抛光头、其边缘控制环以及提升晶边抛光速率的方法技术

一种抛光头，其适用于化学机械抛光工艺。此抛光头包括固定环、可挠性薄膜以及边缘控制环。固定环用以固持晶片。可挠性薄膜包括唇部与底部，其中唇部与底部连接，且底部的底表面可与晶片贴合。边缘控制环包括一底部，其具有一接触底面。接触底面与可挠性薄膜的唇部的外表面在可挠性薄膜尚未充气时，其彼此之间相贴合。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是有关于一种半导体工艺装置，且特别是有关于一种化学机械抛 光装置的抛光头及其边缘控制环，以及提升晶边抛光速率的方法。
技术介绍
化学机械抛光工艺是目前广为采用的一种平坦化方法。典型的平坦化方 法是将晶片固定于抛光头上。然后，将晶片待抛光的表面面向旋转抛光垫设 置。在进行抛光时，抛光头会提供背压给晶片，抛光垫上通常会供应研浆， 透过晶片与抛光垫的相对移动，使得晶片可以同时藉由化学力以及机械力达 到平坦化的目的。随着工艺世代的演进，各种改良或新式的化学机械抛光装置应运而生。 除了抛光垫以及研浆被广泛的研究的外，在抛光头方面，也有一些新的发展。图1所示为习知一种抛光头的示意图。目前有一些抛光头100包括可挠 性薄膜(flexible membrane)l 10、边缘控制环(edge control ring)l50以及固定环 (retainingring)190。固定环190用以限制晶片10不超出于可挠性薄膜110的 底表面112a下方。边缘控制环150则位在可挠性薄膜110以及固定环190 之间。边缘控制环150的内表面可与可挠式薄膜110的筒部116贴合。边缘 控制环150的底面154与可挠性薄膜110的唇部114之间有间隙130。可挠 性薄膜110的底部112的底表面(mounting surface)112a，可与下方的晶片10 贴合。晶片IO上的负载可藉由可挠性薄膜110后方的腔室(未绘示)压力的施 加以及抽真空来控制。然而，以上述抛光头进行CMP时，晶边的抛光速率不足，时常会发生 晶边残留导致短路的问题，而影响成品率。美国专利US 6,979,250及US 6,776,694均针对晶边残留的问题而提出新 的抛光头。但是，其可以改善的晶边抛光速率仍是非常有限，晶边残留的问 题依然存在。
技术实现思路
本专利技术就是在提供一种用于化学机械抛光装置的抛光头，其可有效提升 晶边的抛光速率以改善晶边残留的问题。本专利技术是提供一种用于化学机械抛光装置的抛光头的边缘控制环，其可 以有效提升晶边的抛光速率，改善晶边残留的问题。本专利技术的抛光头包括固定环、可挠性薄膜及边缘控制环。固定环是用以 固持晶片。可挠性薄膜包括唇部与底部，其中唇部与底部连接，且底部的底 表面可与晶片贴合。边缘控制环设置于固定环与可挠性薄膜之间，其包括一 底部，且此底部具有接触底面。边缘控制环的接触底面与可挠性薄膜的唇部 的外表面在尚未充气时，彼此之间相贴合。依照本专利技术实施例所述，上述的抛光头中，边缘控制环的接触底面与唇 部的外表面均为倾斜面。依照本专利技术实施例所述，上述的抛光头中，边缘控制环的底部至少具有 一个凹陷。、依照本专利技术实施例所述，上述的抛光头中，凹陷为凹陷点或沟槽。 依照本专利技术实施例所述，上述的抛光头中，凹陷为沟槽时，边缘控制环还包括至少 一个O型环位于沟槽之中。依照本专利技术实施例所述，上述的抛光头中，边缘控制环为包括多个环的 组合环。依照本专利技术实施例所述，上述的抛光头中，组合环的各环的材质不同。 依照本专利技术实施例所述，上述的抛光头中，组合环包括上环与下环，或 是包括内环与外环。依照本专利技术实施例所述，上述的抛光头中，边缘控制环上有高度调整装置。依照本专利技术实施例所述，上述的抛光头中，边缘控制环为一体成型。 依照本专利技术实施例所述，上述的抛光头中，边缘控制环的底接触面延伸 至唇部的边缘。依照本专利技术实施例所述，上述的抛光头中，可挠性薄膜的唇部的外表面 与边缘控制环的接触底面皆水平表面。依照本专利技术实施例所述，上述的抛光头中，可挠性薄膜的唇部的内表面 为倾斜面，且与可挠性薄膜的底部之间具有空隙。依照本专利技术实施例所述，上述的抛光头中，可挠性薄膜的唇部为实心部， 其与可挠性薄膜的底部之间相贴合。依照本专利技术实施例所述，上述的抛光头中，可挠性薄膜的唇部的材质与 其他部位不同。依照本专利技术实施例所述，上述的抛光头中，可挠性薄膜的唇部的材质较 硬于其他部位。本专利技术提出一种边缘控制环，适用于化学机械抛光工艺用的抛光头。此 边缘控制环包括一环状主体，其具有内、外表面以及连接于其间的倾斜底部， 此倾斜底部包括一倾斜接触底面，此倾斜接触底面与一可挠性薄膜的唇部在 尚未充气时，其彼此之间相贴合。依照本专利技术实施例所述，上述的边缘控制环还包括与环状主体的内表面 连接的延伸部，其与可挠性薄膜啮合。依照本专利技术实施例所述，上述的边缘控制环中，倾斜底部至少具有一个 凹陷。依照本专利技术实施例所述，上述的边缘控制环中，凹陷为凹陷点或沟槽。 依照本专利技术实施例所述，当凹陷为沟槽时，上述的边缘控制环还包括至少一o型环位于沟槽之中。依照本专利技术实施例所述，上述的边缘控制环为包括多个环的组合环。 依照本专利技术实施例所述，上述的组合环中各环的材质不同。 依照本专利技术实施例所述，上述的组合环包括上环与下环，或是包括内环与外环依照本专利技术实施例所述，上述的边缘控制环是一体成型的。 依照本专利技术实施例所述，上述的边缘控制环上还有高度调整装置。 本专利技术提出 一种提升晶边抛光速率的方法，包括使所使用的抛光头的边 缘控制环的接触底面与可挠性薄膜的唇部的外表面在尚未充气时，其彼此之间相贝占合。依照本专利技术实施例所述，上述的提升晶边抛光速率的方法中，当唇部的 外表面为倾斜面时，则使用接触底面为倾斜面的边缘控制环。依照本专利技术实施例所述，上述的提升晶边抛光速率的方法中，当唇部的 外表面为水平表面时，则使用接触底面为水平表面的边缘控制环。依照本专利技术实施例所述，上述的提升晶边抛光速率的方法中，所用的边缘控制环的接触底面延伸至唇部的边缘。依照本专利技术实施例所述，上述的提升晶边抛光速率的方法还包括藉由增 加可挠性薄膜的唇部的重量的方式来增加晶边上的负载。依照本专利技术实施例所述，上述的提升晶边抛光速率的方法中，增加可挠 性薄膜增的唇部的重量的方法包括使用唇部为实心的可挠性薄膜。依照本专利技术实施例所述，上述的提升晶边抛光速率的方法中，增加可挠 性薄膜增的唇部的重量的方法包括使用唇部的材质密度较高于其他部位的 可挠性薄膜。依照本专利技术实施例所述，上述的提升晶边抛光速率的方法还包括使用可 调整高度的边缘控制环，藉由边缘控制环高度的调整来增加晶边上的负载。依照本专利技术实施例所述，上述的提升晶边抛光速率的方法还包括使用接 触底面具有沟槽且沟槽中具有O型环的边缘控制环。本专利技术的抛光头的边缘控制环底部的接触底面与可挠式薄膜的唇部在 尚未充气时相贴合，可以有效提升晶边的抛光速率，改善晶边残留的问题。本专利技术的方法可以有效提升晶边的抛光速率，改善晶边残留的问题。为让本专利技术的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较 佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。附图说明图1所示为习知一种抛光头的示意图。图2是依照本专利技术一实施例所绘示的一种抛光头在未充气时的剖面示意图。图3是依照本专利技术另 一 实施例所绘示的 一种抛光头在未充气时的剖面示意图。图4是依照本专利技术又一实施例所绘示的一种抛光头在未充气时的剖面示意图。图5A和5B是依照本专利技术另一实施例所绘示的一种抛光头在未充气时 的剖面示意图，其边缘控制环是由组合环构成者。图6是依照本专利技术又一 实施例所绘示的 一种抛光头在未充气时的剖面示图7A、 7B、 7C、 7D、 7E分別是依照本专利技术另一实施例所绘示的拋光头在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种抛光头，适用于化学机械抛光工艺，包括：　固定环，用以固持晶片；　可挠性薄膜，包括唇部与底部，该唇部与该底部连接，且该底部的底表面可与该晶片贴合；以及　边缘控制环，设置于该固定环与该可挠性薄膜之间，其包括一底部，该底部具有一接触底面，　其中，该边缘控制环的该接触底面与该可挠性薄膜的该唇部的外表面在尚未充气时，其彼此之间相贴合。

【技术特征摘要】
1.一种抛光头，适用于化学机械抛光工艺，包括固定环，用以固持晶片；可挠性薄膜，包括唇部与底部，该唇部与该底部连接，且该底部的底表面可与该晶片贴合；以及边缘控制环，设置于该固定环与该可挠性薄膜之间，其包括一底部，该底部具有一接触底面，其中，该边缘控制环的该接触底面与该可挠性薄膜的该唇部的外表面在尚未充气时，其彼此之间相贴合。2. 权利要求1所述的抛光头，其中该边缘控制环的该接触底面与该唇部 的该外表面均为倾斜面。3. 如权利要求2所述的抛光头，其中该边缘控制环的该底部至少具有一 个凹陷。4. 如权利要求3所述的抛光头，其中该凹陷为凹陷点或沟槽。5. 如权利要求4所述的抛光头，其中该凹陷为沟槽，且该边缘控制环还 包括至少 一个O型环位于该沟槽之中。6. 如权利要求2所述的抛光头，其中该边缘控制环为包括多个环的组合环。7. 如权利要求6所述的抛光头，其中该组合环的各环的材质不同。8. 如权利要求6所述的抛光头，其中该组合环包括上环与下环，或是包 括内环与外环。9. 如权利要求2所述的抛光头，其中该边缘控制环上有高度调整装置。10. 如权利要求2所述的抛光头，其中该边缘控制环为一体成型。11. 如权利要求2所述的抛光头，其中该边缘控制环的该底接触面延 伸至该唇部的边纟彖。12. 权利要求1所述的抛光头，其中该可挠性薄膜的该唇部的该外表 面与该边缘控制环的该接触底面均为水平表面。13. 如权利要求1所述的抛光头，其中该可挠性薄膜的该唇部的内表 面为倾斜面，且与该可挠性薄膜的该底部之间具有空隙。14. 如权利要求1所述的抛光头，其中该可挠性薄膜的该唇部为一实 心部，其与该可挠性薄膜的该底部之间相贴合。15. 如权利要求1所述的抛光头，其中该可挠性薄膜的该唇部的材质 与其他部位不同。16. 如权利要求15所述的抛光头，其中该可挠性薄膜的该唇部的材质 较硬于其他部位。17. —种边缘控制环，适用于化学机械抛光工艺用的抛光头，包括 环状主体，具有内、外表面以及连接于其间的倾斜底部，该倾斜底部包括倾斜接触底面，该倾斜接触底面与可挠性薄膜的唇部在尚未充气时，其彼 此之间相贴合。18. 如权利要求17所述的边缘控制环，还包括与该...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴昌信，杨子弘，陈少伟，刘伊津，杨渝翔，郭沛琳，施惠绅，
申请(专利权)人：联华电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]