專利名稱：一種用于化學(xué)機(jī)械拋光的拋光頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及半導(dǎo)體工藝領(lǐng)域，特別是涉及一種用于化學(xué)機(jī)械拋光的拋光頭。
背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體工藝流程中，化學(xué)機(jī)械拋光(Chemical Mechanical Polishing,CMP)是非常重要的一道工序，有時也稱之為化學(xué)機(jī)械平坦化(Chemical MechanicalPlanarization, CMP)。所謂化學(xué)機(jī)械拋光，它是采用化學(xué)與機(jī)械綜合作用從半導(dǎo)體硅片上去除多余材料，并使其獲得平坦表面的工藝過程。具體來說，這種拋光方法通常是將待拋光的晶圓由拋光頭夾持，并將其以一定壓力壓于一高速旋轉(zhuǎn)的拋光墊上，并在包含有化學(xué)拋光劑和研磨顆粒的拋光漿料的作用下通過拋光墊與晶片的相互摩擦達(dá)到平坦化的目的。由此看來，在拋光過程中，拋光頭起著夾持晶圓并對其背側(cè)施加壓力的作用，是實現(xiàn)晶圓表面平坦化的關(guān)鍵部件?，F(xiàn)有的用于化學(xué)機(jī)械拋光的拋光頭，如圖1所示，其至少包括一多腔室隔IA膜(Membrane)和一保持環(huán)3A(也可稱固定環(huán)或定位環(huán),Retaining ring),保持環(huán)3A圍繞在多腔室隔膜IA周圍且突出多腔室隔膜IA底部，保持環(huán)3A突出多腔室隔膜IA的部分與多腔室隔IA膜底部形成凹槽，該凹槽用于容納晶圓5A，在拋光過程中，保持環(huán)3A將晶圓5A限定在拋光頭內(nèi)，可避免晶圓5A從拋光頭底部滑出或因離心力被甩出。但是這種拋光頭結(jié)構(gòu)，其保持環(huán)3A會對拋光墊6A施加比較大的壓力，使拋光墊發(fā)生形變，拋光墊6A發(fā)生形變則會導(dǎo)致晶圓5A邊緣處的研磨液分布與其他區(qū)域不同，影響晶圓邊緣的拋光質(zhì)量。因此，提供一種用于化學(xué)機(jī)械拋光的改進(jìn)型拋光頭是本領(lǐng)域技術(shù)人員需要解決的課題。
實用新型內(nèi)容鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本實用新型的目的在于提供一種用于化學(xué)機(jī)械拋光的拋光頭，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中拋光墊的形變影響晶圓邊緣處拋光質(zhì)量的問題。為實現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本實用新型提供一種用于化學(xué)機(jī)械拋光的拋光頭，所述拋光頭至少包括:多腔室隔膜、緩沖區(qū)和保持環(huán)；所述緩沖區(qū)環(huán)繞于所述多腔室隔膜周圍，所述多腔室隔膜底部形成有用于容納晶圓的凹槽；所述保持環(huán)環(huán)繞于所述緩沖區(qū)，通過對緩沖區(qū)施加橫向壓力將晶圓限定在凹槽內(nèi)，所述保持環(huán)與拋光墊直接接觸，拋光墊在接觸處形成形變；所述緩沖區(qū)將多腔室隔膜與保持環(huán)隔開，以便晶圓與拋光墊形變處之間具有一預(yù)設(shè)距離。優(yōu)選地，所述緩沖區(qū)與所述多腔室隔膜相連，且與多腔室隔膜為一體成型。優(yōu)選地，所述凹槽的形貌與晶圓邊緣的形貌一致。優(yōu)選地，所述凹槽的深度小于晶圓的厚度，所述凹槽的深度為50(Γ750 μ m。優(yōu)選地，所述緩沖區(qū)上設(shè)有嵌入保持環(huán)的卡板。優(yōu)選地，所述緩沖區(qū)頂部還設(shè)有用于固定緩沖區(qū)的連接件，所述連接件中設(shè)有用于連接的螺紋孔。優(yōu)選地，所述緩沖區(qū)與多腔室隔膜為相同的材料，為聚酯類高分子材料。如上所述，本實用新型的用于化學(xué)機(jī)械拋光的拋光頭，具有以下有益效果:本實用新型提供的拋光頭通過在多腔室隔膜和保持環(huán)之間增加一緩沖區(qū)，使晶圓與拋光墊形變之間具有一預(yù)設(shè)距離，避免了拋光墊的形變影響晶圓邊緣處研磨液的分布，從而保證了晶圓邊緣處的拋光質(zhì)量。

圖1顯示為現(xiàn)有技術(shù)中的用于化學(xué)機(jī)械拋光的拋光頭剖面示意圖。圖2顯示為現(xiàn)有技術(shù)中的拋光頭中多腔室隔膜的俯視圖。圖3顯示為本實用新型的用于化學(xué)機(jī)械拋光的拋光頭剖面示意圖。圖4顯示為本實用新型的具有卡板的緩沖區(qū)剖面示意圖。元件標(biāo)號說明I, IA多腔室隔膜
IlA 腔室2 緩沖區(qū)21 卡板3，3A 保持環(huán)4 連接件41 螺紋孔5, 5A 晶圓6，6A 拋光墊
具體實施方式
以下由特定的具體實施例說明本實用新型的實施方式，熟悉此技術(shù)的人士可由本說明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本實用新型的其他優(yōu)點及功效。請參閱附圖。須知，本說明書所附圖式所繪示的結(jié)構(gòu)、比例、大小等，均僅用以配合說明書所揭示的內(nèi)容，以供熟悉此技術(shù)的人士了解與閱讀，并非用以限定本實用新型可實施的限定條件，故不具技術(shù)上的實質(zhì)意義，任何結(jié)構(gòu)的修飾、比例關(guān)系的改變或大小的調(diào)整，在不影響本實用新型所能產(chǎn)生的功效及所能達(dá)成的目的下，均應(yīng)仍落在本實用新型所揭示的技術(shù)內(nèi)容得能涵蓋的范圍內(nèi)。同時，本說明書中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中間”及“一”等的用語，亦僅為便于敘述的明了，而非用以限定本實用新型可實施的范圍，其相對關(guān)系的改變或調(diào)整，在無實質(zhì)變更技術(shù)內(nèi)容下，當(dāng)亦視為本實用新型可實施的范疇。如圖3所示，本實用新型提供一種用于化學(xué)機(jī)械拋光的拋光頭，所述拋光頭至少包括多腔室隔膜I (Membrane)、緩沖區(qū)2 (Buffer zone)和保持環(huán)3 (Retaining ring)。所述多腔室隔膜I呈圓盤狀，在圓盤狀平面上設(shè)置有多個同心環(huán)，多腔室隔膜I與拋光頭中基座(未予以圖示)的下表面形成多個相互獨立的同心環(huán)腔室IlA0對于200mm規(guī)格的晶圓5，同心環(huán)腔室IlA優(yōu)選為三個；對于300mm規(guī)格的晶圓5，同心環(huán)腔室IlA優(yōu)選為5個。本實施例是應(yīng)用于300mm的晶圓5，選用的同心環(huán)腔室IlA為5個，即五腔室隔膜，如圖2所示。[0032]所述緩沖區(qū)2環(huán)繞于所述多腔室隔膜I的周圍，優(yōu)選地，所述緩沖區(qū)2與所述多腔室隔膜I相連，相連的方式包括一體成型或其他連接方式。本實用新型中，所述緩沖區(qū)2與多腔室隔膜I為一體成型，使緩沖區(qū)2和多腔室隔膜I的制造更加方便。[0033]其中，所述緩沖區(qū)2與多腔室隔膜I為相同的材料，為聚酯類高分子材料。需要說明的是，所拋光的晶圓5半徑不同，需要用到的緩沖區(qū)2的硬度也不同，例如，拋光300_晶圓所用到的緩沖區(qū)2要比200mm晶圓用到的緩沖區(qū)2的硬度大，這樣才能更好地保證晶圓5拋光時不會滑出。緩沖區(qū)2高度和寬度的設(shè)計也以保證晶圓5不滑出且緩沖區(qū)2不與拋光墊6接觸為準(zhǔn)。[0034]所述多腔室隔膜I底部形成用于容納晶圓5的凹槽。優(yōu)選地，所述緩沖區(qū)2與多腔室隔膜I的底部形成凹槽，所述凹槽的形貌與晶圓5邊緣的形貌一致，以剛好能容納晶5圓為最佳，這樣可以避免在拋光過程中晶圓5與凹槽碰撞導(dǎo)致磨損。而且凹槽的深度小于晶圓5的厚度，所述凹槽深度為50(Γ750 μ m,這樣拋光墊6可以有效地拋光晶圓5但又不會磨損緩沖區(qū)2。所述多腔室隔膜I的圓盤狀下表面與晶圓5未拋光一側(cè)是直接接觸的，通過多個相互獨立的同心環(huán)腔室11對晶圓5施加壓力，對不同腔室11施加不同的壓力，進(jìn)而能夠?qū)A5的不同區(qū)域施加不同的壓力，使晶圓5的拋光質(zhì)量更加符合工藝的要求。[0035]所述保持環(huán)3環(huán)繞于所述緩沖區(qū)2，通過對緩沖區(qū)2施加橫向壓力將晶圓5限定在凹槽內(nèi)，使晶圓5不容易滑出。進(jìn)一步地，所述緩沖區(qū)2頂部還設(shè)有連接件4，用于固定緩沖區(qū)2，防止向下加壓時緩沖區(qū)2底部與拋光墊6接觸造成拋光墊6的形變。本實施例中，所述連接件4中設(shè)有用于連接螺紋孔41，優(yōu)選地，螺紋孔為四個，緩沖區(qū)2采用螺釘連接方式與其他部件相連。更進(jìn)一步地，所述緩沖區(qū)2上設(shè)有嵌入保持環(huán)3的卡板21，如圖4所示，當(dāng)有自上而下的壓力施加在緩沖區(qū)2上時，因為有嵌入保持環(huán)3的卡板21的反向作用，即使所施加的壓力比較大，緩沖區(qū)2的底部也不會和拋光墊6接觸而引起拋光墊6形變。而拋光頭中所述的保持環(huán)3底部是突出于緩沖區(qū)2的，因此保持環(huán)3與拋光墊6是直接接觸。保持環(huán)3的作用是使拋光墊6上的研磨液分布均勻，另一方面它也會使拋光6在接觸處會發(fā)生形變，如果晶圓5邊緣與拋光墊6形變處離的很近，則會影響晶圓5邊緣的拋光情況，如圖1所示的傳統(tǒng)拋光頭。本實用新型中所述緩沖區(qū)2將多腔室隔膜I與保持環(huán)3隔開，使晶圓5與拋光墊6形變處之間具有一預(yù)設(shè)距離，這一預(yù)設(shè)距離的存在可使拋光墊6的形變不會影響到晶圓5邊緣的拋光。`[0036]需要說明的是，化學(xué)機(jī)械拋光工藝用的拋光頭，除了包括上述的多腔室隔膜1、緩沖區(qū)2和保持環(huán)3以外，還應(yīng)包括基底、上蓋及動力桿等部件，但這些部件都是本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的，在此不再一一贅述。[0037]綜上所述，本實用新型提供的用于化學(xué)機(jī)械拋光的拋光頭，通過在多腔室隔膜和保持環(huán)之間增加一緩沖區(qū)，避免拋光墊的形變影響晶圓邊緣處研磨液的分布，從而保證了晶圓邊緣處的拋光質(zhì)量。[0038]所以，本實用新型有效克服了現(xiàn)有技術(shù)中的種種缺點而具高度產(chǎn)業(yè)利用價值。[0039]上述實施例僅例示性說明本實用新型的原理及其功效，而非用于限制本實用新型。任何熟悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本實用新型的精神及范疇下，對上述實施例進(jìn)行修飾或改變。因此，舉凡所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識者在未脫離本實用新型所揭示的精神與技術(shù)思想下所完成的一切等 效修飾或改變，仍應(yīng)由本實用新型的權(quán)利要求所涵蓋。
權(quán)利要求1.一種用于化學(xué)機(jī)械拋光的拋光頭，其特征在于，所述拋光頭至少包括:多腔室隔膜、緩沖區(qū)和保持環(huán)； 所述緩沖區(qū)環(huán)繞于所述多腔室隔膜周圍，所述多腔室隔膜底部形成有用于容納晶圓的凹槽； 所述保持環(huán)環(huán)繞于所述緩沖區(qū)，通過對緩沖區(qū)施加橫向壓力將晶圓限定在凹槽內(nèi)，所述保持環(huán)與拋光墊直接接觸，拋光墊在接觸處有形變； 所述緩沖區(qū)將多腔室隔膜與保持環(huán)隔開，以便晶圓與拋光墊形變處之間具有一預(yù)設(shè)距離。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于化學(xué)機(jī)械拋光的拋光頭，其特征在于:所述緩沖區(qū)與所述多腔室隔膜相連，且與多腔室隔膜為一體成型。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于化學(xué)機(jī)械拋光的拋光頭，其特征在于:所述凹槽的形貌與晶圓邊緣的形貌一致。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于化學(xué)機(jī)械拋光的拋光頭，其特征在于:所述凹槽的深度小于晶圓的厚度，所述凹槽的深度為50(Γ750μπι。
5.根據(jù)權(quán) 利要求1所述的用于化學(xué)機(jī)械拋光的拋光頭，其特征在于:所述緩沖區(qū)上設(shè)有嵌入保持環(huán)的卡板。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于化學(xué)機(jī)械拋光的拋光頭，其特征在于:所述緩沖區(qū)頂部還設(shè)有用于固定緩沖區(qū)的連接件，所述連接件中設(shè)有用于連接的螺紋孔。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于化學(xué)機(jī)械拋光的拋光頭，其特征在于:所述緩沖區(qū)與多腔室隔膜為相同的材料，為聚酯類高分子材料。
專利摘要本實用新型提供一種用于化學(xué)機(jī)械拋光的拋光頭，所述拋光頭至少包括多腔室隔膜、緩沖區(qū)和保持環(huán)；所述緩沖區(qū)環(huán)繞于所述多腔室隔膜周圍，所述多腔室隔膜底部形成有用于容納晶圓的凹槽；所述保持環(huán)環(huán)繞于所述緩沖區(qū)，通過對緩沖區(qū)施加橫向壓力將晶圓限定在凹槽內(nèi)，所述保持環(huán)與拋光墊直接接觸，拋光墊在接觸處有形變；所述緩沖區(qū)將多腔室隔膜與保持環(huán)隔開，以便晶圓與拋光墊形變處之間具有一預(yù)設(shè)距離。本實用新型提供的拋光頭通過在多腔室隔膜和保持環(huán)之間增加一緩沖區(qū)，避免拋光墊的形變影響晶圓邊緣處研磨液的分布，從而保證了晶圓邊緣處的拋光質(zhì)量。
文檔編號B24B41/047GK203092329SQ20132007126
公開日2013年7月31日 申請日期2013年2月7日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月7日
發(fā)明者熊世偉 申請人:中芯國際集成電路制造(北京)有限公司