一种化学机械研磨设备制造技术

本实用新型专利技术提供一种化学机械研磨设备，用于研磨晶圆，包括：转台，其上方固定放置所述晶圆，所述晶圆的待研磨面朝上；研磨垫，其研磨面朝下；研磨头，其下方固定所述研磨垫，能够带动所述研磨垫旋转；研磨液供应管，设置于研磨头或研磨垫上。本实用新型专利技术所述化学机械研磨设备在研磨过程中，研磨垫位于晶圆上方，且研磨液供应管设置于所述研磨头或研磨垫上，从而保证研磨液直接充分地落在晶圆上方，提高研磨液的利用率，提高晶圆的均匀性和一致性。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种半导体工艺制造设备，尤其涉及一种化学机械研磨设备。
技术介绍
随着半导体元件特征的尺寸逐渐缩小至深次微米的范围，为了确保元件的可靠 度，在制作集成电路或其他电子装置时，提供极度平坦的晶片表面或基底表面是十分重要 的。在半导体工艺中，化学机械研磨法(Chemical Mechanical Polishing, CMP，化学 机械抛光法)是现今较常使用的全面性平坦化的技术。一般而言，在化学机械抛光的过程 中，是在供应含有化学助剂(Reagent)与研磨颗粒的研磨液(Slurry)的情况下，将待研磨 的晶片固定表面朝向转速受到控制的研磨垫上，通过晶片与研磨垫之间的相对运动来达成 平坦化的目的。换言之，当晶片以按压的方式于研磨垫上转动时，晶片表面与研磨液中的研 磨颗粒会彼此接触而产生摩擦，如此会使得晶片表面产生耗损，而使其表面逐渐平坦。然而，在现有技术中，化学机械研磨设备中所述研磨头抓取晶圆在研磨垫上进行 研磨，研磨垫上同时有修整器对研磨垫进行修整，在晶圆上方设有研磨液供应管，在研磨过 程中，滴落至研磨垫上，并随着晶圆与研磨垫的相对转动流动到晶圆与研磨垫之间，达到较 佳的研磨效果。然而随着晶圆的尺寸增大，晶圆做到18英寸、M英寸甚至更大，相应地，研 磨垫的尺寸需配合做到45英寸、60英寸甚至更大，则不仅研磨垫制作难度加大，使研磨垫 损坏率提高，成本不断增加；并且由于尺寸增大，研磨液滴落在研磨垫上后难以迅速均勻分 布所有晶圆表面，造成研磨液的浪费，且影响晶圆研磨的一致性和均勻性。比外，抛光垫属于易损件(Consumable Parts)，在进行一段时间的化学机械抛光 工艺之后，研磨垫的表面会变得光滑化(Glazing)，且研磨垫上容易会有残留颗粒堆积聚 集。这些颗粒有的是来自研磨液中的研磨颗粒，有的则可能是来自晶片表面上被研磨去除 的薄膜材料所生成的副产品(By-Product)。处于光滑化状态的抛光垫不能保持抛光磨料， 从而会显著降低抛光速率。因此，现有技术为了确保化学机械抛光工艺的质量，必须在研磨 的同时使用修整器(Conditioner)使研磨垫回复适当的粗糙度，以维持研磨垫对晶片的研 磨速率和稳定度，修整器包括金刚石研磨颗粒，修整过程中，金刚石研磨颗粒易发生脱落， 落至研磨垫上造成晶圆的划伤。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是，提供一种能够充分利用研磨液、且提高晶圆研 磨的一致性和均勻性的化学机械研磨设备。为解决上述技术问题，本技术提供一种化学机械研磨设备，用于研磨晶圆，包 括转台，其上方固定放置所述晶圆，所述晶圆的待研磨面朝上；研磨垫，其研磨面朝下；研 磨头，其下方固定所述研磨垫，能够带动所述研磨垫旋转；研磨液供应管，设置于研磨头或 研磨垫上。进一步的，所述研磨液供应管包括多个管道，均勻设置于所述研磨垫上。进一步的，所述研磨液供应管包括多个管道，所述研磨液供应管设置于所述研磨 垫外侧的研磨头上。进一步的，所述研磨液供应管的直径为Imm 3cm。进一步的，所述研磨液供应管的流量为50ml/min 800ml/min。进一步的，所述研磨垫为圆形，且尺寸小于、等于所述晶圆的尺寸。进一步的，还包括修整器，位于所述转台旁；机械臂，其臂手下方固定所述研磨头， 能够带动所述研磨垫移动；研磨垫更换装置，位于所述转台旁，包括废旧研磨垫收集装置和 新研磨垫供应装置；清洗装置，设置于所述转台上方，包括去离子水喷管和研磨液喷管。进一步的，所述机械臂与所述研磨头之间还设置有压力调节装置，所述压力调节 装置包括压缩空气喷头、及设置于所述压缩空气喷头上的压力调节阀。进一步的，所述新研磨供应装置内放置新研磨垫，在所述新研磨垫供应装置中设 置有去离子水喷头，喷水方向对向所述新研磨垫。综上所述，本技术中所述研磨液供应管设置于所述研磨头或研磨垫上，在研 磨过程中，研磨液能够直接充分地流至晶圆上，从而在研磨过程中保持晶圆的一致性和均 勻性，并提高晶圆的研磨效率。进一步研磨液供应管包括多个管道，均勻地设置于研磨垫或 研磨头上，能够使研磨液均勻地分布于晶圆上，且可根据需要研磨的区域调整研磨液的量， 从而提高晶圆的研磨质量。进一步的，研磨过程中，所述研磨垫位于晶圆上方，使研磨浆的颗粒不会残留聚集 在研磨垫上，从而有利于保持研磨垫粗糙度，提高研磨速率，延长研磨垫的使用时间，减少 研磨垫更换次数，提高工作效率。进一步的，在研磨垫进行修整过程中，所述修整器位于所述研磨垫下方，避免修整 残留杂质及化学残留液残留在研磨垫上，继而在后续使用过程中修整残留杂质对晶圆造成 刮伤。进一步的，当研磨垫使用寿命结束时，机械臂带动所述研磨垫移动至研磨垫更换 装置，实现自动更换研磨垫，无需人为操作，提高工作效率。进一步的，化学机械研磨设备包括多个转台，可以同时研磨多个晶圆，从而提高研 磨效率，或实现同一晶圆在不同转台上完成使用不同研磨液的支撑，提高研磨制程的效果； 所述研磨垫的尺寸小于、等于晶圆，可配合晶圆尺寸不断增大的趋势，便于制作研磨垫，节 约制作成本。附图说明图1为本技术一实施例中化学机械研磨设备的结构示意图。图加 图2c为本技术化学机械研磨设备的实施例的局部示意图。图3为本技术一实施例中所述化学机械研磨设备在研磨过程中的局部结构 示意图。图4为本技术一实施例中所述化学机械研磨设备在修整过程中的局部结构 示意图。图5 图6为本技术一实施例中所述化学机械研磨设备在更换研磨垫过程中的局部结构侧视图。具体实施方式为使本技术的内容更加清楚易懂，以下结合说明书附图，对本技术的内 容作进一步说明。当然本技术并不局限于该具体实施例，本领域内的技术人员所熟知 的一般替换也涵盖在本技术的保护范围内。其次，本技术利用示意图进行了详细的表述，在详述本技术实例时，为了 便于说明，示意图不依照一般比例局部放大，不应以此作为对本技术的限定。图1为本技术一实施例中化学机械研磨设备的结构示意图。如图1所示，本 技术提供一种化学机械研磨设备，包括转台101，其上方固定放置所述晶圆200，所述 晶圆200的待研磨面朝上；研磨垫105，其研磨面朝下；研磨头105，其下方固定所述研磨 垫103，能够带动所述研磨垫103旋转；研磨液供应管120，设置于研磨头105或研磨垫103 上；图加 图2c为本技术化学机械研磨设备100的实施例的局部示意图。所述 研磨液供应管120的管道数量、在研磨头105或研磨垫103上的安装位置均可根据实际需 要安装，例如，图加所示，研磨液供应管120包括两个管道，设置于所述研磨垫103外侧的 研磨头105上；图2b所示，研磨垫供应管120包括多个管道，均勻设置于所述研磨垫103， 研磨垫103材质疏松，易于打通可设置多个管道，而研磨垫103与晶圆200直接接触研磨， 故研磨液充分落在所述晶圆表面，保证晶圆200研磨的一致性和均勻性，提高晶圆200的研 磨效率，且可根据需要研磨的区域调整研磨液的流出管路和流量，从而提高晶圆200的研 磨质量；或如图2c所示，研磨垫供应管120包括多个管道，同时设置在研磨垫103和研磨头 105上，根据研磨需要控制研磨垫供应管120的流出本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种化学机械研磨设备，用于研磨晶圆，其特征在于，包括：转台，其上方固定放置所述晶圆，所述晶圆的待研磨面朝上；研磨垫，其研磨面朝下；研磨头，其下方固定所述研磨垫，能够带动所述研磨垫旋转；研磨液供应管，设置于研磨头或研磨垫上。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋莉，黎铭琦，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，
类型：实用新型
国别省市：31