專利名稱：一種化學(xué)機(jī)械研磨墊及化學(xué)機(jī)械研磨設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種半導(dǎo)體工藝設(shè)備，尤其涉及一種化學(xué)機(jī)械研磨墊及化學(xué)機(jī)械研磨設(shè)備。
背景技術(shù)：
電子系統(tǒng)和電路對現(xiàn)代社會的進(jìn)步有顯著的貢獻(xiàn)，并用于多種應(yīng)用以取得最佳的結(jié)果。諸如數(shù)字計(jì)算機(jī)、計(jì)算器、音頻設(shè)備、視頻設(shè)備和電話系統(tǒng)之類的多種電子技術(shù)均包括有助于在大多數(shù)商業(yè)、科學(xué)、教育和娛樂領(lǐng)域內(nèi)分析和傳遞數(shù)據(jù)、思想及趨勢方面提高生產(chǎn)率并減少成本的處理器。設(shè)計(jì)成能提供這種結(jié)果的電子系統(tǒng)通常包括芯片晶圓上的集成電路(IC)。通常，由包括拋光步驟以形成平滑的晶圓表面在內(nèi)的處理過程來制造晶圓。對于IC晶圓的制造來說，以有效和充分的方式執(zhí)行拋光步驟是個關(guān)鍵。用于通常IC的原始材料是有很高純度的硅。使純硅材料變成呈實(shí)心柱體的單晶體。然后將這種晶體鋸開以形成晶圓，通過用平板印刷術(shù)(例如照相平板印刷術(shù)、X-射線平板印刷術(shù)等)處理在晶圓上增加多個層而將電子組件形成在晶圓上。通常，平板印刷術(shù)用于形成電子組件，所述電子組件包括形成在晶圓層的有不同電學(xué)特征的區(qū)域。復(fù)雜的IC 通常具有多個不同的疊加層，每一層均重疊在前一層的上面并按多種互聯(lián)方式包括有多個組件。將IC組件疊加所說的層內(nèi)時，這些復(fù)雜的IC最終表面外形是凸凹不平的(例如，他們通常類似于有多個上升部或“丘陵”或者下降部或“山谷”的凸凹陸地“山脈”)?，F(xiàn)有技術(shù)中，拋光是獲得晶圓表面平面化的最佳方法。最常用的拋光技術(shù)之一包括化學(xué)機(jī)械研磨(CMP，Chemical Mechanical Planarization，化學(xué)機(jī)械拋光)，所述CMP使用噴布在拋光墊上的研磨液，以便有助于使晶圓平滑化和以可預(yù)知的方式平面化。研磨液的平面化屬性一般由研磨摩擦組分和化學(xué)反應(yīng)組分構(gòu)成。研磨摩擦組分源于懸浮在研磨液中的研磨顆粒。所述研磨顆粒在與晶圓表面作摩擦接觸時會增加拋光墊的研磨特性。化學(xué)反應(yīng)組分與所述晶圓表面的材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。通過與要加以拋光的晶圓表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而軟化或分解。研磨摩擦組分和化學(xué)反應(yīng)組分有助于研磨墊平坦化晶圓表面。將研磨液分布給拋光墊的方式會顯著地影響研磨液在幫助拋光時的研磨和化學(xué)特性的效果，這又會影響去除率。傳統(tǒng)的研磨液傳送到晶圓表面。拋光材料通常具有凹凸的表面，包括多個形成在拋光墊表面上的非常小的凹坑和鑿溝。所述凸凹表面上的凹坑和凹槽用作貯存器，可收集研磨液，以便傳送至正被拋光的晶圓表面。盡管通?；瘜W(xué)機(jī)械研磨過程中使用的研磨液能提供某些好處，但是也會導(dǎo)致不利的副作用。傳統(tǒng)的研磨液分布系統(tǒng)一般不提供研磨液在晶片表面上的均勻分布，例如大多數(shù)研磨液分布系統(tǒng)將新的研磨液提供給晶圓的邊緣，然后經(jīng)過研磨墊和晶圓的旋轉(zhuǎn)運(yùn)至晶圓的中心，部分研磨液中的固體研磨顆粒會在研磨液溶液中沉淀或聚集。則研磨液運(yùn)輸?shù)骄A中心時，研磨液的研磨特性會減弱。如果晶圓的一部分暴露與過量的研磨液相接處，則該部分會被以更快的速度去除掉。因而，研磨液會使更多的研磨摩擦力作用于晶圓的邊緣，從而能較快地去除掉材料，而位于晶圓中心部分失效的研磨漿則會較慢地去除材料，導(dǎo)致形成不均勻拋光的晶圓表面。此外，在拋光過程中，隨著研磨液的消耗會產(chǎn)生廢顆粒，這些廢顆粒包括失效的研磨用顆粒以及晶圓上去除的材料。失效的研磨用顆粒不容易因化學(xué)反應(yīng)而分解，則會以廢顆粒的形成沉積在晶圓表面、進(jìn)入拋光墊中的凹槽和凹坑中，影響研磨效果和效率。因此，產(chǎn)生一種充分有效去除晶圓表面的設(shè)備，化學(xué)機(jī)械研磨設(shè)備采用固定顆粒研磨墊(Fixed Abrasive Pad)，不需要自由浮動的研磨顆粒，也不會導(dǎo)致晶片表面上過度的顆粒污染物，使化學(xué)機(jī)械拋光更加清潔。采用固定顆粒研磨墊(Fixed Abrasive Pad)是一個新穎的技術(shù)思想，所述固定顆粒研磨墊集合了研磨顆粒和研磨墊，能夠達(dá)到較佳的研磨效果，對45nm級甚至以下的工藝技術(shù)越來越重要。研磨墊上的研磨顆粒極大地影響了研磨進(jìn)程，研磨顆粒的磨損或脫落會降低研磨速率甚至對晶圓造成劃傷。專利號為US2002/0049027A1的美國專利公開了一種是用于化學(xué)機(jī)械研磨設(shè)備上的固定顆粒研磨墊，該專利所述固定顆粒研磨墊解決的上述技術(shù)問題，公開號為1438931A 的中國專利公開了一種擺動的固定研磨料化學(xué)機(jī)械研磨設(shè)備及其實(shí)現(xiàn)方法，該專利中所述化學(xué)機(jī)械研磨設(shè)備包括具有固定研磨顆粒的研磨墊、供料滾筒和收回滾筒，并利用卷筒操作的配置控制所述研磨墊運(yùn)動，從而在極短的時間和極少的勞動力將研磨墊使用過的部分更換為新的研磨墊，繼續(xù)對晶圓進(jìn)行化學(xué)機(jī)械研磨。然而，固定研磨顆粒同樣具有問題，固定研磨顆粒固著在研磨墊的基帶上時，從制作成型到與晶圓表面接觸開始研磨之間會接觸到空氣，外界潮濕的空氣及水分會使固定研磨顆粒從基帶上脫落，研磨墊的固定研磨顆粒分布不均勻，則在研磨過程中會降低研磨效率，影響晶圓的一致性。相比常規(guī)的研磨液，現(xiàn)有技術(shù)中固定研磨顆粒對晶圓易造成劃傷(Scratch)，影響晶圓的產(chǎn)率和可靠性。主要的劃傷產(chǎn)生于化學(xué)機(jī)械研磨階段的初期和末期，在化學(xué)機(jī)械研磨過程中，晶圓離開化學(xué)機(jī)械研磨設(shè)備之前，要對晶圓采用高壓清洗過程，即利用高壓水沖洗晶圓，以去除晶圓上的殘留物質(zhì)，之后研磨頭拉起晶圓離開研磨平臺。然而，高壓水沖擊研磨墊、以及晶圓與研磨墊之間的壓力的變化會損壞研磨墊，造成研磨墊表面固定研磨顆粒脫落、移位，導(dǎo)致下一晶圓進(jìn)入化學(xué)機(jī)械研磨設(shè)備時對晶圓表面的劃傷。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是，提供一種降低研磨過程中對晶圓造成劃傷、提高晶圓產(chǎn)率和可靠性的化學(xué)機(jī)械研磨設(shè)備。為解決上述問題，本實(shí)用新型提供一種化學(xué)機(jī)械研磨墊，包括基帶和固著研磨顆粒，所述基帶的中部均勻設(shè)置所述固著研磨顆粒，所述基帶的兩側(cè)為空白區(qū)域。進(jìn)一步的，所述固著研磨顆粒的材料為二氧化鈰。進(jìn)一步的，所述化學(xué)機(jī)械研磨墊呈帶狀。進(jìn)一步的，所述空白區(qū)域的寬度為5mm 15mm。進(jìn)一步的，一種所述化學(xué)機(jī)械研磨設(shè)備，用以研磨晶圓，包括基座；研磨頭，位于所述基座上方，所述研磨頭其下固定所述晶圓；研磨平臺，設(shè)置于所述基座上；供應(yīng)滾筒和回收滾筒，分別位于所述研磨平臺兩端；所述的化學(xué)機(jī)械研磨墊，位于所述供應(yīng)滾筒和回收滾筒之間。[0018]進(jìn)一步的，所述化學(xué)機(jī)械研磨墊還包括清洗噴管，設(shè)置于基座上，噴口朝向所述研磨頭。進(jìn)一步的，所述化學(xué)機(jī)械研磨墊呈帶狀。進(jìn)一步的，所述空白區(qū)域的寬度為5mm 15mm。本實(shí)用新型中所述化學(xué)機(jī)械研磨設(shè)備在進(jìn)行化學(xué)機(jī)械研磨階段初期，所述研磨頭帶動晶圓移至所述化學(xué)機(jī)械研磨墊(簡稱研磨墊)上的空白區(qū)域，研磨頭帶動晶圓旋轉(zhuǎn)并與所述研磨墊之間形成預(yù)設(shè)壓力后，平移至所述研磨墊上固定研磨區(qū)域，進(jìn)行研磨操作；在即將完成研磨工藝時，研磨頭帶動晶圓平移至空白區(qū)域，清洗噴管噴射高壓水對晶圓進(jìn)行沖洗的同時，研磨頭帶動晶圓旋轉(zhuǎn)減速并減小晶圓與研磨墊之間的壓力，沖洗結(jié)束后移開晶圓。綜上所述，本實(shí)用新型所述化學(xué)機(jī)械研磨墊的兩側(cè)有未設(shè)置固定研磨顆粒的空白區(qū)域，在化學(xué)機(jī)械研磨初期和末期時晶圓停留在所述空白區(qū)域進(jìn)行壓力施加、壓力減小或高壓清洗，能夠保護(hù)化學(xué)機(jī)械研磨墊帶上的固定研磨顆粒不因壓力改變、高壓清洗而脫落， 減少了續(xù)晶圓的劃傷，從而提高晶圓的產(chǎn)率和可靠性。

圖1為本實(shí)用新型一實(shí)施例中化學(xué)機(jī)械研磨設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本實(shí)用新型一實(shí)施例中化學(xué)機(jī)械研磨墊的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3 圖4為本實(shí)用新型一實(shí)施例中化學(xué)機(jī)械研磨墊的使用過程示意圖。
具體實(shí)施方式
為使本實(shí)用新型的內(nèi)容更加清楚易懂，以下結(jié)合說明書附圖，對本實(shí)用新型的內(nèi)容作進(jìn)一步說明。當(dāng)然本實(shí)用新型并不局限于該具體實(shí)施例，本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員所熟知的一般替換也涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。其次，本實(shí)用新型利用示意圖進(jìn)行了詳細(xì)的表述，在詳述本實(shí)用新型實(shí)例時，為了便于說明，示意圖不依照一般比例局部放大，不應(yīng)以此作為對本實(shí)用新型的限定。圖1為本實(shí)用新型一實(shí)施例中化學(xué)機(jī)械研磨設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，所述化學(xué)機(jī)械研磨設(shè)備，包括基座101和設(shè)置于所述基座101上的研磨平臺103，研磨頭105 位于所述基座101上方，研磨頭105下方固定晶圓100，供應(yīng)滾筒201和回收滾筒203，研磨墊300。此外，還包括清洗噴管207，噴口朝向所述研磨頭105，用以在進(jìn)行化學(xué)機(jī)械研磨即將結(jié)束時噴射高壓清洗液清洗晶圓100。所述供應(yīng)滾筒201和回收滾筒203分別位于所述研磨平臺103兩端；所述供應(yīng)滾筒201供應(yīng)新的研磨墊，所述回收滾筒203回收廢舊的研磨墊，所述供應(yīng)滾筒201和回收滾筒203根據(jù)實(shí)際研磨工藝設(shè)定運(yùn)動的速度轉(zhuǎn)動，帶動研磨墊300移動，保證與晶圓100接觸的研磨墊300具有良好的研磨效果，且節(jié)省了更換研磨墊的時間，節(jié)約勞動率、提高了效率。所述研磨墊300位于所述供應(yīng)滾筒201和回收滾筒203之間，所述研磨墊300的兩端分別卷在所述供應(yīng)滾筒201和回收滾筒203之間，在化學(xué)機(jī)械研磨過程中，研磨墊300 在供應(yīng)滾筒201和回收滾筒203的帶動下，在所述研磨平臺103上以既定的速度滑動。所述晶圓100與位于研磨平臺103上的研磨墊300接觸，并形成一定的壓力，基座101帶動研磨平臺103及上方研磨墊300轉(zhuǎn)動，供應(yīng)滾筒201和回收滾筒203也相應(yīng)圍繞研磨平臺103 轉(zhuǎn)動，研磨頭105帶動晶圓100轉(zhuǎn)動，晶圓100與研磨墊300相互摩擦，進(jìn)行化學(xué)機(jī)械研磨工藝。圖2為本實(shí)用新型一實(shí)施例中化學(xué)機(jī)械研磨墊的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖2所示，所述研磨墊300包括基帶301和固著研磨顆粒302，所述基帶301的中部設(shè)置所述固著研磨顆粒 302，所述基帶301的兩側(cè)為空白區(qū)域，空白區(qū)域即為未設(shè)置固著研磨顆粒302的區(qū)域，所述基帶302兩側(cè)空白區(qū)域的寬度為5mm 15mm。本實(shí)用新型中所述化學(xué)機(jī)械研磨墊不被限定于上述化學(xué)機(jī)械研磨設(shè)備，也可應(yīng)用于其他研磨設(shè)備。其中，所述固著研磨顆粒302的材料為二氧化鈰。圖3 圖4為本實(shí)用新型一實(shí)施例中化學(xué)機(jī)械研磨墊的使用過程示意圖。請結(jié)合圖1和圖3 圖4所示，本實(shí)用新型中所述化學(xué)機(jī)械研磨設(shè)備在進(jìn)行化學(xué)機(jī)械研磨階段初期，所述研磨頭105帶動晶圓100移至研磨墊100上的空白區(qū)域，研磨頭105帶動晶圓100 旋轉(zhuǎn)并與研磨墊300之間形成預(yù)設(shè)壓力后，平移至研磨墊300上固定研磨顆粒302，進(jìn)行研磨操作；在即將完成研磨工藝時，研磨頭105帶動晶圓100平移至空白區(qū)域，清洗噴管207 噴射高壓水對晶圓進(jìn)行沖洗的同時，研磨頭105帶動晶圓100旋轉(zhuǎn)減速并減小晶圓100與研磨墊300之間的壓力，沖洗結(jié)束后移開晶圓100，從而不會因?yàn)閴毫Φ母淖兒透邏呵逑磳?dǎo)致固定研磨顆粒302脫落，避免后續(xù)對晶圓100造成劃傷。其他化學(xué)機(jī)械研磨步驟為業(yè)內(nèi)技術(shù)人員所熟知的工藝技術(shù)，在此不做贅述。綜上所述，本實(shí)用新型所述化學(xué)機(jī)械研磨墊300的兩側(cè)有未設(shè)置固定研磨顆粒 302的空白區(qū)域，在化學(xué)機(jī)械研磨初期和末期時晶圓100停留在所述空白區(qū)域進(jìn)行壓力施加、壓力減小或高壓清洗，能夠保護(hù)研磨墊300上的固定研磨顆粒302不因壓力改變、高壓清洗而脫落，減少了續(xù)晶圓100的劃傷，從而提高晶圓100的產(chǎn)率和可靠性。雖然本實(shí)用新型已以較佳實(shí)施例揭露如上，然其并非用以限定本實(shí)用新型，任何所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識者，在不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許的更動與潤飾，因此本實(shí)用新型的保護(hù)范圍當(dāng)視權(quán)利要求書所界定者為準(zhǔn)。
權(quán)利要求1.一種化學(xué)機(jī)械研磨墊，其特征在于，包括基帶和固著研磨顆粒，所述基帶的中部均勻設(shè)置所述固著研磨顆粒，所述基帶的兩側(cè)為空白區(qū)域。
2.如權(quán)利要求1所述的化學(xué)機(jī)械研磨墊，其特征在于，所述固著研磨顆粒的材料為二氧化鈰。
3.如權(quán)利要求1所述的化學(xué)機(jī)械研磨墊，其特征在于，所述化學(xué)機(jī)械研磨墊呈帶狀。
4.如權(quán)利要求1所述的化學(xué)機(jī)械研磨墊，其特征在于，所述空白區(qū)域的寬度為5mm 15mm0
5.一種化學(xué)機(jī)械研磨設(shè)備，用以研磨晶圓，包括基座； 研磨頭，位于所述基座上方，所述研磨頭其下固定所述晶圓； 研磨平臺，設(shè)置于所述基座上；其特征在于，還包括供應(yīng)滾筒和回收滾筒，分別位于所述研磨平臺兩端；如權(quán)利要求1所述的化學(xué)機(jī)械研磨墊，位于所述供應(yīng)滾筒和回收滾筒之間。
6.如權(quán)利要求5所述的化學(xué)機(jī)械研磨設(shè)備，其特征在于，還包括，清洗噴管，噴口朝向所述研磨頭。
7.如權(quán)利要求5所述的化學(xué)機(jī)械研磨設(shè)備，其特征在于，所述化學(xué)機(jī)械研磨墊呈帶狀。
8.如權(quán)利要求5所述的化學(xué)機(jī)械研磨設(shè)備，其特征在于，所述空白區(qū)域的寬度為5mm 15mm0
專利摘要本實(shí)用新型提供一種化學(xué)機(jī)械研磨墊，包括基帶和固著研磨顆粒，所述基帶的中部設(shè)置所述固著研磨顆粒，所述基帶的兩側(cè)為空白區(qū)域。還提供一種化學(xué)機(jī)械研磨設(shè)備，包括上述化學(xué)機(jī)械研磨設(shè)備。本實(shí)用新型所述化學(xué)機(jī)械研磨墊及化學(xué)機(jī)械研磨設(shè)備的兩側(cè)有未設(shè)置固定研磨顆粒的空白區(qū)域，在化學(xué)機(jī)械研磨初期和末期時晶圓停留在所述空白區(qū)域進(jìn)行壓力施加、壓力減小或高壓清洗，能夠保護(hù)化學(xué)機(jī)械研磨墊帶上的固定研磨顆粒不因壓力改變、高壓清洗而脫落，減少了續(xù)晶圓的劃傷，從而提高晶圓的產(chǎn)率和可靠性。
文檔編號B24D13/16GK201960464SQ20102069435
公開日2011年9月7日 申請日期2010年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月30日
發(fā)明者蔣莉 申請人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司