CN103522188A - 研磨垫整理方法、研磨垫整理器及研磨机台 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种研磨垫整理方法，在对晶圆进行研磨时，研磨盘下压对研磨垫进行整理，在研磨完一片晶圆后至开始进行下一片晶圆研磨之前的过程中，研磨盘以零压力停留在研磨垫上。还公开了一种用于如上所述的研磨垫整理方法中的研磨垫整理器，包括研磨盘和驱动轴，所述驱动轴驱动所述研磨盘转动。还公开了一种研磨机台，包括研磨垫，还包括如上述的研磨垫整理器，所述研磨垫整理器设置于所述研磨垫上。研磨盘可以在研磨批次晶圆的整个过程中始终停留在研磨垫上，而无需返回到清洗区域，避免了研磨盘进行反复的上行和下移运动，一方面，可以避免研磨盘碰伤晶圆，另外一方面，可以避免因碰擦其他部件而产生的颗粒物质污染晶圆。

Description

研磨垫整理方法、研磨垫整理器及研磨机台
技术领域
本发明涉及化学机械研磨领域，尤其涉及一种研磨垫整理方法、研磨垫整理器及研磨机台。
背景技术
通常，在半导体工艺车间内所进行的CMP工艺是指化学机械研磨(Chemical Mechanical Polishing)工艺或者称为化学机械平坦化(ChemicalMechanical Planarization)工艺。化学机械研磨工艺是一个复杂的工艺过程，它是将晶圆表面与研磨垫的研磨表面接触，然后，通过晶圆表面与研磨表面之间的相对运动将晶圆表面平坦化，通常采用化学机械研磨设备，也称为研磨机台或抛光机台来进行化学机械研磨工艺。
如图1所示，现有的研磨机台包括研磨垫110、研磨头120和研磨垫整理器以及研磨液供应管路150，所述研磨器整理器包括用于整理研磨垫110的研磨盘130和驱动轴140，所述驱动轴140带动所述研磨盘130转动，所述研磨盘130是圆形的，所述研磨盘130的工作表面设有研磨颗粒并且设有若干由内向外的沟槽，所述沟槽用于排除研磨液副产物。
进行研磨工艺时，将需要研磨的晶圆附着在研磨头120上，该晶圆的待研磨面向下并接触相对旋转的研磨垫110，研磨头120提供的下压力将该晶圆紧压到研磨垫110上，所述研磨垫110是粘贴于平台上，当该平台在马达的带动下旋转时，与此同时，研磨头110也进行相应运动；同时，研磨液通过研磨液供应管路105输送到研磨垫110，并通过离心力均匀地分布在研磨垫110上。研磨工艺所使用的研磨液一般包含有化学腐蚀剂和研磨颗粒，通过化学腐蚀剂和所述待研磨表面的化学反应生成较软的容易被去除的材料，然后通过机械摩擦将这些较软的物质从被研磨晶圆的表面去掉，达到全局平坦化的效果。
在研磨过程中，研磨垫110不停转动，研磨头120将晶圆（未图示）压在研磨垫110上，且研磨头120一边做自转一边沿研磨垫110半径方向来回摆动，在研磨垫上留下运动轨迹100，最终，实现对晶圆的研磨。与此同时，由于在研磨过程中，研磨垫110的表面容易出现污垢或表面磨坏现象，因此需要同时用研磨垫整理器对研磨垫110进行清洁或是改善研磨垫表面状况，以获得更好的研磨效果。
目前，在使用时，每磨好一片晶圆，研磨盘130就需要回到研磨垫110之外的清洗区域（Clean cup），当装载好下一片晶圆后，研磨盘130再回到研磨垫上。由于研磨盘130在往返清洗区域的过程中，需要进行上行和下移（up/down）动作，在研磨盘进行上行和下移的过程中，一方面，容易碰撞研磨头，使得研磨头内的晶圆容易因碰撞而产生擦伤（scratch）或蝶状的坑(dishing)等缺陷，导致产品良率降低；另一方面，研磨盘在上行和下移的过程中，也容易碰撞其他相邻部件，一旦碰撞会产生大量的颗粒物质，这些颗粒物质容易污染晶圆，使得产品的良率进一步降低。
因此，如何提供提高晶圆的良率的研磨垫整理方法、研磨垫整理器及研磨机台是本领域技术人员亟待解决的一个技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种研磨垫整理方法、研磨垫整理器及研磨机台，在批次晶圆的整个过程中，研磨盘无需进行上行和下移的动作，从而不但减少晶圆受到碰撞的可能性，而且还可以避免研磨盘在上行和下移的过程中产生得大量的颗粒物质污染晶圆，从而有效提高产品良率。
为了达到上述的目的，本发明采用如下技术方案：
一种研磨垫整理方法，在对晶圆进行研磨时，研磨盘下压对研磨垫进行整理，在研磨完一片晶圆后至开始进行下一片晶圆研磨之前的过程中，研磨盘以零压力停留在研磨垫上。
优选的，在上述的研磨垫整理方法中，在所述研磨完一片晶圆后至开始进行下一片晶圆研磨之前的过程中，利用至少一个清扫工具对研磨垫进行残留物清除；在对晶圆进行研磨时，收起所述清扫工具。
优选的，在上述的研磨垫整理方法中，所述清扫工具在上下驱动部件驱动下上下移动，所述清扫工具在开合驱动部件驱动下进行向内移动或向外移动。
优选的，在上述的研磨垫整理方法中，当所述清扫工具的数量是两个以上时，所述清扫工具绕所述研磨盘的轴心线均匀分布。
优选的，在上述的研磨垫整理方法中，所述清扫工具的数量是两个，所述上下驱动部件采用单向驱动汽缸，所述开合驱动部件采用双向驱动汽缸。
优选的，在上述的研磨垫整理方法中，所述清扫工具包括刷柄和刷毛，所述刷毛安装于所述刷柄的一端。
本发明还公开了一种用于如上所述的研磨垫整理方法中的研磨垫整理器，其特征在于，包括研磨盘和驱动轴，所述驱动轴驱动所述研磨盘转动。
优选的，在上述的研磨垫整理器中，还包括至少一个清扫工具、上下驱动部件以及开合驱动部件，所述上下驱动部件安装于所述驱动轴上，所述清扫工具在上下驱动部件驱动下上下移动，所述清扫工具在开合驱动部件驱动下进行向内移动或向外移动。
优选的，在上述的研磨垫整理器中，所述清扫工具包括刷柄和刷毛，所述刷柄的一端安装所述刷毛，所述刷柄的另一端安装于开合驱动部件的对应输出端。
优选的，在上述的研磨垫整理器中，当所述清扫工具的数量是两个以上时，所述清扫工具绕所述研磨盘的轴心线均匀分布。
优选的，在上述的研磨垫整理器中，所述清扫工具的数量是两个，所述上下驱动部件采用单向驱动汽缸，所述开合驱动部件采用双向驱动汽缸。
本发明还公开了一种研磨机台，包括研磨垫，还包括如上述的研磨垫整理器，所述研磨垫整理器设置于所述研磨垫上。
本发明的研磨垫整理方法、研磨垫整理器及研磨机台，由于在研磨完一片晶圆后至开始进行下一片晶圆研磨之前的过程中，研磨盘以零压力停留在研磨垫上，因此，研磨盘可以在研磨批次晶圆的整个过程中始终停留在研磨垫上，而无需返回到清洗区域，从而避免了研磨盘进行反复的上行和下移运动，如此，一方面，可以避免研磨盘在上行和下移的过程中碰伤晶圆，另外一方面，可以避免研磨盘在上行和下移的过程中因碰擦其他部件而产生的颗粒物质污染晶圆，从而有效提高了产品良率。
附图说明
本发明的研磨垫整理方法、研磨垫整理器及研磨机台由以下的实施例及附图给出。
图1是现有的研磨机台的结构示意图；
图2是本发明一实施例的研磨机台的结构示意图；
图3是本发明一实施例中清扫工具工作状态的示意图；
图4是本发明一实施例中清扫工具收起状态的示意图。
图中：110、210-研磨垫，120、220-研磨头，130、230--研磨盘，140、240-驱动轴，150、250-研磨液供应管路，260-清扫工具、261-刷柄、262-刷毛、270-上下驱动部件、280-开合驱动部件。
具体实施方式
下面将参照附图对本发明的研磨垫整理方法、研磨垫整理器及研磨机台进行更详细的描述，其中表示了本发明的优选实施例，应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本发明而仍然实现本发明的有利效果。因此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道，而并不作为对本发明的限制。
为了清楚，不描述实际实施例的全部特征。在下列描述中，不详细描述公知的功能和结构，因为它们会使本发明由于不必要的细节而混乱。应当认为在任何实际实施例的开发中，必须作出大量实施细节以实现开发者的特定目标，例如按照有关系统或有关商业的限制，由一个实施例改变为另一个实施例。另外，应当认为这种开发工作可能是复杂和耗费时间的，但是对于本领域技术人员来说仅仅是常规工作。
为使本发明的目的、特征更明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
实施例一
本实施例提供了一种研磨垫整理方法，请参阅图2和图3，在对晶圆进行研磨时，研磨盘230下压对研磨垫210进行整理，在研磨完一片晶圆后至开始进行下一片晶圆研磨之前的过程中，研磨盘230以零压力停留在研磨垫210上。由于在研磨完一片晶圆后至开始进行下一片晶圆研磨之前的过程中，研磨盘230以零压力停留在研磨垫210上，因此，研磨盘230可以在研磨批次晶圆的整个过程中始终停留在研磨垫210，无需进行和清洗区域之间的往返运动，从而避免了研磨盘230进行反复的上行和下移运动，一方面可以避免研磨盘230在上行和下移的过程中碰伤晶圆，另一方面，也可以防止因研磨盘230碰擦其他部件而产生的颗粒物质污染晶圆，从而有效地提高了产品良率。
较佳的，在本实施例的研磨垫整理方法中，在研磨完一片晶圆后至开始进行下一片晶圆研磨之前的过程中，利用至少一对清扫工具260对研磨垫210的表面进行残留物清除，如图3所示，此时，驱动轴240会驱动清扫工具260不断转动，从而将研磨垫210的表面上的残留物清除干净；在对晶圆进行研磨时，收起所述清扫工具260，如图4所示，从而不影响晶圆研磨工艺。
较佳的，在本实施例的研磨垫整理方法中，所述清扫工具260在上下驱动部件270驱动下能够上下移动，所述清扫工具260在开合驱动部件280驱动下能够进行向内移动或向外移动，从而实现清扫工具260在工作状态和收起状态之间的切换。
当所述清扫工具260的数量可以是一个，也可以是两个以上。当所述清扫工具260的数量是两个以上时，所述清扫工具260绕所述研磨盘230的轴心线均匀分布，从而可以使得清扫工具260可以均匀地清楚研磨垫210上的清除残留物。。
较佳的，在本实施例的研磨垫整理方法中，所述清扫工具260的数量是两个。所述上下驱动部件270采用单向驱动汽缸，所述开合驱动部件280采用双向驱动汽缸。单向驱动汽缸270和双向驱动汽缸280是气压执行元件，结构简单，运动平稳，压缩空气通过电磁阀控制气缸作机械运动。
较佳的，在本实施例的研磨垫整理方法中，所述清扫工具260包括刷柄261和刷毛262，所述刷毛262安装于所述刷柄261的一端。上述结构的清扫工具260，结构简单、使用方便。
实施例二
请继续参阅图2和图3，本实施例提供的一种研磨机台，包括研磨垫210、研磨垫整理器、研磨头220以及研磨液供应管路250，所述研磨垫整理器设置于所述研磨垫210上。所述研磨垫整理器包括研磨盘230和驱动轴240，所述驱动轴240与所述研磨盘230固定连接，所述驱动轴240驱动所述研磨盘230转动。
较佳的，所述研磨机台还包括至少一对清扫工具260、上下驱动部件270以及开合驱动部件280，所述上下驱动部件270安装于所述驱动轴240上，所述清扫工具260在上下驱动部件270驱动下上下移动，所述清扫工具260在开合驱动部件驱动280下进行向内移动或向外移动。
当所述清扫工具260的数量可以是一个，也可以是两个以上。当所述清扫工具260的数量是两个以上时，所述清扫工具260绕所述研磨盘230的轴心线均匀分布，从而可以使得清扫工具260可以均匀地清楚研磨垫210上的清除残留物。
本实施例中，所述清扫工具260的数量是两个。在结构上，所述开合驱动部件280安装于上下驱动部件270的输出端（即动力输出端）上，所述两个清扫工具260分别安装于开合驱动部件280的两个输出端上。使用时，在研磨完一片晶圆后至开始进行下一片晶圆研磨之前的过程中，所述清扫工具260要处于工作状态，所述清扫工具260可以在开合驱动部件280的作用下向外移动，然后所述清扫工具260可以在上下驱动部件270的作用下向下移动，当刷毛262接触研磨垫210时，在驱动轴240的驱动下，可以利用清扫工具260中的刷毛262对研磨垫210的表面进行残留物清除，如图4所示。而在对晶圆进行研磨时，收起所述清扫工具260，如图3所示，从而不影响晶圆研磨工艺。具体地说，收起过程如下：首先，清扫工具260在上下驱动部件270的作用下向上移动，然后，所述清扫工具260在开合驱动部件280的作用下向内移动，从而实现收起状态，如图4所示。
在本实施例中，所述清扫工具260包括刷柄261和刷毛262，所述刷柄261的一端安装所述刷毛262，所述刷柄261另一端安装于开合驱动部件280的对应输出端。上述结构的清扫工具260，接结构简单、使用方便。
在本实施例中，所述上下驱动部件270采用单向驱动汽缸，所述开合驱动部件280采用双向驱动汽缸。单向驱动汽缸270和双向驱动汽缸280具有运动平稳、结构简单的优点。
综上所述，本发明的研磨垫整理方法、研磨垫整理器及研磨机台，由于在研磨完一片晶圆后至开始进行下一片晶圆研磨之前的过程中，研磨盘以零压力停留在研磨垫上，因此，研磨盘可以在研磨批次晶圆的整个过程中始终停留在研磨垫上，而无需返回到清洗区域，从而避免了研磨盘进行反复的上行和下移运动，进而避免研磨盘在上行和下移的过程中碰伤晶圆，同时也可以防止因研磨盘碰擦其他部件而产生的颗粒物质污染晶圆，最终提高产品良率。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (12)

1.一种研磨垫整理方法，其特征在于，在对晶圆进行研磨时，研磨盘下压对研磨垫进行整理，在研磨完一片晶圆后至开始进行下一片晶圆研磨之前的过程中，研磨盘以零压力停留在研磨垫上。
2.根据权利要求1所述的研磨垫整理方法，其特征在于，在所述研磨完一片晶圆后至开始进行下一片晶圆研磨之前的过程中，利用至少一个清扫工具对研磨垫进行残留物清除；在对晶圆进行研磨时，收起所述清扫工具。
3.根据权利要求2所述的研磨垫整理方法，其特征在于，所述清扫工具在上下驱动部件驱动下上下移动，所述清扫工具在开合驱动部件驱动下进行向内移动或向外移动。
4.根据权利要求3所述的研磨垫整理方法，其特征在于，当所述清扫工具的数量是两个以上时，所述清扫工具绕所述研磨盘的轴心线均匀分布。
5.根据权利要求3所述的研磨垫整理方法，其特征在于，所述清扫工具的数量是两个，所述上下驱动部件采用单向驱动汽缸，所述开合驱动部件采用双向驱动汽缸。
6.根据权利要求2所述的研磨垫整理方法，其特征在于，所述清扫工具包括刷柄和刷毛，所述刷毛安装于所述刷柄的一端。
7.一种用于如权利要求1所述的研磨垫整理方法中的研磨垫整理器，其特征在于，包括研磨盘和驱动轴，所述驱动轴驱动所述研磨盘转动。
8.根据权利要求7所述的研磨垫整理器，其特征在于，还包括至少一个清扫工具、上下驱动部件以及开合驱动部件，所述上下驱动部件安装于所述驱动轴上，所述清扫工具在上下驱动部件驱动下上下移动，所述清扫工具在开合驱动部件驱动下进行向内移动或向外移动。
9.根据权利要求8所述的研磨垫整理器，其特征在于，所述清扫工具包括刷柄和刷毛，所述刷柄的一端安装所述刷毛，所述刷柄的另一端安装于开合驱动部件的对应输出端。
10.根据权利要求8所述的研磨垫整理器，其特征在于，当所述清扫工具的数量是两个以上时，所述清扫工具绕所述研磨盘的轴心线均匀分布。
11.根据权利要求10所述的研磨垫整理器，其特征在于，所述清扫工具的数量是两个，所述上下驱动部件采用单向驱动汽缸，所述开合驱动部件采用双向驱动汽缸。
12.一种研磨机台，包括研磨垫，其特征在于，还包括如权利要求7-11中任意一项所述的研磨垫整理器，所述研磨垫整理器设置于所述研磨垫上。
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