CN203390717U

CN203390717U - 一种用于化学机械抛光的抛光垫

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Publication number: CN203390717U
Application number: CN201320474504.8U
Authority: CN
Inventors: 唐强
Original assignee: Semiconductor Manufacturing International Beijing Corp
Current assignee: Semiconductor Manufacturing International Beijing Corp
Priority date: 2013-08-05
Filing date: 2013-08-05
Publication date: 2014-01-15
Anticipated expiration: 2023-08-05

Abstract

本实用新型提供一种用于化学机械抛光的抛光垫，所述用于化学机械抛光的抛光垫至少包括：抛光垫本体，具有一旋转中心；用于分布抛光液的凹槽，设于所述抛光垫本体上，所述凹槽包括第一凹槽和第二凹槽，所述第一凹槽是以抛光垫本体的旋转中心为圆心的至少两个同心环；所述第二凹槽是由多条沿抛光垫本体的径向分布且以同心环为起点、以抛光垫本体的边缘为终点的曲线组成；所述每条曲线呈S型。通过在抛光垫本体上设置第一凹槽与第二凹槽的组合凹槽结构，保证抛光时将抛光液有效地滞留且均匀分布在抛光垫上，减少抛光液的用量，节约成本。另外，本实用新型提供的抛光垫凹槽结构，可以减少抛光垫边缘残留物的堆积，进而改善晶圆的抛光率。

Description

一种用于化学机械抛光的抛光垫

技术领域

本实用新型涉及半导体工艺领域，特别是涉及一种用于化学机械抛光的抛光垫。

背景技术

在半导体工艺流程中，化学机械抛光（Chemical Mechanical Polishing，CMP）是非常重要的一道工序，有时也称之为化学机械平坦化（Chemical Mechanical Planarization，CMP）。所谓化学机械抛光，它是采用化学与机械综合作用从半导体硅片上去除多余材料，并使其获得平坦表面的工艺过程。具体来说，这种抛光方法通常是在抛光头3A的夹持下将晶圆4A压于一高速旋转的抛光垫本体1A上，并在包含有抛光液5A和抛光颗粒的抛光浆料的作用下通过抛光垫本体1A与晶圆4A的相互摩擦达到平坦化的目的，现有的化学机械抛光装置如图1所示。另外，为了使抛光垫表面性能持续保持良好，一般会使用修整器来对抛光垫进行修整。由此看来，抛光液、抛光垫及修整器是化学机械抛光工艺中最基本的三项消耗品，而实践表明，抛光液的消耗居于首位。

现有抛光垫的结构如图2所示，该抛光垫结构至少包括：抛光垫主体1A和设置在所述抛光垫主体上的凹槽2A，该凹槽2A为多个以抛光垫本体1A中心为圆心的同心环，抛光时所需的抛光液5A通过凹槽2A分布在抛光垫本体1A上供晶圆4A抛光使用，实践表面，具有这种凹槽结构的抛光垫在进行晶圆抛光工艺时需要消耗大量的抛光液，完成一片晶圆抛光所需抛光液的成本甚至比一片晶圆成本的一半还高。相对于200mm的晶圆，抛光300mm晶圆需要的抛光液成本更要高得多。

因此，提供一种改进型的用于化学机械抛光的抛光垫实属必要。

实用新型内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种用于化学机械抛光的抛光垫，用于解决现有技术中化学机械抛光时抛光液消耗过多的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种用于化学机械抛光的抛光垫，所述用于化学机械抛光的抛光垫至少包括：

抛光垫本体，具有一旋转中心；

用于分布抛光液的凹槽，设于所述抛光垫本体上，所述凹槽包括第一凹槽和第二凹槽，所述第一凹槽是以抛光垫本体的旋转中心为圆心的至少两个同心环。

作为本实用新型的用于化学机械抛光工艺的抛光垫的一种优选方案，所述第二凹槽是由多条沿抛光垫本体的径向分布且以同心环为起点、以抛光垫本体的边缘为终点的曲线组成。

作为本实用新型的用于化学机械抛光工艺的抛光垫的一种优选方案，所述每条曲线呈S型。

作为本实用新型的用于化学机械抛光工艺的抛光垫的一种优选方案，从抛光垫本体的旋转中心向外数，所述同心环为N个，N≥2；起于第N个同心环、止于抛光垫本体边缘的曲线定义为第N组曲线；由第一个同心环、抛光垫本体边缘及第一组曲线中相邻两条曲线构成的每一个区域内，包含一条第二组的曲线、两条第三组的曲线、四条第四组的曲线、依次类推，直至2^N-2条第N组的曲线，其中，每一条第N组的曲线设置于前N-1组曲线中的每相邻两条曲线之间。

作为本实用新型的用于化学机械抛光工艺的抛光垫的一种优选方案，所述每一个同心环的横截面是倒梯形或长方形。

作为本实用新型的用于化学机械抛光工艺的抛光垫的一种优选方案，所述同心环之间的间距范围为5～20mm。

作为本实用新型的用于化学机械抛光工艺的抛光垫的一种优选方案，所述每一条曲线的横截面是倒梯形或长方形。

如上所述，本实用新型的用于化学机械抛光的抛光垫，具有以下有益效果：通过在抛光垫本体上设置成N个第一凹槽与N组S型的第二凹槽的组合凹槽结构，保证进行化学机械抛光工艺时将抛光液有效地滞留且均匀分布在抛光垫上，减少抛光液的用量，节约成本。另外，本实用新型提供的抛光垫凹槽结构，可以减少抛光垫边缘残留物的堆积，进而改善晶圆的抛光率。本实用新型提供的抛光垫结构简单，适用于工业化生产。

附图说明

图1为现有技术中的化学机械抛光装置示意图。

图2为现有技术中的用于化学机械抛光的抛光垫示意图。

图3为现有技术中的抛光液运动轨迹示意图。

图4为本实用新型的用于化学机械抛光的抛光垫示意图。

图5为本实用新型的用于化学机械抛光的抛光垫的两条第二凹槽曲线的截面图。

元件标号说明

1,1A 抛光垫主体

2,2A 凹槽

21 第一凹槽

22 第二凹槽

221 第一组曲线

222 第二组曲线

223 第三组曲线

224 第四组曲线

3A 抛光头

4A 晶圆

5A 抛光液

6A 抛光液注入处

7A 抛光液的运动轨迹

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。

请参阅附图。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。

如图4所示，本实用新型提供一种用于化学机械抛光的抛光垫，所述用于化学机械抛光的抛光垫至少包括：抛光垫本体1和凹槽2。

所述抛光垫本体1具有一旋转中心，该旋转中心也是抛光垫本体的圆心。所述抛光垫本体1覆盖于一抛光平台上，所述抛光平台带动抛光垫本体1以设定的转速旋转。所述抛光垫本体1可以是单层或双层结构抛光垫，本实施例中，所述抛光垫本体1为双层结构，其上层为硬质抛光垫，与抛光液一起抛光置于其上的晶圆；下层为软质抛光垫，可作为抛光平台和抛光垫本体1的界面。

所述凹槽2设于所述抛光垫本体1上，抛光时抛光液可以沿着所述凹槽2流动，使抛光液均匀分布于抛光垫本体与晶圆表面间。如图4所示，所述凹槽2包括第一凹槽21和第二凹槽22。

其中，所述第一凹槽21是以抛光垫本体1的旋转中心为圆心的至少两个同心环。进一步地，所述同心环之间的间距范围为5～20mm。所述每一个同心环的直径以抛光时能均匀分布抛光液为准。

如图3所示为现有技术中晶圆4A抛光时抛光垫本体1A上抛光液的运动轨迹7A，其中，6A是抛光液从供应系统出来后的抛光液注入处。从图3可看出，随着晶圆4A抛光工艺的进行，晶圆4A与抛光垫本体1A之间的抛光液呈现比较规则的曲线状，因此，为了顺应抛光液这种运动轨迹，本实用新型在抛光垫本体1上设置第二凹槽22，如图4所示，该第二凹槽22由多条曲线组成，所述曲线的形状与抛光液的运动轨迹7A类似。具体地，所述第二凹槽22是由多条沿抛光垫本体的径向分布且一同心环为起点、以抛光垫本体1的边缘为终点的曲线组成。所述曲线的形状还取决于抛光垫本体1的旋转方向，若抛光垫本体1的旋转方向为逆时针，则所述每条曲线呈S型；若抛光垫本体1的旋转方向为顺时针，则所述每条曲线呈反S型。本实施例中，抛光垫本体1为逆时针旋转，因此，设置第二凹槽22中的每一条曲线的形状为S型，如图4所示。在晶圆抛光过程中，这种S型的曲线凹槽可以在抛光垫本体1上有效地留住抛光液，减少抛光液的用量，节约成本。

作为本实用新型的一种优化的结构，从抛光垫本体1旋转中心向外数，所述同心环为N个，其中，N≥2。起于第N个同心环、止于抛光垫本体1边缘的曲线定义为第N组曲线，例如，起于第一个同心环、止于抛光垫本体1边缘的曲线定义为第一组曲线；起于第二个同心环、止于抛光垫本体1边缘的曲线定义为第二组曲线。由第一个同心环、抛光垫本体1边缘及第一组曲线中相邻两条曲线构成的每一个区域内，包含一条第二组的曲线、两条第三组的曲线、四条第四组的曲线、依次类推，纸盒子2N-2条第N组的曲线，其中，每一条第N组的曲线设置于前N-1组曲线中的每相邻两条曲线之间。

本实施例中，同心环个数为四个，对应每一个同心环有一组曲线，一共有四组曲线，分别为第一组曲线221、第二组曲线222、第三组曲线223、第四组曲线224。其中，第一组曲线221分别将第一个同心环和抛光垫本体1边缘等分、第二组曲线222分别将第二个同心环和抛光垫本体1边缘等分、第三组曲线223分别将第三个同心环和抛光垫本体1边缘等分、第四组曲线224分别将第四个同心环和抛光垫本体1边缘等分。由第一个同心环、抛光垫本体1边缘及第一组曲线中相邻两条曲线构成的每一个区域内，如图4中虚线部分构成的一个区域，该区域内包含一条第二组的曲线、两条第三组的曲线、四条第四组的曲线。其中，一条第二组的曲线设置于相邻两条第一组曲线之间；每一条第三组的曲线设置于前两组曲线中的每相邻两条曲线之间；每一条第四组的曲线设置于前三组曲线中的每相邻两条曲线之间。

优选地，所述每一个同心环的横截面是倒梯形或长方形。本实施例中，所述每一个同心环为倒梯形。所述每一条曲线具有一定的宽度，其横截面是倒梯形或长方形。本实施例中，所述每一条曲线的横截面为倒梯形。如图5所示为两条第二凹槽22曲线的横截面图。所述曲线的深度约为几个毫米。

综上所述，本实用新型提供一种用于化学机械抛光的抛光垫，通过在抛光垫本体上设置N个第一凹槽与N组S型第二凹槽的组合凹槽结构，保证进行化学机械抛光工艺时将抛光液有效地滞留且均匀分布在抛光垫上，减少抛光液的用量，节约成本。另外，本实用新型提供的抛光垫凹槽结构，可以减少抛光垫边缘残留物的堆积，从而改善晶圆的抛光率。该抛光垫结构简单，适用于工业化生产。

所以，本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。

Claims

1.一种用于化学机械抛光的抛光垫，其特征在于，所述用于化学机械抛光的抛光垫至少包括：

抛光垫本体，具有一旋转中心；

用于分布抛光液的凹槽，设于所述抛光垫本体上，所述凹槽包括第一凹槽和第二凹槽，其中，所述第一凹槽是以抛光垫本体的旋转中心为圆心的至少两个同心环。

2.根据权利要求1所述的用于化学机械抛光的抛光垫，其特征在于：所述第二凹槽是由多条沿抛光垫本体的径向分布且以同心环为起点、以抛光垫本体的边缘为终点的曲线组成。

3.根据权利要求2所述的用于化学机械抛光的抛光垫，其特征在于：所述每条曲线呈S型。

4.根据权利要求1～3任一项所述的用于化学机械抛光的抛光垫，其特征在于：从抛光垫本体的旋转中心向外数，所述同心环为N个，N≥2；起于第N个同心环、止于抛光垫本体边缘的曲线定义为第N组曲线；由第一个同心环、抛光垫本体边缘及第一组曲线中相邻两条曲线构成的每一个区域内，包含一条第二组的曲线、两条第三组的曲线、四条第四组的曲线、依次类推，直至2N-2条第N组的曲线，其中，每一条第N组的曲线设置于前N-1组曲线中的每相邻两条曲线之间。

5.根据权利要求1所述的用于化学机械抛光的抛光垫，其特征在于：所述每一个同心环的横截面是倒梯形或长方形。

6.根据权利要求1所述的用于化学机械抛光的抛光垫，其特征在于：所述同心环之间的间距范围为5～20mm。

7.根据权利要求2所述的用于化学机械抛光的抛光垫，其特征在于：所述每一条曲线的横截面是倒梯形或长方形。