CN116372794A - 研磨装置及研磨方法 - Google Patents

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Abstract

一种研磨装置及研磨方法，方法包括：承载部件，用于承载待研磨晶圆、并在水平方向上实现自转，所述承载部件包括用于放置所述待研磨晶圆的圆形承载面；可旋转的清洗部件，用于在所述研磨装置处于工作状态时移动至所述承载面上、并与放置于所述承载面上的待研磨晶圆相接触，所述清洗部件的转动轴线平行于所述承载面，且所述清洗部件的转动轴线在所述承载面上的投影与所述承载面的直径不在同一条水平线上。提高了所述晶圆表面的清洁度。

Description

研磨装置及研磨方法
技术领域
本发明实施例涉及半导体制造领域，尤其涉及一种研磨装置及研磨方法。
背景技术
随着超大规模集成电路ULSI(Ultra Large Scale Integration)的飞速发展，集成电路工艺制作工艺变得越来越复杂和精细。为了提高集成度，降低制造成本，芯片单位面积内的元件数量不断增加，平面布线已难以满足元件高密度分布的要求，只能采用采用多层布线技术利用芯片的垂直空间，进一步提高器件的集成度。但是多层布线技术的应用会造成硅片表面的起伏不平，对图形制作极其不利。为此，要在大直径硅片上实现多层布线结构，首先就要实现每一层都具有很高的全局平整度，即要求对多层布线互连结构中的导体、层间介质层、金属、硅氧化物、氮化物等进行平坦化(Planarization)处理。
目前，化学机械研磨(CMP，Chemical Mechanical Polishing)是达成全局平坦化的最佳方法，尤其在半导体工艺进入亚微米领域后，化学机械研磨已成为一种不可或缺的制作工艺技术。化学机械研磨(CMP)是通过晶片与研磨头之间的相对运动来平坦化晶片待研磨表面的。
发明内容
本发明实施例解决的问题是提供一种研磨装置及研磨方法，有利于进一步提高晶圆表面的清洁度。
为解决上述问题，本发明实施例提供一种研磨装置，包括：承载部件，用于承载待研磨晶圆、并在水平方向上实现自转，所述承载部件包括用于放置所述待研磨晶圆的圆形承载面；可旋转的清洗部件，用于在所述研磨装置处于工作状态时移动至所述承载面上、并与放置于所述承载面上的待研磨晶圆相接触，所述清洗部件的转动轴线平行于所述承载面，且所述清洗部件的转动轴线在所述承载面上的投影与所述承载面的直径不在同一条水平线上。
相应的，本发明实施例还提供一种研磨方法，包括利用本发明实施例提供的研磨装置。
与现有技术相比，本发明实施例的技术方案具有以下优点：
本发明实施例提供一种研磨装置，承载部件用于承载待研磨晶圆、并在水平方向上实现自转，所述承载部件包括用于放置所述待研磨晶圆的圆形承载面；可旋转的清洗部件用于在所述研磨装置处于工作状态时移动至所述承载面上、并与放置于所述承载面上的待研磨晶圆相接触，所述清洗部件的转动轴线平行于所述承载面，且所述清洗部件的转动轴线在所述承载面上的投影与所述承载面的直径不在同一条水平线上。相较于现有的清洗部件的转动轴线与所述承载面的直径在同一条水平线上的方案，本发明实施例通过所述清洗部件的转动轴线在所述承载面上的投影与所述承载面的直径不在同一条水平线上，在使用可旋转的清洗部件对待研磨晶圆进行清洗处理的过程中，清洗部件的线速度方向与待研磨晶圆的线速度方向不一致，相应的，能够使所述清洗部件对待研磨晶圆的表面产生较大的清洗力，从而提高了所述晶圆表面的清洁度。
附图说明
图1至图2是一种研磨装置对应的结构示意图；
图3是目前研磨装置对晶圆进行清洗后的晶圆表面缺陷检测图；
图4至图6是本发明研磨装置对应的结构示意图。
具体实施方式
目前研磨装置的性能有待提高。现结合一种研磨装置对应的结构示意图来分析其性能有待提高的原因。
图1至图2是一种研磨装置对应的结构示意图，图1系研磨装置的俯视图，图2系研磨装置的剖视图。
一种研磨装置，包括：承载部件(图未示)，用于承载待研磨晶圆、并在水平方向上实现自转，所述承载部件包括用于放置所述待研磨晶圆的圆形承载面12；可旋转的清洗部件13，用于在所述研磨装置处于工作状态时移动至所述承载面12上、并与放置于所述承载面12上的待研磨晶圆相接触，所述清洗部件13的转动轴线ab平行于所述承载面12，且所述清洗部件13的转动轴线ab在所述承载面12上的投影与所述承载面12的直径cd在同一条水平线上。
经研究发现，由线速度大小公式可知，vbrush＝wbrush*dbrush，vwafer＝wwafer*dwafer，因此，晶圆上必定存在一个半径值dwafer，使所述清洗部件13的线速度vbrush的值等于待研磨晶圆的线速度vwafer的值，相应的，在使用清洗部件13对所述待研磨晶圆的顶面进行清洗处理的过程中，在所述清洗部件13的转动轴线ab在所述承载面12上的投影与所述承载面12的直径cd在同一条水平线的位置处，容易出现所述清洗部件13的线速度vbrush方向与所述待研磨晶圆的线速度vwafer方向一致，当清洗部件13线速度vbrush方向与待研磨晶圆线速度vwafer方向一致，清洗部件13线速度vbrush的值与待研磨晶圆线速度vwafer的值也一致时，所述清洗部件13对半径值dwafer处的晶圆表面产生的清洗力较小，导致所述晶圆表面的清洁度较低，从而影响所述晶圆的出品良率。
参考图3，示出了采用目前研磨装置对晶圆进行清洗后的晶圆表面缺陷检测图，由3可知，晶圆上必定存在一个半径值dwafer，使所述清洗部件13的线速度vbrush的值等于待研磨晶圆的线速度vwafer的值，相应的，在使用清洗部件13对所述待研磨晶圆的顶面进行清洗处理的过程中，所述清洗部件13对半径值dwafer处的晶圆表面产生的清洗力较小，导致所述晶圆表面的清洁度较低，从而影响所述晶圆的出品良率。
为了解决技术问题，本发明实施例提供一种研磨装置，包括：承载部件，用于承载待研磨晶圆、并在水平方向上实现自转，所述承载部件包括用于放置所述待研磨晶圆的圆形承载面；可旋转的清洗部件，用于在所述研磨装置处于工作状态时移动至所述承载面上、并与放置于所述承载面上的待研磨晶圆相接触，所述清洗部件的转动轴线平行于所述承载面，且所述清洗部件的转动轴线在所述承载面上的投影与所述承载面的直径不在同一条水平线上。
本发明实施例提供一种研磨装置，承载部件用于承载待研磨晶圆、并在水平方向上实现自转，所述承载部件包括用于放置所述待研磨晶圆的圆形承载面；可旋转的清洗部件用于在所述研磨装置处于工作状态时移动至所述承载面上、并与放置于所述承载面上的待研磨晶圆相接触，所述清洗部件的转动轴线平行于所述承载面，且所述清洗部件的转动轴线在所述承载面上的投影与所述承载面的直径不在同一条水平线上。相较于现有的清洗部件的转动轴线与所述承载面的直径在同一条水平线上的方案，本发明实施例通过所述清洗部件的转动轴线在所述承载面上的投影与所述承载面的直径不在同一条水平线上，在使用可旋转的清洗部件对待研磨晶圆进行清洗处理的过程中，清洗部件的线速度方向与待研磨晶圆的线速度方向不一致，相应的，能够使所述清洗部件对待研磨晶圆的表面产生较大的清洗力，从而提高了所述晶圆表面的清洁度。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
图4至图6是本发明研磨装置对应的结构示意图，图5是图4的俯视图，图6是图4的俯视图。
参考图4至图6，承载部件，用于承载待研磨晶圆、并在水平方向上实现自转，所述承载部件包括用于放置所述待研磨晶圆的圆形承载面102。
所述待研磨晶圆可以为已经完成工艺制备的晶圆，也可以为完成部分工艺制备的晶圆。
作为一种示例，所述待研磨晶圆为完成部分工艺制备的晶圆。
本实施例中，所述承载部件包括：旋转台100；承载台101，固定于所述旋转台100上且由所述旋转台100带动旋转，所述承载台101用于承载所述待研磨晶圆。
所述旋转台100具有独立的旋转装置，用于带动所述承载台101自旋转。如图4中所示，所述旋转台100的旋转方向为逆时针方向，在其他实施例中，所述旋转台的旋转方向还可以为顺时针方向。
本实施例中，所述承载台101用于放置待研磨晶圆。
本实施例中，所述承载部件的形状为圆柱形。
具体地，由于所述待研磨晶圆的形状为圆柱形，圆柱形的承载部件易于与所述待研磨晶圆紧密贴合，在对所述待研磨晶圆清洗的过程中，降低了所述待研磨晶圆在所述承载部件上发生移动的概率。
在其他实施例中，所述承载部件还可以为镂空的圆环形状。
参考图5至图6，可旋转的清洗部件103，用于在所述研磨装置处于工作状态时移动至所述承载面102上、并与放置于所述承载面102上的待研磨晶圆相接触，所述清洗部件103的转动轴线AB平行于所述承载面102，且所述清洗部件103的转动轴线AB在所述承载面102上的投影与所述承载面102的直径CD不在同一条水平线上。
本发明实施例通过所述清洗部件103的转动轴线AB在所述承载面102上的投影与所述承载面102的直径CD不在同一条水平线上，在使用可旋转的清洗部件103对待研磨晶圆进行清洗处理的过程中，清洗部件的线速度Vbrush方向与待研磨晶圆Vwafer的线速度方向不一致(如图5至图6中所示)，相应的，能够使所述清洗部件103对待研磨晶圆的表面产生较大的清洗力，从而提高了所述晶圆表面的清洁度。
需要说明的是，所述清洗部件103的转动轴线AB在所述承载面102上的投影距离所述承载面102中心点的垂直距离L不宜过大，也不宜过小。如果所述垂直距离L过大，则容易导致所述清洗部件103与放置于所述承载面102上的待研磨晶圆的接触面积过小，在使用所述清洗部件103对所述待研磨晶圆进行研磨的过程中，增大了研磨时间，降低了工艺效率，提高了工艺成本；如果所述垂直距离L过小，则增大了所述清洗部件103的线速度Vbrush方向与待研磨晶圆Vwafer的线速度方向一致的概率，导致所述待研磨晶圆顶面的清洁度较低，从而影响了晶圆的良品率。为此，本实施例中，所述清洗部件103的转动轴线AB在所述承载面102上的投影距离所述承载面102中心点的垂直距离L为50mm至100mm。例如，所述清洗部件103的转动轴线AB在所述承载面102上的投影距离所述承载面102中心点的垂直距离L为60mm、70mm或80mm。
本实施例中，所述清洗部件103包括清洗毛刷。
具体地，所述清洗毛刷与所述待研磨晶圆顶面相接触，通过所述清洗毛刷的自身旋转，所述清洗毛刷与所述待研磨晶圆之间产生清洗力，达到清洗所述待研磨晶圆顶面的效果，从而提高所述晶圆顶面的清洁度。
本实施例中，所述清洗毛刷的材质包括聚氯乙烯(PVC)或聚丙烯(PP)。
聚氯乙烯或聚丙烯均为聚合物材料，所述聚合物材料具有良好的弹性形变能力，在使用清洗毛刷对待研磨晶圆的顶面进行清洗之后，清洗毛刷仍能恢复成清洗之前的形貌，提高了所述清洗毛刷重复使用的次数，从而节约了所述研磨装置的成本。
本实施例中，所述清洗部件103的形状为圆柱形。
具体地，圆柱形的清洗部件103在对所述待研磨晶圆的顶面进行清洗的过程中，清洗毛刷对待研磨晶圆的顶面施加的清洗力更加均匀。
需要说明的是，所述清洗部件103的直径H不宜过大，也不宜过小。如果所述清洗部件103的直径H过大，则容易导致所述清洗部件103占用的空间位置过大，增大了所述研磨装置的空间体积，同时，还增大了所述研磨装置的成本；如果所述清洗部件103的直径CD过小，则容易导致所述清洗部件103与所述待研磨晶圆顶面的接触面积过小，在使用所述清洗部件103对所述待研磨晶圆进行研磨的过程中，增大了研磨时间，降低了工艺效率，提高了工艺成本。为此，本实施例中，所述清洗部件103的直径H为6mm至10mm。
本实施例中，所述研磨装置还包括：支撑调整部件(图未示)，用于固定所述清洗部件103并控制所述清洗部件103的运动，所述固定部件包括支撑机构以及与所述支撑机构相连的驱动机构，所述支撑机构未与所述驱动机构相连的一端与所述清洗部件103相连，且在所述驱动机构的驱动下带动所述清洗部件103旋转。
具体地，所述支撑机构用于固定所述清洗部件103，在所述驱动机构带动所述清洗部件103旋转的过程中，使所述清洗部件103能够与所述待研磨晶圆相接触，降低了所述清洗部件103发生位置移动的情况出现的概率，从而提高了晶圆表面的清洁度。
需要说明的是，所述驱动机构用于控制所述清洗部件103的旋转方向和旋转速度，并带动所述清洗部件103旋转。
作为一种示例，所述驱动机构的旋转方向为逆时针旋转(如图4中所示)，在其他实施例中，所述驱动机构的旋转方向还可以为顺时针旋转。
本实施例还提供一种研磨方法，所述研磨方法包括使用如前述所示的研磨装置。
需要说明的是，通过所述清洗部件的转动轴线在所述承载面上的投影与所述承载面的直径不在同一条水平线上，在使用可旋转的清洗部件对待研磨晶圆进行清洗处理的过程中，清洗部件的线速度方向与待研磨晶圆的线速度方向不一致，相应的，能够使所述清洗部件对待研磨晶圆的表面产生较大的清洗力，从而提高了所述晶圆表面的清洁度。
虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (10)

1.一种研磨装置，其特征在于，包括：
承载部件，用于承载待研磨晶圆、并在水平方向上实现自转，所述承载部件包括用于放置所述待研磨晶圆的圆形承载面；
可旋转的清洗部件，用于在所述研磨装置处于工作状态时移动至所述承载面上、并与放置于所述承载面上的待研磨晶圆相接触，所述清洗部件的转动轴线平行于所述承载面，且所述清洗部件的转动轴线在所述承载面上的投影与所述承载面的直径不在同一条水平线上。
2.如权利要求1所述的研磨装置，其特征在于，所述承载部件包括：
旋转台；
承载台，固定于所述旋转台上且由所述旋转台带动旋转，所述承载台用于承载所述待研磨晶圆。
3.如权利要求1所述的研磨装置，其特征在于，所述清洗部件的转动轴线在所述承载面上的投影距离所述承载面中心点的垂直距离为50mm至100mm。
4.如权利要求1所述的研磨装置，其特征在于，所述清洗部件包括清洗毛刷。
5.如权利要求1或4所述的研磨装置，其特征在于，所述清洗部件的形状为圆柱形。
6.如权利要求5所述的研磨装置，其特征在于，所述清洗部件的直径为6mm至10mm。
7.如权利要求4所述的研磨装置，其特征在于，所述清洗毛刷的材质包括聚氯乙烯或聚丙烯。
8.如权利要求1所述的研磨装置，其特征在于，所述研磨装置还包括：支撑调整部件，用于固定所述清洗部件并控制所述清洗部件的运动，所述固定部件包括支撑机构以及与所述支撑机构相连的驱动机构，所述支撑机构未与所述驱动机构相连的一端与所述清洗部件相连，且在所述驱动机构的驱动下带动所述清洗部件旋转。
9.如权利要求1所述的研磨装置，其特征在于，所述承载部件的形状为圆柱形。
10.一种研磨方法，其特征在于，包括一种使用权利要求1至9任一项所述研磨装置进行的研磨方法。
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