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(duì)現(xiàn)代社會(huì)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(lè)領(lǐng)域內(nèi)分析和傳遞數(shù)據(jù)、思想及趨勢(shì)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(guò)程來(lái)制造晶圓。對(duì)于IC晶圓的制造來(lái)說(shuō)，以有效和充分的方式執(zhí)行拋光步驟是個(gè)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(guò)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(gè)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(gè)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(gè)組件。將IC組件疊加所說(shuō)的層內(nèi)時(shí)，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(gè)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(shí)會(huì)增加拋光墊的研磨特性?；瘜W(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(guò)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(huì)顯著地影響研磨液在幫助拋光時(shí)的研磨和化學(xué)特性的效果，這又會(huì)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(gè)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(guò)程中使用的研磨液能提供某些好處，但是也會(huì)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(guò)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(huì)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(shí)，研磨液的研磨特性會(huì)減弱。如果晶圓的一部分暴露與過(guò)量的研磨液相接處，則該部分會(huì)被以更快的速度去除掉。因而，研磨液會(huì)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(huì)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(guò)程中，隨著研磨液的消耗會(huì)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(huì)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(dòng)的研磨顆粒，也不會(huì)導(dǎo)致晶片表面上過(guò)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(gè)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(duì)45nm級(jí)甚至以下的工藝技術(shù)越來(lái)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(huì)降低研磨速率甚至對(duì)晶圓造成劃傷。專利號(hào)為US2002/0049027A1的美國(guó)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(wèn)題，公開號(hào)為1438931A 的中國(guó)專利公開了一種擺動(dòng)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(dòng)，從而在極短的時(shí)間和極少的勞動(dòng)力將研磨墊使用過(guò)的部分更換為新的研磨墊，繼續(xù)對(duì)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(wèn)題，固定研磨顆粒固著在研磨墊的基帶上時(shí)，從制作成型到與晶圓表面接觸開始研磨之間會(huì)接觸到空氣，外界潮濕的空氣及水分會(huì)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(guò)程中會(huì)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(duì)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(guò)程中，晶圓離開化學(xué)機(jī)械研磨設(shè)備之前，要對(duì)晶圓采用高壓清洗過(guò)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(tái)。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(huì)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(shí)對(duì)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(wèn)題是，提供一種降低研磨過(guò)程中對(duì)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(wèn)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(tái)，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(tái)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(dòng)晶圓移至所述化學(xué)機(jī)械研磨墊(簡(jiǎn)稱研磨墊)上的空白區(qū)域，研磨頭帶動(dòng)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(shí)，研磨頭帶動(dòng)晶圓平移至空白區(qū)域，清洗噴管噴射高壓水對(duì)晶圓進(jìn)行沖洗的同時(shí)，研磨頭帶動(dòng)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(shí)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(guò)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(shuō)明書附圖，對(duì)本實(shí)用新型的內(nèi)容作進(jìn)一步說(shuō)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(shí)，為了便于說(shuō)明，示意圖不依照一般比例局部放大，不應(yīng)以此作為對(duì)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(tái)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(shí)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(tái)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(dòng)的速度轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)研磨墊300移動(dòng)，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(shí)間，節(jié)約勞動(dòng)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(guò)程中，研磨墊300 在供應(yīng)滾筒201和回收滾筒203的帶動(dòng)下，在所述研磨平臺(tái)103上以既定的速度滑動(dòng)。所述晶圓100與位于研磨平臺(tái)103上的研磨墊300接觸，并形成一定的壓力，基座101帶動(dòng)研磨平臺(tái)103及上方研磨墊300轉(zhuǎn)動(dòng)，供應(yīng)滾筒201和回收滾筒203也相應(yīng)圍繞研磨平臺(tái)103 轉(zhuǎn)動(dòng)，研磨頭105帶動(dòng)晶圓100轉(zhuǎn)動(dòng)，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(guò)程示意圖。請(qǐng)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(dòng)晶圓100移至研磨墊100上的空白區(qū)域，研磨頭105帶動(dòng)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(shí)，研磨頭105帶動(dòng)晶圓100平移至空白區(qū)域，清洗噴管207 噴射高壓水對(duì)晶圓進(jìn)行沖洗的同時(shí)，研磨頭105帶動(dòng)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(huì)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(duì)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(shí)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(shí)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(dòng)與潤(rùn)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(tái)，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(tái)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(shí)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(hào)B24D13/16GK201960464SQ20102069435
公開日2011年9月7日 申請(qǐng)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(qǐng)人:中芯國(guó)際集成電路制造(上海)有限公司