CN210209950U - 化学机械研磨设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种化学机械研磨设备，包括：研磨头，用于固定晶圆；研磨台，与所述研磨头面向设置，以及所述研磨台靠近所述研磨头的一侧固定有研磨垫，所述研磨台用于带动所述研磨垫旋转以研磨固定在所述研磨头上的晶圆；研磨液供给装置，用于向所述研磨垫提供研磨液；研磨液反弹板，设置在所述研磨台的外侧，用于在所述研磨台带动所述研磨垫旋转以研磨晶圆的过程中，将所述研磨垫甩出的研磨液反弹回所述研磨垫上。利用本实用新型提供的化学机械研磨设备研磨后的晶圆均匀度较高。

Description

化学机械研磨设备

技术领域

本实用新型涉及半导体制造技术领域，特别涉及一种化学机械研磨设备。

背景技术

在半导体制造工艺中，通常需要研磨晶圆。具体的，利用研磨头将晶圆固定在研磨垫表面，再旋转所述研磨垫，以研磨晶圆。其中，为了提高研磨垫对晶圆的研磨效率，在研磨晶圆的过程中，会向研磨垫表面提供研磨液，该研磨液可以软化晶圆表面，易于晶圆的研磨。

但是，在研磨过程中，由于所述研磨垫处于旋转状态，则所述研磨垫边缘上的部分研磨液受离心力影响，会被甩出研磨垫，导致所述研磨垫边缘表面的研磨液远远少于研磨垫中心表面的研磨液，进而使得研磨垫边缘部分对晶圆的研磨效率，低于研磨垫中心部分对晶圆的研磨效率，从而使得研磨后的晶圆边缘部分的厚度与中心部分的厚度不同，对晶圆的均匀度造成影响。

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设备，以解决现有化学机械研磨设备影响研磨后的晶圆的均匀度的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种化学机械研磨设备，包括：

研磨头，用于固定晶圆；

研磨台，与所述研磨头面向设置，以及所述研磨台靠近所述研磨头的一侧固定有研磨垫，所述研磨台用于带动所述研磨垫旋转以研磨固定在所述研磨头上的晶圆；

研磨液供给装置，用于向所述研磨垫提供研磨液；

研磨液反弹板，设置在所述研磨台的外侧，用于在所述研磨台带动所述研磨垫旋转以研磨晶圆的过程中，将所述研磨垫甩出的研磨液反弹回所述研磨垫上。

可选的，所述化学机械研磨设备还包括研磨垫修整器，用于修整所述研磨垫表面；

所述研磨垫修整器包括驱动器、移动轴和修整盘，所述驱动器设置于所述研磨台外侧，与所述移动轴的一端连接，用于驱动所述移动轴移动；所述移动轴的另一端延伸至所述研磨台上方；所述修整盘设置在所述移动轴的另一端，并且，所述修整盘与所述研磨垫表面接触，用于修整所述研磨垫。

可选的，所述研磨液反弹板位于所述驱动器和所述研磨台之间；

以及，所述研磨液反弹板包括并排连接的第一子反弹板和第二子反弹板，所述第一子反弹板的高度高于所述第二子反弹板的高度；

其中，所述移动轴在所述第二子反弹板的上方往复移动。

可选的，所述第一子反弹板和所述第二子反弹板的高度差介于3～5厘米之间。

可选的，所述研磨液反弹板可升降设置于所述研磨台的外侧。

可选的，所述研磨液反弹板与所述研磨台之间的距离介于3～5毫米之间。

可选的，所述研磨台为圆柱体，所述研磨液反弹板为圆弧体或圆环体。

可选的，所述研磨液反弹板包括聚氯乙烯板。

由上述内容可知，本实施例中的化学机械研磨设备中包括用于反弹研磨液的研磨液反弹板，并且，该研磨液反弹板设置于研磨台的外围。以及，在利用研磨台带动研磨垫旋转以研磨晶圆的过程中，研磨垫边缘上的研磨液会被甩至研磨液反弹板上，而所述研磨液反弹板会将甩出的研磨液反弹回研磨垫边缘，则降低了研磨垫边缘表面上研磨液的损失，同时还降低了研磨垫边缘表面的研磨液与中心表面的研磨液的分布差异，使得所述研磨垫边缘部分对于晶圆的研磨效率，与研磨垫中心部分对于晶圆的研磨效率相差较小，则研磨后的晶圆边缘部分厚度与中心部分厚度相差较小，确保了研磨后的晶圆的均匀度。

附图说明

图1是本实用新型一实施例的一种化学机械研磨设备的结构示意图；

图2是本实用新型一实施例的一种化学机械研磨设备的俯视图；

图3是本实用新型一实施例的一种研磨液反弹板与研磨垫修整器的位置关系示意图；

图4是本实用新型一实施例的另一种化学机械研磨设备的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本实用新型提出的化学机械研磨设备作进一步详细说明。根据下面说明书，本实用新型的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本实用新型实施例的目的。

图1是本实用新型一实施例的一种化学机械研磨设备的结构示意图，如图1所示，所述化学机械研磨设备可以包括：

研磨头01，用于固定晶圆。

研磨台02，与所述研磨头01面向设置，以及所述研磨台02靠近所述研磨头01的一侧固定有研磨垫(图中为标出)，所述研磨台02用于带动所述研磨垫旋转以研磨固定在所述研磨头01上的晶圆，所述研磨台一般为圆柱体。

研磨液供给装置03，用于在利用研磨垫研磨晶圆的过程中，向所述研磨垫提供研磨液A，以便利用所述研磨液软化晶圆表面，进而提高晶圆的研磨效率，其中，所述研磨液中包括有研磨颗粒，所述研磨颗粒为带电荷颗粒。

研磨液反弹板04，围绕设置在所述研磨台02的外侧，用于在所述研磨台02带动所述研磨垫旋转以研磨晶圆的过程中，将所述研磨垫甩出的研磨液反弹回所述研磨垫上。其中，所述研磨液反弹板04与所述研磨台02之间的距离可以介于3～5毫米之间，所述研磨液反弹板04可以为圆环体。

具体的，图2是本实用新型一实施例的一种化学机械研磨设备的俯视图。如图2所示，在研磨晶圆时，当所述研磨台的旋转方向为逆时针(例如图2中的方向B)时，所述研磨垫上的研磨液A由于离心力会被甩出至所述研磨液反弹板04上，此时，所述研磨液反弹板04可以将所述甩出的研磨液反弹回研磨垫上，降低了研磨垫边缘表面上研磨液的损失。

此外，还需说明的是，所述研磨液反弹板的材料可以包括聚氯乙烯，即，所述研磨液反弹板可以为聚氯乙烯板。其中，所述聚氯乙烯具有防静电能力，如此当研磨液中的研磨颗粒被甩至所述研磨液反弹板上时，所述被甩出的研磨颗粒也会被反弹回研磨垫上，降低了研磨垫上研磨液中研磨颗粒的损失。

进一步地，在本实施例中，为了保证所述研磨液反弹板的反弹效果，会定期对所述研磨液反弹板进行清洗，例如可以在更换研磨垫时，使用水枪或无尘布清洗所述研磨液反弹板，以确保所述研磨液反弹板表面的清洁度，进而保证所述研磨液反弹板的反弹效果。

进一步地，如图2所示，所述化学机械研磨设备还可以包括用于修整所述研磨垫表面的研磨垫修整器05。

所述研磨垫修整器05可以包括驱动器051、移动轴052和修整盘053。所述驱动器051设置于所述研磨台02外侧，并与所述移动轴052的一端连接，用于驱动所述移动轴052绕所述驱动器转动。所述移动轴052的另一端延伸至所述研磨台02上方，以及所述修整盘053设置在所述移动轴052的另一端，所述修整盘053同时还与所述研磨垫表面接触，用于修整所述研磨垫。

当研磨晶圆时，所述驱动器051会驱动所述移动轴052绕所述驱动器转动，以使所述移动轴052带动所述修整盘053紧贴所述研磨垫表面运动，以修整所述研磨垫表面。其中，所述移动轴052的转动范围可以为图2所示的扇形C。具体的，所述扇形C所在圆的圆心可以位于所述移动轴052远离所述研磨台02的一端，所述扇形C所在圆的半径可以为所述移动轴052的长度，所述扇形C可以包括第一边界线C1和第二边界线C2。

以及，当所述研磨头01的边缘线与所述研磨垫的中心点重合时，所述第一边界线C1朝向所述研磨头01的延长线会经过所述研磨头01的中心点M。并且所述第二边界线C2为：当所述修整盘053位于研磨垫边缘时，所述移动轴远离所述研磨台一端与所述修整盘中心的连线。同时，需要说明的是，本实施例中，所述第二边界线C2与所述研磨液供给装置03位于所述第一边界线C1的同一侧。

则本实施例中，在研磨晶圆的过程中，所述移动轴052可以以其远离所述研磨台的一端为原点，以其长度为半径，在所述第一边界线C1和所述第二边界线C2之间往复转动。

此外，需要说明的是，在本实施例中，由于所述驱动器051具体是设置在所述研磨液反弹板04远离所述研磨台02的一侧，则所述移动轴052会横跨所述研磨液反弹板04。并且，为了使得设置在所述移动轴052上的修整盘053可以接触到研磨垫，一般会使得所述移动轴052距离所述研磨垫的高度较低。此时，若所述研磨液反弹板04的高度较高，则会使得所述研磨液反弹板04与所述移动轴052相互碰触，当所述移动轴052转动时，会与所述研磨液反弹板发生摩擦，从而影响到所述移动轴052的转动。因此，需要使得所述研磨液反弹板中，与所述移动轴052转动范围对应的部分的高度较低，以确保所述移动轴能够正常转动。

进一步地，图3是本实用新型一实施例的一种研磨液反弹板04与研磨垫修整器的位置关系示意图，如图3所示，所述研磨液反弹板04具体可以包括相互连接的第一子反弹板041和第二子反弹板042，所述第一子反弹板041的高度高于所述第二子反弹板042的高度，两者的高度差可以介于3～5厘米之间。并且，高度较低的第二子反弹板042与所述移动轴052的转动范围相对应，以便在研磨晶圆的过程中，可以确保所述移动轴052能不受研磨液反弹板的影响正常转动。

本实施例中需要合理的确定所述第二子反弹板042的位置，以使得所述第二子反弹板042与所述移动轴的转动范围相对应。具体的，参考图2，可以将上述的移动轴的转动范围的第一边界线C1与所述研磨液反弹板的重合位置确定为所述第二子反弹板042的第一边界点H1，将所述第二边界线C2与所述研磨液反弹板的重合位置确定为所述第二子反弹板042的第二边界点H2。

之后，将位于所述第一边界点H1和所述第二边界点H2之间的研磨液反弹板设置为高度较低的第二子反弹板042，以使该高度较低的第二子反弹板042与所述移动轴的转动范围相对应，从而可以使得所述移动轴在转动的过程中不与所述第二子反弹板042相互摩擦，确保所述移动轴的正常转动。

此外，需要说明的是，本实用新型主要是为了防止晶圆研磨的过程中，所述研磨垫上的研磨液由于离心力被甩出研磨垫，而造成研磨垫上的研磨液分布不均匀的问题，在所述研磨垫外周围设置研磨液反弹板，以便所述研磨液反弹板可以将甩出的研磨液反弹回研磨垫，确保所述研磨垫上的研磨液分布均匀。

基于此，当化学机械研磨设备为图2所示的设备时，在研磨晶圆的过程中，主要是研磨垫上“位于所述研磨头和驱动器之间”的研磨液极易被甩出。因此，在其他实施例中，为了节省材料，可以仅在所述驱动器和所述研磨头之间设置研磨液反弹板。例如，图4是本实用新型一实施例的另一种化学机械研磨设备的结构示意图，如图4所述，所述研磨液反弹板04被设置于所述驱动器051和所述研磨头01之间，所述研磨液反弹板04为圆弧体。

进一步地，图4所示的研磨液反弹板04还具备有起始端K和结束端L。其中，所述起始端K的确定方式与上述的第二边界点H2(参考图2)的确定方式类同，本实施例在此不做赘述。

当确定出所述起始端K后，可以以所述起始端K为起点，朝靠近所述研磨头的方向延伸设置研磨液反弹板，直至所述研磨液反弹板围住了三分之一的研磨头，此时，停止延伸设置研磨液反弹板，即可得到如图4所示的具备起始端K和结束端L的圆弧体研磨液反弹板。

再进一步地，如图4所示，所述研磨液反弹板04还包括相互连接的第一子反弹板041和第二子反弹板042，并且所述第一子反弹板041的高度高于所述第二子反弹板042的高度，以及所述第二子反弹板042与所述移动轴052的转动范围相对应，以确保研磨液反弹板的能够正常转动。

其中，所述第二子反弹板042具备有两个边界点，其中一个边界点即为所述研磨液反弹板的起始端K，另一边界点为第三边界点H3。所述第三边界点H3的确定方式与上述中“当所述研磨液反弹板为圆环体时，所述第一边界点H1”的确定方式类同，本实施例在此不再赘述。

则，在确定了圆弧体的研磨液反弹板的两个边界点之后，即可基于该两个边界点设定出高度较低，且与移动轴的转动范围相对应的第二子反弹板042，从而可以确保所述移动轴052在转动的过程中不与所述第二子反弹板042相互摩擦，确保所述移动轴的正常转动。

此外，需要说明的是，本实施例中，无论所述研磨液反弹板为圆柱体还是圆弧体，所述研磨液反弹板都可以升降设置于研磨台02的外围。并且，当研磨完晶圆时，所述研磨液反弹板处于下降状态，此时，所述研磨液反弹板的上表面低于所述研磨台的上表面。当利用研磨台02研磨晶圆时，所述研磨液反弹板处于上升状态，此时，所述研磨液反弹板的上表面高于所述研磨垫的上表面，如此所述研磨垫上的研磨液可以被甩至所述研磨液反弹板上，进而所述研磨液反弹板可以将所述甩出的研磨液反弹回研磨垫上，降低了研磨垫边缘表面上研磨液的损失。

由上述内容可知，本实施例中的化学机械研磨设备中包括用于反弹研磨液的研磨液反弹板，并且，该研磨液反弹板设置于研磨台的外围。以及，在利用研磨台带动研磨垫旋转以研磨晶圆的过程中，研磨垫边缘上的研磨液会被甩至研磨液反弹板上，而所述研磨液反弹板会将甩出的研磨液反弹回研磨垫边缘，则降低了研磨垫边缘表面上研磨液的损失，同时还降低了研磨垫边缘表面的研磨液与中心表面的研磨液的分布差异，使得所述研磨垫边缘部分对于晶圆的研磨效率，与研磨垫中心部分对于晶圆的研磨效率相差较小，则研磨后的晶圆边缘部分厚度与中心部分厚度相差较小，确保了研磨后的晶圆的均匀度。

还需要说明的是，上述实施例中，仅以研磨台的旋转方向为图2所示的逆时针方向，以及研磨头、研磨液供给装置和研磨垫修整装置三者之间的位置关系如图2所示的位置关系为例进行说明的。但是，一般情况下，研磨台的旋转方向也可以为顺时针方向，且研磨头、研磨液供给装置和研磨垫修整装置三者之间的位置关系也可以不为图2所示的位置关系，此时，所述研磨液反弹板中第二子反弹板的位置与上述实施例中会略有不同，但是，通过本实用新型的研磨液反弹板中第二子反弹板的具体确定方式可以毫无疑义的推导出：当研磨台的旋转方向，以及研磨头、研磨液供给装置和研磨垫修整装置三者之间的位置关系与图2所示的不同时，相应的研磨液反弹板中第二子反弹板的确定方式，进而可以确定出第二子反弹板的对应设定位置。

因此，“当研磨台的旋转方向，以及研磨头、研磨液供给装置和研磨垫修整装置三者之间的位置关系与图2所示的不同时，相应的研磨液反弹板中第二子反弹板的设定位置”也属于本实用新型的保护范围。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

上述描述仅是对本实用新型较佳实施例的描述，并非对本实用新型范围的任何限定，本实用新型领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims (8)

1.一种化学机械研磨设备，其特征在于，所述设备包括：

研磨头，用于固定晶圆；

研磨台，与所述研磨头面向设置，以及所述研磨台靠近所述研磨头的一侧固定有研磨垫，所述研磨台用于带动所述研磨垫旋转以研磨固定在所述研磨头上的晶圆；

研磨液供给装置，用于向所述研磨垫提供研磨液；

研磨液反弹板，设置在所述研磨台的外侧，用于在所述研磨台带动所述研磨垫旋转以研磨晶圆的过程中，将所述研磨垫甩出的研磨液反弹回所述研磨垫上。

2.如权利要求1所述的化学机械研磨设备，其特征在于，所述化学机械研磨设备还包括研磨垫修整器，用于修整所述研磨垫表面；

所述研磨垫修整器包括驱动器、移动轴和修整盘，所述驱动器设置于所述研磨台外侧，与所述移动轴的一端连接，用于驱动所述移动轴移动；所述移动轴的另一端延伸至所述研磨台上方；所述修整盘设置在所述移动轴的另一端，并且，所述修整盘与所述研磨垫表面接触，用于修整所述研磨垫。

3.如权利要求2所述的化学机械研磨设备，其特征在于，所述研磨液反弹板位于所述驱动器和所述研磨台之间；

以及，所述研磨液反弹板包括并排连接的第一子反弹板和第二子反弹板，所述第一子反弹板的高度高于所述第二子反弹板的高度；

其中，所述移动轴在所述第二子反弹板的上方往复移动。

4.如权利要求3所述的化学机械研磨设备，其特征在于，所述第一子反弹板和所述第二子反弹板的高度差介于3～5厘米之间。

5.如权利要求1所述的化学机械研磨设备，其特征在于，所述研磨液反弹板可升降设置于所述研磨台的外侧。

6.如权利要求1所述的化学机械研磨设备，其特征在于，所述研磨液反弹板与所述研磨台之间的距离介于3～5毫米之间。

7.如权利要求1所述的化学机械研磨设备，其特征在于，所述研磨台为圆柱体，所述研磨液反弹板为圆弧体或圆环体。

8.如权利要求1所述的化学机械研磨设备，其特征在于，所述研磨液反弹板包括聚氯乙烯板。

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