一种化学机械研磨设备的制作方法

[0001]
本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种化学机械研磨设备。


背景技术：

[0002]
在化学机械研磨过程中，通常采用化学机械研磨设备对晶圆进行研磨，例如dgp8761hc。为了提高研磨后晶圆表面的均匀度，通常在研磨垫与晶圆接触的表面上设置沟槽，利用沟槽分散研磨液，使得研磨液较为均匀的分布于晶圆表面。但是该方法会缩小研磨垫表面的工作区域，缩短研磨垫的寿命。


技术实现要素：

[0003]
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种化学机械研磨设备，提高研磨后晶圆表面的均匀度，延长研磨垫的寿命。
[0004]
为实现上述目的，本发明有如下技术方案：
[0005]
一种化学机械研磨设备，包括：研磨盘、研磨垫以及研磨液供给装置；所述研磨盘包括上研磨盘和下研磨盘；
[0006]
所述上研磨盘中设置有研磨液通道，所述研磨液通道的第一端与所述研磨液供给装置连接；所述下研磨盘中设置有多个第一通孔，所述研磨液通道的第二端与所述多个第一通孔连接；
[0007]
所述研磨垫上设置有多个第二通孔，所述第二通孔分别与所述第一通孔对应；
[0008]
所述研磨液供给装置用于供给研磨液，所述研磨液通过所述研磨液通道、所述多个第一通孔以及所述多个第二通孔流向所述研磨垫下方的晶圆上。
[0009]
可选的，所述上研磨盘中设置有储液室，
[0010]
则所述研磨液通道的第二端与所述储液室的第一端连接，所述储液室的第二端与所述多个第一通孔连接。
[0011]
可选的，所述上研磨盘中设置有多个导流沟槽，每个所述导流沟槽具有一一对应的所述第一通孔；
[0012]
则所述储液室的第二端通过所述多个导流沟槽与所述多个第一通孔连接。
[0013]
可选的，每个所述导流沟槽上设置有控制阀，每个所述控制阀分别用于控制向对应的所述第一通孔流入的研磨液的流量和/或速度。
[0014]
可选的，所述研磨液的流量和/或速度是根据所述第一通孔对应的第二通孔下方的晶圆的研磨程度确定的。
[0015]
可选的，还包括：监控模块和控制模块；
[0016]
所述监控模块用于监控所述晶圆的研磨程度；
[0017]
所述控制模块用于在所述监控模块监控到所述晶圆的研磨程度后，调整每个所述导流沟槽流至对应的所述第一通孔的研磨液，以控制流向所述晶圆不同区域的研磨液。
[0018]
可选的，还包括：
[0019]
显示模块，所述显示模块用于显示所述研磨盘、所述研磨垫的损耗情况以及所述通孔的堵塞情况。
[0020]
可选的，还包括：
[0021]
报警模块，所述报警模块用于在至少一个所述第一通孔堵塞时进行报警。
[0022]
可选的，所述储液室中设置有液位传感器，所述液位传感器用于监测所述储液室中的研磨液的液位。
[0023]
可选的，还包括：控制塞，所述控制塞用于阻塞所述第一通孔和/或所述第二通孔，以调节所述研磨液在所述晶圆上的分布。
[0024]
可选的，所述多个第一通孔均匀分布于所述下研磨盘上。
[0025]
可选的，还包括：晶圆承载装置，所述晶圆承载装置位于所述研磨垫的下方，所述晶圆承载装置用于承载晶圆。
[0026]
可选的，还包括：研磨垫支撑装置，所述研磨垫支撑装置位于所述下研磨盘和所述研磨垫之间，所述研磨垫支撑装置用于支撑所述研磨垫。
[0027]
可选的，还包括：研磨固定装置，所述研磨盘固定装置位于所述上研磨盘上，所述研磨盘固定装置用于固定所述研磨盘。
[0028]
本发明实施例提供的一种化学机械研磨设备，包括：研磨垫、研磨盘以及研磨液供给装置，研磨盘包括上研磨盘和下研磨盘，上研磨盘中设置有研磨液通道，研磨液供给装置与研磨液通道的第一端连接，下研磨盘中设置有多个第一通孔，研磨液通道的第二端与多个通孔连接；研磨垫上设置有多个第一通孔对应的第二通孔；研磨液供给装置供给的研磨液通过研磨液通道流向多个第一通孔，而后通过与第一通孔对应的第二通孔流至研磨垫下方的晶圆上。这样，利用下研磨盘中的多个第一通孔实现研磨液的分散，分散后的研磨液通过与第一通孔对应的第二通孔均匀分布于晶圆表面上，提高研磨后晶圆表面的均匀度。并且该设备无需在研磨垫与晶圆接触的表面上设置分流沟槽，延长研磨垫的寿命，缩短更换研磨垫的周期。
附图说明
[0029]
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
[0030]
图1示出了本发明实施例提供的一种化学机械研磨设备的结构示意图；
[0031]
图2示出了本发明实施例提供的一种下研磨盘的结构示意图。
具体实施方式
[0032]
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
[0033]
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其它不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
[0034]
正如背景技术的描述，在化学机械研磨过程中，通常采用化学机械研磨设备对晶圆进行研磨，例如dgp8761hc。为了提高研磨后晶圆表面的均匀度，通常在研磨垫与晶圆接触的表面上设置沟槽，利用沟槽分散研磨液，使得研磨液较为均匀的分布于晶圆表面。但是该方法会缩小研磨垫表面的工作区域，缩短研磨垫的寿命。
[0035]
为此，本申请实施例提供一种化学机械研磨设备，包括：研磨盘、研磨垫110以及研磨液供给装置120，所述研磨盘包括：上研磨盘102和下研磨盘104，参考图1所示；
[0036]
所述上研磨盘102中设置有研磨液通道106，所述研磨液通道106的第一端与所述研磨液供给装置120连接；所述下研磨盘104中设置有多个第一通孔108，所述研磨液通道106的第二端与所述多个第一通孔108连接；
[0037]
所述研磨垫110上设置有多个第二通孔112，所述第二通孔112分别与所述第一通孔108对应；
[0038]
所述研磨液供给装置120用于供给研磨液，所述研磨液通过所述研磨液通道106、所述多个第一通孔108以及所述多个第二通孔112流向所述研磨垫110下方的晶圆130上。
[0039]
本申请实施例中，上研磨盘102和下研磨盘104接触连接，上研磨盘102中设置有研磨液通道106，研磨液通道106的第一端与研磨液供给装置120连接，研磨液供给装置120供给的研磨液通过研磨液通道106流向下研磨盘104。下研磨盘104中设置有多个第一通孔108，研磨液通道106的第二端与多个第一通孔108连接，研磨液通过上研磨盘102中的研磨液通道106流向下研磨盘104中的多个第一通孔108中。下研磨盘104的下方设置有研磨垫110，研磨垫110可以与下研磨盘104固定连接，下研磨盘104的旋转带动研磨垫110进行旋转，进而可以对研磨垫110下方的晶圆130进行研磨。本实施例中，研磨液通道106的第二端可以包括多个分支通道，每一个分支通道对应一个第一通孔，从而使得研磨液通道中的研磨液流向多个第一通孔中。多个第一通孔108的形状可以为圆形、椭圆形、方形等，多个第一通孔108可以均匀分布于下研磨盘104上。
[0040]
研磨垫110上设置有多个第二通孔112。第二通孔112分别与第一通孔108对应，每一个第二通孔112具有一一对应的第一通孔108，第二通孔112和第一通孔108相互接触，第二通孔112的尺寸可以大于第一通孔108，也可以等于第一通孔108，但是需要保证通过第一通孔108的研磨液顺利流入第二通孔112。而后通过第二通孔112流向研磨垫110下方的晶圆130上。
[0041]
利用下研磨盘104中的多个第一通孔108实现研磨液的分散，分散后的研磨液通过与第一通孔108对应的第二通孔112流向晶圆130表面，从而使得研磨液能够较为均匀地分布于晶圆130表面上，提高研磨后的晶圆130表面的均匀度。并且该设备无需在研磨垫与晶圆接触的表面上设置用以分流的多个沟槽，从而延长研磨垫的寿命，缩短更换研磨垫的周期。
[0042]
本实施例中，可以在上研磨盘102中设置储液室114，储液室114的第一端与研磨液通道106的第二端连接，储液室114的第二端与第一通孔108连接，研磨液通过研磨液通道106进入储液室114中，而后储液室114中的研磨液流至第一通孔108。储液室114与研磨液通道106之间可以设置有控制阀，进而调节储液室114中研磨液的量。储液室114与第一通孔108之间也可以设置控制阀，进而调节流至第一通孔108中的研磨液的量。
[0043]
在具体的应用中，可以先关闭储液室114与第一通孔108之间的控制阀，打开储液
室114与研磨液通道106之间的控制阀，使得研磨液进入储液室114中，在储液室114中存储有一定量的研磨液后，打开储液室114与第一通孔108之间的控制阀，使得储液室114中的研磨液流至第一通孔108，通过在研磨液通道106和第一通孔108之间设置储液室114，保证研磨液能够流向各个第一通孔108，保证研磨液充分填充各个第一通孔108，从而使得研磨液均匀流至晶圆130各个位置。可以在储液室114中设置液位传感器(图未示出)，通过液位传感器监测储液室114中研磨液的液位，进而精确控制流向晶圆130的研磨液的量。
[0044]
本实施例中，可以在上研磨盘102中设置多个导流沟槽116，每个导流沟槽116具有一一对应的第一通孔108，可以理解的是，每一个导流沟槽116均与储液室114的第二端连通，一个导流沟槽116连接一个第一通孔108，从而通过多个导流沟槽116连通储液室114与第一通孔108，即通过导流沟槽116将储液室114中的研磨液引至第一通孔108中。每一个导流沟槽116具有一一对应的第一通孔108，从而能够将储液室114中的研磨液导流至每一个第一通孔108中，提高对研磨液的分散，而后通过与第一通孔108对应的第二通孔112流至晶圆130上，从而使得研磨液能够均匀分布于晶圆130表面上。
[0045]
本实施例中，每个导流沟槽116上可以均设置控制阀，通过控制阀的开合，调节下研磨盘104上研磨液的通道，即调节研磨液流至晶圆的通道，从而调节研磨液在晶圆上的分布，进而调整晶圆表面的均匀度。由于每个导流沟槽116上均设置控制阀，且每一个控制阀具有对应的第一通孔108，则每个控制阀可以分别用于控制向对应的第一通孔108流入的研磨液的流量和/或速度，即流至每一个第一通孔108的研磨液的流量和/或速度可以不同，当然也可以相同。而且，由于控制阀的存在可以控制流至每个第一通孔108的研磨液的流量和/或速度，从而可以控制流至与第一通孔108对应的第二通孔112的研磨液的流量和/或速度，进而控制流至晶圆不同区域的研磨液的量，以调整晶圆不同区域的研磨程度。
[0046]
在具体的应用中，向对应的第一通孔108流入的研磨液的流量和/或速度是根据第一通孔108对应的第二通孔112下方的晶圆130的研磨程度确定的。例如，晶圆130中心的研磨程度大于晶圆130四周的研磨程度，为了便于描述，将控制流向晶圆130中心研磨液的控制阀称为中心控制阀，将控制流向晶圆130四周研磨液的控制阀称为周围控制阀，因此，可以通过中心控制阀增大流向晶圆130中心的研磨液的流量和/或速度，也可以通过周围控制阀减小流至晶圆130四周的研磨液的流量和/或速度，还可以通过中心控制阀增大流向晶圆130中心的研磨液的流量和/或速度同时通过周围控制阀减小流至晶圆130四周的研磨液的流量和/或速度。这样，可以避免研磨液的浪费，同时避免晶圆的某些区域存在过研磨的情况，或者某些区域刻蚀不足的情况。
[0047]
在本实施例中，也可以通过控制塞阻塞第一通孔108和/或第二通孔112，以调节研磨液在晶圆上的分布，例如，需要减小流至晶圆中心的研磨液的量时，可以通过控制塞阻塞下研磨盘104中心的第一通孔108，即阻塞流至晶圆中心的研磨液的通道。当然也可以通过控制塞阻塞下研磨盘104中心的第一通孔108对应的第二通孔112，或者同时阻塞下研磨盘104中心的第一通孔108以及该第一通孔108对应的第二通孔112。
[0048]
本实施例中，该化学机械研磨设备还包括：监控模块和控制模块，监控模块用于监控晶圆130的研磨程度，控制模块用于在监控模块监控到晶圆130的研磨程度后，调整每个导流沟槽116流至对应的第一通孔108的研磨液，以控制流向晶圆130不同区域的研磨液。例如，在监控模块监控到晶圆130中心的研磨程度大于晶圆130四周的研磨程度时，为了便于
描述，将控制研磨液流至晶圆中心的导流沟槽称为中心导流沟槽，将控制研磨液流至晶圆四周的导流沟槽称为四周导流沟槽，控制模块可以增大通过四周导流沟槽流至晶圆中心研磨液的量，还可以减小通过中心导流沟槽流至晶圆四周研磨液的量，还可以增大通过四周导流沟槽流至晶圆中心研磨液的量同时减小通过中心导流沟槽流至晶圆四周研磨液的量。
[0049]
本实施例中，该化学机械研磨设备还包括显示模块，显示模块用于显示研磨盘、研磨垫110等的损耗情况，避免由于研磨盘或者研磨垫110的损耗对晶圆的研磨造成影响，显示模块还用于显示第一通孔108的堵塞情况等，避免通孔堵塞影响流至晶圆的研磨液的分布。还包括报警模块，当一个或者多个第一通孔108堵塞时，报警装置进行报警处理，以便及时疏通第一通孔108，调整流至晶圆不同区域的研磨液。
[0050]
在具体的实施例中，该设备包括晶圆承载装置140，晶圆承载装置140用于承载晶圆130，晶圆承载装置140可以位于研磨垫110的下方，可以利用外力带动晶圆承载装置140旋转，晶圆承载装置140带动晶圆130旋转。晶圆承载装置140与下研磨盘104的旋转方向相反，从而使得晶圆130与研磨垫130做相对运动，从而提高对晶圆130的研磨速度。还可以包括研磨垫支撑装置(图未示出)，研磨垫支撑装置位于下研磨盘104与研磨垫110之间，用于支撑研磨垫110。由于在研磨垫支撑装置位于下研磨盘104和研磨垫110之间，可以在研磨垫支撑装置设置上与第二通孔112形状、尺寸等相同的通孔，以使得研磨液能够从第一通孔108顺利流至第二通孔112中。还可以包括研磨盘固定装置(图未示出)，研磨盘固定装置位于上研磨盘102上，用于固定上研磨盘102，由于上研磨盘102与下研磨盘104固定连接，研磨盘固定装置同样用于固定下研磨盘104，可以通过研磨盘固定装置的旋转带动下研磨盘104的旋转。
[0051]
在具体的应用中，该化学机械研磨设备可以为dgp8761hc，利用该设备中的z3研磨单元对晶圆进行研磨。
[0052]
本申请实施例提供的化学机械研磨设备，下研磨盘中设置有多个第一通孔，研磨垫上设置有多个第一通孔对应的第二通孔；研磨液供给装置供给的研磨液通过研磨液通道流向第一通孔和第二通孔流至研磨垫下方的晶圆上。利用下研磨盘中的多个第一通孔实现研磨液的分散，分散后的研磨液通过与第一通孔对应的第二通孔均匀分布于晶圆表面上，使得研磨后的晶圆表面的均匀度较高。并且该设备无需在研磨垫与晶圆接触的表面上设置用以分流的沟槽，延长研磨垫的寿命，缩短更换研磨垫的周期。
[0053]
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处。
[0054]
以上所述仅是本发明的优选实施方式，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何的简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

起点商标作为专业知识产权交易平台，可以帮助大家解决很多问题，如果大家想要了解更多知产交易信息请点击 【在线咨询】或添加微信 【19522093243】与客服一对一沟通，为大家解决相关问题。

此文章来源于网络,如有侵权,请联系删除