CN202053163U - 研磨头 - Google Patents
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Abstract
本实用新型的研磨头包括晶圆吸附机构、晶圆定位机构和研磨液输送机构；所述晶圆吸附机构能够吸附待研磨的晶圆，并将所述晶圆的待研磨面压在研磨垫的表面上，所述晶圆吸附机构带动所述晶圆相对所述研磨垫旋转；所述晶圆定位机构环绕在所述晶圆吸附机构外；所述研磨液输送机构设置在所述晶圆定位机构与所述晶圆吸附机构之间，并与所述晶圆定位机构固定连接。本实用新型的研磨头可节省研磨液的用量，降低半导体器件的制造成本。
Description
技术领域
本实用新型涉及半导体制造技术，尤其涉及一种研磨头。
背景技术
化学机械平坦化(chemical mechanical polish，CMP)技术是半导体制造业中常用的平坦化技术。如图1所示，化学机械平坦化工艺所使用的化学机械研磨装置包括研磨平台(platen)、粘附于所述研磨平台上的研磨垫(pad)11、研磨头(polishing head)12和研磨液喷嘴(slurry nozzle)13。进行化学机械研磨时，所述研磨平台旋转，带动所述研磨垫11一起旋转(如图1中的粗箭头所示)，所述研磨液喷嘴13向所述研磨垫11喷射研磨液，并通过所述研磨垫11旋转产生的离心力使所述研磨液均匀地分布在所述研磨垫11上，所述研磨头12吸附住要研磨的晶圆，并将所述晶圆的待研磨面压在所述研磨垫11的研磨表面上，所述研磨头12带动所述晶圆一起旋转(如图1中的细箭头所示)，通过所述晶圆的待研磨面与所述研磨垫11的研磨表面之间的相对运动将所述晶圆的待研磨面平坦化。
图2所示为所述研磨头12的结构示意图，所述研磨头12具有本体120，所述本体120靠近所述研磨垫11的一端设有膜(membrane)121，所述膜121用于吸附要研磨的晶圆20，所述晶圆20的边沿被定位环122包围，所述定位环122固定在所述本体120靠近所述研磨垫11的一端，用于限定所述晶圆20的位置，所述本体120内设有气体通道123，通过所述气体通道123既可抽真空产生负压力，又可通气体产生正压力，所述正压力将所述晶圆20和定位环122压在所述研磨垫11的研磨表面上，所述本体120远离所述研磨垫11的一端设有连接杆124，所述连接杆124旋转，带动所述本体120、定位环122和晶圆20一起旋转(如图2中的箭头所示)。所述研磨头12中，所述定位环122的内侧壁与所述晶圆20的边沿之间设有3～6mm的间隙125，所述定位环122接触所述研磨垫11的面上设有槽，所述槽用于输送研磨液。
现有技术的研磨装置中，所述研磨液喷嘴13与研磨头12分开设置，所述研磨液喷嘴13提供的研磨液需要经过所述研磨垫11以及所述定位环122的槽的输送，才能到达所述晶圆20的待研磨面与所述研磨垫11的研磨表面之间，研磨液经过的路径较长，因此，在研磨制程中，有一些研磨液并不能输送到所述晶圆20的待研磨面与所述研磨垫11的研磨表面之间，造成浪费，通常研磨液的价格比较贵，研磨液的浪费提高了半导体器件的制造成本。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种研磨头，可节省研磨液的用量，降低半导体器件的制造成本。
为了达到上述的目的，本实用新型提供一种研磨头，包括晶圆吸附机构、晶圆定位机构和研磨液输送机构；所述晶圆吸附机构能够吸附待研磨的晶圆，并将所述晶圆的待研磨面压在研磨垫的表面上，所述晶圆吸附机构带动所述晶圆相对所述研磨垫旋转；所述晶圆定位机构环绕在所述晶圆吸附机构外；所述研磨液输送机构设置在所述晶圆定位机构与所述晶圆吸附机构之间，并与所述晶圆定位机构固定连接。
上述研磨头，其中，所述晶圆吸附机构具有本体，所述本体靠近所述研磨垫的一端设有膜，所述膜用于吸附所述晶圆，所述本体远离所述研磨垫的一端设有连接杆；所述本体内设有第一气体通道。
上述研磨头，其中，所述晶圆定位机构包括环形本体和定位环；所述环形本体环绕在所述晶圆吸附机构外；所述定位环设置在所述环形本体靠近所述研磨垫的一端，所述晶圆的边沿被所述定位环包围，所述定位环用于限定所述晶圆的位置；所述环形本体内设有第二气体通道。
上述研磨头，其中，所述研磨液输送机构包括研磨液输送环、研磨液输入管和研磨液输出喷嘴；所述研磨液输送环设置在所述定位环的内侧壁上，并与所述定位环的内侧壁固定连接；所述研磨液输入管穿过所述所述定位环，并与所述研磨液输送环贯通连接；所述研磨液输出喷嘴设置在所述研磨液输送环上。
上述研磨头，其中，所述研磨液输出喷嘴为管道，所述管道设置在所述研磨液输送环靠近所述研磨垫的外壁上，并与所述研磨液输送环连通。
上述研磨头，其中，所述管道与所述研磨垫所在的平面垂直。
上述研磨头，其中，所述研磨液输出喷嘴为孔，所述孔设置在所述研磨液输送环靠近所述研磨垫的壁上。
上述研磨头，其中，所述研磨液输出喷嘴沿所述研磨液输送环的圆周平均分布。
上述研磨头，其中，所述晶圆定位机构与晶圆吸附机构之间设有一的间隙。
上述研磨头，其中，所述研磨液输送环的纵截面为圆形，所述圆形的外径为1～5mm。
本实用新型的研磨头在晶圆定位机构与晶圆吸附机构之间设置研磨液输送机构，研磨液输送机构提供的研磨液可直接到达晶圆的待研磨面与研磨垫的表面之间，减少了输送研磨液的路径，节省了研磨液的用量，降低了半导体器件的制造成本。
附图说明
本实用新型的研磨头由以下的实施例及附图给出。
图1是现有技术的研磨装置的示意图。
图2是现有技术的研磨头的剖视图。
图3是本实用新型研磨头实施例一的剖视图。
图4是本实用新型研磨头实施例一中研磨液输送机构的示意图。
图5是本实用新型的研磨装置的示意图。
图6是本实用新型研磨头实施例二的剖视图。
图7是本实用新型研磨头实施例二中研磨液输送机构的示意图。
具体实施方式
以下将结合图3～图7对本实用新型的研磨头作进一步的详细描述。
实施例一：
参见图3，本实施例的研磨头包括晶圆吸附机构30、晶圆定位机构40和研磨液输送机构50；所述晶圆吸附机构30吸附待研磨的晶圆70，将所述晶圆70的待研磨面压在研磨垫80的表面上，所述晶圆吸附机构30可带动所述晶圆70相对所述研磨垫80旋转；所述晶圆定位机构40环绕在所述晶圆吸附机构30外；所述研磨液输送机构50设置在所述晶圆定位机构40与所述晶圆吸附机构30之间，并与所述晶圆定位机构40固定连接。本实施例的研磨头在晶圆定位机构30与晶圆吸附机构40之间设置研磨液输送机构50，研磨液输送机构50提供的研磨液可直接到达晶圆70的待研磨面与研磨垫的表面之间，减少了输送研磨液的路径，可避免研磨液输送路径长造成的部分研磨液不能被利用的现象，节省了研磨液的用量，降低了半导体器件的制造成本。
继续参见图3，所述晶圆吸附机构30具有本体31，所述本体31靠近所述研磨垫80的一端设有膜32，所述膜32用于吸附所述晶圆70，所述本体31远离所述研磨垫80的一端设有连接杆33，所述连接杆33旋转带动所述本体31、膜32和晶圆70一起旋转(如图3中的箭头所示)；
较佳地，所述本体31靠近所述研磨垫80的一端的面积略大于所述所述晶圆70的面积，所述膜32的面积等于所述本体31靠近研磨垫80的一端的面积，使所述晶圆定位机构30能对所述晶圆70起到限位作用；
进一步的，所述本体31内设有第一气体通道34，通过所述第一气体通道34既可抽真空产生负压力，又可通气体产生正压力，所述正压力将所述晶圆70紧压在所述研磨垫80的表面上。
继续参见图3，所述晶圆定位机构40包括环形本体41和定位环42；所述环形本体41环绕在晶圆吸附机构30的本体31外，将本体31包围在其内；所述定位环42设置在环形本体41靠近研磨垫80的一端，所述晶圆70的边沿被所述定位环42包围，所述定位环42用于限定所述晶圆70的位置；
其中，所述环形本体41内设有第二气体通道43，通过所述第二气体通道43既可抽真空产生负压力，又可通气体产生正压力，所述正压力将定位环42紧压在研磨垫80的表面上；较佳地，所述第二气体通道43均匀分布在所述环形本体41内。本实施例的研磨头中，通过所述第一气体通道34产生的正压力只对所述晶圆70产生力的作用，将所述定位环42压在所述研磨垫80上的正压力通过所述第二气体通道43产生，在研磨制程中，所述晶圆吸附机构30的本体31是旋转的，而所述晶圆定位机构40的环形本体41不旋转。
在所述晶圆定位机构40与晶圆吸附机构30之间设有间隙60，所述间隙60的距离为3～6mm，所述研磨液输送机构50就设置在所述间隙60内，所述研磨液输送机构50与所述晶圆定位机构40固定连接，在研磨制程中，所述研磨液输送机构50不旋转。在研磨制程中保持晶圆定位机构40和研磨液输送机构50不旋转则可防止所述研磨液输入管52与研磨头缠绕。
结合图3和图4，所述研磨液输送机构50包括研磨液输送环51、研磨液输入管52和研磨液输出喷嘴53；所述研磨液输送环51设置在所述定位环42的内侧壁上，并与所述定位环42的内侧壁固定连接；所述研磨液输入管52沿所述定位环42的径向穿过定位环42，并与所述研磨液输送环51贯通连接；所述研磨液输出喷嘴53设置在所述研磨液输送环51上；
其中，所述研磨液输送环51与所述晶圆吸附机构30的本体31以及所述晶圆70的边沿均不接触，防止所述研磨液输送环51与所述本体31以及所述晶圆70的边沿之间产生摩擦，损坏所述研磨液输送环51，影响所述本体31和所述晶圆70的旋转运动；所述研磨液输送环51的纵截面为圆形，较佳地，所述圆形的外径R为1～5mm；所述研磨液输出喷嘴53沿所述研磨液输送环51的圆周平均分布，均匀输送研磨液，均匀研磨所述晶圆70的待研磨面；
本实施例中，所述研磨液输送环51与所述研磨垫80之间有一定距离，为防止研磨液喷射到所述晶圆70的边沿，以及进一步提高研磨液的利用率，所述研磨液输出喷嘴53为管道，所述管道设置在所述研磨液输送环51靠近所述研磨垫80的外壁上，并与所述研磨液输送环51连通；较佳地，所述管道与所述研磨垫80所在的平面垂直。所述研磨液输送机构50设置在研磨头内，可减少输送研磨液的路径，节省研磨液的用量，降低半导体器件的制造成本。
由于本实施例的研磨头中设有研磨液输送机构50，因此，使用本实施例研磨头的研磨装置可省去独立于研磨头的研磨液喷嘴，如图5所示，使用本实施例研磨头的研磨装置包含研磨平台、粘附于所述研磨平台上的研磨垫80和本实施例的研磨头。在研磨制程中，所述研磨平台旋转，带动研磨垫80一起旋转(如图5中的箭头所示)，所述晶圆吸附机构30带动晶圆70一起旋转，通过晶圆70的待研磨面与所述研磨垫80的研磨表面之间的相对运动将所述晶圆70的待研磨面平坦化，而所述晶圆定位机构40和研磨液输送机构50不旋转。
实施例二：
如图6和图7所示，实施例二与实施例一的区别在于，所述研磨液输送环51离所述研磨垫80很近，在所述研磨液输送环51靠近研磨垫80的壁上开设孔54，所述孔54用作研磨液输出喷嘴，所述孔54用于输出研磨液，由于所述研磨液输送环51离所述研磨垫80很近，研磨液不会喷射到所述晶圆70的边沿，因此可直接在所述研磨液输送环51靠近研磨垫80的壁上开孔输送研磨液，这样也可防止所述研磨液输出喷嘴与所述研磨垫80接触产生摩擦；
较佳地，所述孔54沿所述研磨液输送环51的圆周平均分布，均匀输送研磨液，均匀研磨所述晶圆70的待研磨面。
Claims (10)
1.一种研磨头，其特征在于，包括晶圆吸附机构、晶圆定位机构和研磨液输送机构；
所述晶圆吸附机构能够吸附待研磨的晶圆，并将所述晶圆的待研磨面压在研磨垫的表面上，所述晶圆吸附机构带动所述晶圆相对所述研磨垫旋转；
所述晶圆定位机构环绕在所述晶圆吸附机构外；
所述研磨液输送机构设置在所述晶圆定位机构与所述晶圆吸附机构之间，并与所述晶圆定位机构固定连接。
2.如权利要求1所述的研磨头，其特征在于，所述晶圆吸附机构具有本体，所述本体靠近所述研磨垫的一端设有膜，所述膜用于吸附所述晶圆，所述本体远离所述研磨垫的一端设有连接杆；所述本体内设有第一气体通道。
3.如权利要求1所述的研磨头，其特征在于，所述晶圆定位机构包括环形本体和定位环；
所述环形本体环绕在所述晶圆吸附机构外；
所述定位环设置在所述环形本体靠近所述研磨垫的一端，所述晶圆的边沿被所述定位环包围，所述定位环用于限定所述晶圆的位置；
所述环形本体内设有第二气体通道。
4.如权利要求3所述的研磨头，其特征在于，所述研磨液输送机构包括研磨液输送环、研磨液输入管和研磨液输出喷嘴；
所述研磨液输送环设置在所述定位环的内侧壁上，并与所述定位环的内侧壁固定连接；
所述研磨液输入管穿过所述所述定位环，并与所述研磨液输送环贯通连接；
所述研磨液输出喷嘴设置在所述研磨液输送环上。
5.如权利要求4所述的研磨头，其特征在于，所述研磨液输出喷嘴为管道，所述管道设置在所述研磨液输送环靠近所述研磨垫的外壁上，并与所述研磨液输送环连通。
6.如权利要求5所述的研磨头，其特征在于，所述管道与所述研磨垫所在的平面垂直。
7.如权利要求4所述的研磨头，其特征在于，所述研磨液输出喷嘴为孔，所述孔设置在所述研磨液输送环靠近所述研磨垫的壁上。
8.如权利要求5或7所述的研磨头，其特征在于，所述研磨液输出喷嘴沿所述研磨液输送环的圆周平均分布。
9.如权利要求4所述的研磨头，其特征在于，所述晶圆定位机构与晶圆吸附机构之间设有一间隙。
10.如权利要求8所述的研磨头，其特征在于，所述研磨液输送环的纵截面为圆形，所述圆形的外径为1～5mm。
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| COR | Change of bibliographic data |
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| TR01 | Transfer of patent right |
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| CX01 | Expiry of patent term |
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