[发明专利]研磨垫、使用该研磨垫的研磨装置及研磨方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造工艺技术领域，尤其涉及用于化学机械研磨工艺的研磨垫、使用该研磨垫的研磨装置及研磨方法。

背景技术

化学机械研磨(CMP)工艺是一种能提供晶圆全局和局部平坦化的工艺技术。化学机械研磨工艺已被广泛用于层间介质、金属层或浅沟槽隔离的去除和平整，成为半导体制造中重要的工艺。

CMP的机理是：在一定的压力下通过晶圆和研磨垫之间的相对运动来平坦化晶圆表面。图1是现有技术的研磨装置研磨晶圆示意图，在研磨晶圆的时候，晶圆7被固定在研磨头上，晶圆待研磨的表面面向研磨台5上的研磨垫1；输送装置8向研磨垫输送研磨液，所述研磨液中含有研磨颗粒。研磨过程中，晶圆表面材料与研磨液发生化学反应，生成一层相对容易去除的表面层，在研磨颗粒的作用下，该表面层在与研磨垫的相对运动中被机械地研磨掉。由于在研磨加工过程中不可避免的会产生如颗粒物等研磨副产品，通常在研磨垫上方会设置研磨垫清洗装置，以便及时去除研磨垫表面的颗粒物等研磨副产品。

现有的晶圆CMP工艺，通常只能对整片晶圆表面进行研磨，然而，随着半导体器件的集成化，对各个工艺的精准控制变得至关重要。在半导体元器件制造过程中，在整片晶圆经过CMP研磨之后，经常出现晶圆中心区域与边缘区域厚度不均匀(non-uniformity)的现象，而在晶圆边缘存在研磨残留物，若该研磨残留物不被去除又会进一步污染研磨装置，因此，需要对晶圆的边缘再次进行研磨以去除该残留物，而现有的CMP装置无法单独去除晶圆边缘的研磨残留物。例如在GST CMP工艺中，GST合金是IV-V-VI三元化合物，是应用于相变存储器(PCM)非常有前途的材料，由于CMP通常存在研磨不均匀的问题，因此在CMP之后，边缘较易产生GST残留物，导致GST CMP工艺缺陷率提高。若采用图1中所示的用于研磨整个晶圆的CMP装置来解决上述问题，虽然可以去除晶圆边缘的研磨残留物，但是会在晶圆中心区域出现过度研磨的现象。

另外，在其它工艺中，对晶圆边缘区域的控制经常比中心区域的控制复杂。例如，薄膜的淀积工艺中，边缘区域的薄膜粘着性差，因此，该区域的薄膜如果不去除，容易在后续工艺中出现剥落现象，因而，需要对晶圆边缘的薄膜进行单独去除。若采用现有的CMP装置来解决上述问题，会将整个晶圆的薄膜去除。

如公开号为US2011/0171882A1的美国专利申请揭示了一种化学机械研磨装置，包括研磨支撑装置，用以当研磨晶圆时支撑研磨头，并保持与研磨台处于水平位置，根据研磨程度实时改变研磨支撑装置的支撑高度，来改善半导体晶圆中心区与边缘区的研磨均匀性。上述方法通过对研磨装置进行改进来解决现有技术存在的晶圆中心区与边缘区的研磨不均匀的问题，然而，研磨装置是相对比较精密的加工装置，对研磨装置的改进意味着提高生产成本。

有鉴于此，需要一种新的化学机械研磨装置及使用该装置进行研磨的方法。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供一种研磨垫、使用该研磨垫的研磨装置及研磨方法，能单独研磨晶圆边缘，获得较佳的研磨均匀性，提高晶圆生产良率。

为解决上述技术问题，本发明实施例首先提供一种研磨垫，包括：

第一研磨区，设置于研磨垫边缘，用于研磨晶圆边缘；

第二研磨区，所述第二研磨区至少能容纳整个晶圆，用于研磨整个晶圆表面；

其中，所述研磨垫的第一研磨区与第二研磨区之间具有沟槽。

可选地，所述研磨垫具有多个第一研磨区。

可选地，所述沟槽的轮廓呈弧形。

可选地，所述沟槽包括内弧形，所述内弧形的直径为0.5cm～5cm。

可选地，所述沟槽的宽度为0.5cm～2cm。

本发明又一实施例提供一种包括上述研磨垫的研磨装置，所述研磨装置还包括第一输送装置。

可选地，所述第一输送装置可转动至第一研磨区上方以向第一研磨区表面喷射液体，所述第一输送装置也可转动至第二研磨区上方以向第二研磨区表面喷射液体。

可选地，所述研磨装置还包括第二输送装置，所述第一输送装置用以向第一研磨区表面喷射液体，所述第二输送装置用以向第二研磨区表面喷射液体。

本发明再一实施例提供一种应用上述研磨装置的研磨方法，包括：

提供研磨垫，置于可旋转研磨台之上，所述研磨垫包括第一研磨区和第二研磨区，所述第一研磨区与第二研磨区之间具有沟槽；

提供晶圆，将所述晶圆装载于研磨头上；