CN105619239A - 防刮伤化学机械研磨装置及其化学机械研磨方法 - Google Patents

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Abstract

一种防刮伤化学机械研磨装置，包括：晶圆载入装置，用以将晶圆载入；晶圆承载器，吸附晶圆，并通过转轴将晶圆从载入位依次转移至第一研磨平台、第二研磨平台和后处理平台；研磨液供应管，向第一研磨平台、第二研磨平台和后处理平台输送研磨液；移动轨道，分别设置在载入位、第一研磨平台、第二研磨平台以及后处理平台外围；去离子水管路，设置在移动轨道内，并在出水端设置喷头。本发明使得在研磨工艺过程中，喷头持续对研磨台罩和晶圆承载器喷洒去离子水，不仅进行有效的清洗和保湿，而且避免飞溅的研磨液结晶，减少因结晶小颗粒物导致刮伤造成废片的可能，提高了产品良率。

Description

防刮伤化学机械研磨装置及其化学机械研磨方法
技术领域
本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种防刮伤化学机械研磨装置及其化学机械研磨方法。
背景技术
在集成电路的生产过程中，需要使用化学机械研磨机台对晶圆进行研磨处理，以使晶圆表面整体平坦化。在现有的化学机械研磨过程中，晶圆承载器以真空负压的方式吸附住晶圆载入装置所载入的晶圆，晶圆承载器的转轴可把晶圆承载器及其夹持的晶圆从载入位依次转移到第一研磨平台上进行研磨，然后转移到第二研磨平台上进行研磨，最后转移到晶圆后处理平台上进行后处理，则晶圆即可取出研磨台。晶圆承载器的转轴每转动90°角度，即可从晶圆载入装置处载入一个晶圆，并依次完成上述的循环研磨和后处理流程，以提高研磨平台的利用率。
其中，第一研磨平台的研磨垫平整器对所述第一研磨平台的研磨垫进行整理，第二研磨平台的研磨垫平整器对所述第二研磨平台的研磨垫进行整理。另外，与研磨液槽相连的第一研磨液输送管路用以为第一研磨平台提供研磨液，与研磨液槽相连的第二研磨液输送管路用以为第二研磨台提供研磨液。
容易知晓地，在化学机械研磨过程中，所述研磨垫和所述晶圆承载器均在旋转，则位于所述第一研磨平台和所述第二研磨平台上的研磨液会因为离心力的作用，飞溅到晶圆承载器和研磨台罩上，进而导致研磨液结晶。结晶后的小颗粒物极易洒落在研磨垫上，造成晶圆刮伤，产生废品。
寻求一种结构简单、使用方便，并可有效防止晶圆在研磨过程中刮伤的化学机械研磨装置和化学机械研磨方法已成为本领域技术人员亟待解决的技术问题之一。
故针对现有技术存在的问题，本案设计人凭借从事此行业多年的经验，积极研究改良，于是有了本发明一种防刮伤化学机械研磨装置及其化学机械研磨方法。
发明内容
本发明是针对现有技术中，在传统的化学机械研磨过程中，所述研磨垫和所述晶圆承载器均在旋转，则位于所述第一研磨平台和所述第二研磨平台上的研磨液会因为离心力的作用，飞溅到晶圆承载器和研磨台罩上，进而导致研磨液结晶，而结晶后的小颗粒物极易洒落在研磨垫上，造成晶圆刮伤，产生废品等缺陷提供一种防刮伤化学机械研磨装置。
本发明之第二目的是针对现有技术中，在传统的化学机械研磨过程中，所述研磨垫和所述晶圆承载器均在旋转，则位于所述第一研磨平台和所述第二研磨平台上的研磨液会因为离心力的作用，飞溅到晶圆承载器和研磨台罩上，进而导致研磨液结晶，而结晶后的小颗粒物极易洒落在研磨垫上，造成晶圆刮伤，产生废品等缺陷提供一种防刮伤化学机械研磨装置的化学机械研磨方法。
为实现本发明之目的，本发明提供一种防刮伤化学机械研磨装置，所述防刮伤化学机械研磨装置，包括：晶圆载入装置，用以将待研磨之晶圆载入所述防刮伤化学机械研磨装置；晶圆承载器，以真空负压的方式吸附住晶圆载入装置载入的晶圆，并通过所述晶圆承载器之转轴将所述晶圆从载入位依次转移至第一研磨平台、第二研磨平台和后处理平台，以进行化学机械研磨工艺处理；研磨液供应管，与研磨液槽连通，并分别向所述第一研磨平台、所述第二研磨平台和所述后处理平台输送研磨液；移动轨道，分别设置在所述载入位、所述第一研磨平台、所述第二研磨平台以及所述后处理平台之外围；去离子水管路，设置在所述移动轨道内，并在所述去离子水管路之出水端设置喷头。
可选地，所述喷头为360°可旋转喷头。
可选地，所述喷头活动设置在所述移动轨道上。
可选地，所述移动轨道呈框形分别设置在所述载入位、所述第一研磨平台、所述第二研磨平台以及所述后处理平台之外围。
为实现本发明之又一目的，本发明提供一种防刮伤化学机械研磨装置之化学机械研磨方法，所述防刮伤化学机械研磨装置之化学机械研磨方法，包括：
执行步骤S1：所述晶圆载入装置将待研磨之晶圆载入所述防刮伤化学机械研磨装置；
执行步骤S2：所述晶圆承载器以真空负压的方式吸附住晶圆载入装置载入的晶圆，并通过所述晶圆承载器之转轴将所述晶圆从载入位依次转移至第一研磨平台、第二研磨平台和后处理平台，以进行化学机械研磨工艺处理，且在各化学机械研磨工艺过程中，与去离子水管路连通的所述喷头持续对研磨台罩和晶圆承载器喷洒去离子水；
执行步骤S3：将依次经过所述第一研磨平台、所述第二研磨平台和所述后处理平台进行化学机械研磨工艺处理后的晶圆取出，完成一个化学机械研磨周期；
执行步骤S4：循环执行步骤S1～S3，完成待研磨之晶圆的化学机械研磨工艺处理。
可选地，在各化学机械研磨工艺过程中，与去离子水管路连通的所述喷头持续对研磨台罩和晶圆承载器喷洒去离子水，其去离子水的喷洒量使得所述飞溅的研磨液不结晶形成微小颗粒物。
可选地，所述晶圆承载器之转轴每转动90°角度，则所述晶圆承载器便从所述晶圆载入装置处载入一个晶圆，并依次完成上述的循环化学机械研磨和后处理流程。
可选地，所述防刮伤化学机械研磨装置之化学机械研磨方法所述适于40nm及以下晶圆制造过程。
综上所述，本发明通过在所述载入位、所述第一研磨平台、所述第二研磨平台以及所述后处理平台之外设置移动轨道，并在移动轨道上活动设置与去离子水管路连通的喷头，使得在研磨工艺过程中，与去离子水管路连通的所述喷头持续对研磨台罩和晶圆承载器喷洒去离子水，不仅对所述研磨台罩和所述晶圆承载器可进行有效的清洗和保湿，而且避免了飞溅的研磨液结晶，减少了因结晶小颗粒物导致刮伤造成废片的可能，提高了产品良率。
附图说明
图1所示为本发明防刮伤化学机械研磨装置之俯视图；
图2所示为本发明防刮伤化学机械研磨装置之化学机械研磨方法流程图。
具体实施方式
为详细说明本发明创造的技术内容、构造特征、所达成目的及功效，下面将结合实施例并配合附图予以详细说明。
在集成电路的生产过程中，需要使用化学机械研磨机台对晶圆进行研磨处理，以使晶圆表面整体平坦化。在现有的化学机械研磨过程中，晶圆承载器以真空负压的方式吸附住晶圆载入装置所载入的晶圆，晶圆承载器的转轴可把晶圆承载器及其夹持的晶圆从载入位依次转移到第一研磨平台上进行研磨，然后转移到第二研磨平台上进行研磨，最后转移到晶圆后处理平台上进行后处理，则晶圆即可取出研磨台。晶圆承载器的转轴每转动90°角度，即可从晶圆载入装置处载入一个晶圆，并依次完成上述的循环研磨和后处理流程，以提高研磨平台的利用率。
其中，第一研磨平台的研磨垫平整器对所述第一研磨平台的研磨垫进行整理，第二研磨平台的研磨垫平整器对所述第二研磨平台的研磨垫进行整理。另外，与研磨液槽相连的第一研磨液输送管路用以为第一研磨平台提供研磨液，与研磨液槽相连的第二研磨液输送管路用以为第二研磨台提供研磨液。
请参阅图1，图1所示为本发明防刮伤化学机械研磨装置之俯视图。所述防刮伤化学机械研磨装置1，包括：晶圆载入装置11，所述晶圆载入装置11用以将待研磨之晶圆(未图示)载入所述防刮伤化学机械研磨装置1；晶圆承载器12，所述晶圆承载器12以真空负压的方式吸附住晶圆载入装置11载入的晶圆，并通过所述晶圆承载器12之转轴121将所述晶圆从载入位10依次转移至第一研磨平台13、第二研磨平台14和后处理平台15，以进行化学机械研磨工艺处理；研磨液供应管16，所述研磨液供应管16与研磨液槽(未图示)连通，并分别向所述第一研磨平台13、所述第二研磨平台14和所述后处理平台15输送研磨液；移动轨道17，所述移动轨道17分别设置在所述载入位10、所述第一研磨平台13、所述第二研磨平台14以及所述后处理平台15之外围；去离子水管路(未图示)，所述去离子水管路设置在所述移动轨道17内，并在所述去离子水管路之出水端设置喷头(未图示)。
请参阅图2，并结合参阅图1，图2所示为本发明防刮伤化学机械研磨装置之化学机械研磨方法的流程图。所述防刮伤化学机械研磨装置之化学机械研磨方法，包括：
执行步骤S1：所述晶圆载入装置11将待研磨之晶圆载入所述防刮伤化学机械研磨装置1；
执行步骤S2：所述晶圆承载器12以真空负压的方式吸附住晶圆载入装置11载入的晶圆，并通过所述晶圆承载器12之转轴121将所述晶圆从载入位10依次转移至第一研磨平台13、第二研磨平台14和后处理平台15，以进行化学机械研磨工艺处理，且在各化学机械研磨工艺过程中，与去离子水管路连通的所述喷头持续对研磨台罩(未图示)和晶圆承载器12喷洒去离子水；
作为本领域技术人员，容易理解地，在各化学机械研磨工艺过程中，与去离子水管路连通的所述喷头持续对研磨台罩(未图示)和晶圆承载器12喷洒去离子水，其去离子水的喷洒量以所述飞溅的研磨液不结晶形成微小颗粒物为宜。
执行步骤S3：将依次经过所述第一研磨平台13、所述第二研磨平台14和所述后处理平台15进行化学机械研磨工艺处理后的晶圆取出，完成一个化学机械研磨周期；
执行步骤S4：循环执行步骤S1～S3，完成待研磨之晶圆的化学机械研磨工艺处理。
更具体地，所述晶圆承载器12之转轴121每转动90°角度，则所述晶圆承载器12便从所述晶圆载入装置11处载入一个晶圆，并依次完成上述的循环化学机械研磨和后处理流程，以提高所述防刮伤化学机械研磨装置1的利用率。
为了更直观的揭露本发明之技术方案，凸显本发明之有益效果，现结合具体实施方式为例进行阐述。在具体实施方式中，所述防刮伤化学机械研磨装置1之各功能部件的形状、尺寸等仅为列举，不应视为对本发明技术方案的限制。作为具体实施方式，以本发明适于40nm及以下，对微观刮伤管控要求高的晶圆制造过程为例。
请继续参阅图1，并结合参阅图2，所述防刮伤化学机械研磨装置1，包括：
晶圆载入装置11，所述晶圆载入装置11用以将待研磨之晶圆(未图示)载入所述防刮伤化学机械研磨装置1；
晶圆承载器12，所述晶圆承载器12以真空负压的方式吸附住晶圆载入装置11载入的晶圆，并通过所述晶圆承载器12之转轴121将所述晶圆从载入位10依次转移至第一研磨平台13、第二研磨平台14和后处理平台15，以进行化学机械研磨工艺处理；
研磨液供应管16，所述研磨液供应管16与研磨液槽(未图示)连通，并分别向所述第一研磨平台13、所述第二研磨平台14和所述后处理平台15输送研磨液；
移动轨道17，所述移动轨道17分别设置在所述载入位10、所述第一研磨平台13、所述第二研磨平台14以及所述后处理平台15之外围；
作为具体的实施方式，所述移动轨道17呈框形分别设置在所述载入位10、所述第一研磨平台13、所述第二研磨平台14以及所述后处理平台15之外围。
去离子水管路(未图示)，所述去离子水管路设置在所述移动轨道17内，并在所述去离子水管路之出水端设置喷头(未图示)。
更优选地，所述喷头为360°可旋转喷头。所述喷头活动设置在所述移动轨道17上。作为本领域技术人员，容易理解地，在各化学机械研磨工艺过程中，与去离子水管路连通的所述喷头持续对研磨台罩(未图示)和晶圆承载器12喷洒去离子水，不仅对所述研磨台罩和所述晶圆承载器可进行有效的清洗和保湿，而且避免了飞溅的研磨液结晶，减少了因结晶小颗粒物导致刮伤造成废片的可能，提高了产品良率。
综上所述，本发明通过在所述载入位、所述第一研磨平台、所述第二研磨平台以及所述后处理平台之外设置移动轨道，并在移动轨道上活动设置与去离子水管路连通的喷头，使得在研磨工艺过程中，与去离子水管路连通的所述喷头持续对研磨台罩和晶圆承载器喷洒去离子水，不仅对所述研磨台罩和所述晶圆承载器可进行有效的清洗和保湿，而且避免了飞溅的研磨液结晶，减少了因结晶小颗粒物导致刮伤造成废片的可能，提高了产品良率。
本领域技术人员均应了解，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可以对本发明进行各种修改和变型。因而，如果任何修改或变型落入所附权利要求书及等同物的保护范围内时，认为本发明涵盖这些修改和变型。

Claims (8)

1.一种防刮伤化学机械研磨装置，其特征在于，所述防刮伤化学机械研磨装置，包括：
晶圆载入装置，用以将待研磨之晶圆载入所述防刮伤化学机械研磨装置；
晶圆承载器，以真空负压的方式吸附住晶圆载入装置载入的晶圆，并通过所述晶圆承载器之转轴将所述晶圆从载入位依次转移至第一研磨平台、第二研磨平台和后处理平台，以进行化学机械研磨工艺处理；
研磨液供应管，与研磨液槽连通，并分别向所述第一研磨平台、所述第二研磨平台和所述后处理平台输送研磨液；
移动轨道，分别设置在所述载入位、所述第一研磨平台、所述第二研磨平台以及所述后处理平台之外围；
去离子水管路，设置在所述移动轨道内，并在所述去离子水管路之出水端设置喷头。
2.如权利要求1所述的防刮伤化学机械研磨装置，其特征在于，所述喷头为360°可旋转喷头。
3.如权利要求1所述的防刮伤化学机械研磨装置，其特征在于，所述喷头活动设置在所述移动轨道上。
4.如权利要求3所述的防刮伤化学机械研磨装置，其特征在于，所述移动轨道呈框形分别设置在所述载入位、所述第一研磨平台、所述第二研磨平台以及所述后处理平台之外围。
5.一种如权利要求1所述的防刮伤化学机械研磨装置之化学机械研磨方法，其特征在于，所述防刮伤化学机械研磨装置之化学机械研磨方法，包括：
执行步骤S1：所述晶圆载入装置将待研磨之晶圆载入所述防刮伤化学机械研磨装置；
执行步骤S2：所述晶圆承载器以真空负压的方式吸附住晶圆载入装置载入的晶圆，并通过所述晶圆承载器之转轴将所述晶圆从载入位依次转移至第一研磨平台、第二研磨平台和后处理平台，以进行化学机械研磨工艺处理，且在各化学机械研磨工艺过程中，与去离子水管路连通的所述喷头持续对研磨台罩和晶圆承载器喷洒去离子水；
执行步骤S3：将依次经过所述第一研磨平台、所述第二研磨平台和所述后处理平台进行化学机械研磨工艺处理后的晶圆取出，完成一个化学机械研磨周期；
执行步骤S4：循环执行步骤S1～S3，完成待研磨之晶圆的化学机械研磨工艺处理。
6.如权利要求5所述的防刮伤化学机械研磨装置之化学机械研磨方法，其特征在于，在各化学机械研磨工艺过程中，与去离子水管路连通的所述喷头持续对研磨台罩和晶圆承载器喷洒去离子水，其去离子水的喷洒量使得所述飞溅的研磨液不结晶形成微小颗粒物。
7.如权利要求5所述的防刮伤化学机械研磨装置之化学机械研磨方法，其特征在于，所述晶圆承载器之转轴每转动90°角度，则所述晶圆承载器便从所述晶圆载入装置处载入一个晶圆，并依次完成上述的循环化学机械研磨和后处理流程。
8.如权利要求5～7任一权利要求所述的防刮伤化学机械研磨装置之化学机械研磨方法，其特征在于，所述防刮伤化学机械研磨装置之化学机械研磨方法所述适于40nm及以下晶圆制造过程。
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