CN111805396A - 一种抛光装置及抛光组件 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种抛光装置及抛光组件，该抛光装置用于抛光晶圆，该抛光装置包括能够旋转的转盘、设置在转盘上且具有抛光表面的抛光垫，在抛光垫的上方设置有用于向抛光表面喷洒抛光液的喷头。抛光表面划分为多个抛光区，且每个抛光区上设置有用于将该抛光区的抛光液排出的排液孔。还包括控制每个排液孔是否排出抛光液的控制阀门。通过将抛光表面划分为多个抛光区，在每个区上设置排液孔，还设置控制每个排液孔是否排出抛光液的控制阀门，以便于控制晶圆的不同位置处的抛光液的量。在应用时，晶圆上抛光量已经较大的区域，可以相应排出一些该区域所对应的抛光区上的抛光液的量，从而防止晶圆被过度抛光，以控制晶圆上成膜图形的均匀性。

Description

一种抛光装置及抛光组件
技术领域
本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种抛光装置及抛光组件。
背景技术
随着半导体器件(Device)的逐步精细化,采用CMP(Chemical MechanicalPolishing，化学机械抛光)工艺对晶圆(wafer)表面进行抛光的工序正在增加，其可以减小晶圆上成膜图形边缘处的高度差。因此，在CMP工艺中，晶圆上成膜图形的厚度散布变得更加重要。CMP工艺后由于所存在的氧化残渣(Oxide Residue)、由钨或铜构成的互连结构不良、及CMP后续工序等问题会影响晶圆上成膜图形的均匀性,从而会出现接触不良(ContactNot open)、晶圆边缘处过度抛光等缺陷。
发明内容
本发明提供了一种抛光装置及抛光组件，用以提高晶圆表面成膜图形的均匀性，提高良率。
第一方面，本发明提供了一种抛光装置，该抛光装置用于抛光晶圆，该抛光装置包括能够旋转的转盘、以及设置在转盘上且具有抛光表面的抛光垫，在抛光垫的上方设置有用于向抛光表面喷洒抛光液的喷头。其中，抛光表面划分为多个抛光区，且每个抛光区上设置有用于将该抛光区的抛光液排出的排液孔。该抛光装置还包括控制每个排液孔是否排出抛光液的控制阀门。
在上述的方案中，通过将抛光表面划分为多个抛光区，且在每个区上设置用于将抛光区的抛光液排出的排液孔，还设置控制每个排液孔是否排出抛光液的控制阀门，以便于控制晶圆的不同位置处的抛光液的量。在应用时，晶圆上抛光量已经较大的区域，可以相应排出一些该区域所对应的抛光区上的抛光液的量，从而防止晶圆被过度抛光，以控制晶圆上成膜图形的均匀性。
在一个具体的实施方式中，多个抛光区环绕转盘的中心由内向外呈同心圆分布。其中，多个抛光区中位于最内侧的抛光区为圆形区域，且相邻的两个同心圆之间的区域为一个抛光区。通过采用多个抛光区呈同心圆的分布方式，在转盘转动时，每个抛光区接触晶圆上的同一区域，从而便于控制晶圆上成膜图形的均匀性。
在一个具体的实施方式中，多个抛光区中位于最内侧的抛光区上排液孔的个数为一个，且该排液孔设置在转盘的中心位置。
在一个具体的实施方式中，多个抛光区中除最内侧的抛光区外的每个抛光区上的排液孔的个数均为至少两个，以便于使每个抛光区上的抛光液排出抛光区。
在一个具体的实施方式中，上述至少两个排液孔环绕转盘的中心均匀分布，以便于使每个抛光区上的抛光区较为均匀的排出抛光区。
在一个具体的实施方式中，多个抛光区中除最内侧的抛光区外的每个抛光区上排液孔的个数均相等，以便于在抛光垫上设置排液孔。
在一个具体的实施方式中，该抛光装置还包括设置在转盘上且位于抛光垫下方的多个排液管，多个排液管与多个抛光区一一对应；且每个排液管与该排液管对应的抛光区上的排液孔连通。控制阀门设置在每个抛光区对应的排液管上。以便于引流从抛光区排出的抛光液。
在一个具体的实施方式中，控制阀门控制抛光液的流量为0mL/min～300mL/min，以根据晶圆不同位置的抛光情况，对每个抛光区的抛光液的流量进行控制，从而改善晶圆上成膜图像的均匀性。
在一个具体的实施方式中，控制阀门控制抛光液从排液孔中排出的流速不小于1mL/min，以控制排液孔的排出速率。
第二方面，本发明还提供了一种抛光组件，该抛光组件包括上述任意一种抛光装置，以及位于抛光装置上方且用于将晶圆抵压在抛光表面上的抛光头。通过将抛光表面划分为多个抛光区，且在每个区上设置用于将抛光区的抛光液排出的排液孔，还设置控制每个排液孔是否排出抛光液的控制阀门，以便于控制晶圆的不同位置处的抛光液的量。在应用时，晶圆上抛光量已经较大的区域，可以相应排出一些该抛光量较大的区域所对应的抛光区上的抛光液的量，从而防止晶圆被过度抛光，以控制晶圆上成膜图形的均匀性。
附图说明
图1为本发明实施例提供的抛光装置的剖视示意图；
图2为本发明实施例提供的抛光装置的俯视示意图。
附图标记：
10-抛光垫 11-第一抛光区 12-第二抛光区
13-第三抛光区 14-第四抛光区 15-第五抛光区
21-排液孔 22-排液管 30-控制阀门
40-转盘 50-抛光头 60-晶圆
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为了方便理解本发明实施例提供的抛光装置，下面首先说明一下本发明实施例提供的抛光装置的应用场景，该抛光装置应用于对晶圆的表面进行抛光的工艺中。下面结合附图对该抛光装置进行详细的叙述。
参考图1及图2，本发明实施例提供的抛光装置包括能够旋转的转盘40、以及设置在转盘40上且具有抛光表面的抛光垫10，在抛光垫10的上方设置有用于向抛光表面喷洒抛光液的喷头(图中未示出)。其中，抛光表面划分为多个抛光区，且每个抛光区上设置有用于将该抛光区的抛光液排出的排液孔21。该抛光装置还包括控制每个排液孔21是否排出抛光液的控制阀门30。
在上述的方案中，通过将抛光表面划分为多个抛光区，且在每个区上设置用于将抛光区的抛光液排出的排液孔21，还设置控制每个排液孔21是否排出抛光液的控制阀门30，以便于控制晶圆60的不同位置处的抛光液的量。在应用时，晶圆60上抛光量已经较大的区域，可以相应排出一些该区域所对应的抛光区上的抛光液的量，从而防止晶圆60被过度抛光，以控制晶圆60上成膜图形的均匀性。下面结合附图对上述各个部分进行详细的介绍。
在设置转盘40时，转盘40为用于固定及支撑抛光垫10的旋转支撑结构，其固定在外部的支撑结构上。转盘40与支撑结构转动连接，且在支撑结构上还设置有驱动转盘40旋转的驱动装置，该驱动装置可以为电机。在支撑结构上还设置有用于向抛光表面喷洒抛光液的喷头，且喷头位于抛光垫10的上方。在驱动装置驱动转盘40旋转时，设置在转盘40上的抛光垫10也旋转。在抛光头50固定晶圆60并将晶圆60表面抵压在抛光垫10上时，抛光垫10的旋转与晶圆60表面之间具有相对运动，喷头中喷洒出的抛光液随着抛光垫10的旋转，使抛光液位于抛光垫10与晶圆60之间，从而实现对晶圆60表面的抛光。
在具体确定抛光区的个数时，抛光区的个数可以为2个、3个、4个等不少于2个的任意值。如图2所示的结构，抛光区的个数为5个。应当理解的是，抛光区的个数并不限于5个。
在具体对抛光表面划分多个抛光区时，参考图2，多个抛光区可以环绕转盘40的中心由内向外呈同心圆分布。其中，多个抛光区中位于最内侧的抛光区为圆形区域，且相邻的两个同心圆之间的区域为一个抛光区。通过采用多个抛光区呈同心圆的分布方式，在转盘40转动时，每个抛光区接触晶圆60上的同一区域，从而便于控制晶圆60上成膜图形的均匀性。为便于描述，以位于最内侧的抛光区为第一抛光区11，由第一抛光区11依次向外分别为第二抛光区12、第三抛光区13、……、第N抛光区，其中，N为抛光区的个数。在图2所示出的结构中，N＝5，由转盘40的中心向外依次为第一抛光区11、第二抛光区12、第三抛光区13、第四抛光区14、第五抛光区15。
多个抛光区中位于最内侧的抛光区上排液孔21的个数可以为一个，且该排液孔21设置在转盘40的中心位置。具体的，参考图2，第一抛光区11上有第一排液孔21，且该排液孔21位于转盘40的中心位置。应当理解的是，第一抛光区11上排液孔21的个数并不限于1个，除此之外，还可以为其他的个数。
多个抛光区中除最内侧的抛光区外的每个抛光区上的排液孔21的个数可以均为至少两个，以便于使每个抛光区上的抛光液排出抛光区。具体的，参考图2，在第二抛光区12至第N抛光区中的每个抛光区中排液孔21的个数均为至少两个。在具体确定第二抛光区12至第N抛光区中的每个抛光区中排液孔21的个数时，排液孔21的个数可以为2个、3个、5个、6个、8个、12个等不少于2个的任意值。应当理解的是，每个抛光区上排液孔21的个数具体与抛光区的位置、抛光区的面积等因素有关。
在具体排列第二抛光区12至第N抛光区中的每个抛光区上的排液孔21时，上述至少两个排液孔21可以环绕转盘40的中心均匀分布，以便于使每个抛光区上的抛光区较为均匀的排出抛光区。具体的，参考图2，第二抛光区12至第N抛光区中的每个抛光区上的8个排液孔21环绕转盘40的中心均匀分布。应当理解的是，第二抛光区12至第N抛光区中的每个抛光区上的至少两个排液孔21并不限于环绕转盘40的中心均匀分布的设置方式，除此之外，还可以采用非均匀分布的方式。
多个抛光区中除最内侧的抛光区外的每个抛光区上排液孔21的个数可以均相等，以便于在抛光垫10上设置排液孔21。如图2所示出的结构，第二抛光区12至第N抛光区中每个抛光区中排液孔21的个数均为8个。应当注意的是，第二抛光区12至第N抛光区中的每个抛光区中的排液孔21的个数还可以不相等。
参考图1，该抛光装置还可以包括设置在转盘40上且位于抛光垫10下方的多个排液管22，多个排液管22与多个抛光区一一对应；且每个排液管22与该排液管22对应的抛光区上的排液孔21连通。控制阀门30设置在每个抛光区对应的排液管22上。以便于引流从抛光区排出的抛光液。具体的，排液管22的个数与抛光区的个数相等，且每个抛光区均对应设置一个排液管22。且每个排液管22与该排液管22对应的抛光区上的所有排液孔21均连通，即每个抛光区上的排液孔21通过一个排液管22排出抛光垫10上的抛光液，从而使不同抛光区上的排液孔21的工作相互之间不干涉，以提高通过排放某一区域的抛光液从而控制晶圆60上成膜图形的均匀性的效果。应当理解的是，排液管22的设置方式并不限于上述示出的方式，除此之外，还可以采用其他的设置方式。
在具体设置控制阀门30时，参考图2，可以在每个排液孔21的下方均设置一个控制阀门30，以控制每个排液孔21附近的抛光液的量。应当理解的是，控制阀门30的设置方式并不限于上述示出的在每个排液孔21的下方均设置有一个控制阀门30的方式，除此之外，还可以采用其他的设置方式。例如，还可以在每个排液管22上设置一个控制阀门30，以减少控制阀门30的个数，便于控制。
在控制阀门30具体控制抛光液的流量时，控制阀门30可以控制抛光液的流量为0mL/min～300mL/min，具体的，控制阀门30可以控制抛光液的流量为0mL/min、10mL/min、30mL/min、50mL/min、70mL/min、90mL/min、110mL/min、130mL/min、150mL/min、190mL/min、210mL/min、240mL/min、270mL/min、300mL/min等介于0mL/min～300mL/min之间的任意值。以根据晶圆60不同位置的抛光情况，对每个抛光区的抛光液的流量进行控制，从而改善晶圆60上成膜图像的均匀性。抛光液的流量在0mL/min～300mL/min之间逐渐增加时，抛光速度逐渐增加。在抛光液的流量在超过300mL/min之后，抛光速度并不会增加，或者说，增加的速度较慢。所以控制阀门30可以控制抛光液的流量在0mL/min～300mL/min。具体应用时，如果晶圆60上成膜图形某一区域抛光速度较快，可以控制控制阀门30排出一些该区域对应的抛光区上的抛光液，以减少该抛光区上的抛光液的量，从而减小晶圆60上该区域的抛光速度，以控制晶圆60上成膜图形的均匀性。下面结合图1及图2进行说明，如果晶圆60边缘处的抛光量较大，存在被过度抛光的风险，可以控制第五抛光区15上的控制阀门30打开，以使第五抛光区15上的抛光液的量减少，从而使晶圆60边缘处的抛光速度减慢，从而可以防止晶圆60边缘处被过度抛光。如果晶圆60的中心处的抛光速度较快，存在被过度抛光的风险，可以控制第一抛光区11对应的控制阀门30打开，以排出第一抛光区11上的部分或全部抛光液，从而使晶圆60中心处的抛光速度减慢，防止晶圆60中心处被过度抛光，从而控制晶圆60上成膜图形的均匀性。
在控制阀门30控制抛光液从排液孔21排出时，控制阀门30可以控制抛光液从排液孔21中排出的流速不小于1mL/min，具体的，控制阀门30可以控制抛光液从排液孔21中排出的流速为1mL/min、2mL/min、3mL/min、4mL/min等不小于1mL/min的任意值，以控制排液孔21的排出速率。
通过将抛光表面划分为多个抛光区，且在每个区上设置用于将抛光区的抛光液排出的排液孔21，还设置控制每个排液孔21是否排出抛光液的控制阀门30，以便于控制晶圆60的不同位置处的抛光液的量。在应用时，晶圆60上抛光量已经较大的区域，可以相应排出一些该区域所对应的抛光区上的抛光液的量，从而防止晶圆60被过度抛光，以控制晶圆60上成膜图形的均匀性。
另外，本发明实施例还提供了一种抛光组件，参考图1及图2，该抛光组件包括上述任意一种抛光装置，以及位于抛光装置上方且用于将晶圆60抵压在抛光表面上的抛光头50。通过将抛光表面划分为多个抛光区，且在每个区上设置用于将抛光区的抛光液排出的排液孔21，还设置控制每个排液孔21是否排出抛光液的控制阀门30，以便于控制晶圆60的不同位置处的抛光液的量。在应用时，晶圆60上抛光量已经较大的区域，可以相应排出一些该抛光量较大的区域所对应的抛光区上的抛光液的量，从而防止晶圆60被过度抛光，以控制晶圆60上成膜图形的均匀性。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种抛光装置，用于抛光晶圆，其特征在于，包括：
能够旋转的转盘；
设置在所述转盘上且具有抛光表面的抛光垫；
位于所述抛光垫上方且用于向所述抛光表面喷洒抛光液的喷头；
其中，所述抛光表面划分为多个抛光区；且每个抛光区上设置有用于将该抛光区的抛光液排出的排液孔；
还包括：控制所述每个排液孔是否排出所述抛光液的控制阀门。
2.如权利要求1所述的抛光装置，其特征在于，所述多个抛光区环绕所述转盘的中心由内向外呈同心圆分布；
其中，所述多个抛光区中位于最内侧的抛光区为圆形区域，且相邻的两个同心圆之间的区域为一个抛光区。
3.如权利要求2所述的抛光装置，其特征在于，所述多个抛光区中位于最内侧的抛光区上的排液孔的个数为一个，且该排液孔设置在所述转盘的中心位置。
4.如权利要求2所述的抛光装置，其特征在于，所述多个抛光区中除所述最内侧的抛光区外的每个抛光区上的排液孔的个数均为至少两个。
5.如权利要求4所述的抛光装置，其特征在于，所述至少两个排液孔环绕所述转盘的中心均匀分布。
6.如权利要求4所述的抛光装置，其特征在于，所述多个抛光区中除所述最内侧的抛光区外的每个抛光区上所述排液孔的个数均相等。
7.如权利要求1所述的抛光装置，其特征在于，还包括设置在所述转盘上且位于所述抛光垫下方的多个排液管；所述多个排液管与所述多个抛光区一一对应；且每个排液管与该排液管对应的抛光区上的排液孔连通；
所述控制阀门设置在每个抛光区对应的排液管上。
8.如权利要求1所述的抛光装置，其特征在于，所述控制阀门控制所述抛光液的流量为0mL/min～300mL/min。
9.如权利要求8所述的抛光装置，其特征在于，所述控制阀门控制所述抛光液从所述排液孔中排出的流速不小于1mL/min。
10.一种抛光组件，其特征在于，包括：
如权利要求1～9任一项所述的抛光装置；
位于所述抛光装置上方且用于将所述晶圆抵压在所述抛光表面上的抛光头。
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