化学机械研磨装置及使用该装置对硅片进行研磨的方法制造方法及图纸

一种化学机械研磨装置，包括：转盘；固定于所述转盘上的抛光垫；抛光头，其端面用于与所述抛光垫配合使用研磨硅片；管道，其上设置有出口，用于提供研磨所需的液体；其中，抛光垫包括位于转盘中心区域的第一抛光垫及环绕第一抛光垫的第二抛光垫，第二抛光垫的表面至少可以容纳抛光头，第一抛光垫与第二抛光垫之间具有间隙；该出口至少两个，一个用于对第一抛光垫提供研磨所需液体，另一个用于对第二抛光垫提供研磨所需液体，该研磨所需液体至少包括研磨液与去离子水。本发明专利技术同时提供了两种采用该装置对硅片进行研磨的方法。采用本发明专利技术提供的技术方案，可以满足现有的CMP装置无法实现单独对硅片边缘区域进行研磨的需求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体制造领域，尤其涉及一种。
技术介绍
化学机械研磨(CMP)是一种表面全局平坦化技术，它通过抛光头11携带硅片20向下贴压在研磨垫13上，研磨液14同时由管道15上设置的研磨液出口喷出在研磨垫13上，如图1所示。硅片20和研磨垫13之间通过自身旋转以及硅片20在研磨垫13上的水平方向运动，利用硅片20表面与研磨垫13之间的作用，达到平坦化的目的。CMP装置也通常称为抛光机。在一台抛光机中，娃片20放在一个娃片固定器或载片头(未图上，并面向转盘12上的抛光垫13。硅片20和抛光垫13之间的相对运动可以进行不同的控制。大部分抛光机都采用旋转运动或轨道运动。CMP采用比去除低处图形快的速度去除高处图形来获得均匀的硅片表面。由于它能大致均匀地把硅片抛光为需要的厚度和平坦度，已经成为一种最广泛采用的技术。此外，CMP还能用适当设计的研磨液和抛光垫，来抛光多层金属化互连结构中的介质和金属层。随着半导体器件的集成化，对各个工艺的实现条件的精准控制变得至关重要，在半导体元器件制造过程中，经常出现CMP研磨中间区域与边缘区域研磨掉厚度不均匀，需要对硅片的边缘再进行研磨，或硅片的边缘制作某些分立的器件，需要再进行研磨去除多余残留物。针对这些新需求，显然再采用图1中的用于研磨整个硅片的CMP装置会出现中间区域出现过研磨的现象。有鉴于此，实有必要提出一种新的，以满足现有的CMP装置无法实现单独对硅片边缘区域进行研磨的需求。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是提出一种新的，以满足现有的CMP装置无法实现单独对硅片边缘区域进行研磨的需求。为解决上述问题，本专利技术提供一种化学机械研磨装置，包括:转盘；固定于所述转盘上的抛光垫；抛光头，所述抛光头的端面用于与所述抛光垫配合使用研磨硅片；管道，其上设置有出口，用于提供研磨所需的液体；其中，所述抛光垫包括位于转盘中心区域的第一抛光垫，及环绕第一抛光垫的第二抛光垫，所述第二抛光垫的表面至少可以容纳所述抛光头，所述第一抛光垫与所述第二抛光垫之间具有间隙；所述出口至少两个，一个用于对第一抛光垫提供研磨所需液体，另一个用于对第二抛光垫提供研磨所需液体，所述研磨所需液体至少包括研磨液与去离子水。可选地，所述间隙由位于转盘内的凹槽形成，所述第二抛光垫下方的转盘内形成有连通所述凹槽与该转盘的侧边外界的通道。可选地，所述通道为多个。可选地，所述通道为I个，所述凹槽上设置多个孔，所述多个孔与所述通道连通。可选地，所述凹槽的宽度范围为0.5厘米-2厘米，所述凹槽的深度范围为0.5厘米-2厘米。可选地，所述出口为喷头，所述用于对第一抛光垫提供研磨所需液体的喷头位于第一抛光垫的正上方，所述用于对第二抛光垫提供研磨所需液体的喷头位于第二抛光垫的正上方O可选地，位于第一抛光垫的正上方的喷头设置在所述第一抛光垫的边缘区域。可选地，位于第二抛光垫的正上方的喷头在高度方向上靠近所述第一抛光垫与所述抛光头的用于固定硅片的端面。可选地，所述第一抛光垫与所述抛光头的用于固定硅片的端面、位于第二抛光垫的正上方的喷头之间的距离范围为I厘米-10厘米。可选地，所述管道至少为两个，其中一个管道用于提供所述研磨液，另一个管道用于提供所述去离子水。可选地,所述研磨所需液体还包括化学液。可选地，所述管道至少为三个，其中一个管道用于提供所述研磨液，一个管道用于提供所述去离子水，另外一个管道用于提供所述化学液。本专利技术还提供一种对硅片进行研磨的方法，包括:将安装硅片的抛光头置于第二抛光垫上，对第二抛光垫提供研磨液，对整个硅片进行研磨；使用去离子水对第二抛光垫进行冲洗；将安装硅片的抛光头置于第一抛光垫与第二抛光垫上，使硅片的边缘区域位于所述第一抛光垫上，对第一抛光垫提供研磨液，对第二抛光垫提供去离子水，对硅片的边缘区域进行研磨。本专利技术还提供另外一种对硅片进行研磨的方法，包括:将安装硅片的抛光头置于第一抛光垫与第二抛光垫上，使硅片的边缘区域位于所述第一抛光垫上，对第一抛光垫提供研磨液，对第二抛光垫提供去离子水，对硅片的边缘区域进行研磨。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点:本专利技术将现有技术中的一整块抛光垫设置成两块，其中，第一抛光垫位于中心区域，第二抛光垫环绕第一抛光垫，第一抛光垫与第二抛光垫不为一体，两者之间具有间隙，且第二抛光垫的表面至少可以容纳所述抛光头；对应地，现有技术中的一个出口也设置为至少两个，一个用于对第一抛光垫提供研磨所需液体，另一个用于对第二抛光垫提供研磨所需液体，所述研磨所需液体至少包括研磨液与去离子水。采用上述提供的CMP装置，当需要对整个硅片进行抛光时，首先将安装硅片的抛光头置于第二抛光垫上，对第二抛光垫提供研磨液以对整个硅片进行研磨；接着使用去离子水对第二抛光垫进行冲洗，避免了之后硅片仍有部分区域位于第二抛光垫上，而转盘在转动过程中若之前步骤中的研磨液不清洗会造成对非边缘区域的硅片也进行了研磨，这不是本专利技术所希望的；然后将安装硅片的抛光头置于第一抛光垫与第二抛光垫上，且使硅片的边缘区域位于所述第一抛光垫上，对第一抛光垫提供研磨液，对第二抛光垫提供去离子水，对硅片的边缘区域进行研磨，如此可以实现由于CMP研磨不均匀引起的需要单独对硅片边缘进行研磨的目的。当仅需要对硅片边缘区域进行抛光时，将安装娃片的抛光头置于第一抛光垫与第二抛光垫上，使娃片的边缘区域位于所述第一抛光垫上，对第一抛光垫提供研磨液，对第二抛光垫提供去离子水，这样可以实现对硅片的边缘区域进行研磨。进一步地，第一抛光垫与第二抛光垫之间的间隙由位于转盘内的凹槽形成，第二抛光垫下方的转盘内形成有连通所述凹槽与该转盘的侧边外界的通道，用于将第一抛光垫上的研磨所需液体收集后通过其流出。进一步地，所述出口为喷头，用于对第一抛光垫提供研磨所需液体的喷头位于第一抛光垫的正上方，用于对第二抛光垫提供研磨所需液体的喷头位于第二抛光垫的正上方，各自喷头喷出研磨所需液体后溅射在各自的抛光垫上。进一步地，位于第一抛光垫的正上方的喷头靠近所述第一抛光垫的边缘，由于对硅片的边缘区域进行研磨时，位于第一抛光垫上的硅片区域很小，大部分区域仍位于第二抛光垫上，因此，当喷头靠近间隙这端时，可以有效地喷在硅片的边缘区域，如此可以节省研磨所需液体。附图说明图1是现有的化学机械研磨装置的立体结构示意图2是图1中结构的截面示意图3是图1中结构的俯视图4是实施例一提供的化学机械研磨装置的俯视图5是图4中结构的截面示意图6是采用实施例一提供的装置对硅片进行研磨的流程图7是实施例二提供的化学机械研磨装置的俯视图。具体实施方式正如
技术介绍
中所述，CMP虽然是一种广泛采用的平坦化的手段，然而，如图2与图3中的现有的CMP装置在研磨过程中的截面图及俯视图所示，CMP在平坦化过程是对整个硅片20进行平坦化，因此，会出现同一片硅片中间区域研磨掉厚度较大，边缘区域研磨掉的厚度较小的情况，例如在GST CMP工艺中，边缘较易产生GST残留。另外，在其它工艺中，对硅片边缘区域的控制经常比中心区域的控制复杂(例如薄膜的淀积工艺中，边缘区域的薄膜粘着性差，因此，该区域的薄膜如果不去除，容易在后续工艺中出现剥落现象)，因而，需要对边缘的残留物进行单独去除，现有的CMP装置也无法解决这种问题。本专利技术人仔细研究了现有的CM本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种化学机械研磨装置，包括：转盘；固定于所述转盘上的抛光垫；抛光头，所述抛光头的端面用于与所述抛光垫配合使用研磨硅片；管道，其上设置有出口，用于提供研磨所需的液体；其特征在于，所述抛光垫包括位于转盘中心区域的第一抛光垫，及环绕第一抛光垫的第二抛光垫，所述第二抛光垫的表面至少可以容纳所述抛光头，所述第一抛光垫与所述第二抛光垫之间具有间隙；所述出口至少两个，一个用于对第一抛光垫提供研磨所需液体，另一个用于对第二抛光垫提供研磨所需液体，所述研磨所需液体至少包括研磨液与去离子水。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈枫，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31