CN104440516B - 一种研磨盘装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供的一种研磨盘装置，应用于化学机械研磨工艺中，所述装置包括：研磨盘主体，其表面设置有凸出的且顶部位于同一高度处的若干钻石，所述钻石部分嵌入所述研磨盘主体的表面；固定环，沿所述研磨盘主体的边缘环绕设置，且所述固定环的顶部与若干所述钻石的顶部位于同一高度；真空导管，所述真空导管的管口设置于所述研磨盘主体的表面上。其中，在对晶圆进行研磨的过程中，固定环将脱落的钻石颗粒固定于固定环内，并通过真空导管将钻石颗粒排入到与吸盘连接的研磨机台的排水口中，防止了研磨盘上脱落的钻石颗粒与晶圆表面接触导致晶圆刮伤。

Description

一种研磨盘装置
技术领域
本发明涉及到半导体集成电路制造技术领域，尤其涉及一种研磨盘装置。
背景技术
在大规模集成电路的制造领域中，化学机械研磨工艺是一个复杂的工艺过程，它是将晶圆表面与研磨垫的研磨表面接触，然后，通过晶圆表面与研磨垫的摩擦使原来凹凸不平的晶圆表面变得平坦，研磨盘的作用在于使研磨垫在研磨的过程中始终保持粗糙度，以保持研磨速率的稳定，目前业界所采用的研磨盘(如图1A-1B)是在不锈钢板材上黏附细小的钻石颗粒的方法制备，在与研磨垫接触研磨的过程中有掉落的风险，掉落在研磨垫上的钻石颗粒与晶圆表面接触，容易在晶圆表面形成刮伤，最终导致短路和良率下降，并且通常会造成产品的报废，现有技术只是在化学机械研磨结束前后，利用高压水流对研磨垫进行清洗，冲洗掉研磨过程中可能产生的杂质颗粒，防止在后续的研磨过程中对晶圆造成刮伤。但对于化学机械研磨过程中，由于研磨盘的钻石脱落造成的晶圆刮伤，目前暂无有效的方法。
中国专利(CN1479351A)公开了一种无刮伤化学机械研磨工艺,使用含有二氧化硅研磨粒的研磨剂研磨基底上的待研磨层,并且于接近研磨步骤完成之前加入可缩小研磨粒的溶液,以避免晶片表面被刮伤。
通过上述专利的方法，避免了晶圆刮伤，但是对于机械研磨的钻石颗粒刮伤晶圆这一现象来说，上述方法并不能起到效果，而且暂时并没有效的办法。
中国专利(CN203125323U)公开了一种研磨装置及研磨垫整理器，所述研磨垫整理器用于整理研磨垫，包括整理机构、连接机构和驱动机构，驱动机构经连接机构驱动所述整理机构在研磨垫上绕研磨垫的圆心转动，整理机构包括滚筒和若干研磨晶体，若干研磨晶体设置于滚筒的外圆周面上，整理机构能够相对所述连接机构转动。通过将研磨晶体设置于滚筒上作为整理机构，相比现有的将研磨晶体设置于整理盘上的结构，可以减少研磨晶体整体和研磨垫的接触面积，从而有效防止研磨晶体脱落，避免研磨垫和晶圆被脱落的研磨晶体刮伤，从而提高产品良率。此外，由于滚动的滚筒更加容易甩掉携带的研磨残留物，故可以减少研磨残留物的堆积，从而进一步提高研磨垫的整理效果。
上述专利通过对研磨晶体的设置减少了晶体的脱落程度，从而减少了晶圆被刮伤的几率，但是研磨晶体与研磨垫的接触面积较小，所以研磨效果并不理想。
发明内容
鉴于上述问题，本发明提供一种研磨盘装置，该研磨盘装置实现了防止在化学机械研磨工艺中，研磨盘装置上脱落的钻石颗粒造成晶圆的刮伤的发生，从而大大提高了产品的良率，降低了成本。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：
一种研磨盘装置，应用于化学机械研磨工艺中，其特征在于，所述装置包括：
一研磨盘主体，其表面设置有凸出的且顶部位于同一高度处的若干钻石，所述钻石部分嵌入所述研磨盘主体的表面；
一固定环，沿所述研磨盘主体的边缘环绕设置，且所述固定环的顶部与若干所述钻石的顶部位于同一高度；
一真空导管，所述真空导管的管口设置于所述研磨盘主体的表面上。
上述的一种研磨盘装置，其中，每个所述钻石暴露部分的主视图均为三角形。
上述的一种研磨盘装置，其中，所述研磨盘主体包括一基板。
上述的一种研磨盘装置，其中，所述真空导管与一研磨机台的排水口连接。
上述的一种研磨盘装置，其中，所述真空导管的管口位于所述研磨盘主体的中心处。
上述的一种研磨盘装置，其中，所述固定环的材质为一塑料。
上述的一种研磨盘装置，其中，所述塑料为聚苯硫醚。
上述技术方案具有如下优点或有益效果：
本发明提供的一种研磨盘装置，通过在研磨盘边缘加装一圈固定环，使在研磨盘装置上脱落的钻石颗粒被聚拢在固定环内，阻止其与晶圆表面的接触，在研磨盘装置对研磨垫清理之后，并与研磨垫分离之前，用真空导管将固定环内的脱落的钻石颗粒吸走，并通过真空导管将吸出的钻石颗粒排入到与真空导管连接的研磨机台的排水口中，从而有效的防止了研磨盘掉落的钻石颗粒与晶圆表面接触，达到减少晶圆刮伤的效果。
附图说明
参考所附附图，以更加充分的描述本发明的实施例。然而，所附附图仅用于说明和阐述，并不构成对本发明范围的限制。
图1A是现有技术中研磨盘装置侧视的结构示意图；
图1B是现有技术中研磨盘装置俯视的结构示意图；
图2是现有技术中化学机械研磨工艺装置的结构示意图；
图3A是本发明中一种研磨盘装置侧视的结构示意图；
图3B是本发明中一种研磨盘装置俯视的结构示意图；
图4是本发明中一种研磨盘装置运作方式的结构示意图。
具体实施方式
本发明提供一种研磨盘装置，可应用于技术节点为90nm、65/55nm、45/40nm、32/28nm、大于等于130nm以及小于等于22nm的工艺中；可应用于以下技术平台中：Logic、Memory、RF、HV、Analog/Power、MEMS、CIS、Flash、eFlash。
一种研磨盘装置，应用于化学机械研磨工艺中，其特征在于，所述装置包括：
一研磨盘主体，其表面设置有凸出的且顶部位于同一高度处的若干钻石，所述钻石部分嵌入所述研磨盘主体的表面；
一固定环，沿所述研磨盘主体的边缘环绕设置，且所述固定环的顶部与若干所述钻石的顶部位于同一高度；
一真空导管，所述真空导管的管口设置于所述研磨盘主体的表面上。
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
如图3A-3B所示，本实施例中的研磨盘装置包括一研磨盘主体2，该研磨盘主体2的上表面嵌入有若干钻石1，该若干钻石1的顶部均位于同一高度。在研磨盘主体2的边缘环绕设置一个固定环3，该固定环3是一种聚苯硫醚塑料，并且该固定环3的顶部与若干钻石1的顶部高度均相同，以至于保证完全将化学机械研磨工艺中，从钻石上脱落的颗粒聚拢在固定环3内。该装置中还包括一个真空导管4，该真空导管4的管口设置于所述研磨盘主体2的表面，且与该研磨盘主体2的表面位于同一平面内，在本实施例中，该研磨盘主体2的平面图形优选为圆形，且该真空导管4的管口优选设置在该研磨盘主体2的圆心位置处。
在本实施例中，上述的研磨盘主体中包括一基板21，若干钻石1通过该基板21固定于研磨盘主体2中。上述的真空导管4还连接到一研磨机台的排水口。
与现有技术中化学机械研磨工艺(如图2)相同，本实施例中将研磨盘装置放置于一研磨垫5的上方，且位于该研磨垫中线6的一侧，待进行化学机械研磨的晶圆7放置于该研磨垫中线6的另一侧。
在研磨盘装置与研磨垫5进行研磨的过程中，研磨盘装置在水平面内绕其转动轴旋转，且研磨垫5在水平面内也绕其转动轴进行旋转，优选的，该研磨装置与该研磨垫5的旋转方向相反，以起到在清理研磨垫5后，使研磨垫5的表面粗糙程度得以改善，优选的，在清理研磨垫的过程中，该研磨盘装置在旋转的同时还相对于研磨垫5进行水平方向上的往复运动。
上述研磨盘装置的往复运动的范围大于晶圆7的直径且不超过研磨垫5的半径，以保证在化学机械研磨工艺中，研磨垫5与晶圆7接触的表面在研磨盘装置清理研磨垫5的范围之内，便于研磨垫5研磨晶圆7时，对晶圆7有较好的研磨效果，优选的晶圆7的旋转方向与研磨垫5旋转方向相反。
如图4所示，在清理研磨垫5之前，将研磨盘装置中的设置有钻石的一面朝下设置，使得该研磨盘装置中的固定环3与研磨垫5紧密接触，然后使研磨盘装置与研磨垫5接触进行清理，由于固定环3与若干钻石1平齐，所以在整个过程中始终保持固定环3中的脱落的钻石颗粒在固定环3内，使其避免与晶圆7接触造成晶圆7损伤，当研磨结束之后且在研磨盘装置与研磨垫5分离之前，开启研磨盘装置中的真空导管4，将脱落的钻石颗粒吸起并通过真空导管4将其排入到与其连接的研磨机台的排水口中。
综上所述，本发明提供的一种研磨盘装置，通过在研磨盘边缘加装一圈固定环，使在研磨盘装置上脱落的钻石颗粒被聚拢在固定环内，阻止其与晶圆表面的接触，在研磨盘装置对研磨垫清理之后，并与研磨垫分离之前，用真空导管将固定环内的脱落的钻石颗粒吸走，并通过真空导管将吸出的钻石颗粒排入到与真空导管连接的研磨机台的排水口中，从而有效的防止了研磨盘掉落的钻石颗粒与晶圆表面接触，达到减少晶圆刮伤的效果。
对于本领域的技术人员而言，阅读上述说明后，各种变化和修正无疑将显而易见。因此，所附的权利要求书应看作是涵盖本发明的真实意图和范围的全部变化和修正。在权利要求书范围内任何和所有等价的范围与内容，都应认为仍属本发明的意图和范围内。

Claims (7)

1.一种研磨盘装置，应用于化学机械研磨工艺中，其特征在于，所述装置包括：
一研磨盘主体，其表面设置有凸出的且顶部位于同一高度处的若干钻石，所述钻石部分嵌入所述研磨盘主体的表面；
一固定环，沿所述研磨盘主体的边缘环绕设置，且所述固定环的顶部与若干所述钻石的顶部位于同一高度；
一真空导管，所述真空导管的管口设置于所述研磨盘主体的表面上。
2.如权利要求1所述的一种研磨盘装置，其特征在于，每个所述钻石暴露部分的主视图均为三角形。
3.如权利要求1所述的一种研磨盘装置，其特征在于，所述研磨盘主体包括一基板。
4.如权利要求1所述的一种研磨盘装置，其特征在于，所述真空导管与一研磨机台的排水口连接。
5.如权利要求1所述的一种研磨盘装置，其特征在于，所述真空导管的管口位于所述研磨盘主体的中心处。
6.如权利要求1所述的一种研磨盘装置，其特征在于，所述固定环的材质为一塑料。
7.如权利要求6所述的一种研磨盘装置，其特征在于，所述塑料为聚苯硫醚。
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