jī)械研磨裝置及方法。

圖1為現(xiàn)有技術(shù)化學(xué)機(jī)械研磨裝置結(jié)構(gòu)示意圖。

如圖1所示的化學(xué)機(jī)械研磨裝置，包括：研磨盤(Platen)100，鋪墊在所述研磨盤100上的研磨墊(Polish?Pad)102；用于夾持待研磨晶圓的研磨頭104；用于帶動(dòng)所述研磨頭轉(zhuǎn)動(dòng)的卡盤105；用于供應(yīng)研磨液(Slurry)的研磨液供應(yīng)管106。研磨時(shí)，將待研磨的晶圓103附著在所述研磨頭104上，所述待研磨的晶圓103的待研磨面朝下，并在所述研磨頭104提供的下壓力下緊貼在所述研磨墊102上，當(dāng)所述研磨盤100在電機(jī)帶動(dòng)下旋轉(zhuǎn)時(shí)，所述研磨頭104也在所述卡盤105的帶動(dòng)下同向轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)研磨液107通過所述研磨液供應(yīng)管106輸送到所述研磨墊102上，在所述研磨頭104、研磨墊102、研磨盤100共同作用下，研磨液均勻的分布到所述研磨墊102上，在研磨過程中，研磨液在離心力的作用下，直接從所述研磨墊102邊緣流出，然后通過廢液管道排出，不能再被使用，這樣就造成研磨液的極大的浪費(fèi)，研磨液利用率低，增加了工藝成本。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決的問題是提供了一種化學(xué)機(jī)械研磨裝置及其研磨方法，提高化學(xué)機(jī)械研磨研磨液利用率，降低工藝成本。

為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種化學(xué)機(jī)械研磨裝置，包括：

研磨盤；位于所述研磨盤上用于對(duì)晶圓待研磨表面進(jìn)行研磨的研磨墊以及在研磨時(shí)用于夾持所述晶圓的研磨頭；還包括位于所述研磨盤外側(cè)并環(huán)繞所述研磨盤的高度可調(diào)的控制圈，所述控制圈用于在研磨時(shí)，在所述研磨墊之上和控制圈內(nèi)保留一定量的研磨液。

可選的，所述控制圈的高度調(diào)節(jié)范圍為0～15毫米。

可選的，所述控制圈材料為聚四氟乙烯(PFA)。

可選的，所述控制圈的厚度為1～10毫米。

可選的，所述控制圈和研磨盤之間具有密封裝置。

可選的，該化學(xué)機(jī)械研磨裝置還包括傳動(dòng)單元和控制單元，其中，所述傳動(dòng)單元用于在動(dòng)力源的作用下調(diào)節(jié)所述控制圈的高度，包括：與所述控制圈相連的第一連接結(jié)構(gòu)、與所述第一連接結(jié)構(gòu)相連的第二連接結(jié)構(gòu)、與所述第二連接結(jié)構(gòu)相連的動(dòng)力源；

所述控制單元用于接收機(jī)臺(tái)信號(hào)并給所述動(dòng)力源提供控制信號(hào)。

可選的，所述第一連接結(jié)構(gòu)數(shù)量大于或等于1個(gè)。

可選的，所述第一連接結(jié)構(gòu)以所述第二連接結(jié)構(gòu)為圓心在同一平面上呈等夾角分布。

可選的，所述動(dòng)力源數(shù)量大于或等于1個(gè)。

可選的，所述動(dòng)力源為步進(jìn)電機(jī)。

可選的，所述第二連接結(jié)構(gòu)與所述動(dòng)力源的連接方式是齒輪連接或是絲桿連接。

本發(fā)明還提出了一種化學(xué)機(jī)械研磨方法，其特征在于，包括步驟：提供待研磨晶圓；用研磨頭夾持待研磨晶圓；控制圈升至一定的高度；供應(yīng)研磨液，研磨盤和所述研磨頭做同向運(yùn)動(dòng)，研磨所述待研磨晶圓待研磨表面。

可選的，所述控制圈高度范圍為0～15毫米。

可選的，所述控制圈升至一定高度這一步驟在用研磨頭夾持待研磨晶圓步驟之前或在用研磨頭夾持待研磨晶圓步驟之后。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明技術(shù)方案具有以下優(yōu)點(diǎn)：