用以化学机械研磨的多用途研磨浆施放臂制造技术

一种可调整的研磨浆供应设备，用于化学机械研磨工艺中。研磨浆供应臂以可转动的方式安装于研磨设备上，且含有研磨浆供应组件，其中研磨浆供应组件可沿着研磨浆供应臂的长边滑动。上述可调整结构的组合可以让使用者于研磨垫中需要的位置施放研磨浆，其中研磨垫位于研磨设备上。先前所述的研磨浆供应设备可使用马达驱动，如此一来研磨浆供应臂即可自动地旋转，且研磨浆供应组件亦可自动地沿着研磨浆供应臂滑动。而马达可使用计算机控制或靠使用者手动调整。一种使用可调整的研磨浆供应设备的方法亦同时披露。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种于制造半导体晶片时所实施的化学机械研磨工艺中，施放研磨流体于研磨垫上的一种方法与设备。
技术介绍
用以研磨半导体晶片使其变薄且平坦的设备是一种众所周知的技术。这样的设备一般包含有研磨头(Polishing Head)，于研磨头上装有薄膜，用以装备并使半导体晶片来面对湿性的研磨表面，例如研磨垫(PolishingPad)。不论是研磨垫或研磨头都是不断地旋转的，并使晶片于研磨表面上摆动。此研磨头通过压缩气体系统或类似的装置以提供力量往下压在研磨表面上。且使研磨头往下压在研磨垫上的力量可依需要来调整的。近年来，化学机械研磨(Chemical-Mechanical Polishing；CMP)设备已经装备有气体驱动的研磨头。化学机械研磨设备主要用于在制造半导体组件于晶片上时，研磨半导体晶片的前面或者说含有组件的一面。在制造过程中实施一次或多次的平坦化是为了使晶片的上表面尽可能地平坦。首先，将晶片放置于载台上并使晶片以面朝下的方式，反压在布满研磨浆的研磨垫上来研磨，研磨浆一般是由硅胶(Colloidal Silica)或氧化铝(Alumina)溶于去离子水中所制成的。图1A为传统化学机械研磨设备的透视图。此化学机械研磨设备包含可控制的微环境(Mini-Environment)12，以及控制盘14。于可控制的微环境12中，一般而言会安装四轴16、18、20(第四轴未表示)于十字头24上。在每一轴的底部安装有研磨头，举轴16为例，其底部安装有研磨头26，并且研磨头26通过马达(未表示)驱动来旋转。基材，以晶片为例，以被研磨面朝下的方式(未表示)安装于研磨头26上。在研磨工艺期间，研磨头26可以径向地沿着轴16做直线运动以穿越在研磨垫28上的表面。如图1A所示，研磨垫28安装于被马达转动(未表示)的研磨盘30之上，其转动的方向与研磨头26的转动方向相反。如同图1A所示，调整臂32安装有旋转的调整盘34。调整臂32可转动地安装于其基座36上，用于研磨期间现场调整研磨垫38。与三个安装有研磨垫28、38与40的设置有所不同，第四个装置为装载/卸载清洁头装置，用以装载及卸载晶片进入与移出研磨头。在安装有晶片的研磨头位于此装载/卸载清洁头装置时，之前所述的十字头24将逆时针旋转90度，以便移动晶片恰好装载进入研磨位置，换言之，恰好位于研磨垫28上方。在此同时，安装于轴20上的已研磨好的晶片也移动至装载/卸载清洁头装置来进行卸载。图1B为化学机械研磨装置42的剖面图。如图1B所示，旋转中的研磨头26，其安装有晶片44，紧密地压在相对旋转的研磨垫28上，其中研磨垫28通过粘着装置安装在研磨盘30上。上述研磨垫28以一定的压力加压于晶片表面46。在研磨工艺期间，以点滴的方式来施放研磨浆48于前述研磨垫28的表面上，如此一来即可通过化学机械的效果来去除晶片表面46上的材料。由于在化学机械研磨工艺中将大量地施放研磨浆，故研磨浆的组成以及介于晶片表面与研磨垫间的压力将决定去除或研磨晶片表面材料的速率。标准的研磨浆组成包含有研磨成份，如坚硬的颗粒或可与基材表面起化学反应的成份。举例来说，一种典型的氧化物研磨浆包含一种含有氧化物颗粒的胶质悬浊液(Colloidal Suspension)，上述氧化物是以30纳米的平均颗粒大小来悬浮于强碱溶液中，且此强碱溶液的酸碱度(PH)大于10。在半导体晶片制造工艺中，研磨垫28是一种消耗品。在正常的晶片制造情况下，研磨垫需在约12小时的使用后更换一次。研磨垫可为坚硬的，不可压缩的或者是柔软的护垫。坚硬的研磨垫经常使用于对氧化物的研磨工艺以达成平坦化。而柔软的研磨垫也经常使用在其它的研磨工艺以使表面均匀且光滑。除此之外，坚硬与柔软的研磨垫也可以结合使用来达成一些特定的运用。参照图2，其为已知的化学机械研磨装置42的透视图。此化学机械研磨装置42包含调整头52、研磨垫28以及研磨浆供应臂54，研磨浆供应臂54的位置是在研磨垫28上方。研磨浆供应臂54安装有研磨浆喷嘴62，其中研磨浆喷嘴62用以施放研磨浆于前述研磨垫28的顶表面60上。表面沟槽64位于顶表面60，用以平坦均匀地分布研磨浆，此外，表面沟槽64也用来容纳一些不需要的颗粒，而这些不需要的颗粒可能是因为在研磨工艺中研磨浆凝结或外来的颗粒落于研磨垫上所产生。表面沟槽64在提供分布研磨浆功能的同时，它也带来了工艺上的问题，这个问题就是在连续地使用之后，研磨垫的顶表面60往往会因此而磨损。如图2所示，研磨浆供应臂54以一种稳定的方式施放研磨浆在研磨垫28上。研磨浆通过研磨垫的旋转来分布于研磨垫的顶表面上。由于研磨浆供应臂一般而言是施放研磨浆在研磨平面的中央，换言之，就是在研磨垫中央，如此一来，若仅靠着旋转研磨垫的力量来使研磨浆平均地分布在研磨垫表面是相当困难的。因此，位于研磨垫边缘的研磨浆数量也就总是少于位于研磨垫中央的。这样将导致研磨垫中央的研磨速率比边缘高。更进一步地说，在研磨工艺中所产生的噪音也因此而更高。若使用新设计的研磨垫，其含有比传统更深的表面沟槽，这个问题也就更加地严重，也因此使研磨浆在研磨垫上均匀分布的难度更高。
技术实现思路
因此本专利技术的目的就是提供一种可调整的流体供应设备，用以安装于含有研磨垫的研磨设备上。上述流体供应设备包含有可调整的流体供应臂，其含有第一与第二端以及一长边。位于流体供应臂上的第一端可转动地安装有研磨装置，如此一来，此流体供应臂上的第二端是可调整地位于研磨垫上的至少一个位置。上述流体供应设备还包含有流体供应组件，用以供应流体至研磨垫上。流体供应组件与流体供应臂相连结，且移动流体供应臂亦可移动此流体供应组件。更明确地说，流体供应组件以可沿着流体供应臂中的长边侧向移动的方式安装于流体供应臂上，用以让使用者方便来施放流体到研磨垫上需要的位置。附图说明为让本专利技术的上述和其它目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，附图的详细说明如下图1A为传统化学机械研磨设备的透视图，其表示多重研磨装置；图1B为研磨头与研磨平面相互装备晶片在其中间的横剖面图；图2为在传统化学机械研磨设备中的研磨垫以及固定的研磨浆供应臂的透视图；图3为依照本专利技术的一较佳实施例的可调整的研磨浆供应臂的俯视图；图4为依照图3所示的研磨浆供应臂的剖面俯视图；图5为一种包含有图3所示的研磨浆供应臂的半导体晶片研磨设备的侧视图，其表示于清洗模式时的半导体晶片研磨设备；图6为半导体晶片研磨设备的俯视图，其表示图3所揭示的可调整的研磨浆供应臂的扫动与侧向动作的范围；图7A为图3所示的可调整的研磨浆供应臂的侧视图，其表示清洗水流喷往晶片研磨头的一部分；图7B为安装有头部夹持环的晶片研磨头的俯视图；以及图8为图3所示的可调整的研磨浆供应臂的俯视图，其表示于清洗模式时的半导体晶片研磨设备。主要组件标记说明12可控制的微环境112停止组件14控制盘200化学机械研磨平台16轴202马达基座组件 18轴204研磨垫20轴206扫动控制马达24十字头208螺旋齿轮组件26研磨头300流体施放组件28研磨垫302流体施放喷嘴30研磨盘302本体组件32调整臂304施放喷嘴34调整盘306凹槽36基座 308端点位置38研磨垫310端点位置40研磨垫312施放管本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可调整的流体供应装置，用于研磨装置，其特征是该可调整的流体供应装置包含：可调整的流体施放臂，包含第一端、第二端与长边，该第一端旋转地安装于该研磨装置，使该第二端可调整地位于研磨垫上的至少一个位置；以及至少一个流体施放组件 ，用以施放流体于该研磨垫之上，该至少一个流体施放组件安装于该流体施放臂上，并移动该流体供应臂以移动该流体供应组件；其中，该至少一个流体施放组件选择性地沿着位于该流体施放臂中的该长边上的至少一个位置移动，用以施放该流体至该研磨垫上的需 要位置。

【技术特征摘要】
US 2005-3-1 11/069,1321.一种可调整的流体供应装置，用于研磨装置，其特征是该可调整的流体供应装置包含可调整的流体施放臂，包含第一端、第二端与长边，该第一端旋转地安装于该研磨装置，使该第二端可调整地位于研磨垫上的至少一个位置；以及至少一个流体施放组件，用以施放流体于该研磨垫之上，该至少一个流体施放组件安装于该流体施放臂上，并移动该流体供应臂以移动该流体供应组件；其中，该至少一个流体施放组件选择性地沿着位于该流体施放臂中的该长边上的至少一个位置移动，用以施放该流体至该研磨垫上的需要位置。2.根据权利要求1所述的可调整的流体供应装置，其特征是该流体供应装置还包含有扫动控制马达与侧向动作控制马达，该扫动控制马达安装于该流体施放臂上的该第一端，用以自动化地使该流体施放臂相对应于该研磨垫旋转，该侧向动作控制马达用以自动化地控制该至少一个流体施放组件沿着该流体施放臂移动。3.根据权利要求2所述的可调整的流体供应装置，其特征是该流体施放臂包含导螺杆，以及该至少一个流体施放组件包含内螺纹，该内螺纹用以装备该导螺杆，该至少一个流体施放组件随着该导螺杆的旋转而沿着该流体施放臂移动。4.根据权利要求3所述的可调整的流体供应装置，其特征是该流体供应装置还包含计算机与该扫动控制马达与该侧向动作控制马达连结，用以控制该至少一个流体施放组件相对应于该研磨垫的位置。5.根据权利要求1所述的可调整的流体供应装置，其特征是该至少一个流体施放组件包含研磨浆施放管，用以引导研磨浆自该研磨装置至该至少一个流体施放组件，该研磨浆施放管包含流体施放喷嘴，该至少一个流体施放组件包含多个喷嘴定位凹...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕芳林，钱文正，张家诚，罗勇往，
申请(专利权)人：台湾积体电路制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]