CN201186403Y - 一种可改善边缘抛光不足的调整环 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种可改善边缘抛光不足的调整环，其设置在化学机械抛光设备的研磨头底部且其外部套设有一弹性套，该调整环上具有多个通孔。现有技术的调整环与晶圆相邻的面上并无设置可改善调整环边缘压力的凹槽，于是只能通过其它调节方式例如调节内部腔室和定位环的压力来调整调整环边缘的压力，存在着影响中心压力且需多次反复调整的缺点。本实用新型的可改善边缘抛光不足的调整环在其与晶圆相邻的面上且靠近边缘的区域设置有一圆形凹槽或环形凹槽，该圆形凹槽或环形凹槽的中心与该调整环的中心重合。采用本实用新型可改善化学机械抛光设备抛光晶圆时所产生的边缘抛光不足且因此而出现的介质残留现象。
Description
技术领域
本实用新型涉及半导体制造设备，尤其涉及一种可改善边缘抛光不足的调整环。
背景技术
当半导体器件进入0.13微米的时代后，化学机械抛光(CMP)工艺因可实现晶圆表面的全局平坦化而成为半导体制造的必要工序。CMP工艺在相应的CMP机台中进行，参见图1，设置有现有技术的调整环的CMP机台具有用于放置晶圆和进行研磨作业的研磨台10、放置在研磨台10上且其上具有研磨液的研磨垫11和用于将晶圆压在研磨垫11上且带动晶圆旋转的研磨头12，该研磨头12具有研磨基座120、用于调整研磨头12压力的内部腔室(inner tube)121、用于定位晶圆的定位环(retaining ring)122和用于调整晶圆上压力的调整环(tuning ring)123，现有技术的调整环123为一圆盘，其上开设有多个通孔123a，其外部还套设有弹性套124，该弹性套124直接与晶圆接触。使用如图1所示的CMP机台进行化学机械抛光时，研磨头12将晶圆压在研磨垫11上且带动晶圆旋转，研磨垫11则以相反的方向旋转，在机械研磨晶圆的同时还发生了化学腐蚀，于是CMP工艺兼具了机械研磨和化学研磨的优点。
但是在通过上述CMP机台进行化学机械抛光时，会在晶圆边缘出现被去除介质的残留，该些残留的被去除介质会造成边缘器件的报废，严重的情况下会造成整个晶圆上器件的报废。经分析疑因研磨头12边缘的压力过小而造成边缘介质残留，故通过调整内部腔室121和定位环122的压力来克服该边缘介质残留的现象。通过调整内部腔室121和定位环122来增大研磨头12的边缘压力后，晶圆边缘介质残留的现象得到了缓解，但该内部腔室121和定位环122压力的调整却影响了晶圆中心部位的介质的去除，该种方法并不能在兼顾中心抛光质量的前提下很好的改善晶圆边缘介质残留的问题，另外，该种方法需针对不同的晶圆寻找最优的压力，故还存在着费时且效率不高的问题，故业界人士把努力的焦点放在了可调整晶圆压力的调整环123上，试图通过改善调整环123来改善晶圆边缘抛光不足的现象。
因此，如何提供一种可改善边缘抛光不足的调整环以在确保中心区域抛光质量的前提下，方便高效的改善晶圆边缘抛光不足的问题，已成为业界亟待解决的技术问题。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种可改善边缘抛光不足的调整环，通过所述调整环可在确保中心区域抛光质量的前提下，有效改善晶圆边缘抛光不足的问题。
本实用新型的目的是这样实现的：一种可改善边缘抛光不足的调整环，其设置在化学机械抛光设备的研磨头底部且其外部套设有一弹性套，该调整环上具有多个通孔，该调整环在其与晶圆相邻的面上且靠近边缘的区域设置有一圆形凹槽或环形凹槽，该圆形凹槽或环形凹槽的中心与该调整环的中心重合。
在上述的可改善边缘抛光不足的调整环中，该调整环的直径为200毫米。
在上述的可改善边缘抛光不足的调整环中，该圆形凹槽的直径范围为153.772至195.326毫米。
在上述的可改善边缘抛光不足的调整环中，该环形凹槽的内部直径范围为153.518至195.072毫米，外部直径范围为153.772至195.326毫米，且该外部直径大于该内部直径。
在上述的可改善边缘抛光不足的调整环中，该圆形凹槽和该环形凹槽的深度范围均为0.534毫米至0.559毫米。
在上述的可改善边缘抛光不足的调整环中，该调整环为一圆盘。
与现有技术中调整环与晶圆相邻的面上并无设置可改善调整环边缘压力分布的凹槽，于是只能通过调节内部腔室和定位环的压力来调整调整环边缘的压力，从而存在着在影响中心压力且需多次重复调整的缺点相比，本实用新型的可改善边缘抛光不足的调整环在其与晶圆相邻的面上且靠近边缘的区域设置有一圆形凹槽或环形凹槽，该圆形凹槽或环形凹槽的中心与该晶圆的中心重合，如此可在不影响调整环中心区域压力的同时，简便高效的增大调整环边缘区域的压力，继而可有效改善晶圆上的去除介质边缘抛光不足的问题，相应的提高了化学机械抛光的质量。
附图说明
本实用新型的可改善边缘抛光不足的调整环由以下的实施例及附图给出。
图1为具有现有技术中的调整环的化学机械抛光设备的剖视图；
图2为本实用新型的可改善边缘抛光不足的调整环的第一实施例的主视图；
图3为本实用新型的可改善边缘抛光不足的调整环的第一实施例的A-A向剖视图；
图4为本实用新型的可改善边缘抛光不足的调整环的第二实施例的主视图；
图5为本实用新型的可改善边缘抛光不足的调整环的第二实施例的B-B向剖视图。
具体实施方式
以下将对本实用新型的可改善边缘抛光不足的调整环作进一步的详细描述。
本实用新型的可改善边缘抛光不足的调整环设置在如图1所示的化学机械抛光设备的研磨头12的底部，且其外部套设有弹性套124。
参见图2和图3，其分别显示了本实用新型的可改善边缘抛光不足的调整环的第一实施例的主视图和剖视图，如图所示，本实施例中的调整环为一圆盘，其上具有多个通孔20，所述通孔20排布在离其中心70毫米的区域内，所述调整环在其与所述晶圆相邻的面即其正面上且靠近边缘的区域设置有圆形凹槽21，所述圆形凹槽21的中心与所述调整环2的中心重合。在本实施例中，所述调整环2的直径为200毫米，所述圆形凹槽21的直径范围为153.772至195.326毫米，所述圆形凹槽21的深度范围为0.534毫米至0.559毫米。
参见图4和图5，其分别显示了本实用新型的可改善边缘抛光不足的调整环的第二实施例的主视图和剖视图，如图所示，本实施例中的调整环为一圆盘，其上具有多个通孔30，所述通孔30排布在离其中心70毫米的区域内，所述调整环在其与所述晶圆相邻的面即其正面上且靠近边缘的区域设置有环形凹槽31，所述环形凹槽31的中心与所述调整环的中心重合。在本实施例中，所述调整环的直径为200毫米，所述环形凹槽31的内部直径范围为153.518至195.072毫米，外部直径范围为153.772至195.326毫米，且所述外部直径大于所述内部直径，所述环形凹槽31的深度为0.534毫米至0.559毫米。
使用本实用新型的第一和第二实施例的调整环依次替换图1中所示的调整环123，并分别使用具有本实用新型的第一和第二实施例的调整环的化学机械抛光机台进行化学机械抛光，实验数据证明，本实用新型的第一和第二实施例的调整环可在不影响晶圆中心区域抛光质量的前提下，有效改善晶圆边缘抛光不足的问题，在其他参数合适的状况下，可有效克服晶圆边缘被去除介质残留的现象。
综上所述，本实用新型的可改善边缘抛光不足的调整环在其与所述晶圆相邻的面上且靠近边缘的区域设置有一圆形凹槽或环形凹槽，所述圆形凹槽或环形凹槽的中心与所述晶圆的中心重合，如此可在不影响调整环中心区域压力的同时，简便高效的增大调整环边缘区域的压力，继而可有效改善晶圆上的去除介质边缘抛光不足的问题，相应的提高了化学机械抛光的质量。
Claims (6)
1、一种可改善边缘抛光不足的调整环，其设置在化学机械抛光设备的研磨头底部且其外部套设有一弹性套，该调整环上具有多个通孔，其特征在于，该调整环在其与晶圆相邻的面上且靠近边缘的区域设置有一圆形凹槽或环形凹槽，该圆形凹槽或环形凹槽的中心与该调整环的中心重合。
2、如权利要求1所述的可改善边缘抛光不足的调整环，其特征在于，该调整环的直径为200毫米。
3、如权利要求2所述的可改善边缘抛光不足的调整环，其特征在于，该圆形凹槽的直径范围为153.772至195.326毫米。
4、如权利要求2所述的可改善边缘抛光不足的调整环，其特征在于，该环形凹槽的内部直径范围为153.518至195.072毫米，外部直径范围为153.772至195.326毫米，且该外部直径大于该内部直径。
5、如权利要求2所述的可改善边缘抛光不足的调整环，其特征在于，该圆形凹槽和该环形凹槽的深度范围均为0.534毫米至0.559毫米。
6、如权利要求1所述的可改善边缘抛光不足的调整环，其特征在于，该调整环为一圆盘。
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