[发明专利]一种研磨头和化学机械研磨装置

说明书

本发明提供一种研磨头和化学机械研磨装置，所述研磨头包括限位环，所述限位环底部设置为沿半径方向由内而外向下倾斜的斜面。根据本发明的研磨头和化学机械研磨装置，将限位环底部设置为沿半径方向由内而外向下倾斜的斜面，有效减少了化学机械研磨过程中，限位环底部表面与研磨垫的接触，减少了限位环底部表面微小起伏对研磨垫的刮擦损伤，从而减少了研磨垫刮擦损伤对半导体晶圆的化学机械研磨的影响，提升了化学机械研磨质量，有效提升了产品良率，同时也减少了生产成本。同时，也减少了研磨副产物在限位环内侧或导流槽入口端的累积，减少了研磨副产物对化学机械研磨的影响，进一步提升了化学机械研磨的质量。

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，具体而言涉及一种研磨头和化学机械研磨装置。

背景技术

随着集成电路制造过程中特征尺寸的缩小和金属互联的增加，对晶圆表面平整度的要求也越来越高。化学机械研磨(CMP)是将机械研磨和化学腐蚀结合的技术，是目前最有效的晶圆平坦化方法。化学机械研磨采用旋转的研磨头夹持住晶圆，并将其以一定压力压在旋转的研磨垫上，通过研磨浆料的作用，使晶圆表面在化学和机械的共同作用下实现平坦化。

通常，半导体领域所使用的研磨装置包括研磨垫及设置于研磨垫上的研磨头。在对晶圆进行化学机械研磨时，研磨头吸附待研磨晶圆使待研磨晶圆的待研磨表面与研磨垫接触，在研磨头带动下，待研磨晶圆相对研磨垫旋转，同时在研磨液的作用下，完成对晶圆的研磨，其中研磨头通过限位环对研磨晶圆进行限制和固定。然而，限位环上往往存在微小起伏，这些微小起伏与研磨垫接触的过程中对研磨垫产生不同程度的刮擦损伤，使得研磨垫对后续晶圆的化学机械研磨造成损伤。同时，在限位环底部往往设置有用于将研磨副产物由晶圆表面从限位环内导出到限位环外的导流槽，在化学机械研磨过程中，往往在其倒流入口处形成不同程度的研磨副产物的累积，累积的副产物在后续研磨过程中不同程度的脱落，也对半导体晶圆化学机械研磨的研磨质量产生重要影响。

为此，本发明提供了一种新的研磨头和化学机械研磨装置，用以解决现有技术中的问题。

发明内容

在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

本发明提供了一种研磨头，所述研磨头包括限位环，所述限位环的底部设置为沿半径方向由内而外向下倾斜的斜面。

示例性的，所述限位环的底部的外端部设置为弧形。

示例性的，所述斜面相对于水平面倾斜的角度为2°-5°。

示例性的，所述斜面相对于水平面倾斜的角度为3.5°-3.8°。

示例性的，所述限位环的内径设置为较待研磨晶圆的直径大0.1mm-0.2mm。

示例性的，所述限位环底部设置有导流槽。

示例性的，所述导流槽设置为均匀分布在所述限位环底部的若干直线凹槽。

示例性的，所述导流槽设置为与限位环半径成一定夹角的直线凹槽，所述导流槽螺旋排布在所述限位环的底部。

示例性的，所述导流槽螺旋排布的方向与化学机械研磨过程中所述研磨头的转动方向一致。

本发明还提供了一种化学机械研磨装置，所述装置包括研磨头，所述研磨头包括底部设置为沿半径方向由内而外向下倾斜的斜面的限位环。