CN204075983U - 化学机械研磨机台 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种化学机械研磨台，包括研磨台、研磨垫、研磨液输送装置、研磨头装置，所述研磨头装置主要由上盖板和交错底盖板、研磨头、晶圆滑片监测器以及I/O信号控制面板组成，其所述I/O信号控制面板通过一固定支架架设在所述箱体内部并与交错底盖板底面保持一定距离高度，从而保证了I/O信号控制面板与交错底盖底部积水的隔绝，能够避免机台的定期维护和研磨过程中的自动清洗产生的积水进入交错盖板内部，造成晶圆滑片监测器所连接的信号控制面板的电路短路的问题，进而保证化学机械研磨机台的正常工作，降低生产成本。
Description
技术领域
本实用新型涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种化学机械研磨机台。
背景技术
晶圆制造中，随着制程技术的升级、导线与栅极尺寸的缩小，光刻(Lithography)技术对晶圆表面的平坦程度(Non-uniformity)的要求越来越高。化学机械研磨或化学机械抛光(Chemical Mechanical Polishing，以下简称CMP)是目前机械加工中唯一可以实现表面全局平坦化的技术，其综合了化学腐蚀作用和机械去除作用。
化学机械研磨技术综合了化学研磨和机械研磨的优势。单纯的化学研磨，表面精度较高，损伤低，完整性好，不容易出现表面/亚表面损伤，但是研磨速率较慢，材料去除效率较低，不能修正表面型面精度，研磨一致性比较差。单纯的机械研磨，研磨一致性好，表面平整度高，研磨效率高，但是容易出现表面层/亚表面层损伤，表面粗糙度值比较低。化学机械研磨吸收了两者各自的优点，可以在保证材料去除效率的同时，获得较完美的表面，得到的平整度比单纯使用这两种研磨要高出1-2个数量级，并且可以实现纳米级到原子级的表面粗糙度。
上述化学机械研磨技术CMP的实施须依赖于大型的操作机台即化学机械研磨机台比如应用材料公司(Applied Materials Inc，以下简称AMAT)LK机台。无论是那种具体的化学机械研磨机台，其大致包括：研磨头、研磨台、研磨垫(Pad)、研磨头清洗及晶圆装卸单元(head clean load/unload，以下简称HCLU)，研磨台上固定有研磨垫，研磨头上的晶圆载具(一般为真空吸盘)吸取住半导体晶圆，而研磨头清洗及晶圆装卸单元head clean load/unload，以下简称HCLU用来清洗研磨头、装(卸)载晶圆。现有的CMP工艺研磨过程一般是：研磨头被施加一定压力，同时研磨液(slurry)在研磨垫和晶圆之间流动，在研磨垫的高速旋转下，研磨液slurry与晶圆表面发生摩擦从而起到研磨、表面平坦的效果。由于晶圆在研磨过程中仅利用一晶圆载具吸取住，因此常发生晶圆因机台异常而脱离晶圆载具的情况，亦即滑片(Wafer slip out)，并由于高速旋转的作用力，滑片后的晶圆常与机台碰撞而破损无法使用，这对于造价昂贵的晶圆而言，在成本上一大损失。为预防晶圆在研磨过程中滑片的情况，半导体厂商系在晶圆载具侧边装置一晶圆滑片监测器(Wafer slip out sensor，一般为光学感应器)来监测晶圆的状态，当晶圆自晶圆载具滑出时，晶圆滑片监测器便发出讯号通知机台停止一切做动工作，并将晶圆载具与研磨垫清理器上提与归位，以避免芯片与机台碰撞而造成破损。
同时，在研磨过程中使用的化学研磨液slurry有比较容易结晶的特性，会在安装和控制研磨头的上盖板(UPA cover)、交错底盖板(Cross bottom cover)上形成大量的研磨液slurry结晶，在生产的过程中研磨液slurry结晶脱落会对晶圆造成刮伤(scratch)，因此，现有CMP工艺还采取两种补救措施，一种是：将研磨头清洗装置设置为多个自动喷水清洗装置，无论CMP机台在跑货(run货)还是待机的状态下，都会自动喷水，从而除去研磨液结晶，但是这种自动清洗技术在除去研磨液结晶的同时会导致交错底盖板内部产生严重积水的现象；另一种是：对CMP机台做定期维护，定期维护时通常用高压水枪对研磨头进行冲洗，冲洗过程中难免会造成水流进机台的上盖板和交错底盖板内部，形成积水。请参考图1，由于晶圆滑片监测器所连接的I/O信号控制面板一般直接安装在交错底盖板的底部上，其面板平铺在交错底盖板的底部平面上，该安装位置非常不合理，且机台内部也没有任何保护装置可以将该I/O信号控制面板与积水隔绝，因此当这些积水进入交错盖板内部时，很容易引起I/O信号控制面板进水短路，而造成晶圆滑片监测器wafer slipped out sensor误报警，影响机台的跑货，降低机台的工作效率，且每次更换新的I/O信号控制面板也会引入很大的成本。
因此，需要一种新的CMP研磨机台，以避免上述缺陷。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种化学机械研磨机台，能够避免机台的定期维护和研磨过程中的自动清洗产生的积水进入交错盖板内部，造成晶圆滑片监测器所连接的信号控制面板的电路短路的问题，进而保证化学机械研磨机台的正常工作，降低生产成本。
为解决上述问题，本实用新型提供一种化学机械研磨机台，包括：
研磨台，以一方向旋转；
研磨垫，设于所述研磨台上；
研磨液输送装置，置于所述研磨垫上方而未与研磨垫相接触并输送研磨液至所述研磨垫上；
研磨头装置，包括上盖板和交错底盖板、研磨头、晶圆滑片监测器以及I/O信号控制面板；上盖板和交错底盖板相互盖合形成箱体，所述研磨头设置在所述箱体外部的底部下方，用于吸取住晶圆的背面，将晶圆的正面置于所述研磨垫上与所述研磨垫相接触；所述I/O信号控制面板通过一固定支架架设在所述箱体内部并与交错底盖板底面保持一定距离高度，晶圆滑片监测器设置在所述箱体外部侧壁，电连接I/O信号控制面板并能与I/O信号控制面板通信，用于监测研磨头吸取住的晶圆是否发生滑片。
进一步的，所述I/O信号控制面板架设在所述交错底盖板的侧壁上。
进一步的，所述I/O信号控制面板平面与所述交错底盖板的底部平面以平行或非平行的方式设置。
进一步的，所述I/O信号控制面板平面与所述交错底盖板的底部平面相互垂直。
进一步的，所述研磨头装置还包括盖设在所述I/O信号控制面板上的保护盖，所述保护盖部分覆盖或者全部覆盖所述I/O信号控制面板。
进一步的，所述化学机械研磨机台还包括：研磨垫调节器，置于所述研磨垫上，用于刮平所述研磨垫的表面且去除研磨垫上的杂质。
进一步的，所述化学机械研磨机台还包括：研磨头清洗装置，对准所述研磨头设置，用于定期清洗研磨头。
进一步的，所述化学机械研磨机台还包括：去离子水自动清洗装置，对准研磨垫设置，用于自动清洗研磨垫。
进一步的，所述化学机械研磨机台还包括：晶圆装卸单元，对准所述研磨头设置，用于将晶圆传递给研磨头以及将晶圆从研磨头上取走。
进一步的，所述研磨垫为多个。
与现有技术相比，本实用新型提供的化学机械研磨台，包括研磨台、研磨垫、研磨液输送装置、研磨头装置，所述研磨头装置主要由上盖板和交错底盖板、研磨头、晶圆滑片监测器以及I/O信号控制面板组成，其所述I/O信号控制面板通过一固定支架架设在所述箱体内部并与交错底盖板底面保持一定距离高度，从而保证了I/O信号控制面板与交错底盖底部积水的隔绝，能够避免机台的定期维护和研磨过程中的自动清洗产生的积水进入交错盖板内部，造成晶圆滑片监测器所连接的信号控制面板的电路短路的问题，进而保证化学机械研磨机台的正常工作，降低生产成本。
附图说明
图1为现有技术中的一种化学机械研磨机台的交错底盖板部分的结构示意图；
图2为本实用新型具体实施例的化学机械研磨机台的结构示意图。
具体实施方式
本实用新型的特征在于，对原来的化学机械研磨机台进行改装，在研磨头装置的交错底盖板上设置固定支架，将I/O信号控制面板从交错底盖板底面转移到内壁上半部分，使I/O信号控制面板与cross cover底部保持一定的距离，从而与交错底盖板底部积水隔绝。
请同时参照图2，其中示出了本实用新型的一个较佳实施例，本实施例提供一种化学机械研磨机台，其中包括：研磨台10(polishing table)；研磨垫11，设于所述研磨台10上；研磨液输送装置12，置于所述研磨垫11上方而未与研磨垫11相接触并输送研磨液至所述研磨垫11上；研磨头装置13，包括上盖板131和交错底盖板132、研磨头133、晶圆滑片监测器134以及I/O信号控制面板135；上盖板131和交错底盖板132相互盖合形成箱体，所述研磨头133设置在所述箱体外部的底部下方，用于吸取住晶圆14的背面，将晶圆14的正面置于所述研磨垫11上与所述研磨垫11相接触；所述I/O信号控制面板135通过一固定支架136架设在所述箱体内部并与交错底盖板132底面保持一定距离高度，晶圆滑片监测器134设置在所述箱体外部侧壁，电连接I/O信号控制面板135并能与I/O信号控制面板135通信，用于监测研磨头133吸取住的晶圆14是否发生滑片。
本实施例中，所述I/O信号控制面板135架设在所述交错底盖板132的内侧壁的上半部分上，其平面与所述交错底盖板132的底部平面以平行或非平行的方式设置，优选的，所述I/O信号控制面板靠近所述交错底盖板132内侧竖直壁设置，所述I/O信号控制面板135平面与交错底盖板132的底部平面相互垂直。
本实施例中为了更好的对I/O信号控制面板防水，还在所述I/O信号控制面板135上盖设保护盖137，所述保护盖部分覆盖或者全部覆盖所述I/O信号控制面板，优选的，盖设在I/O信号控制面板135底部，在积水过高时，阻挡积水从I/O信号控制面板与固定架136之间的间隙中渗入。
本实施例的化学机械研磨机台还包括：研磨垫调节器15、研磨头清洗装置17、去离子水自动清洗装置16以及晶圆装卸单元(未图示)；研磨垫调节器15置于所述研磨垫11上，用于刮平所述研磨垫11的表面且去除研磨垫11上的杂质；研磨头清洗装置17对准所述研磨头133设置，用于定期清洗研磨头133；去离子水自动清洗装置16，对准研磨垫11设置，用于自动清洗研磨垫11；晶圆装卸单元(未图示)，对准所述研磨头133设置，用于将晶圆14传递给研磨头133以及将晶圆14从研磨头131上取走。
当进行化学机械研磨时，研磨台10与研磨头133分别沿一定的方向旋转，如图中的箭号所示，研磨头133吸取住晶圆的背面，将晶圆的正面置于所述研磨垫上与所述研磨垫相接触，研磨液输送装置12将研磨液持续不断地供应到研磨垫11上，晶圆14在研磨垫11上借助研磨液中的研磨粒(abrasive particles)辅助进行机械研磨，形成平坦的表面。晶圆滑片监测器134在该化学机械研磨实时监测晶圆14是否出现滑片问题，当监测到晶圆14滑片时，产生一监测信号传递给交错底盖板132中的I/O信号控制面板135，进行滑片报警，I/O信号控制面板135向CMP机台的控制面板传递该信号，最终停止CMP机台的一切操作，并同时将研磨头133上抬且发出警示，以避免晶圆14因碰撞研磨头133而破损，造成损失。
本实用新型中的增设的用于支撑I/O信号控制面板135的固定支架136，并仅仅现定于图中表示的样式，还可以是其他能实现该目的的任何支架形式，只要能满足在该装配空间下，将I/O信号控制面板从交错底盖板底面转移到内壁上半部分，使I/O信号控制面板与交错底盖板底部保持一定的距离而与底部积水隔绝的要求即可。
进一步的，本实用新型的CMP机台，研磨垫可以为一个，实现多个晶圆的同时研磨。
在实际应用中，为了更近一步的减少生产成本，可以按照本实用新型的技术构思，直接对原有的CMP机台进行拆装，首先拆除位于研磨头装置的交错底盖板内部底面上的I/O信号控制面板的固定支架，为了使I/O信号控制面板与交错底盖板内部底面底部保持一定的距离，选取在交错底盖板的内壁上半部分重新安装I/O信号控制面板的固定支架，然后拆除I/O信号控制面板的信号线与电源线，安装控制I/O信号控制面板，重新裁剪信号线与电源线至合适长度，并插入至I/O信号控制面板上，电源信号灯显示正常，手动测试并调整晶圆滑片监测器的连接，使其与I/O信号控制面板的通信一切正常，至此I/O信号控制面板部分安装完成，后续还可以在I/O信号控制面板外部加装一个保护盖板，相当于双重保护了I/O信号控制面板，使其更好的与交错底盖板底部积水的隔绝。通过针对I/O信号控制面板的安装位置的改进，首先避免了机台出现晶圆滑片监测器wafer slipped out sensor误报警的现象，而提高了工作效率以及机台的产能，同时还大大节约了由于需要更换新的I/O信号控制面板的高额的成本费用。
综上所述，本实用新型提供的化学机械研磨台，包括研磨台、研磨垫、研磨液输送装置、研磨头装置，所述研磨头装置主要由上盖板和交错底盖板、研磨头、晶圆滑片监测器以及I/O信号控制面板组成，其所述I/O信号控制面板通过一固定支架架设在所述箱体内部并与交错底盖板底面保持一定距离高度，从而保证了I/O信号控制面板与交错底盖底部积水的隔绝，能够避免机台的定期维护和研磨过程中的自动清洗产生的积水进入交错盖板内部，造成晶圆滑片监测器所连接的信号控制面板的电路短路的问题，进而保证化学机械研磨机台的正常工作，降低生产成本。
显然，本领域的技术人员可以对实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种化学机械研磨机台，其特征在于，包括：
研磨台，以一方向旋转；
研磨垫，设于所述研磨台上；
研磨液输送装置，置于所述研磨垫上方而未与研磨垫相接触并输送研磨液至所述研磨垫上；
研磨头装置，包括上盖板和交错底盖板、研磨头、晶圆滑片监测器以及I/O信号控制面板；上盖板和交错底盖板相互盖合形成箱体，所述研磨头设置在所述箱体外部的底部下方，用于吸取住晶圆的背面，将晶圆的正面置于所述研磨垫上与所述研磨垫相接触；所述I/O信号控制面板通过一固定支架架设在所述箱体内部并与交错底盖板底面保持一定距离高度，晶圆滑片监测器设置在所述箱体外部侧壁，电连接I/O信号控制面板并能与I/O信号控制面板通信，用于监测研磨头吸取住的晶圆是否发生滑片。
2.如权利要求1所述的化学机械研磨机台，其特征在于，所述I/O信号控制面板架设在所述交错底盖板的侧壁上。
3.如权利要求1或2所述的化学机械研磨机台，其特征在于，所述I/O信号控制面板平面与所述交错底盖板的底部平面以平行或非平行的方式设置。
4.如权利要求3所述的化学机械研磨机台，其特征在于，所述I/O信号控制面板平面与所述交错底盖板的底部平面相互垂直。
5.如权利要求1所述的化学机械研磨机台，其特征在于，所述研磨头装置还包括盖设在所述I/O信号控制面板上的保护盖，所述保护盖部分覆盖或者全部覆盖所述I/O信号控制面板。
6.如权利要求1所述的化学机械研磨机台，其特征在于，所述化学机械研磨机台还包括：研磨垫调节器，置于所述研磨垫上，用于刮平所述研磨垫的表面且去除研磨垫上的杂质。
7.如权利要求1所述的化学机械研磨机台，其特征在于，所述化学机械研磨机台还包括：研磨头清洗装置，对准所述研磨头设置，用于定期清洗研磨头。
8.如权利要求1所述的化学机械研磨机台，其特征在于，所述化学机械研磨机台还包括：去离子水自动清洗装置，对准研磨垫设置，用于自动清洗研磨垫。
9.如权利要求1所述的化学机械研磨机台，其特征在于，所述化学机械研磨机台还包括：晶圆装卸单元，对准所述研磨头设置，用于将晶圆传递给研磨头以及将晶圆从研磨头上取走。
10.如权利要求1所述的化学机械研磨机台，其特征在于，所述研磨垫为多个。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CX01 | Expiry of patent term |
Granted publication date: 20150107 |