CN102744676A - 用于化学机械研磨的研磨垫以及化学机械研磨设备 - Google Patents

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胡海天
李志国
程君
陶仁峰
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Abstract

本发明提供了一种用于化学机械研磨的研磨垫以及化学机械研磨设备。根据本发明的用于化学机械研磨的研磨垫包括：布置在研磨垫的掩膜表面的外围部分上的以研磨垫的中心为圆心，同心地布置多个圆形沟槽；以及布置在研磨垫的掩膜表面的中央部分上的在第一方向上布置的多个沟槽以及在与第一方向垂直的第二方向上布置的多个沟槽。根据本发明，由于研磨垫的中央部分并没有布置直径较小的环形沟槽，而是布置了垂直相交的沟槽，由此可以防止研磨剂集中在靠近中央处的沟槽处；并且由于在研磨垫的外围部分布置了适于将研磨剂保持在研磨垫上的环形沟槽、并且在研磨垫的中央部分布置了垂直相交的沟槽，所以在抛光台旋转期间有效地使研磨剂保持在研磨垫上。

Description

用于化学机械研磨的研磨垫以及化学机械研磨设备
技术领域
本发明涉及半导体制造领域，更具体地说，本发明涉及一种用于化学机械研磨的研磨垫、以及采用了该用于化学机械研磨的研磨垫的化学机械研磨设备。
背景技术
化学机械研磨（CMP，chemical mechanical polishing，也称为化学机械抛光）目前被广泛用于半导体制造过程中的表面平坦化工艺处理。化学机械研磨的过程是把晶圆放在旋转的研磨垫上，再加一定的压力，用化学研磨液来研磨晶圆以使晶圆平坦化。在化学机械研磨设备对硅片进行研磨的过程中，研磨剂通过管路流在研磨垫上，在研磨过程中起到润滑作用，并且研磨剂也可与所研磨的硅片起适当的化学反应，提高研磨去除速度。
更具体地说，研磨垫具体地说例如是高分子多孔材质的软垫，其上面刻有沟槽，便于研磨液的分布，研磨时，硅片背面加压，正面接触研磨垫进行研磨。研磨垫清洗装置例如包括刷子，在每研磨完一片硅片后，利用刷子来用于对研磨垫进行清理修整工作。
图1示意性地示出了根据现有技术的用于化学机械研磨的一种研磨垫的示意图。图1所示的根据现有技术的用于化学机械研磨的研磨垫11包括布置在其研磨表面上以研磨垫11的中心为圆心，同心地布置多个圆形沟槽2。对于这种用于化学机械研磨的研磨垫11，在研磨垫11的最中央的部分上没有沟槽。并且，靠近中央处的圆形沟槽2的曲率较大，由此会造成研磨剂集中在靠近中央处的圆形沟槽2处。
图2示意性地示出了根据现有技术的用于化学机械研磨的另一种研磨垫的示意图。图2所示的根据现有技术的用于化学机械研磨的研磨垫12包括布置在其研磨表面上的在第一方向上布置的多个沟槽31以及在与第一方向垂直的第二方向上布置的多个沟槽32。例如，第一方向是水平方向，而第二方向是竖直方向。对于这种用于化学机械研磨的研磨垫12，在抛光台旋转期间很难使研磨剂保持在研磨垫12上。
因此，无论采用上述两种研磨垫中的哪一种研磨垫，都会存在缺陷。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在上述缺陷，提供一种防止研磨剂集中在靠近中央处的沟槽处并且在抛光台旋转期间有效地使研磨剂保持在研磨垫上的一种用于化学机械研磨的研磨垫、以及采用了该用于化学机械研磨的研磨垫的化学机械研磨设备。
根据本发明的第一方面，提供了一种用于化学机械研磨的研磨垫，其包括：布置在研磨垫的掩膜表面的外围部分上的以研磨垫的中心为圆心，同心地布置多个圆形沟槽；以及布置在研磨垫的掩膜表面的中央部分上的在第一方向上布置的多个沟槽以及在与第一方向垂直的第二方向上布置的多个沟槽。
优选地，根据抛光台旋转期间的旋转角速度来设置掩膜表面的外围部分的面积与中央部分的面积的比值。
优选地，抛光台旋转期间的旋转角速度越大，则将掩膜表面的外围部分的面积与中央部分的面积的比值设置得相对较小；并且，抛光台旋转期间的旋转角速度越小，则将掩膜表面的外围部分的面积与中央部分的面积的比值设置得相对较大。
优选地，掩膜表面的外围部分占掩膜表面的半径的长度与掩膜表面的中央部分占掩膜表面的半径的长度相等。
优选地，掩膜表面的外围部分与掩膜表面的中央部分具有相同的面积。
优选地，掩膜表面的外围部分的面积是掩膜表面的中央部分的面积的6倍至25倍之间。
优选地，掩膜表面的外围部分的面积是掩膜表面的中央部分的面积的8倍。
优选地，掩膜表面的外围部分的面积是掩膜表面的中央部分的面积的24倍。
优选地，第一方向是水平方向，而第二方向是竖直方向。
根据本发明的第二方面，提供了一种采用了根据本发明的第一方面的用于化学机械研磨的研磨垫的化学机械研磨设备。
根据本发明，由于研磨垫的中央部分并没有布置直径较小的环形沟槽，而是布置了垂直相交的沟槽，由此可以防止研磨剂集中在靠近中央处的沟槽处；并且由于在研磨垫的外围部分布置了适于将研磨剂保持在研磨垫上的环形沟槽、并且在研磨垫的中央部分布置了垂直相交的沟槽，所以在抛光台旋转期间有效地使研磨剂保持在研磨垫上。
附图说明
结合附图，并通过参考下面的详细描述，将会更容易地对本发明有更完整的理解并且更容易地理解其伴随的优点和特征，其中：
图1示意性地示出了根据现有技术的用于化学机械研磨的一种研磨垫的示意图。
图2示意性地示出了根据现有技术的用于化学机械研磨的另一种研磨垫的示意图。
图3示意性地示出了根据本发明实施例的用于化学机械研磨的研磨垫的示意图。
需要说明的是，附图用于说明本发明，而非限制本发明。注意，表示结构的附图可能并非按比例绘制。并且，附图中，相同或者类似的元件标有相同或者类似的标号。
具体实施方式
为了使本发明的内容更加清楚和易懂，下面结合具体实施例和附图对本发明的内容进行详细描述。
图3示意性地示出了根据本发明实施例的用于化学机械研磨的研磨垫的示意图。
如图3所示，根据本发明实施例的用于化学机械研磨的研磨垫13包括：布置在研磨垫13的掩膜表面的外围部分上的以研磨垫13的中心为圆心，同心地布置多个圆形沟槽4。
此外，根据本发明实施例的用于化学机械研磨的研磨垫13还包括：布置在研磨垫13的掩膜表面的中央部分上的在第一方向上布置的多个沟槽51以及在与第一方向垂直的第二方向上布置的多个沟槽52。
例如，第一方向是水平方向，而第二方向是竖直方向。
优选地，例如，在具体实施例中，掩膜表面的外围部分与掩膜表面的中央部分具有相同的面积。此外，优选地，例如，在具体实施例中，掩膜表面的外围部分占掩膜表面的半径的长度与掩膜表面的中央部分占掩膜表面的半径的长度相等。
在一个优选实施例中，掩膜表面的外围部分的面积是掩膜表面的中央部分的面积的6倍至25倍之间。
在另一优选实施例中，掩膜表面的外围部分的面积是掩膜表面的中央部分的面积的8倍。即，掩膜表面的外围部分占掩膜表面的半径的长度是掩膜表面的中央部分占掩膜表面的半径的长度的2倍，换言之，掩膜表面的中央部分的半径是掩膜表面的半径的三分之一。
在另一优选实施例中，掩膜表面的外围部分的面积是掩膜表面的中央部分的面积的24倍。即，掩膜表面的外围部分占掩膜表面的半径的长度是掩膜表面的中央部分占掩膜表面的半径的长度的4倍，换言之，掩膜表面的中央部分的半径是掩膜表面的半径的五分之一。
在其它优选实施例中，例如，可根据抛光台旋转期间的旋转角速度来设置掩膜表面的外围部分的面积与中央部分的面积的比值。
具体地说，在具体实施方式中，例如，抛光台旋转期间的旋转角速度越大，则将掩膜表面的外围部分的面积与中央部分的面积的比值设置得相对较小；这是因为，抛光台旋转期间的旋转角速度越大，越容易在圆形沟槽中聚集研磨剂，从而要将中央部分的面积设置相对较大来减少直径较小的圆形沟槽。
反之，抛光台旋转期间的旋转角速度越小，则将掩膜表面的外围部分的面积与中央部分的面积的比值设置得相对较大；这是因为，抛光台旋转期间的旋转角速度越小，越不容易在圆形沟槽中聚集研磨剂，从而可以将中央部分的面积设置相对较小来增多容易保持掩膜剂的圆形沟槽。
根据本发明上述实施例的研磨垫，由于研磨垫的中央部分并没有布置直径较小的环形沟槽，而是布置了垂直相交的沟槽，由此可以防止研磨剂集中在靠近中央处的沟槽处。
并且，根据本发明上述实施例的研磨垫，由于在研磨垫的外围部分布置了适于将研磨剂保持在研磨垫上的环形沟槽、并且在研磨垫的中央部分布置了垂直相交的沟槽，所以在抛光台旋转期间有效地使研磨剂保持在研磨垫上。
根据本发明的另一优选实施例，本发明还提供了一种采用了上述用于化学机械研磨的研磨垫的化学机械研磨设备。
可以理解的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (10)

1.一种用于化学机械研磨的研磨垫，其特征在于包括：
布置在研磨垫的掩膜表面的外围部分上的以研磨垫的中心为圆心，同心地布置多个圆形沟槽；以及
布置在研磨垫的掩膜表面的中央部分上的在第一方向上布置的多个沟槽以及在与第一方向垂直的第二方向上布置的多个沟槽。
2.根据权利要求1所述的用于化学机械研磨的研磨垫，其特征在于，根据抛光台旋转期间的旋转角速度来设置掩膜表面的外围部分的面积与中央部分的面积的比值。
3.根据权利要求2所述的用于化学机械研磨的研磨垫，其特征在于，抛光台旋转期间的旋转角速度越大，则将掩膜表面的外围部分的面积与中央部分的面积的比值设置得相对较小；并且，抛光台旋转期间的旋转角速度越小，则将掩膜表面的外围部分的面积与中央部分的面积的比值设置得相对较大。
4.根据权利要求1或2所述的用于化学机械研磨的研磨垫，其特征在于，掩膜表面的外围部分占掩膜表面的半径的长度与掩膜表面的中央部分占掩膜表面的半径的长度相等。
5.根据权利要求1或2所述的用于化学机械研磨的研磨垫，其特征在于，掩膜表面的外围部分与掩膜表面的中央部分具有相同的面积。
6.根据权利要求1或2所述的用于化学机械研磨的研磨垫，其特征在于，掩膜表面的外围部分的面积是掩膜表面的中央部分的面积的6倍至25倍之间。
7.根据权利要求6所述的用于化学机械研磨的研磨垫，其特征在于，掩膜表面的外围部分的面积是掩膜表面的中央部分的面积的8倍。
8.根据权利要求1或2所述的用于化学机械研磨的研磨垫，其特征在于，掩膜表面的外围部分的面积是掩膜表面的中央部分的面积的24倍。
9.根据权利要求1或2所述的用于化学机械研磨的研磨垫，其特征在于，第一方向是水平方向，而第二方向是竖直方向。
10.一种化学机械研磨设备，其特征在于采用了根据权利要求1至9之一所述的用于化学机械研磨的研磨垫。
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