CN203765443U - 一种合成的镀铜研磨机台 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种合成的镀铜研磨机台，包括用于研磨晶圆的研磨部；研磨部包括研磨底座、位于研磨底座上的研磨垫、及位于研磨垫上方的旋转头；其中，旋转头包括：用于托付晶圆并将晶圆下压至研磨垫上研磨的研磨头、用于固定研磨头的中心旋转轴，中心旋转轴通过旋转头内的驱动装置来驱动其旋转；用于导引旋转头横向运动的导轨；用于清洗通过导轨运送的已研磨的晶圆的清洗部；清洗部包括清洗台和位于在清洗台上的多个用于喷洒去离子水的冲刷喷嘴。本实用新型可以有效降低ECP电镀的表面铜暴露在外面的时间和几率。有效防止了ECP电镀的表面铜上出现弹坑、凹陷、及金属损伤等缺陷的发生，整体提升ECP&CMP制程每小时晶圆的生产率同时提高晶圆的性能。

Description

一种合成的镀铜研磨机台

技术领域

本实用新型属于超大规模集成电路中半导体制造工艺技术领域，涉及一种研磨机台，特别是涉及一种合成的镀铜研磨机台。

背景技术

随着集成电路的制作方向朝着超大规模集成电路（ULSI）发展，而金属铝是芯片中金属互连线路的金属层的主要材料。但是，由于元件的微型化及集成度的增加，电路中不断增加金属层数目，金属互连线路架构中的电阻及电容所产生的寄生效应造成了严重的传输时延，传输时延在130纳米及更先进的技术中电路中讯号传输速度受限的重要原因。所以，在降低金属层电阻的方面，由于金属铜具有高熔点、低电阻系数、及高抗电子迁移的能力，已被广泛应用于金属互连线路架构中取代金属铝来做金属互连线路的金属层的材料。

对于本领域技术人员来说，铜的金属化支撑可使用电化学电镀法（Electrical ChemicalPlating,ECP）和溅渡法（物理气相沉积，PVD）和。由于成本低廉，沉积速率快，电化学电镀法已经是一种常规技术。金属铜的电化学电镀法是以两个电极之间的电流通过硫酸铜或含铜的电解液的方式进行。在给半导体晶圆电镀时，将晶圆周围利用数个接触点使晶圆与电源供应器形成电性连接，然后通过固定电流一段时间，晶圆表面形成特定厚度的铜金属层。

电化学电镀法（Electrical Chemical Plating,ECP）之间的物理气相沉积（physical vapordeposition，PVD）制程会镀一层铜作用种子层，而ECP电镀的铜就是在种子层上面。本领域技术人员会在CMP之后，发现ECP电镀的表面铜会出现弹坑（crater）、凹陷（pits）、及金属损伤（metal damage），这些缺陷的形成原因大都是由于种子层制成之后受到污染造成的，而污染的诱因包括大气中的水汽，挥发性有机溶剂、长时间的酸液环境、及化学机械抛光的研磨环境都是造成以上提及缺陷的原因。

因此，急需能够改善造成这些问题和影响晶圆性能的研磨机台。

实用新型内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种合成的镀铜研磨机台，用于解决现有技术中ECP电镀的表面铜由于种子层制成之后受到污染造成的，而污染的诱因包括大气中的水汽，挥发性有机溶剂、长时间的酸液环境、及化学机械抛光的研磨环境等原因在表面铜上出现弹坑、凹陷、及金属损伤等的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种合成的镀铜研磨机台，包括：用于研磨晶圆的研磨部；所述研磨部包括研磨底座、位于研磨底座上的研磨垫、及位于研磨垫上方的旋转头；其中，所述旋转头包括：用于托付晶圆并将晶圆下压至所述研磨垫上研磨的研磨头、用于固定所述研磨头的中心旋转轴，所述中心旋转轴通过旋转头内的驱动装置来驱动其旋转；用于导引所述旋转头横向运动的导轨；用于清洗通过所述导轨运送的已研磨晶圆的清洗部；所述清洗部包括清洗台和位于在所述清洗台上的多个用于喷洒去离子水的冲刷喷嘴。

优选地，所述镀铜研磨机台安装在ECP机台上。

优选地，所述清洗部还包括一与所述ECP机台连通用于输送去离子水的去离子水输送管路。

优选地，所述研磨部还包括一与所述ECP机台连通用于输送研磨液的研磨液输送管路和用于输送去离子水的另一去离子水输送管路。

优选地，所述研磨液输送管路的输出端口固定有朝所述研磨头、用于喷洒研磨液的喷嘴。

优选地，所述另一去离子水输送管路的输出端口固定有朝所述研磨头、用于喷洒润湿研磨头的去离子水的喷嘴和朝所述研磨垫、用于清洗所述研磨垫的喷嘴。

优选地，所述清洗台和位于在所述清洗台上的多个冲刷喷嘴位于在一清洗槽中。

如上所述，本实用新型所述的合成的镀铜研磨机台，具有以下有益效果：

1、所述合成的镀铜研磨机台可以有效降低ECP电镀的表面铜暴露在外面的时间和几率。

2、所述合成的镀铜研磨机台可以有效防止了ECP电镀的表面铜上出现弹坑、凹陷、及金属损伤等缺陷的发生，

3、所述合成的镀铜研磨机台可以整体提升ECP&CMP制程每小时晶圆的生产率同时提高晶圆的性能。

附图说明

图1显示为装配有本实用新型的合成的镀铜研磨机台的ECP机台结构示意图。

图2显示为本实用新型的合成的镀铜研磨机台结构示意图。

元件标号说明

1    ECP机台

11a   真空锁

11b   真空锁

12    运输台

13    前置手臂

14a   电镀腔池

14b   电镀腔池

14c   电镀腔池

15a   PEM

15b   PEM

15c   PEM

16    退火腔

2     镀铜研磨机台

21    研磨部

22    导轨

23    清洗部

211   研磨底座

212   研磨垫

213   旋转头

214   研磨液输送管路

215   去离子水输送管路

216   喷嘴

217   喷嘴

218   喷嘴

2131  研磨头

2132  中心旋转轴

231   清洗台

232   冲刷喷嘴

233   清洗槽

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。

请参阅附图。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。

本实施例提供一种合成的镀铜研磨机台，所述合成的镀铜研磨机台安装在ECP（ElectricalChemical Plating,ECP）机台1上，请参阅图1，显示为所述ECP机台的整体结构，所述ECP包括：真空锁11a、真空锁11b、运输台12、前置手臂13、电镀腔池14a、电镀腔池14b、电镀腔池14c、PEM15a、PEM15b、PEM15c，退火腔16、及所述镀铜研磨机台2。

其中，所述真空锁11a和真空锁11b用于承接晶圆，将晶圆从晶圆盒中取出。

所述运输台12用于在晶圆制作过程中传接晶圆在不同位置处。

所述前置手臂13用于在晶圆制程过程中抓取转移晶圆的机械手臂。

所述电镀腔池14a、电镀腔池14b，和电镀腔池14c用于电镀铜的腔池。

所述PEM15a、PEM15b、和PEM15c用于晶圆电镀之后清洗晶圆正面、背面。

所述退火腔16用于固定晶圆，释放应力。

所述镀铜研磨机台2用于在所述ECP机台1上先对晶圆上的铜进行粗磨。本实用新型所述镀铜研磨机台增加在所述ECP机台上提升了整体ECP&CMP制程中每小时晶圆产量。

下面分别对所述化学机械抛光研磨液过滤装置组成器件分别进行具体描述。

所述镀铜研磨机台2包括研磨部21、导轨22、及清洗部23。

所述研磨部21用于研磨晶圆，具体来说就是对晶圆上的铜先进行粗磨。所述研磨部21包括研磨底座211、位于研磨底座211上的研磨垫212、及位于研磨垫212上方的旋转头213。其中，所述旋转头213包括：用于托付晶圆并将晶圆下压至所述研磨垫212上研磨的研磨头2131、用于固定所述研磨头的中心旋转轴2132，所述中心旋转轴2132通过所述旋转头213内的驱动装置来驱动其旋转；所述研磨部21还包括与所述ECP机台1连通用于输送研磨液的的研磨液输送管路214，以及与所述ECP机台1连通用于输送去离子水的去离子水输送管路215。且在所述研磨液输送管路214的输出端口固定有一喷洒研磨液的喷嘴216，所述喷嘴216面朝所述研磨头2131，在所述去离子水输送管路215的输出端口固定有两个喷撒去离子水的喷嘴217和218，所述喷嘴217面朝所述研磨头2131，喷洒去离子水润湿所述研磨头2131，所述喷嘴218面朝所述研磨垫212，用于清洗所述研磨垫212。

所述导轨22用于导引所述旋转头213横向运动，即左右移动；所述旋转头213不仅可以绕中心旋转轴2132做旋转运动，而且可以在所述导轨22上左右移动。

所述清洗部23用于清洗通过所述导轨运送的研磨后晶圆。所述清洗部包括清洗台231，和位于在所述清洗台231上的多个用于喷洒去离子水的冲刷喷嘴232，所述清洗台231和位于在所述清洗台231上的多个冲刷喷嘴232位于在一清洗槽233中。所述清洗部还包括与所述ECP机台1连通用于给所述冲刷喷嘴232输送去离子水的去离子水输送管路（未示出）。

本实用新型所述的镀铜研磨机台的工作过程为：研磨液输送管路214输送研磨液，通过喷嘴216喷洒研磨液粗磨做旋转运动所述研磨头2131上托付的晶圆上的铜，研磨完成后，所述旋转头213沿着所述导轨22滑动至清洗部23处，通过所述清洗部23中的冲刷喷嘴从正面清洗研磨头上的晶圆。

本实用新型所述的镀铜研磨机台可以使晶圆在电镀滞后通过研磨部先对晶圆进行初步研磨，接着通过导轨将所述旋转头导引至清洗处通过清洗部清洗晶圆正面，从而有效降低ECP电镀的表面铜暴露在外面的时间和几率，有效防止了ECP电镀的表面铜上出现弹坑、凹陷、及金属损伤等缺陷的发生，整体提升了ECP&CMP制程每小时晶圆的生产率同时提高晶圆的性能。

综上所述，本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。

Claims (7)

1.一种合成的镀铜研磨机台，其特征在于，包括：

用于研磨晶圆的研磨部；所述研磨部包括研磨底座、位于研磨底座上的研磨垫、及位于研磨垫上方的旋转头；其中，所述旋转头包括：用于托付晶圆并将晶圆下压至所述研磨垫上研磨的研磨头、用于固定所述研磨头的中心旋转轴，所述中心旋转轴通过旋转头内的驱动装置来驱动其旋转；

用于导引所述旋转头横向运动的导轨；

用于清洗通过所述导轨运送的已研磨晶圆的清洗部；所述清洗部包括清洗台和位于在所述清洗台上的多个用于喷洒去离子水的冲刷喷嘴。

2.根据权利要求1所述的合成的镀铜研磨机台，其特征在于：所述镀铜研磨机台安装在ECP机台上。

3.根据权利要求2所述的合成的镀铜研磨机台，其特征在于：所述清洗部还包括一与所述ECP机台连通用于输送去离子水的去离子水输送管路。

4.根据权利要求2所述的合成的镀铜研磨机台，其特征在于：所述研磨部还包括一与所述ECP机台连通用于输送研磨液的研磨液输送管路和用于输送去离子水的另一去离子水输送管路。

5.根据权利要求4所述的合成的镀铜研磨机台，其特征在于：所述研磨液输送管路的输出端口固定有朝所述研磨头、用于喷洒研磨液的喷嘴。

6.根据权利要求4所述的合成的镀铜研磨机台，其特征在于：所述另一去离子水输送管路的输出端口固定有朝所述研磨头、用于喷洒润湿研磨头的去离子水的喷嘴和朝所述研磨垫、用于清洗所述研磨垫的喷嘴。

7.根据权利要求1所述的合成的镀铜研磨机台，其特征在于：所述清洗台和位于在所述清洗台上的多个冲刷喷嘴位于在一清洗槽中。