[实用新型]一种化学机械抛光垫及抛光装置

说明书

本实用新型提供一种化学机械抛光垫及抛光装置，所述化学机械抛光垫通过在旋转中心设置中心凹槽，加强了对研磨液的留存能力，能够有效疏散抛光过程中产生的热量，降低了抛光垫中心的温度，从而最终缓解了抛光垫脱胶的问题并提高了抛光垫的使用寿命；包含所述抛光垫的抛光装置对晶圆的抛光效果佳。

技术领域

本实用新型涉及抛光技术领域，尤其涉及化学机械抛光技术领域，特别涉及一种化学机械抛光垫及抛光装置。

背景技术

化学机械平面化，即化学机械抛光，CMP(Chemical Mechanical Polish)是一种用来对半导体晶片和其它工件进行平面化的常规技术。在使用双轴旋转抛光机的常规CMP中，在支架组件上安装有晶片支架或抛光头。所述抛光头固定着晶片，使晶片定位在与抛光机中抛光垫的抛光层相接触的位置。所述抛光垫的直径大于被平面化晶片的直径的两倍。在抛光过程中，抛光垫和晶片各自围绕其中心旋转，同时使晶片与抛光层相接触。所述晶片的旋转轴通常相对于抛光垫的旋转轴偏移一段大于晶片半径的距离，使得抛光垫的旋转在抛光垫的抛光层上扫出一个环形地“晶片轨迹”。当晶片仅进行旋转运动的时候，所述晶片轨迹的宽度通常等于晶片的直径。但是在一些双轴抛光机中，所述晶片在垂直于其旋转轴的平面内进行振动。在此情况下，晶片轨迹的宽度比晶片直径宽，所宽出的程度取决于振动造成的位移。所述支架组件在所述晶片和抛光垫之间提供了可控的压力。

在抛光过程中，浆液或其它抛光介质流到抛光垫上，流入晶片和抛光层之间的间隙，通过抛光层和表面上的抛光介质对晶片表面的化学作用和机械作用，晶片表面得到抛光并变平。

研究人员对CMP过程中抛光层、抛光介质和晶片表面之间相互作用的研究越来越多，以便使得抛光垫的设计最优化。

CN104440519A公开了一种CMP抛光垫中的渗透式开凹槽，该抛光垫通过在抛光层增加凹槽提高了抛光垫的使用寿命，但其并未考虑到抛光层中心温度较高的问题。

CN105793962A公开了一种具有偏置的同心凹槽图案的边缘排除区域的化学机械抛光抛光垫，该抛光垫通过设置含有凹槽的区域和不含有凹槽的排出区域，用以改进抛光垫的边缘缺陷造成在所抛光的基板中产生刮痕缺陷的问题，但其并未意识到抛光过程中中心温度过高导致抛光垫寿命短的问题。

CN100553883B公开了一种具有不均匀间隔的凹槽的化学机械抛光垫，所述抛光垫中设置有多个凹槽，每个凹槽各自延伸穿过所述抛光轨迹。所述多个凹槽具有沿着围绕所述抛光垫的同心中心的圆周方向变化的角节距，所述晶片轨迹内所有相邻凹槽之间的径向节距是不相等的，通过该不等径向节距和角节距，一定程度上提高了抛光去除效率，但其主要考虑的是如何提高抛光效率，并未考虑抛光过程中中心温度过高的问题。

尽管现有技术包括具有许多种凹槽图案的抛光垫，但是现有的抛光垫一般均采用全部刻成沟槽或中心留白的方式，并未意识到在抛光过程中保持环对抛光垫的压力以及研磨过程中使中心部位温度过高等的问题。

因此，需要开发一种新结构的抛光垫克服温度高带来的脱胶以及抛光垫寿命较短等问题。

实用新型内容

鉴于现有技术中存在的问题，本实用新型提供一种化学机械抛光垫及抛光装置，所述化学机械抛光垫通过在旋转中心设置中心凹槽，加强了对研磨液的留存能力，一方面减少了抛光垫与保持环的机械作用力；另一方面能够疏散抛光过程中产生的热量，降低了抛光垫中心的温度，最终提高了抛光垫的使用寿命。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

第一方面，本实用新型提供一种化学机械抛光垫，所述化学机械抛光垫包括抛光面；所述抛光面上包括旋转中心；所述旋转中心的位置设置有中心凹槽；所述抛光面上，在所述中心凹槽外侧设置有沟槽。