本實(shí)用新型涉及一種半導(dǎo)體制造設(shè)備，特別是涉及一種卡環(huán)結(jié)構(gòu)件以及化學(xué)機(jī)械研磨裝置。

背景技術(shù)：

化學(xué)機(jī)械研磨(Chemical Mechanical Polishing，CMP)技術(shù)在半導(dǎo)體器件制造過(guò)程中廣泛使用，CMP也稱(chēng)為化學(xué)機(jī)械平坦化(Chemical Mechanical Planarization)，CMP是一個(gè)復(fù)雜的工藝過(guò)程，其基本原理是，利用混有極小顆粒的化學(xué)溶液與加工表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)來(lái)改變表面的化學(xué)鍵，生成容易以機(jī)械方式去除的產(chǎn)物，再通過(guò)機(jī)械摩擦去除化學(xué)反應(yīng)物來(lái)獲得超光滑無(wú)損傷的平坦表面。業(yè)界，通常采用化學(xué)機(jī)械研磨設(shè)備，也稱(chēng)為研磨機(jī)臺(tái)或拋光機(jī)臺(tái)來(lái)進(jìn)行化學(xué)機(jī)械研磨工藝。

請(qǐng)參閱圖1和圖2所示，在現(xiàn)有CMP裝置中，研磨頭用于固定晶片，以起到機(jī)械作用，在上述研磨頭中設(shè)置有卡環(huán)結(jié)構(gòu)件1，且這種卡環(huán)結(jié)構(gòu)件1用于固定所夾持的晶片的原位。所述卡環(huán)結(jié)構(gòu)件1包括第一卡環(huán)11和第二卡環(huán)12，且在所述第一卡環(huán)11上均勻分布有數(shù)個(gè)溝槽110，在CMP工藝中上述溝槽110的角落很容易聚集一些研磨的副產(chǎn)物，這樣會(huì)降低研磨液和化學(xué)用品的利用率，導(dǎo)致晶圓表面出現(xiàn)擦傷等缺陷，影響晶圓品質(zhì)；同時(shí)也會(huì)導(dǎo)致研磨墊的金屬損失和腐蝕等問(wèn)題，影響研磨墊的使用壽命，降低生產(chǎn)產(chǎn)量，增加生產(chǎn)成本。

因此，針對(duì)上述技術(shù)問(wèn)題，有必要對(duì)現(xiàn)有卡環(huán)結(jié)構(gòu)件進(jìn)行改進(jìn)，提供一種新的卡環(huán)結(jié)構(gòu)件以及化學(xué)機(jī)械研磨裝置。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是減少化學(xué)機(jī)械研磨裝置中副產(chǎn)物的殘留，從而提高研磨液和化學(xué)用品的利用率，改善晶圓表面外觀，延長(zhǎng)研磨墊的使用壽命，提高生產(chǎn)產(chǎn)能，節(jié)約生產(chǎn)成本。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型提供的卡環(huán)結(jié)構(gòu)件，用于一研磨頭上，所述卡環(huán)結(jié)構(gòu)件包括：

第一卡環(huán)，所述第一卡環(huán)上設(shè)置有多個(gè)溝槽以及多個(gè)第一孔，所述溝槽位于所述第一卡環(huán)的下表面，并貫穿所述第一卡環(huán)的內(nèi)、外壁，每一所述溝槽的頂壁上設(shè)置有一個(gè)第一孔，所述第一孔連通所述溝槽；

多個(gè)活塞；

制動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述制動(dòng)機(jī)構(gòu)控制所述活塞在所述溝槽和所述第一孔內(nèi)上下運(yùn)動(dòng)。

進(jìn)一步的，所述第一孔貫穿所述溝槽的頂壁和所述第一卡環(huán)的上表面。

進(jìn)一步的，所述卡環(huán)結(jié)構(gòu)件還包括第二卡環(huán)，所述第二卡環(huán)位于所述第一卡環(huán)上方，所述第二卡環(huán)上設(shè)置有多個(gè)第二孔，每個(gè)所述第二孔與一個(gè)所述第一孔相導(dǎo)通。

進(jìn)一步的，所述制動(dòng)機(jī)構(gòu)包括多個(gè)導(dǎo)氣管，每個(gè)所述導(dǎo)氣管連通一個(gè)所述第二孔，所述導(dǎo)氣管向所述第二孔吹氣或抽氣，控制所述活塞在所述溝槽和所述第一孔內(nèi)上下運(yùn)動(dòng)。

進(jìn)一步的，所述導(dǎo)氣管和所述第二孔通過(guò)一密封圈進(jìn)行密封。

進(jìn)一步的，所述制動(dòng)機(jī)構(gòu)還包括一送氣管，所述送氣管分別與多個(gè)所述導(dǎo)氣管導(dǎo)通。

進(jìn)一步的，所述活塞的橫截面形狀與所述第一孔的橫截面形狀相同。

進(jìn)一步的，所述第一孔的橫截面形狀為方形。

進(jìn)一步的，所述第二孔的橫截面形狀為圓形。

根據(jù)本實(shí)用新型的另一面，本實(shí)用新型還提供一種包括所述卡環(huán)結(jié)構(gòu)件的化學(xué)機(jī)械研磨裝置。

進(jìn)一步的，所述化學(xué)機(jī)械研磨裝置還包括研磨平臺(tái)、研磨墊、漿料傳送裝置。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下有益效果：

本實(shí)用新型提供一所述卡環(huán)結(jié)構(gòu)件，所述卡環(huán)結(jié)構(gòu)件中包括所述溝槽、所述第一孔、所述活塞和所述制動(dòng)機(jī)構(gòu)，將所述卡環(huán)結(jié)構(gòu)件應(yīng)用于化學(xué)機(jī)械研磨裝置中，通過(guò)所述制動(dòng)機(jī)構(gòu)控制所述活塞在所述溝槽和所述第一孔內(nèi)進(jìn)行上下 運(yùn)動(dòng)，能夠減少或去除CMP工藝中現(xiàn)有溝槽內(nèi)的研磨副產(chǎn)物，從而提高研磨液和化學(xué)用品的利用率，改善晶圓表面外觀，延長(zhǎng)研磨墊的使用壽命，提高生產(chǎn)產(chǎn)能和節(jié)約生產(chǎn)成本。

附圖說(shuō)明

圖1為現(xiàn)有化學(xué)機(jī)械研磨裝置中研磨頭的卡環(huán)結(jié)構(gòu)件的基本結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為現(xiàn)有化學(xué)機(jī)械研磨裝置中研磨頭的卡環(huán)結(jié)構(gòu)件的剖面圖；

圖3為本實(shí)用新型一實(shí)施例中第一卡環(huán)和活塞的基本結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本實(shí)用新型一實(shí)施例中第一卡環(huán)、第二卡環(huán)和活塞的基本結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本實(shí)用新型一實(shí)施例中卡環(huán)結(jié)構(gòu)件的剖面圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合示意圖對(duì)本實(shí)用新型卡環(huán)結(jié)構(gòu)件以及化學(xué)機(jī)械研磨裝置進(jìn)行更詳細(xì)的描述，其中表示了本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例，應(yīng)該理解本領(lǐng)域技術(shù)人員可以修改在此描述的本實(shí)用新型，而仍然實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的有利效果。因此，下列描述應(yīng)當(dāng)被理解為對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員的廣泛知道，而并不作為對(duì)本實(shí)用新型的限制。

在下列段落中參照附圖以舉例方式更具體地描述本實(shí)用新型。根據(jù)下面說(shuō)明和權(quán)利要求書(shū)，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)和特征將更清楚。需說(shuō)明的是，附圖均采用非常簡(jiǎn)化的形式且均使用非精準(zhǔn)的比例，僅用以方便、明晰地輔助說(shuō)明本實(shí)用新型實(shí)施例的目的。

本實(shí)用新型的核心思想在于，本實(shí)用新型提供一卡環(huán)結(jié)構(gòu)件，用于一研磨頭上，所述卡環(huán)結(jié)構(gòu)件包括：

第一卡環(huán)，所述第一卡環(huán)上設(shè)置有多個(gè)溝槽以及多個(gè)第一孔，所述溝槽位于所述第一卡環(huán)的下表面，并貫穿所述第一卡環(huán)的內(nèi)、外壁，每一所述溝槽的頂壁上設(shè)置有一個(gè)第一孔，所述第一孔連通所述溝槽；

多個(gè)活塞；

制動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述制動(dòng)機(jī)構(gòu)控制所述活塞在所述溝槽和所述第一孔內(nèi)上下運(yùn) 動(dòng)。

本實(shí)用新型還提供一種包括所述卡環(huán)結(jié)構(gòu)件的化學(xué)機(jī)械研磨裝置。

本實(shí)用新型提供上述卡環(huán)結(jié)構(gòu)件，所述卡環(huán)結(jié)構(gòu)件中包括所述溝槽、所述第一孔、所述活塞和所述制動(dòng)機(jī)構(gòu)，將所述卡環(huán)結(jié)構(gòu)件應(yīng)用于化學(xué)機(jī)械研磨裝置中，通過(guò)所述制動(dòng)機(jī)構(gòu)控制所述活塞在所述溝槽和所述第一孔內(nèi)進(jìn)行上下運(yùn)動(dòng)，能夠減少或去除CMP工藝中現(xiàn)有溝槽內(nèi)的研磨副產(chǎn)物，從而提高研磨液和化學(xué)用品的利用率，改善晶圓表面外觀，延長(zhǎng)研磨墊的使用壽命，提高生產(chǎn)產(chǎn)能和節(jié)約生產(chǎn)成本。

以下列舉所述卡環(huán)結(jié)構(gòu)件以及化學(xué)機(jī)械研磨裝置的實(shí)施例，以清楚說(shuō)明本實(shí)用新型的內(nèi)容，應(yīng)當(dāng)明確的是，本實(shí)用新型的內(nèi)容并不限制于以下實(shí)施例，其他通過(guò)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員的常規(guī)技術(shù)手段的改進(jìn)亦在本實(shí)用新型的思想范圍之內(nèi)。

請(qǐng)參閱圖3至圖5，本實(shí)用新型提供一卡環(huán)結(jié)構(gòu)件2，用于研磨頭上，所述卡環(huán)結(jié)構(gòu)件2包括：第一卡環(huán)21，所述第一卡環(huán)21上均勻設(shè)置有多個(gè)溝槽210以及多個(gè)第一孔211，所述溝槽210位于所述第一卡環(huán)21的下表面，并貫穿所述第一卡環(huán)21的內(nèi)、外壁，每一所述溝槽210的頂壁上設(shè)置有一個(gè)第一孔211，所述第一孔211連通所述溝槽210，所述溝槽210的形狀不作限定，同樣的所述第一孔211的形狀也不作限定，一般的，如所述第一孔211的橫截面形狀可以為方形或圓形等。較佳的，本實(shí)施例中所述第一孔211貫穿所述溝槽210的頂壁和所述第一卡環(huán)21的上表面，便于本實(shí)施例后續(xù)制動(dòng)機(jī)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)。

為了便于CMP工藝中副產(chǎn)物及時(shí)從所述溝槽210內(nèi)排出，所述卡環(huán)結(jié)構(gòu)件2中設(shè)置多個(gè)活塞22和一制動(dòng)機(jī)構(gòu)，每個(gè)所述溝槽210和一個(gè)所述第一孔210中設(shè)置一個(gè)所述活塞22，所述制動(dòng)機(jī)構(gòu)控制所述活塞22在所述溝槽210和所述第一孔211內(nèi)上下運(yùn)動(dòng)，當(dāng)所述活塞22向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，所述溝槽210內(nèi)可以有研磨液流動(dòng)，當(dāng)所述活塞22向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，研磨漿從所述溝槽210內(nèi)被擠出，同時(shí)副產(chǎn)物從所述溝槽210內(nèi)排出。較佳的，從CMP工藝研磨晶圓表面外觀的角度考慮，所述活塞22的材質(zhì)最好與所述第一卡環(huán)21的材質(zhì)一樣，比如樹(shù)脂材料 的塑料等；為了保證所述活塞22能在所述溝槽210和所述第一孔211內(nèi)上下靈活運(yùn)動(dòng)，所述活塞22的橫截面形狀與所述第一孔211的橫截面形狀相同。

本實(shí)施例中所述卡環(huán)結(jié)構(gòu)件2還包括第二卡環(huán)23，所述第二卡環(huán)23位于所述第一卡環(huán)21上方，較佳的，所述第二卡環(huán)23上均勻設(shè)置有多個(gè)第二孔230，所述第二孔230與所述第一孔210相導(dǎo)通。所述制動(dòng)機(jī)構(gòu)包括多個(gè)導(dǎo)氣管24和一送氣管25，所述送氣管25分別與多個(gè)所述導(dǎo)氣管24導(dǎo)通，每個(gè)所述導(dǎo)氣管24連通一個(gè)所述第二孔230，所述導(dǎo)氣管24向所述第二孔230吹氣或抽氣，控制所述活塞22在所述溝槽210和所述第一孔211內(nèi)上下運(yùn)動(dòng)。具體的，所述導(dǎo)氣管24和所述第二孔230通過(guò)一密封圈26進(jìn)行密封，所述密封圈26可以防止漏氣或者多余液體的滲入。所述導(dǎo)氣管24也可以穿過(guò)所述密封圈26插入所述第二孔230中。

為了更好的實(shí)現(xiàn)由壓力控制所述活塞23的運(yùn)動(dòng)，所述活塞23的高度要略微高于所述溝槽210的高度。為了使所述活塞23的運(yùn)動(dòng)幅度可控，所述活塞23可采用常用的內(nèi)嵌式或者外嵌式設(shè)置于所述溝槽210和所述第一孔211中(圖中示意圖省略)，這是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員公知的，在此不作贅述。

另外，本實(shí)用新型還提供一種包括所述卡環(huán)結(jié)構(gòu)件2的化學(xué)機(jī)械研磨裝置，進(jìn)一步的，所述化學(xué)機(jī)械研磨裝置包括一上面鋪設(shè)研磨墊的研磨平臺(tái)、以及一漿料傳送裝置。

化學(xué)機(jī)械研磨裝置進(jìn)行研磨工藝時(shí)，將要研磨的晶圓附著在研磨頭上，該晶圓的待研磨面向下并接觸相對(duì)旋轉(zhuǎn)的研磨墊，并將該晶圓緊壓到研磨墊上，研磨墊粘貼于研磨平臺(tái)上，當(dāng)該研磨平臺(tái)在馬達(dá)的帶動(dòng)下旋轉(zhuǎn)時(shí)，研磨頭也進(jìn)行相應(yīng)運(yùn)動(dòng)，研磨液通過(guò)漿料傳送裝置輸送到研磨墊上，并通離心力均勻地分布在研磨墊上。結(jié)合圖3至圖5，研磨頭上設(shè)置有一卡環(huán)結(jié)構(gòu)件2，在上述研磨工藝開(kāi)始時(shí)，所述卡環(huán)結(jié)構(gòu)件2中的所述活塞22處于所述第一孔211的頂部，在研磨的過(guò)程中，通過(guò)所述送氣管25對(duì)所述導(dǎo)氣管24送入氣體，較佳的送入氣體的壓力約1.5～2磅/平方英寸，使所述活塞22從所述第一孔211的頂部向下作勻速運(yùn)動(dòng)，直至所述溝槽210的底部，通過(guò)這樣的一個(gè)過(guò)程，所述活塞22會(huì)將殘留在所述溝槽210的副產(chǎn)物擠壓出去，緊接著對(duì)所述送氣管25和所述導(dǎo)氣 管24進(jìn)行抽壓，使所述活塞22從所述溝槽210的底部向上做勻速運(yùn)動(dòng)，直至回到所述第一孔211的頂部。較佳的，所述活塞22經(jīng)過(guò)一個(gè)向下和向上運(yùn)動(dòng)的周期后，所述活塞22在所述第一孔211的頂部停留一定時(shí)間，如10秒、20秒等，然后再重復(fù)所述活塞22向下和向上勻速運(yùn)動(dòng)的動(dòng)作。如此反復(fù)研磨以實(shí)現(xiàn)晶圓表面平滑化，同時(shí)通過(guò)所述制動(dòng)機(jī)構(gòu)的壓力控制所述活塞22的反復(fù)上下運(yùn)動(dòng)，以減少和去除所述溝槽210中殘留的副產(chǎn)物。

本實(shí)施例中所述制動(dòng)機(jī)構(gòu)是采用壓力控制所述活塞22的上下運(yùn)動(dòng)的，顯然，在其他實(shí)施例中，只要是能夠?qū)崿F(xiàn)所述活塞22上下運(yùn)動(dòng)的制動(dòng)機(jī)構(gòu)都屬于本實(shí)用新型的精神和范圍，例如：連桿式等制動(dòng)機(jī)構(gòu)，這些制動(dòng)機(jī)構(gòu)都是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員公知的，在此不作贅述。

綜上，本實(shí)用新型提供一卡環(huán)結(jié)構(gòu)件2，所述卡環(huán)結(jié)構(gòu)件2中包括所述溝槽210、所述第一孔211、所述活塞22和所述制動(dòng)機(jī)構(gòu)，將所述卡環(huán)結(jié)構(gòu)件2應(yīng)用于化學(xué)機(jī)械研磨裝置中，通過(guò)所述制動(dòng)機(jī)構(gòu)控制所述活塞22在所述溝槽210和所述第一孔211內(nèi)進(jìn)行上下運(yùn)動(dòng)，能夠減少或去除CMP工藝中現(xiàn)有溝槽內(nèi)的研磨副產(chǎn)物，從而提高研磨液和化學(xué)用品的利用率，改善晶圓表面外觀，延長(zhǎng)研磨墊的使用壽命，提高生產(chǎn)產(chǎn)能和節(jié)約生產(chǎn)成本。

顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍。這樣，倘若本實(shí)用新型的這些修改和變型屬于本實(shí)用新型權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本實(shí)用新型也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。