一种化学机械研磨装置及化学机械研磨方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种化学机械研磨装置和化学机械研磨方法，所述装置包括：研磨浆供给臂，所述研磨浆供给臂设置有研磨浆喷嘴，用以喷洒研磨浆至研磨垫；所述研磨浆供给臂上还设置有高压空气喷嘴，用以向所述研磨垫喷洒高压空气。采用本发明专利技术提供的化学机械研磨装置以及化学机械研磨方法在进行化学机械研磨中通过在研磨前采用高压空气对残留在研磨垫表面的去离子水的去除，可改善研磨浆在研磨垫表面的均匀分布，从而提高化学机械研磨的均匀性；同时，有效减少研磨初期研磨浆喷洒至研磨垫表面形成均匀分布的时间，减少研磨浆用量，提高研磨速率，增加研磨浆料利用率，减少生产成本。

【技术实现步骤摘要】
一种化学机械研磨装置及化学机械研磨方法
本专利技术涉及半导体制造领域，具体而言涉及一种化学机械研磨装置及化学机械研磨方法。
技术介绍
随着集成电路制造过程中特征尺寸的缩小和金属互联的增加，对晶圆表面平整度的要求也越来越高。化学机械研磨(CMP)是将机械研磨和化学腐蚀结合的技术，是目前最有效的晶圆平坦化方法。化学机械研磨采用旋转的研磨头夹持住晶圆，并将其以一定压力压在旋转的研磨垫上，通过研磨浆料的作用，使晶圆表面在化学和机械的共同作用下实现平坦化。如何在化学机械研磨中，提高研磨速率，增加研磨浆料利用率，减少生产成本，提高化学机械研磨的均匀性是半导体制造厂商所长期关心与重视的问题。
技术实现思路
在
技术实现思路
部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本专利技术的
技术实现思路
部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。本专利技术提供了一种化学机械研磨装置，包括：研磨浆供给臂，所述研磨浆供给臂设置有研磨浆喷嘴，用以喷洒研磨浆至研磨垫；所述研磨浆供给臂上还设置有高压空气喷嘴，用以向所述研磨垫喷洒高压空气。示例性的，所述高压空气喷嘴包括沿所述研磨浆供给臂长度方向上设置为一列的数个高压空气喷嘴。示例性的，所述高压空气喷嘴为扇形雾化高压空气喷嘴。示例性的，所述高压空气喷嘴设置为相对所述研磨浆供给臂底面具备40～50°倾角的喷嘴。示例性的，所述研磨浆喷嘴为研磨浆低压雾化喷嘴。示例性的，所述研磨浆低压雾化喷嘴包括沿所述研磨浆供给臂的长度方向上设置为一列的数个第一研磨浆低压雾化喷嘴和设置在所述研磨浆供给臂端部的数个第二研磨浆低压雾化喷嘴。示例性的，所述研磨浆供给臂上还设置有去离子水喷嘴，用于喷洒去离子水至所述研磨垫。示例性的，所述去离子水喷嘴为去离子水高压雾化喷嘴。示例性的，所述去离子水高压雾化喷嘴包括沿所述研磨浆供给臂的长度方向上设置为一列的数个去离子水高压雾化喷嘴。示例性的，所述研磨浆供给臂底部为倒梯形的立体棱柱结构，所述研磨浆喷嘴设置在所述倒梯形的立体棱柱结构的底面上，所述高压空气喷嘴设置在所述倒梯形的立体棱柱结构的外侧面上。本专利技术还提供了一种化学机械研磨的方法，所述方法包括：提供待研磨的晶圆；向研磨垫的表面上喷洒高压空气；向所述研磨垫上提供研磨浆；以及对所述晶圆进行研磨。示例性的，所述研磨浆为低压雾化研磨浆。示例性的，所述方法还包括在研磨结束后向所述研磨垫提供去离子水，以清理研磨垫表面残留物。示例性的，所述去离子水为高压雾化去离子水。综上所述，根据本专利技术所描述的化学机械研磨装置和化学机械研磨方法，在化学机械研磨工艺中，通过在研磨前采用高压空气去除为保持研磨垫表面的清洁和湿润以及在上一片晶圆化学机械研磨完毕后对研磨垫进行清洗而残留在研磨垫表面的去离子水，可改善研磨浆在研磨垫表面的均匀分布，从而提高化学机械研磨的均匀性；同时，有效减少研磨初期研磨浆喷洒至研磨垫表面形成均匀分布的时间，减少研磨浆用量，减少研磨时间，提高研磨速率，增加研磨浆料利用率，减少生产成本。附图说明本专利技术的下列附图在此作为本专利技术的一部分用于理解本专利技术。附图中示出了本专利技术的实施例及其描述，用来解释本专利技术的原理。附图中：图1为现有技术中涉及化学机械研磨中研磨装置各部件示意图；图2为现有技术中研磨浆供给臂上分布研磨浆喷嘴和去离子水喷嘴示意图；图3为现有技术中研磨预流阶段研磨垫表面去离子水和研磨浆不均匀分布的示意图；图4A为本专利技术的一个实施例中化学机械研磨装置各部件示意图；图4B为本专利技术的一个实施例中研磨浆供给臂上分布研磨浆喷嘴、去离子水喷嘴和高压空气喷嘴分布示意图；图4C为本专利技术的一个实施例中高压空气喷嘴喷洒扇形高压干燥空气示意图；图4D为本专利技术的一个实施例中研磨浆供给臂立体结构示意图。具体实施方式在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本专利技术更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本专利技术可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本专利技术发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。为了彻底理解本专利技术，将在下列的描述中提出详细的描述，以说明本专利技术所述化学机械研磨设备和化学机械研磨方法。显然，本专利技术的施行并不限于半导体领域的技术人员所熟悉的特殊细节。本专利技术的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本专利技术还可以具有其他实施方式。应予以注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施例，而非意图限制根据本专利技术的示例性实施例。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式。此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但不排除存在或附加一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组合。现在，将参照附图更详细地描述根据本专利技术的示例性实施例。然而，这些示例性实施例可以多种不同的形式来实施，并且不应当被解释为只限于这里所阐述的实施例。应当理解的是，提供这些实施例是为了使得本专利技术的公开彻底且完整，并且将这些示例性实施例的构思充分传达给本领域普通技术人员。在附图中，为了清楚起见，夸大了层和区域的厚度，并且使用相同的附图标记表示相同的元件，因而将省略对它们的描述。下面将以氧化硅的研磨工艺为具体实施例来解释本专利技术所涉及的原理。实施例以氧化硅的研磨工艺为示例，其并不是要对本专利技术的技术方案进行限定，显然本专利技术的技术方案还可以应用于其它需要进行化学机械研磨的工艺中。在氧化硅的研磨工艺中，使用化学机械研磨移除半导体晶圆表面的二氧化硅已经成为半导体器件制造方法中不可缺少的关键步骤。在二氧化硅的化学机械研磨工艺中，一般分为三个阶段：第一阶段研磨浆预流，在这一阶段为了排空研磨浆管路中残余的去离子水，保持设定流量的稳定，同时使得研磨垫表面充满研磨浆；第二阶段主研磨步骤去除二氧化硅；第三阶段去离子水清洗研磨晶圆表面。现有技术中，采用传统的化学机械研磨装置，如图1所示，研磨转台101和固定在所述研磨转台101表面的研磨垫102，所述研磨转台101可使所述研磨垫102旋转；研磨头103，所述研磨头103可以夹持晶圆100并使所述晶圆100待研磨表面向下接触研磨垫102，并与所述研磨垫102之间相对运动；以及研磨浆供给臂104，所述研磨浆供给臂104具有研磨浆喷嘴，用以喷洒所述研磨浆致研磨垫。如图2所示，研磨浆供给臂上设置有沿长度方向上排列的一列去离子水喷嘴202，以及位于研磨浆供给臂一端的研磨浆喷嘴201。在第一阶段中由于前期为保持研磨垫表面的清洁和湿润以及在上一片晶圆化学机械研磨完毕后，研磨垫表面不同程度的附着一层去离子水，在研磨浆预流阶段，研磨浆由研磨浆喷嘴101喷洒至研磨垫，由于研磨浆呈液柱喷洒至研磨垫，在预流阶段很难使研磨浆完全替代研磨垫表面的去离子水而均匀覆盖研磨垫；同时，为减少成本，常减少研磨浆预流量和时间，使得在主研磨阶段之前，进一步使得研磨垫表面的去离子水没有完全被研磨浆替代而残留在研磨垫表面。在主研磨阶段，因预流阶段研磨垫表面去离子水去除不完全，导致晶圆接触到研磨垫表面开始进行研磨时，研磨垫表面的研磨浆被严重稀本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种化学机械研磨装置，其特征在于，包括：研磨浆供给臂，所述研磨浆供给臂设置有研磨浆喷嘴，用以喷洒研磨浆至研磨垫；所述研磨浆供给臂上还设置有高压空气喷嘴，用以向所述研磨垫喷洒高压空气。

【技术特征摘要】
1.一种化学机械研磨装置，其特征在于，包括：研磨浆供给臂，所述研磨浆供给臂设置有研磨浆喷嘴，用以喷洒研磨浆至研磨垫；所述研磨浆供给臂上还设置有高压空气喷嘴，用以向所述研磨垫喷洒高压空气。2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述高压空气喷嘴包括沿所述研磨浆供给臂长度方向上设置为一列的数个高压空气喷嘴。3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述高压空气喷嘴为扇形雾化高压空气喷嘴。4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述高压空气喷嘴设置为相对所述研磨浆供给臂底面具备40～50°倾角的喷嘴。5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述研磨浆喷嘴为研磨浆低压雾化喷嘴。6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述研磨浆低压雾化喷嘴包括沿所述研磨浆供给臂的长度方向上设置为一列的数个第一研磨浆低压雾化喷嘴和设置在所述研磨浆供给臂端部的数个第二研磨浆低压雾化喷嘴。7.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述研磨浆供给臂上还设置有去离子水喷嘴，用于喷洒去...

【专利技术属性】
技术研发人员：史超，赵雪峰，贾海卫，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，中芯国际集成电路制造北京有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31