CN201960451U

CN201960451U - 一种化学机械研磨测试设备

Info

Publication number: CN201960451U
Application number: CN2010206943548U
Authority: CN
Inventors: 赵敬民; 刘俊良; 陈枫
Original assignee: Semiconductor Manufacturing International Shanghai Corp
Current assignee: Semiconductor Manufacturing International Beijing Corp
Priority date: 2010-12-30
Filing date: 2010-12-30
Publication date: 2011-09-07
Anticipated expiration: 2020-12-30

Abstract

本实用新型提供一种化学机械研磨测试设备，用以测试不同研磨液对晶圆上材料层的研磨速率，包括基座，其上固定所述晶圆；分隔板，呈放射状，位于所述晶圆上方，将所述晶圆的表面分隔为若干相互独立的扇形区域；控制轴，固定于所述分隔板上方；若干研磨液供应管，含有不同的研磨液，分别位于所述若干扇形区域上方；研磨头，位于所述晶圆上方，所述研磨头下设置有研磨垫。综上所述，本实用新型所述化学机械研磨测试设备，能够在同一晶圆上、同时进行多种研磨液的研磨速率的测试，得到不同研磨液的研磨速率，代替现有技术中利用多个晶圆多次测试，测试结果准确，且大大降低了测试成本，提高了测试效率。

Description

一种化学机械研磨测试设备

技术领域

本实用新型涉及一种半导体工艺设备，尤其涉及一种化学机械研磨测试设备。

背景技术

随着半导体工艺的发展，越来越多新型材料层被用于半导体工艺制程，例如为提高RC延迟(RC Delay)的性能，业界采用超低K(Ultra Low K)材料；为提高器件栅极性能而采用新型铝层；以及在金属线之间的形成新型阻挡层等等。新型材料层被应用于半导体工艺制程中，需要经过各种工艺的预制作和实际检测过程。

在目前半导体器件的制造工艺中，几乎所有材料层形成以后，包括新型材料层，都要采用化学机械研磨来进行表面平整化。化学机械抛光(ChemicalMechanical Polishing，CMP)技术是机械研磨和化学反应组合的技术，化学机械抛光技术借助超微粒的研磨作用以及浆料的化学腐蚀作用，在被研磨的介质表面上形成光洁平坦的平面。化学机械抛光技术是集成电路(IC)向细微化、多层化、薄型化、平坦化工艺发展的产物，已经成为半导体制造行业的主流技术，也是晶片向200mm、300mm乃至更大的直径过度、提高生产效率、降低制造成本以及衬底全局化平坦化必备的工艺技术。

在化学机械研磨工艺中都会使用到研磨液，研磨液中的研磨浆料通常会采用包括例如二氧化铈、氧化铝、或者气体或胶态二氧化硅之类的颗粒等，以及适用于化学机械研磨处理的表面活性剂、侵蚀剂和其他添加剂等。然而不同的种类研磨液对不同材料层具有不同的研磨效果。

在现有技术中，为确定何种研磨液对某种材料层能够达到最佳的研磨速率和研磨效果，在对具有该材料层的晶圆进行批量化学机械研磨工艺前，会采用不同的研磨液对形成有该材料层的晶圆进行研磨测试，以确定研磨速率最快和研磨效果最佳的研磨液。

然而，现有技术中的测试过程在现有化学机械研磨设备上进行测试，则一次只能使用一个晶圆进行测试，一个晶圆一次只能使用一种、至多两种研磨液进行研磨测试，则每种材料层的最佳研磨液的测试都需要利用多个晶圆进行测试，因而延长了测试时间，增加了测试成本。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是，提供一种用于测试研磨液研磨效率的测试时间短、成本低且结果准确的化学机械研磨测试设备。

为解决上述问题，本实用新型提供的化学机械研磨测试设备，用以测试不同研磨液对晶圆的研磨速率，包括

基座，其上固定所述晶圆；

分隔板，呈放射状，位于所述晶圆上方，将所述晶圆的表面分隔为若干相互独立的扇形区域；

控制轴，固定于所述分隔板上方；

若干研磨液供应管，分别含有不同的研磨液，分别位于不同的所述若干扇形区域上方；以及

研磨头，位于所述晶圆上方，所述研磨头下设置有研磨垫。

进一步的，所述分隔板的高度为10cm～20cm。

进一步的，所述分隔板包括上部和下部，所述上部与下部固定连接。

进一步的，所述下部的材料为硅胶、聚四氟乙烯或橡胶。

进一步的，所述分隔板的下部的高度为1cm～4cm。

进一步的，所述上部的材料为硬质金属。

进一步的，所述研磨头的尺寸为4cm～10cm。

进一步的，所述研磨头的数目为一个。

进一步的，所述研磨头的数目为多个，分别位于不同的所述扇形区域上方。

综上所述，本实用新型所述化学机械研磨测试设备，能够在同一晶圆上、同时进行多种研磨液的研磨速率测试，得到不同研磨液的研磨速率，代替现有技术中利用多个晶圆多次测试，测试结果准确，且大大降低了测试成本，提高了测试效率。

附图说明

图1为本实用新型一实施例中化学机械研磨测试设备的结构示意性俯视图。

图2为本实用新型一实施例中化学机械研磨测试设备的结构示意性立体图。

具体实施方式

为使本实用新型的内容更加清楚易懂，以下结合说明书附图，对本实用新型的内容作进一步说明。当然本实用新型并不局限于该具体实施例，本领域内的技术人员所熟知的一般替换也涵盖在本实用新型的保护范围内。

其次，本实用新型利用示意图进行了详细的表述，在详述本实用新型实例时，为了便于说明，示意图不依照一般比例局部放大，不应以此作为对本实用新型的限定。

本实用新型中所述化学机械研磨测试设备用于测试不同研磨液对所述晶圆的研磨速率(Remove Rate，去除速率)。进一步地，该测试设备是应用于晶圆上方沉积某种材料层后，确定何种研磨液对该材料层的研磨速率最佳的测试。所述化学机械研磨测试设备将晶圆的表面分隔为若干相互独立的扇形区域，对不同的扇形区域供应不同的研磨液，在相同流量、流速并利用相同尺寸、相同转速的研磨头进行研磨，以在最短的测试时间、利用最少的测试材料的情况下，得到不同研磨液的研磨速率。

图1为本实用新型一实施例中化学机械研磨测试设备的结构示意性俯视图；图2为本实用新型一实施例中化学机械研磨测试设备的结构示意性立体图。请结合图1和图2，本实用新型提供一种化学机械研磨测试设备，用以测试不同研磨液对晶圆的研磨速率，进一步测试不同研磨液对沉积在晶圆上的某材料层的研磨速率和研磨效果，所述化学机械研磨测试设备包括：

基座200，其上固定所述晶圆100，在本实施例中，所述基座200固定所述晶圆100不动。

分隔板201，呈放射状，位于所述晶圆100上方，将所述晶圆100的表面分隔为若干相互独立的扇形区域，所述扇形区域的个数不被限制，可根据实际需要进行设计调整，例如可以为3个、8个等；所述分隔板201的高度为10～20cm，其中较佳的为15cm；所述分隔板201包括上部201a和下部201b，所述上部201a与下部201b固定连接，在本实施例中，所述下部201b的材料为硅胶、聚四氟乙烯或橡胶，上述材料材质较为柔软，且易与晶圆100贴合，有效防止所述独立的扇形区域中研磨液流入其他扇形区域中，干扰测试结果；所述分隔板201的下部201b的高度为1～4cm，其中较佳的为2cm。所述上部201a的材料为硬质金属，所述硬质金属可以为不锈钢等材料等，有利于较长的使用寿命。

控制轴203，固定于所述分隔板201上方，所述控制轴203能够带动分隔板201移动，并调节分隔板201与晶圆100之间的压力，阻隔研磨液在不同的所述扇形区域中流动的同时，防止对晶圆100造成应力损伤。

若干研磨液供应管205，分别含有不同的研磨液，其中所述不同的研磨液包括含有不同成分的研磨液或研磨颗粒含量不同的研磨液，分别位于不同的所述扇形区域上方，所述研磨液供应管205供应研磨液的流量和流速均相同，所述研磨液供应管205的数目不被限定，例如，可以与所述扇形区域的数目相同，或根据实际待测试的研磨液的种类确定。

研磨头207，位于所述晶圆100上方，所述研磨头207下设置有研磨垫(图中未标示)。所述研磨头207的尺寸为4cm～10cm，其中较佳的为5cm，研磨头207的尺寸小于现有技术中常见研磨头的尺寸，不易触碰到挡板201，有利于在晶圆100的扇形区域中进行研磨。

所述研磨头207的数目同样不被限定，例如：可以为一个研磨头207，一个所述研磨头207依次对扇形区域进行研磨操作；还可以为多个，所述多个研磨头207的尺寸均相同，数目与所述扇形区域的数目相同，分别位于不同的所述扇形区域上方；或根据实际待测试的研磨液的种类确定，从而在同一时段内对每个所述扇形区域进行化学机械研磨，节约测试时间。

此外，在本实施例中所述化学机械测试设备还包括控制系统，与所述控制轴连接，控制所述控制轴的移动；与所述研磨头连接，控制所述研磨头的移动和转动；所述控制系统亦能够控制化学机械测试设备的其他装置的运行；所述控制系统为常见技术手段，为业内技术人员所熟悉，在此不赘述。

本实施例的所述化学机械研磨测试设备，在使用过程中，所述基座200固定晶圆100不动，所述控制轴203带动所述分隔板201移至晶圆100上方，并以适当的压力与晶圆100接触，以将晶圆100的表面分割为若干独立的扇形区域，每个需要测试的所述扇形区域上方均设置有研磨液供应管205和研磨头207，每个所述研磨液供应管205供应不同的研磨液，但研磨液流速和流量均相同，每个所述研磨头207的尺寸、转速均相同，并且研磨头207下方的研磨垫的性能相同。即除研磨液种类以外，进行化学机械研磨测试的其他条件均相同，从而准确地比较出不同研磨液对晶圆的研磨速率，进而得到准确的测试结果。

综上所述，本实用新型所述化学机械研磨测试设备，能够在同一晶圆上、同时进行多种研磨液的研磨速率的测试，得到不同研磨液的研磨速率，代替现有技术中利用多个晶圆多次测试，测试结果准确，且大大降低了测试成本，提高了测试效率。

虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本实用新型，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本实用新型的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本实用新型的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims

1.一种化学机械研磨测试设备，用以测试不同研磨液对晶圆的研磨速率，包括：

基座，其上固定所述晶圆；

其特征在于，还包括，

控制轴，固定于所述分隔板上方；

若干研磨液供应管，分别含有不同的研磨液，分别位于不同的所述扇形区域上方；以及

研磨头，位于所述晶圆上方，所述研磨头下设置有研磨垫。

2.如权利要求1所述的化学机械研磨测试设备，其特征在于，所述分隔板的高度为10cm～20cm。

3.如权利要求1所述的化学机械研磨测试设备，其特征在于，所述分隔板包括上部和下部，所述上部与下部固定连接。

4.如权利要求3所述的化学机械研磨测试设备，其特征在于，所述下部的材料为硅胶、聚四氟乙烯或橡胶。

5.如权利要求3所述的化学机械研磨测试设备，其特征在于，所述分隔板的下部的高度为1cm～4cm。

6.如权利要求3所述的化学机械研磨测试设备，其特征在于，所述上部的材料为硬质金属。

7.如权利要求1所述的化学机械研磨测试设备，其特征在于，所述研磨头的尺寸为4cm～10cm。

8.如权利要求1所述的化学机械研磨测试设备，其特征在于，所述研磨头的数目为一个。

9.如权利要求1所述的化学机械研磨测试设备，其特征在于，所述研磨头的数目为多个，分别位于不同的所述扇形区域上方。