本實(shí)用新型涉及半導(dǎo)體裝置領(lǐng)域，特別涉及一種研磨頭結(jié)構(gòu)及化學(xué)機(jī)械研磨裝置。

背景技術(shù)：

隨著半導(dǎo)體技術(shù)的不斷發(fā)展，以及大規(guī)模集成電路互聯(lián)層的不斷增加，導(dǎo)電層和絕緣介質(zhì)層的平坦化技術(shù)變得尤為關(guān)鍵。二十世紀(jì)80年代，由IBM公司首創(chuàng)的化學(xué)機(jī)械研磨(CMP)技術(shù)被認(rèn)為是目前全局平坦化的最有效方法。

化學(xué)機(jī)械研磨技術(shù)兼具機(jī)械式研磨與化學(xué)式研磨兩種作用，可以使整個(gè)晶圓表面達(dá)到平坦化，以便于后續(xù)進(jìn)行薄膜沉積等工藝。在進(jìn)行CMP的過(guò)程中，通過(guò)研磨頭將待研磨的晶圓壓在研磨墊上并帶動(dòng)晶圓旋轉(zhuǎn)，而研磨墊則以相反的方向旋轉(zhuǎn)。在進(jìn)行研磨時(shí)，通過(guò)研磨液輸送裝置將所需要的研磨液添加到晶圓與研磨墊之間，然后，隨著研磨墊和待研磨晶圓之間的高速運(yùn)轉(zhuǎn)，待研磨晶圓表面的反應(yīng)產(chǎn)物被不斷地剝離，反應(yīng)產(chǎn)物隨著研磨漿料被帶走。待研磨晶圓的新表面又會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)物再被剝離出來(lái)，這樣循環(huán)往復(fù)，在機(jī)械研磨和化學(xué)腐蝕的共同作用下，使晶圓表面平坦化。

但是在不斷的機(jī)械研磨過(guò)程中，研磨所產(chǎn)生的顆?；蚪Y(jié)晶會(huì)附著在化學(xué)機(jī)械研磨裝置上，進(jìn)而會(huì)影響研磨效果，因此，在研磨一片或多片晶圓之后，通常需要對(duì)機(jī)械研磨所產(chǎn)生的顆粒或結(jié)晶進(jìn)行沖洗。在沖洗過(guò)程中，在研磨頭的外殼上不可避免的會(huì)有水殘留，而之后進(jìn)行化學(xué)機(jī)械研磨，在吸附晶圓時(shí)，外殼上的水會(huì)不定時(shí)的流到研磨墊上，會(huì)造成研磨液的不定時(shí)稀釋，進(jìn)而對(duì)研磨效果造成影響。

因此，如何避免研磨頭外殼上的水對(duì)研磨液的影響是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的一個(gè)技術(shù)問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于提供一種研磨頭結(jié)構(gòu)及化學(xué)機(jī)械研磨裝置，及時(shí)排除研磨頭外殼上的水，提高化學(xué)機(jī)械研磨的研磨效果。

為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供一種研磨頭結(jié)構(gòu)，包括研磨頭以及位于所述研磨頭頂部的外殼，在所述外殼的上表面設(shè)置有多個(gè)導(dǎo)流孔，在所述外殼內(nèi)設(shè)置有多個(gè)通道，在所述外殼的側(cè)壁上設(shè)置有多個(gè)通道出口；所述通道導(dǎo)通所述導(dǎo)流孔和所述通道出口。

優(yōu)選的，多個(gè)所述導(dǎo)流孔連通至一個(gè)所述通道。

優(yōu)選的，多個(gè)所述導(dǎo)流孔在所述外殼的上表面上均勻分布。

優(yōu)選的，所述導(dǎo)流孔在所述外殼的上表面上排列成多個(gè)同心的環(huán)形。

更優(yōu)選的，最外層的所述環(huán)形上的每一所述導(dǎo)流孔均與所述環(huán)形的中心形成一連線，每一所述連線與剩余的所述環(huán)形的交點(diǎn)處均設(shè)置有一所述導(dǎo)流孔，位于同一所述連線上的所述導(dǎo)流孔連通至一個(gè)所述通道。

優(yōu)選的，所述導(dǎo)流孔所在的方向與水平面具有一第一夾角，所述第一夾角大于0度，且小于等于90度。

優(yōu)選的，所述通道所在的方向與水平面具有一第二夾角，所述第二夾角小于所述第一夾角。

優(yōu)選的，每個(gè)所述通道出口處均設(shè)置有文丘里管。

優(yōu)選的，所述文丘里管中間窄兩端寬，在窄位置處設(shè)置有開口，從所述文丘里管的一端通入有壓縮氣體。

優(yōu)選的，所述文丘里管與所述通道相垂直，且所述通道出口對(duì)應(yīng)于所述文丘里管窄位置處的開口。

優(yōu)選的，在所述導(dǎo)流孔及通道中均設(shè)置有導(dǎo)流管。

相應(yīng)的，本實(shí)用新型還提供一種化學(xué)機(jī)械研磨裝置，包含上述的研磨頭結(jié)構(gòu)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型所提供的研磨頭結(jié)構(gòu)及化學(xué)機(jī)械研磨裝置，在外殼的上表面設(shè)置有多個(gè)導(dǎo)流孔，在所述外殼內(nèi)設(shè)置有多個(gè)通道，在所述外殼的側(cè)壁上設(shè)置有多個(gè)通道出口；所述通道導(dǎo)通所述導(dǎo)流孔和所述通道出口；在對(duì)化學(xué)機(jī)械研磨裝置進(jìn)行清洗之后，殘留在研磨頭外殼上的水能夠通過(guò)導(dǎo)流孔及通道流至研磨墊上，經(jīng)過(guò)處理之后再開始進(jìn)行化學(xué)機(jī)械研磨，從而避免了在研磨過(guò)程中外殼上的水流到研磨墊上對(duì)研磨液造成影響，從而提高了研磨的效果；并且，由于外殼上的水能夠及時(shí)的排出，從而防止在研磨過(guò)程中外殼上水的流出帶來(lái)的結(jié)晶或顆粒，減少了由此產(chǎn)生的劃傷等不良。

附圖說(shuō)明

圖1是發(fā)明人所熟知的化學(xué)機(jī)械研磨裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本實(shí)用新型一實(shí)施例所提供的研磨頭結(jié)構(gòu)的截面圖。

圖3是本實(shí)用新型一實(shí)施例所提供的研磨頭結(jié)構(gòu)的俯視圖。

圖4是本實(shí)用新型一實(shí)施例所提供的研磨頭結(jié)構(gòu)中文丘特管的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

請(qǐng)參考圖1所示，其為發(fā)明人所熟知的化學(xué)機(jī)械研磨裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，所述化學(xué)機(jī)械研磨裝置包括研磨頭11、研磨墊12、研磨液輸送管13以及修正裝置14。其中，所述研磨墊12置于承載臺(tái)上(圖1中未示出)。所述研磨液輸送管13與修正裝置14分別通過(guò)相應(yīng)的連接裝置(圖1中未示出)固定在整個(gè)化學(xué)機(jī)械研磨裝置的側(cè)壁或底部。

在研磨過(guò)程中，首先，將待研磨晶圓(圖1中未示出)置于所述研磨頭11和所述研磨墊12之間，并通過(guò)所述研磨頭11來(lái)吸附所述待研磨晶圓。然后，通過(guò)所述研磨液輸送管13輸送所需的研磨液，所述研磨液置于所述待研磨晶圓和所述研磨墊12之間。接著，通過(guò)與所述化學(xué)機(jī)械研磨裝置相應(yīng)的控制裝置(圖1中未示出)來(lái)驅(qū)動(dòng)器工作。具體的，通過(guò)所述研磨頭11對(duì)所述待研磨晶圓產(chǎn)生一個(gè)向下的壓力，使所述待研磨晶圓與所述研磨墊12相接觸，并使所述研磨頭11和所述研磨墊12以同方向(如圖1所示為逆時(shí)針方向)不同轉(zhuǎn)速進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)；同時(shí)，通過(guò)所述研磨液輸送管13在所述研磨墊12和待研磨晶圓之間圍繞所述待研磨晶圓的周邊輸送所需的研磨液，從而對(duì)所述待研磨晶圓進(jìn)行化學(xué)機(jī)械研磨。

在不斷的機(jī)械研磨過(guò)程中，研磨所產(chǎn)生的顆?；蚪Y(jié)晶會(huì)附著在化學(xué)機(jī)械研磨裝置上，進(jìn)而會(huì)影響研磨效果，因此，在研磨一片或多片晶圓之后，通常需要對(duì)機(jī)械研磨所產(chǎn)生的顆?；蚪Y(jié)晶進(jìn)行沖洗。在沖洗過(guò)程中，在研磨頭11的外殼上不可避免的會(huì)有水殘留，而沖洗之后進(jìn)行化學(xué)機(jī)械研磨，在研磨頭11吸附待研磨晶圓時(shí)，外殼上的水會(huì)不定時(shí)的流到研磨墊上，會(huì)造成研磨液的不定時(shí)稀釋，進(jìn)而對(duì)研磨效果造成影響。

發(fā)明人經(jīng)過(guò)研究，對(duì)研磨頭進(jìn)行設(shè)計(jì)，提出了一種研磨頭結(jié)構(gòu)及化學(xué)機(jī)械研磨裝置，通過(guò)在研磨頭的外殼的上表面設(shè)置有多個(gè)導(dǎo)流孔，在所述外殼內(nèi)設(shè)置有多個(gè)通道，在所述外殼的側(cè)壁上設(shè)置有多個(gè)通道出口；所述通道導(dǎo)通所述導(dǎo)流孔和所述通道出口；在對(duì)化學(xué)機(jī)械研磨裝置進(jìn)行清洗之后，殘留在研磨頭上的水能夠通過(guò)導(dǎo)流孔及通道流至研磨墊上，然后再開始進(jìn)行化學(xué)機(jī)械研磨，從而避免了在研磨過(guò)程中外殼上的水對(duì)研磨液的影響，從而提高了研磨的效果。

以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型提供的一種研磨頭結(jié)構(gòu)及化學(xué)機(jī)械研磨裝置進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。根據(jù)下面說(shuō)明和權(quán)利要求書，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)和特征將更清楚。需說(shuō)明的是，附圖均采用非常簡(jiǎn)化的形式且均使用非精準(zhǔn)的比例，僅用以方便、明晰地輔助說(shuō)明本實(shí)用新型實(shí)施例的目的。

請(qǐng)參考圖2，圖2為本實(shí)用新型一實(shí)施例所提供的研磨頭結(jié)構(gòu)的截面圖。如圖2所示，本實(shí)用新型提供一種研磨頭結(jié)構(gòu)，包括研磨頭100以及位于所述研磨頭100頂部的外殼200，在所述外殼200的上表面設(shè)置有多個(gè)導(dǎo)流孔210，在所述外殼200內(nèi)設(shè)置有多個(gè)通道220，在所述外殼200的側(cè)壁上設(shè)置有多個(gè)通道出口230；所述通道220導(dǎo)通所述導(dǎo)流孔210和所述通道出口230。所述晶圓(圖2中未示出)放置于所述研磨頭100的底部。

多個(gè)所述導(dǎo)流孔210可以連通至一個(gè)所述通道220，例如，2個(gè)、3個(gè)、4個(gè)或更多個(gè)導(dǎo)流孔210連通至一個(gè)所述通道220。本實(shí)施例中，3個(gè)所述導(dǎo)流孔210連通至一個(gè)所述通道220。

在本實(shí)施例中，多個(gè)所述導(dǎo)流孔210在所述外殼200的上表面上均勻分布。優(yōu)選的，所述導(dǎo)流孔210在所述外殼200的上表面上排列成多個(gè)同心的環(huán)形240，如圖3所示，其為本實(shí)用新型一實(shí)施例所提供的研磨頭結(jié)構(gòu)的俯視圖。最外層的所述環(huán)形240上的每一所述導(dǎo)流孔210均與所述環(huán)形的中心O形成一連線，每一所述連線與剩余的所述環(huán)形240的交點(diǎn)處均設(shè)置有一所述導(dǎo)流孔210，位于同一所述連線上的所述導(dǎo)流孔210連通至一個(gè)所述通道220?？梢岳斫獾氖?，所述連線指的是最外層的所述環(huán)形240上的每一所述導(dǎo)流孔210與所述環(huán)形240的中心O之間的線段。在圖3中，每個(gè)環(huán)形240上均設(shè)置有4個(gè)導(dǎo)流孔210。每個(gè)環(huán)形240上的導(dǎo)流孔210的數(shù)量由實(shí)際需求決定，可以設(shè)置更多的導(dǎo)流孔，每個(gè)環(huán)形240上導(dǎo)流孔的數(shù)量保持一致。需要說(shuō)明的是，本實(shí)施例僅以研磨頭外殼的俯視圖為圓形為例進(jìn)行說(shuō)明，在其他實(shí)施例中，所述研磨頭及研磨頭外殼可以為本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的其他形狀。同樣的，本實(shí)施例僅以環(huán)形240為圓形為例來(lái)進(jìn)行說(shuō)明，在其他實(shí)施例中，所述環(huán)形240可以為正方形、長(zhǎng)方形、四邊形等形狀。

所述導(dǎo)流孔210所在的方向與水平面具有一第一夾角A，所述第一夾角A大于0度，且小于等于90度，例如，所述第一夾角為30度、45度、60度或90度，優(yōu)選的為45度，以方便外殼200上的水流至所述導(dǎo)流孔210內(nèi)。所述通道200所在的方向與水平面具有一第二夾角，所述第二夾角小于所述第一夾角，以方便流至所述導(dǎo)流孔210內(nèi)的水通過(guò)所述通道220流至研磨墊。本實(shí)施例中，所述第一夾角A為90度，所述第二夾角為0度，即所述導(dǎo)流孔210與水平面垂直，所述通道220與水平面平行。

每個(gè)所述通道出口230處均設(shè)置有文丘里管300，所述文丘里管300中間窄兩端寬，如圖4所示，其為本實(shí)用新型一實(shí)施例所提供的研磨頭結(jié)構(gòu)中文丘特管的結(jié)構(gòu)示意圖。所述文丘里管300包括第一管310與位于兩端的第二管320，以及連接所述第一310與第二管320的連接管330，所述第一管310與第二320的橫截面為長(zhǎng)方形，且所述第二管320的直徑大于所述第一管310的直徑；所述連接管330的橫截面為梯形。從所述文丘里管300的一端通入有壓縮氣體，如圖中箭頭所示，在所述第一管310的側(cè)壁上設(shè)置有開口311。

文丘里效應(yīng)，也稱文氏效應(yīng)，其原理是當(dāng)風(fēng)吹過(guò)阻擋物時(shí)，在阻擋物的背風(fēng)面上方端口附件氣壓相對(duì)較低，從而產(chǎn)生吸附作用并導(dǎo)致空氣的流動(dòng)。這種效應(yīng)制作出出的管稱為文丘里管。請(qǐng)參考圖4所示，在所述文丘里管300的一端通入壓縮氣體，氣體由直徑比較大的第二管320流入直徑比較小的第一管310，氣體的流速加快，在開口311處形成一個(gè)真空區(qū)，從而產(chǎn)生吸附作用。

所述文丘里管300與所述通道220相垂直，且所述通道出口230對(duì)應(yīng)于所述文丘里管300窄位置處的開口，即所述通道出口230對(duì)應(yīng)于所述文丘里管300中第一管310側(cè)壁上的開口311。在所述文丘里管300的一端通入壓縮氣體，在所述開口311處形成一個(gè)真空區(qū)，從而產(chǎn)生吸附作用，使得與之相鄰的所述通道220內(nèi)的水從所述通道出口230處流出。

本實(shí)用新型所提供的研磨頭結(jié)構(gòu)，在研磨頭結(jié)構(gòu)的外殼的上表面設(shè)置有多個(gè)導(dǎo)流孔，在所述外殼內(nèi)設(shè)置有多個(gè)通道，在所述外殼的側(cè)壁上設(shè)置有多個(gè)通道出口；所述通道導(dǎo)通所述導(dǎo)流孔和所述通道出口；在對(duì)化學(xué)機(jī)械研磨裝置進(jìn)行清洗之后，殘留在研磨頭外殼上的水能夠通過(guò)導(dǎo)流孔及通道流至研磨墊上，經(jīng)過(guò)處理之后再開始進(jìn)行化學(xué)機(jī)械研磨，從而避免了在研磨過(guò)程中外殼上的水流到研磨墊上對(duì)研磨液造成影響，從而提高了研磨的效果。

同時(shí)，由于外殼上的水能夠及時(shí)的排出，從而避免了在研磨過(guò)程中由于水流到研磨墊上而攜帶的結(jié)晶或顆粒，可以定時(shí)清潔外殼上的結(jié)晶或顆粒，從而減少了由此產(chǎn)生的劃傷等不良。

在所述導(dǎo)流孔210及所述通道220中可以設(shè)置有導(dǎo)流管(圖中未示出)，所述導(dǎo)流管用于防止水流至所述外殼的內(nèi)部對(duì)所述外殼造成影響，以保護(hù)所述外殼。

相應(yīng)的，本實(shí)用新型還提供一種化學(xué)機(jī)械研磨裝置，包括研磨頭、研磨墊、研磨液輸送管以及修正裝置等結(jié)構(gòu)，其中所述研磨頭采用上述的研磨頭結(jié)構(gòu)。所述研磨頭結(jié)構(gòu)在外殼的上表面設(shè)置有多個(gè)導(dǎo)流孔，在所述外殼內(nèi)設(shè)置有多個(gè)通道，在所述外殼的側(cè)壁上設(shè)置有多個(gè)通道出口；所述通道導(dǎo)通所述導(dǎo)流孔和所述通道出口。

采用化學(xué)機(jī)械研磨裝置對(duì)待研磨晶圓進(jìn)行研磨，在研磨一片或多片晶圓之后，對(duì)所述化學(xué)機(jī)械研磨裝置進(jìn)行清洗，以去除在研磨過(guò)程中形成的顆?；蚪Y(jié)晶。當(dāng)研磨頭結(jié)構(gòu)的外殼上有濺射到水時(shí)，殘留在研磨頭外殼上的水能夠通過(guò)導(dǎo)流孔及通道流至研磨墊上，經(jīng)過(guò)處理之后再開始進(jìn)行化學(xué)機(jī)械研磨，從而避免了在研磨過(guò)程中外殼上的水流到研磨墊上對(duì)研磨液造成影響，從而提高了研磨的效果。

綜上所述，本實(shí)用新型所提供的研磨頭結(jié)構(gòu)及化學(xué)機(jī)械研磨裝置，在外殼的上表面設(shè)置有多個(gè)導(dǎo)流孔，在所述外殼內(nèi)設(shè)置有多個(gè)通道，在所述外殼的側(cè)壁上設(shè)置有多個(gè)通道出口；所述通道導(dǎo)通所述導(dǎo)流孔和所述通道出口；在對(duì)化學(xué)機(jī)械研磨裝置進(jìn)行清洗之后，殘留在研磨頭外殼上的水能夠通過(guò)導(dǎo)流孔及通道流至研磨墊上，經(jīng)過(guò)處理之后再開始進(jìn)行化學(xué)機(jī)械研磨，從而避免了在研磨過(guò)程中外殼上的水流到研磨墊上對(duì)研磨液造成影響，從而提高了研磨的效果；并且，由于外殼上的水能夠及時(shí)的排出，從而防止在研磨過(guò)程中外殼上水的流出帶來(lái)的結(jié)晶或顆粒，減少了由此產(chǎn)生的劃傷等不良。

上述描述僅是對(duì)本實(shí)用新型較佳實(shí)施例的描述，并非對(duì)本實(shí)用新型范圍的任何限定，本實(shí)用新型領(lǐng)域的普通技術(shù)人員根據(jù)上述揭示內(nèi)容做的任何變更、修飾，均屬于權(quán)利要求書的保護(hù)范圍。