CN113386044A - 一种用于化学机械研磨设备的研磨液施液手臂及研磨方法 - Google Patents
一种用于化学机械研磨设备的研磨液施液手臂及研磨方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113386044A CN113386044A CN202010175095.6A CN202010175095A CN113386044A CN 113386044 A CN113386044 A CN 113386044A CN 202010175095 A CN202010175095 A CN 202010175095A CN 113386044 A CN113386044 A CN 113386044A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- grinding fluid
- grinding
- slurry
- polishing
- pipeline
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000012530 fluid Substances 0.000 title claims abstract description 96
- 239000000126 substance Substances 0.000 title claims abstract description 21
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 19
- 238000005498 polishing Methods 0.000 claims description 97
- 239000002002 slurry Substances 0.000 claims description 39
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 38
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 37
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 18
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- WYTGDNHDOZPMIW-RCBQFDQVSA-N alstonine Natural products C1=CC2=C3C=CC=CC3=NC2=C2N1C[C@H]1[C@H](C)OC=C(C(=O)OC)[C@H]1C2 WYTGDNHDOZPMIW-RCBQFDQVSA-N 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N nitrogen group Chemical group [N] QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007517 polishing process Methods 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B24—GRINDING; POLISHING
- B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
- B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
- B24B37/04—Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces
- B24B37/07—Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces characterised by the movement of the work or lapping tool
- B24B37/10—Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces characterised by the movement of the work or lapping tool for single side lapping
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B24—GRINDING; POLISHING
- B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
- B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
- B24B37/04—Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces
- B24B37/042—Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces operating processes therefor
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B24—GRINDING; POLISHING
- B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
- B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
- B24B37/04—Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces
- B24B37/046—Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces using electric current
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B24—GRINDING; POLISHING
- B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
- B24B57/00—Devices for feeding, applying, grading or recovering grinding, polishing or lapping agents
- B24B57/02—Devices for feeding, applying, grading or recovering grinding, polishing or lapping agents for feeding of fluid, sprayed, pulverised, or liquefied grinding, polishing or lapping agents
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
- Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
Abstract
本发明公开了一种用于化学机械研磨设备的研磨液施液手臂及研磨方法，包括供给研磨液的研磨液管路以及与研磨液管路出液端相连通的研磨液喷嘴，所述研磨液管路的外侧设置有至少一对电极板，每一对电极板包括相对设置的第一电极板和第二电极板，每一对所述电极板均与直流电源电性连接；所述研磨液喷嘴的外围设置有雾化研磨液的多个气体管路。本发明可以有效的的减少研磨液的流失，节省研磨液的使用量，降低CMP系统的支出成本。
Description
技术领域
本发明涉及化学机械研磨领域，具体涉及一种用于化学机械研磨设备的研磨液施液手臂及研磨方法。
背景技术
化学机械研磨(CMP)是在半导体集成电路制造过程中对衬底进行全局平坦化的一项重要的制作工艺技术。一般地，CMP研磨系统包括研磨台、研磨头、研磨垫和研磨液施液(手臂)。研磨时，将待研磨的衬底附着在研磨头上，使衬底的待研磨面与研磨垫对向配置，通过在研磨头上施加下压力，使得衬底压紧于研磨垫上，表面贴有研磨垫的研磨台在电极的带动下旋转，研磨头也进行同向转动。与此同时，研磨液从储藏处被泵到机台端，通过研磨液手臂中的研磨液供应管输送到研磨垫上，研磨台的旋转使研磨液在研磨垫上均匀分布，晶片与研磨液表面接触，结合机械作用和化学反应从而将衬底表面的材料去除，实现机械研磨。
在传统的化学机械研磨过程中，需要使用大量的研磨液，在旋转研磨平台和研磨头时，也必然会有部分研磨液被甩出。这不仅会造成研磨液的浪费，而且增加了研磨液的支出成本。另外，CMP装置中使用的研磨液昂贵，使用过的研磨液的处理也需要成本，因此，为了削减CMP装置的运转成本及半导体器件的制造成本，势必要削减研磨液的使用量。
发明内容
为了解决背景技术中的技术问题，本发明提供一种用于化学机械研磨设备的研磨液施液手臂及研磨方法，可以有效的减少研磨液的流失，节省研磨液的使用量，降低CMP系统的支出成本。
本发明所采用的技术方案具体如下：
一种用于化学机械研磨设备的研磨液施液手臂，包括供给研磨液的研磨液管路以及与研磨液管路出液端相连通的研磨液喷嘴，
研磨液管路的外侧设置有至少一对电极板，每一对电极板包括相对设置的第一电极板和第二电极板，每一对电极板均与直流电源电性连接；
研磨液喷嘴的外围设置有雾化研磨液的多个气体管路。
进一步地方案是，第一电极板和第二电极板均呈半环形，第一电极板与第二电极板紧密贴合在研磨液管路的外围。
进一步地方案是，第一电极板和第二电极板为长条形电极板。
进一步地方案是，电极板长度介于0～1000mm。
进一步地方案是，第一电极板与第二电极板之间的距离D介于0～30mm。
进一步地方案是，研磨液喷嘴的出液口的直径d介于0～10mm。
进一步地方案是，多个气体管路在研磨液喷嘴的外围沿周向均匀排布。
进一步地方案是，研磨液喷嘴与研磨液管路之间的夹角大于90度。
进一步地方案是，直流电源的电压介于0～80V。
一种采用上述任一项的化学机械研磨设备的研磨方法，括以下步骤：
将待研磨物放置在载物盘上；
向研磨液管路施加直流电压，对研磨液进行离子化；
在与研磨液管路的出液端连通的研磨液喷嘴的外围通入气体，对离子化的研磨液进行雾化；
调整被研磨液浸湿的研磨垫至待研磨物，对待研磨物进行研磨。
进一步地方案是，向研磨液管路施加直流电压，对研磨液进行离子化包括：向研磨液管路施加介于0～80V的直流电压。
进一步地方案是，在与研磨液管路的出液端连通的研磨液喷嘴的外围通入气体，对离子化的研磨液进行雾化包括：以10～300mL/min的流速向气体管路通入气体。
进一步地方案是，气体为氮气。
与现有技术相比，本发明的研磨液施液手臂和研磨方法至少具备如下有益效果：
本发明在研磨液施液手臂的研磨液管路上下两侧设置电极板；当电极板工作时，研磨液管路的上下两侧产生电场，将研磨液电离出OH-，研磨液中参与研磨过程中化学反应的OH-通过电离，浓度得以提高，使得使用比原来研磨液更少的研磨液就能达到与原来一样的研磨率；在研磨液喷嘴上设置气体管路，气体管路可通过喷射气体促使研磨液液滴化，进而将研磨液均匀精确的施布在研磨垫上，可以防止研磨液的大量的流失或甩出，进而节省了研磨液的使用量。
本发明的研磨方法，包括对研磨液管路直流电极加压和对研磨液进行气体喷射。例如，采用上述的研磨液施液手臂进行研磨，同样可以使用比原来更少的研磨液达到与原来一样的研磨率，进而节省了研磨液的使用量。
附图说明
图1为化学机械研磨设备(CMP)结构简图；
图2为本发明实施例1中研磨液手臂的结构示意图；
图3为本发明实施例1中研磨液喷嘴的截面示意图；
图4为本发明中使用传统化学机械研磨设备与实施例2化学机械研磨设备进行研磨时材料去除率的对比图。
图中：1-研磨台；2-研磨垫；3-研磨液施液手臂；31-研磨液管路；32-研磨液喷嘴；33-电极板；34-气体管路；35-直流电源；4-研磨头；5-待研磨物；6-研磨液。
具体实施方式
下面结合附图详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出。
实施例1
本实施例公开了一种用于化学机械研磨设备的研磨液施液手臂，如图2所示；该研磨液施液手臂包括供给研磨液的研磨液管路31与研磨液管路31出液端相连通的研磨液喷嘴32，其中的研磨液管路31的外侧设置有至少一对电极板33，每一对电极板包括相对设置的第一电极板和第二电极板，每一对电极板均与直流电源35电性连接，研磨液喷嘴32的外围设置有气体管路34。
在本实施例的一个优选实施例中，第一电极板和第二电极板可以为半环形，使得电极板可以紧密的贴合在研磨液管路的外壁的上下两侧；第一电极板和第二电极板也可以为长条形电极板，只要能够保证在研磨液管路的两侧形成电压，保证研磨液能够电离即可。通过调节电压可以调节电离的效果。优选地，研磨液管路的长度和喷射角度均可调节，例如，研磨液管路可以为蛇形管；当研磨液管路可以调节时，可以在研磨液管路的上下两侧对应设置多对电极板，以适应研磨液手臂喷射角度的变化。优选地，研磨液喷嘴与研磨液管路之间的夹角大于90度；如图2所示，研磨液喷嘴2为圆台形，研磨液喷嘴2截面积大的一端与研磨液管路1相连通，此时研磨液喷嘴的内壁与研磨液管路的内壁的夹角φ为钝角。优选地，在研磨液喷嘴的外围设置的气体管路的个数为多个；例如，可以在研磨液喷嘴的外围沿周向均匀地排布多个气体管路，根据需要通过各个气体管路的开关以及流量压力等来调节施液的方向以及效果，如图3所示。当研磨液流出时，通过气体控制设备(未图示)吹出的气体，使研磨液滴化并均匀精确施液于待研磨物发生接触的研磨垫上。在本实施例中，气体管路喷射的气体可以为氮气或者其他气体；更优选地，气体管路中喷射的气体是氮气；优选地，直流电源的电压为0～80V；电极板的长度为0～1000mm；第一电极板与第二电极板的距离D为0～30mm；喷嘴直径d为0～10mm。
本实施例研磨液施液手臂的研磨液管路上下两侧设置电极板；当电极板工作时，研磨液管路的上下两侧产生电场，将研磨液电离出OH-，研磨液中参与研磨过程中化学反应的OH-通过电离，浓度得以提高，使得使用比原来研磨液更少的研磨液就能达到与原来一样的研磨率；在研磨液喷嘴上设置气体管路，气体管路可通过喷射气体促使研磨液液滴化，进而将研磨液均匀精确的施布在研磨垫上，可以防止研磨液的大量的流失或甩出，进而节省了研磨液的使用量。
实施例2
本实施例公开了一种采用实施例1中任一化学机械研磨设备的研磨方法，包括以下步骤：
将待研磨物放置在载物盘上；
向研磨液管路施加直流电压，对研磨液进行离子化；
在与研磨液管路的出液端连通的研磨液喷嘴的外围通入气体，对离子化的研磨液进行雾化；
调整被研磨液浸湿的研磨垫至待研磨物，对待研磨物进行研磨。
优选地，其中的载物盘为研磨头。优选地，其中的离子化包括向研磨液管路施加0～80V的电压。优选地，在与研磨液管路的出液端连通的研磨液喷嘴的外围通入气体，对离子化的研磨液进行雾化包括：以10～300mL/min的流速向气体管路通入气体。优选地，通入的气体为氮气。
如图1-2所示，研磨时，将待研磨物5附着在研磨头4上，使待研磨物的待研磨面与研磨垫2对向配置，通过在研磨头1上施加下压力，使得待研磨物5压紧于研磨垫2上，表面贴有研磨垫2的研磨台1在电极的带动下旋转，研磨头4也进行同向转动。与此同时，研磨液通过研磨液施液手臂3将研磨液输送到研磨垫2上，具体地，向研磨液管路31施加30V直流电压，对研磨液进行离子化；以在与研磨液管路的出液端连通的研磨液喷嘴32的外围通入氮气气体，对离子化的研磨液进行雾化，调整被研磨液浸湿的研磨垫2至待研磨物5，对待研磨物2进行研磨，待研磨物5与研磨液6表面接触，结合机械作用和化学反应从而将待研磨物5表面的材料去除，实现研磨。
图4为使用传统化学机械研磨设备与本实施例所使用的化学机械研磨设备进行研磨时的材料去除率对比图。其中所使用传统化学机械研磨设备为现有技术中常见的化学机械研磨设备。本实施例所使用的化学机械研磨设备除包含实施例1中的研磨液手臂之外，其他条件与现有化学机械研磨设备相同。
分析图4可得，在相同的研磨液流量条件下，使用传统化学机械研磨设备的材料去除率均低于采用本实施例的化学机械研磨设备的材料去除率；且如果要得到相同的材料去除率，使用传统化学机械研磨设备必须使用更大的研磨液流量才可能达到。可见，使用本实施例中的方法和化学机械研磨设备可以有效的节省研磨液的流量，且在相同的条件下，甚至可以节省50％以上的研磨液。
本具体的实施例仅仅是对本发明的解释，而并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
Claims (13)
1.一种用于化学机械研磨设备的研磨液施液手臂，包括供给研磨液的研磨液管路以及与研磨液管路出液端相连通的研磨液喷嘴，其特征在于，
所述研磨液管路的外侧设置有至少一对电极板，每一对电极板包括相对设置的第一电极板和第二电极板，每一对所述电极板均与直流电源电性连接；
所述研磨液喷嘴的外围设置有雾化研磨液的多个气体管路。
2.根据权利要求1所述的研磨液施液手臂，其特征在于，所述第一电极板和第二电极板均呈半环形，所述第一电极板与第二电极板紧密贴合在研磨液管路的外围。
3.根据权利要求1所述的研磨液施液手臂，其特征在于，所述第一电极板和第二电极板为长条形电极板。
4.根据权利要求1所述的研磨液施液手臂，其特征在于，所述电极板长度介于0～1000mm。
5.根据权利要求1所述的研磨液施液手臂，其特征在于，所述第一电极板与第二电极板之间的距离D介于0～30mm。
6.根据权利要求1所述的研磨液施液手臂，其特征在于，所述研磨液喷嘴的出液口的直径d介于0～10mm。
7.根据权利要求1所述的研磨液施液手臂，其特征在于，多个所述气体管路在研磨液喷嘴的外围沿周向均匀排布。
8.根据权利要求1所述的研磨液施液手臂，其特征在于，所述研磨液喷嘴与所述研磨液管路之间的夹角大于90度。
9.根据权利要求1所述的研磨液施液手臂，其特征在于，所述直流电源的电压介于0～80V。
10.一种采用权利要求1-9中任一项所述的化学机械研磨设备的研磨方法，其特征在于，包括以下步骤：
将待研磨物放置在载物盘上；
向研磨液管路施加直流电压，对研磨液进行离子化；
在与所述研磨液管路的出液端连通的研磨液喷嘴的外围通入气体，对离子化的研磨液进行雾化；
调整被研磨液浸湿的研磨垫至所述待研磨物，对所述待研磨物进行研磨。
11.根据权利要求10所述的研磨方法，其特征在于，向研磨液管路施加直流电压，对研磨液进行离子化包括：向所述研磨液管路施加介于0～80V的直流电压。
12.根据权利要求11所述的研磨方法，其特征在于，在与所述研磨液管路的出液端连通的研磨液喷嘴的外围通入气体，对离子化的研磨液进行雾化包括：以10～300mL/min的流速向气体管路通入气体。
13.根据权利要求12所述的研磨方法，其特征在于，所述气体为氮气。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010175095.6A CN113386044A (zh) | 2020-03-13 | 2020-03-13 | 一种用于化学机械研磨设备的研磨液施液手臂及研磨方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010175095.6A CN113386044A (zh) | 2020-03-13 | 2020-03-13 | 一种用于化学机械研磨设备的研磨液施液手臂及研磨方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113386044A true CN113386044A (zh) | 2021-09-14 |
Family
ID=77615920
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202010175095.6A Pending CN113386044A (zh) | 2020-03-13 | 2020-03-13 | 一种用于化学机械研磨设备的研磨液施液手臂及研磨方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113386044A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116000821A (zh) * | 2023-03-24 | 2023-04-25 | 长鑫存储技术有限公司 | 喷嘴及化学机械研磨装置 |
-
2020
- 2020-03-13 CN CN202010175095.6A patent/CN113386044A/zh active Pending
Non-Patent Citations (4)
| Title |
|---|
| 全国中等卫生学校试用教材《化学》编写组: "《化学》", 30 April 1979, 陕西人民出版社 * |
| 孙德彬、倪长雨、陶涛: "《家具表面装饰工艺技术》", 30 April 2009, 中国轻工业出版社 * |
| 潘玲: "《高中解题方法 化学》", 30 June 2009, 延边大学出版社 * |
| 畲田: "《科学在你身边 电》", 31 March 2013, 北方妇女儿童出版社 * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116000821A (zh) * | 2023-03-24 | 2023-04-25 | 长鑫存储技术有限公司 | 喷嘴及化学机械研磨装置 |
| CN116000821B (zh) * | 2023-03-24 | 2023-09-22 | 长鑫存储技术有限公司 | 喷嘴及化学机械研磨装置 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN111584354B (zh) | 蚀刻方法 | |
| US6352470B2 (en) | Method and apparatus for supporting and cleaning a polishing pad for chemical-mechanical planarization of microelectronic substrates | |
| US7070475B2 (en) | Process control in electrochemically assisted planarization | |
| CN101985208B (zh) | 衬底抛光设备和方法 | |
| KR100549055B1 (ko) | 화학-기계적 폴리싱헤드용 리테이닝 링, 폴리싱장치,슬러리순환시스템, 및 방법 | |
| US20040192174A1 (en) | Method for controlling PH during planarization and cleaning of microelectronic substrates | |
| WO2008008921A2 (en) | Tranducer assembly incorporating a transmitter having through holes, and method of cleaning | |
| CN113386044A (zh) | 一种用于化学机械研磨设备的研磨液施液手臂及研磨方法 | |
| KR20000016988A (ko) | 기판의 연마 장치 | |
| US20070131562A1 (en) | Method and apparatus for planarizing a substrate with low fluid consumption | |
| US6406358B1 (en) | Method and apparatus for cleaning a surface of a microelectronic substrate | |
| US6872128B1 (en) | System, method and apparatus for applying liquid to a CMP polishing pad | |
| KR100625315B1 (ko) | 세정액 공급 장치 및 방법 | |
| CN212120884U (zh) | 清洁装置及晶圆清洁设备 | |
| US20130025688A1 (en) | No-Contact Wet Processing Tool with Fluid Barrier | |
| KR101615426B1 (ko) | 슬러리 분사노즐 및 이를 이용한 기판 처리장치 | |
| US20230024009A1 (en) | Face-up wafer edge polishing apparatus | |
| TWI834221B (zh) | 基板邊緣拋光設備及方法 | |
| KR20140080957A (ko) | 웨이퍼 세정 장치 | |
| KR200404341Y1 (ko) | 초순수를 사용한 세정장치 | |
| CN116079580A (zh) | 一种电化学机械抛光装置 | |
| KR20060073155A (ko) | 화학적 기계 연마 장치 및 방법 | |
| TW202300281A (zh) | 在化學機械平坦化期間移除雜質的方法及系統 | |
| KR20040051837A (ko) | 반도체 소자 제조를 위한 화학 기계적 연마 장치 | |
| KR19980044157U (ko) | 액상형 연마액을 이용한 웨이퍼 연마 장치 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20210914 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |