專利名稱：研磨頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及半導體制造技術(shù)，尤其涉及一種研磨頭。
背景技術(shù)：
化學機械平坦化(chemical mechanical polish, CMP)技術(shù)是半導體制造業(yè)中常用的平坦化技術(shù)。如圖1所示，化學機械平坦化工藝所使用的化學機械研磨裝置包括研磨平臺(platen)、粘附于所述研磨平臺上的研磨墊(pad) 11、研磨頭(polishing head) 12和研磨液噴嘴(slurry nozzle) 13。進行化學機械研磨時，所述研磨平臺旋轉(zhuǎn)，帶動所述研磨墊11 一起旋轉(zhuǎn)(如圖1中的粗箭頭所示)，所述研磨液噴嘴13向所述研磨墊11噴射研磨液，并通過所述研磨墊11旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力使所述研磨液均勻地分布在所述研磨墊11上， 所述研磨頭12吸附住要研磨的晶圓，并將所述晶圓的待研磨面壓在所述研磨墊11的研磨表面上，所述研磨頭12帶動所述晶圓一起旋轉(zhuǎn)(如圖1中的細箭頭所示)，通過所述晶圓的待研磨面與所述研磨墊11的研磨表面之間的相對運動將所述晶圓的待研磨面平坦化。圖2所示為所述研磨頭12的結(jié)構(gòu)示意圖，所述研磨頭12具有本體120，所述本體 120靠近所述研磨墊11的一端設有膜(membrane) 121，所述膜121用于吸附要研磨的晶圓 20，所述晶圓20的邊沿被定位環(huán)122包圍，所述定位環(huán)122固定在所述本體120靠近所述研磨墊11的一端，用于限定所述晶圓20的位置，所述本體120內(nèi)設有氣體通道123，通過所述氣體通道123既可抽真空產(chǎn)生負壓力，又可通氣體產(chǎn)生正壓力，所述正壓力將所述晶圓20 和定位環(huán)122壓在所述研磨墊11的研磨表面上，所述本體120遠離所述研磨墊11的一端設有連接桿124，所述連接桿IM旋轉(zhuǎn)，帶動所述本體120、定位環(huán)122和晶圓20 —起旋轉(zhuǎn) (如圖2中的箭頭所示)。所述研磨頭12中，所述定位環(huán)122的內(nèi)側(cè)壁與所述晶圓20的邊沿之間設有3 6mm的間隙125，所述定位環(huán)122接觸所述研磨墊11的面上設有槽，所述槽用于輸送研磨液?，F(xiàn)有技術(shù)的研磨裝置中，所述研磨液噴嘴13與研磨頭12分開設置，所述研磨液噴嘴13提供的研磨液需要經(jīng)過所述研磨墊11以及所述定位環(huán)122的槽的輸送，才能到達所述晶圓20的待研磨面與所述研磨墊11的研磨表面之間，研磨液經(jīng)過的路徑較長，因此，在研磨制程中，有一些研磨液并不能輸送到所述晶圓20的待研磨面與所述研磨墊11的研磨表面之間，造成浪費，通常研磨液的價格比較貴，研磨液的浪費提高了半導體器件的制造成本。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種研磨頭，可節(jié)省研磨液的用量，降低半導體器件的制造成本。為了達到上述的目的，本實用新型提供一種研磨頭，包括晶圓吸附機構(gòu)、晶圓定位機構(gòu)和研磨液輸送機構(gòu)；所述晶圓吸附機構(gòu)能夠吸附待研磨的晶圓，并將所述晶圓的待研磨面壓在研磨墊的表面上，所述晶圓吸附機構(gòu)帶動所述晶圓相對所述研磨墊旋轉(zhuǎn)；所述晶圓定位機構(gòu)環(huán)繞在所述晶圓吸附機構(gòu)外；所述研磨液輸送機構(gòu)設置在所述晶圓定位機構(gòu)與所述晶圓吸附機構(gòu)之間，并與所述晶圓定位機構(gòu)固定連接。上述研磨頭，其中，所述晶圓吸附機構(gòu)具有本體，所述本體靠近所述研磨墊的一端設有膜，所述膜用于吸附所述晶圓，所述本體遠離所述研磨墊的一端設有連接桿；所述本體內(nèi)設有第一氣體通道。上述研磨頭，其中，所述晶圓定位機構(gòu)包括環(huán)形本體和定位環(huán)；所述環(huán)形本體環(huán)繞在所述晶圓吸附機構(gòu)外；所述定位環(huán)設置在所述環(huán)形本體靠近所述研磨墊的一端，所述晶圓的邊沿被所述定位環(huán)包圍，所述定位環(huán)用于限定所述晶圓的位置；所述環(huán)形本體內(nèi)設有
第二氣體通道。上述研磨頭，其中，所述研磨液輸送機構(gòu)包括研磨液輸送環(huán)、研磨液輸入管和研磨液輸出噴嘴；所述研磨液輸送環(huán)設置在所述定位環(huán)的內(nèi)側(cè)壁上，并與所述定位環(huán)的內(nèi)側(cè)壁固定連接；所述研磨液輸入管穿過所述所述定位環(huán)，并與所述研磨液輸送環(huán)貫通連接；所述研磨液輸出噴嘴設置在所述研磨液輸送環(huán)上。上述研磨頭，其中，所述研磨液輸出噴嘴為管道，所述管道設置在所述研磨液輸送環(huán)靠近所述研磨墊的外壁上，并與所述研磨液輸送環(huán)連通。上述研磨頭，其中，所述管道與所述研磨墊所在的平面垂直。上述研磨頭，其中，所述研磨液輸出噴嘴為孔，所述孔設置在所述研磨液輸送環(huán)靠近所述研磨墊的壁上。上述研磨頭，其中，所述研磨液輸出噴嘴沿所述研磨液輸送環(huán)的圓周平均分布。上述研磨頭，其中，所述晶圓定位機構(gòu)與晶圓吸附機構(gòu)之間設有一的間隙。上述研磨頭，其中，所述研磨液輸送環(huán)的縱截面為圓形，所述圓形的外徑為1 5mm ο本實用新型的研磨頭在晶圓定位機構(gòu)與晶圓吸附機構(gòu)之間設置研磨液輸送機構(gòu)， 研磨液輸送機構(gòu)提供的研磨液可直接到達晶圓的待研磨面與研磨墊的表面之間，減少了輸送研磨液的路徑，節(jié)省了研磨液的用量，降低了半導體器件的制造成本。

本實用新型的研磨頭由以下的實施例及附圖給出。圖1是現(xiàn)有技術(shù)的研磨裝置的示意圖。圖2是現(xiàn)有技術(shù)的研磨頭的剖視圖。圖3是本實用新型研磨頭實施例一的剖視圖。圖4是本實用新型研磨頭實施例一中研磨液輸送機構(gòu)的示意圖。圖5是本實用新型的研磨裝置的示意圖。圖6是本實用新型研磨頭實施例二的剖視圖。圖7是本實用新型研磨頭實施例二中研磨液輸送機構(gòu)的示意圖。
具體實施方式
以下將結(jié)合圖3 圖7對本實用新型的研磨頭作進一步的詳細描述。實施例一[0027]參見圖3，本實施例的研磨頭包括晶圓吸附機構(gòu)30、晶圓定位機構(gòu)40和研磨液輸送機構(gòu)50 ；所述晶圓吸附機構(gòu)30吸附待研磨的晶圓70，將所述晶圓70的待研磨面壓在研磨墊80的表面上，所述晶圓吸附機構(gòu)30可帶動所述晶圓70相對所述研磨墊80旋轉(zhuǎn)；所述晶圓定位機構(gòu)40環(huán)繞在所述晶圓吸附機構(gòu)30外；所述研磨液輸送機構(gòu)50設置在所述晶圓定位機構(gòu)40與所述晶圓吸附機構(gòu)30之間，并與所述晶圓定位機構(gòu)40固定連接。本實施例的研磨頭在晶圓定位機構(gòu)30與晶圓吸附機構(gòu)40之間設置研磨液輸送機構(gòu)50，研磨液輸送機構(gòu)50提供的研磨液可直接到達晶圓70的待研磨面與研磨墊的表面之間，減少了輸送研磨液的路徑，可避免研磨液輸送路徑長造成的部分研磨液不能被利用的現(xiàn)象，節(jié)省了研磨液的用量，降低了半導體器件的制造成本。繼續(xù)參見圖3，所述晶圓吸附機構(gòu)30具有本體31，所述本體31靠近所述研磨墊80 的一端設有膜32，所述膜32用于吸附所述晶圓70，所述本體31遠離所述研磨墊80的一端設有連接桿33，所述連接桿33旋轉(zhuǎn)帶動所述本體31、膜32和晶圓70 —起旋轉(zhuǎn)(如圖3中的箭頭所示)；較佳地，所述本體31靠近所述研磨墊80的一端的面積略大于所述所述晶圓70的面積，所述膜32的面積等于所述本體31靠近研磨墊80的一端的面積，使所述晶圓定位機構(gòu)30能對所述晶圓70起到限位作用；進一步的，所述本體31內(nèi)設有第一氣體通道34，通過所述第一氣體通道34既可抽真空產(chǎn)生負壓力，又可 通氣體產(chǎn)生正壓力，所述正壓力將所述晶圓70緊壓在所述研磨墊80 的表面上。繼續(xù)參見圖3，所述晶圓定位機構(gòu)40包括環(huán)形本體41和定位環(huán)42 ；所述環(huán)形本體 41環(huán)繞在晶圓吸附機構(gòu)30的本體31外，將本體31包圍在其內(nèi)；所述定位環(huán)42設置在環(huán)形本體41靠近研磨墊80的一端，所述晶圓70的邊沿被所述定位環(huán)42包圍，所述定位環(huán)42 用于限定所述晶圓70的位置；其中，所述環(huán)形本體41內(nèi)設有第二氣體通道43，通過所述第二氣體通道43既可抽真空產(chǎn)生負壓力，又可通氣體產(chǎn)生正壓力，所述正壓力將定位環(huán)42緊壓在研磨墊80的表面上；較佳地，所述第二氣體通道43均勻分布在所述環(huán)形本體41內(nèi)。本實施例的研磨頭中， 通過所述第一氣體通道34產(chǎn)生的正壓力只對所述晶圓70產(chǎn)生力的作用，將所述定位環(huán)42 壓在所述研磨墊80上的正壓力通過所述第二氣體通道43產(chǎn)生，在研磨制程中，所述晶圓吸附機構(gòu)30的本體31是旋轉(zhuǎn)的，而所述晶圓定位機構(gòu)40的環(huán)形本體41不旋轉(zhuǎn)。在所述晶圓定位機構(gòu)40與晶圓吸附機構(gòu)30之間設有間隙60，所述間隙60的距離為3 6mm，所述研磨液輸送機構(gòu)50就設置在所述間隙60內(nèi)，所述研磨液輸送機構(gòu)50與所述晶圓定位機構(gòu)40固定連接，在研磨制程中，所述研磨液輸送機構(gòu)50不旋轉(zhuǎn)。在研磨制程中保持晶圓定位機構(gòu)40和研磨液輸送機構(gòu)50不旋轉(zhuǎn)則可防止所述研磨液輸入管52與研磨頭纏繞。結(jié)合圖3和圖4，所述研磨液輸送機構(gòu)50包括研磨液輸送環(huán)51、研磨液輸入管52 和研磨液輸出噴嘴53 ；所述研磨液輸送環(huán)51設置在所述定位環(huán)42的內(nèi)側(cè)壁上，并與所述定位環(huán)42的內(nèi)側(cè)壁固定連接；所述研磨液輸入管52沿所述定位環(huán)42的徑向穿過定位環(huán) 42，并與所述研磨液輸送環(huán)51貫通連接；所述研磨液輸出噴嘴53設置在所述研磨液輸送環(huán) 51上；
5[0035]其中，所述研磨液輸送環(huán)51與所述晶圓吸附機構(gòu)30的本體31以及所述晶圓70 的邊沿均不接觸，防止所述研磨液輸送環(huán)51與所述本體31以及所述晶圓70的邊沿之間產(chǎn)生摩擦，損壞所述研磨液輸送環(huán)51，影響所述本體31和所述晶圓70的旋轉(zhuǎn)運動；所述研磨液輸送環(huán)51的縱截面為圓形，較佳地，所述圓形的外徑R為1 5mm ；所述研磨液輸出噴嘴 53沿所述研磨液輸送環(huán)51的圓周平均分布，均勻輸送研磨液，均勻研磨所述晶圓70的待研磨面；本實施例中，所述研磨液輸送環(huán)51與所述研磨墊80之間有一定距離，為防止研磨液噴射到所述晶圓70的邊沿，以及進一步提高研磨液的利用率，所述研磨液輸出噴嘴53為管道，所述管道設置在所述研磨液輸送環(huán)51靠近所述研磨墊80的外壁上，并與所述研磨液輸送環(huán)51連通；較佳地，所述管道與所述研磨墊80所在的平面垂直。所述研磨液輸送機構(gòu) 50設置在研磨頭內(nèi)，可減少輸送研磨液的路徑，節(jié)省研磨液的用量，降低半導體器件的制造成本。由于本實施例的研磨頭中設有研磨液輸送機構(gòu)50，因此，使用本實施例研磨頭的研磨裝置可省去獨立于研磨頭的研磨液噴嘴，如圖5所示，使用本實施例研磨頭的研磨裝置包含研磨平臺、粘附于所述研磨平臺上的研磨墊80和本實施例的研磨頭。在研磨制程中，所述研磨平臺旋轉(zhuǎn)，帶動研磨墊80 —起旋轉(zhuǎn)(如圖5中的箭頭所示)，所述晶圓吸附機構(gòu)30帶動晶圓70 —起旋轉(zhuǎn)，通過晶圓70的待研磨面與所述研磨墊80的研磨表面之間的相對運動將所述晶圓70的待研磨面平坦化，而所述晶圓定位機構(gòu)40和研磨液輸送機構(gòu)50 不旋轉(zhuǎn)。實施例二 如圖6和圖7所示，實施例二與實施例一的區(qū)別在于，所述研磨液輸送環(huán)51離所述研磨墊80很近，在所述研磨液輸送環(huán)51靠近研磨墊80的壁上開設孔M，所述孔M用作研磨液輸出噴嘴，所述孔討用于輸出研磨液，由于所述研磨液輸送環(huán)51離所述研磨墊80 很近，研磨液不會噴射到所述晶圓70的邊沿，因此可直接在所述研磨液輸送環(huán)51靠近研磨墊80的壁上開孔輸送研磨液，這樣也可防止所述研磨液輸出噴嘴與所述研磨墊80接觸產(chǎn)生摩擦；較佳地，所述孔M沿所述研磨液輸送環(huán)51的圓周平均分布，均勻輸送研磨液，均勻研磨所述晶圓70的待研磨面。
權(quán)利要求1.一種研磨頭，其特征在于，包括晶圓吸附機構(gòu)、晶圓定位機構(gòu)和研磨液輸送機構(gòu)；所述晶圓吸附機構(gòu)能夠吸附待研磨的晶圓，并將所述晶圓的待研磨面壓在研磨墊的表面上，所述晶圓吸附機構(gòu)帶動所述晶圓相對所述研磨墊旋轉(zhuǎn)； 所述晶圓定位機構(gòu)環(huán)繞在所述晶圓吸附機構(gòu)外；所述研磨液輸送機構(gòu)設置在所述晶圓定位機構(gòu)與所述晶圓吸附機構(gòu)之間，并與所述晶圓定位機構(gòu)固定連接。
2.如權(quán)利要求1所述的研磨頭，其特征在于，所述晶圓吸附機構(gòu)具有本體，所述本體靠近所述研磨墊的一端設有膜，所述膜用于吸附所述晶圓，所述本體遠離所述研磨墊的一端設有連接桿；所述本體內(nèi)設有第一氣體通道。
3.如權(quán)利要求1所述的研磨頭，其特征在于，所述晶圓定位機構(gòu)包括環(huán)形本體和定位環(huán)；所述環(huán)形本體環(huán)繞在所述晶圓吸附機構(gòu)外；所述定位環(huán)設置在所述環(huán)形本體靠近所述研磨墊的一端，所述晶圓的邊沿被所述定位環(huán)包圍，所述定位環(huán)用于限定所述晶圓的位置； 所述環(huán)形本體內(nèi)設有第二氣體通道。
4.如權(quán)利要求3所述的研磨頭，其特征在于，所述研磨液輸送機構(gòu)包括研磨液輸送環(huán)、 研磨液輸入管和研磨液輸出噴嘴；所述研磨液輸送環(huán)設置在所述定位環(huán)的內(nèi)側(cè)壁上，并與所述定位環(huán)的內(nèi)側(cè)壁固定連接；所述研磨液輸入管穿過所述所述定位環(huán)，并與所述研磨液輸送環(huán)貫通連接； 所述研磨液輸出噴嘴設置在所述研磨液輸送環(huán)上。
5.如權(quán)利要求4所述的研磨頭，其特征在于，所述研磨液輸出噴嘴為管道，所述管道設置在所述研磨液輸送環(huán)靠近所述研磨墊的外壁上，并與所述研磨液輸送環(huán)連通。
6.如權(quán)利要求5所述的研磨頭，其特征在于，所述管道與所述研磨墊所在的平面垂直。
7.如權(quán)利要求4所述的研磨頭，其特征在于，所述研磨液輸出噴嘴為孔，所述孔設置在所述研磨液輸送環(huán)靠近所述研磨墊的壁上。
8.如權(quán)利要求5或7所述的研磨頭，其特征在于，所述研磨液輸出噴嘴沿所述研磨液輸送環(huán)的圓周平均分布。
9.如權(quán)利要求4所述的研磨頭，其特征在于，所述晶圓定位機構(gòu)與晶圓吸附機構(gòu)之間設有一間隙。
10.如權(quán)利要求8所述的研磨頭，其特征在于，所述研磨液輸送環(huán)的縱截面為圓形，所述圓形的外徑為1 5mm。
專利摘要本實用新型的研磨頭包括晶圓吸附機構(gòu)、晶圓定位機構(gòu)和研磨液輸送機構(gòu)；所述晶圓吸附機構(gòu)能夠吸附待研磨的晶圓，并將所述晶圓的待研磨面壓在研磨墊的表面上，所述晶圓吸附機構(gòu)帶動所述晶圓相對所述研磨墊旋轉(zhuǎn)；所述晶圓定位機構(gòu)環(huán)繞在所述晶圓吸附機構(gòu)外；所述研磨液輸送機構(gòu)設置在所述晶圓定位機構(gòu)與所述晶圓吸附機構(gòu)之間，并與所述晶圓定位機構(gòu)固定連接。本實用新型的研磨頭可節(jié)省研磨液的用量，降低半導體器件的制造成本。
文檔編號B24B37/04GK202053163SQ20112005452
公開日2011年11月30日 申請日期2011年3月3日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月3日
發(fā)明者陳楓 申請人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司