CN117718887A - 抛光垫修整装置和抛光垫修整方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种抛光垫修整装置，双面研磨装置包括上定盘和下定盘，以及位于上定盘上的抛光垫和下定盘上的抛光垫，所述抛光垫修整装置用于对上定盘上的抛光垫和下定盘上的抛光垫进行修整，所述抛光垫修整装置包括能够置于下定盘的相邻两个游星轮之间的条形本体，所述条形本体包括：条形基底，在其厚度方向上具有相对设置的第一侧面和第二侧面；两层修整结构层层，分别设置于所述基底的所述第一侧面和所述第二侧面；清洗结构，包括位于所述条形基底内的通孔，分别位于所述第一侧面和所述第二侧面的多个喷嘴，以及通过所述通孔为所述喷嘴提供高压清洁液的清洁液提供部。本发明还涉及一种抛光垫修整方法。

Description

抛光垫修整装置和抛光垫修整方法

技术领域

本发明涉及半导体制作技术领域，尤其涉及一种抛光垫修整装置和抛光垫修整方法。

背景技术

双面抛光工艺是在加压状态下，Wafer(硅片)和Pad(抛光垫)间相对速度的摩擦发生的Mechanical(机械)反应，与在这期间供给的Slurry(砂浆)和Wafer边界面发生的Chemical(化学)反应，在这两种反应的相互作用下实现。

抛光结束后，化学、机械反应产生的wafer碎渣，slurry残留介质等分布在Pad表面，堆积易形成glazing(釉质层)。若不去除glazing层，会影响后续抛光过程的去除速率，影响抛光的效果(平坦度数据，包括但不限于GBIR(总厚度偏差)、SFQR(局部平整度)、NT(纳米形貌，NanoTopography)等)，影响产能等。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种抛光垫修整装置和抛光垫修整方法，解决由于抛光垫不平整影响抛光质量的问题。

为了达到上述目的，本发明实施例采用的技术方案是：一种抛光垫修整装置，双面研磨装置包括上定盘和下定盘，以及位于上定盘上的抛光垫和下定盘上的抛光垫，所述抛光垫修整装置用于对上定盘上的抛光垫和下定盘上的抛光垫进行修整，所述抛光垫修整装置包括能够置于下定盘的相邻两个游星轮之间的条形本体，所述条形本体包括：

条形基底，在条形基底的厚度方向上具有相对设置的第一侧面和第二侧面；

两层修整结构层，分别设置于所述基底的所述第一侧面和所述第二侧面；

清洗结构，包括位于所述条形基底内的通孔，分别位于所述第一侧面和所述第二侧面的多个喷嘴，以及通过所述通孔为所述喷嘴提供高压清洁液的清洁液提供部。

可选的，所述修整结构层包括间隔分布于所述第一侧面或所述第二侧面上的凸起。

可选的，所述凸起为采用金刚石制成的硬质颗粒。

可选的，在所述条形基底的延伸方向上，所述条形基底包括中间区域和位于所述中间区域的相对的两侧的第一端部和第二端部，其中，位于所述第一端部和所述第二端部上的凸起的尺寸小于位于所述中间区域的凸起的尺寸。

可选的，在所述抛光垫修整装置位于上定盘的抛光垫和下定盘的抛光垫之间时，所述第一端部靠近所述抛光垫的中心设置，位于所述第一端部的凸起的尺寸小于位于所述第二端的凸起的尺寸。

可选的，在所述条形基底的长度方向上，所述第二端部的长度、所述中间区域的长度和所述第一端部的长度逐渐变大。

可选的，在所述条形基底的厚度方向上，所述凸起的高度大于所述喷嘴的高度。

可选的，在所述条形基底的延伸方向上，相邻两个所述凸起之间设置有一个所述喷嘴。

可选的，还包括与所述条形基底连接的传动臂，以及通过所述传动臂控制所述条形基底运动的驱动结构。

可选的，所述条形基底的宽度小于相邻两个游星轮之间的间隙。

本发明实施例还提供一种抛光垫修整方法，应用于上述的抛光垫修整方法，

将所述抛光垫修整装置置于上定盘的抛光垫和下定盘的抛光垫之间，且使得条形基底位于下定盘的相邻的两个游星轮之间，并控制所述条形本体底与下定盘的抛光垫相压接；

控制上定盘或下定盘移动，使得所述条形本体被夹持于上定盘的抛光垫和下定盘的抛光垫之间；

控制上定盘和下定盘转动，以对上定盘的抛光垫和下定盘的抛光垫进行修整。

本发明的有益效果是：本发明提供的抛光垫修整装置包括条形本体，在对抛光垫进行修整时，所述条形本体可以位于下定盘的相邻的两个游星轮之间，且不会与游星轮接触，以避免对游星轮带来损伤。

所述条形本体包括条形基底以及位于所述条形基底的相对的两侧的修整结构层，这样的设置可以同时对上定盘的抛光垫和下定盘的抛光垫进行修整，并可以通过所述修整结构层的设置，有效的去除抛光垫上的glazing层(釉质层)，提高修整效率。

且本发明实施例中的抛光垫修整装置还包括清洗结构，所述清洗结构包括位于所述条形基底的相对的两侧的多个喷嘴，所述喷嘴与外部清洗液提供结构连通，以向上定盘的抛光垫和下定盘的抛光垫喷射高压清洗液，对上定盘的抛光垫和下定盘的抛光垫进行高压清洗的同时，还可以将通过所述修整结构层修整后的杂质进行清理，所述修整结构层和所述清洗结构相配合，以提高抛光垫的修整效率。

附图说明

图1表示本发明实施例中的抛光垫修整装置的使用状态示意图；

图2表示本发明实施例中的抛光垫修整装置的结构示意图。

具体实施方式

为使本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开实施例的附图，对本公开实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本公开的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。

除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”、“一”或者“该”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

硅片的制造过程中通常需要对硅片进行研磨，以去除硅片成型处理中产生在硅片表面的损伤并将硅片表面制成镜面。用于双面研磨硅片的装置通常可以包括：

具有第一外齿的硅片承载件(即游星轮)，该硅片承载件用于承载硅片；

具有第二外齿的内齿圈，其中硅片承载件的第一外齿与内齿圈的第二外齿啮合；

具有内齿的外齿圈，其中硅片承载件的第一外齿还与外齿圈的内齿啮合；

相对设置的上定盘和下定盘，上定盘朝向下定盘的一面设置有抛光垫，下定盘朝向上定盘的一面设置有抛光垫，上定盘和下定盘用于提供朝向彼此的压力以将上定盘上的抛光垫压紧至硅片的上表面并且将下定盘上的抛光垫压紧至硅片的下表面，其中，上抛光垫和下抛光垫都通过压敏胶带层分别胶粘至上定盘和下定盘；

设置在上定盘中的用于将研磨液注入至上定盘上的抛光垫的研磨液注入管道，其中，研磨液在注入至上定盘的抛光垫之后穿过硅片承载件到达下定盘抛光垫处。

在对硅片进行抛光的过程中，内齿圈和外齿圈以设定的转速和转向旋转，使得硅片承载件与所承载的硅片一起通过齿之间的啮合产生运动，同时上定盘和下定盘也会以设定的转速和转向旋转，由此在硅片与抛光垫和之间产生相对运动，并通过研磨液产生的化学反应以及通过上下定盘加压产生的物理反应的影响使硅片被双面研磨，并且这种工艺被称为化学反应和机械研磨过程共同作用的化学机械研磨(Chemical MechanicalPolishing，CMP)工艺。

从硅片表面上去除的物质和研磨液等会堆积在抛光垫表面。因此，为了维持抛光垫恒定的研磨特性，需要利用修整工具对抛光垫进行修整。通常在抛光结束后通过高压清洗，并通过定期清理的方式改善Pad异常状态。然而，部分情况下，高压清洗无法有效去除glazing层，无法有效改善Pad状态，从而影响去除速率，影响平坦度数据，造成产能的损失等。

参考图1和图2，针对上述问题，本实施例提供一种抛光垫修整装置，双面研磨装置包括上定盘和下定盘，以及位于上定盘上的抛光垫和下定盘上的抛光垫，所述抛光垫修整装置用于对上定盘上的抛光垫和下定盘上的抛光垫进行修整，所述抛光垫修整装置包括能够置于下定盘的相邻两个游星轮之间的条形本体1，所述条形本体1包括：

条形基底110，在所述条形基底的厚度方向上具有相对设置的第一侧面和第二侧面；

两层修整结构层，分别设置于所述基底的所述第一侧面和所述第二侧面；

清洗结构，包括位于所述条形基底110内的通孔，分别位于所述第一侧面和所述第二侧面的多个喷嘴102，以及通过所述通孔为所述喷嘴102提供高压清洁液的清洁液提供部。

图1中表示出了本实施例中的抛光垫修整装置与下定盘相组装的状态示意图，图1中表示出了下定盘的游星轮30，内齿圈20和抛光垫10.

本发明实施例提供的抛光垫修整装置包括条形本体1，在对抛光垫进行修整时，所述条形本体1可以位于下定盘的相邻的两个游星轮之间，且不会与游星轮接触，以避免对游星轮带来损伤。

两层所述修整结构层被配置为，在所述条形基底110位于下定盘上的两个相邻的游星轮之间时，分别对上定盘的抛光垫和下定盘的抛光垫进行修整。实现上定盘的抛光垫和下定盘的抛光垫的同时修整，提高修整效率。

并且本实施例中的所述修整结构层的设置，可以有效的去除抛光垫上的釉质层。

所述清洗结构通过高压清洗液对上定盘的抛光垫和下定盘的抛光垫进行高压清洗。

通过所述修整结构层和所述清洗结构相配合，对上定盘的抛光垫和下定盘的抛光垫进行修整，且所述修整结构层对上定盘的抛光垫和下定盘的抛光垫清理的杂质，会通过所述清洗结构及时清洗出去，提高上定盘的抛光垫和下定盘的抛光垫的修整效率以及修整质量。

需要说明的是，所述条形基底110的相对的两侧分别设置有两个所述修整结构层，两个所述修整结构层的具体结构形式可以相同，也可以不同，在一些具体的实施方式中，两个所述修整结构层相对于所述条形基底110对称设置，但在此不做具体限定。

为了避免所述条形本体1与下定盘的游星轮产生干涉，示例性的实施方式中，所述条形本体1的宽度小于下定盘的相邻的两个游星轮之间的最小间距。

需要说明的是，在通过本实施例中的抛光垫修整装置对上定盘的抛光垫和下定盘的抛光垫进行修整时，下定盘的游星轮和所述抛光垫修整装置是相对静止不动的，上定盘带动其抛光垫转动，下定盘带动其抛光垫转动，但是下定盘中的内齿圈和外齿圈均是固定不动的。以有效的对抛光垫进行修整，且不会对内齿圈和外齿圈产生干涉。

示例性的实施方式中，所述条形基底为一整体结构，所述条形基底的相对的所述第一侧面和所述第二侧面上均设置有所述修整结构层。

示例性的实施方式中，在所述条形基底的厚度方向上，所述条形基底包括分体设置的上半部分和下半部分，所述第一侧面位于所述上半部分远离所述下半部分的一侧，所述第二侧面位于所述下半部分远离所述上半部分的一侧。

在所述条形基底的厚度方向上，所述条形基底包括分体设置的上半部分和下半部分，当上半部分的修整结构和下半部分的修整结构中的一个损坏时，只需对损坏的部分进行维修或更换。

示例性的实施方式中，所述条形基底包括分体设置的上半部分和下半部分，且所述上半部分和所述下半部分通过可拆卸的方式连接在一起，且所述上半部分与所述下半部分连接的第三侧面是平面结构，所述下半部分与所述上半部分连接的第四侧面是平面结构。这样，在同时对上定盘的抛光垫和下定盘的抛光垫进行修整时，所述上半部分和所述下半部分连接在一起，通过所述上半部分的修整结构对上定盘的抛光垫进行修整，同时通过下半部分的修整结构对下定盘的抛光垫进行修整。在仅对上定盘的抛光垫或者下定盘的抛光垫进行修整时，可以将所述上半部分和所述下半部分进行拆分，只通过所述上半部分的修整结构或者下半部分的修整结构对上定盘的抛光垫或者下定盘的抛光垫进行修整。即通过可拆卸连接的所述上半部分和所述下半部分，可以实现同时对上定盘的抛光垫和下定盘的抛光垫进行修整，也可以单独对上定盘的抛光垫或下定盘的抛光垫进行修整，使用状态灵活。

以下以两个所述修整结构层的结构形式相同为例，对所述修整结构层的具体结构形式进行具体介绍。

示例性的实施方式中，所述修整结构层包括间隔分布于所述第一侧面或所述第二侧面上的凸起101。

本实施例中，所述抛光垫修整装置包括条形本体1，所述条形本体1可以设置于相邻两个游星轮之间，所述凸起101的设置可以更好的修整抛光垫。

示例性的实施方式中，所述凸起101为采用金刚石制成的硬质颗粒。可以实现更好的修整效果。

需要说明的是，本实施例中实现的是对上定盘的抛光垫和下定盘的抛光垫的修整，而抛光垫是用于对硅片进行研磨的，因此，为了保证抛光垫的平整性，所述凸起101采用金刚石制成时，所述凸起101的锋利度是呈惰性的，其锋利度只要可以去除抛光垫上的釉质层即可。例如，所述凸起101并不是采用尖端设置，所述凸起101远离所述条形基底110的一面为与所述条形基底110相平行的平面，且在所述条形本体1对上定盘的抛光垫和下定盘的抛光垫进行修整时，锥台结构的远离所述条形基底110的端面与相应的抛光垫是平行设置的。既可以达到对抛光垫的修整的目的，又避免了对抛光垫的过度损伤。

示例性的，所述凸起101为一锥台结构，所述凸起101远离所述条形基底110的一面的面积小于所述凸起101靠近所述条形基底110的一面的面积。

保证了所述凸起101与所述条形基底110之间的连接稳定性，且可以更好的修整相应的抛光垫。

示例性的实施方式中，所述凸起101与所述条形基底110是一体成型的，这样可以提高所述凸起101与所述条形基底110之间的连接稳定性。

示例性的实施方式中，所述凸起101和所述条形基底110是可拆卸的连接在一起的，便于所述凸起101的更换。

所述凸起101与所述条形基底110的可拆卸的连接方式可以有多种，例如卡接或者螺栓连接。

示例性的实施方式中，沿着所述条形基底110的延伸方向(参考图2中的X方向)，所述条形基底110包括中间区域和位于所述中间区域的相对的两侧的第一端部11和第二端部13，其中，位于所述第一端部11和所述第二端部13上的凸起101的尺寸小于位于所述中间区域12的凸起101的尺寸。

由于抛光垫上不同的位置其需要修正的釉质层的分布是不同的，位于所述第一端部11和所述第二端部13上的凸起101的尺寸小于位于所述中间区域12的凸起101的尺寸，可以更好的对抛光垫进行修整。

示例性的实施方式中，在所述抛光垫修整装置位于上定盘的抛光垫和下定盘的抛光垫之间时，所述第一端部11靠近所述抛光垫的中心设置，位于所述第一端部11的凸起101的尺寸小于位于所述第二端部13的凸起101的尺寸。

示例性的实施方式中，在所述条形基底110的长度方向上，所述第二端部的长度、所述中间区域的长度和所述第一端部的长度逐渐变大。

需要说明的是，所述条形基底110的每一侧的所述凸起101的分布密度可根据实际需要设定。

示例性的实施方式中，所述中间区域12的凸起101的分布密度、所述第一端部11的凸起101的分布密度和所述第二端部13的凸起101的分布密度可以完全相同，也可以完全不同，也可以部分相同。

示例性的实施方式中，所述中间区域12、所述第一端部11和所述第二端部13中的至少一个区域的凸起101是可伸缩设置的，使得相应的区域的凸起101的密度可调。

对于不同的抛光垫，可以对应调整相应的区域的凸起101的分布密度，从而可以提高抛光垫的抛光效果。

示例性的实施方式中，在所述条形基底110的厚度方向上，所述凸起101的高度大于所述喷嘴102的高度。

在对抛光垫进行修整时，所述凸起101可以与相应的抛光垫进行紧密接触，所述喷嘴102与相应的抛光垫具有一定的间隙，从而可以对抛光垫进行高压清洗，且不会对喷嘴102造成损伤。

所述喷嘴102的设置位置以及分布密度可根据实际需要设定，示例性的实施方式中，在所述条形基底110的延伸方向上，相邻两个所述凸起101之间设置有一个所述喷嘴102，但并不以此为限。

示例性的实施方式中，所述抛光垫修整装置还包括与所述条形基底110连接的传动臂2，以及通过所述传动臂2控制所述条形基底110运动的驱动结构。

所述传动臂2和所述驱动结构的设置，可以实现对所述条形本体1的水平方向和/或竖直方向上的运动的控制。

示例性的，所述传动臂2为条形结构，可以旋转的连接于所述条形本体1上，这样可以调整所述传动臂2和所述条形本体1之间的角度，进而在对抛光垫进行抛光时，所述条形本体1位于相邻的两个游星轮之间，而所述传动臂2也可以位于相邻的两个游星轮之间，避免与游星轮产生干涉。

示例性的，所述传动臂2上设置有第一通孔，所述条形基底110上设置有与所述第一通孔相配合以供螺栓穿过的第二通孔，从而可以将所述传动臂2和所述条形本体1进行固定连接。需要调整所述传动臂2和所述条形本体1之间的角度时，只需旋松螺栓，调整好所述传动臂2和所述条形本体1之间的角度后，再旋紧螺栓以固定所述传动臂2和所述条形本体1即可。

示例性的，沿着所述条形基底110的延伸方向，间隔设置有多个所述第二通孔，这样可以根据不同的游星轮的尺寸的设置，使得所述传动臂2与不同的所述第二通孔连接，从而调整所述传动臂2和所述条形本体1的连接位置。

示例性的实施方式中，所述清洁液提供结构提供的清洁也可以是超纯水，但并不以此为限。

示例性的，所述清洁液提供结构和所述喷嘴之间的管道之间设置有压力泵。

本发明实施例还提供一种抛光垫修整方法，应用于上述的抛光垫修整方法，

将所述抛光垫修整装置置于上定盘的抛光垫和下定盘的抛光垫之间，且使得条形基底110位于下定盘的相邻的两个游星轮之间，并控制所述条形本体1与下定盘的抛光垫相压接；

控制上定盘或下定盘移动，使得所述条形本体1被夹持于上定盘的抛光垫和下定盘的抛光垫之间；

控制上定盘和下定盘转动，以对上定盘的抛光垫和下定盘的抛光垫进行修整。

需要说明的是，在通过本实施例中的抛光垫修整装置对上定盘的抛光垫和下定盘的抛光垫进行修整时，下定盘的游星轮和所述抛光垫修整装置是相对静止不动的，上定盘带动其抛光垫转动，下定盘带动其抛光垫转动，但是下定盘中的内齿圈和外齿圈均是固定不动的。

有以下几点需要说明：

(1)本公开实施例附图只涉及到与本公开实施例涉及到的结构，其他结构可参考通常设计。

(2)为了清晰起见，在用于描述本公开的实施例的附图中，层或区域的厚度被放大或缩小，即这些附图并非按照实际的比例绘制。可以理解，当诸如层、膜、区域或基板之类的元件被称作位于另一元件“上”或“下”时，该元件可以“直接”位于另一元件“上”或“下”或者可以存在中间元件。

(3)在不冲突的情况下，本公开的实施例及实施例中的特征可以相互组合以得到新的实施例。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种抛光垫修整装置，双面研磨装置包括上定盘和下定盘，以及位于上定盘上的抛光垫和下定盘上的抛光垫，所述抛光垫修整装置用于对上定盘上的抛光垫和下定盘上的抛光垫进行修整，其特征在于，所述抛光垫修整装置包括能够置于下定盘的相邻两个游星轮之间的条形本体，所述条形本体包括：

条形基底，在所述条形基底的厚度方向上具有相对设置的第一侧面和第二侧面；

两层修整结构层，分别设置于所述条形基底的所述第一侧面和所述第二侧面；

清洗结构，包括位于所述条形基底内的通孔，分别位于所述第一侧面和所述第二侧面的多个喷嘴，以及通过所述通孔为所述喷嘴提供清洁液的清洁液提供部。

2.根据权利要求1所述的抛光垫修整装置，其特征在于，所述修整结构层包括间隔分布于所述第一侧面或所述第二侧面上的凸起；

所述凸起为采用金刚石制成的硬质颗粒。

3.根据权利要求2所述的抛光垫修整装置，其特征在于，在所述条形基底的延伸方向上，所述条形基底包括中间区域和位于所述中间区域的相对的两侧的第一端部和第二端部，其中，位于所述第一端部和所述第二端部上的凸起的尺寸小于位于所述中间区域的凸起的尺寸。

4.根据权利要求3所述的抛光垫修整装置，其特征在于，在所述抛光垫修整装置位于上定盘的抛光垫和下定盘的抛光垫之间时，所述第一端部靠近所述抛光垫的中心设置，位于所述第一端部的凸起的尺寸小于位于所述第二端的凸起的尺寸。

5.根据权利要求4所述的抛光垫修整装置，其特征在于，在所述条形基底的长度方向上，所述第二端部的长度、所述中间区域的长度和所述第一端部的长度逐渐变大。

6.根据权利要求2所述的抛光垫修整装置，其特征在于，在所述条形基底的厚度方向上，所述凸起的高度大于所述喷嘴的高度。

7.根据权利要求2所述的抛光垫修整装置，其特征在于，在所述条形基底的延伸方向上，相邻两个所述凸起之间设置有一个所述喷嘴。

8.根据权利要求1所述的抛光垫修整装置，其特征在于，还包括与所述条形基底连接的传动臂，以及通过所述传动臂控制所述条形基底运动的驱动结构。

9.根据权利要求1所述的抛光垫修整装置，其特征在于，所述条形基底的宽度小于相邻两个游星轮之间的间隙。

10.一种抛光垫修整方法，应用于权利要求1-9任一项所述的抛光垫修整方法，其特征在于，

将所述抛光垫修整装置置于上定盘的抛光垫和下定盘的抛光垫之间，且使得条形基底位于下定盘的相邻的两个游星轮之间，并控制所述条形本体与下定盘的抛光垫相压接；

控制上定盘或下定盘移动，使得所述条形本体被夹持于上定盘的抛光垫和下定盘的抛光垫之间；

控制上定盘和下定盘转动，以对上定盘的抛光垫和下定盘的抛光垫进行修整。