CN2712547Y - 一种化学机械抛光用的抛光头结构 - Google Patents

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Abstract

本实用新型提出一种新的化学机械抛光用的抛光头结构，以改善目前片内和边缘均匀性难以兼顾的状态。通过对抛光头的加压气囊结构进行重新设计，将单个气囊分离成多个相互独立加压腔。提高抛光均匀性，从而提高产品合格率，降低成本，增加效益。本抛光头的结构包括：分离的相互独立的加压腔，用以隔离这些加压腔的隔离膜，以及这些隔离膜和加压腔组成的加压系统。

Description

一种化学机械抛光用的抛光头结构
技术领域
本实用新型属于化学机械抛光技术领域，具体涉及一种可在抛光时调节抛光片各部分压力的抛光头(Head)结构，用以提高抛光产品的片内均匀性和边缘均匀性。
技术背景
在目前的集成电路生产中，化学机械抛光(chemical mechanical polish，CMP)是不可或缺的工艺设备。为提高片内均匀性(within wafer non-uniformity，WIWNU)，人们采取了多种方法和措施，如控制限位环(retaining ring)的压力(在MIRRA设备中)，在抛光垫下设计多个压力区(在LAM TERES设备中)等。这些方法能有效地控制硅片表面形貌以及边缘的不均匀性。但在实际生产中，仍经常会出现硅片边缘抛光不均匀的现象。这里面有工艺设定的原因，也有设备本身的因素。现有的旋转型抛光设备如MIRRA中，由于只有一个加压气囊，片内均匀性和边缘均匀性很难同时得到优化(见图1)；而直线型设备如LAMTERES中，由于压缩空气喷嘴是在抛光垫下(见图2)，抛光垫的刚性使压力调节区不是很精细，有时不能非常细微地调节各部分压力，也会出现两者不能兼顾的情况。
发明内容
本实用新型的目的在于提出一种新的用于化学机械抛光的抛光头结构，以改善目前片内和边缘均匀性难以兼顾的状态，提高抛光均匀性，从而提高产品合格率，降低成本，增加效益。
本发明设计的用于化学机械抛光的抛光头，是将现有技术中只有一个加压气囊的抛光头结构分离成多个相互独立的加压气囊腔。例如可分为3-9个分离的相互独立的加压腔，各相互独立的加压腔的隔离膜厚度为0.1-3.0毫米。各相邻加压区可共用气囊壁或有各自的气囊壁，用以隔离的气囊壁可以是各气囊共用，也可以独立使用。由此对各个气囊加不同的压力，以使各部分的压力分别可调，使抛光片的片内和边缘均匀性得到更好的控制，两者得以兼顾。对不同气囊加不同压力可通过独立的加压口进行，见图3。
附图说明
图1.表示现有的MIRRA TITAN抛光头结构示意图；
气囊对整个硅片直接加压。由于抛光垫的变形，即使利用限位环，硅片边缘不均匀性仍然不能得到很好的控制。由此影响产品合格率。
图2.表示抛光垫下有多组加压喷嘴的LAM TERES的工作原理示意图。其中，图2(a)为俯视图，图2(b)为侧视图。
当有多个喷嘴时，抛光垫的变形可以得到更好的控制，从而使硅片均匀性进一步提高。但由于抛光垫本身硬度较大，使得硅片各个部位的加压不能得到非常精细的控制。
图3.表示将气囊分成若干小室的抛光头结构图示。其中，图3(a)为纵剖图，图3(b)为气囊部分横剖图。
加不同压力以使加到硅片的压力分区可控，可实现对图中的的各个气囊施加不同压力的；
图中标号：1为硅片，2表示单个加压气囊，3为限位环，4表示抛光垫，5表示接各压缩空气接口，可接通不同压力，6表示用以隔离的气囊壁，7表示相互隔离的气囊。
具体实施方式
将气囊用厚度为1毫米的气囊壁分隔为六或七个相互独立的加压室，呈同心圆分布，使其能对硅片各个不同的部位加不同的压力。现有的密封技术可以实现对图3中各个加压室施加不同的压力。
气囊的最边缘的加压腔可与硅片边缘齐平，亦可超出硅片边缘；限位环(retainingring)可设计成与抛光垫接触，亦可不接触。
如此设计的抛光头可以对各个加压腔施加不同的压力，从而灵活控制加到抛光片上各个部位的压力，由此控制各部分的抛光速率，使抛光片内均匀性和边缘均匀性得到更好的控制。

Claims (2)

1、一种用于化学机械抛光的抛光头结构，其特征是，加压气囊由多个相互独立的加压气囊腔组成。
2、根据权利要求1所述的抛光头结构，其特征是，所述多个相互独立的加压气囊腔为3-9个，各相互独立的加压腔的隔离膜厚度为0.1-3.0毫米。
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