專利名稱：晶圓研磨定位環(huán)以及化學(xué)機械研磨設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及集成電路制造領(lǐng)域，特別是涉及一種晶圓研磨定位環(huán)以及化學(xué)機 械研磨設(shè)備。
背景技術(shù)：
隨著超大規(guī)模集成電路的飛速發(fā)展，集成電路制造工藝變得越來越復(fù)雜和精細(xì)， 為了提高集成度，降低制造成本，半導(dǎo)體器件的尺寸日益減小，平面布線已難以滿足半導(dǎo)體 器件高密度分布的要求，只能采用多層布線技術(shù)，進一步提高半導(dǎo)體器件的集成密度。由于 多層互連或填充深度比較大的沉積過程導(dǎo)致了晶圓表面過大的起伏，引起光刻工藝聚焦的 困難，使得對線寬的控制能力減弱，降低了整個晶圓上線寬的一致性。為此，需要對不規(guī)則 的晶圓表面進行平坦化處理。目前，化學(xué)機械研磨(Chemical Mechanical Polishing,CMP) 是達成全局平坦化的最佳方法，尤其是在半導(dǎo)體制作工藝進入亞微米領(lǐng)域后，化學(xué)機械研 磨已成為一項不可或缺的制作工藝技術(shù)?；瘜W(xué)機械研磨是一個復(fù)雜的工藝過程，它是將晶圓表面與研磨墊的研磨表面接 觸，然后，通過晶圓表面與研磨表面之間的相對運動將晶圓表面平坦化，目前，業(yè)界通常采 用化學(xué)機械研磨設(shè)備，也稱為研磨機臺或拋光機臺來進行化學(xué)機械研磨工藝。現(xiàn)有的化學(xué) 機械研磨設(shè)備包括研磨平臺、粘附于所述研磨平臺上的研磨墊、研磨頭以及設(shè)置于所述研 磨頭上的晶圓研磨定位環(huán)。進行化學(xué)機械研磨時，可將要研磨的晶圓附著在化學(xué)機械設(shè)備 的研磨頭上，晶圓研磨定位環(huán)圍繞在所述晶圓的周圍，以防止晶圓滑出晶圓研磨定位環(huán)外， 所述定位環(huán)和晶圓的待研磨面接觸相對旋轉(zhuǎn)的研磨墊，研磨頭提供的下壓力將晶圓緊壓到 研磨墊上，當(dāng)該研磨平臺旋轉(zhuǎn)時，研磨頭也進行相對運動。同時，向所述研磨墊上輸送研磨 液，并通過離心力使所述研磨液均勻地分布在研磨墊上，以達到全局平坦化的效果。在專利 號為CN(^811619的中國專利中還能發(fā)現(xiàn)更多關(guān)于化學(xué)機械研磨設(shè)備的信息。在專利號為CN02204740的中國專利中介紹了晶圓研磨定位環(huán)的詳細(xì)結(jié)構(gòu)，詳細(xì) 的，請參考圖1至圖3，其中，圖1為現(xiàn)有的晶圓研磨定位環(huán)的立體圖，圖2為現(xiàn)有的晶圓研 磨定位環(huán)的俯視圖，圖3為現(xiàn)有的晶圓研磨定位環(huán)的局部示意圖。所述晶圓研磨定位環(huán)6 為圓形無端環(huán)，所述晶圓研磨定位環(huán)6的內(nèi)徑配合晶圓的外徑，用以套合晶圓的外周邊進 行定位，以確保在進行化學(xué)機械研磨工藝的過程中，晶圓不會產(chǎn)生位移。所述晶圓研磨定位 環(huán)6的環(huán)體7的外周壁8及內(nèi)周壁9上設(shè)置至少一個出水孔10，所述出水孔10貫穿環(huán)體 7，用以出水。所述環(huán)體7與研磨墊接觸的邊緣上設(shè)置有至少一個廢物槽11，所述廢物槽11 貫穿環(huán)體7的外周壁8和內(nèi)周壁9，用以在晶圓研磨旋轉(zhuǎn)時，利用旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力甩出研 磨所產(chǎn)生的廢棄物，并有利于研磨液經(jīng)所述廢物槽11流入和流出。進行化學(xué)機械研磨時，現(xiàn)有的晶圓研磨定位環(huán)6會與研磨墊接觸，然而，由于晶圓 研磨定位環(huán)6的廢物槽11靠近內(nèi)周壁9和外周壁8的邊緣是非常尖銳的(如圖3中虛線 所示區(qū)域)，這使得晶圓研磨定位環(huán)6與研磨墊接觸時，晶圓研磨定位環(huán)6極易磨損研磨墊， 導(dǎo)致研磨墊的使用壽命下降；更為重要的是，所述晶圓研磨定位環(huán)6磨損研磨墊時容易產(chǎn)生顆粒污染源，這些顆粒污染源一旦掉落到晶圓上，將導(dǎo)致晶圓表面產(chǎn)生劃痕缺陷，影響產(chǎn) 品的良率。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種晶圓研磨定位環(huán)，所述晶圓研磨定位環(huán)不易磨損 研磨墊，可防止產(chǎn)生顆粒污染源，并有利于延長研磨墊的使用壽命。本實用新型的另一目的在于提供一種化學(xué)機械研磨設(shè)備，以解決現(xiàn)有的化學(xué)機械 研磨設(shè)備的晶圓研磨定位環(huán)易磨損研磨墊的問題。為解決上述技術(shù)問題，本實用新型提供一種晶圓研磨定位環(huán)，所述晶圓研磨定位 環(huán)包括環(huán)形本體以及設(shè)置于所述環(huán)形本體上的多個凹槽，所述環(huán)形本體包括內(nèi)周壁和外周 壁，所述凹槽靠近所述內(nèi)周壁和外周壁的邊緣為弧形?？蛇x的，在所述晶圓研磨定位環(huán)中，所述凹槽貫穿所述環(huán)形本體的寬度?？蛇x的，在所述晶圓研磨定位環(huán)中，所述弧形的角度為30 75度?？蛇x的，在所述晶圓研磨定位環(huán)中，所述凹槽的數(shù)量為4 20個?？蛇x的，在所述晶圓研磨定位環(huán)中，所述環(huán)形本體的材質(zhì)為聚苯硫醚。本實用新型還提供一種化學(xué)機械研磨設(shè)備，所述化學(xué)機械研磨設(shè)備包括研磨平 臺、粘附于所述研磨平臺上的研磨墊、研磨頭、設(shè)置于所述研磨頭上的晶圓研磨定位環(huán)，所 述晶圓研磨定位環(huán)包括環(huán)形本體以及設(shè)置于所述環(huán)形本體上的多個凹槽，所述環(huán)形本體包 括內(nèi)周壁和外周壁，所述凹槽靠近所述內(nèi)周壁和外周壁的邊緣為弧形?？蛇x的，在所述化學(xué)機械研磨設(shè)備中，所述凹槽貫穿所述環(huán)形本體的寬度。可選的，在所述化學(xué)機械研磨設(shè)備中，所述弧形的角度為30 75度。可選的，在所述化學(xué)機械研磨設(shè)備中，所述凹槽的數(shù)量為4 20個?？蛇x的，在所述化學(xué)機械研磨設(shè)備中，所述環(huán)形本體的材質(zhì)為聚苯硫醚。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型提供的晶圓研磨定位環(huán)和化學(xué)機械研磨設(shè)備具有以 下優(yōu)點所述晶圓研磨定位環(huán)的凹槽靠近內(nèi)周壁和外周壁的邊緣為弧形，可避免所述晶圓 研磨定位環(huán)磨損研磨墊，避免產(chǎn)生顆粒污染源，從而防止在晶圓表面出現(xiàn)劃痕缺陷，可提高 產(chǎn)品的良率，并有利于延長研磨墊的使用壽命。

圖1為現(xiàn)有的晶圓研磨定位環(huán)的立體圖；圖2為現(xiàn)有的晶圓研磨定位環(huán)的俯視圖；圖3為現(xiàn)有的晶圓研磨定位環(huán)的局部示意圖；圖4為本實用新型實施例提供的晶圓研磨定位環(huán)的俯視圖；圖5為本實用新型實施例提供的晶圓研磨定位環(huán)的局部示意圖；圖6為本實用新型實施例提供的化學(xué)機械研磨設(shè)備的示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型作進一步詳細(xì)說明。根據(jù)下面說明和權(quán) 利要求書，本實用新型的優(yōu)點和特征將更清楚。需說明的是，附圖均采用非常簡化的形式且均使用非精準(zhǔn)的比率，僅用以方便、明晰地輔助說明本實用新型實施例的目的。本實用新型的核心思想在于，提供一種晶圓研磨定位環(huán)和相應(yīng)的化學(xué)機械研磨設(shè) 備，所述晶圓研磨定位環(huán)的凹槽靠近內(nèi)周壁和外周壁的邊緣為弧形，可避免晶圓研磨定位 環(huán)磨損研磨墊，避免產(chǎn)生顆粒污染源，從而防止在晶圓表面出現(xiàn)劃痕缺陷，可提高產(chǎn)品的良 率，并有利于延長研磨墊的使用壽命。具體請參考圖4至圖5，其中，圖4為本實用新型實施例提供的晶圓研磨定位環(huán)的 俯視圖，圖5為本實用新型實施例提供的晶圓研磨定位環(huán)的局部示意圖。如圖4至圖5所 示，晶圓研磨定位環(huán)100包括環(huán)形本體110以及設(shè)置于環(huán)形本體110上的多個凹槽120，所 述環(huán)形本體110包括內(nèi)周壁111和外周壁112，所述凹槽120靠近所述內(nèi)周壁111和外周 壁112的邊緣為弧形。由于所述凹槽120靠近內(nèi)周壁111和外周壁112的邊緣均為弧形， 也就是說，所述環(huán)形本體110靠近凹槽120的邊緣并非是尖銳的，因此，所述晶圓研磨定位 環(huán)100接觸研磨墊時，不易磨損研磨墊，可避免產(chǎn)生顆粒污染源，從而防止在晶圓表面出現(xiàn) 劃痕缺陷，有利于提高產(chǎn)品的良率，并可延長研磨墊的使用壽命。在本實用新型的一個具體實施例中，所述凹槽120貫穿所述環(huán)形本體110的寬度， 其中，所述環(huán)形本體110的寬度方向為沿著環(huán)形本體110半徑的方向。在本實用新型的一個具體實施例中，所述凹槽120靠近內(nèi)周壁111和外周壁112 的邊緣的弧形的角度α為30 75度，例如為45度，這使得所述凹槽120的邊緣更為平滑， 更加有利于保護研磨墊不受損傷。在本實用新型的一個具體實施例中，所述凹槽120的數(shù)量可以為4 20個，例如 為12個。當(dāng)然，本實用新型并不限定于此，所述凹槽120的數(shù)量也可根據(jù)具體的研磨工藝 做相應(yīng)的調(diào)整?？蛇x的，多個凹槽120等角度的排列在環(huán)形本體110上，且所述凹槽120貫 穿環(huán)形本體110的內(nèi)周壁111和外周壁112，所述凹槽120用以在晶圓研磨旋轉(zhuǎn)時，利用旋 轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力甩出研磨所產(chǎn)生的廢棄物，并可使研磨液經(jīng)所述凹槽120流入和流出。在本實用新型的一個具體實施例中，所述環(huán)形本體110由具有極佳的耐磨性以及 耐化學(xué)腐蝕性的聚苯硫醚(PPQ制成。請參考圖6，其為本實用新型實施例提供的化學(xué)機械研磨設(shè)備的示意圖。如圖6所 示，并結(jié)合圖4和圖5，本實用新型實施例提供的化學(xué)機械研磨設(shè)備包括研磨平臺200、粘 附于所述研磨平臺上的研磨墊300、研磨頭400、設(shè)置于所述研磨頭400上的晶圓研磨定位 環(huán)100。其中，晶圓研磨定位環(huán)100包括環(huán)形本體110以及設(shè)置于環(huán)形本體110上的多個凹 槽120，所述環(huán)形本體110包括內(nèi)周壁111和外周壁112，所述凹槽120靠近內(nèi)周壁111和 外周壁112的邊緣為弧形。研磨頭400內(nèi)部設(shè)置有真空管路，所述研磨頭400利用真空吸 附的方式固定晶圓500。晶圓研磨定位環(huán)100圍繞在晶圓500的周圍，以將晶圓500容納 在環(huán)形本體110所定義的空間內(nèi)，防止晶圓500滑出環(huán)形本體110外，以使晶圓500更好的 固定在研磨頭400上，避免所述晶圓500發(fā)生位移。另外，研磨頭400上還可以設(shè)置緩沖膜 (membrane) 600，通過研磨頭400對緩沖膜600施壓，使緩沖膜600與晶圓500貼緊，以使晶 圓500上的壓力分布均勻。在本實用新型實施例提供的化學(xué)機械研磨設(shè)備中，由于晶圓研磨定位環(huán)100的凹 槽120靠近內(nèi)周壁111和外周壁112的邊緣均為弧形，因此，在進行化學(xué)機械研磨的過程 中，所述晶圓研磨定位環(huán)100接觸相對旋轉(zhuǎn)的研磨墊300時，所述晶圓研磨定位環(huán)100不易
5磨損研磨墊300，可避免產(chǎn)生顆粒污染源，從而防止在晶圓500表面出現(xiàn)劃痕缺陷，有利于 提高產(chǎn)品的良率，并有利于延長研磨墊300的使用壽命。 顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本實用新型進行各種改動和變型而不脫離本實用 新型的精神和范圍。這樣，倘若本實用新型的這些修改和變型屬于本實用新型權(quán)利要求及 其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本實用新型也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種晶圓研磨定位環(huán)，其特征在于，包括環(huán)形本體以及設(shè)置于所述環(huán)形本體上的多 個凹槽，所述環(huán)形本體包括內(nèi)周壁和外周壁，所述凹槽靠近所述內(nèi)周壁和外周壁的邊緣為 弧形。
2.如權(quán)利要求1所述的晶圓研磨定位環(huán)，其特征在于，所述凹槽貫穿所述環(huán)形本體的寬度。
3.如權(quán)利要求1所述的晶圓研磨定位環(huán)，其特征在于，所述弧形的角度為30 75度。
4.如權(quán)利要求1至3中任一項所述的晶圓研磨定位環(huán)，其特征在于，所述凹槽的數(shù)量為 4 20個。
5.如權(quán)利要求4所述的晶圓研磨定位環(huán)，其特征在于，所述環(huán)形本體的材質(zhì)為聚苯硫醚。
6.一種化學(xué)機械研磨設(shè)備，包括研磨平臺、粘附于所述研磨平臺上的研磨墊、研磨 頭、設(shè)置于所述研磨頭上的晶圓研磨定位環(huán)，其特征在于，所述晶圓研磨定位環(huán)包括環(huán)形本 體以及設(shè)置于所述環(huán)形本體上的多個凹槽，所述環(huán)形本體包括內(nèi)周壁和外周壁，所述凹槽 靠近所述內(nèi)周壁和外周壁的邊緣為弧形。
7.如權(quán)利要求6所述的化學(xué)機械研磨設(shè)備，其特征在于，所述凹槽貫穿所述環(huán)形本體 的寬度。
8.如權(quán)利要求6所述的化學(xué)機械研磨設(shè)備，其特征在于，所述弧形的角度為30 75度。
9.如權(quán)利要求6至8中任一項所述的化學(xué)機械研磨設(shè)備，其特征在于，所述凹槽的數(shù)量 為4 20個。
10.如權(quán)利要求9所述的化學(xué)機械研磨設(shè)備，其特征在于，所述環(huán)形本體的材質(zhì)為聚苯硫醚。
專利摘要本實用新型公開了一種晶圓研磨定位環(huán)以及化學(xué)機械研磨設(shè)備，所述晶圓研磨定位環(huán)包括環(huán)形本體以及設(shè)置于環(huán)形本體上的多個凹槽，所述環(huán)形本體包括內(nèi)周壁和外周壁，所述凹槽靠近內(nèi)周壁和外周壁的邊緣為弧形。本實用新型可防止晶圓研磨定位環(huán)磨損研磨墊，避免產(chǎn)生顆粒污染源，從而防止在晶圓表面出現(xiàn)劃痕缺陷，有利于提高產(chǎn)品的良率，并可延長研磨墊的使用壽命。
文檔編號B24B37/00GK201856158SQ201020264489
公開日2011年6月8日 申請日期2010年7月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月20日
發(fā)明者吳端毅, 張健, 張溢鋼, 林保璋, 高思瑋 申請人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司