一种化学机械抛光装置和化学机械抛光方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种化学机械抛光装置，其包括：抛光盘，用于设置抛光垫；承载头，其带动基板在抛光垫上方移动；修整组件，其包括固定座、摆臂和修整器，所述修整器设置于摆臂的端部并绕固定座摆动，以修整抛光垫表面；所述摆臂带动修整器往复摆动，修整器相邻扫掠动作对应的切入点不同。切入点不同。切入点不同。

【技术实现步骤摘要】
一种化学机械抛光装置和化学机械抛光方法


[0001]本专利技术属于化学机械抛光
，具体而言，涉及一种化学机械抛光装置和化学机械抛光方法。

技术介绍

[0002]集成电路产业是信息技术产业的核心，在助推制造业向数字化、智能化转型升级的过程中发挥着关键作用。芯片是集成电路的载体，芯片制造涉及集成电路设计、晶圆制造、晶圆加工、电性测量、切割封装和测试等工艺流程。其中，化学机械抛光属于晶圆制造工序中的五大核心制程之一。
[0003]化学机械抛光(Chemical Mechanical Polishing,CMP)是一种全局平坦化的超精密表面加工技术。化学机械抛光通常将晶圆吸合于承载头的底面，晶圆具有沉积层的一面抵接抛光垫上表面，承载头在驱动组件的致动下与抛光垫同向旋转并给予晶圆向下的载荷；抛光液供给于抛光垫的上表面并分布在晶圆与抛光垫之间，使得晶圆在化学和机械的共同作用下完成晶圆的化学机械抛光。
[0004]抛光过程中，为保证抛光垫具有良好的表面特性、抛光垫表面沟槽能够容纳更多的抛光液，高效稳定地去除待抛光材料，需要使用修整器对抛光垫表面进行修整处理。修整器的底部配置修整盘(Disk)，修整盘的底面镶嵌有金刚石颗粒；修整器给予修整盘一个下压力和旋转力矩，修整盘在抛光垫表面相对运动，以修整抛光垫表面。
[0005]抛光垫修整的均匀性直接影响晶圆的抛光效果，若抛光垫局部区域去除不均匀，则会对抛光液的分布及晶圆的侧向力等产生影响，致使无法获取符合工艺要求的晶圆。

技术实现思路

[0006]本专利技术实施例提供了一种化学机械抛光装置和化学机械抛光方法，旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。
[0007]本专利技术实施例的第一方面提供了一种化学机械抛光装置，其包括：
[0008]抛光盘，用于设置抛光垫；
[0009]承载头，其带动基板在抛光垫上方移动；
[0010]修整组件，其包括固定座、摆臂和修整器，所述修整器设置于摆臂的端部并绕固定座摆动，以修整抛光垫表面；
[0011]所述摆臂带动修整器往复摆动，修整器相邻扫掠动作对应的切入点不同。
[0012]在一些实施例中，所述修整器的摆动频率与抛光垫的旋转速度相匹配，使得修整器的摆动频率f与抛光垫的转速n之间满足以下关系：n是小于m*f的正整数，其中，m为修整系数，其为非整数；f为正整数。
[0013]在一些实施例中，所述修整系数m在4～6的范围内取非整数。
[0014]在一些实施例中，所述修整器的摆动频率f为大于n/m的最小素数。
[0015]在一些实施例中，所述抛光垫沿半径方向分割形成不同的修整区域，所述修整器
在各个修整区域的停留时间与修整器相对于抛光垫的线速度有关，各个修整区域的停留时间与修整器的相对线速度呈反比。
[0016]本专利技术实施例的第二方面提供了一种化学机械抛光方法，使用上面所述的化学机械抛光装置实施抛光，其包括：
[0017]S1，根据抛光垫的旋转速度计算修整器的摆动频率；
[0018]S2，根据修整器的摆动频率，计算修整器单次摆动所需时间；
[0019]S3，计算修整器在各个修整区域的相对线速度，根据修整器的相对线速度，计算修整器在各个修整区域对应的停留时间；
[0020]S4，根据确定的修整参数对旋转的抛光垫实施修整。
[0021]在一些实施例中，所述修整区域的时间占比r
i
的计算公式为：其中，r
i
是第i修整区域的时间占比，v
i
是修整器在第i修整区域的相对线速度。
[0022]在一些实施例中，所述修整器在第i修整区域的相对线速度v
i
的计算公式为：
[0023][0024]其中，和分别是抛光垫上的A点在x方向和y方向的线速度分量；和是修整器上的A
′
点在x方向和y方向的线速度分量；修整器A
′
点的竖向投影为A点，O
′
是修整器的中心点。
[0025]在一些实施例中，所述抛光垫上A点线速度的计算公式为：
[0026][0027][0028]所述修整器A
′
点线速度的计算公式为：
[0029][0030][0031]其中，r是A点与抛光垫圆心之间的距离，ω1是抛光垫的转动角速度，α是A点与抛光垫圆心连线相对于x轴的夹角；ω2是修整器上的修整盘对应的转动角速度，ω3是摆臂摆动的角速度，L是摆臂的转动点与抛光垫圆心的距离。
[0032]本专利技术的有益效果包括：
[0033]a.摆臂带动修整器往复摆动，修整器相邻扫掠动作对应的抛光垫的切入点不同，以保证抛光垫在相同半径方向的去除量达到均匀；
[0034]b.根据修整器的相对线速度，计算修整器在抛光垫的各个修整区域对应的停留时间，使得修整器在摆动路径的各个修整区域的去除量是均匀的；
[0035]c.在计算修衡器的相对线速度时，将摆臂摆入和摆出分开计算，以消除摆臂的摆动方向对相对线速度计算的影响，精确控制修整器在各个修整区域的停留时间。
附图说明
[0036]通过结合以下附图所作的详细描述，本专利技术的优点将变得更清楚和更容易理解，这些附图只是示意性的，并不限制本专利技术的保护范围，其中：
[0037]图1是本专利技术一实施例提供的化学机械抛光系统的示意图；
[0038]图2是本专利技术一实施例提供的修整组件的示意图；
[0039]图3是本专利技术一实施例提供的修整器相邻摆动对应切入点变化的示意图；
[0040]图4是本专利技术一实施例提供的一种化学机械抛光方法的流程图；
[0041]图5是以抛光垫的圆心为基准构建的xoy坐标系的示意图；
[0042]图6是本专利技术所述修整盘上的A
’
点在xoy坐标系的示意图；
[0043]图7是按照图4示出的化学机械抛光方法修整抛光垫的效果图。
具体实施方式
[0044]下面结合具体实施例及其附图，对本专利技术所述技术方案进行详细说明。在此记载的实施例为本专利技术的特定的具体实施方式，用于说明本专利技术的构思；这些说明均是解释性和示例性的，不应理解为对本专利技术实施方式及本专利技术保护范围的限制。除在此记载的实施例外，本领域技术人员还能够基于本申请权利要求书及其说明书所公开的内容采用显而易见的其它技术方案，这些技术方案包括采用对在此记载的实施例的做出任何显而易见的替换和修改的技术方案。
[0045]本说明书的附图为示意图，辅助说明本专利技术的构思，示意性地表示各部分的形状及其相互关系。应当理解的是，为了便于清楚地表现出本专利技术实施例的各部件的结构，各附图之间并未按照相同的比例绘制，相同的参考标记用于表示附图中相同的部分。
[0046]在本专利技术中，“化学机械抛光(Chemical Mechanical Polishing,CMP)”也称为“化学机械平坦化(Chemical Mecha本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种化学机械抛光装置，其特征在于，包括：抛光盘，用于设置抛光垫；承载头，其带动基板在抛光垫上方移动；修整组件，其包括固定座、摆臂和修整器，所述修整器设置于摆臂的端部并绕固定座摆动，以修整抛光垫表面；所述摆臂带动修整器往复摆动，修整器相邻扫掠动作对应的切入点不同。2.如权利要求1所述的化学机械抛光装置，其特征在于，所述修整器的摆动频率与抛光垫的旋转速度相匹配，使得修整器的摆动频率f与抛光垫的转速n之间满足以下关系：n是小于m*f的正整数，其中，m为修整系数，其为非整数；f为正整数。3.如权利要求2所述的化学机械抛光装置，其特征在于，所述修整系数m在4～6的范围内取非整数。4.如权利要求2所述的化学机械抛光装置，其特征在于，所述修整器的摆动频率f为大于n/m的最小素数。5.如权利要求1所述的化学机械抛光装置，其特征在于，所述抛光垫沿半径方向分割形成不同的修整区域，所述修整器在各个修整区域的停留时间与修整器相对于抛光垫的线速度有关，各个修整区域的停留时间与修整器的相对线速度呈反比。6.一种化学机械抛光方法，使用权利要求1至5任一项所述的化学机械抛光装置实施抛光，其特征在于，包括：S1，根据抛光垫的旋转速度计算修整器的摆动频率；S2，根据修整器的摆动频率，计算修整器单次摆动所需时间；S3，计算修整器在各个修整区域的相对线速度，根据修...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁清波，慈慧，徐海洋，
申请(专利权)人：华海清科股份有限公司，
类型：发明
国别省市：