[發(fā)明專利]一種研磨頭和化學(xué)機(jī)械研磨裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710994936.4
• 申請(qǐng)日: 2017-10-23
• 公開（公告）號(hào): CN109693174A
• 公開（公告）日: 2019-04-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 唐強(qiáng);馬智勇
• 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;中芯國(guó)際集成電路制造（北京）有限公司
• 主分類號(hào): B24B37/00
• 分類號(hào): B24B37/00
• 代理公司: 北京市磐華律師事務(wù)所 11336
• 代理人: 董巍;高偉

本發(fā)明提供一種研磨頭和化學(xué)機(jī)械研磨裝置，所述研磨頭包括限位環(huán)，所述限位環(huán)底部設(shè)置為沿半徑方向由內(nèi)而外向下傾斜的斜面。根據(jù)本發(fā)明的研磨頭和化學(xué)機(jī)械研磨裝置，將限位環(huán)底部設(shè)置為沿半徑方向由內(nèi)而外向下傾斜的斜面，有效減少了化學(xué)機(jī)械研磨過程中，限位環(huán)底部表面與研磨墊的接觸，減少了限位環(huán)底部表面微小起伏對(duì)研磨墊的刮擦損傷，從而減少了研磨墊刮擦損傷對(duì)半導(dǎo)體晶圓的化學(xué)機(jī)械研磨的影響，提升了化學(xué)機(jī)械研磨質(zhì)量，有效提升了產(chǎn)品良率，同時(shí)也減少了生產(chǎn)成本。同時(shí)，也減少了研磨副產(chǎn)物在限位環(huán)內(nèi)側(cè)或?qū)Я鞑廴肟诙说睦鄯e，減少了研磨副產(chǎn)物對(duì)化學(xué)機(jī)械研磨的影響，進(jìn)一步提升了化學(xué)機(jī)械研磨的質(zhì)量。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，具體而言涉及一種研磨頭和化學(xué)機(jī)械研磨裝置。

背景技術(shù)

隨著集成電路制造過程中特征尺寸的縮小和金屬互聯(lián)的增加，對(duì)晶圓表面平整度的要求也越來越高。化學(xué)機(jī)械研磨(CMP)是將機(jī)械研磨和化學(xué)腐蝕結(jié)合的技術(shù)，是目前最有效的晶圓平坦化方法。化學(xué)機(jī)械研磨采用旋轉(zhuǎn)的研磨頭夾持住晶圓，并將其以一定壓力壓在旋轉(zhuǎn)的研磨墊上，通過研磨漿料的作用，使晶圓表面在化學(xué)和機(jī)械的共同作用下實(shí)現(xiàn)平坦化。

通常，半導(dǎo)體領(lǐng)域所使用的研磨裝置包括研磨墊及設(shè)置于研磨墊上的研磨頭。在對(duì)晶圓進(jìn)行化學(xué)機(jī)械研磨時(shí)，研磨頭吸附待研磨晶圓使待研磨晶圓的待研磨表面與研磨墊接觸，在研磨頭帶動(dòng)下，待研磨晶圓相對(duì)研磨墊旋轉(zhuǎn)，同時(shí)在研磨液的作用下，完成對(duì)晶圓的研磨，其中研磨頭通過限位環(huán)對(duì)研磨晶圓進(jìn)行限制和固定。然而，限位環(huán)上往往存在微小起伏，這些微小起伏與研磨墊接觸的過程中對(duì)研磨墊產(chǎn)生不同程度的刮擦損傷，使得研磨墊對(duì)后續(xù)晶圓的化學(xué)機(jī)械研磨造成損傷。同時(shí)，在限位環(huán)底部往往設(shè)置有用于將研磨副產(chǎn)物由晶圓表面從限位環(huán)內(nèi)導(dǎo)出到限位環(huán)外的導(dǎo)流槽，在化學(xué)機(jī)械研磨過程中，往往在其倒流入口處形成不同程度的研磨副產(chǎn)物的累積，累積的副產(chǎn)物在后續(xù)研磨過程中不同程度的脫落，也對(duì)半導(dǎo)體晶圓化學(xué)機(jī)械研磨的研磨質(zhì)量產(chǎn)生重要影響。

為此，本發(fā)明提供了一種新的研磨頭和化學(xué)機(jī)械研磨裝置，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中的問題。

發(fā)明內(nèi)容

在發(fā)明內(nèi)容部分中引入了一系列簡(jiǎn)化形式的概念，這將在具體實(shí)施方式部分中進(jìn)一步詳細(xì)說明。本發(fā)明的發(fā)明內(nèi)容部分并不意味著要試圖限定出所要求保護(hù)的技術(shù)方案的關(guān)鍵特征和必要技術(shù)特征，更不意味著試圖確定所要求保護(hù)的技術(shù)方案的保護(hù)范圍。

本發(fā)明提供了一種研磨頭，所述研磨頭包括限位環(huán)，所述限位環(huán)的底部設(shè)置為沿半徑方向由內(nèi)而外向下傾斜的斜面。

示例性的，所述限位環(huán)的底部的外端部設(shè)置為弧形。

示例性的，所述斜面相對(duì)于水平面傾斜的角度為2°-5°。

示例性的，所述斜面相對(duì)于水平面傾斜的角度為3.5°-3.8°。

示例性的，所述限位環(huán)的內(nèi)徑設(shè)置為較待研磨晶圓的直徑大0.1mm-0.2mm。

示例性的，所述限位環(huán)底部設(shè)置有導(dǎo)流槽。

示例性的，所述導(dǎo)流槽設(shè)置為均勻分布在所述限位環(huán)底部的若干直線凹槽。

示例性的，所述導(dǎo)流槽設(shè)置為與限位環(huán)半徑成一定夾角的直線凹槽，所述導(dǎo)流槽螺旋排布在所述限位環(huán)的底部。

示例性的，所述導(dǎo)流槽螺旋排布的方向與化學(xué)機(jī)械研磨過程中所述研磨頭的轉(zhuǎn)動(dòng)方向一致。

本發(fā)明還提供了一種化學(xué)機(jī)械研磨裝置，所述裝置包括研磨頭，所述研磨頭包括底部設(shè)置為沿半徑方向由內(nèi)而外向下傾斜的斜面的限位環(huán)。