專利名稱：研磨頭和研磨裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及半導(dǎo)體制造技術(shù)，尤其涉及一種研磨頭和研磨裝置。
背景技術(shù)：
化學(xué)機(jī)械平坦化(chemical mechanical polish, CMP)技術(shù)是半導(dǎo)體制造業(yè)中常用的平坦化技術(shù)。如圖1所示，化學(xué)機(jī)械平坦化工藝所使用的化學(xué)機(jī)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和研磨液輸送管13，所述研磨液輸送管13設(shè)置在所述研磨頭12的一側(cè)，即所述研磨液輸送管 13與所述研磨頭12分開設(shè)置。進(jìn)行化學(xué)機(jī)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)，所述研磨液輸送管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(xì)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(yùn)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(shè)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遠(yuǎn)離所述研磨墊11的一端設(shè)有連接桿123，所述連接桿123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)，所述定位環(huán)122的內(nèi)側(cè)壁與所述晶圓20的邊沿之間設(shè)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(shè)有槽，所述研磨墊11的研磨表面上設(shè)有槽，所述研磨液輸送管13提供的研磨液通過所述研磨墊11的槽以及所述定位環(huán) 122的槽輸送到所述晶圓20的待研磨面與所述研磨墊11的研磨表面之間?，F(xiàn)有技術(shù)中，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(fèi)，通常來說，研磨液的價格比較貴，研磨液的浪費(fèi)大大提高了半導(dǎo)體器件的制造成本。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種研磨頭和研磨裝置，可節(jié)省研磨液的用量，降低半導(dǎo)體器件的制造成本。為了達(dá)到上述的目的，本實(shí)用新型提供一種研磨頭，包括本體、膜、定位環(huán)、環(huán)形槽、液體噴嘴和液體輸送管；所述膜吸附住待研磨晶圓，所述定位環(huán)的內(nèi)側(cè)壁與所述待研磨晶圓的邊沿之間設(shè)有間隙；所述環(huán)形槽設(shè)置在所述本體遠(yuǎn)離所述研磨墊的一端；所述液體噴嘴設(shè)置在所述環(huán)形槽靠近所述本體的一端，所述液體噴嘴穿過所述本體、在所述間隙內(nèi)伸出；所述液體輸送管設(shè)置在所述本體上方。上述研磨頭，其中，所述液體輸送管包括研磨液輸送管和去離子水輸送管，所述去離子水輸送管設(shè)置在所述研磨液輸送管的一側(cè)。上述研磨頭，其中，所述研磨液輸送管的出口以及所述去離子水輸送管的出口位于所述環(huán)形槽的正上方。上述研磨頭，其中，所述研磨液輸送管的出口以及所述去離子水輸送管的出口位于所述環(huán)形槽內(nèi)。上述研磨頭，其中，所述液體噴嘴在所述間隙內(nèi)伸出并靠近所述定位環(huán)的內(nèi)側(cè)壁。上述研磨頭，其中，所述液體噴嘴分布在所述環(huán)形槽的半圓周上。上述研磨頭，其中，所述液體噴嘴均勻分布在所述環(huán)形槽的半圓周上。本實(shí)用新型提供的另一技術(shù)方案是，一種研磨裝置，包括研磨平臺、粘附于所述研磨平臺上的研磨墊、以及上述研磨頭。本實(shí)用新型的研磨頭和研磨裝置，在研磨頭的本體上設(shè)置環(huán)形槽，在所述環(huán)形槽靠近所述本體的一端設(shè)置液體噴嘴，所述液體噴嘴在定位環(huán)與待研磨晶圓之間的間隙內(nèi)伸出，所述環(huán)形槽內(nèi)盛裝的液體通過所述液體噴嘴從所述間隙內(nèi)噴射出，再流到所述待研磨晶圓的待研磨面與研磨墊的研磨表面之間，大大縮短了研磨液流經(jīng)的路徑，可減少研磨液的浪費(fèi)，節(jié)省研磨液的用量，降低半導(dǎo)體器件的制造成本；本實(shí)用新型的研磨頭和研磨裝置，研磨頭的液體輸送管包括研磨液輸送管和去離子水輸送管，在研磨制程中，由所述研磨液輸送管向研磨制程提供研磨液，研磨制程結(jié)束后，由所述去離子水輸送管提供去離子水清洗環(huán)形槽、液體噴嘴和定位環(huán)，去除殘留的研磨液，可避免殘留的研磨液對后續(xù)工藝造成不良影響。

本實(shí)用新型的研磨頭和研磨裝置由以下的實(shí)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(shí)用新型的研磨頭的剖視圖。圖4是本實(shí)用新型中液體輸送管實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)示意圖。圖5是本實(shí)用新型中液體輸送管實(shí)施例二的結(jié)構(gòu)示意圖。圖6是本實(shí)用新型中環(huán)形槽的仰視圖。圖7是本實(shí)用新型的研磨裝置的示意圖。
具體實(shí)施方式
以下將結(jié)合圖3 圖7對本實(shí)用新型的研磨頭和研磨裝置作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。參見圖3，本實(shí)用新型的研磨頭包括本體310、膜320、定位環(huán)330、環(huán)形槽340、液體噴嘴350和液體輸送管360 ；所述膜320設(shè)置在所述本體310靠近研磨墊400的一端，所述膜320用于吸附待研磨晶圓500 ；所述定位環(huán)330設(shè)置在所述本體310靠近所述研磨墊400的一端、環(huán)繞在所述膜 320外，所述定位環(huán)330用于限定所述待研磨晶圓500的位置，在研磨制程中，所述待研磨晶圓500的邊沿被所述定位環(huán)330包圍，所述定位環(huán)330的內(nèi)側(cè)壁與所述待研磨晶圓500的邊沿之間留有間隙370;所述環(huán)形槽340設(shè)置在所述本體310遠(yuǎn)離所述研磨墊400的一端，所述環(huán)形槽340 用于盛裝液體；所述液體噴嘴350設(shè)置在所述環(huán)形槽340靠近所述本體310的一端，所述液體噴嘴350穿過所述本體310、在所述間隙370內(nèi)伸出，所述環(huán)形槽340內(nèi)盛裝的液體通過所述液體噴嘴350噴射到所述研磨墊400的研磨表面上；所述液體輸送管360設(shè)置在所述本體310上方，從所述液體輸送管360輸出的液體流入所述環(huán)形槽340內(nèi)；所述本體310遠(yuǎn)離所述研磨墊400的一端設(shè)有連接桿380，所述環(huán)形槽340環(huán)繞在所述連接桿380外。在研磨制程中，所述膜320吸附住所述待研磨晶圓500，并將所述待研磨晶圓500 的待研磨面壓在所述研磨墊400的研磨表面上，所述連接桿380旋轉(zhuǎn)，帶動所述環(huán)形槽340、 本體310、定位環(huán)330、液體噴嘴350和待研磨晶圓500 —起旋轉(zhuǎn)，所述液體輸送管360向所述環(huán)形槽340輸送研磨液，從所述液體輸送管360流入所述環(huán)形槽340的研磨液通過所述液體噴嘴350噴射出，并流到所述待研磨晶圓500的待研磨面與所述研磨墊400的研磨表面之間，在研磨制程中，所述環(huán)形槽340跟隨所述連接桿380 —起旋轉(zhuǎn)。優(yōu)選的，為防止管體纏繞，所述液體輸送管360則一直保持靜止。本實(shí)用新型的研磨頭在所述本體310上設(shè)置環(huán)形槽340，在所述環(huán)形槽340靠近所述本體310的一端設(shè)置所述液體噴嘴350，所述液體噴嘴350在所述間隙370內(nèi)伸出，所述環(huán)形槽340內(nèi)盛裝的液體通過所述液體噴嘴350從所述間隙370內(nèi)噴射出，再流到所述待研磨晶圓500的待研磨面與所述研磨墊400的研磨表面之間，大大縮短了研磨液流經(jīng)的路徑，可減少研磨液的浪費(fèi)，節(jié)省研磨液的用量，降低半導(dǎo)體器件的制造成本。一較佳實(shí)施例中，所述間隙370的寬度為3 6mm，所述液體噴嘴350在所述間隙 370內(nèi)靠近所述定位環(huán)330的內(nèi)側(cè)壁，在研磨制程中，所述液體噴嘴350朝向所述待研磨晶圓500的面與所述待研磨晶圓500的邊沿之間的間隔d為2 5mm ；所述液體噴嘴350在所述間隙370內(nèi)靠近所述定位環(huán)330的內(nèi)側(cè)壁，有利于所述液體噴嘴350噴射出的液體向所述待研磨晶圓500的待研磨面與所述研磨墊400的研磨表面之間流，進(jìn)一步減少研磨液的浪費(fèi)。參見圖4，一較佳實(shí)施例中，所述液體輸送管360包括研磨液輸送管361和去離子水輸送管362，所述研磨液輸送管361用于輸送研磨液，所述去離子水輸送管362用于輸送去離子水，在研磨制程中，由所述研磨液輸送管361向研磨制程提供研磨液，研磨制程結(jié)束后，由所述去離子水輸送管362提供去離子水清洗所述環(huán)形槽340、液體噴嘴350和定位環(huán) 330，去除所述環(huán)形槽340、液體噴嘴350和定位環(huán)330上殘留的研磨液，以免殘留的研磨液對后續(xù)工藝造成不良影響。繼續(xù)參見圖4，一較佳實(shí)施例中，所述研磨液輸送管361的出口 363以及所述去離子水輸送管362的出口 364位于所述環(huán)形槽340的正上方，從所述研磨液輸送管361的出口 363流出的研磨液、從所述去離子水輸送管362的出口 364流出的去離子水正好流入所述環(huán)形槽340內(nèi)，所述去離子水輸送管362設(shè)置在所述磨液輸送管361的一側(cè)(在圖4中本應(yīng)看不到，因此，圖4中的去離子水輸送管362用虛線表示)。[0037]參見圖5，另一較佳實(shí)施例中，所述研磨液輸送管361的出口 365以及所述去離子水輸送管362的出口 366位于所述環(huán)形槽340內(nèi)，從所述研磨液輸送管361的出口 365流出的研磨液、從所述去離子水輸送管362的出口 366流出的去離子水流入所述環(huán)形槽340 內(nèi)，所述去離子水輸送管362設(shè)置在所述磨液輸送管361的一側(cè)(在圖5中本應(yīng)看不到，因此，圖5中的去離子水輸送管362用虛線表示)。所述研磨液輸送管361的出口 365以及所述去離子水輸送管362的出口 366位于所述環(huán)形槽340內(nèi)，可防止液體從所述液體輸送管 360流出，流入所述環(huán)形槽340的過程向外濺射，污染研磨頭的本體310和環(huán)形槽340 ；參見圖6，一較佳實(shí)施例中，研磨頭包含多個所述液體噴嘴350，所述多個液體噴嘴350分布在所述環(huán)形槽340的半圓周上，即所述環(huán)形槽340靠近所述本體310的一端只有在一半的圓周上設(shè)有所述液體噴嘴350，所述研磨墊400的圓心01與所述環(huán)形槽340的圓心02的連線將所述環(huán)形槽340分成兩個半圓，所述多個液體噴嘴350分布在其中一個半圓上，且保證所述液體噴嘴350噴射出的研磨液有利于流向所述待研磨晶圓500的待研磨面與所述研磨墊400的研磨表面之間；相應(yīng)的，本實(shí)用新型實(shí)施例還提供一種研磨裝置。參見圖7，并結(jié)合圖3 圖6，本實(shí)用新型實(shí)施例的研磨裝置包括研磨平臺、粘附于所述研磨平臺上的研磨墊400以及上述研磨頭，在研磨制程中，所述研磨頭的膜320吸附住所述待研磨晶圓500，并將所述待研磨晶圓500的待研磨面壓在所述研磨墊400的研磨表面上，所述研磨平臺旋轉(zhuǎn)，帶動所述研磨墊400 —起旋轉(zhuǎn)(如圖7中的粗箭頭所示)，所述研磨頭的連接桿380旋轉(zhuǎn)，帶動所述環(huán)形槽340、本體310、定位環(huán)330、液體噴嘴350和待研磨晶圓500 —起旋轉(zhuǎn)(如圖7中的細(xì)箭頭所示)，所述液體輸送管360向所述環(huán)形槽340輸送研磨液，流入所述環(huán)形槽340的研磨液通過所述液體噴嘴350噴射出，在所述研磨墊400旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力的作用下流到所述待研磨晶圓500的待研磨面與所述研磨墊400的研磨表面之間，通過所述待研磨晶圓500 的待研磨面與所述研磨墊400的研磨表面之間的相對運(yùn)動將所述待研磨晶圓500的待研磨面平坦化。本實(shí)用新型的研磨裝置將液體輸送管設(shè)置在研磨頭的上方，即將液體輸送管和研磨頭組合在一起，以減少研磨液流經(jīng)的路徑，可減少研磨液的浪費(fèi)，節(jié)省研磨液的用量，降低半導(dǎo)體器件的制造成本。
權(quán)利要求1.一種研磨頭，包括本體、膜和定位環(huán)，所述膜吸附住待研磨晶圓，所述定位環(huán)的內(nèi)側(cè)壁與所述待研磨晶圓的邊沿之間設(shè)有間隙，其特征在于，該研磨頭還包括環(huán)形槽、液體噴嘴和液體輸送管；所述環(huán)形槽設(shè)置在所述本體遠(yuǎn)離研磨墊的一端；所述液體噴嘴設(shè)置在所述環(huán)形槽靠近所述本體的一端，所述液體噴嘴穿過所述本體、 在所述間隙內(nèi)伸出；所述液體輸送管設(shè)置在所述本體上方。
2.如權(quán)利要求1所述的研磨頭，其特征在于，所述液體輸送管包括研磨液輸送管和去離子水輸送管，所述去離子水輸送管設(shè)置在研磨液輸送管的一側(cè)。
3.如權(quán)利要求2所述的研磨頭，其特征在于，所述研磨液輸送管的出口以及所述去離子水輸送管的出口位于所述環(huán)形槽的正上方。
4.如權(quán)利要求2所述的研磨頭，其特征在于，所述研磨液輸送管的出口以及所述去離子水輸送管的出口位于所述環(huán)形槽內(nèi)。
5.如權(quán)利要求1所述的研磨頭，其特征在于，所述液體噴嘴在所述間隙內(nèi)伸出并靠近所述定位環(huán)的內(nèi)側(cè)壁。
6.如權(quán)利要求1所述的研磨頭，其特征在于，所述液體噴嘴分布在所述環(huán)形槽的半圓周上。
7.如權(quán)利要求6所述的研磨頭，其特征在于，所述液體噴嘴均勻分布在所述環(huán)形槽的半圓周上。
8.一種研磨裝置，包括研磨平臺、粘附于所述研磨平臺上的研磨墊，其特征在于，該研磨裝置還包括如權(quán)利1 7中任一權(quán)利要求所述的研磨頭。
專利摘要本實(shí)用新型涉及研磨頭和研磨裝置，該研磨頭包括本體、膜、定位環(huán)、環(huán)形槽、液體噴嘴和液體輸送管；所述膜吸附住待研磨晶圓，所述定位環(huán)的內(nèi)側(cè)壁與所述待研磨晶圓的邊沿之間設(shè)有間隙；所述環(huán)形槽設(shè)置在所述本體遠(yuǎn)離所述研磨墊的一端；所述液體噴嘴設(shè)置在所述環(huán)形槽靠近所述本體的一端，所述液體噴嘴穿過所述本體、在所述間隙內(nèi)伸出；所述液體輸送管設(shè)置在所述本體上方。本實(shí)用新型的研磨頭和研磨裝置可節(jié)省研磨液的用量，降低半導(dǎo)體器件的制造成本。
文檔編號B24B37/02GK202088088SQ20112016050
公開日2011年12月28日 申請日期2011年5月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月19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