[发明专利]区域压力调整抛光盘

说明书

技术领域

本发明涉及一种机械抛光工具，尤其是涉及一种用于化学机械抛光技术的区域压力调整抛光盘。

背景技术

集成电路(IC)制造是电子信息产业的核心，是推动国民经济和社会信息化发展最主要的高新技术之一。发达国家国民经济总产值增长部分的65％与IC工业相关([1]孙禹辉，康仁科，郭东明，等.化学机械抛光中的硅片夹持技术[J].半导体技术，2004，29(4)：10-14)。近年来，半导体芯片不断朝向体积小、电路密集度高、速度快和能耗低方向发展，集成电路的线宽设计由0.35μm缩减到现在的0.25μm与0.18μm，组件内的金属层数也由3～4层向更多层迈进([2]修树东，倪忠进，陈茂军，等.化学机械抛光的研究进展[J].机械研究与应用，2008，21(6)：10-13)。目前，CMP加工所面临的主要问题是随着硅片尺寸的不断增大，其表面厚度变化误差值(TTV)也随之增加。整体厚度误差产生的原因比较复杂，其中主要的影响因素有抛光压力和抛光液的分布不均、抛光垫的局部磨损较快以及硅片与抛光垫之间的相对速度不一致等。这些影响因素中，工作载荷分布不均匀在其中影响最大。从当前的国外研究来看，

解决工作载荷分布不均匀这一问题主要通过设计特殊结构努力使载荷分布完全均匀和采用补偿性多区域压力调整技术([3]颜重光，等.TPMS专用传感器模块技术剖析[J].电子设计应用，2006，(11)：28-31)。日本的Une和Kunyoo([4]UNE A，KUNYOO P，MOCHIDA M，et al.Character-istics of a vacuum pin chuck for ArF laser lithography[J].Microelectronic Engineering 2002，61-62(1-3)：113-121)采用和上述两家公司相同的设计思想，创造性地提出了一种新型的真空吸盘，这种真空吸盘的平坦化效果比传统的吸盘高几倍，这样高的平整能力来自于其巨大的吸附面积。。Sakamoto等人([5]SAKAMOTO E，EBINUMA R.Vacuum chuck[P].U.S.Patent：5,374,829，1994)的设计与该吸盘类似，但他们使用的圆柱销尺寸更大而数量较少，在圆柱销上加了弹性圈，防止了圆柱销对硅片的划伤。上述几种吸盘在设计思想上都是追求载荷分布的完全均匀，这对于中小尺寸的硅片加工是比较实用的。在工作压力与材料去除率之间对应关系的模型建立方面，Cook和Yu等人([6]Cook.Polishing pads and methods for their use[P].U.S.Patent：5,489,233，1996；[7]Yu，et al.Polishing pad for chemical-mechanical polishing of a semiconductor substrate[P]U.S.Patent：5,441,598，1995提出了薄膜与硅片的接触模型，Luo和Dornfeld基于化学机械抛光中两实体接触的磨损机理细致地研究了材料去除率的影响因素。台湾国立大学一些研究人员对加工中吸盘和薄膜变形进行了有限元分析。这些相关研究为进一步研究和优化吸盘的区域背压调整功能提供了理论依据。

发明内容

本发明的目的在于针对传统抛光中整体抛光盘压力单点控制而导致的抛光压力分布不均等问题，提供一种区域压力调整抛光盘。

本发明设有压电传感器、抛光盘、滑块滑槽副、聚氨酯抛光片和圆夹盘；所述抛光盘上设有至少2个圆环并分割成扇形块，所述扇形块上设有滑块滑槽副，每个扇形块表面贴有2片聚氨酯抛光片，在2片聚氨酯抛光片之间设有用于放置压电传感器的向内的凹槽；用于固定扇形块的圆夹盘设在抛光盘的外沿。

抛光盘分割为多个扇形块，可根据工件口径大小，组合相应尺寸的压力调整结构，实现区域压力控制。

本发明的工作原理如下：