專利名稱：研磨墊、使用該研磨墊的研磨裝置及研磨方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造工藝技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及用于化學(xué)機(jī)械研磨工藝的研磨墊、使用該研磨墊的研磨裝置及研磨方法。
背景技術(shù)：
化學(xué)機(jī)械研磨(CMP)工藝是一種能提供晶圓全局和局部平坦化的工藝技術(shù)。化學(xué)機(jī)械研磨工藝已被廣泛用于層間介質(zhì)、金屬層或淺溝槽隔離的去除和平整，成為半導(dǎo)體制造中重要的工藝。CMP的機(jī)理是:在一定的壓力下通過(guò)晶圓和研磨墊之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)來(lái)平坦化晶圓表面。圖1是現(xiàn)有技術(shù)的研磨裝置研磨晶圓示意圖，在研磨晶圓的時(shí)候，晶圓7被固定在研磨頭上，晶圓待研磨的表面面向研磨臺(tái)5上的研磨墊I ;輸送裝置8向研磨墊輸送研磨液，所述研磨液中含有研磨顆粒。研磨過(guò)程中，晶圓表面材料與研磨液發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成一層相對(duì)容易去除的表面層，在研磨顆粒的作用下，該表面層在與研磨墊的相對(duì)運(yùn)動(dòng)中被機(jī)械地研磨掉。由于在研磨加工過(guò)程中不可避免的會(huì)產(chǎn)生如顆粒物等研磨副產(chǎn)品，通常在研磨墊上方會(huì)設(shè)置研磨墊清洗裝置，以便及時(shí)去除研磨墊表面的顆粒物等研磨副產(chǎn)品?，F(xiàn)有的晶圓CMP工藝，通常只能對(duì)整片晶圓表面進(jìn)行研磨，然而，隨著半導(dǎo)體器件的集成化，對(duì)各個(gè)工藝的精準(zhǔn)控制變得至關(guān)重要。在半導(dǎo)體元器件制造過(guò)程中，在整片晶圓經(jīng)過(guò)CMP研磨之后,經(jīng)常出現(xiàn)晶圓中心區(qū)域與邊緣區(qū)域厚度不均勻(non-uniformity)的現(xiàn)象，而在晶圓邊緣存在研磨殘留物，若該研磨殘留物不被去除又會(huì)進(jìn)一步污染研磨裝置，因此，需要對(duì)晶圓的邊緣再次進(jìn)行研磨以去除該殘留物，而現(xiàn)有的CMP裝置無(wú)法單獨(dú)去除晶圓邊緣的研磨殘留物。例如在GST CMP工藝中，GST合金是IV-V-VI三元化合物，是應(yīng)用于相變存儲(chǔ)器(PCM)非常有前途的材料，由于CMP通常存在研磨不均勻的問(wèn)題，因此在CMP之后，邊緣較易產(chǎn)生GST殘留物，導(dǎo)致GST CMP工藝缺陷率提高。若采用圖1中所示的用于研磨整個(gè)晶圓的CMP裝置來(lái)解決上述問(wèn)題，雖然可以去除晶圓邊緣的研磨殘留物，但是會(huì)在晶圓中心區(qū)域出現(xiàn)過(guò)度研磨的現(xiàn)象。另外，在其它工藝中，對(duì)晶圓邊緣區(qū)域的控制經(jīng)常比中心區(qū)域的控制復(fù)雜。例如，薄膜的淀積工藝中，邊緣區(qū)域的薄膜粘著性差，因此，該區(qū)域的薄膜如果不去除，容易在后續(xù)工藝中出現(xiàn)剝落現(xiàn)象，因而，需要對(duì)晶圓邊緣的薄膜進(jìn)行單獨(dú)去除。若采用現(xiàn)有的CMP裝置來(lái)解決上述問(wèn)題，會(huì)將整個(gè)晶圓的薄膜去除。如公開(kāi)號(hào)為US2011/0171882A1的美國(guó)專利申請(qǐng)揭示了一種化學(xué)機(jī)械研磨裝置，包括研磨支撐裝置，用以當(dāng)研磨晶圓時(shí)支撐研磨頭，并保持與研磨臺(tái)處于水平位置，根據(jù)研磨程度實(shí)時(shí)改變研磨支撐裝置的支撐高度，來(lái)改善半導(dǎo)體晶圓中心區(qū)與邊緣區(qū)的研磨均勻性。上述方法通過(guò)對(duì)研磨裝置進(jìn)行改進(jìn)來(lái)解決現(xiàn)有技術(shù)存在的晶圓中心區(qū)與邊緣區(qū)的研磨不均勻的問(wèn)題，然而，研磨裝置是相對(duì)比較精密的加工裝置，對(duì)研磨裝置的改進(jìn)意味著提高生產(chǎn)成本。有鑒于此，需要一種新的化學(xué)機(jī)械研磨裝置及使用該裝置進(jìn)行研磨的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種研磨墊、使用該研磨墊的研磨裝置及研磨方法，能單獨(dú)研磨晶圓邊緣，獲得較佳的研磨均勻性，提高晶圓生產(chǎn)良率。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明實(shí)施例首先提供一種研磨墊，包括:第一研磨區(qū)，設(shè)置于研磨墊邊緣，用于研磨晶圓邊緣；第二研磨區(qū),所述第二研磨區(qū)至少能容納整個(gè)晶圓,用于研磨整個(gè)晶圓表面；其中，所述研磨墊的第一研磨區(qū)與第二研磨區(qū)之間具有溝槽。可選地，所述研磨墊具有多個(gè)第一研磨區(qū)?？蛇x地，所述溝槽的輪廓呈弧形。可選地，所述溝槽包括內(nèi)弧形，所述內(nèi)弧形的直徑為0.5cm 5cm?？蛇x地,所述溝槽的寬度為0.5cm 2cm。本發(fā)明又一實(shí)施例提供一種包括上述研磨墊的研磨裝置，所述研磨裝置還包括第
一輸送裝置?？蛇x地，所述第一輸送裝置可轉(zhuǎn)動(dòng)至第一研磨區(qū)上方以向第一研磨區(qū)表面噴射液體，所述第一輸送裝置也可轉(zhuǎn)動(dòng)至第二研磨區(qū)上方以向第二研磨區(qū)表面噴射液體?？蛇x地，所述研磨裝置還包括第二輸送裝置，所述第一輸送裝置用以向第一研磨區(qū)表面噴射液體，所述第二輸送裝置用以向第二研磨區(qū)表面噴射液體。本發(fā)明再一實(shí)施例提供一種應(yīng)用上述研磨裝置的研磨方法，包括:提供研磨墊，置于可旋轉(zhuǎn)研磨臺(tái)之上，所述研磨墊包括第一研磨區(qū)和第二研磨區(qū)，所述第一研磨區(qū)與第二研磨區(qū)之間具有溝槽；提供晶圓，將所述晶圓裝載于研磨頭上；提供第一輸送裝置，置于所述研磨墊上方，所述第一輸送裝置，用以供應(yīng)研磨晶圓時(shí)所需的液體；當(dāng)需要研磨整個(gè)晶圓表面時(shí),研磨晶圓過(guò)程包括:采用第二研磨區(qū)對(duì)整個(gè)晶圓表面進(jìn)行研磨，采用第一研磨區(qū)對(duì)晶圓的邊緣進(jìn)行研磨；當(dāng)僅需要研磨晶圓邊緣時(shí)，采用第一研磨區(qū)對(duì)晶圓的邊緣進(jìn)行研磨?？蛇x地，在對(duì)整個(gè)晶圓表面進(jìn)行研磨的時(shí)候，噴射研磨液至第二研磨區(qū)?？蛇x地，在僅對(duì)整個(gè)晶圓邊緣進(jìn)行研磨的時(shí)候,研磨頭旋轉(zhuǎn),研磨臺(tái)保持靜止?？蛇x地，在僅研磨晶圓邊緣的時(shí)候，噴射研磨液至第一研磨區(qū)，同時(shí)噴射去離子水至第二研磨區(qū)。可選地，在對(duì)整個(gè)晶圓表面以及晶圓邊緣進(jìn)行研磨之后，噴射清洗液至研磨墊的整個(gè)表面上進(jìn)行清洗?？蛇x地,所述第一研磨區(qū)具有多個(gè)，當(dāng)?shù)谝谎心^(qū)達(dá)到CMP使用壽命時(shí),通過(guò)研磨頭攜帶晶圓移動(dòng)至另一個(gè)第一研磨區(qū)研磨晶圓邊緣。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明實(shí)施例具有以下優(yōu)點(diǎn):本發(fā)明實(shí)施例通過(guò)在研磨墊上設(shè)置相互分離的第一研磨區(qū)與第二研磨區(qū)，第一研磨區(qū)能單獨(dú)研磨晶圓邊緣，第二研磨區(qū)能研磨整個(gè)晶圓表面，提高了晶圓研磨的中心區(qū)域與邊緣區(qū)域的均勻性；
本發(fā)明實(shí)施例通過(guò)控制輸送裝置噴射研磨液體，當(dāng)研磨晶圓邊緣的時(shí)候，向第一研磨區(qū)噴射研磨液，同時(shí)向第二研磨區(qū)噴射去離子水，從而在單獨(dú)研磨晶圓邊緣的時(shí)候，能夠起到潤(rùn)滑作用，防止第二研磨區(qū)損傷晶圓表面；本發(fā)明實(shí)施例由于去除了由研磨不均勻性或其它工藝所導(dǎo)致的晶圓邊緣的殘留物，提高了半導(dǎo)體器件生產(chǎn)良率；本發(fā)明僅對(duì)研磨墊的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)，沒(méi)有提高生產(chǎn)成本。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)的研磨裝置研磨晶圓示意圖；圖2是本發(fā)明的一實(shí)施例的研磨墊的俯視示意圖；圖3 圖6是本發(fā)明的一實(shí)施例研磨墊制作過(guò)程示意圖；圖7是利用本發(fā)明一實(shí)施例的研磨裝置研磨晶圓的剖視示意圖；圖8是利用本發(fā)明一實(shí)施例研磨墊的研磨裝置研磨晶圓示意圖；圖9是利用本發(fā)明一實(shí)施例的研磨裝置的研磨方法流程示意圖。
具體實(shí)施例方式為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的CMP裝置無(wú)法單獨(dú)研磨晶圓邊緣的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明實(shí)施例針對(duì)現(xiàn)有的研磨墊進(jìn)行改進(jìn)，在研磨墊上設(shè)置相互分離的第一研磨區(qū)與第二研磨區(qū)，利用該研磨墊，可以解決現(xiàn)有CMP裝置無(wú)法單獨(dú)研磨晶圓邊緣的技術(shù)問(wèn)題。以下將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施方式做詳細(xì)描述。在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明。但是本發(fā)明能夠以很多不同于在此描述的其它方式來(lái)實(shí)施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下做類似推廣，因此本發(fā)明不受下面公開(kāi)的具體實(shí)施例的限制。實(shí)施方式一:為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種可以單獨(dú)研磨晶圓邊緣的研磨墊，根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施方式，該研磨墊包括:第一研磨區(qū)，設(shè)置于研磨墊邊緣，用于研磨晶圓邊緣；第二研磨區(qū),所述第二研磨區(qū)至少能容納整個(gè)晶圓,用于研磨整個(gè)晶圓表面；其中，所述研磨墊的第一研磨區(qū)與第二研磨區(qū)之間具有溝槽。圖2是本發(fā)明一實(shí)施例的研磨墊的俯視圖。如圖所示，在研磨墊I上設(shè)置有多個(gè)第一研磨區(qū)11，所述第一研磨區(qū)11間隔設(shè)置于研磨墊I的邊緣，并環(huán)繞研磨墊I的第二研磨區(qū)12，第一研磨區(qū)11與第二研磨區(qū)12之間具有溝槽13，且第一研磨區(qū)11通過(guò)溝槽13與第二研磨區(qū)12分離。所述第一研磨區(qū)11、第二研磨區(qū)12及溝槽13共同構(gòu)成了研磨墊I的形狀，并與研磨臺(tái)的形狀對(duì)應(yīng)，以便將研磨墊I對(duì)準(zhǔn)設(shè)置到研磨臺(tái)之上。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該了解的是，雖然圖2中設(shè)置有4個(gè)第一研磨區(qū)，但并不以此為限，并且該多個(gè)第一研磨區(qū)也并非要均勻間隔排列，只要滿足第一研磨區(qū)與第二研磨區(qū)分離設(shè)置即可。所述第一研磨區(qū)11、第二研磨區(qū)12之間的所述溝槽13的輪廓呈弧形。所述溝槽13可以為弧形的帶，所述弧形的帶包括內(nèi)弧形和外弧形，溝槽13的靠近第一研磨區(qū)11的側(cè)壁為內(nèi)弧形，溝槽13的靠近第二研磨區(qū)12的側(cè)壁為外弧形。所述內(nèi)弧形的直徑為0.5cm 5cm。所述溝槽的寬度為0.5cm 2cm。下面結(jié)合圖3 圖6對(duì)本發(fā)明的研磨墊做詳細(xì)說(shuō)明，圖3 圖6是本發(fā)明一實(shí)施例研磨墊的制作過(guò)程示意圖。圖3中提供常規(guī)的研磨墊1，研磨墊I由三層結(jié)構(gòu)組成，自上而下包括研磨層3，次研磨層2以及黏著層4。圖3所示的研磨墊是雙層研磨層結(jié)構(gòu)，但本發(fā)明不限于此，即研磨層也可以是單層或更多層結(jié)構(gòu)其中。研磨層3在研磨的時(shí)候與待研磨晶圓表面接觸，通常由聚合物基材構(gòu)成。黏著層4帖附在次研磨層2的背面，黏著層4上通常附有附著物，以保護(hù)黏著層4，該黏著層4和附著物例如可以采用雙面膠。使用時(shí)，將研磨墊I的黏著層4上的附著物撕下，然后利用黏著層4的黏著作用使研磨墊I附著于研磨臺(tái)上。然后如圖4中所示，在研磨墊邊緣切割出溝槽線L，用于將研磨墊設(shè)置成用于研磨晶圓邊緣的第一研磨區(qū)，及用于研磨整個(gè)晶圓表面的第二研磨區(qū)。圖中所示切割溝槽線的深度剛好觸及研磨墊I的黏著層4，這樣方便后續(xù)將黏著層4的附著物從研磨墊背后撕除。然而本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該了解的是，該溝槽線的深度只要滿足在第一研磨區(qū)研磨晶圓邊緣時(shí)，噴射至第一研磨區(qū)的液體被該溝槽線之間的溝槽阻隔不至流入第二研磨區(qū)即可。根據(jù)所要形成的第一研磨區(qū)的大小(若第一研磨區(qū)為半圓形，即為該圓形直徑長(zhǎng)度)，以及根據(jù)所要形成的溝槽寬度，在研磨墊上切割出溝槽線L。需注意的是，本發(fā)明研磨墊不但能單獨(dú)研磨晶圓邊緣，還可以研磨整個(gè)晶圓表面，因此，研磨墊上除第一研磨區(qū)以外還具有第二研磨區(qū)，所述第二研磨區(qū)至少能容納整個(gè)晶圓，以研磨整個(gè)晶圓表面。作為本發(fā)明的一實(shí)施例，所述溝槽13的輪廓可以呈半圓形，且靠近第一研磨區(qū)11的側(cè)壁的該半圓形直徑大約為0.5cm 5cm。所述溝槽線之間的溝槽的寬度大約為0.5cm 2cm。應(yīng)該了解的是，根據(jù)研磨墊以及待加工晶圓的表面大小，作為本領(lǐng)域技術(shù)人員，可以在上述范圍內(nèi)適當(dāng)調(diào)整第一研磨區(qū)及溝槽寬度的大小。需注意的是，圖4中僅僅形成了待去除的研磨墊部分的溝槽線L，也就是說(shuō)，兩條溝槽線L之間的待去除的研磨墊部分還沒(méi)有被去除，S卩，此時(shí)的研磨墊從表面上看仍然構(gòu)成整體。這樣加工，便于將研磨墊作為整體粘附到研磨臺(tái)上，若將第一、第二研磨區(qū)分離設(shè)置后再進(jìn)行粘附，可能導(dǎo)致研磨墊與研磨臺(tái)之間的位置對(duì)不準(zhǔn)。接下來(lái)，如圖5所示，除去研磨墊最下層的黏著層4上的附著物，利用黏著層4的黏著作用將研磨墊I附著于研磨臺(tái)5上。由于溝槽線L之間的研磨墊部分尚未被去除，使得研磨墊仍可作為整體粘附到研磨臺(tái)上。最后，如圖6所示，移除溝槽線L之間的研磨墊材質(zhì)，形成溝槽13。這樣，在研磨墊
I上形成了被溝槽13分離的第一研磨區(qū)11和第二研磨區(qū)12。所述第一研磨區(qū)11、第二研磨區(qū)12及溝槽13共同構(gòu)成了研磨墊I的形狀，并與研磨臺(tái)5的形狀對(duì)應(yīng)，即，研磨墊I對(duì)準(zhǔn)設(shè)置到研磨臺(tái)5之上。當(dāng)然，作為本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)注意到，在移除溝槽線L之間的研磨墊材質(zhì)形成溝槽時(shí)，應(yīng)當(dāng)使溝槽兩側(cè)的研磨墊表面處理得足夠平整，以保證晶圓研磨的平坦性要求。實(shí)施方式二:根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式，本發(fā)明提供一種包括上述研磨墊的研磨裝置，該研磨裝置還包括第一輸送裝置。所述研磨墊設(shè)置在研磨臺(tái)上，所述研磨墊包括用于研磨晶圓邊緣的第一研磨區(qū)，以及用于研磨整個(gè)晶圓表面的第二研磨區(qū)；所述研磨墊的第一研磨區(qū)與第二研磨區(qū)之間具有溝槽。所述溝槽用以在研磨晶圓邊緣的時(shí)候隔離研磨液不進(jìn)入第二研磨區(qū)。并且，所述第一研磨區(qū)、第二研磨區(qū)及溝槽共同構(gòu)成研磨墊的形狀，并與所述研磨臺(tái)的形狀對(duì)應(yīng)。參考圖7，圖7為本發(fā)明實(shí)施例研磨裝置研磨晶圓的剖視圖。該研磨裝置包括:研磨臺(tái)5，用于放置研磨墊，所述研磨墊包括用于研磨晶圓邊緣的第一研磨區(qū)11，以及用于研磨整個(gè)晶圓表面的第二研磨區(qū)12,所述研磨墊的第一研磨區(qū)與第二研磨區(qū)之間具有溝槽13 ;研磨頭6，用于夾持晶圓進(jìn)行研磨；待研磨晶圓7，設(shè)置于研磨頭6之上；以及，輸送裝置
8,設(shè)置在研磨臺(tái)5的上方,用以供應(yīng)研磨晶圓7時(shí)所需的液體。所述第一研磨區(qū)11、第二研磨區(qū)12之間的所述溝槽13的輪廓呈弧形。所述溝槽13可以為弧形的帶，所述弧形的帶包括內(nèi)弧形和外弧形，溝槽13的靠近第一研磨區(qū)11的側(cè)壁為內(nèi)弧形，溝槽13的靠近第二研磨區(qū)12的側(cè)壁為外弧形。所述內(nèi)弧形的直徑為0.5cm 5cm。所述溝槽的寬度為0.5cm 2cm。應(yīng)該了解的是，根據(jù)研磨墊以及待加工晶圓的表面大小，作為本領(lǐng)域技術(shù)人員，可以在上述范圍內(nèi)適當(dāng)調(diào)整第一研磨區(qū)和溝槽寬度的大小。進(jìn)一步的，輸送裝置8包括兩個(gè)輸送通道，分別輸送研磨液或清洗液。研磨液包含平坦化所需的化學(xué)試劑和研磨顆粒，二者混合后成粘稠液體，由輸送裝置噴射到研磨墊I上。清洗液用于去除研磨過(guò)程中產(chǎn)生的顆粒物等研磨副產(chǎn)品，清洗液例如可以為去離子水。輸送裝置8以可控的方式分別供應(yīng)研磨液或清洗液。所述可控的方式是指根據(jù)研磨晶圓的需要，例如是單獨(dú)研磨晶圓邊緣或是研磨整個(gè)晶圓表面的需要，具體在下文中將詳細(xì)闡述。作為本發(fā)明一實(shí)施例，該輸送裝置可以可轉(zhuǎn)動(dòng)的方式設(shè)置在研磨臺(tái)之上，當(dāng)僅需要研磨晶圓邊緣的時(shí)候，轉(zhuǎn)動(dòng)該輸送裝置，使該輸送裝置的液體出口位于第一研磨區(qū)的上方，用以向第一研磨區(qū)噴射液體，且輸送裝置噴射的液體被溝槽隔離而不進(jìn)入第二研磨區(qū)；而當(dāng)需要研磨整個(gè)晶圓表面時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)該輸送裝置，使該輸送裝置的液體出口位于研磨墊的第二研磨區(qū)的上方，向研磨墊的第二研磨區(qū)噴射液體。作為本發(fā)明另一實(shí)施例，還可以分別設(shè)置兩個(gè)輸送裝置，該兩個(gè)輸送裝置的液體出口分別位于研磨墊的第一研磨區(qū)和第二研磨區(qū)上方。其中，所述第一輸送裝置用以向第一研磨區(qū)表面噴射液體，所述第二輸送裝置用以向第二研磨區(qū)表面噴射液體，第一輸送裝置噴射的液體被溝槽隔離不進(jìn)入第二研磨區(qū)。因此，利用本發(fā)明研磨墊的研磨裝置，通過(guò)控制輸送裝置和在研磨墊上形成第一研磨區(qū)可以實(shí)現(xiàn)單獨(dú)研磨晶圓邊緣的目的。實(shí)施方式三:下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的使用上述研磨裝置單獨(dú)對(duì)晶圓邊緣進(jìn)行研磨的研磨方法做詳細(xì)說(shuō)明。根據(jù)本發(fā)明的再一實(shí)施方式，提供一種利用前述研磨墊的研磨裝置的研磨方法。圖9為本發(fā)明實(shí)施例使用上述研磨裝置的研磨方法的流程示意圖。該研磨方法，包括:步驟SI，提供研磨墊，置于可旋轉(zhuǎn)研磨臺(tái)之上，所述研磨墊包括第一研磨區(qū)和第二研磨區(qū)，所述第一研磨區(qū)與第二研磨區(qū)之間具有溝槽；
步驟S2，提供晶圓，將所述晶圓裝載于研磨頭上；步驟S3，提供第一輸送裝置，置于研磨墊上方，所述第一輸送裝置，用以供應(yīng)研磨晶圓時(shí)所需的液體；步驟S4，當(dāng)需要研磨整個(gè)晶圓表面時(shí)，研磨晶圓過(guò)程包括:采用第二研磨區(qū)對(duì)整個(gè)晶圓表面進(jìn)行研磨，然后，采用第一研磨區(qū)對(duì)晶圓的邊緣進(jìn)行研磨；步驟S5,當(dāng)僅需要研磨晶圓邊緣時(shí),采用第一研磨區(qū)對(duì)晶圓的邊緣進(jìn)行研磨。按照前述實(shí)施方式的形成研磨墊的方法，包括第一研磨區(qū)11和第二研磨區(qū)12的研磨墊設(shè)置在研磨臺(tái)5上，研磨頭6攜帶晶圓7向下貼壓在研磨墊上，輸送裝置8用以供應(yīng)研磨晶圓時(shí)所需的液體。下面結(jié)合參考圖7和圖9對(duì)本發(fā)明的研磨方法進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。根據(jù)步驟SI所述，提供研磨墊，置于可旋轉(zhuǎn)研磨臺(tái)5之上。該研磨墊包括:第一研磨區(qū)11，設(shè)置于研磨墊邊緣，用于研磨晶圓邊緣；第二研磨區(qū)12，所述第二研磨區(qū)容納整個(gè)晶圓，用于研磨整個(gè)晶圓表面；其中，所述研磨墊的第一研磨區(qū)與第二研磨區(qū)通過(guò)溝槽13分離設(shè)置。根據(jù)步驟S2所述，提供晶圓7，將所述晶圓設(shè)置于研磨頭6之上。由于本發(fā)明中所采用的研磨墊分別具有第一研磨區(qū)11與第二研磨區(qū)12，因此，待研磨晶圓根據(jù)研磨的需要，即，若需要研磨整個(gè)晶圓表面，則將晶圓放置于研磨墊的第二研磨區(qū)12(如圖7中實(shí)線部分所示)；若需要單獨(dú)研磨晶圓邊緣，則將晶圓放置于研磨墊上，并使晶圓邊緣位于第一研磨區(qū)11 (如圖7中虛線部分所示)。除了前述單獨(dú)研磨晶圓邊緣或研磨整個(gè)晶圓表面的需要，在單獨(dú)研磨晶圓邊緣時(shí)，還需要考慮被去除的晶圓邊緣寬度的需要，也即晶圓邊緣進(jìn)入第一研磨區(qū)11的寬度(圖8中兩單向箭頭所夾的寬度)。作為本發(fā)明一實(shí)施例，該寬度可以事先在研磨操作參數(shù)(recipe)中進(jìn)行設(shè)置，如此可以通過(guò)控制研磨頭的移動(dòng)來(lái)控制待研磨晶圓在研磨墊上的位置，以根據(jù)所需研磨晶圓。根據(jù)步驟S3所述，提供第一輸送裝置，置于研磨墊上方，所述第一輸送裝置，用以供應(yīng)研磨晶圓時(shí)所需的液體。根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例，輸送裝置8供應(yīng)研磨晶圓所需的液體，可以分別輸送研磨液或清洗液。研磨液包含平坦化所需的化學(xué)試劑和研磨顆粒。清洗液例如可以為去離子水。根據(jù)步驟S4所述，當(dāng)需要研磨整個(gè)晶圓表面時(shí),采用第二研磨區(qū)12對(duì)整個(gè)晶圓表面進(jìn)行研磨，采用第一研磨區(qū)11對(duì)晶圓的邊緣進(jìn)行研磨；當(dāng)需要研磨整個(gè)晶圓表面時(shí)，晶圓7位于第二研磨區(qū)12,旋轉(zhuǎn)研磨頭6與研磨臺(tái)5以研磨整個(gè)晶圓7表面；在對(duì)整個(gè)晶圓表面進(jìn)行研磨的時(shí)候，向第二研磨區(qū)12噴射研磨液。然后，研磨頭攜帶晶圓移動(dòng)至第一研磨區(qū)11對(duì)晶圓邊緣進(jìn)行研磨，在對(duì)整個(gè)晶圓表面進(jìn)行研磨之后，噴射清洗液至研磨墊的整個(gè)表面上進(jìn)行清洗。應(yīng)該了解的是，雖然上述實(shí)施例給出了先研磨整個(gè)晶圓表面，然后單獨(dú)研磨晶圓邊緣的方法，作為本發(fā)明的其他實(shí)施例，也可以先單獨(dú)研磨晶圓邊緣，然后再研磨整個(gè)晶圓表面，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)晶圓表面的CMP工藝。作為本發(fā)明的一實(shí)施例，可以通過(guò)事先在研磨操作參數(shù)(recipe)中進(jìn)行設(shè)置，通過(guò)控制研磨頭的移動(dòng)來(lái)控制待研磨晶圓在研磨墊上的位置，例如，當(dāng)研磨整個(gè)晶圓表面時(shí)，使晶圓僅位于第二研磨區(qū)中進(jìn)行研磨。
根據(jù)步驟S5所述，當(dāng)僅需要研磨晶圓邊緣時(shí)，采用第一研磨區(qū)11對(duì)晶圓的邊緣進(jìn)行研磨。當(dāng)僅需要研磨晶圓邊緣時(shí)，根據(jù)待研磨的晶圓邊緣寬度，控制研磨頭移動(dòng)，使研磨頭6所吸附的晶圓7進(jìn)入第一研磨區(qū)11，保持研磨臺(tái)5靜止，而僅以研磨頭6帶動(dòng)晶圓7旋轉(zhuǎn)，輸送裝置8向第一研磨區(qū)11噴射研磨液，同時(shí)向第二研磨區(qū)12噴射去離子水，以“潤(rùn)滑”研磨墊的第二研磨區(qū)表面。在對(duì)晶圓邊緣進(jìn)行研磨之后，噴射清洗液至研磨墊的整個(gè)表面上進(jìn)行清洗。之所以保持研磨臺(tái)5靜止,是由于待研磨的晶圓邊緣范圍相對(duì)較小,若研磨頭6與研磨臺(tái)5 二者同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)，將可能無(wú)法精確控制待研磨的晶圓邊緣僅位于第一研磨區(qū)11。由于研磨墊I上設(shè)置有多個(gè)第一研磨區(qū)11，當(dāng)?shù)谝谎心^(qū)11經(jīng)過(guò)一段時(shí)間研磨后，達(dá)到該第一研磨區(qū)11的CMP使用壽命時(shí)，此時(shí)可通過(guò)研磨頭攜帶晶圓移動(dòng)至下一個(gè)第一研磨區(qū)11繼續(xù)單獨(dú)研磨晶圓邊緣的操作。因此，由上述可知，由于待研磨的晶圓邊緣位于第一研磨區(qū)，輸送裝置噴射的研磨液也僅停留在第一研磨區(qū)，在研磨頭的轉(zhuǎn)動(dòng)之下，使得僅有晶圓邊緣被研磨。在研磨晶圓邊緣時(shí)，晶圓中心區(qū)域大部分表面位于第二研磨區(qū)，由于在第二研磨區(qū)并沒(méi)有研磨液存在，因此晶圓的中心區(qū)域并不會(huì)被研磨，并且又可以通過(guò)向第二研磨區(qū)噴射去離子水保證研磨墊不刮傷晶圓中心區(qū)域表面，這樣就實(shí)現(xiàn)了單獨(dú)研磨晶圓邊緣，又不至于過(guò)度研磨晶圓中心區(qū)域的目的。并且，由于溝槽的設(shè)置，不僅可以在單獨(dú)研磨晶圓邊緣時(shí)，阻隔不必要的研磨液進(jìn)入第二研磨區(qū)，又可以便于研磨液廢液等殘留物及時(shí)排出。以下詳細(xì)闡述單獨(dú)研磨晶圓邊緣時(shí)，輸送裝置如何以可控的方式供應(yīng)研磨液或清洗液:當(dāng)研磨裝置包括一個(gè)以可轉(zhuǎn)動(dòng)的方式設(shè)置的輸送裝置時(shí)，此時(shí)可轉(zhuǎn)動(dòng)該輸送裝置，使該輸送裝置的液體出口位于研磨墊的第一研磨區(qū)的上方，較佳的，輸送裝置液體出口朝向晶圓邊緣與第一研磨區(qū)的接觸面中心位置噴射，且輸送裝置噴射的液體被溝槽隔離而不進(jìn)入第二研磨區(qū)，在CMP之后，該輸送裝置噴射清洗液，向第一研磨區(qū)(也可以是整個(gè)研磨墊)表面噴射清洗液去除研磨廢液等殘留物。當(dāng)研磨裝置包括兩個(gè)輸送裝置時(shí)，第一輸送裝置液體出口設(shè)置在第一研磨區(qū)上方，第二輸送裝置液體出口設(shè)置在第二研磨區(qū)上方。研磨晶圓邊緣時(shí)，第一輸送裝置工作，且噴射的液體被溝槽隔離而不進(jìn)入第二研磨區(qū)，而第二輸送裝置不噴射研磨液，但可以在研磨晶圓邊緣的同時(shí)，繼續(xù)噴射去離子水，起到“潤(rùn)滑”的作用，確保晶圓中心區(qū)域不至于被研磨墊表面刮傷。在CMP之后，第一和第二輸送裝置均可以噴射清洗液，向第一研磨區(qū)(也可以是整個(gè)研磨墊)表面噴射清洗液去除研磨廢液等殘留物。也就是說(shuō)，不管輸送裝置為何種設(shè)置方式，只要保證當(dāng)僅需要研磨晶圓邊緣的時(shí)候，研磨液僅停留在第一研磨區(qū)即可。以下詳細(xì)闡述研磨整個(gè)晶圓表面時(shí)，輸送裝置如何以可控的方式供應(yīng)研磨液或清洗液:當(dāng)研磨裝置包括一個(gè)以可轉(zhuǎn)動(dòng)的方式設(shè)置的輸送裝置時(shí)，此時(shí)可轉(zhuǎn)動(dòng)該輸送裝置，使該輸送裝置的液體出口位于研磨墊的第二研磨區(qū)的上方，較佳的，是位于第二研磨區(qū)中心區(qū)域上方，且輸送裝置向第二研磨區(qū)表面噴射研磨液以研磨整個(gè)晶圓表面，在CMP之后，向第二研磨區(qū)(也可以是整個(gè)研磨墊)表面噴射清洗液，去除研磨廢液等殘留物。當(dāng)研磨裝置包括兩個(gè)輸送裝置時(shí)，第一輸送裝置液體出口設(shè)置在第一研磨區(qū)上方，第二輸送裝置液體出口設(shè)置在第二研磨區(qū)上方。研磨整個(gè)晶圓表面時(shí)，第一輸送裝置不噴射研磨液(因?yàn)槠鋰娚涞囊后w被溝槽隔離無(wú)法進(jìn)入第二研磨區(qū))，而通過(guò)第二輸送裝置噴射研磨液研磨整個(gè)晶圓表面，在CMP之后，第一和第二輸送裝置均可以噴射清洗液，向第二研磨區(qū)(也可以是整個(gè)研磨墊)表面噴射清洗液，去除研磨廢液等殘留物。結(jié)合前述背景技術(shù)中的描述，利用本發(fā)明的研磨墊、研磨裝置及其研磨方法可以具有兩種不同情況下的應(yīng)用。應(yīng)用1:對(duì)晶圓進(jìn)行CMP操作，解決CMP研磨不均勻的問(wèn)題。利用本發(fā)明的研磨墊、研磨裝置及其研磨方法，首先研磨整個(gè)晶圓表面:研磨頭攜帶晶圓位于第二研磨區(qū)時(shí)，所述研磨臺(tái)與研磨頭均旋轉(zhuǎn)以研磨整個(gè)晶圓表面，且輸送裝置向整個(gè)研磨墊表面，或者僅向第二研磨區(qū)噴射研磨液體。當(dāng)整片晶圓經(jīng)過(guò)CMP研磨之后，出現(xiàn)了晶圓中心區(qū)域與邊緣區(qū)域厚度不均勻的現(xiàn)象。然后，單獨(dú)研磨晶圓邊緣:研磨頭根據(jù)研磨操作參數(shù)中的設(shè)置，攜帶晶圓移動(dòng)至第一研磨區(qū)，使晶圓邊緣與第一研磨區(qū)接觸，停止旋轉(zhuǎn)研磨臺(tái)，而研磨頭旋轉(zhuǎn)以研磨晶圓邊緣，此時(shí)，輸送裝置噴射的研磨液被溝槽隔離而無(wú)法進(jìn)入第二研磨區(qū)，僅停留在第一研磨區(qū)。應(yīng)該了解的是，雖然上述實(shí)施例給出了先研磨整個(gè)晶圓表面，然后單獨(dú)研磨晶圓邊緣的方法，作為本發(fā)明的其他實(shí)施例，也可以先單獨(dú)研磨晶圓邊緣，然后再研磨整個(gè)晶圓表面，同樣可以解決CMP研磨不均勻的問(wèn)題?？傊蒙鲜鲅心シ椒?，實(shí)現(xiàn)了單獨(dú)研磨晶圓邊緣的目的，解決了 CMP研磨的不均勻性問(wèn)題，同時(shí)又不會(huì)使晶圓中心區(qū)域過(guò)度研磨。應(yīng)用2:對(duì)于由于其它工藝所導(dǎo)致的需要對(duì)晶圓邊緣的薄膜進(jìn)行單獨(dú)去除的情況。針對(duì)上述情況，不必要對(duì)整個(gè)晶圓進(jìn)行研磨，僅需要研磨晶圓邊緣。利用本發(fā)明的研磨方法，研磨頭攜帶待處理晶圓移動(dòng)至第一研磨區(qū)，使晶圓邊緣與第一研磨區(qū)接觸，保持研磨臺(tái)靜止，而研磨頭旋轉(zhuǎn)以研磨晶圓邊緣，此時(shí)，輸送裝置噴射的液體僅停留在第一研磨區(qū)，實(shí)現(xiàn)了去除晶圓邊緣薄膜的目的。本發(fā)明通過(guò)在研磨墊上設(shè)置相互分離的第一研磨區(qū)與第二研磨區(qū)，當(dāng)將晶圓邊緣放置于第一研磨區(qū)時(shí)，通過(guò)控制研磨液的噴射，使研磨液不進(jìn)入第二研磨區(qū)，從而實(shí)現(xiàn)單獨(dú)研磨晶圓邊緣的目的；而當(dāng)晶圓位于第二研磨區(qū)時(shí)，則仍然能夠研磨整個(gè)晶圓表面。因此，本發(fā)明通過(guò)調(diào)整研磨墊的結(jié)構(gòu)，解決了現(xiàn)有技術(shù)存在的不能單獨(dú)研磨晶圓邊緣區(qū)域的技術(shù)問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了既可單獨(dú)研磨整個(gè)晶圓表面，又可單獨(dú)研磨晶圓邊緣區(qū)域，提高了晶圓研磨的中心區(qū)域與邊緣區(qū)域的均勻性；由于去除了晶圓邊緣的殘留物(或者是CMP研磨之后導(dǎo)致的研磨殘留物，或者是其他工藝中產(chǎn)生的需去除的薄膜殘留物)，半導(dǎo)體器件生產(chǎn)良率也大大提高；并且對(duì)研磨墊的改進(jìn),并不會(huì)提高生產(chǎn)成本。本發(fā)明雖然已以較佳實(shí)施例公開(kāi)如上，但其并不是用來(lái)限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，都可以利用上述揭示的方法和技術(shù)內(nèi)容對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案做出可能的變動(dòng)和修改，因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化及修飾，均屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種研磨墊，其特征在于，包括: 第一研磨區(qū)，設(shè)置于研磨墊邊緣，用于研磨晶圓邊緣； 第二研磨區(qū)，所述第二研磨區(qū)至少能容納整個(gè)晶圓，用于研磨整個(gè)晶圓表面； 其中，所述研磨墊的第一研磨區(qū)與第二研磨區(qū)之間具有溝槽。
2.如權(quán)利要求1所述的研磨墊，其特征在于，所述研磨墊具有多個(gè)第一研磨區(qū)。
3.如權(quán)利要求2所述的研磨墊，其特征在于，所述溝槽的輪廓呈弧形。
4.如權(quán)利要求3所述的研磨墊，其特征在于，所述溝槽包括內(nèi)弧形，所述內(nèi)弧形的直徑為 0.5cm 5cm。
5.如權(quán)利要求1所述的研磨墊，其特征在于，所述溝槽的寬度為0.5cm 2cm。
6.一種包括權(quán)利要求1 5任一項(xiàng)所述研磨墊的研磨裝置，所述研磨裝置還包第一輸送裝置。
7.如權(quán)利要求6所述的研磨裝置，其特征在于，所述第一輸送裝置可轉(zhuǎn)動(dòng)至第一研磨區(qū)上方以向第一研磨區(qū)表面噴射液體，所述第一輸送裝置也可轉(zhuǎn)動(dòng)至第二研磨區(qū)上方以向第二研磨區(qū)表面噴射液體。
8.如權(quán)利要求6所述的研磨裝置，其特征在于，所述研磨裝置還包括第二輸送裝置，所述第一輸送裝置用以向第一研磨區(qū)表面噴射液體，所述第二輸送裝置用以向第二研磨區(qū)表面噴射液體。
9.一種研磨方法，其特征在于，包括: 提供研磨墊，置于可旋轉(zhuǎn)研磨臺(tái)之上，所述研磨墊包括第一研磨區(qū)和第二研磨區(qū)，所述第一研磨區(qū)與第二研磨區(qū)之間具有溝槽； 提供晶圓，將所述晶圓裝載于研磨頭上； 提供第一輸送裝置，置于所述研磨墊上方，所述第一輸送裝置，用以供應(yīng)研磨晶圓時(shí)所需的液體； 當(dāng)需要研磨整個(gè)晶圓表面時(shí)，研磨晶圓過(guò)程包括:采用第二研磨區(qū)對(duì)整個(gè)晶圓表面進(jìn)行研磨，采用第一研磨區(qū)對(duì)晶圓的邊緣進(jìn)行研磨； 當(dāng)僅需要研磨晶圓邊緣時(shí)，采用第一研磨區(qū)對(duì)晶圓的邊緣進(jìn)行研磨。
10.如權(quán)利要求9所述的研磨方法，其特征在于，在對(duì)整個(gè)晶圓表面進(jìn)行研磨的時(shí)候，噴射研磨液至第二研磨區(qū)。
11.如權(quán)利要求9所述的研磨方法，其特征在于，在僅對(duì)整個(gè)晶圓邊緣進(jìn)行研磨的時(shí)候，研磨頭旋轉(zhuǎn)，研磨臺(tái)保持靜止。
12.如權(quán)利要求11所述的研磨方法，其特征在于，在僅研磨晶圓邊緣的時(shí)候，噴射研磨液至第一研磨區(qū)，同時(shí)噴射去離子水至第二研磨區(qū)。
13.如權(quán)利要求9所述的研磨方法，其特征在于，在對(duì)整個(gè)晶圓表面以及晶圓邊緣進(jìn)行研磨之后，噴射清洗液至研磨墊的整個(gè)表面上進(jìn)行清洗。
14.如權(quán)利要求9所述的研磨方法，其特征在于，所述第一研磨區(qū)具有多個(gè)，當(dāng)?shù)谝谎心^(qū)達(dá)到CMP使用壽命時(shí)，通過(guò)研磨頭攜帶晶圓移動(dòng)至另一個(gè)第一研磨區(qū)研磨晶圓邊緣。
全文摘要
研磨墊、使用該研磨墊的研磨裝置及研磨方法。一種研磨墊，包括，第一研磨區(qū)，設(shè)置于研磨墊邊緣，用于研磨晶圓邊緣；第二研磨區(qū)，所述第二研磨區(qū)至少能容納整個(gè)晶圓表面，用于研磨整個(gè)晶圓；其中，所述研磨墊的第一研磨區(qū)與第二研磨區(qū)之間具有溝槽。一種使用該研磨墊的研磨裝置，包括研磨臺(tái)、研磨頭及第一輸送裝置，將所述晶圓放置在研磨墊上，并使晶圓邊緣與第一研磨區(qū)接觸，保持所述研磨臺(tái)靜止，旋轉(zhuǎn)研磨頭以研磨晶圓邊緣，第一輸送裝置噴射的液體僅停留在第一研磨區(qū)。本發(fā)明既可研磨整個(gè)晶圓表面，又可單獨(dú)研磨晶圓邊緣區(qū)域，提高了晶圓研磨的中心區(qū)域與邊緣區(qū)域的均勻性，大大提高半導(dǎo)體器件生產(chǎn)良率。
文檔編號(hào)B24B37/20GK103182676SQ20111045349
公開(kāi)日2013年7月3日 申請(qǐng)日期2011年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月29日
發(fā)明者陳楓 申請(qǐng)人:中芯國(guó)際集成電路制造(上海)有限公司