CN113021177B - 化学机械抛光装置及驱动其的方法 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及化学机械抛光(CMP)装置及驱动其的方法。化学机械抛光(CMP)装置可以包括：附接有晶片的抛光头；布置在抛光头下方的抛光垫；以及被配置为将浆料供应到抛光垫与晶片之间的空间的浆料供应器。浆料供应器可以包括在抛光垫的直径方向上布置的多喷射喷嘴。

Description

化学机械抛光装置及驱动其的方法
相关申请的交叉引用
本申请要求2019年12月24日向韩国知识产权局提交的申请号为10-2019-0174301的韩国专利申请的优先权，其通过引用整体合并于此。
技术领域
各个实施例总体而言可以涉及一种用于制造半导体器件的装置及驱动其的方法，更具体地，涉及一种化学机械抛光(CMP)装置以及驱动CMP装置的方法。
背景技术
由于诸如存储器件的半导体器件可以具有高集成度和小尺寸的图案，因此可以使用利用CMP工艺的平坦化工艺以减少在晶片上产生的阶梯。CMP工艺可以用于使半导体器件的电结构之间的绝缘层平坦化或去除半导体器件的层。
CMP工艺可以使用可以附接有晶片的抛光头。抛光头可以被配置为压紧可以附接有抛光垫的压板。浆料喷嘴可以被配置成将浆料喷射到压板上的抛光垫。当抛光头可以被旋转时，抛光头上的晶片也可以与抛光头一起旋转。同时，压板也可以被旋转以在晶片上执行CMP工艺。
可以使用浆料来执行CMP工艺。因为可以利用压板被压紧来执行CMP工艺，所以浆料可以相对集中在晶片的边缘部分上。相反，可以将相对少量的浆料施加到晶片的中央部分。因此，可以在晶片的中央部分和边缘部分之间产生抛光厚度的差异。
发明内容
在本公开的示例性实施例中，一种化学机械抛光(CMP)装置可以包括压板、抛光头、浆料供应器和控制器。抛光垫可以附接到压板。压板可以被旋转。抛光头可以布置在抛光垫上方。晶片可以附接到抛光头的面向抛光垫的表面。浆料供应器可以被配置为将浆料供应到抛光垫与晶片之间的空间。控制器可以被配置为控制浆料的供应量。
在示例性实施例中，浆料供应器可以包括容器、多喷射喷嘴(multi-injectionnozzle)、压力传感器和流量控制阀。容器可以被配置为容纳所述浆料。容器可以包括被配置为输送浆料的流道。多喷射喷嘴可以连接到容器。多喷射喷嘴可以被配置为在抛光垫的直径方向上喷射浆料。压力传感器可以被配置为测量多喷射喷嘴的压力。流量控制阀可以与多喷射喷嘴连接，以根据控制器的信号独立地控制来自多喷射喷嘴的浆料的供给量。
根据示例性实施例，在抛光垫的直径方向上布置的多喷射喷嘴可以在CMP工艺中喷射浆料。因为可以从多喷射喷嘴喷射浆料，所以浆料可以均匀地分布在抛光垫上。
此外，压力传感器和流量控制阀可以被设置到多喷射喷嘴。因此，压力传感器可以实时检测多喷射喷嘴的堵塞。流量控制阀可以独立地控制浆料向抛光垫的供应量。
因此，可以将浆料均匀地供应到抛光垫。此外，可以减少由于浆料与抛光垫碰撞溢出到压板上而引起的浆料损失。
结果，晶片可以具有改善的平坦度。此外，可以减少浆料的损失量以降低CMP工艺的费用并改善环境污染。
附图说明
从下面结合附图的详细描述中，将更清楚地理解本公开的主题的上述方面和另一个方面、特征以及优点，其中：
图1是示出根据示例性实施例的CMP装置的立体图；
图2是示出图1中的浆料供应器的分解立体图；
图3是示出图2中的多喷射喷嘴主体的内部立体图；
图4是示出根据示例性实施例的多喷射喷嘴主体的流道的分解立体图；
图5是示出根据示例性实施例的多喷射喷嘴主体的立体图；
图6是沿图5中的线V-V′截取的截面图；以及
图7是示出根据示例性实施例的驱动CMP装置的方法的框图。
具体实施方式
将参考附图更详细地描述本发明的各种实施例。附图是各种实施例(和中间结构)的示意图。这样，例如由于制造技术和/或公差导致的图示的构造和形状的变化是可以预期的。因此，所描述的实施例不应被解释为限于本文中所示出的特定构造和形状，而是可以包括在不脱离如所附权利要求所限定的本发明的精神和范围的构造和形状上的偏差。
本文中参考本发明的理想实施例的截面图和/或平面图描述了本发明。然而，本发明的实施例不应被解释为限制本发明构思。尽管将示出和描述本发明的一些实施例，但是本领域普通技术人员将理解，可以在不脱离本发明的原理和精神的情况下对这些实施例进行改变。
图1是示出根据示例性实施例的CMP装置的立体图。
参考图1，CMP装置100可以包括压板10、抛光头20、浆料供应器30和调节器40。
压板10可以布置在抛光头20的下方。压板10可以通过旋转轴10a旋转。例如，压板10可以在图1中的第一方向dl上旋转。
抛光垫11可以附接到压板10的上表面。可以通过驱动压板10来旋转抛光垫11。抛光垫11可以与附接到抛光头20的晶片W摩擦接触，以抛光晶片W上的层。可以根据抛光垫11的材料和形状来确定抛光垫11的更换周期。
抛光头20可以布置在压板10上。抛光头20可以具有圆板形状，该圆板形状的直径小于抛光垫11的直径。晶片W可以附接到抛光头20的面向抛光垫11的下表面。抛光头20可以以一定的压力用抛光垫11压紧压板10。抛光头20可以包括旋转轴20a。抛光头20可以通过旋转轴20a的旋转力而旋转。因此，抛光头20上的晶片W可以被旋转并与抛光垫11接触。抛光头20可以在与第一方向d1相反的第二方向d2上旋转。
浆料供应器30可以被配置为将浆料供应到抛光垫11与晶片W之间的空间。浆料供应器30可以包括多喷射喷嘴，以将浆料均匀地供应到抛光垫11与晶片W之间的空间。
调节器40可以布置在压板10上方。调节器40可以在一个方向上旋转。调节器40可以使用从浆料供应器30提供的清洁溶液来清洁抛光垫11的上表面。
图2是示出图1中的浆料供应器的分解立体图，图3是示出图2中的多喷射喷嘴主体的内部立体图，图4是示出根据示例性实施例的多喷射喷嘴主体的流道的分解立体图，图5是示出根据性示例实施例的多喷射喷嘴主体的立体图，图6是沿图5中的线V-V′截取的截面图，以及图7是示出根据示例性实施例的驱动CMP装置的方法的框图。
参考图2至图7，浆料供应器30可以包括浆料输送臂盖31、多喷射喷嘴主体32和浆料输送臂33。
浆料输送臂盖31可以被配置为包围多喷射喷嘴主体32的上部。浆料输送臂33可以被配置为容纳多喷射喷嘴主体32。
因此，浆料输送臂盖31可以与具有多喷射喷嘴主体32的浆料输送臂33结合，所述多喷射喷嘴主体32介于浆料输送臂盖31与浆料输送臂33之间。
如图3所示，多喷射喷嘴主体32可以包括流道321、容器320和多喷射喷嘴500。
容器320可以包括至少一个缓冲罐320-1至320-3。例如，容器320可以包括第一缓冲罐320-1、第二缓冲罐320-2和混合罐320-3。第一缓冲罐320-1可以被配置为以恒定压力储存浆料中的第一溶剂。第二缓冲罐320-2可以被配置为在恒定压力下储存浆料中的第二溶剂。多个管p可以连接在第一缓冲罐320-1与混合罐320-3之间以及第二缓冲罐320-2与混合罐320-3之间。第一溶剂和第二溶剂可以通过管p分别从第一缓冲罐320-1和第二缓冲罐320-2引入到混合罐320-3中。另外，清洁溶液可以被供应到第一缓冲罐320-1、第二缓冲罐320-2和混合罐320-3以去除抛光的副产物和浆料残留物。
流道321可以形成在第一缓冲罐320-1和第二缓冲罐320-2中。流道321可以在多喷射喷嘴主体32的长度方向上延伸。第一溶剂、第二溶剂和清洁溶液可以通过流道321输送。流道321可以具有根据流道321的延伸长度而改变的内部压力。
流道321可以连接在浆料供应器30与多喷射喷嘴500之间。筛滤器322可以形成在流道321的一部分上。
筛滤器322可以具有网状结构，该网状结构被配置为向流道321中的第一溶剂或第二溶剂提供均匀的压力。考虑到流道321的长度和直径，可以在流道321的至少一个位置中形成筛滤器322。此外，可以根据流道321的长度和直径来设置筛滤器322中的网眼的尺寸。因此，多喷射喷嘴500可以通过流道321中的均匀压力将浆料均匀地喷射到抛光垫11。
此外，筛滤器322可以过滤通过冷凝浆料而生长的浆料颗粒，以防止从流道321流入多喷射喷嘴500。因此，可以防止由浆料颗粒引起的流道321的堵塞。
另外，筛滤器322可以安装在流道321的一端，以起到上述压力控制和过滤控制的作用。筛滤器322的网眼可以被径向地布置。
多喷射喷嘴500可以包括在多喷射喷嘴主体32的长度方向上布置的多个喷嘴。这些喷嘴可以彼此间隔开均匀的间隙。因为多喷射喷嘴500的喷嘴可以与使用一个喷嘴的喷射方式不同地喷射浆料和清洁溶液，所以可以均匀地供应浆料以防止浆料集中在特定区域上。
压力传感器510和流量控制阀520可以安装在每个喷嘴500处。
压力传感器510可以被配置为测量从多喷射喷嘴500喷射的浆料的压力。
流量控制阀520可以位于流道321与喷嘴500之间的边界处，以控制流体(即，浆料)的供应量。流量控制阀520可以自动或手动控制。使用流量控制阀520，晶片W上的浆料可以通过晶片W的区域而具有不同的分布。例如，为了增大晶片W的平坦度，可以控制流量控制阀520以通过位置打开或关闭多喷射喷嘴500或控制来自多喷射喷嘴500的供应量。
CMP装置100可以包括与压力传感器510和流量控制阀520连接的控制器600。
压力传感器510可以实时测量施加到多喷射喷嘴500的压力。由压力传感器510测量的压力可以被传送到控制器600。
控制器600可以被配置为根据从压力传感器510提供的多喷射喷嘴500的压力来检测多喷射喷嘴500的状态。
例如，当多喷射喷嘴500之中的任何一个的传送压力可以不小于参考压力时，控制器600可以确定对应喷嘴堵塞。控制器600可以控制将具有相对高压力的清洁溶液供应到对应的喷嘴以解决喷嘴堵塞。
此外，当浆料可能相对集中在晶片W上的特定区域上时，即，当晶片W上的特定区域可能具有高浓度的浆料时，控制器600可以控制流量控制阀520以减小流量控制阀520的打开角度或关闭流量控制阀520，从而减少浆料向晶片W上的特定区域的供给量。相反，当浆料可能不相对集中在晶片W上的特定区域上时，即，当晶片W上的特定区域可能具有低浓度的浆料时，控制器600可以控制流量控制阀520以完全打开流量控制阀520，从而增加浆料向晶片W上的特定区域的供给量。因此，浆料可以被均匀地喷射到旋转的抛光垫11中。
尽管在附图中未示出，但是CMP装置100还可以包括监测器，该监测器被配置为监测抛光垫11上的浆料的供应量。由监测器测量的浆料的浓度可以提供给控制器600。控制器600可以控制要被独立地操作的流量控制阀520。
根据示例性实施例，可以在CMP工艺期间使用多喷射喷嘴500来控制浆料向抛光垫11的供应量。因此，浆料可以均匀地分布在由抛光垫11抛光的晶片上。
在通常的CMP装置中，浆料可以通过一个喷嘴而被供应给抛光垫。这样，浆料可以被集中在抛光垫的一部分上以产生浆料的阶梯。
然而，根据示例性实施例，多喷射喷嘴500可以供应浆料以将浆料均匀地分布在抛光垫11上，从而减少浆料的阶梯。
结果，可以减少在CMP工艺中损失的浆料的量，从而也可以减少在CMP工艺中使用的浆料的量。
此外，控制器600可以从压力传感器510接收多喷射喷嘴500的压力，以控制流量控制阀520。
因此，可以整体地或部分地控制多喷射喷嘴中的喷嘴以控制浆料向抛光垫11的供应量。结果，浆料可以被均匀地供应给抛光垫11。此外，可以通过抛光垫的区域改变浆料的供应量。
本发明的上述实施例旨在说明而不是限制本发明。各种替代方案和等效方案是可能的。本发明不受本文中所描述的实施方案的限制。本发明也不限于任何特定类型的半导体器件。鉴于本公开，其他的增加、减少或修改是显而易见的，并且旨在落入所附权利要求的范围内。

Claims (9)

1.一种化学机械抛光CMP装置，包括：
抛光头，所述抛光头附接有晶片；
抛光垫，所述抛光垫布置在所述抛光头下方；以及
浆料供应器，所述浆料供应器被配置为将浆料供应到所述抛光垫与所述晶片之间的空间，
其中，所述浆料供应器包括：
至少一个缓冲罐，所述至少一个缓冲罐被配置为容纳所述浆料；
混合罐，所述混合罐被配置为将在所述缓冲罐中的所述浆料的溶剂混合和将所述浆料提供给多喷射喷嘴；以及
至少一个管，所述至少一个管连接在所述缓冲罐与所述混合罐之间。
2.根据权利要求1所述的CMP装置，其中，所述缓冲罐和所述混合罐包括被配置为输送所述浆料的流道，筛滤器安装在所述流道处以向所述流道中的所述浆料提供均匀的压力，所述筛滤器位于所述流道的表面的至少一部分上，并且所述筛滤器具有网状结构。
3.根据权利要求1所述的CMP装置，还包括控制器，所述控制器与压力传感器和流量控制阀连接，以控制来自所述多喷射喷嘴的所述浆料的供应量。
4.一种化学机械抛光CMP装置，包括：
抛光头，所述抛光头附接有晶片；
抛光垫，所述抛光垫布置在所述抛光头下方；以及
浆料供应器，所述浆料供应器被配置为将浆料供应到所述抛光垫与所述晶片之间的空间，
其中，所述浆料供应器包括：
多喷射喷嘴；
压力传感器，所述压力传感器被配置为测量所述多喷射喷嘴的压力；
至少一个缓冲罐，所述至少一个缓冲罐被配置为容纳所述浆料；
混合罐，所述混合罐被配置为将在所述缓冲罐中的所述浆料的溶剂混合和将所述浆料提供给所述多喷射喷嘴；以及
多个管，所述多个管连接在所述缓冲罐与所述混合罐之间。
5.根据权利要求4所述的CMP装置，其中，所述缓冲罐和所述混合罐包括被配置为输送所述浆料的流道，筛滤器安装在所述流道处以向所述流道中的所述浆料提供均匀的压力，所述筛滤器位于所述流道的表面的至少一部分上，并且所述筛滤器具有网状结构。
6.一种化学机械抛光CMP装置，包括：
抛光头，所述抛光头附接有晶片；
抛光垫，所述抛光垫布置在所述抛光头下方；以及
浆料供应器，所述浆料供应器被配置为将浆料供应到所述抛光垫与所述晶片之间的空间，
其中，所述浆料供应器包括：
多喷射喷嘴；
流量控制阀，所述流量控制阀被配置为控制来自所述多喷射喷嘴的所述浆料的供应量；
至少一个缓冲罐，所述至少一个缓冲罐被配置为容纳所述浆料；
混合罐，所述混合罐被配置为将在所述缓冲罐中的所述浆料的溶剂混合和将所述浆料提供给所述多喷射喷嘴；以及
多个管，所述多个管连接在所述缓冲罐与所述混合罐之间。
7.根据权利要求6所述的CMP装置，其中，所述缓冲罐和所述混合罐包括被配置为输送所述浆料的流道，筛滤器安装在所述流道处以向所述流道中的所述浆料提供均匀的压力，所述筛滤器位于所述流道的表面的至少一部分上，并且所述筛滤器具有网状结构。
8.一种化学机械抛光CMP装置，包括：
抛光头，所述抛光头附接有晶片；
抛光垫，所述抛光垫布置在所述抛光头下方；以及
浆料供应器，所述浆料供应器被配置为将浆料供应到所述抛光垫与所述晶片之间的空间，
其中，所述浆料供应器包括：
多喷射喷嘴；
压力传感器，所述压力传感器被配置为测量所述多喷射喷嘴的压力；
流量控制阀，所述流量控制阀被配置为控制来自所述多喷射喷嘴的所述浆料的供应量；
至少一个缓冲罐，所述至少一个缓冲罐被配置为容纳所述浆料；
混合罐，所述混合罐被配置为将在所述缓冲罐中的所述浆料的溶剂混合和将所述浆料提供给所述多喷射喷嘴；以及
至少一个管，所述至少一个管连接在所述缓冲罐与所述混合罐之间。
9.根据权利要求8所述的CMP装置，其中，所述缓冲罐和所述混合罐包括被配置为输送所述浆料的流道，筛滤器安装在所述流道处以向所述流道中的所述浆料提供均匀的压力，所述筛滤器位于所述流道的表面的至少一部分上，并且所述筛滤器具有网状结构。
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