專利名稱：化學機械拋光設備及方法
技術領域：
本發明關于一種化學機械拋光(chemical mechanical polishing)技術或者一種化學機械平坦化(chemical mechanical planarization)技術，特別是指一種改進的化學機械拋光設備及其制造方法，可在化學機械拋光工藝中精確控制拋光均勻度。
背景技術：
機械拋光或化學機械拋光(chemicalmechanical planarization, CMP)為現今的半導體工藝中用來高度平坦化半導體晶片表面的不可或缺的技術。在化學機械拋光工藝中，晶片被按壓在一旋轉的拋光墊。此外，晶片可同時在覆蓋有漿料的拋光墊表面上旋轉和來回擺動,增加其拋光效率。圖I是一種公知化學機械拋光單元的示意圖。化學機械拋光單元30包含一平臺300，連接一機臺軸301，在拋光時，平臺300會朝著機臺軸301的中央軸旋轉。一拋光墊310 設置在平臺300上。一拋光頭320固定并旋轉晶片322。在拋光時，漿料由一漿料提供裝置330噴灑到拋光墊310上。拋光頭320將旋轉的晶片322壓至拋光墊310上使拋光墊310的拋光表面及晶片322產生相對運動，造成晶片的表面上產生機械結合化學的效應。拋光墊310的尺寸可以是晶片322直徑的數倍，而且在拋光時，晶片322通常是遠離拋光墊310的旋轉中心。公知的化學機械拋光技術的其中一個問題是在一晶片表面的不同位置上很難控制拋光速率。因為晶片表面上的拋光速率一般正比拋光墊的相對旋轉速度，因此在晶片上的特定點的拋光速率與旋轉軸的距離有關。但是，為了在后續的高解析度光刻工藝中可靠的制造出下一層的電路，在化學機械拋光工藝中有效的控制拋光均勻度顯得非常重要。也就是說，高解析度光刻工藝只有在平坦的晶片表面上才可達到高精確度。

發明內容
本發明提出一種改進的化學機械拋光設備，可以解決上述問題。本發明提供一種化學機械拋光設備，包含一殼體；一平臺設置在殼體中，其中平臺由一中央圓形部分和一周圍環形部分所組成，其中周圍環形部分環繞中央圓形部分，且周圍環形部分與中央圓形部分之間具有一間隙；一拋光頭用來固定并旋轉一晶片；一第一拋光墊設置在中央圓形部分上；以及第二拋光墊設置在周圍環形部分上。一第一噴嘴用來提供一第一漿料在第一拋光墊上。一第二噴嘴用來提供一第二漿料在第二拋光墊上。第一漿料以及第二漿料以不同流速提供。


圖I是公知化學機械拋光單元的示意圖。圖2是化學機械拋光設備的剖面示意圖。圖3是晶片及拋光墊相對位置的俯視圖。
其中，附圖標記說明如下10 化學機械拋光設備 30化學機械拋光單兀100 殼體101、301 機臺軸110、300平臺IlOa 中央圓形部分IlOb 周圍環形部分112a 第一拋光墊112b 第二拋光墊113間隙150、250 方向220、320 拋光頭
260222、322 晶片230a 第一噴嘴230b 第二噴嘴310拋光墊330 漿料提供裝置d寬度E 環形邊緣區域SI第一漿料S2 第二漿料
具體實施例方式雖然本發明以優選實施例揭露如下，然其并非用來限定本發明，任何本領域技術人員，在不脫離本發明的精神和范圍內，當可作些許的更動與潤飾，因此本發明的保護范圍以權利要求書所界定的為標準，為了不使本發明的精神晦澀難懂，部分公知結構與工藝步驟的細節將不在此揭露。同樣地，圖示所表示為優選實施例中的裝置示意圖但并非用來限定裝置的尺寸，特別是，為使本發明可更清晰地呈現，部分組件的尺寸可能放大呈現在圖中。再者，多個優選實施例中所揭示相同的組件者，將標示相同或相似的符號以使說明更容易且清晰。圖2是本發明的優選實施例的化學機械拋光設備的剖面示意圖。如圖2所示，化學機械拋光設備10可包含一殼體100，一平臺110設置在殼體100中，且一拋光頭220固定并旋轉一晶片222。平臺110連接一機臺軸101使平臺110在拋光時延著機臺軸101的中央軸旋轉。在本發明一優選實施例中，平臺110由一中央圓形部分IlOa和一周圍環形部分IlOb所組成，其中，周圍環形部分IlOb環繞中央圓形部分IlOa而且周圍環形部分IlOb與中央圓形部分IlOa間具有一間隙113。中央圓形部分IlOa及周圍環形部分IlOb具有共同圓心。在另一較佳優選實施例中，間隙113的寬度d約O. 5到5毫米。根據本發明的優選實施例，在中央圓形部分IlOa上設置一第一拋光墊112a，在周圍環形部分IlOb上設置一第二拋光墊112b。第一拋光墊112a的材質與第二拋光墊112b的材質可相同或不同。根據本發明的優選實施例，一第一漿料SI經由一第一噴嘴230a噴灑在第一拋光墊112a上，一第二漿料S2經由一第二噴嘴230b噴灑在第二拋光墊112b上。第一漿料SI的流速及濃度設定可與第二漿料S2的流速及濃度設定相同或不同。圖3是晶片及拋光墊相對位置的俯視圖。中央圓形部分IIOa與周圍環形部分IlOb都朝同一方向150旋轉。舉例來說，中央圓形部分IlOa與周圍環形部分IlOb可同樣朝一反時針方向旋轉但具有不同轉速。在一優選實施例中，周圍環形部分IlOb的轉速較中央圓形部分IlOa的轉速慢，例如，可設置一差速齒輪(未繪示)用來產生不同轉速。在拋光工藝中，旋轉的晶片222可以朝與方向150相反的方向250旋轉，且其借由拋光頭220按壓到第一及第二拋光墊112a及112b，使第一及第二拋光墊112a及112b的拋光表面同時與晶片222產生相對運動。在優選實施例中，拋光頭220的位置可朝方向260(見圖2)調整。在另一優選實施例中，拋光頭220在第一及第二拋光墊112a及112b間旋轉，所以，晶片222的一環形邊緣區域E可直接接觸第二拋光墊112b。在另一優選實施例中，環形邊緣區域E的表面積約占晶片222的全部面積的三分之一。
以上所述僅為本發明的優選實施例，凡依本發明權利要求所做的均等變化與修飾，皆應屬本發明的涵蓋范圍。
權利要求
1.一種化學機械拋光設備,特征在于包含 殼體； 平臺，設置在殼體中，所述平臺由一個中央圓形部分及一個周圍環形部分組成，所述周圍環形部分環繞所述中央圓形部分，且周圍環形部分與中央圓形部分之間具有間隙； 研磨頭，用來固定及旋轉一晶片； 第一研磨墊，設置在中央圓形部分上；和 第二研磨墊，設置在周圍環形部分上。
2.根據權利要求I所述的化學機械拋光設備，特征在于，更包含 第一噴嘴，用來提供第一漿料在所述第一研磨墊之上；和 第二噴嘴，用來提供第二漿料在所述第二研磨墊之上。
3.根據權利要求2所述的化學機械拋光設備，特征在于第一漿料和第二漿料用不同的流速提供。
4.根據權利要求2所述的化學機械拋光設備，特征在于第一漿料和第二漿料具有不同的濃度設定。
5.根據權利要求I所述的化學機械拋光設備，特征在于間隙寬度大約在0.5和5毫米之間。
6.根據權利要求I所述的化學機械拋光設備，特征在于中央圓形部分和周圍環形部分都朝同一個方向旋轉。
7.根據權利要求I所述的化學機械拋光設備，特征在于中央圓形部分和周圍環形部分以不同的轉速旋轉。
8.根據權利要求7所述的化學機械拋光設備，特征在于周圍環形部分的轉速比中央圓形部分的轉速慢。
9.根據權利要求I所述的化學機械拋光設備，特征在于在研磨時，研磨頭在第一以和第二研磨墊之間旋轉，且晶片的一環形邊緣區域直接接觸第二研磨墊。
10.根據權利要求9所述的化學機械拋光設備，特征在于所述的環形邊緣區域的表面積實質上占晶片全部面積三分之一。
全文摘要
本發明公開了一種化學機械拋光設備，包含一殼體；一平臺設置在殼體中；以及一拋光頭，用來固定并旋轉一晶片。平臺由一中央圓形部分和一周圍環形部分所組成，且具有一間隙位在二者之間。一第一拋光墊設置在中央圓形部分上。一第二拋光墊設置在周圍環形部分上。在拋光工藝中，拋光頭在第一拋光墊以及第二拋光墊之間旋轉，如此使晶片的一環形邊緣區域直接接觸第二拋光墊。
文檔編號B24B37/02GK102773789SQ20111028831
公開日2012年11月14日 申請日期2011年9月23日 優先權日2011年5月13日
發明者劉獻文, 劉立中, 陳逸男 申請人:南亞科技股份有限公司