一种化学机械抛光装置和抛光方法与流程

本发明属于化学机械抛光，具体而言，涉及一种化学机械抛光装置和抛光方法。

背景技术：

1、集成电路产业是信息技术产业的核心，在助推制造业向数字化、智能化转型升级的过程中发挥着关键作用。芯片是集成电路的载体，芯片制造涉及芯片设计、晶圆制造、晶圆加工、电性测量、切割封装和测试等工艺流程。其中，化学机械抛光属于晶圆制造工序。

2、化学机械抛光(chemical mechanical planarization,cmp)是一种全局平坦化的超精密表面加工技术。化学机械抛光通常将晶圆吸合于承载头的底面，晶圆具有沉积层的一面抵压于抛光垫上表面，承载头在驱动组件的致动下与抛光垫同向旋转并给予晶圆向下的载荷；同时，抛光液供给于抛光垫的上表面并分布在晶圆与抛光垫之间，使得晶圆在化学和机械的共同作用下完成晶圆的化学机械抛光。

3、在进行化学抛光时，晶圆边缘部分的抛光速率大于晶圆中心部分的抛光速率，这会导致晶圆的抛光均匀性变差。尤其在一些晶圆制程中，晶圆的某些区域会出现局部减薄处理的情况，这对晶圆的全局平坦化提出更高的要求，如何控制晶圆不同区域的抛光速率，实现晶圆的全局平坦化始终是本领域技术人员有待解决的技术问题。

技术实现思路

1、本发明旨在至少一定程度上解决现有技术中存在的技术问题之一。

2、为此，本发明实施例的第一个方面提供了一种化学机械抛光装置，其包括：

3、抛光盘；

4、承载头，用以接收并加载晶圆于所述抛光盘上部的抛光垫；

5、所述抛光盘顶面设置有凹槽，所述凹槽与抛光垫形成密封腔，压力调节部与所述密封腔连通以调节腔室压力，以使凹槽上侧的抛光垫发生形变；

6、使得承载头可以旋转并沿抛光垫的径向移动，以控制晶圆与所述凹槽之间的水平距离，调节晶圆边缘部分的去除速率。

7、作为优选实施例，所述压力调节部通过管路与所述密封腔相连通，所述压力调节部包括气源及调节阀，其对所述密封腔抽空或通气，以调节所述密封腔的压力。

8、作为优选实施例，所述密封腔为负压时，凹槽上侧的抛光垫朝向下侧变形，使得凹槽上侧的抛光垫在受压状态下回弹高度降低。

9、作为优选实施例，所述凹槽的底部配置有多个连接孔，其沿圆周均匀分布；所述压力调节部通过主管路及支管路与连接孔连通，以对所述密封腔抽空或通气。

10、作为优选实施例，所述主管路同心设置于所述抛光盘的下部，所述支管路设置于所述主管路与连接孔之间，并以主管路为中心呈辐射状分布。

11、作为优选实施例，所述凹槽为环状结构，其同心设置于所述抛光盘顶面。

12、作为优选实施例，还包括调节件，其设置于所述抛光盘的凹槽中；所述调节件朝向上侧延伸至抛光盘顶面。

13、本发明实施例的第二个方面提供了一种化学机械抛光方法，使用上面所述的化学机械抛光装置，其包括以下步骤：

14、接收有晶圆的承载头旋转并将晶圆加载于旋转的抛光垫；

15、按照抛光工艺实施化学机械抛光并检测晶圆表面形貌；

16、压力调节部调节凹槽与抛光垫形成的密封腔的压力，使得所述凹槽上侧的抛光垫朝向下侧变形；

17、根据晶圆表面形貌及材料去除速率轮廓线控制晶圆相对于凹槽的水平距离，以调节晶圆边缘部分的去除速率。

18、作为优选实施例，当晶圆边缘的去除速率高于设定去除速率时，控制晶圆朝向凹槽移动。

19、作为优选实施例，晶圆在抛光垫表面移动，晶圆外沿在凹槽宽度的1/2以内移动。

20、本发明的有益效果包括：在抛光盘的顶部设置环形的凹槽，凹槽配置有压力调节部，以调节凹槽与上部的抛光垫形成的密封腔的压力，使得凹槽上侧的抛光垫发生形变；凹槽上侧的抛光垫存在回弹高度低的区域，根据晶圆表面形貌及材料去除速率轮廓线确定晶圆的水平位置及在该位置的抛光时间，调节晶圆边缘部分的材料去除量，实现晶圆的全局平坦化。

技术特征：

1.一种化学机械抛光装置，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的化学机械抛光装置，其特征在于，所述压力调节部通过管路与所述密封腔相连通，所述压力调节部包括气源及调节阀，其对所述密封腔抽空或通气，以调节所述密封腔的压力。

3.如权利要求2所述的化学机械抛光装置，其特征在于，所述密封腔为负压时，凹槽上侧的抛光垫朝向下侧变形，使得凹槽上侧的抛光垫在受压状态下回弹高度降低。

4.如权利要求1所述的化学机械抛光装置，其特征在于，所述凹槽的底部配置有多个连接孔，其沿圆周均匀分布；所述压力调节部通过主管路及支管路与连接孔连通，以对所述密封腔抽空或通气。

5.如权利要求4所述的化学机械抛光装置，其特征在于，所述主管路同心设置于所述抛光盘的下部，所述支管路设置于所述主管路与连接孔之间，并以主管路为中心呈辐射状分布。

6.如权利要求1所述的化学机械抛光装置，其特征在于，所述凹槽为环状结构，其同心设置于所述抛光盘顶面。

7.如权利要求1所述的化学机械抛光装置，其特征在于，还包括调节件，其设置于所述抛光盘的凹槽中；所述调节件朝向上侧延伸至抛光盘顶面。

8.一种化学机械抛光方法，使用权利要求1至7任一项所述的化学机械抛光装置，其特征在于，包括以下步骤：

9.如权利要求8所述的化学机械抛光方法，其特征在于，当晶圆边缘的去除速率高于设定去除速率时，控制晶圆朝向凹槽移动。

10.如权利要求9所述的化学机械抛光方法，其特征在于，晶圆在抛光垫表面移动，晶圆外沿在凹槽宽度的1/2以内移动。

技术总结
本发明公开了一种化学机械抛光装置和抛光方法，所述化学机械抛光装置包括抛光盘；承载头，用以接收并加载晶圆于所述抛光盘上部的抛光垫；所述抛光盘顶面设置有凹槽，所述凹槽与抛光垫形成密封腔，压力调节部与所述密封腔连通以调节腔室压力，以使凹槽上侧的抛光垫发生形变；使得承载头可以旋转并沿抛光垫的径向移动，以控制晶圆与所述凹槽之间的水平距离，调节晶圆边缘部分的去除速率。

技术研发人员：赵德文
受保护的技术使用者：华海清科股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12