一種化學機械研磨裝置，包括：研磨盤；位于所述研磨盤上用于對晶圓待研磨表面進行研磨的研磨墊以及在研磨時用于夾持所述晶圓的研磨頭；還包括位于所述研磨盤外側并環繞所述研磨盤的高度可調的控制圈，所述控制圈用于在研磨時，在所述研磨墊之上和控制圈內保留一定量的研磨液。使用這種化學機械研磨裝置進行研磨，提高化學機械研磨研磨液利用率，降低工藝成本。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及半導體制造領域，特別涉及一種。
技術介紹
隨著超大規模集成電路ULSI (Ultra Large Scale Integration)的飛速發展,集成電路工藝制作工藝變得越來越復雜和精細。為了提高集成度，降低制造成本，芯片單位面積內的元件數量不斷增加，平面布線已難以滿足元件高密度分布的要求，只能采用采用多 層布線技術利用芯片的垂直空間，進一步提高器件的集成度。但是多層布線技術的應用會造成硅片表面的起伏不平，對圖形制作極其不利。為此，要在大直徑硅片上實現多層布線結構，首先就要實現每一層都具有很高的全局平整度，即要求對多層布線互連結構中的導體、 層間介質層、金屬、娃氧化物、氮化物等進行平坦化(Planarization)處理。目前，化學機械研磨(CMP, Chemical Mechanical Polishing)是達成全局平坦化的最佳方法，尤其在半導體工藝進入亞微米領域后，化學機械研磨已成為一種不可或缺的制作工藝技術。化學機械研磨(CMP)是通過晶片與研磨頭之間的相對運動來平坦化晶片待研磨表面的。例如公開號為“US2006003671A1”美國專利中公開了一種化學機械研磨裝置及方法。圖I為現有技術化學機械研磨裝置結構示意圖。如圖I所示的化學機械研磨裝置，包括研磨盤(Platen) 100，鋪墊在所述研磨盤100上的研磨墊(Polish Pad) 102 ;用于夾持待研磨晶圓的研磨頭104 ;用于帶動所述研磨頭轉動的卡盤105 ;用于供應研磨液(Slurry)的研磨液供應管106。研磨時，將待研磨的晶圓103附著在所述研磨頭104上，所述待研磨的晶圓103的待研磨面朝下，并在所述研磨頭104提供的下壓力下緊貼在所述研磨墊102上，當所述研磨盤100在電機帶動下旋轉時，所述研磨頭104也在所述卡盤105的帶動下同向轉動，同時研磨液107通過所述研磨液供應管106輸送到所述研磨墊102上，在所述研磨頭104、研磨墊102、研磨盤100共同作用下，研磨液均勻的分布到所述研磨墊102上，在研磨過程中，研磨液在離心力的作用下，直接從所述研磨墊102邊緣流出，然后通過廢液管道排出，不能再被使用，這樣就造成研磨液的極大的浪費，研磨液利用率低，增加了工藝成本。
技術實現思路
本專利技術解決的問題是提供了一種化學機械研磨裝置及其研磨方法，提高化學機械研磨研磨液利用率，降低工藝成本。為解決上述問題，本專利技術提供了一種化學機械研磨裝置，包括研磨盤；位于所述研磨盤上用于對晶圓待研磨表面進行研磨的研磨墊以及在研磨時用于夾持所述晶圓的研磨頭；還包括位于所述研磨盤外側并環繞所述研磨盤的高度可調的控制圈，所述控制圈用于在研磨時，在所述研磨墊之上和控制圈內保留一定量的研磨液。可選的，所述控制圈的高度調節范圍為O 15毫米。可選的，所述控制圈材料為聚四氟乙烯(PFA)。可選的，所述控制圈的厚度為I 10毫米。可選的，所述控制圈和研磨盤之間具有密封裝置。可選的，該化學機械研磨裝置還包括傳動單元和控制單元，其中，所述傳動單元用于在動力源的作用下調節所述控制圈的高度，包括與所述控制圈相連的第一連接結構、與所述第一連接結構相連的第二連接結構、與所述第二連接結構相連的動力源； 所述控制單元用于接收機臺信號并給所述動力源提供控制信號。可選的，所述第一連接結構數量大于或等于I個。可選的，所述第一連接結構以所述第二連接結構為圓心在同一平面上呈等夾角分布。可選的，所述動力源數量大于或等于I個。可選的，所述動力源為步進電機。可選的，所述第二連接結構與所述動力源的連接方式是齒輪連接或是絲桿連接。本專利技術還提出了一種化學機械研磨方法，其特征在于，包括步驟提供待研磨晶圓；用研磨頭夾持待研磨晶圓；控制圈升至一定的高度；供應研磨液，研磨盤和所述研磨頭做同向運動，研磨所述待研磨晶圓待研磨表面。可選的，所述控制圈高度范圍為O 15毫米。可選的，所述控制圈升至一定高度這一步驟在用研磨頭夾持待研磨晶圓步驟之前或在用研磨頭夾持待研磨晶圓步驟之后。與現有技術相比，本專利技術技術方案具有以下優點在進行化學機械研磨時，控制圈升至一定高度，在所述研磨墊之上和控制圈內保留一定量的研磨液，因此研磨液的供應速率可以相應的降低，研磨液的消耗量減少，極大的提高了研磨液的利用率，降低工藝成本。所述控制圈的高度是可調的，可以滿足不同的產品和工藝要求，研磨時，在所述研磨墊之上保留不同量的研磨液。附圖說明圖I是現有技術化學機械研磨裝置結構示意圖；圖2是本專利技術化學機械研磨裝置的結構示意圖；圖3 圖6為圖2所示化學機械研磨裝置的傳動單元第一種實施例的結構示意圖；圖7為圖2所示化學機械研磨裝置的傳動單元第二種實施例的結構示意圖；圖8為對應本專利技術化學機械研磨方法的結構示意圖。具體實施例方式專利技術人在使用現有化學機械研磨裝置進行研磨時發現，從研磨墊邊緣流出的研磨液中還含有大量的未使用的研磨液原液，所述研磨液若直接從廢液管道排出，這樣會造成研磨液的極大的浪費，研磨液利用率低，增加了工藝成本。為解決上述問題，專利技術人提出一種化學機械研磨裝置。請參考圖2，為本專利技術化學機械研磨裝置的結構示意圖。所述化學機械研磨裝置包括研磨盤200，所述研磨盤200是用于放置研磨墊；研磨墊(Polish Pad) 202，所述研磨墊鋪墊在所述研磨盤200上，用于研磨待研磨晶圓的待研磨表面； 研磨頭203，所述研磨頭203是用于夾持待研磨晶圓，在研磨時，所述研磨頭203提供下壓力，使所述待研磨晶圓的待研磨表面緊貼所述研磨墊202 ；卡盤204，所述卡盤204的作用是帶動所述研磨頭203旋轉；研磨液供應管205，用于供應研磨液；控制圈206，所述控制圈206位于所述研磨盤200的外側且環繞其一圈，所述控制圈206的作用是在研磨時在研磨墊表面保留一定量的研磨液；傳動單元(在圖中未標示)，所述傳動單作用是在動力源的作用下調節所述控制圈206的高度；控制單元(在圖中未標示)，所述控制單元用于接收機臺信號并給所述動力源提供控制信號。所述控制圈206的材料可以為PFA (聚四氟乙烯)或是其他抗酸堿腐蝕的材料。所述控制圈206厚度為I 10毫米,所述厚度為所述控制圈206沿坐標軸x方向的寬度。在未進行研磨時所述控制圈206的上端206a與所述研磨盤200上表面平齊,此時的位置定義為所述控制圈206的初始位置；當進行研磨時，所述控制圈206在所述傳動單元的作用下從所述初始位置上升至一定高度，使所述控制圈206之內研磨盤200上保留一定量的研磨液，所述高度為所述控制圈206上端與所述初始位置的沿坐標軸y方向上的垂直距離，所述高度范圍為O 15毫米。本實施例中，所述上端、上表面為沿坐標軸y方向數值增加的方向，相應的，下端、下表面為沿坐標軸y方向數值減小的方向。所述研磨盤200上研磨液的保留量與所述控制圈206的高度有關，高度越高，研磨液的保留量越大。所述控制圈206的位置位于所述初始位置時，所述控制圈206的下端206b位置可以在所述研磨盤200下表面的上方也可以在所述研磨盤200下表面的下方。當所述控制圈206的下端206b位置在所述研磨盤200下表面的上方時，所述控制圈206可以通過至少兩個或兩個以上的立柱(圖中為標示)與所述傳動單元相連。本實施例中所本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種化學機械研磨裝置，包括：研磨盤；位于所述研磨盤上用于對晶圓待研磨表面進行研磨的研磨墊以及在研磨時用于夾持所述晶圓的研磨頭；其特征在于，還包括位于所述研磨盤外側并環繞所述研磨盤的高度可調的控制圈，所述控制圈用于在研磨時，在所述研磨墊之上和控制圈內保留一定量的研磨液。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：陳楓，
申請(專利權)人：中芯國際集成電路制造上海有限公司，
類型：發明
國別省市：
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