[发明专利]抛光修整装置及抛光系统

说明书

技术领域

本发明涉及抛光设备技术领域，具体涉及一种抛光修整装置及抛光系统。

背景技术

在半导体工艺流程中，化学机械抛光(Chemical Mechanical Polishing，CMP)是非常重要的一道工序，有时也称之为化学机械平坦化(Chemical Mechanical Planarization，CMP)。所谓化学机械抛光，它是采用化学与机械综合作用从半导体硅片上去除多余材料，并使其获得平坦表面的工艺过程。具体来说，这种抛光方法通常是将待抛光的晶圆由抛光头夹持，并将其以一定压力压于一高速旋转的抛光垫上，并在包含有化学抛光剂和研磨颗粒的抛光浆料的作用下通过抛光垫与晶片的相互摩擦达到平坦化的目的。

随着超大规模集成电路的发展，半导体晶圆直径尺寸的增大，而电路元器件尺寸的减小，使元器件体积逐渐减小，导致电路结构的立体化，造成芯片的输入输出引线急剧增加，芯片内部连线和连线密度迅速上升，连线的横截面积逐渐减小，随着金属层数的增加，光刻要求每层表面必须平坦。化学机械抛光是目前在晶圆表面实现全局平坦化的通用的方法。

现在传统的抛光设备采用的是抛光头与修整器单独布置，利用抛光头及其下端的维持环对晶元施加压力进行抛光，利用修整器对研磨垫进行修整，工作时需要抛光头和修整器同步运动，这就增加了运动过程中的控制难度，并且修整器与抛光垫接触面积较小，修整不均匀且效率低。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种抛光修整装置，该抛光修整装置简化了结构，不仅能够实现对晶元的抛光功能，还能够同步实现对抛光垫的修整功能。

本发明的第二目的在于提供一种基于采用上述抛光修整装置的抛光系统，利用该抛光系统能够较便捷地对晶圆抛光。

基于上述第一目的，本发明提供的抛光修整装置，包括：抛光头和保持环，所述保持环设置在所述抛光头底端,所述保持环用于接触研磨垫的端面设置磨料颗粒层。

抛光头用以夹持晶圆并对晶圆背侧施加压力，保持环用以容纳晶圆并使晶圆限制在抛光头内，保持环可以避免晶圆从抛光头底部滑出或因离心力被甩出。保持环上设置的磨料颗粒层，在维持抛光头压力的同时对抛光垫进行同步修整，使晶圆始终处于一种光滑均匀的抛光环境，避免了原始保持环和修整器分体结构中修整器与抛光垫接触面积小，修整区域不均匀、摆动过程中需要精确控制等弊端。

采用上述的结构的抛光修整装置，可以对晶圆的抛光过程中实现同步对抛光垫的修整功能，相当于增大了修整器与抛光垫的接触面积从而增加了修整效率，同时简化了设备结构。

进一步的，所述磨料颗粒层的厚度为1-10mm。

进一步的，所述磨料颗粒的直径尺寸范围为5～7μm。

进一步的，所述磨料颗粒层采用金刚石颗粒组成。

进一步的，所述保持环的内径设置为300mm以内。

进一步的，所述保持环的内径设置为配置成能够容纳具有200mm、250mm或300mm的直径的晶圆。

进一步的，所述保持环的内环壁的粗糙度在2μin到10μin之间。

进一步的，所述保持环与所述抛光头底端固定连接或可拆卸连接。

基于上述第二目的，本发明提供的一种抛光系统，包括支撑座、抛光垫以及至少一个上述的抛光修整装置，所述抛光垫设置在所述支撑座上，所述抛光修整设备中的保持环上的磨料颗粒层能够与抛光垫接触，所述抛光头能够使晶圆与所述抛光垫接触。

进一步的，还包括研磨液供应装置，用以输出研磨液至抛光垫。

采用上述技术方案，本发明的有益效果有：

本发明提供的抛光修整装置包括抛光头和保持环，保持环设置在抛光头底端,保持环用于接触研磨垫的端面设置磨料颗粒层。抛光头用以夹持晶圆并对晶圆背侧施加压力，保持环用以容纳晶圆并使晶圆限制在抛光头内，保持环可以避免晶圆从抛光头底部滑出或因离心力被甩出。保持环上设置的磨料颗粒层，在维持抛光头压力的同时对抛光垫进行同步修整，使晶圆始终处于一种光滑均匀的抛光环境，避免了原始保持环和修整器分体结构中修整器与抛光垫接触面积小，修整区域不均匀、摆动过程中需要精确控制等弊端。

采用上述的结构的抛光修整装置，可以对晶圆的抛光过程中实现同步对抛光垫的修整功能，相当于增大了修整器与抛光垫的接触面积从而增加了修整效率，同时简化了设备结构。

本发明提供的抛光系统包括支撑座、抛光垫以及上述的抛光修整装置，抛光垫设置在支撑座上，抛光修整设备中的保持环上的磨料颗粒层能够与抛光垫接触，抛光头能够使晶圆与抛光垫接触。