一种抛光头和化学机械抛光设备制造技术

本发明专利技术公开了一种抛光头和化学机械抛光设备，属于半导体制造技术领域，用以解决现有技术中化学机械抛光存在凹陷和/或侵蚀导致晶圆良率较低的问题。本发明专利技术的抛光头包括供电单元和抛光膜，该抛光膜的工作面设有导电层，供电单元与导电层连接，构成电流通路。本发明专利技术的化学机械抛光设备包括上述抛光头。本发明专利技术的抛光头和化学机械抛光设备可用于晶圆的化学机械抛光。械抛光。械抛光。

【技术实现步骤摘要】
一种抛光头和化学机械抛光设备


[0001]本专利技术属于半导体制造
，尤其涉及一种抛光头和化学机械抛光设备。

技术介绍

[0002]晶圆采用金属化学机械抛光(Chemical Mechanical Polishing，CMP)过程中，氧化物损失、凹陷(dishing，参见图1)和侵蚀(Erosion，参见图2)是影响工艺的最重要的三个因素，其中，氧化物损失为局部损失，凹陷为金属凸出氧化物平面的现象。
[0003]由于金属(例如，Cu或W)和氧化物之间的研磨量存在差异，会产生凹陷或侵蚀，使得抛光后的表面不规则，影响线宽和图形密度，导致晶圆良率较低。

技术实现思路

[0004]鉴于以上分析，本专利技术旨在提供一种抛光头和化学机械抛光设备，用以解决现有技术中化学机械抛光存在凹陷和/或侵蚀导致晶圆良率较低的问题。
[0005]本专利技术的目的主要是通过以下技术方案实现的：
[0006]本专利技术提供了一种抛光头，包括供电单元和抛光膜，该抛光膜的工作面设有导电层，供电单元与导电层连接，构成电流通路。
[0007]进一步地，抛光膜为硅膜。
[0008]进一步地，采用石墨烯或碳纳米管通过化学气相沉积在抛光膜的工作面形成导电层。
[0009]进一步地，导电层采用石墨烯形成，导电层的厚度控制在0.2～0.4nm。
[0010]进一步地，上述抛光头还包括触点，供电单元通过触点与导电层连接。
[0011]进一步地，触点的数量为两个，分为第一触点和第二触点，第一触点的一端与供电单元的正极连接，第一触点的另一端穿过抛光膜后与导电层连接，第二触点的一端与供电单元的负极连接，第二触点的另一端穿过抛光膜后与导电层连接。
[0012]进一步地，上述抛光头还包括抛光头基体，抛光头基体的工作面开设有用于容纳抛光膜、导电层和晶圆的凹槽，沿逐渐远离槽底的方向，抛光膜、导电层和晶圆依次布置在抛光头基体的凹槽中。
[0013]进一步地，上述抛光头还包括用于固定晶圆的固定环，固定环设于抛光头基体的工作面，且套设于晶圆的外周面。
[0014]进一步地，上述固定环与抛光头基体之间通过锁定件固定可拆卸连接。
[0015]进一步地，上述固定环和抛光头基体需要开设用于容纳锁定件的孔。
[0016]进一步地，固定环开设通孔，抛光头基体开设盲孔，锁定件穿过固定环上的通孔后插入抛光头基体的盲孔中。
[0017]进一步地，上述锁定件包括本体和锁定块，本体穿过通孔后插入盲孔中；本体上开设用于容纳锁定块的容腔，通孔的孔壁和盲孔的孔壁分别开设锁定槽，锁定块部分或全部凸出容腔并插入锁定槽中。
[0018]进一步地，上述锁定件还包括用于驱动锁定块进入或凸出容腔的驱动件。
[0019]进一步地，上述驱动件包括按钮、锁定杆和弹性杆，锁定块分别设于弹性杆的两端，按钮通过锁定杆驱动弹性杆形变，使得锁定块进入或凸出容腔，锁定杆的一端与按钮连接，锁定杆的另一端与弹性杆连接。
[0020]进一步地，抛光头还包括控制器和用于实时采集晶圆表面电流值的电流传感器，控制器分别与电流传感器和供电单元连接，控制器实时获取电流传感器采集的电流值，并判断电流值是否处于阈值范围(例如，
‑
1.5V～5.5V)内，若电流值小于阈值范围，则控制器控制供电单元提高供电电流，若电流值大于阈值范围，则控制器控制供电单元降低供电电流。
[0021]本专利技术提供了一种化学机械抛光设备，包括上述抛光头。
[0022]进一步地，上述化学机械抛光设备还包括抛光液供给单元、抛光垫、研磨盘、用于驱动研磨盘转动的研磨转动单元以及用于驱动抛光头转动的抛光转动单元，研磨盘、抛光垫、晶圆和抛光头依次设置，抛光垫置于研磨盘上，抛光头置于抛光垫上，晶圆置于抛光头与抛光垫之间。
[0023]进一步地，上述抛光垫采用聚酰亚胺材料制成。
[0024]与现有技术相比，本专利技术至少可实现如下有益效果之一：
[0025]a)本专利技术提供的抛光头中，抛光膜与晶圆之间设有导电层，导电层与供电单元连接，当采用上述抛光头对晶圆进行化学机械抛光时，开启供电电源，供电单元与导电层构成电流通路，由于晶圆中的金属(即金属线)同样具有导电性，而氧化物为绝缘材料，两者的电性能不同，因此，导电层能够对晶圆施加电压，与晶圆中的金属导通，使得金属的刻蚀量相比于未施加电压时有所降低，控制金属与氧化物的对比刻蚀量，从而减少凹陷和侵蚀的形成，提升化学机械抛光的均一度，提高晶圆的良率，降低晶圆制作成本。
[0026]b)采用本专利技术提供的抛光头对晶圆进行化学机械抛光，还能够对化学机械抛光的抛光面进行微细调整，大大减少研磨时间，有效节省消耗品的成本。
[0027]c)本专利技术提供的抛光头中设有控制器和电流传感器，电流传感器实时采集晶圆表面的电流值并传送至控制器，控制器根据实时采集的电流值对供电单元的供电电流进行实时调整，从而能够对化学机械抛光中的金属刻蚀量进行实时调节，实现凹陷和侵蚀的精确控制。
[0028]本专利技术的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分的从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在所写的说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
[0029]附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本专利技术的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。
[0030]图1为现有技术中具有凹陷的晶圆表面示意图；
[0031]图2为现有技术中具有侵蚀的晶圆表面示意图；
[0032]图3为本专利技术实施例一提供的抛光头的结构示意图；
[0033]图4为本专利技术实施例一提供的抛光头的剖面图；
[0034]图5为本专利技术实施例二提供的抛光头中抛光头基体、固定环和锁定件的结构示意图；
[0035]图6为本专利技术实施例二提供的抛光头中抛光头基体、固定环和锁定件的连接示意图；
[0036]图7为本专利技术实施例四提供的化学机械抛光设备的结构示意图。
[0037]附图标记：
[0038]1‑
固定环；2
‑
抛光头基体；3
‑
通孔；4
‑
盲孔；5
‑
本体；6
‑
锁定块；7
‑
锁定槽；8
‑
晶圆；9
‑
按钮；10
‑
锁定杆；11
‑
弹性杆；12
‑
供电单元；13
‑
抛光膜；14
‑
导电层；15
‑
触点；16
‑
抛光液供给单元；17
‑
抛光垫；18
‑
研磨盘。
具体实施方式
[0039]下面结合附图来具体描述本专利技术的优选实施例，其中，附图构成本专利技术的一部分，并与本专利技术的实施例一起用于阐释本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种抛光头，其特征在于，包括供电单元和抛光膜，所述抛光膜的工作面设有导电层，所述供电单元与导电层连接。2.根据权利要求1所述的抛光头，其特征在于，采用石墨烯或碳纳米管通过化学气相沉积在抛光膜的工作面形成导电层。3.根据权利要求1所述的抛光头，其特征在于，所述抛光头还包括触点，所述供电单元通过触点与导电层连接。4.根据权利要求1所述的抛光头，其特征在于，还包括抛光头基体，所述抛光头基体的工作面开设有用于容纳抛光膜、导电层和晶圆的凹槽，沿逐渐远离槽底的方向，所述抛光膜、导电层和晶圆依次布置在抛光头基体的凹槽中。5.根据权利要求4所述的抛光头，其特征在于，还包括用于固定晶圆的固定环，所述固定环设于抛光头基体的工作面，且套设于晶圆的外周面。6.根据权利要求5所述的抛光头，其特征在于，所述固定环与抛光头基体之间通过锁定件固定可拆卸连接；所述固定环开设通孔，所述抛光头基体开设盲孔，锁定件穿过固定环上的通孔后插入抛光头基体的盲孔中。7.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：申埈燮，张月，杨涛，卢一泓，田光辉，
申请(专利权)人：真芯北京半导体有限责任公司，
类型：发明
国别省市：