[发明专利]一种抛光头及抛光装置

说明书

本发明提供了一种抛光头及抛光装置，该抛光头用于将晶圆保持在抛光平台上。该抛光头包括壳体、与壳体连接的限位环、以及位于限位环内且抵压在晶圆表面的背膜。其中，限位环环绕于晶圆四周以限位晶圆，防止晶圆脱出抛光头。且限位环的内径大于晶圆的直径，以在晶圆与限位环之间具有缝隙。该抛光头还包括位于背膜与抛光平台之间且填充在缝隙内的环结构，该环结构用于抵压在抛光平台上，以减缓位于晶圆边缘处的抛光垫反向翘曲现象，从而防止晶圆边缘处被过度抛光，从而减缓晶圆边缘处厚度不均匀现象，以提高晶圆上成膜图形的均匀性。

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种抛光头及抛光装置。

背景技术

随着晶圆上设计制作的图形逐步精细化，出于各种目的，CMP(ChemicalMechanical Polishing，化学机械抛光)工艺在不断增加。因此，CMP工艺中的晶圆上成膜图形的均匀性变得更加重要。CMP工艺中晶圆上成膜图形的均匀性受设备结构影响、模式影响、以及全工艺影响。为提高晶圆上成膜图形的均匀性，使用抛光头(Polishing Head)的膜区控制(Membrane Zone Control)及抛光垫调节(Pad Conditioning Tuning)等多种方法。

化学机械抛光装置(CMP Polisher)大致由抛光垫(Polishing Pad)、抛光头(Polishing Head)、研磨液分配器(Slurry Dispenser)、抛光垫修整器(Pad Conditioner)等部件组成。其中，抛光头用于将晶圆维持在抛光垫上。现有技术中的抛光头为如图1所示的结构，其包括限位环1及背膜2，晶圆3位于限位环1内，背膜2抵压在晶圆3表面以将晶圆3抵压在抛光垫4上，限位环1抵压在抛光垫4上。在限位环1抵压在抛光垫4时，抛光垫4上位于限位环1两侧的区域由于受到限位环1的挤压，从而会发生反向翘曲形变。限位环1与晶圆3紧邻设置，限位环1边缘处的抛光垫4反向翘曲现象会使晶圆3边缘处的抛光量较大，从而引起晶圆3边缘处过度抛光。晶圆3边缘处的抛光垫4反向翘曲对晶圆3边缘处的厚度影响如图2所示，其影响晶圆3边缘处厚度的区域达距离晶圆3边缘5～10mm之间的区域。

发明内容

本发明提供了一种抛光头及抛光装置，用以改善由于晶圆边缘处的抛光垫反向翘曲所引起的晶圆边缘处厚度不均匀现象，提高晶圆上成膜图形的均匀性。

第一方面，本发明提供了一种抛光头，该抛光头用于将晶圆保持在抛光平台上。该抛光头包括壳体、与壳体连接的限位环、以及位于限位环内且抵压在晶圆表面的背膜。其中，限位环环绕于晶圆四周以限位晶圆，防止晶圆脱出抛光头。且限位环的内径大于晶圆的直径，以在晶圆与限位环之间具有缝隙。该抛光头还包括位于背膜与抛光平台之间且填充在缝隙内的环结构，该环结构用于抵压在抛光平台上，以减缓位于晶圆边缘处的抛光垫反向翘曲现象，从而防止晶圆边缘处被过度抛光，从而减缓晶圆边缘处厚度不均匀现象，以提高晶圆上成膜图形的均匀性。

在一个具体的实施方式中，背膜上设置有吸气以吸附环结构的气孔，该气孔还用于吹气以将环结构抵压在抛光平台上，通过采用环结构与限位环为两个完全独立的装配方式，以减缓由于限位环抵压在抛光平台的抛光垫上所引起的抛光垫在限位环周围的翘曲现象，防止晶圆边缘处被过度抛光，提高晶圆上成膜图形的均匀性。且便于装配或卸载环结构。

在一个具体的实施方式中，该气孔还用于吸气以吸附晶圆，或吹气以将晶圆抵压在抛光平台上，通过采用与固定环结构为相同的气孔通道，以简化结构设置。

在一个具体的实施方式中，环结构的材料为树脂，以防止环结构对晶圆表面造成划伤。在具体确定环结构的材料时，环结构的材料可以为聚醚醚酮树脂(poly(ether-ether-ketone)，PEEK)或聚苯硫醚树脂(Polyphenylene sulfide，PPS)。