一種化學(xué)機(jī)械研磨裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供一種化學(xué)機(jī)械研磨裝置，所述化學(xué)機(jī)械研磨裝置至少包括：用于承載晶圓的研磨平臺(tái)；位于所述研磨平臺(tái)上的環(huán)形電磁鐵以及收容于所述環(huán)形電磁鐵內(nèi)并與之間隔的實(shí)心電磁鐵；所述環(huán)形電磁鐵和實(shí)心電磁鐵分別連接電源；位于所述環(huán)形電磁鐵和實(shí)心電磁鐵上的彈性材料層；位于所述彈性材料層上與所述環(huán)形電磁鐵和實(shí)心電磁鐵分別對(duì)應(yīng)的環(huán)形銜鐵和實(shí)心銜鐵以及位于所述環(huán)形銜鐵和實(shí)心銜鐵上的研磨墊；研磨墊上表面具有用于分布研磨液的溝槽。該裝置可自動(dòng)變化研磨墊溝槽深淺，因此可對(duì)不同的晶圓進(jìn)行選擇性研磨，提高了產(chǎn)品的良率。
【專利說明】一種化學(xué)機(jī)械研磨裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，特別是涉及一種化學(xué)機(jī)械研磨裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在半導(dǎo)體制造流程中，涉及化學(xué)機(jī)械研磨工藝。圖1為的是現(xiàn)在技術(shù)中化學(xué)機(jī)械研磨裝置的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，該裝置包括:研磨平臺(tái)10、位于研磨平臺(tái)10上的研磨墊11、研磨墊11上表面具有溝槽。如圖2表示的是現(xiàn)有技術(shù)中的研磨墊上表面的俯視示意圖。該研磨墊上帶有環(huán)形溝槽。圖1中，研磨頭13將晶圓12緊壓在研磨墊11上，研磨液通過供應(yīng)單元輸送到研磨墊11上，并通過離心力均勻地分布在研磨墊11的溝槽中，當(dāng)研磨平臺(tái)10在馬達(dá)驅(qū)動(dòng)下旋轉(zhuǎn)時(shí)，研磨頭13和晶圓12也同時(shí)進(jìn)行相應(yīng)運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)晶圓12的化學(xué)機(jī)械研磨。
[0003]而在現(xiàn)行的化學(xué)機(jī)械研磨工藝當(dāng)中，有些產(chǎn)品的晶圓需要對(duì)其中心部位進(jìn)行高研磨或加深研磨，而有些產(chǎn)品的晶圓則需要對(duì)其邊緣部位進(jìn)行高研磨或加深研磨。有些研磨墊中心部位的溝槽形狀不夠好，或溝槽深度不夠；而有些研磨墊邊緣部位的溝槽形狀不夠好，或溝槽深度不夠。在晶圓不同位置需要進(jìn)行選擇性研磨或研磨墊不同部位溝槽的深度不均勻的情況下，如果采用傳統(tǒng)的化學(xué)機(jī)械研磨工藝會(huì)影響晶圓的研磨效果，也會(huì)造成晶圓某些部位因研磨不到位或研磨過度對(duì)后續(xù)工藝產(chǎn)生影響以及對(duì)產(chǎn)品良率產(chǎn)生影響，這些問題目前還沒有更好的解決方法。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本實(shí)用新型的目的在于提供一種化學(xué)機(jī)械研磨裝置，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中由產(chǎn)品本身的選擇性研磨或研磨墊溝槽的不均勻性而影響晶圓研磨效果的問題及其對(duì)產(chǎn)品良率影響的問題。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本實(shí)用新型提供一種化學(xué)機(jī)械研磨裝置，所述化學(xué)機(jī)械研磨裝置置至少包括:
[0006]用于承載晶圓的研磨平臺(tái)；
[0007]位于所述研磨平臺(tái)上的環(huán)形電磁鐵以及收容于所述環(huán)形電磁鐵內(nèi)并與之間隔的實(shí)心電磁鐵；所述環(huán)形電磁鐵和實(shí)心電磁鐵分別連接電源；
[0008]位于所述環(huán)形電磁鐵和實(shí)心電磁鐵上的彈性材料層；
[0009]位于所述彈性材料層上與所述環(huán)形電磁鐵和實(shí)心電磁鐵分別對(duì)應(yīng)的環(huán)形銜鐵和實(shí)心銜鐵，以及位于所述環(huán)形銜鐵和實(shí)心銜鐵上的研磨墊。
[0010]作為本實(shí)用新型的化學(xué)機(jī)械研磨裝置的一種優(yōu)選方案，所述實(shí)心銜鐵和所述環(huán)形銜鐵粘貼在研磨墊的下表面。
[0011]作為本實(shí)用新型的化學(xué)機(jī)械研磨裝置的一種優(yōu)選方案，所述實(shí)心電磁鐵和所述環(huán)形電磁鐵粘貼在研磨平臺(tái)的上表面。
[0012]作為本實(shí)用新型的化學(xué)機(jī)械研磨裝置的一種優(yōu)選方案，所述彈性材料層為海綿、橡膠或軟質(zhì)泡沫塑料。
[0013]作為本實(shí)用新型的化學(xué)機(jī)械研磨裝置的一種優(yōu)選方案，所述研磨墊上表面具有用于分布研磨液的溝槽。
[0014]作為本實(shí)用新型的化學(xué)機(jī)械研磨裝置的一種優(yōu)選方案，所述彈性材料層在彈性限度內(nèi)的形變量為75微米~125微米。
[0015]作為本實(shí)用新型的化學(xué)機(jī)械研磨裝置的一種優(yōu)選方案，所述環(huán)形銜鐵和環(huán)形電磁鐵形狀相同，實(shí)心銜鐵和實(shí)心電磁鐵形狀相同。
[0016]作為本實(shí)用新型的化學(xué)機(jī)械研磨裝置的一種優(yōu)選方案，所述環(huán)形銜鐵和實(shí)心銜鐵厚度相同，環(huán)形電磁鐵和實(shí)心電磁鐵厚度相同。
[0017]作為本實(shí)用新型的化學(xué)機(jī)械研磨裝置的一種優(yōu)選方案，所述環(huán)形銜鐵和實(shí)心銜鐵的材料為軟磁材料。
[0018]如上所述，本實(shí)用新型的化學(xué)機(jī)械研磨裝置，通過在所述研磨平臺(tái)和所述研磨墊之間增加環(huán)形電磁鐵和實(shí)心 電磁鐵、彈性材料層以及與環(huán)形電磁鐵和實(shí)心電磁鐵分別對(duì)應(yīng)的環(huán)形銜鐵和實(shí)心銜鐵，具有以下有益效果:不僅可以適用于不同的研磨產(chǎn)品，還可以適用于不同機(jī)臺(tái)研磨墊不同部位溝槽深度不均勻的情況，極大地提高了不同產(chǎn)品的研磨良率以及提升了產(chǎn)品在生產(chǎn)過程中的工藝水平。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中的化學(xué)機(jī)械研磨裝置的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖2為現(xiàn)有技術(shù)中的研磨墊上表面的俯視示意圖。
[0021]圖3為本實(shí)用新型的化學(xué)機(jī)械研磨裝置的剖面示意圖。
[0022]圖4為本實(shí)用新型的環(huán)形電磁鐵和實(shí)心銜電磁鐵的俯視示意圖。
[0023]圖5為本實(shí)用新型的實(shí)心銜鐵被吸合的剖面示意圖。
[0024]圖6為本實(shí)用新型的環(huán)形銜鐵被吸合的剖面示意圖。
[0025]元件標(biāo)號(hào)說明
[0026]
10、31研磨平臺(tái)
11、37研磨墊
12晶圓
13研磨頭
32環(huán)形電磁鐵
33實(shí)心電磁鐵
34彈性材料層
35環(huán)形銜鐵
36實(shí)心銜鐵
38、39 電源【具體實(shí)施方式】
[0027]以下由特定的具體實(shí)施例說明本實(shí)用新型的實(shí)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(shí)用新型的其他優(yōu)點(diǎn)及功效。
[0028]請(qǐng)參閱圖3至圖6。需要說明的是，本實(shí)施例中所提供的圖示僅以示意方式說明本實(shí)用新型的基本構(gòu)想，遂圖式中僅顯示與本實(shí)用新型中有關(guān)的組件而非按照實(shí)際實(shí)施時(shí)的組件數(shù)目、形狀及尺寸繪制，其實(shí)際實(shí)施時(shí)各組件的型態(tài)、數(shù)量及比例可為一種隨意的改變，且其組件布局型態(tài)也可能更為復(fù)雜。
[0029]如圖3所示，本實(shí)用新型提供一種化學(xué)機(jī)械研磨裝置，該裝置中的研磨平臺(tái)31用來承載晶圓，本實(shí)施例中，所述研磨平臺(tái)31上面置有環(huán)形電磁鐵32以及收容于所述環(huán)形電磁鐵32內(nèi)并與所述環(huán)形電磁鐵32間隔的實(shí)心電磁鐵33。參照?qǐng)D4，表示的是環(huán)形電磁鐵32內(nèi)部置有圓形的實(shí)心電磁鐵33的俯視示意圖。所述環(huán)形電磁鐵32和實(shí)心電磁鐵33固定于所述研磨平臺(tái)的上表面。本實(shí)施例中，環(huán)形電磁鐵32和實(shí)心電磁鐵33采用粘貼的方式使其固定于所述研磨平臺(tái)31的上表面。本實(shí)施例中，所述環(huán)形電磁鐵32和實(shí)心電磁鐵33分別接有電源38和電源39。
[0030]如圖3所示，在所述環(huán)形電磁鐵32和實(shí)心電磁鐵33上方置有彈性材料層34，所述彈性材料層34可以是海綿、橡膠或軟質(zhì)泡沫塑料等。本實(shí)施例中，彈性材料層采用軟質(zhì)泡沫塑料。所述的彈性材料層34可以粘貼在所述環(huán)形電磁鐵32以及實(shí)心電磁鐵33的上表面，也可以以其他不影響裝置工作的方式固定于所述環(huán)形電磁鐵32以及實(shí)心電磁鐵33的上表面。
[0031]如圖3所示，在所述彈性材料層34的上方置有與環(huán)形電磁鐵32以及實(shí)心電磁鐵33分別對(duì)應(yīng)的環(huán)形銜鐵35以及實(shí)心銜鐵36。所述環(huán)形銜鐵35收容于所述實(shí)心銜鐵36內(nèi)部，環(huán)形銜鐵35與環(huán)形電磁鐵32可以都為圓形、橢圓形或矩形等；實(shí)心電磁鐵33與實(shí)心銜鐵36是分別收容于環(huán)形銜鐵35與環(huán)形電磁鐵32內(nèi)部的實(shí)心的圓形、橢圓形或矩形等形狀結(jié)構(gòu)。本實(shí)施例中，如圖4所示，環(huán)形電磁鐵32和實(shí)心銜電磁鐵33分別為圓環(huán)形和收容于圓環(huán)形結(jié)構(gòu)內(nèi)部的實(shí)心圓形狀，環(huán)形銜鐵35和實(shí)心銜鐵36的形狀分別與所述環(huán)形電磁鐵32和實(shí)心銜電磁鐵33的形狀相同，為圓環(huán)形和實(shí)心圓形狀；環(huán)形銜鐵35與環(huán)形電磁鐵32以及實(shí)心電磁鐵33與實(shí)心銜鐵36的厚度可以根據(jù)需要分別設(shè)置為相同或不同，本實(shí)施例中，環(huán)形銜鐵35與環(huán)形電磁鐵32以及實(shí)心電磁鐵33與實(shí)心銜鐵36的厚度分別設(shè)置為相同。
[0032]如圖3所示，在所述環(huán)形銜鐵35和實(shí)心銜鐵36的上方置有用于研磨晶圓的研磨墊37，所述研磨墊37的上表面具有用于分布研磨液的溝槽。置于彈性材料層34和研磨墊37之間的環(huán)形銜鐵35和實(shí)心銜鐵36固定于所述研磨墊37的下表面。本實(shí)施例中，將環(huán)形銜鐵35和實(shí)心銜鐵36采用粘貼的方式固定于所述研磨墊37的下表面，除此以外的其他實(shí)施例中采用粘貼以外的其他固定方式均落在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。本實(shí)施例中，彈性材料層34的上表面粘貼在所述環(huán)形銜鐵35和實(shí)心銜鐵36的下表面。當(dāng)研磨墊在重力作用下足以接觸到所述下沉的實(shí)心銜鐵或環(huán)形銜鐵上時(shí)，也可以選擇不用粘貼在研磨墊的下表面。
[0033]本實(shí)施例中的環(huán)形銜鐵和實(shí)心銜鐵所用的材料為軟磁材料，軟磁材料易于磁化也易于退磁，使裝置在通電和斷電的情況下更容易使銜鐵恢復(fù)至初始的位置。
[0034]本實(shí)用新型可以應(yīng)用于以下幾種情況的研磨:
[0035]一種情況是，晶圓邊緣需要高研磨，即晶圓的邊緣部位需要研磨加深或當(dāng)研磨裝置的研磨墊邊緣部位溝槽的深度不夠?qū)е碌木A邊緣部位達(dá)不到很好的研磨效果時(shí)，接有電源的實(shí)心電磁鐵33通電而環(huán)形電磁鐵32斷電，即如圖5中所示的電源39連通，電源38關(guān)閉。而接通電源的實(shí)心電磁鐵33會(huì)吸合位于其上方的實(shí)心銜鐵36，使得粘貼于實(shí)心電磁鐵33上表面的彈性材料層發(fā)生壓縮形變，同時(shí)會(huì)帶動(dòng)實(shí)心銜鐵36上方的研磨墊37上表面的中心部位的溝槽發(fā)生下沉，此時(shí)研磨墊37呈圖5所示的形狀，這種情況下，當(dāng)晶圓研磨時(shí)，研磨墊的邊緣部位可以增大與晶圓邊緣的擠壓，從而導(dǎo)致晶圓邊緣發(fā)生高效研磨。當(dāng)不需要對(duì)晶圓邊緣進(jìn)行高效研磨時(shí)，對(duì)電源39斷電即可使所述實(shí)心銜鐵36恢復(fù)到初始位置。
[0036]另一種情況是，當(dāng)晶圓中心部位需要高研磨時(shí)，即晶圓的中心部位需要研磨加深或當(dāng)研磨裝置的研磨墊中心部位溝槽的深度不夠?qū)е碌木A中心部位達(dá)不到良好的研磨效果,此時(shí)接有電源的環(huán)形電磁鐵32通電而實(shí)心電磁鐵33斷電，即如圖6中所示的電源38通電，電源39關(guān)閉。而接通電源的環(huán)形電磁鐵32會(huì)吸合位于其上方的環(huán)形銜鐵35，使得粘貼于環(huán)形電磁鐵32上表面的彈性材料層發(fā)生壓縮形變，同時(shí)會(huì)帶動(dòng)環(huán)形銜鐵35上方的研磨墊37上表面邊緣部位的溝槽發(fā)生下沉，此時(shí)研磨墊37呈圖6所示的形狀，這種情況下，當(dāng)晶圓研磨時(shí)，研磨墊的中心部位可以增大與晶圓中心的擠壓，從而導(dǎo)致晶圓中心部位發(fā)生高效研磨。當(dāng)不需要對(duì)晶圓中心部位進(jìn)行高效研磨時(shí)，對(duì)電源38斷電即可使所述環(huán)形銜鐵35恢復(fù)到初始位置。
[0037]由于研磨需要晶圓表面高低起伏相差的范圍為75微米?125微米，因此本實(shí)施例中選擇的彈性材料層在其彈性限度內(nèi)的形變量為75微米?125微米。
[0038]環(huán)形電磁鐵32與實(shí)心電磁鐵33以及在所述環(huán)形電磁鐵32與實(shí)心電磁鐵33上方與其對(duì)應(yīng)的環(huán)形銜鐵35和實(shí)心銜鐵36之間留有間隔，該間隔的作用是防止在環(huán)形銜鐵或?qū)嵭你曡F被吸合或恢復(fù)的過程中對(duì)該裝置產(chǎn)生摩擦，從而影響研磨效果以及損壞裝置。
[0039]綜上所述，本實(shí)用新型的一種化學(xué)機(jī)械研磨裝置通過在所述研磨平臺(tái)31以及所述研磨墊37之間增加三層裝置:實(shí)心電磁鐵和環(huán)形電磁鐵、位于實(shí)心電磁鐵和環(huán)形電磁鐵上方的彈性材料層以及彈性材料層上方與實(shí)心電磁鐵和環(huán)形電磁鐵分別對(duì)應(yīng)的實(shí)心銜鐵和環(huán)形銜鐵來控制研磨墊溝槽的高度變化，從而控制晶圓不同部位的研磨效率和研磨深度。所以，本實(shí)用新型有效克服了現(xiàn)有技術(shù)中的種種缺點(diǎn)而具高度產(chǎn)業(yè)利用價(jià)值。
[0040]上述實(shí)施例僅例示性說明本實(shí)用新型的原理及其功效，而非用于限制本實(shí)用新型。任何熟悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本實(shí)用新型的精神及范疇下，對(duì)上述實(shí)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(shí)者在未脫離本實(shí)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(shí)用新型的權(quán)利要求所涵蓋。
【權(quán)利要求】
1.一種化學(xué)機(jī)械研磨裝置，其特征在于，所述化學(xué)機(jī)械研磨裝置至少包括: 用于承載晶圓的研磨平臺(tái)； 位于所述研磨平臺(tái)上的環(huán)形電磁鐵以及收容于所述環(huán)形電磁鐵內(nèi)并與之間隔的實(shí)心電磁鐵；所述環(huán)形電磁鐵和實(shí)心電磁鐵分別連接電源； 位于所述環(huán)形電磁鐵和實(shí)心電磁鐵上的彈性材料層； 位于所述彈性材料層上與所述環(huán)形電磁鐵和實(shí)心電磁鐵分別對(duì)應(yīng)的環(huán)形銜鐵和實(shí)心銜鐵；以及位于所述環(huán)形銜鐵和實(shí)心銜鐵上的研磨墊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的化學(xué)機(jī)械研磨裝置，其特征在于:所述實(shí)心銜鐵和所述環(huán)形銜鐵粘貼在研磨墊的下表面。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的化學(xué)機(jī)械研磨裝置，其特征在于:所述實(shí)心電磁鐵和所述環(huán)形電磁鐵粘貼在研磨平臺(tái)的上表面。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的化學(xué)機(jī)械研磨裝置，其特征在于:所述彈性材料層為海綿、橡膠或軟質(zhì)泡沫塑料。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的化學(xué)機(jī)械研磨裝置，其特征在于:所述研磨墊上表面具有用于分布研磨液的溝槽。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的化學(xué)機(jī)械研磨裝置，其特征在于:所述彈性材料層在彈性限度內(nèi)的形變量為75微米?125微米。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的化學(xué)機(jī)械研磨裝置，其特征在于:所述環(huán)形銜鐵和環(huán)形電磁鐵形狀相同，實(shí)心銜鐵和實(shí)心電磁鐵形狀相同。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的化學(xué)機(jī)械研磨裝置，其特征在于:所述環(huán)形銜鐵和實(shí)心銜鐵厚度相同，環(huán)形電磁鐵和實(shí)心電磁鐵厚度相同。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的化學(xué)機(jī)械研磨裝置，其特征在于:所述環(huán)形銜鐵和實(shí)心銜鐵的材料為用軟磁材料。
【文檔編號(hào)】B24B37/34GK203680027SQ201320833842
【公開日】2014年7月2日 申請(qǐng)日期:2013年12月17日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月17日
【發(fā)明者】唐強(qiáng), 洪中山 申請(qǐng)人:中芯國(guó)際集成電路制造(北京)有限公司