CN108284383B - 一种化学机械研磨装置及化学机械研磨方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种化学机械研磨装置和化学机械研磨方法，所述装置包括：研磨浆供给臂，所述研磨浆供给臂设置有研磨浆喷嘴，用以喷洒研磨浆至研磨垫；所述研磨浆供给臂上还设置有高压空气喷嘴，用以向所述研磨垫喷洒高压空气。采用本发明提供的化学机械研磨装置以及化学机械研磨方法在进行化学机械研磨中通过在研磨前采用高压空气对残留在研磨垫表面的去离子水的去除，可改善研磨浆在研磨垫表面的均匀分布，从而提高化学机械研磨的均匀性；同时，有效减少研磨初期研磨浆喷洒至研磨垫表面形成均匀分布的时间，减少研磨浆用量，提高研磨速率，增加研磨浆料利用率，减少生产成本。

Description

一种化学机械研磨装置及化学机械研磨方法

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，具体而言涉及一种化学机械研磨装置及化学机械研磨方法。

背景技术

随着集成电路制造过程中特征尺寸的缩小和金属互联的增加，对晶圆表面平整度的要求也越来越高。化学机械研磨(CMP)是将机械研磨和化学腐蚀结合的技术，是目前最有效的晶圆平坦化方法。化学机械研磨采用旋转的研磨头夹持住晶圆，并将其以一定压力压在旋转的研磨垫上，通过研磨浆料的作用，使晶圆表面在化学和机械的共同作用下实现平坦化。

如何在化学机械研磨中，提高研磨速率，增加研磨浆料利用率，减少生产成本，提高化学机械研磨的均匀性是半导体制造厂商所长期关心与重视的问题。

发明内容

在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

本发明提供了一种化学机械研磨装置，包括：

研磨浆供给臂，所述研磨浆供给臂设置有研磨浆喷嘴，用以喷洒研磨浆至研磨垫；所述研磨浆供给臂上还设置有高压空气喷嘴，用以向所述研磨垫喷洒高压空气。

示例性的，所述高压空气喷嘴包括沿所述研磨浆供给臂长度方向上设置为一列的数个高压空气喷嘴。

示例性的，所述高压空气喷嘴为扇形雾化高压空气喷嘴。

示例性的，所述高压空气喷嘴设置为相对所述研磨浆供给臂底面具备40～50°倾角的喷嘴。

示例性的，所述研磨浆喷嘴为研磨浆低压雾化喷嘴。

示例性的，所述研磨浆低压雾化喷嘴包括沿所述研磨浆供给臂的长度方向上设置为一列的数个第一研磨浆低压雾化喷嘴和设置在所述研磨浆供给臂端部的数个第二研磨浆低压雾化喷嘴。

示例性的，所述研磨浆供给臂上还设置有去离子水喷嘴，用于喷洒去离子水至所述研磨垫。

示例性的，所述去离子水喷嘴为去离子水高压雾化喷嘴。

示例性的，所述去离子水高压雾化喷嘴包括沿所述研磨浆供给臂的长度方向上设置为一列的数个去离子水高压雾化喷嘴。

示例性的，所述研磨浆供给臂底部为倒梯形的立体棱柱结构，所述研磨浆喷嘴设置在所述倒梯形的立体棱柱结构的底面上，所述高压空气喷嘴设置在所述倒梯形的立体棱柱结构的外侧面上。

本发明还提供了一种化学机械研磨的方法，所述方法包括：

提供待研磨的晶圆；

向研磨垫的表面上喷洒高压空气；

向所述研磨垫上提供研磨浆；以及

对所述晶圆进行研磨。

示例性的，所述研磨浆为低压雾化研磨浆。

示例性的，所述方法还包括在研磨结束后向所述研磨垫提供去离子水，以清理研磨垫表面残留物。

示例性的，所述去离子水为高压雾化去离子水。

综上所述，根据本发明所描述的化学机械研磨装置和化学机械研磨方法，在化学机械研磨工艺中，通过在研磨前采用高压空气去除为保持研磨垫表面的清洁和湿润以及在上一片晶圆化学机械研磨完毕后对研磨垫进行清洗而残留在研磨垫表面的去离子水，可改善研磨浆在研磨垫表面的均匀分布，从而提高化学机械研磨的均匀性；同时，有效减少研磨初期研磨浆喷洒至研磨垫表面形成均匀分布的时间，减少研磨浆用量，减少研磨时间，提高研磨速率，增加研磨浆料利用率，减少生产成本。

附图说明

本发明的下列附图在此作为本发明的一部分用于理解本发明。附图中示出了本发明的实施例及其描述，用来解释本发明的原理。

附图中：

图1为现有技术中涉及化学机械研磨中研磨装置各部件示意图；

图2为现有技术中研磨浆供给臂上分布研磨浆喷嘴和去离子水喷嘴示意图；

图3为现有技术中研磨预流阶段研磨垫表面去离子水和研磨浆不均匀分布的示意图；

图4A为本发明的一个实施例中化学机械研磨装置各部件示意图；

图4B为本发明的一个实施例中研磨浆供给臂上分布研磨浆喷嘴、去离子水喷嘴和高压空气喷嘴分布示意图；

图4C为本发明的一个实施例中高压空气喷嘴喷洒扇形高压干燥空气示意图；

图4D为本发明的一个实施例中研磨浆供给臂立体结构示意图。

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

为了彻底理解本发明，将在下列的描述中提出详细的描述，以说明本发明所述化学机械研磨设备和化学机械研磨方法。显然，本发明的施行并不限于半导体领域的技术人员所熟悉的特殊细节。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。

应予以注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施例，而非意图限制根据本发明的示例性实施例。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式。此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但不排除存在或附加一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组合。

现在，将参照附图更详细地描述根据本发明的示例性实施例。然而，这些示例性实施例可以多种不同的形式来实施，并且不应当被解释为只限于这里所阐述的实施例。应当理解的是，提供这些实施例是为了使得本发明的公开彻底且完整，并且将这些示例性实施例的构思充分传达给本领域普通技术人员。在附图中，为了清楚起见，夸大了层和区域的厚度，并且使用相同的附图标记表示相同的元件，因而将省略对它们的描述。

下面将以氧化硅的研磨工艺为具体实施例来解释本发明所涉及的原理。实施例以氧化硅的研磨工艺为示例，其并不是要对本发明的技术方案进行限定，显然本发明的技术方案还可以应用于其它需要进行化学机械研磨的工艺中。

在氧化硅的研磨工艺中，使用化学机械研磨移除半导体晶圆表面的二氧化硅已经成为半导体器件制造方法中不可缺少的关键步骤。在二氧化硅的化学机械研磨工艺中，一般分为三个阶段：第一阶段研磨浆预流，在这一阶段为了排空研磨浆管路中残余的去离子水，保持设定流量的稳定，同时使得研磨垫表面充满研磨浆；第二阶段主研磨步骤去除二氧化硅；第三阶段去离子水清洗研磨晶圆表面。

现有技术中，采用传统的化学机械研磨装置，如图1所示，研磨转台101和固定在所述研磨转台101表面的研磨垫102，所述研磨转台101可使所述研磨垫102旋转；研磨头103，所述研磨头103可以夹持晶圆100并使所述晶圆100待研磨表面向下接触研磨垫102，并与所述研磨垫102之间相对运动；以及研磨浆供给臂104，所述研磨浆供给臂104具有研磨浆喷嘴，用以喷洒所述研磨浆致研磨垫。

如图2所示，研磨浆供给臂上设置有沿长度方向上排列的一列去离子水喷嘴202，以及位于研磨浆供给臂一端的研磨浆喷嘴201。在第一阶段中由于前期为保持研磨垫表面的清洁和湿润以及在上一片晶圆化学机械研磨完毕后，研磨垫表面不同程度的附着一层去离子水，在研磨浆预流阶段，研磨浆由研磨浆喷嘴201喷洒至研磨垫，由于研磨浆呈液柱喷洒至研磨垫，在预流阶段很难使研磨浆完全替代研磨垫表面的去离子水而均匀覆盖研磨垫；同时，为减少成本，常减少研磨浆预流量和时间，使得在主研磨阶段之前，进一步使得研磨垫表面的去离子水没有完全被研磨浆替代而残留在研磨垫表面。在主研磨阶段，因预流阶段研磨垫表面去离子水去除不完全，导致晶圆接触到研磨垫表面开始进行研磨时，研磨垫表面的研磨浆被严重稀释，同时研磨垫表面出现了分布部分去离子水和部分研磨浆的情况，如图3所示，研磨垫301表面部分302分布去离子水，剩余部分303分布研磨浆料。在主研磨阶段，晶圆表面接触去离子水的区域厚度几乎不变，而接触研磨浆的区域，研磨速率大，从而造成研磨速率低以及研磨的整片均匀性差；若为了改善研磨浆在研磨垫表面分布不均匀的现象，就必须采用延长研磨浆预流的时间，这样就会导致研磨浆消耗多，增加研磨时间，降低研磨效率。

为了克服现有技术中存在的技术问题，本发明提供了一种化学机械研磨装置，包括：

研磨浆供给臂，所述研磨浆供给臂设置有研磨浆喷嘴，用以喷洒研磨浆至研磨垫；所述研磨浆供给臂上还设置有高压空气喷嘴，用以提供高压空气至所述研磨垫。

所述高压空气喷嘴是指相对于常压喷嘴而言，能够提供相比常压更高的压力的空气的喷嘴，通常通过提供经过压缩的空气至所述喷嘴后，通过所述喷嘴来提供所述高压空气。

本发明还提供了一种化学机械研磨的方法，所述方法包括：

提供待研磨的晶圆；

向研磨垫的表面上提供高压空气，以去除所述研磨垫上的去离子水；

向所述研磨垫上提供研磨浆；以及

对所述晶圆进行研磨。

根据本发明所描述的化学机械研磨装置和化学机械研磨方法，在化学机械研磨工艺中，通过在研磨前采用高压空气去除为保持研磨垫表面的清洁和湿润以及在上一片晶圆化学机械研磨完毕后对研磨垫进行清洗而残留在研磨垫表面的去离子水，可改善研磨浆在研磨垫表面的均匀分布，从而提高化学机械研磨的均匀性；同时，有效减少研磨初期研磨浆喷洒至研磨垫表面形成均匀分布的时间，减少研磨浆用量，减少研磨时间，提高研磨速率，增加研磨浆料利用率，减少生产成本。

实施例一

下面参看图4A～4D来描述本发明的一个实施例提出的一种化学机械研磨装置的示意图，其中，图4A为本发明的一个实施例中化学机械研磨装置各部件示意图；图4B为本发明的一个实施例中研磨浆供给臂上分布研磨浆喷嘴、去离子水喷嘴和高压空气喷嘴分布示意图；图4C为本发明的一个实施例中高压空气喷嘴喷洒扇形高压干燥空气示意图；图4D为本发明的一个实施例中研磨浆供给臂立体结构示意图。

参看图4A，示出了本发明涉及一种化学机械研磨装置的示意图，包括研磨转台401和固定在所述研磨转台表面的研磨垫402，所述研磨转台401可使所述研磨垫402旋转；研磨头403，所述研磨头403 可以夹持晶圆400并使所述晶圆400待研磨表面向下接触研磨垫402，并与所述研磨垫402之间相对运动；以及研磨浆供给臂404，所述研磨浆供给臂404设置有研磨浆喷嘴，用以喷洒所述研磨浆至研磨垫；所述研磨浆供给臂上设置有高压空气喷嘴，用以提供的高压空气至研磨垫。

在化学机械研磨工艺中，通过在研磨前采用高压空气喷嘴提供高压空气至研磨垫，可去除研磨垫表面在研磨前为保持研磨垫表面的清洁和湿润以及在上一片晶圆化学机械研磨完毕后残留的去离子水，从而改善研磨浆在研磨垫表面的均匀分布，提高化学机械研磨的均匀性；同时，有效减少研磨初期研磨浆喷洒至研磨垫表面形成均匀分布的时间，减少研磨浆用量，提高研磨速率，增加研磨浆料利用率，减少生产成本。

示例性的，所述高压空气喷嘴包括沿所述研磨浆供给臂长度方向上设置为一列的数个高压空气喷嘴。如图4B所示，示出了本发明的研磨浆供给臂的局部示意图。所述高压空气喷嘴包括沿所述研磨浆供给臂404长度方向上设置为一列的数个高压空气喷嘴4042。所述高压空气喷嘴4042可向研磨垫表面喷洒压缩干燥空气(CDA)，在研磨预流阶段之前，开启研磨浆供给臂长度方向上设置的一列数个高压空气喷嘴，可增加高压干燥空气清理研磨垫时的覆盖面积，从而进一步改善研磨浆喷洒至研磨垫时在研磨垫表面的均匀分布，进一步改善研磨均匀性；同时，将高压空气喷嘴设置为沿研磨浆供给臂长度方向上排列为一列的数个高压空气喷嘴，可提升干燥空气效清理研磨垫表面残留的去离子水的效率，减少研磨时间，提升研磨效率。

示例性的，所述高压空气喷嘴为扇形雾化高压空气喷嘴。如图 4C所示，示出了高压空气喷嘴喷出扇形雾化高压空气的示意图。高压空气喷嘴4042上喷出扇形高压空气405。所述扇形雾化喷嘴有效增加高压空气在清理研磨垫表面残留去离子水时所覆盖的面积，增加去离子水去除效率，从而提高化学机械研磨效率和研磨均匀性。

示例性的，所述高压空气喷嘴设置为相对所述研磨浆供给臂底面具备40～50°倾角的喷嘴。如图4B所示，高压空气喷嘴4042位于研磨浆供给臂底面，设置为相对所述研磨浆供给臂底面具备40～50°倾角的喷嘴，示例性的，所述高压空气喷嘴设置为相对所述研磨浆供给臂底面具备45°倾角，可进一步增加高压空气清理研磨垫表面残留去离子水时在研磨垫表面的覆盖面积，从而提高清理研磨垫表面去离子水的效率，提高化学机械研磨效率和研磨均匀性。需要理解的是，所述研磨浆供给臂底面为所述研磨浆供给臂与研磨垫相对的面。所述相对所述研磨浆供给臂底面具备40～50°倾角并不是要对高压空气喷嘴的方向进行限定，任何方向的高压空气喷嘴均适用于本发明。

示例性的，所述研磨浆供给臂上的研磨浆喷嘴为研磨浆低压雾化喷嘴。所述研磨浆低压雾化喷嘴是指相对于常压喷嘴而言，能够提供相比常压更低的压力的研磨浆的喷嘴，通常采用低压液泵提供研磨浆液至所述喷嘴后，通过所述喷嘴来提供雾化研磨浆。采用研磨浆低压雾化喷嘴将将研磨浆以雾化汽态形式喷洒至研磨垫代替现有技术中将研磨浆以液柱式喷洒至研磨垫表面，增加研磨浆的覆盖面积，一方面使研磨浆在少用量的情况下就可覆盖整个研磨垫表面，减少研磨浆的消耗节约成本；另一方面，有效提升研磨浆在研磨垫表面均匀覆盖，从而改善研磨均匀性。

示例性的，所述研磨浆低压雾化喷嘴包括沿所述研磨浆供给臂的长度方向上设置为一列的数个第一研磨浆低压雾化喷嘴和设置在所述研磨浆供给臂端部的数个第二研磨浆低压雾化喷嘴。如图4B所示，研磨浆供给臂404上设置有研磨浆喷嘴4041，进一步，所述研磨浆喷嘴4041包括沿所述研磨浆供给臂的长度方向上设置为一列的数个第一研磨浆低压雾化喷嘴4041-1和设置在所述研磨浆供给臂端部的数个第二研磨浆低压雾化喷嘴4041-2。将研磨浆喷嘴4041设置为沿所述研磨浆供给臂的长度方向上设置为一列的数个第一研磨浆低压雾化喷嘴4041-1和设置在所述研磨浆供给臂端部的数个第二研磨浆低压雾化喷嘴4041-2，其作用在于，在研磨过程中，在研磨浆预流阶段开启排列在所述研磨浆供给臂上的一列研磨浆低压雾化喷嘴，可使研磨浆迅速均匀覆盖整个研磨垫，改善化学机械研磨均匀性的同时，减小研磨浆预流阶段时间以及研磨浆的消耗；再在主研磨阶段中，关闭排列在所述研磨供给臂上的一列研磨浆低压雾化喷嘴，同时开启设置在所述研磨浆供给臂端部的研磨浆低压雾化喷嘴，以至研磨结束，可使研磨浆在研磨垫表面均匀覆盖，同时减少主研磨阶段研磨浆的消耗，从而在提升研磨均匀性的同时减少成本。

示例性的，所述研磨浆供给臂上设置有去离子水喷嘴，可喷洒去离子水至所述研磨垫。所述喷洒至研磨垫的去离子水用来清除化学机械研磨完成后研磨垫表面的残留物，一方面为化学机械研磨装置下一次的使用提供良好环境，提升下一次使用的均匀性和研磨质量，另一方面可延长装置各部件的使用寿命。

示例性的，所述去离子水喷嘴为去离子水高压雾化喷嘴。所述高压喷嘴是指相对于常压喷嘴而言，能够提供相比常压更高的压力的喷嘴，通常通过分别提供经过压缩的空气和去离子水至所述喷嘴后，通过所述喷嘴来提供所述高压去离子水。如图4B所示，研磨浆供给臂 404上排列有去离子水高压雾化喷嘴4043。所述去离子水喷嘴为高压雾化喷嘴，将去离子水以雾化汽态形式喷洒至研磨垫表面。相较于现有技术中将去离子水以液柱式喷洒至研磨垫表面，雾化汽态形式的去离子水覆盖研磨垫的面积大，覆盖时间短，一方面可快速去除研磨垫表面的残留物，缩短研磨时间，另一方面减少去离子水的消耗，减少生产成本；同时，也进一步为下一个晶圆研磨工艺提供更好的研磨垫表面。

示例性的，所述去离子水高压雾化喷嘴为纵向排列在所述研磨浆供给臂上的一列去离子水高压雾化喷嘴。如图4B所示，研磨浆供给臂404上纵向排列有一列去离子水高压雾化喷嘴4043，去离子水高压雾化喷嘴纵向排列在研磨浆供给臂上，在研磨过程结束后，采用去离子水清理研磨垫表面的过程中，可增加去离子水覆盖研磨垫的效率和面积，提升杂质去除效率，有效减少研磨消耗时间。

示例性的，所述研磨浆供给臂底部为侧面为倒梯形的立体棱柱结构，所述研磨浆喷嘴设置在所述倒梯形的立体棱柱结构的底面上，所述高压空气喷嘴设置在所述倒梯形的立体棱柱结构的外侧面上。如图 4D所示，示出了侧面形状为倒梯形的研磨浆供给臂的结构示意图。研磨浆喷嘴4041设置在所述倒梯形的立体棱柱结构的底面上，高压空气喷嘴4042设置在所述倒梯形的立体棱柱结构的外侧面上。

将研磨浆供给臂设计成底部形状为倒梯形的立体棱柱结构，并将研磨浆喷嘴设置在所述倒梯形的立体棱柱结构的底面上，所述高压空气喷嘴设置在所述倒梯形的立体棱柱结构的外侧面上，一方面使其在重力作用下自然落至研磨垫，另一方面防止研磨浆在喷洒过程中附着或残留在研磨浆供给臂上，从而可有效防止研磨浆和去离子水的残留，改善研磨效果。需要理解的是，所述立体棱柱结构的底面为所述研磨浆供给臂与研磨垫相对的面；所述立体棱柱结构的外侧面为相对于所述立体棱柱结构而言，与所述底面相邻的侧面。

实施例二

本实施例还提供了一种化学机械研磨方法，下面参看图4A～4B 来描述根据本发明的一个实施例提出的一种化学机械研磨方法，图 4A为本发明实施例涉及化学机械研磨中研磨装置各部件示意图，图 4B为本发明的一个实施例提出的研磨浆供给臂上分布研磨浆喷嘴、去离子水喷嘴和高压空气喷嘴示意图。

首先，提供化学机械研磨装置。

如图4A所示，示出了本发明的一个实施例提出的涉及的化学机械研磨中研磨装置各部件示意图。所述化学机械研磨装置包括：研磨转台401和固定在所述研磨转台401表面的研磨垫402，所述研磨转台401可使所述研磨垫402旋转；研磨头403，所述研磨头403可以夹持晶圆400并使所述晶圆400待研磨表面向下接触研磨垫402，并与所述研磨垫402之间相对运动；研磨浆供给臂404，所述研磨浆供给臂设置有研磨浆喷嘴，用以喷洒研磨浆至所述研磨垫并可调节研磨浆在研磨垫上的分布；所述研磨浆供给臂上还设置有高压空气喷嘴，用以提供高压空气至研磨垫。

所述化学机械研磨装置如实施例一描述，在此不再赘述；

接着，提供待研磨的晶圆。

所述待研磨晶圆可以是任何半导体工艺中需要研磨的半导体衬底或者半导体衬底上形成的待研磨结构。所述半导体衬底可包括任何半导体材料，此半导体材料可包括但不限于：Si、SiC、SiGe、SiGeC、 Ge合金、GeAs、InAs、InP、NDC(Nitrogen dopped Si1iconCarbite，氮掺杂的碳化硅)，以及其它Ⅲ-Ⅴ或Ⅱ-Ⅵ族化合物半导体，所述半导体衬底也可以是所述半导体材料与其他材料形成的键合晶圆。所述待研磨结构包括金属栅，金属镶嵌结构，或者SiO₂层等。

接着，向研磨垫的表面上喷洒高压空气。

如图4B所示，示出了本发明的一个实施例提出的研磨浆供给臂上分布研磨浆喷嘴、去离子水喷嘴和高压空气喷嘴示意图。研磨浆供给臂404上设置有高压空气喷嘴4043。所述开启研磨浆供给臂上的高压空气的步骤可向研磨垫表面喷洒压缩干燥空气(CDA)，研磨前采用高压空气喷嘴提供高压空气至研磨垫，可去除研磨垫表面的去离子水，从而改善研磨浆在研磨垫表面的均匀分布，提高化学机械研磨的均匀性；同时，有效减少研磨初期研磨浆喷洒至研磨垫表面形成均匀分布的时间，减少研磨浆用量，提高研磨速率，增加研磨浆料利用率，减少生产成本。

接着，向所述研磨垫上提供研磨浆。

所述向研磨垫上提供低压雾化研磨浆步骤即为研磨浆预流阶段。此步骤中，采用研磨浆供给臂在主研磨之前将研磨浆喷洒至研磨垫，可使研磨浆在主研磨之前均匀覆盖整个研磨垫表面，从而防止主研磨初期因研磨浆分布不均匀导致的研磨不均匀，有效提高研磨均匀性。

示例性的，所述研磨浆为低压雾化研磨浆。如图4B所示，开启所述研磨浆供给臂404上的研磨浆低压雾化喷嘴4041，以向研磨垫提供低压雾化研磨浆。采用将研磨浆以雾化汽态形式喷洒至研磨垫代替现有技术中将研磨浆以液柱式喷洒至研磨垫表面，增加研磨浆的覆盖面积，一方面使研磨浆在少用量的情况下就可覆盖整个研磨垫表面，减少研磨浆的消耗节约成本；另一方面，有效提升研磨浆在研磨垫表面均匀覆盖，从而改善研磨均匀性。

接着，对所述晶圆进行研磨，以至研磨结束。

所述将对所述晶圆进行研磨的步骤使研磨过程进入主研磨阶段，这一阶段中，晶圆在研磨垫和研磨浆的作用下，进行研磨以至研磨结束。在这一阶段中，保持研磨浆持续供给。所述研磨浆可以是但不限于低压雾化研磨浆。

在一个示例中，低压雾化研磨浆由研磨浆供给臂上的研磨浆低压雾化喷嘴提供，其中，研磨浆低压雾化喷嘴包括沿所述研磨浆供给臂的长度方向上设置为一列的数个第一研磨浆低压雾化喷嘴和设置在所述研磨浆供给臂端部的数个第二研磨浆低压雾化喷嘴。如图4B所示，研磨浆供给臂404上设置有研磨浆喷嘴4041，进一步，所述研磨浆喷嘴4041包括沿所述研磨浆供给臂的长度方向上设置为一列的数个第一研磨浆低压雾化喷嘴4041-1和设置在所述研磨浆供给臂端部的数个第二研磨浆低压雾化喷嘴4041-2。

在上述实施例的研磨过程中，向所述研磨垫上提供研磨浆的步骤采用开启排列在所述研磨浆供给臂上的一列研磨浆低压雾化喷嘴 4041-1，以在研磨浆预流阶段使研磨浆迅速均匀覆盖整个研磨垫，改善化学机械研磨均匀性的同时，减小研磨浆预流阶段时间以及研磨浆的消耗；对所述晶圆进行研磨以至研磨结束的步骤采用关闭排列在所述研磨供给臂上的一列研磨浆低压雾化喷嘴4041-1，同时开启设置在所述研磨浆供给臂端部的研磨浆低压雾化喷嘴4041-2，以至主研磨阶段研磨结束，从而使研磨浆在研磨垫表面均匀覆盖，同时减少主研磨阶段研磨浆的消耗，从而在提升研磨均匀性的同时减少成本。

示例性的，在研磨结束后还包括，向研磨垫提供去离子水以清理研磨垫表面残留物的步骤。

所在化学机械研磨完成后向研磨垫提供去离子水，以清理研磨垫表面残留物，一方面为化学机械研磨装置下一次的使用提供良好环境，提升下一次使用的均匀性和研磨质量，另一方面可延长装置各部件的使用寿命。

示例性的，所述去离子水为高压雾化去离子水。相较于现有技术中将去离子水以液柱式喷洒至研磨垫表面，雾化汽态形式的去离子水覆盖研磨垫的面积大，覆盖时间短，一方面可快速去除研磨垫表面的残留物，缩短研磨时间，另一方面减少去离子水的消耗，减少生产成本；同时，也进一步为下一个晶圆研磨工艺提供更好的研磨垫表面。

在一个示例中，研磨浆供给臂上设置有去离子水喷嘴。继续参看图4B，所述研磨浆供给臂404上设置有去离子水高压雾化喷嘴4042。在研磨结束后开启所述研磨垫调整器上的去离子水高压雾化喷嘴 4042，以快速有效清理研磨垫表面残留物，同时减少去离子水的消耗，减少生产成本。

综上所述，根据本发明所描述的化学机械研磨装置和化学机械研磨方法，在化学机械研磨工艺中，通过在研磨前采用高压空气去除为保持研磨垫表面的清洁和湿润以及在上一片晶圆化学机械研磨完毕后对研磨垫进行清洗而残留在研磨垫表面的去离子水，可改善研磨浆在研磨垫表面的均匀分布，提高化学机械研磨的均匀性；同时，有效减少研磨初期研磨浆喷洒至研磨垫表面形成均匀分布的时间，减少研磨浆用量，提高研磨速率，增加研磨浆料利用率，减少生产成本。

本发明已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于举例和说明的目的，而非意在将本发明限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本发明并不局限于上述实施例，根据本发明的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围以内。本发明的保护范围由附属的权利要求书及其等效范围所界定。

Claims (13)

1.一种化学机械研磨装置，其特征在于，包括：

研磨浆供给臂，所述研磨浆供给臂设置有研磨浆喷嘴，用以喷洒研磨浆至研磨垫；

所述研磨浆供给臂上还设置有高压空气喷嘴，用以向所述研磨垫喷洒高压空气，以去除所述研磨垫上残留的去离子水；所述研磨浆供给臂的底部为倒梯形的立体棱柱结构，所述研磨浆喷嘴设置在所述倒梯形的立体棱柱结构的底面上，所述高压空气喷嘴设置在所述倒梯形的立体棱柱结构的外侧面上。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述高压空气喷嘴包括沿所述研磨浆供给臂长度方向上设置为一列的数个高压空气喷嘴。

3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述高压空气喷嘴为扇形雾化高压空气喷嘴。

4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述高压空气喷嘴设置为相对所述研磨浆供给臂底面具备40～50°倾角的喷嘴。

5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述研磨浆喷嘴为研磨浆低压雾化喷嘴。

6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述研磨浆低压雾化喷嘴包括沿所述研磨浆供给臂的长度方向上设置为一列的数个第一研磨浆低压雾化喷嘴和设置在所述研磨浆供给臂端部的数个第二研磨浆低压雾化喷嘴。

7.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述研磨浆供给臂上还设置有去离子水喷嘴，用于喷洒去离子水至所述研磨垫。

8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述去离子水喷嘴为去离子水高压雾化喷嘴。

9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述去离子水高压雾化喷嘴包括沿所述研磨浆供给臂的长度方向上设置为一列的数个去离子水高压雾化喷嘴。

10.一种化学机械研磨的方法，其特征在于，使用如权利要求1-9任意一项所述的化学机械研磨装置进行，所述方法包括：

提供待研磨的晶圆；

向研磨垫的表面喷洒高压空气，以去除所述研磨垫上残留的去离子水；

向所述研磨垫上提供研磨浆；以及

对所述晶圆进行研磨。

11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述研磨浆为低压雾化研磨浆。

12.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述方法还包括在研磨结束后向所述研磨垫提供去离子水，以清理研磨垫表面残留物。

13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述去离子水为高压雾化去离子水。

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