本发明涉及抛光设备技术领域，具体涉及一种抛光修整装置及抛光系统。
背景技术：
在半导体工艺流程中，化学机械抛光(chemicalmechanicalpolishing，cmp)是非常重要的一道工序，有时也称之为化学机械平坦化(chemicalmechanicalplanarization，cmp)。所谓化学机械抛光，它是采用化学与机械综合作用从半导体硅片上去除多余材料，并使其获得平坦表面的工艺过程。具体来说，这种抛光方法通常是将待抛光的晶圆由抛光头夹持，并将其以一定压力压于一高速旋转的抛光垫上，并在包含有化学抛光剂和研磨颗粒的抛光浆料的作用下通过抛光垫与晶片的相互摩擦达到平坦化的目的。
随着超大规模集成电路的发展，半导体晶圆直径尺寸的增大，而电路元器件尺寸的减小，使元器件体积逐渐减小，导致电路结构的立体化，造成芯片的输入输出引线急剧增加，芯片内部连线和连线密度迅速上升，连线的横截面积逐渐减小，随着金属层数的增加，光刻要求每层表面必须平坦。化学机械抛光是目前在晶圆表面实现全局平坦化的通用的方法。
现在传统的抛光设备采用的是抛光头与修整器单独布置，利用抛光头及其下端的维持环对晶元施加压力进行抛光，利用修整器对研磨垫进行修整，工作时需要抛光头和修整器同步运动，这就增加了运动过程中的控制难度，并且修整器与抛光垫接触面积较小，修整不均匀且效率低。
技术实现要素：
本发明的第一目的在于提供一种抛光修整装置，该抛光修整装置简化了结构，不仅能够实现对晶元的抛光功能，还能够同步实现对抛光垫的修整功能。
本发明的第二目的在于提供一种基于采用上述抛光修整装置的抛光系统，利用该抛光系统能够较便捷地对晶圆抛光。
基于上述第一目的，本发明提供的抛光修整装置，包括：抛光头和保持环，所述保持环设置在所述抛光头底端,所述保持环用于接触研磨垫的端面设置磨料颗粒层。
抛光头用以夹持晶圆并对晶圆背侧施加压力，保持环用以容纳晶圆并使晶圆限制在抛光头内，保持环可以避免晶圆从抛光头底部滑出或因离心力被甩出。保持环上设置的磨料颗粒层，在维持抛光头压力的同时对抛光垫进行同步修整，使晶圆始终处于一种光滑均匀的抛光环境，避免了原始保持环和修整器分体结构中修整器与抛光垫接触面积小，修整区域不均匀、摆动过程中需要精确控制等弊端。
采用上述的结构的抛光修整装置，可以对晶圆的抛光过程中实现同步对抛光垫的修整功能，相当于增大了修整器与抛光垫的接触面积从而增加了修整效率，同时简化了设备结构。
进一步的，所述磨料颗粒层的厚度为1-10mm。
进一步的，所述磨料颗粒的直径尺寸范围为5～7μm。
进一步的，所述磨料颗粒层采用金刚石颗粒组成。
进一步的，所述保持环的内径设置为300mm以内。
进一步的，所述保持环的内径设置为配置成能够容纳具有200mm、250mm或300mm的直径的晶圆。
进一步的，所述保持环的内环壁的粗糙度在2μin到10μin之间。
进一步的，所述保持环与所述抛光头底端固定连接或可拆卸连接。
基于上述第二目的，本发明提供的一种抛光系统，包括支撑座、抛光垫以及至少一个上述的抛光修整装置，所述抛光垫设置在所述支撑座上，所述抛光修整设备中的保持环上的磨料颗粒层能够与抛光垫接触，所述抛光头能够使晶圆与所述抛光垫接触。
进一步的，还包括研磨液供应装置，用以输出研磨液至抛光垫。
采用上述技术方案，本发明的有益效果有：
本发明提供的抛光修整装置包括抛光头和保持环，保持环设置在抛光头底端,保持环用于接触研磨垫的端面设置磨料颗粒层。抛光头用以夹持晶圆并对晶圆背侧施加压力，保持环用以容纳晶圆并使晶圆限制在抛光头内，保持环可以避免晶圆从抛光头底部滑出或因离心力被甩出。保持环上设置的磨料颗粒层，在维持抛光头压力的同时对抛光垫进行同步修整，使晶圆始终处于一种光滑均匀的抛光环境，避免了原始保持环和修整器分体结构中修整器与抛光垫接触面积小，修整区域不均匀、摆动过程中需要精确控制等弊端。
采用上述的结构的抛光修整装置，可以对晶圆的抛光过程中实现同步对抛光垫的修整功能，相当于增大了修整器与抛光垫的接触面积从而增加了修整效率，同时简化了设备结构。
本发明提供的抛光系统包括支撑座、抛光垫以及上述的抛光修整装置，抛光垫设置在支撑座上，抛光修整设备中的保持环上的磨料颗粒层能够与抛光垫接触，抛光头能够使晶圆与抛光垫接触。
支撑座是抛光系统的支撑平台，其作用是承载抛光垫并带动抛光垫转动，抛光修整设备用以夹持晶圆，并通过抛光垫对晶圆进行抛光，同时，该抛光修整设备还用以对抛光垫进行修整。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例一提供的抛光修整装置的结构示意图；
图2为本发明实施例一提供的抛光修整装置中的保持环的结构示意图；
图3为本发明实施例二提供的抛光系统的结构示意图；
图4为本发明实施例二提供的抛光系统中，抛光修整装置与抛光垫的位置关系示意图；
图5为现有技术抛光系统中，抛光头、修整器与抛光垫的位置关系示意图。
图标：100-抛光头；200-保持环；300-磨料颗粒层；10-支撑座；20-抛光垫；30-抛光修整装置；30’-抛光装置，40-研磨液供应装置，50-修整器。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例一
图1为示出了实施例一提供的抛光修整装置的结构示意图；图2示出了实施例一提供的抛光修整装置中的保持环的结构示意图。
请参照图1和图2所示；本发明实施例中提供的抛光修整装置包括：抛光头100和保持环200。
保持环200设置在所述抛光头100底端,保持环200用于接触研磨垫的端面设置磨料颗粒层300。
抛光头100用以夹持晶圆并对晶圆背侧施加压力，保持环200用以容纳晶圆并使晶圆限制在抛光头100内，保持环200可以避免晶圆从抛光头100底部滑出或因离心力被甩出。保持环200上设置的磨料颗粒层300，在维持抛光头100压力的同时对抛光垫进行同步修整，使晶圆始终处于一种光滑均匀的抛光环境，避免了原始保持环200和修整器分体结构中修整器与抛光垫接触面积小，修整区域不均匀、摆动过程中需要精确控制等弊端。
采用上述的结构的抛光修整装置，可以对晶圆的抛光过程中实现同步对抛光垫的修整功能，相当于增大了修整器与抛光垫的接触面积从而增加了修整效率，同时简化了设备结构。
一个优选实施方式中，磨料颗粒层300的厚度为1-10mm。该磨料颗粒层300的厚度在具体选择时，可以根据晶圆的厚度尺寸进行调整，以使保障晶圆的抛光同时，利用磨料颗粒层300对抛光垫进行修整。
一个优选实施方式中，磨料颗粒的直径尺寸范围为5～9μm。磨料可以采用超硬材料，本实施例中，磨料颗粒层300采用金刚石颗粒组成。金刚石的硬度大，承压力大，抗磨性能强，具有稳定的化学性质，耐强酸强碱腐蚀，利用该金刚石颗粒能够对抛光垫进行修整。
本实施例中抛光垫可以采用发泡式的多孔聚亚胺脂材料制成，该材料是一种多孔的海绵，利用这种类似海绵的机械特性和多孔特性的材料，提高抛光的均匀性。
一个优选实施方式中，保持环200的内径设置为300mm以内。
具体实施时，保持环200的内径设置为配置成能够容纳具有200mm、250mm或300mm的直径的晶圆。上述的晶圆规格为通常采用的晶圆的直径尺寸，保持环200的内径略大于晶圆的直径尺寸，例如，晶圆采用200mm直径时，保持环200的内径可以采用205mm，以便于能够容纳晶圆。
一个优选实施方式中，保持环200的内环壁的粗糙度在2μin到10μin之间。内环壁可通过研磨、火焰抛光、蒸气抛光或通过其他合适的方法被抛光。内环壁可被抛光至具有小于30的以微英寸(μin)计的平均粗糙度(ra)，诸如在2μin与10μin之间，优选为4μin。
并且保持环200的内环壁可被抛光至小于10μin的ra，内环壁具有光滑表面，减少颗粒产生以及副产物附着在在内环壁上。另外，对内环壁进行抛光使得清洁变得容易。
一个优选实施方式中，保持环200与抛光头100底端固定连接或可拆卸连接。采用固定连接方式可以是粘接、焊接或是一体成型等方式；采用可拆卸连接可以是螺钉连接等方式，即在抛光头100、以及保持环200上端面(与抛光头100的连接面)分别设置螺纹孔，通过螺钉使两者能够固定(附图中并未示意)。
一个优选实施方式中，保持环200可由不锈钢、铝、钼、陶瓷或陶瓷填充的聚合物、或者其他合适材料形成。另外，保持环200还可由塑料材料制成，诸如聚苯硫醚(pps)、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚醚醚酮、聚对苯二甲酸丁二醇酯、ertalytetx、peek、torlon、delrin、pet、vespel、duratrol或其他合适材料。
一个优选实施方式中，保持环200还可包括耐工艺的涂层，耐工艺的涂层可覆盖保持环200的暴露于工艺条件和/或易于释放金属和/或积聚工艺材料的一个或更多个表面。耐工艺的涂层可为疏水材料，其可防止与工艺流体的化学相互作用，诸如基于用于在抛光设备中晶圆的抛光流体的化学性质来选择的聚合材料。聚合材料可为含碳材料，诸如帕利灵(parylene)(聚对二甲苯)，例如，帕利灵c(氯化线性聚对二甲苯)、帕利灵n(线性聚对二甲苯)和帕利灵x(交联聚对二甲苯)。可使用的其他含碳材料包括聚醚醚酮(peek)、聚苯硫醚(pps)、聚对苯二甲酸乙二醇酯、长寿命化学机械抛光x5(cmpll5)聚酯、非晶透明聚醚酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)和类金刚石碳(dlc)。
需要说明的是，本实施例中的抛光修整装置还包括用以调节抛光头100下压力以及转动的调节机构，该调节机构是本领域技术人员所熟知的，在此不再对其结构赘述。
实施例二
图3示出了实施例二提供的抛光系统的结构示意图；图4示出了实施例二提供的抛光系统中，抛光修整装置与抛光垫的位置关系示意图。
请参照图3，本实施例提供了一种抛光系统，该抛光系统包括支撑座10、抛光垫20以及至少一个上述实施一提供的抛光修整装置30，抛光垫20设置在支撑座10上，抛光修整设备中的保持环200上的磨料颗粒层300能够与抛光垫20接触，抛光头100能够使晶圆与抛光垫20接触。
使用时，将晶圆固定在抛光头100及保持环200内，将抛光垫放置在研磨盘上，抛光时，旋转的抛光头100以一定的压力压在旋转的抛光垫上，由亚微米或纳米磨粒和化学溶液组成的研磨液在硅片表面和抛光垫之间流动，然后研磨液在抛光垫的传输和离心力的作用下，均匀分布其上，在晶圆片和抛光垫之间形成一层研磨液液体薄膜。研磨液中的化学成分与晶圆片表面材料产生化学反应，将不溶的物质转化为易溶物质，或者将硬度高的物质进行软化，然后通过磨粒的微机械摩擦作用将这些化学反应物从晶圆片表面去除，溶入流动的液体中带走，即在化学去膜和机械去膜的交替过程中实现平坦化的目的。
其反应分为两个过程：
化学过程：研磨液中的化学品和晶圆片表面发生化学反应，生成比较容易去除的物质；
物理过程：研磨液中的磨粒和晶圆片表面材料发生机械物理摩擦，去除化学反应生成的物质。
同时，保持环200底面的金刚石磨料可以在维持抛光头100压力的同时对抛光垫进行同步修整，使晶圆始终处于一种光滑均匀的抛光环境，避免了原始维持环和修整器分体结构中修整器与抛光垫接触面积小，修整区域不均匀、摆动过程中需要精确控制等弊端。
一个优选实施方式中，该抛光系统还包括研磨液供应装置40，该研磨液供应装置40用以输出研磨液至抛光垫20，保障晶圆抛光的顺利进行。
需要说明的是，上述的支撑座通过电机驱动旋转，这是本领域技术人员所熟知的，在此不再对其结构赘述。
请参照图4，示出了抛光修整装置与抛光垫的位置关系示意图。由于该抛光系统中，抛光修整设备中的保持环200上的磨料颗粒层300能够与抛光垫20接触，抛光头100能够使晶圆与抛光垫20接触以修整抛光垫，省去了传统的修整器的使用，使抛光系统结构更简单，减小了控制难度，增加了修整面积。
请参照图5，示出了现有技术中，抛光装置30’、修整器50与抛光垫20的位置关系示意图。由于该抛光系统中，修整器和抛光装置同时在抛光垫上移动使用，相比于本发明的抛光系统，现有技术结构较为复杂，控制难度大，修整面积小。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。