化学机械研磨设备及方法技术

一种化学机械研磨设备及方法，其中化学机械研磨设备包括：载片台；研磨机构，包括能够沿第二直线方向重复移动的研磨件，第一、二直线方向垂相互垂直；研磨液注入机构，用于向研磨件注入研磨液；研磨清洗机构，与研磨机构沿第一直线方向相对设置；膜厚测量机构，用于测量清洗后的待研磨片厚度。在化学机械研磨过程中，对移动中的待研磨片边研磨、边清洗和边测量。使用本设备，实时测量的研磨后的待研磨片厚度，控制研磨过程中待研磨片的研磨量，确保待研磨片研磨后的厚度为目标厚度，提升产品合格率，减少废片量产生，降低生产成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体制造
，特别涉及一种化学机械研磨设备及方法。
技术介绍
参照图1，图1为现有的一种化学机械研磨设备的示意图，化学机械研磨设备包括：可旋转的平台1；覆盖平台1上的研磨垫2；可旋转的研磨头3以及研磨液喷头4。以硅片为例，化学机械研磨的方法为：将硅片5倒置以使其待研磨的表面与研磨垫2接触；接着将研磨头3压在硅片5上；紧接着，控制平台1自转和研磨头3自转，同时控制研磨液喷头4向研磨垫2上喷射研磨液40、和对研磨头3施加朝向硅片5向下的压力，研磨液随平台1的自转流入硅片5的待研磨面与研磨垫2之间的缝隙间，并且在硅片5的运动中对硅片5的待研磨面进行研磨。伴随研磨进程，研磨垫表面在研磨过程中也逐渐遭到磨损而不平坦，这样，在研磨过程中，对在相同压力和旋转速度下进行研磨的硅片而言，其研磨速率会随着时间发生变化，进而造成研磨后的硅片厚度均匀性下降。由于现有的化学机械研磨工艺缺少能够实时监控被研磨硅片厚度的有效方法，因此，无法实时获得研磨过程中的硅片厚度及其变化，也就不能被及时发现：由于研磨垫的磨损而造成被研磨硅片的厚度均匀性显著下降的问题，如果继续使用该研磨垫进行研磨，就会造成大量研磨后的硅片报废，降低生产产量。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是，现有的化学机械研磨工艺缺少能够实时监控被研磨硅片厚度的有效方法。为解决上述问题，本专利技术提供一种化学机械研磨设备，该化学机械研磨设备包括：研磨区，具有进片口和出片口；载片台，其上表面设有载片区，且能够从所述进片口沿第一直线方向朝向出片口移动；位于研磨区的研磨机构，包括：沿第二直线方向延伸、且能够沿所述第二直线方向重复移动的研磨件，用于研磨待研磨片，所述第二直线方向垂直于第一直线方向；研磨液注入机构，用于向所述研磨件研磨待研磨片的区域注入研磨液；研磨清洗机构，与所述研磨机构沿所述第一直线方向相对设置，用于清洗研磨后的待研磨片；膜厚测量机构，位于所述研磨清洗机构沿第一直线方向与研磨机构相对的另一侧，用于测量清洗后的待研磨片厚度。可选地，所述研磨件为研磨带。可选地，所述研磨件能够沿所述第二直线方向重复移动包括：所述研磨件能够沿所述第二直线方向作往复移动。可选地，所述研磨机构还包括：若干带轮，所述研磨带套在所有带轮上，所述带轮能够带动研磨带转动。可选地，所述研磨液注入机构包括：沿所述第二直线方向排布的若干研磨液注入管；所述研磨液注入管通过喷液管对准所述研磨带用于研磨的部分。可选地，在所述研磨带上沿周向方向分布有若干通孔，作为研磨液的流出出口。可选地，每个所述研磨液注入管通过连通器与所述喷液管连接；所述连通器包括：一输入管和与所述输入管连通的至少两个输出管，所述输入管连通研磨液注入管，每个所述输出管连通一个喷液管。可选地，还包括：第一支撑件和第二支撑件；所述带轮轴向两端沿所述第一直线方向可转动地连接在第一、二支撑件上，所述第二支撑件位于研磨机构和研磨清洗机构之间。可选地，所有研磨液注入管设于所述第一支撑件中。可选地，在所述研磨带围成的空间内固设有支架；在所述支架与所述研磨带沿第二直线方向重复移动的区域之间设有：压板、分别连接所述压板和支架的施力件，所述施力件用于调节压板对研磨带施加的压力大小。可选地，所述支架固设在第一支撑件和第二支撑件上。可选地，还包括：压力传感器，用于监测所述研磨带对待研磨片的研磨压力。可选地，所述研磨件沿所述第二直线方向的尺寸大于等于所述载片区沿第二直线方向的最大尺寸。可选地，所述研磨清洗机构包括：冲洗机构，用于冲洗研磨后的待研磨片；吹干机构，位于所述冲洗机构沿第一直线方向与研磨机构相对的另一侧，用于吹干冲洗后的待研磨片。可选地，所述冲洗机构包括：沿所述第二直线方向排布的若干出水管，其出水口对准研磨件与吹干机构之间的区域。可选地，所述出水管相对于垂直于所述第二直线方向的平面为由上而下倾斜设置。可选地，所述吹干机构包括：沿所述第二直线方向排布的若干出风管，其出风口对准所述冲洗机构沿第一直线方向与研磨件相对的另一侧区域。可选地，所述出风管相对于垂直于所述第二直线方向的平面为由上而下倾斜设置。可选地，在所述载片台上围绕所述载片区设有导流槽，用于收集和导出研磨过程中的研磨液及清洗液。可选地，还包括：沿所述第二直线方向相对、且沿所述第一直线方向延伸的第一直线导轨和第二直线导轨，所述研磨区位于第一、二直线导轨之间；所述载片台为两个，其中一个载片台可往复移动地连接至第一直线导轨，另一个载片台可往复移动地连接至第二直线导轨。可选地，还包括：沿所述第一直线方向相对、且沿第二直线方向延伸的第三直线导轨和第四直线导轨；在第一、二直线导轨中，每个直线导轨的两端分别可往复移动地连接至第三、四直线导轨。可选地，在所述研磨件下方设有底座；所述载片台在研磨过程中支撑在底座上移动。可选地，在所述载片台的底部设置有滚轮，所述载片台通过滚动的滚轮支撑在底座上移动。本专利技术还提供一种化学机械研磨方法，该化学机械研磨方法包括：将一个待研磨片从进片口沿第一直线方向移动至研磨区；在所述研磨区，一边沿所述第一直线方向继续移动所述待研磨片，一边沿第二直线方向对所述待研磨片进行研磨，所述第一直线方向垂直于第二直线方向；一边沿所述第一直线方向继续移动所述待研磨片，一边对所述待研磨片研磨过的区域进行清洗；一边沿所述第一直线方向继续移动所述待研磨片，一边测量所述待研磨片清洗过的区域的厚度。可选地，利用椭偏测量方法测量待研磨片的厚度。可选地，所述测量所述待研磨片清洗过的区域的厚度包括：测量所述待研磨片清洗过的区域多个部分所对应的多个厚度值，以获得所述待研磨片研磨后的厚度分布均匀性。可选地，所述沿第二直线方向对所述待研磨片进行研磨包括：沿所述第二直线方向对所述研磨片进行往复研磨。可选地，使用研磨带对所述待研磨片进行研磨；在研磨过程中，所述研
磨带在带轮的带动下转动实现对所述待研磨片的研磨。可选地，利用沿所述第二直线方向排布的若干研磨液注入管向研磨位置的研磨带注入研磨液。可选地，所述一边对所述待研磨片研磨过的区域进行清洗包括：一边对所述待研磨片研磨过的区域进行冲洗，还一边对待研磨片冲洗过的区域进行干燥处理；测量所述待研磨片清洗过的区域的厚度为：测量待研磨片干燥处理后的区域的厚度。可选地，利用沿所述第二直线方向排布的若干出水管向所述待研磨片研磨过的区域喷射清洗液；利用沿所述第二直线方向排布的若干出风管吹拂所述待研磨片冲洗过的区域，以进行干燥处理。可选地，在研磨过程中，利用施力件控制用于研磨的研磨件对待研磨片施加的压力。可选地，所述待研磨片设于载片台的载片区上，所述载片台沿所述第一直线方向移动；待所述待研磨片研磨完成后，还包括：所述载片台从出片口沿第二直线方向移出研磨区，之后沿所述第一直线方向的反方向朝向所述进片口所在侧移动，并开始下一次研磨过程。可选地，在所述研磨过程中，使装有另一待研磨片的另一载片台从所述进片口沿所述第一直线方向移动；待所述研磨过程结束，控制所述另一待研磨片在研磨区进行边研磨、边清洗和边测量的步骤。可选地，在所述待研磨片的研磨过程中，控制其中一载片台在第一直线导轨上沿第一直线方向移动，和在移出研磨区后沿反方向朝向进片口所在侧移动；在所述另一个待研磨片研磨过程中，控制另一载片本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种化学机械研磨设备，其特征在于，包括：研磨区，具有进片口和出片口；载片台，其上表面设有载片区，且能够从所述进片口沿第一直线方向朝向出片口移动；位于研磨区的研磨机构，包括：沿第二直线方向延伸、且能够沿所述第二直线方向重复移动的研磨件，用于研磨待研磨片，所述第二直线方向垂直于第一直线方向；研磨液注入机构，用于向所述研磨件研磨待研磨片的区域注入研磨液；研磨清洗机构，与所述研磨机构沿所述第一直线方向相对设置，用于清洗研磨后的待研磨片；膜厚测量机构，位于所述研磨清洗机构沿第一直线方向与研磨机构相对的另一侧，用于测量清洗后的待研磨片厚度。

【技术特征摘要】
1.一种化学机械研磨设备，其特征在于，包括：研磨区，具有进片口和出片口；载片台，其上表面设有载片区，且能够从所述进片口沿第一直线方向朝向出片口移动；位于研磨区的研磨机构，包括：沿第二直线方向延伸、且能够沿所述第二直线方向重复移动的研磨件，用于研磨待研磨片，所述第二直线方向垂直于第一直线方向；研磨液注入机构，用于向所述研磨件研磨待研磨片的区域注入研磨液；研磨清洗机构，与所述研磨机构沿所述第一直线方向相对设置，用于清洗研磨后的待研磨片；膜厚测量机构，位于所述研磨清洗机构沿第一直线方向与研磨机构相对的另一侧，用于测量清洗后的待研磨片厚度。2.如权利要求1所述的化学机械研磨设备，其特征在于，所述研磨件为研磨带。3.如权利要求1所述的化学机械研磨设备，其特征在于，所述研磨件能够沿所述第二直线方向重复移动包括：所述研磨件能够沿所述第二直线方向作往复移动。4.如权利要求2所述的化学机械研磨设备，其特征在于，所述研磨机构还包括：若干带轮，所述研磨带套在所有带轮上，所述带轮能够带动研磨带转动。5.如权利要求4所述的化学机械研磨设备，其特征在于，所述研磨液注入机构包括：沿所述第二直线方向排布的若干研磨液注入管；所述研磨液注入管通过喷液管对准所述研磨带用于研磨的部分。6.如权利要求5所述的化学机械研磨设备，其特征在于，在所述研磨带上沿周向方向分布有若干通孔，作为研磨液的流出出口。7.如权利要求5所述的化学机械研磨设备，其特征在于，每个所述研磨液注
\t入管通过连通器与所述喷液管连接；所述连通器包括：一输入管和与所述输入管连通的至少两个输出管，所述输入管连通研磨液注入管，每个所述输出管连通一个喷液管。8.如权利要求5所述的化学机械研磨设备，其特征在于，还包括：第一支撑件和第二支撑件；所述带轮轴向两端沿所述第一直线方向可转动地连接在第一、二支撑件上，所述第二支撑件位于研磨机构和研磨清洗机构之间。9.如权利要求8所述的化学机械研磨设备，其特征在于，所有研磨液注入管设于所述第一支撑件中。10.如权利要求8所述的化学机械研磨设备，其特征在于，在所述研磨带围成的空间内固设有支架；在所述支架与所述研磨带沿第二直线方向重复移动的区域之间设有：压板、分别连接所述压板和支架的施力件，所述施力件用于调节压板对研磨带施加的压力大小。11.如权利要求10所述的化学机械研磨设备，其特征在于，所述支架固设在第一支撑件和第二支撑件上。12.如权利要求10所述的化学机械研磨设备，其特征在于，还包括：压力传感器，用于监测所述研磨带对待研磨片的研磨压力。13.如权利要求1所述的化学机械研磨设备，其特征在于，所述研磨件沿所述第二直线方向的尺寸大于等于所述载片区沿第二直线方向的最大尺寸。14.如权利要求1所述的化学机械研磨设备，其特征在于，所述研磨清洗机构包括：冲洗机构，用于冲洗研磨后的待研磨片；吹干机构，位于所述冲洗机构沿第一直线方向与研磨机构相对的另一侧，用于吹干冲洗后的待研磨片。15.如权利要求14所述的化学机械研磨设备，其特征在于，所述冲洗机构包括：沿所述第二直线方向排布的若干出水管，其出水口对准研磨件与吹干机构之间的区域。16.如权利要求15所述的化学机械研磨设备，其特征在于，所述出水管相对于垂直于所述第二直线方向的平面为由上而下倾斜设置。17.如权利要求16所述的化学机械研磨设备，其特征在于，所述吹干机构包括：沿所述第二直线方向排布的若干出风管，其出风口对准所述冲洗机构沿第一直线方向与研磨件相对的另一侧区域。18.如权利要求17所述的化学机械研磨设备，其特征在于，所述出风管相对于垂直于所述第二直线方向的平面为由上而下倾斜设置。19.如权利要求1所述的化学机械研磨设备，其特征在于，在所述载片台上围绕所述载片区设有导流槽，用于收集和导出研磨过程中的研磨液及清洗液。20.如权利要求1所述的化学机械研磨设备，其特征在于，还包括：沿所述第二直线方向相对、且沿所述第一直线方向延伸的第一直线导轨和第二直线导轨，所述研磨区位于第一、二直线导轨之间；所述载片台为两个，其中一个载片台可往复移动...

【专利技术属性】
技术研发人员：伍强，蒋运涛，杨俊，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31