CN105234823A - 研磨液供给及研磨垫整理装置、研磨机台 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种研磨液供给及研磨垫整理装置、研磨机台，包括研磨液供给系统、与所述研磨液供给系统连通的腔体、设置于所述腔体中的具有多个引流孔的引流板以及用以承载并驱动所述腔体的驱动系统。其中，所述研磨液供给系统用以提供增压的研磨液，所述增压的研磨液的压力大于等于50Mpa，所述增压的研磨液经所述腔体从所述引流孔喷洒至研磨垫上。本发明提供的一种研磨液供给及研磨垫整理装置、研磨机台通过增压的研磨液冲刷研磨垫进行整理，同时所述腔体在研磨垫表面移动，可使研磨液分布更均匀，提高研磨垫研磨速率，并使研磨垫整理器的寿命大增加，从而降低了成本。

Description

研磨液供给及研磨垫整理装置、研磨机台
技术领域
本发明涉及半导体制造技术领域，特别是涉及CMP工艺中的一种研磨液供给及研磨垫整理装置、研磨机台。
背景技术
随着超大规模集成电路的飞速发展，集成电路制造工艺变得越来越复杂和精细。为了提高集成度，降低制造成本，元件的特征尺寸不断变小，芯片单位面积内的元件数量不断增加，平面布线已难以满足元件高密度分布的要求，只能采用多层布线技术利用芯片的垂直空间，进一步提高器件的集成密度。但多层布线技术的应用会造成晶片表面起伏不平，对图形制作极其不利。为此，常需要对晶片进行表面平坦化处理。目前，在平坦化技术中，优先采用化学机械研磨(CMP)，因此化学机械研磨中所用到的研磨装置也就成为了半导体工艺中重要的设备之一。
现有技术中，化学机械研磨中所用到的研磨机台主要包括：研磨台、研磨垫、研磨头、研磨液供应手臂以及研磨垫整理器。
通常研磨机台的研磨液供应手臂只负责供给研磨液，并固定在特定位置不动的，研磨液通过研磨液供应手臂输送到研磨垫上，通过研磨台旋转的离心力使研磨液分布到研磨垫上。通过离心力散布研磨液的方式会形成研磨液浓度梯度，从研磨垫边缘到研磨垫中心研磨液深度不断降低。
另一方面，研磨垫整理器用于对研磨垫的表面定期地进行整理，从而维持研磨垫的研磨性能。目前化学机械研磨最常用的研磨垫整理技术是通过钻石轮整理器对研磨垫表面进行刮擦，但随着钻石轮整理器的使用时间，钻石轮整理器表面的钻石的锋利程度逐渐下降，对研磨垫的整理能力逐渐下降，研磨速率也逐渐降低，因此需要定期更换钻石轮整理器来维持稳定的研磨速率。并且由于钻石轮整理器频繁的对研磨垫表面进行刮擦，导致钻石轮整理器使用寿命较短，需要频繁的更换，所以花费的人力物力成本也非常昂贵。而且受到钻石轮整理器批次性能的影响，研磨过程中钻石轮整理器钻石的掉落也时常发生，掉落下的钻石会对晶片表面造成很严重的刮伤，造成硅片的报废。
发明内容
本发明公开了一种研磨液供给及研磨垫整理装置、研磨机台，通过增压的研磨液冲刷研磨垫实现整理研磨垫以及使研磨液分布均匀，提高研磨速率并降低成本。
本发明提供了一种研磨液供给及研磨垫整理装置、研磨机台，包括研磨液供给系统、与所述研磨液供给系统连通的腔体、设置于所述腔体中的具有多个引流孔的引流板、用以承载并驱动所述腔体的驱动系统。其中，所述研磨液供给系统用以提供增压的研磨液，所述增压的研磨液的压力大于等于50Mpa，所述增压的研磨液经所述腔体从所述引流孔喷洒至研磨垫上，同时，研磨头将晶片紧压到研磨垫上进行相对运动来实现化学机械研磨。
其中，所述引流板面向所述腔体的一侧设置叶片，所述引流孔设置于所述叶片中，增压的研磨液从所述引流孔喷出带动所述引流板旋转。
进一步的，所述多个引流孔以所述引流板的中心对称分布，并且，所述多个引流孔的开孔方向与所述引流板所成的角度一致。
其中，所述腔体包括具有通孔的顶壁以及与所述顶壁连接的侧壁，所述增压的研磨液经所述通孔从所述引流孔喷洒至所述研磨垫上。
进一步的，所述腔体还包括设置于所述侧壁上靠近所述研磨垫一端的防研磨液飞溅环。
更进一步的，所述防研磨液飞溅环上设置有若干沟槽，所述沟槽沿所述防研磨液飞溅环的宽度方向延伸。
如上所述，所述研磨液供给系统包括研磨液存储箱以及通过传输管路连通的将研磨液增压的液压增压器。
再者，所述驱动系统包括一机械臂以及驱动所述机械臂的马达。
进一步的，所述驱动系统驱动所述腔体在所述研磨垫上以弧形摆动。
本发明整合了研磨液供应手臂和研磨垫整理器，同时实现两者的功能，通过连接腔体的研磨液供给系统将研磨液增压，然后从腔体内引流板的引流孔喷出，对研磨垫进行冲刷整理并使研磨液在研磨垫上均匀分布。通过增压的研磨液对研磨垫的冲刷可以将研磨垫上沟槽中的研磨液结晶或研磨垫磨削物冲出防止研磨垫上沟槽的阻塞；所述腔体通过驱动系统在研磨垫上移动使研磨液更均匀的分布，从而提高研磨速率，并且通过增压的研磨液冲刷代替机械的摩擦，使研磨垫整理器的寿命大大增加，从而降低了成本。
附图说明
图1为本发明的研磨机台的纵向剖视图；
图2为本发明实施例的引流板的俯视图；
图3为本发明实施例的腔体的剖视图；
图4为本发明实施例的引流孔在引流板中的角度关系立体图；
图5为本发明实施例的腔体移动轨迹的俯视图；
图中，10－研磨液供给系统，20－腔体，30－驱动系统，40－研磨垫，50－引流板，60-研磨头，110－研磨液存储箱，120－液压增压器，130－传输管路，210－通孔，220－顶壁，230－侧壁，231－防研磨液飞溅环，232－沟槽，310－马达，320－机械臂，510－叶片，520－引流孔。
具体实施方式
为了使本发明的目的、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，附图中表示结构和位置关系部分可能不是按比例绘制。
本发明提供一种研磨液供给及研磨垫整理装置、研磨机台，如图1所示，包括研磨液供给系统10、与所述研磨液供给系统10连通的腔体20、设置于所述腔体20中具有多个引流孔的引流板50以及承载并能驱动所述腔体20的驱动系统30。其中，所述研磨液供给系统10供给压力大于等于50Mpa的增压的研磨液，所述增压的研磨液经所述腔体20从所述引流孔喷洒至研磨垫40上，同时，研磨头60将晶片紧压到研磨垫40上进行相对运动来实现化学机械研磨。
其中，如图2所示，所述引流板50面向所述腔体20的一侧设置叶片510，所述引流孔520设置于所述叶片510中，增压的研磨液从所述引流孔520喷出带动所述引流板50旋转，从而使增压的研磨液从不同的方位冲刷研磨垫40提高整理研磨垫40的能力。
进一步的，所述多个引流孔520以所述引流板50的中心对称分布，并且，所述多个引流孔520的开孔方向与所述引流板50所成的角度一致。
如上所述，增压的研磨液能从不同的方位对研磨垫40进行冲刷，本实施例中，如图3所示，箭头方向为引流孔520的开孔方向即研磨液的流向，引流孔520的开口方向与引流板50的夹角α为60°，引流孔520的开口方向与经过所述引流孔520的引流板50的中心线的夹角β为90°。增压的研磨液从引流孔520喷出，带动引流板50旋转，从不同的方位冲刷研磨垫40。所述引流孔520以引流板50中心呈对称分布，引流孔520的开孔方向与引流板50的夹角一致，引流孔520的开口方向与经过所述引流孔520的引流板50的中心线的夹角一致，本发明并不限制夹角大小，其它夹角大小及其组合同样实现本发明功能，本实施例引流孔520在引流板50的角度仅提供了夹角α为60°与夹角β为90°这一组合。
如图4所示，所述腔体20包括具有通孔210的顶壁220以及与所述顶壁220连接的侧壁230，所述增压的研磨液经所述通孔210从所述引流孔520喷洒至所述研磨垫40上，侧壁230靠近所述研磨垫40一端向内凸起，为引流板50提供支撑。
进一步的，所述腔体20还包括设置于所述侧壁230上靠近所述研磨垫40一端的防研磨液飞溅环231，防止研磨液四处飞溅。
更进一步的，所述防研磨液飞溅环231上设置有若干沟槽232，所述沟槽232沿所述防研磨液飞溅环231的宽度方向延伸，便于研磨液流出。
如上所述，所述研磨液供给系统10包括研磨液存储箱110以及通过传输管路130连通的将研磨液增压的液压增压器120，所述液压增压器120将研磨液存储箱110中的研磨液增压后通过传输管路130输送到腔体20内。
再者，所述驱动系统30包括一机械臂320以及驱动所述机械臂320的马达310，所述腔体20承载所述机械臂320上，所述马达310驱动所述机械臂320。
如图5所示，在本实施例中，以机械臂320与研磨垫40边缘的交点为轴心，以研磨垫40尺寸半径为半径，通过马达310带动齿轮连接的机械臂320，使研磨垫整理器腔体20在研磨垫40上进行弧形摆动，从而使研磨液在研磨垫40上分布更均匀，进而提高研磨速率。然而，本发明并不限定腔体20在研磨垫40上的移动线路，以研磨垫40边缘到其中心的直线移动以及其它移动方式，同样可以使研磨液分布更均匀。
本发明整合了研磨液供应手臂和研磨垫整理器，同时实现两者的功能，通过连接腔体的研磨液供给系统将研磨液增压，然后从腔体内引流板的引流孔喷出，对研磨垫进行冲刷整理并使研磨液在研磨垫上均匀分布。通过增压的研磨液对研磨垫的冲刷可以将研磨垫上沟槽中的研磨液结晶或研磨垫磨削物冲出防止研磨垫上沟槽的阻塞；所述腔体通过驱动系统在研磨垫上移动使研磨液更均匀的分布，从而提高研磨速率，并且通过增压的研磨液冲刷代替机械的摩擦，使研磨垫整理器的寿命大大增加，从而降低了成本。

Claims (10)

1.一种研磨液供给及研磨垫整理装置、研磨机台，其特征在于，包括：
研磨液供给系统，用以提供增压的研磨液，所述增压的研磨液的压力大于等于50Mpa；
腔体，与所述研磨液供给系统连通；
具有多个引流孔的引流板，设置于所述腔体中；
驱动系统，用以承载并驱动所述腔体；
其中，所述研磨液供给系统提供的增压的研磨液经所述腔体从所述引流孔喷洒至研磨垫上。
2.如权利要求1所述的研磨液供给及研磨垫整理装置、研磨机台，其特征在于，所述引流板面向所述腔体的一侧设置叶片，所述多个引流孔设置于所述叶片中，增压的研磨液从所述引流孔喷出带动所述引流板旋转。
3.如权利要求2所述的研磨液供给及研磨垫整理装置、研磨机台，其特征在于，所述多个引流孔以所述引流板的中心对称分布，并且，所述多个引流孔的开孔方向与所述引流板所成的角度一致。
4.如权利要求1所述的研磨液供给及研磨垫整理装置、研磨机台，其特征在于，所述腔体包括具有通孔的顶壁以及与所述顶壁连接的侧壁，所述增压的研磨液经所述通孔从所述引流孔喷洒至所述研磨垫上。
5.如权利要求4所述的研磨液供给及研磨垫整理装置、研磨机台，其特征在于，还包括设置于所述侧壁上靠近所述研磨垫一端的防研磨液飞溅环。
6.如权利要求5所述的研磨液供给及研磨垫整理装置、研磨机台，其特征在于，所述防研磨液飞溅环上设置有若干沟槽，所述沟槽沿所述防研磨液飞溅环的宽度方向延伸。
7.如权利要求1所述的研磨液供给及研磨垫整理装置、研磨机台，其特征在于，所述研磨液供给系统包括研磨液存储箱以及通过传输管路连通的将研磨液增压的液压增压器。
8.如权利要求1所述的研磨液供给及研磨垫整理装置、研磨机台，其特征在于，所述驱动系统包括一机械臂以及驱动所述机械臂的马达。
9.如权利要求1所述的研磨液供给及研磨垫整理装置、研磨机台，其特征在于，所述驱动系统驱动所述腔体在所述研磨垫上方以弧形摆动。
10.一种研磨机台，其特征在于，包含如权利要求1－9中任意一项所述的研磨液供给及研磨垫整理装置、研磨机台。
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