CN201856158U

CN201856158U - 晶圆研磨定位环以及化学机械研磨设备

Info

Publication number: CN201856158U
Application number: CN2010202644890U
Authority: CN
Inventors: 高思玮; 吴端毅; 林保璋; 张健; 张溢钢
Original assignee: Semiconductor Manufacturing International Shanghai Corp
Current assignee: Semiconductor Manufacturing International Beijing Corp
Priority date: 2010-07-20
Filing date: 2010-07-20
Publication date: 2011-06-08
Anticipated expiration: 2020-07-20

Abstract

本实用新型公开了一种晶圆研磨定位环以及化学机械研磨设备，所述晶圆研磨定位环包括环形本体以及设置于环形本体上的多个凹槽，所述环形本体包括内周壁和外周壁，所述凹槽靠近内周壁和外周壁的边缘为弧形。本实用新型可防止晶圆研磨定位环磨损研磨垫，避免产生颗粒污染源，从而防止在晶圆表面出现划痕缺陷，有利于提高产品的良率，并可延长研磨垫的使用寿命。

Description

晶圆研磨定位环以及化学机械研磨设备

技术领域

本实用新型涉及集成电路制造领域，特别是涉及一种晶圆研磨定位环以及化学机械研磨设备。

背景技术

随着超大规模集成电路的飞速发展，集成电路制造工艺变得越来越复杂和精细，为了提高集成度，降低制造成本，半导体器件的尺寸日益减小，平面布线已难以满足半导体器件高密度分布的要求，只能采用多层布线技术，进一步提高半导体器件的集成密度。由于多层互连或填充深度比较大的沉积过程导致了晶圆表面过大的起伏，引起光刻工艺聚焦的困难，使得对线宽的控制能力减弱，降低了整个晶圆上线宽的一致性。为此，需要对不规则的晶圆表面进行平坦化处理。目前，化学机械研磨(Chemical Mechanical Polishing，CMP)是达成全局平坦化的最佳方法，尤其是在半导体制作工艺进入亚微米领域后，化学机械研磨已成为一项不可或缺的制作工艺技术。

化学机械研磨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表面之间的相对运动将晶圆表面平坦化，目前，业界通常采用化学机械研磨设备，也称为研磨机台或抛光机台来进行化学机械研磨工艺。现有的化学机械研磨设备包括：研磨平台、粘附于所述研磨平台上的研磨垫、研磨头以及设置于所述研磨头上的晶圆研磨定位环。进行化学机械研磨时，可将要研磨的晶圆附着在化学机械设备的研磨头上，晶圆研磨定位环围绕在所述晶圆的周围，以防止晶圆滑出晶圆研磨定位环外，所述定位环和晶圆的待研磨面接触相对旋转的研磨垫，研磨头提供的下压力将晶圆紧压到研磨垫上，当该研磨平台旋转时，研磨头也进行相对运动。同时，向所述研磨垫上输送研磨液，并通过离心力使所述研磨液均匀地分布在研磨垫上，以达到全局平坦化的效果。在专利号为CN02811619的中国专利中还能发现更多关于化学机械研磨设备的信息。

在专利号为CN02204740的中国专利中介绍了晶圆研磨定位环的详细结构，详细的，请参考图1至图3，其中，图1为现有的晶圆研磨定位环的立体图，图2为现有的晶圆研磨定位环的俯视图，图3为现有的晶圆研磨定位环的局部示意图。所述晶圆研磨定位环6为圆形无端环，所述晶圆研磨定位环6的内径配合晶圆的外径，用以套合晶圆的外周边进行定位，以确保在进行化学机械研磨工艺的过程中，晶圆不会产生位移。所述晶圆研磨定位环6的环体7的外周壁8及内周壁9上设置至少一个出水孔10，所述出水孔10贯穿环体7，用以出水。所述环体7与研磨垫接触的边缘上设置有至少一个废物槽11，所述废物槽11贯穿环体7的外周壁8和内周壁9，用以在晶圆研磨旋转时，利用旋转产生的离心力甩出研磨所产生的废弃物，并有利于研磨液经所述废物槽11流入和流出。

进行化学机械研磨时，现有的晶圆研磨定位环6会与研磨垫接触，然而，由于晶圆研磨定位环6的废物槽11靠近内周壁9和外周壁8的边缘是非常尖锐的(如图3中虚线所示区域)，这使得晶圆研磨定位环6与研磨垫接触时，晶圆研磨定位环6极易磨损研磨垫，导致研磨垫的使用寿命下降；更为重要的是，所述晶圆研磨定位环6磨损研磨垫时容易产生颗粒污染源，这些颗粒污染源一旦掉落到晶圆上，将导致晶圆表面产生划痕缺陷，影响产品的良率。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种晶圆研磨定位环，所述晶圆研磨定位环不易磨损研磨垫，可防止产生颗粒污染源，并有利于延长研磨垫的使用寿命。

本实用新型的另一目的在于提供一种化学机械研磨设备，以解决现有的化学机械研磨设备的晶圆研磨定位环易磨损研磨垫的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种晶圆研磨定位环，所述晶圆研磨定位环包括环形本体以及设置于所述环形本体上的多个凹槽，所述环形本体包括内周壁和外周壁，所述凹槽靠近所述内周壁和外周壁的边缘为弧形。

可选的，在所述晶圆研磨定位环中，所述凹槽贯穿所述环形本体的宽度。

可选的，在所述晶圆研磨定位环中，所述弧形的角度为30～75度。

可选的，在所述晶圆研磨定位环中，所述凹槽的数量为4～20个。

可选的，在所述晶圆研磨定位环中，所述环形本体的材质为聚苯硫醚。

本实用新型还提供一种化学机械研磨设备，所述化学机械研磨设备包括：研磨平台、粘附于所述研磨平台上的研磨垫、研磨头、设置于所述研磨头上的晶圆研磨定位环，所述晶圆研磨定位环包括环形本体以及设置于所述环形本体上的多个凹槽，所述环形本体包括内周壁和外周壁，所述凹槽靠近所述内周壁和外周壁的边缘为弧形。

可选的，在所述化学机械研磨设备中，所述凹槽贯穿所述环形本体的宽度。

可选的，在所述化学机械研磨设备中，所述弧形的角度为30～75度。

可选的，在所述化学机械研磨设备中，所述凹槽的数量为4～20个。

可选的，在所述化学机械研磨设备中，所述环形本体的材质为聚苯硫醚。

与现有技术相比，本实用新型提供的晶圆研磨定位环和化学机械研磨设备具有以下优点：所述晶圆研磨定位环的凹槽靠近内周壁和外周壁的边缘为弧形，可避免所述晶圆研磨定位环磨损研磨垫，避免产生颗粒污染源，从而防止在晶圆表面出现划痕缺陷，可提高产品的良率，并有利于延长研磨垫的使用寿命。

附图说明

图1为现有的晶圆研磨定位环的立体图；

图2为现有的晶圆研磨定位环的俯视图；

图3为现有的晶圆研磨定位环的局部示意图；

图4为本实用新型实施例提供的晶圆研磨定位环的俯视图；

图5为本实用新型实施例提供的晶圆研磨定位环的局部示意图；

图6为本实用新型实施例提供的化学机械研磨设备的示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本实用新型的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用以方便、明晰地辅助说明本实用新型实施例的目的。

本实用新型的核心思想在于，提供一种晶圆研磨定位环和相应的化学机械研磨设备，所述晶圆研磨定位环的凹槽靠近内周壁和外周壁的边缘为弧形，可避免晶圆研磨定位环磨损研磨垫，避免产生颗粒污染源，从而防止在晶圆表面出现划痕缺陷，可提高产品的良率，并有利于延长研磨垫的使用寿命。

具体请参考图4至图5，其中，图4为本实用新型实施例提供的晶圆研磨定位环的俯视图，图5为本实用新型实施例提供的晶圆研磨定位环的局部示意图。如图4至图5所示，晶圆研磨定位环100包括环形本体110以及设置于环形本体110上的多个凹槽120，所述环形本体110包括内周壁111和外周壁112，所述凹槽120靠近所述内周壁111和外周壁112的边缘为弧形。由于所述凹槽120靠近内周壁111和外周壁112的边缘均为弧形，也就是说，所述环形本体110靠近凹槽120的边缘并非是尖锐的，因此，所述晶圆研磨定位环100接触研磨垫时，不易磨损研磨垫，可避免产生颗粒污染源，从而防止在晶圆表面出现划痕缺陷，有利于提高产品的良率，并可延长研磨垫的使用寿命。

在本实用新型的一个具体实施例中，所述凹槽120贯穿所述环形本体110的宽度，其中，所述环形本体110的宽度方向为沿着环形本体110半径的方向。

在本实用新型的一个具体实施例中，所述凹槽120靠近内周壁111和外周壁112的边缘的弧形的角度α为30～75度，例如为45度，这使得所述凹槽120的边缘更为平滑，更加有利于保护研磨垫不受损伤。

在本实用新型的一个具体实施例中，所述凹槽120的数量可以为4～20个，例如为12个。当然，本实用新型并不限定于此，所述凹槽120的数量也可根据具体的研磨工艺做相应的调整。可选的，多个凹槽120等角度的排列在环形本体110上，且所述凹槽120贯穿环形本体110的内周壁111和外周壁112，所述凹槽120用以在晶圆研磨旋转时，利用旋转产生的离心力甩出研磨所产生的废弃物，并可使研磨液经所述凹槽120流入和流出。

在本实用新型的一个具体实施例中，所述环形本体110由具有极佳的耐磨性以及耐化学腐蚀性的聚苯硫醚(PPS)制成。

请参考图6，其为本实用新型实施例提供的化学机械研磨设备的示意图。如图6所示，并结合图4和图5，本实用新型实施例提供的化学机械研磨设备包括：研磨平台200、粘附于所述研磨平台上的研磨垫300、研磨头400、设置于所述研磨头400上的晶圆研磨定位环100。其中，晶圆研磨定位环100包括环形本体110以及设置于环形本体110上的多个凹槽120，所述环形本体110包括内周壁111和外周壁112，所述凹槽120靠近内周壁111和外周壁112的边缘为弧形。研磨头400内部设置有真空管路，所述研磨头400利用真空吸附的方式固定晶圆500。晶圆研磨定位环100围绕在晶圆500的周围，以将晶圆500容纳在环形本体110所定义的空间内，防止晶圆500滑出环形本体110外，以使晶圆500更好的固定在研磨头400上，避免所述晶圆500发生位移。另外，研磨头400上还可以设置缓冲膜(membrane)600，通过研磨头400对缓冲膜600施压，使缓冲膜600与晶圆500贴紧，以使晶圆500上的压力分布均匀。

在本实用新型实施例提供的化学机械研磨设备中，由于晶圆研磨定位环100的凹槽120靠近内周壁111和外周壁112的边缘均为弧形，因此，在进行化学机械研磨的过程中，所述晶圆研磨定位环100接触相对旋转的研磨垫300时，所述晶圆研磨定位环100不易磨损研磨垫300，可避免产生颗粒污染源，从而防止在晶圆500表面出现划痕缺陷，有利于提高产品的良率，并有利于延长研磨垫300的使用寿命。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

Claims

1.一种晶圆研磨定位环，其特征在于，包括环形本体以及设置于所述环形本体上的多个凹槽，所述环形本体包括内周壁和外周壁，所述凹槽靠近所述内周壁和外周壁的边缘为弧形。

2.如权利要求1所述的晶圆研磨定位环，其特征在于，所述凹槽贯穿所述环形本体的宽度。

3.如权利要求1所述的晶圆研磨定位环，其特征在于，所述弧形的角度为30～75度。

4.如权利要求1至3中任一项所述的晶圆研磨定位环，其特征在于，所述凹槽的数量为4～20个。

5.如权利要求4所述的晶圆研磨定位环，其特征在于，所述环形本体的材质为聚苯硫醚。

6.一种化学机械研磨设备，包括：研磨平台、粘附于所述研磨平台上的研磨垫、研磨头、设置于所述研磨头上的晶圆研磨定位环，其特征在于，所述晶圆研磨定位环包括环形本体以及设置于所述环形本体上的多个凹槽，所述环形本体包括内周壁和外周壁，所述凹槽靠近所述内周壁和外周壁的边缘为弧形。

7.如权利要求6所述的化学机械研磨设备，其特征在于，所述凹槽贯穿所述环形本体的宽度。

8.如权利要求6所述的化学机械研磨设备，其特征在于，所述弧形的角度为30～75度。

9.如权利要求6至8中任一项所述的化学机械研磨设备，其特征在于，所述凹槽的数量为4～20个。

10.如权利要求9所述的化学机械研磨设备，其特征在于，所述环形本体的材质为聚苯硫醚。