CN105619202A - 一种化学机械研磨装置及其化学机械研磨方法 - Google Patents

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Abstract

一种化学机械研磨装置，包括：转盘，所述转盘上设置抛光垫，且仅在所述抛光垫之外边缘处设置研磨沟槽；研磨头，与所述抛光垫呈面向设置，并用于固定待研磨之晶圆；研磨液供应管，用于输送研磨液。本发明化学机械研磨装置通过仅在所述抛光垫之外边缘处设置研磨沟槽，不仅可单独对待研磨之晶圆的外边缘进行化学机械研磨，提高产品良率，而且结构简单、使用方便，未增加任何生产成本，值得推广应用。

Description

一种化学机械研磨装置及其化学机械研磨方法
技术领域
本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种化学机械研磨装置及其化学机械研磨方法。
背景技术
随着半导体技术的不断发展，以及大规模集成电路互连层的不断增加，导电层和绝缘介质层的平坦化技术变得尤为关键。二十世纪80年代，由IBM公司首创的化学机械抛光(CMP)技术被认为是目前全局平坦化的最有效方法。
化学机械抛光由化学作用、机械作用，以及这两种作用结合而成，其通常包括带有抛光垫的研磨台和用于承载晶圆的研磨头。其中，研磨头固定住晶圆，然后将晶圆的正面压在抛光垫上。当进行化学机械抛光时，研磨头在抛光垫上线性移动或是沿着与研磨台一样的运动方向旋转。与此同时，含有研磨剂的浆液将被滴到抛光垫上，并因离心作用平铺在抛光垫上。晶圆表面在机械和化学的双重作用下实现全局平坦化。
但是，现有的抛光垫之紧邻待研磨晶圆的一侧均设置沟槽，用以对所述晶圆之全局进行研磨，使得晶圆达到预期的目的。而在实际生产工艺中，经常会出现晶圆在生产过程中出现异常，导致晶圆边缘存在残留，需要进一步仅对其边缘进行处理。明显地，现有的抛光垫无法实现仅对晶圆边缘进行处理，只能将产品报废。
寻求一种结构简单、使用方便，可仅对待研磨之晶圆的边缘进行抛光处理的化学机械研磨装置已成为本领域技术人员亟待解决的技术问题之一。
故针对现有技术存在的问题，本案设计人凭借从事此行业多年的经验，积极研究改良，于是有了本发明一种化学机械研磨装置及其化学机械研磨方法。
发明内容
本发明是针对现有技术中，传统的抛光垫之紧邻待研磨晶圆的一侧均设置沟槽，用以对所述晶圆之全局进行研磨，而无法仅对具有边缘残留的晶圆进行边缘抛光处理，进而只能将产品报废等缺陷提供一种化学机械研磨装置。
本发明之又一目的是针对现有技术中，传统的抛光垫之紧邻待研磨晶圆的一侧均设置沟槽，用以对所述晶圆之全局进行研磨，而无法仅对具有边缘残留的晶圆进行边缘抛光处理，进而只能将产品报废等缺陷提供一种化学机械研磨装置的化学机械研磨方法。
为实现本发明之目的，本发明提供一种化学机械研磨装置，所述化学机械研磨装置，包括：转盘，所述转盘上设置抛光垫，且仅在所述抛光垫之外边缘处设置研磨沟槽；研磨头，与所述抛光垫呈面向设置，并用于固定待研磨之晶圆；研磨液供应管，用于输送研磨液。
可选地，所述化学机械研磨装置之抛光垫的外边缘处设置的研磨沟槽的数量为4～10圈。
可选地，所述化学机械研磨装置之异于所述抛光垫外边缘处设置的研磨沟槽区域均无研磨沟槽。
可选地，所述研磨液供应管输送的研磨液为碱性研磨液，用于对介质层进行研磨。
可选地，所述研磨液供应管输送的研磨液为酸性研磨液，用于对金属层进行研磨。
可选地，所述金属层为铝金属层或钨金属层。
为实现本发明之又一目的，本发明提供一种化学机械研磨装置之化学机械研磨方法，所述化学机械研磨装置之化学机械研磨方法，包括：
执行步骤S1：将待研磨之晶圆固定设置在所述研磨头之面向所述抛光垫的一侧；
执行步骤S2：施力在所述研磨头上，并将所述待研磨之晶圆压紧在所述抛光垫上；
执行步骤S3：当具有抛光垫的所述转盘在电机的带动下旋转时，所述研磨头亦在卡盘的带动下旋转；
执行步骤S4：研磨液通过所述研磨液供应管输送到所述抛光垫上，并在所述研磨头、所述抛光垫和所述转盘的共同作用下，仅对待研磨之晶圆的外边缘进行化学机械研磨。
可选地，在通过使用本发明化学机械研磨装置对所述待研磨之晶圆进行化学机械研磨时，所述待研磨晶圆之外边缘处具有研磨速率，所述待研磨晶圆之异于所述外边缘处均无研磨速率。
综上所述，本发明化学机械研磨装置通过仅在所述抛光垫之外边缘处设置研磨沟槽，不仅可单独对待研磨之晶圆的外边缘进行化学机械研磨，提高产品良率，而且结构简单、使用方便，未增加任何生产成本，值得推广应用。
附图说明
图1所示为本发明化学机械研磨装置的立体图；
图2所示为本发明化学机械研磨装置之抛光垫的俯视图；
图3所示为本发明化学机械研磨装置进行化学机械研磨方法流程图。
具体实施方式
为详细说明本发明创造的技术内容、构造特征、所达成目的及功效，下面将结合实施例并配合附图予以详细说明。
随着半导体技术的不断发展，以及大规模集成电路互连层的不断增加，导电层和绝缘介质层的平坦化技术变得尤为关键。二十世纪80年代，由IBM公司首创的化学机械抛光(CMP)技术被认为是目前全局平坦化的最有效方法。
化学机械抛光由化学作用、机械作用，以及这两种作用结合而成，其通常包括带有抛光垫的研磨台和用于承载晶圆的研磨头。其中，研磨头固定住晶圆，然后将晶圆的正面压在抛光垫上。当进行化学机械抛光时，研磨头在抛光垫上线性移动或是沿着与研磨台一样的运动方向旋转。与此同时，含有研磨剂的浆液将被滴到抛光垫上，并因离心作用平铺在抛光垫上。晶圆表面在机械和化学的双重作用下实现全局平坦化。
请参阅图1、图2，图1所示为本发明化学机械研磨装置的立体图。图2所示为本发明化学机械研磨装置之抛光垫的俯视图。所述化学机械研磨装置1，包括：转盘11，所述转盘11上设置抛光垫12，且仅在所述抛光垫12之外边缘处设置研磨沟槽121；研磨头13，所述研磨头13与所述抛光垫12呈面向设置，并用于固定待研磨之晶圆14；研磨液供应管(未图示)，所述研磨液供应管用于输送研磨液。
请参阅图3，并结合参阅图1、图2，图3所示为本发明化学机械研磨装置进行化学机械研磨方法流程图。作为本领域技术人员，容易理解地，当对所述待研磨之晶圆14进行化学机械研磨时，所述化学机械研磨方法，包括：
执行步骤S1：将待研磨之晶圆14固定设置在所述研磨头13之面向所述抛光垫12的一侧；
执行步骤S2：施力在所述研磨头13上，并将所述待研磨之晶圆14压紧在所述抛光垫12上；
执行步骤S3：当具有抛光垫12的所述转盘11在电机(未图示)的带动下旋转时，所述研磨头13亦在卡盘(未图示)的带动下旋转；
执行步骤S4：研磨液通过所述研磨液供应管输送到所述抛光垫12上，并在所述研磨头13、所述抛光垫12和所述转盘11的共同作用下，仅对待研磨之晶圆14的外边缘进行化学机械研磨。
更具体地，所述研磨液因离心力而均匀地分布在所述抛光垫12上，并在所述抛光垫12和所述待研磨之晶圆14的外边缘处之间形成一层液体薄膜，所述液体薄膜与待研磨之晶圆14的外边缘发生化学反应，将不溶物质转化为易溶物质，然后通过机械摩擦将所述易溶物质从被抛光之晶圆14表面去除，被流动的液体带走，即结合了机械作用和化学反应将所述晶圆14的外边缘处抛光。
为了更直观的揭露本发明之技术方案，凸显本发明之有益效果，现结合具体实施方式，对本发明化学机械研磨装置的具体结构和化学机械研磨方法进行阐述。在具体实施方式中，所述抛光垫、研磨头等的具体结构、形状、尺寸均为列举，不应视为对本发明技术方案的限制。
请继续参阅图1，所述化学机械研磨装置1，包括：转盘11，所述转盘11上设置抛光垫12，且仅在所述抛光垫12之外边缘处设置研磨沟槽121；研磨头13，所述研磨头13与所述抛光垫12呈面向设置，并用于固定待研磨之晶圆14；研磨液供应管(未图示)，所述研磨液供应管用于输送研磨液。
作为具体的实施方式，所述化学机械研磨装置1之抛光垫12的外边缘处设置的研磨沟槽121的数量为4～10圈。所述化学机械研磨装置1之异于所述抛光垫12外边缘处设置的研磨沟槽121区域均无研磨沟槽。明显地，即在通过使用本发明化学机械研磨装置1对所述待研磨之晶圆14进行化学机械研磨时，所述待研磨晶圆14之外边缘处具有研磨速率，所述待研磨晶圆14之异于所述外边缘处均无研磨速率。
非限制性地，所述研磨液供应管输送的研磨液为碱性研磨液，用于对介质层进行研磨。或者，所述研磨液供应管输送的研磨液为酸性研磨液，用于对金属层进行研磨。更具体地，所述金属层为铝金属层或钨金属层。
明显地，本发明化学机械研磨装置1通过仅在所述抛光垫12之外边缘处设置研磨沟槽121，不仅可单独对待研磨之晶圆14的外边缘进行化学机械研磨，提高产品良率，而且结构简单、使用方便，未增加任何生产成本，值得推广应用。
综上所述，本发明化学机械研磨装置通过仅在所述抛光垫之外边缘处设置研磨沟槽，不仅可单独对待研磨之晶圆的外边缘进行化学机械研磨，提高产品良率，而且结构简单、使用方便，未增加任何生产成本，值得推广应用。
本领域技术人员均应了解，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可以对本发明进行各种修改和变型。因而，如果任何修改或变型落入所附权利要求书及等同物的保护范围内时，认为本发明涵盖这些修改和变型。

Claims (8)

1.一种化学机械研磨装置，其特征在于，所述化学机械研磨装置，包括：
转盘，所述转盘上设置抛光垫，且仅在所述抛光垫之外边缘处设置研磨沟槽；
研磨头，与所述抛光垫呈面向设置，并用于固定待研磨之晶圆；
研磨液供应管，用于输送研磨液。
2.如权利要求1所述的化学机械研磨装置，其特征在于，所述化学机械研磨装置之抛光垫的外边缘处设置的研磨沟槽的数量为4～10圈。
3.如权利要求1所述的化学机械研磨装置，其特征在于，所述化学机械研磨装置之异于所述抛光垫外边缘处设置的研磨沟槽区域均无研磨沟槽。
4.如权利要求1所述的化学机械研磨装置，其特征在于，所述研磨液供应管输送的研磨液为碱性研磨液，用于对介质层进行研磨。
5.如权利要求1所述的化学机械研磨装置，其特征在于，所述研磨液供应管输送的研磨液为酸性研磨液，用于对金属层进行研磨。
6.如权利要求5所述的化学机械研磨装置，其特征在于，所述金属层为铝金属层或钨金属层。
7.一种如权利要求1所述的化学机械研磨装置之化学机械研磨方法，其特征在于，所述化学机械研磨装置之化学机械研磨方法，包括：
执行步骤S1：将待研磨之晶圆固定设置在所述研磨头之面向所述抛光垫的一侧；
执行步骤S2：施力在所述研磨头上，并将所述待研磨之晶圆压紧在所述抛光垫上；
执行步骤S3：当具有抛光垫的所述转盘在电机的带动下旋转时，所述研磨头亦在卡盘的带动下旋转；
执行步骤S4：研磨液通过所述研磨液供应管输送到所述抛光垫上，并在所述研磨头、所述抛光垫和所述转盘的共同作用下，仅对待研磨之晶圆的外边缘进行化学机械研磨。
8.如权利要求7所述的化学机械研磨装置之化学机械研磨方法，其特征在于，在通过使用本发明化学机械研磨装置对所述待研磨之晶圆进行化学机械研磨时，所述待研磨晶圆之外边缘处具有研磨速率，所述待研磨晶圆之异于所述外边缘处均无研磨速率。
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