[發明專利]化學機械研磨裝置及系統有效

申請號：	201210071745.8	申請日：	2012-03-16
公開（公告）號：	CN103302587A	公開（公告）日：	2013-09-18
發明（設計）人：	陳楓	申請（專利權）人：	中芯國際集成電路制造（上海）有限公司
主分類號：	B24B37/04	分類號：	B24B37/04;B24B37/34;B24B57/02;H01L21/304
代理公司：	北京集佳知識產權代理有限公司 11227	代理人：	駱蘇華
地址：	201203 ***	國省代碼：	上海;31
權利要求書：	查看更多	說明書：	查看更多
摘要：
搜索關鍵詞：	化學機械研磨裝置系統
鉆瓜網技術展會專利詞庫專利權人專利榜在售專利公布日期熱門專利

【說明書】：

技術領域

本發明涉及半導體制造領域，尤其涉及一種化學機械研磨裝置及系統。

背景技術

化學機械拋光(Chemical?Mechanical?Planarization，CMP)工藝是一種平坦化工藝，在1990年被引入集成電路制造工藝以來，經過不斷實踐和發展，已成為推動集成電路技術節點不斷縮小的關鍵工藝。目前CMP已經廣泛應用在淺溝槽隔離結構平坦化，柵電極平坦化，鎢栓塞平坦化，銅互連平坦化等工藝中。CMP工藝也被應用于去除基底表面上的薄膜層。

CMP的相關技術可以參考專利號為5722875的美國專利，其公開了一種拋光方法和裝置(method?and?appartus?for?polishing)。

圖1示出了現有技術的一種CMP設備的立體結構示意圖，圖2示出了該CMP設備的截面結構示意圖，圖3是圖1中結構的俯視圖，結合圖1、圖2和圖3，該CMP設備包括：拋光頭10；與拋光頭10相連的軸桿11；設置于拋光頭10上的用于固定晶圓(wafer)13的夾持環(retaining?ring)12；位于拋光頭10下方的拋光臺(platen)14；與所述拋光臺14相連的傳動件15；固定于拋光臺14上的拋光墊16；用于向拋光墊16上噴淋研磨液(slurry)18的管道17。在進行CMP時，軸桿11對拋光頭10提供向下的下壓力(down?force)，將晶圓13按壓在拋光墊16上，軸桿11帶動所述拋光頭10沿拋光頭10的軸線旋轉，傳動件15帶動拋光臺14及拋光墊16沿拋光臺14的軸線旋轉，同時管道17向拋光墊16噴淋研磨液18。在CMP過程中，晶圓13的表面部分與研磨液18發生化學反應，反應后的產物在拋光墊16的機械研磨作用下被去除，從而降低了晶圓13的表面部分的臺階高度(step?height)，實現了平坦化。

在化學機械拋光工藝中，容易出現拋光后晶圓的去除厚度不均勻、片內均勻性和片間均勻性較差的現象，從而導致晶圓的報廢率上升。

有鑒于此，實有必要提出一種新的化學機械研磨裝置及系統，以滿足現有CMP裝置在拋光工藝中無法實現拋光晶圓時減少或避免去除厚度不均勻的現象。

發明內容

發明人研究發現，在化學機械拋光工藝中，長時間的工藝操作會使設備摩擦生熱，即隨著化學機械拋光時間的增加，拋光溫度會升高，研磨液的PH值會降低，使晶圓材料的拋光去除率(每分鐘去除晶圓的厚度，removal?rate)增加，造成CMP研磨晶圓的去除厚度不均勻，影響片內均勻性和片間均勻性，因此，上述現象會導致晶圓的報廢率上升。

本發明解決的問題是在化學機械拋光工藝中保持拋光溫度的恒定，從而減少甚至避免拋光晶圓時去除厚度不均勻的現象，減小晶圓的報廢率。

為解決上述問題，本發明提供一種化學機械研磨裝置，包括：

拋光臺；

固定在所述拋光臺上的拋光墊；

拋光頭，所述拋光頭的端面與所述拋光墊配合使用，用于研磨晶圓；

夾持環，設置于所述拋光頭端面的邊緣處用于夾持晶圓；

其中，所述化學機械研磨裝置還包括圍繞所述拋光頭外側設置的第一散熱裝置或者還包括設置在所述拋光墊與所述拋光臺之間的第二散熱裝置。

可選的，所述第一或第二散熱裝置至少包括一層散熱片。

可選的，所述散熱片的材料為高熱導性材料。

可選的，所述第一或第二散熱裝置的內部散熱片互相連接處或第一散熱裝置的散熱片與所述研磨頭連接處填充有導熱介質。

可選的，所述導熱介質為導熱硅脂、導熱硅膠、導熱膠帶、石墨墊片、導熱云母片、導熱陶瓷片、導熱相變材料或軟性導熱硅膠絕緣墊的一種或多種。

可選的，所述化學機械研磨裝置同時包括所述第一散熱裝置與所述第二散熱裝置。