CN101733701A - 化学机械抛光设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了化学机械抛光设备，包括研磨台，研磨垫，承载硅片的研磨头，沿研磨台半径方向的研磨头平动滑轨，背面加压装置，研磨头通过夹环固定在背面加压装置的旋转终端上，研磨头旋转马达将背面加压装置、夹环、研磨头以及硅片一起在研磨垫上转动，同时通过研磨头旋转马达固定装置承载研磨头旋转马达在研磨头平动滑轨上来回平动，研磨台与研磨垫一起转动，还包括设置在马达固定装置底部的动态研磨液分配终端，并与马达定位装置同步在研磨头平动滑轨上运动，该动态研磨液分配终端的上端设有接受研磨液分配终端流出的研磨液的分配槽，下端设有药液分配管路。本发明能够提高药液的利用率，并且使研磨更均匀。

Description

化学机械抛光设备

技术领域

本发明涉及半导体工艺制造中的化学机械抛光技术领域，特别涉及一种化学机械抛光设备。

背景技术

化学机械抛光(Chemical Mechanical Polisher，简称CMP)设备是半导体行业化学机械抛光过程中必用的设备。如图1所示，典型的CMP设备在硬件组成方面有着共同的特点：都是研磨头6承载硅片7在研磨垫8上研磨，且研磨时都有专门的供给管路给研磨液分配终端10提供研磨液。现有的CMP化学研磨液采用固定位置分配的方法：即在研磨台9上方某个固定位置处设置一个研磨液分配终端10，研磨台9一边旋转，研磨液分配终端10一边分配药液。通过研磨台9的转动实现药液在研磨垫8上的分配，通过背面加压装置1和研磨头6实现对硅片7背面加压，研磨头6通过夹环5固定在背面加压装置1的旋转终端上，在旋转马达2的作用下，背面加压装置1、夹环5、研磨头6以及硅片7一起在研磨垫8上一边转动，一边在沿研磨台半径方向的滑轨4上来回平动，其中旋转马达固定装置3承载着研磨头旋转马达2在滑轨4上来回平动。

现有的化学机械抛光设备中通过研磨液分配终端10将研磨液滴落在固定位置，存在一定的弊端。如图2所示，实验显示现有CMP设备的固定位置研磨液分配方式存在一定弊端，研磨液分配手臂位置的不同对研磨均一性有着较大的影响。显然分配药液的位置离研磨硅片越近，研磨速率越高，且均一性越好。在已有技术中，由于硅片7在研磨台9上来回平动，离药液分配位置10时远时近，因此存在一定量研磨药液的浪费和硅片研磨均一性不良的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种化学机械抛光装置，能够动态分配化学研磨液，减少研磨药液的浪费，同时能够提高研磨的均匀性。

为解决上述技术问题，本发明化学机械抛光设备的技术方案是，包括研磨台，研磨垫，承载硅片的研磨头，沿研磨台半径方向的平动滑轨，背面加压装置，研磨头通过夹环固定在背面加压装置的旋转终端上，旋转马达将背面加压装置、夹环、研磨头以及硅片一起在研磨垫上转动，同时通过旋转马达固定装置承载旋转马达在平动滑轨上来回平动，研磨台与研磨垫一起转动，还包括设置在马达固定装置底部的动态研磨液分配终端，并与马达定位装置同步在平动滑轨上运动，该动态研磨液分配终端的上端设有接受研磨液分配终端流出的研磨液的分配槽，下端设有药液分配管路。

作为本发明的进一步改进是，动态研磨液分配终端上端的分配槽为V形，或者为漏斗形。

本发明采用了一种与研磨头平动同步运动的动态研磨液分配终端向研磨垫上提供研磨液，保证研磨液总是能输送到正在研磨的地方，能够充分利用研磨液，也能够使研磨更均匀。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明：

图1为已有技术中CMP设备结构示意图；

图2为CMP研磨液分配位置与硅片研磨速率均一性的关系；

图3为本发明CMP设备结构示意图；

图4为本发明中动态研磨液分配终端结构及位置示意图。

图中附图标记中，背面加压装置为1，研磨头旋转马达为2，马达固定装置为3，研磨头平动滑轨为4，夹环为5，研磨头为6，硅片为7，研磨垫为8，研磨台为9，研磨液分配终端为10，动态研磨液分配终端为11。

具体实施方式

如图3所示，本发明的CMP设备包括现有CMP的部件，研磨头6承载硅片7在研磨垫8上研磨，背面加压装置1和研磨头6实现对硅片7背面加压，研磨头6通过夹环5固定在背面加压装置1的旋转终端上，旋转马达2的作用下，背面加压装置1、夹环5、研磨头6以及硅片7一起在研磨垫8上一边转动，旋转马达固定装置3承载着研磨头旋转马达2在滑轨4上来回平动，在研磨台9上方某个固定位置处设置一个研磨液分配终端10，设置在马达固定装置3底部的动态研磨液分配终端11，并与马达固定装置3同步在研磨头平动滑轨4上运动，该动态研磨液分配终端11的上端设有接受研磨液分配终端10流出的研磨液的分配槽，下端设有药液分配管路，从研磨液分配终端10流出的研磨液流到动态研磨液分配终端11中，并通过动态研磨液分配终端11的分配管路供应到研磨垫上。因为动态研磨液分配终端11固定设置在马达固定装置3底部，而马达固定装置3又固定设置在研磨头平动滑轨4上，因此，当马达固定装置3在研磨头平动滑轨4上进行沿半径方向的平动时，动态研磨液分配终端11也随之在平动滑轨4上进行沿半径方向的平动，这使得研磨药液始终跟随研磨头在移动，因此研磨药液能最有效的被使用。

上述动态研磨液分配终端11上端的分配槽，其上端开口面积大于下端开口面积，便于接受从研磨液分配终端10流出的研磨液。该分配槽可为V形，或者为漏斗形。使得接受到的研磨液能够顺利的汇集到分配槽的下端，从而输送到药液分配管路中。

所述动态研磨液分配终端11，在水平距离上距离研磨头边缘有5mm-10mm，并且设置在研磨垫的上方，其距离研磨垫的高度在30mm-60mm为保证动态研磨液分配终端11能顺利接受到研磨液分配终端10的研磨液，研磨液分配终端10距离研磨垫的高度比动态研磨液分配终端11的高度应该高10mm-30mm。

动态研磨液分配终端11安装固定在研磨头旋转马达定位装置底部无运动部位，采用1-2颗长20mm的内六角螺丝定位。

在通常研磨头有效平动距离最大约为50mm左右的情况下，如图4所示，动态研磨液分配终端11的药液分配管路中心到它固定在马达固定装置3上固定装置的水平距离L2在50mm-60mm之间，H1在10mm-20mm之间。分配槽的上端设的垂直与研磨垫的防溅挡板，其高度H2在5mm-15mm之间，即药液防溅的高度为5mm-15mm之间。药液分配槽宽W在30mm-40mm之间，L1在10mm-20mm之间。

动态研磨液分配终端11采用抗酸抗碱的过氟烷基化物(teflon，中文名称特氟龙)材料，其最底部药液流出终端采用3/8英寸PFA软管，长度在10mm-20mm即可。为保证研磨液分配终端10的高度位置，可采用模块式塑料软管(LOC-LINE)来保证其终端管路的位置的定位。

本发明中在现有的CMP设备上增加了动态研磨液分配终端11，在当马达固定装置3在研磨头平动滑轨4上进行沿半径方向的平动时，动态研磨液分配终端11也随之在平动滑轨4上进行沿半径方向的平动，这使得研磨药液始终跟随研磨头在移动，因此研磨药液能最有效的被使用，而且使得硅片能够研磨的更均匀，具有更高的硅片成品率。

Claims (7)

1.一种化学机械抛光设备，包括研磨台，研磨垫，承载硅片的研磨头，沿研磨台半径方向的研磨头平动滑轨，背面加压装置，研磨头通过夹环固定在背面加压装置的旋转终端上，研磨头旋转马达将背面加压装置、夹环、研磨头以及硅片一起在研磨垫上转动，同时通过研磨头旋转马达固定装置承载研磨头旋转马达在研磨头平动滑轨上来回平动，研磨台与研磨垫一起转动，其特征在于，还包括设置在马达固定装置底部的动态研磨液分配终端，并与马达定位装置同步在研磨头平动滑轨上运动，该动态研磨液分配终端的上端设有接受研磨液分配终端流出的研磨液的分配槽，下端设有药液分配管路。

2.根据权利要求1所述的化学机械抛光设备，其特征在于，动态研磨液分配终端上端的分配槽，其上开口面积大于下开口面积。

3.根据权利要求2所述的化学机械抛光设备，其特征在于，动态研磨液分配终端上端的分配槽为V形，或者为漏斗形。

4.根据权利要求2所述的化学机械抛光设备，其特征在于，分配槽的上端设有防溅挡板。

5.根据权利要求4所述的化学机械抛光设备，其特征在于，防溅挡板垂直于研磨垫。

6.根据权利要求1所述的化学机械抛光设备，其特征在于，动态研磨液分配终端位于离研磨头边缘5-10mm位置的上方。

7.根据权利要求1所述的化学机械抛光设备，其特征在于，研磨液分配终端的高度比动态研磨液分配终端高10-30mm。

Images