CN111070076A - 化学机械研磨设备 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种化学机械研磨设备,包括:研磨头、设置有研磨垫的研磨台和包括修整头、导轨和转动轴的研磨垫修整器,当化学机械研磨设备处于工作状态时,磨头在沿研磨垫的直径方向做往复直线运动,修整头在沿导轨的方向做往复直线运动的同时绕转动轴做往复摆动运动。本申请通过将研磨头设置为在其工作状态中沿研磨垫的直径方向做往复直线运动,将研磨垫修整器的修整头在其工作状态中沿其导轨的方向做往复直线运动的同时绕其转动轴做往复摆动运动,扩大了研磨垫修整器对研磨垫的修整范围,从而在一定程度上提高了化学机械研磨设备的研磨效率。
Description
技术领域
本申请涉及半导体制造中的化学机械研磨技术领域,具体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,化学机械研磨(Chemical Mechanical Polishing,CMP)是达成全局平坦化的一种较佳的工艺过程,尤其是在半导体制作工艺进入亚微米领域后,化学机械研磨已成为一项不可或缺的工艺技术。
图1示出了相关技术中提供的化学机械研磨设备的俯视结构示意图。如图1所示,相关技术中提供的化学机械研磨设备100包括:研磨平台(Platen)110、研磨头(Head)120、研磨垫修整器(Pad Condition)130以及研磨垫(Pad)140。
在化学机械研磨过程中,晶圆(图1中未标示)吸附在研磨头120上,且与研磨垫140接触,研磨平台110带动研磨垫140绕研磨平台110的圆心转动,研磨头沿箭头1001的方向运动,对晶圆进行研磨;同时,研磨垫修整器130沿箭头1002的方向运动,对研磨垫140进行打磨,去除研磨垫140表面沟槽的研磨残渣,修复研磨垫140表面沟槽的形态。
然而,相关技术中提供的化学机械研磨设备在化学机械研磨过程中,研磨垫修整器的修复范围受到其自身的运动轨迹、研磨头的运动轨迹和研磨平台转速的影响,难以保证对整个研磨垫进行较为全面的,有效的打磨,研磨效率相对较低;同时,由于研磨垫修整器和研磨头的运动范围有重叠,容易发生撞头的事故,从而影响制造效率。
发明内容
本申请提供了一种化学机械研磨设备,可以解决相关技术中提供的化学机械研磨设备的研磨效率较低的问题。
一方面,本申请实施例提供了一种化学机械研磨设备,包括:
研磨头,所述研磨头用于将晶圆固定在其下方;
研磨台,所述研磨台上设置有研磨垫,所述研磨垫用于对所述晶圆进行化学机械研磨;
研磨垫修整器,所述研磨垫修整器包括修整头、导轨和转动轴,所述修整头与所述导轨连接,所述导轨和所述转动轴连接,所述修整头用于对所述研磨垫进行修整,以去除所述研磨垫表面沟槽的研磨残渣,和/或,修复所述研磨垫表面沟槽的形态;
当所述化学机械研磨设备处于工作状态时,所述研磨台带动所述研磨垫沿所述研磨台的中心自转,所述研磨头位于所述研磨台的上方且使所述晶圆与所述研磨垫接触,所述修整头位于所述研磨台的上方且所述修整头与所述研磨垫接触对所述研磨垫进行修整;
所述研磨头在所述工作状态中沿所述研磨垫的直径方向做往复直线运动,所述修整头在所述工作状态中沿所述导轨的方向做往复直线运动的同时绕所述转动轴做往复摆动运动。
可选的,当所述研磨头沿所述研磨垫的直径方向进行远离所述研磨垫中心的运动时,所述修整头做所述往复摆动运动的同时沿所述导轨的方向进行接近所述研磨垫中心的运动;
当所述研磨头沿所述研磨垫的直径方向进行接近所述研磨垫中心的运动时,所述修整头做所述往复摆动运动的同时沿所述导轨的方向进行远离所述研磨垫中心的运动。
可选的,所述导轨上还设置有主轴马达,所述主轴马达用于驱动所述修整头做所述往复直线运动。
可选的,当所述化学机械研磨设备处于工作状态时,每隔第一预定时间间隔,所述研磨台改变自转方向。
可选的,所述研磨头沿所述研磨垫的直径方向的直线移动范围为从所述研磨垫的中心至所述研磨垫的边缘。
可选的,还包括研磨液管,所述研磨液管用于当所述化学机械研磨设备处于工作状态时,将研磨液喷洒至所述研磨垫。
可选的,当所述化学机械研磨设备处于所述工作状态时,所述研磨头还沿其中心进行自转。
可选的,当所述化学机械研磨设备处于所述工作状态时,每隔第二预定时间间隔,所述研磨头改变自转方向。
可选的,当所述化学机械研磨设备处于所述工作状态时,所述修整头还沿其中心进行自转。
可选的,当所述化学机械研磨设备处于所述工作状态时,每隔第三预定时间间隔,所述修整头改变自转方向。
本申请技术方案,至少包括如下优点:
通过将研磨头设置为在其工作状态中沿研磨垫的直径方向做往复直线运动,将研磨垫修整器的修整头在其工作状态中沿其导轨的方向做往复直线运动的同时绕其转动轴做往复摆动运动,扩大了研磨垫修整器对研磨垫的修整范围,从而在一定程度上提高了化学机械研磨设备的研磨效率。
附图说明
为了更清楚地说明本申请具体实施方式或现有技术中的技术方案,下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本申请的一些实施方式,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是相关技术中提供的化学机械研磨设备的俯视结构示意图;
图2是本申请一个示例性实施例提供的化学机械研磨设备的俯视结构示意图;
图3是本申请一个示例性实施例提供的化学机械研磨设备的剖视结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图,对本申请中的技术方案进行清楚、完整的描述,显然,所描述的实施例是本申请的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在不做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例,都属于本申请保护的范围。
在本申请的描述中,需要说明的是,术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本申请和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本申请的限制。此外,术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本申请的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电气连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,还可以是两个元件内部的连通,可以是无线连接,也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
此外,下面所描述的本申请不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
图2示出了本申请一个示例性实施例提供的化学机械研磨设备的俯视结构示意图;图3示出了本申请一个示例性实施例提供的化学机械研磨设备的剖视结构示意图。
参考图2和图3,该化学机械研磨设备200包括:
研磨头221,其用于将晶圆201固定在其下方。
研磨台211,其上设置有研磨垫240,该研磨垫240用于对晶圆201进行化学机械研磨。
研磨垫修整器,其包括修整头231、导轨232和转动轴234,修整头231与导轨232连接,导轨232和转动轴234连接,修整头231用于对研磨垫240进行修整,以去除研磨垫240表面沟槽的研磨残渣,和/或,修复研磨垫240表面沟槽的形态。
本实施例中,当化学机械研磨设备200处于工作状态时,研磨台211带动研磨垫240沿研磨台211的中心自转(即,绕图3中的主轴212旋转),研磨头221位于研磨台211的上方且使晶圆201与研磨垫240接触,修整头231位于研磨台221的上方且与研磨垫240接触对研磨垫240进行修整。
如图2所示,研磨头221在工作状态中沿研磨垫240的直径方向(如图2中箭头2001所示的方向)做往复直线运动;修整头231在工作状态中沿导轨232的方向(如图2中箭头2003所示的方向)做往复直线运动的同时绕转动轴234做往复摆动运动(如图2中箭头2002所示的方向)。
综上所述,本实施例中,通过将研磨头设置为在其工作状态中沿研磨垫的直径方向做往复直线运动,将研磨垫修整器的修整头在其工作状态中沿其导轨的方向做往复直线运动的同时绕其转动轴做往复摆动运动,扩大了研磨垫修整器对研磨垫的修整范围,从而在一定程度上提高了化学机械研磨设备的研磨效率。
可选的,本申请实施例中,当研磨头221沿研磨垫240的直径方向进行远离研磨垫240中心的运动时,修整头231做往复摆动运动的同时沿导轨232的方向进行接近研磨垫240中心的运动;当研磨头221沿研磨垫240的直径方向进行接近研磨垫240中心的运动时,修整头231做往复摆动运动的同时沿导轨232的方向进行远离研磨垫240中心的运动。通过将研磨头221和修整头231沿直线方向的位移设置为在工作状态的任一时刻指向同一方向,能够增加研磨垫修整器的修整范围的同时,降低了修整头231和研磨头221的碰撞几率。
可选的,本申请实施例中,当化学机械研磨设备200处于工作状态时,每隔第一预定时间间隔△T1,研磨台211改变自转方向。例如,在第i时刻研磨台211的自传方向为顺时针方向,在第i+△T1时刻,研磨台211的自传方向为逆时针方向,在第i+2△T1时刻,研磨台211的自传方向为顺时针方向。通过改变研磨台211的自传方向,能够提高化学机械研磨设备的研磨效果,其中,i为整数。
可选的,本申请实施例中,研磨头221沿研磨垫240的直径方向的直线移动范围为从研磨垫的240中心至研磨垫240的边缘。
可选的,本申请实施例中,化学机械研磨设备200还包括研磨液管(图2、图3中未示出),该研磨液管用于当化学机械研磨设备200处于工作状态时,将研磨液喷洒至研磨垫240。
可选的,本申请实施例中,当化学机械研磨设备200处于工作状态时,研磨头221还沿其中心进行自转(即,绕图3中的研磨转动轴223旋转);当处于工作状态时,每隔第二预定时间间隔△T2,研磨头221改变自转方向。例如,在第j时刻研磨头221的自传方向为顺时针方向,在第j+△T2时刻,研磨头221的自传方向为逆时针方向,在第j+2△T2时刻,研磨头221的自传方向为顺时针方向。通过改变研磨头221的自传方向,能够提高化学机械研磨设备的研磨效果,其中,j为整数。
可选的,本申请实施例中,当化学机械研磨设备200处于工作状态时,修整头231还沿其中心进行自转(即,绕图3中的修整转动轴233旋转);可选的,当处于工作状态时,每隔第三预定时间间隔△T3,修整头231改变自转方向。例如,在第k时刻修整头231的自传方向为顺时针方向,在第k+△T2时刻,修整头231的自传方向为逆时针方向,在第k+2△T2时刻,修整头231的自传方向为顺时针方向。通过改变修整头231的自传方向,能够提高化学机械研磨设备的修整效果,其中,k为整数。
可选的,本申请实施例中,修整头231与研磨垫240接触的表面形成有多个凸出的金刚石(图2、图3中未示出)。
本申请实施例中,研磨台211、研磨头221以及修整头231可通过各自对应的驱动装置(图2、图3中未示出),基于控制装置(图2、图3中未示出)的控制信号进行运动。该控制装置包括处理器和存储器,存储器中存储有至少一条指令或者程序,该指令或程序由处理器加载并向化学机械研磨设备中的驱动装置发送控制信号。
示例性的,修整头231的驱动装置包括主轴马达(图2、图3中未示出),该主轴马达设置于轨道232上,其用于驱动修整头231做所述往复直线运动。
显然,上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例,而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说,在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本申请创造的保护范围之中。
Claims (10)
1.一种化学机械研磨设备,其特征在于,包括:
研磨头,所述研磨头用于将晶圆固定在其下方;
研磨台,所述研磨台上设置有研磨垫,所述研磨垫用于对所述晶圆进行化学机械研磨;
研磨垫修整器,所述研磨垫修整器包括修整头、导轨和转动轴,所述修整头与所述导轨连接,所述导轨和所述转动轴连接,所述修整头用于对所述研磨垫进行修整,以去除所述研磨垫表面沟槽的研磨残渣,和/或,修复所述研磨垫表面沟槽的形态;
当所述化学机械研磨设备处于工作状态时,所述研磨台带动所述研磨垫沿所述研磨台的中心自转,所述研磨头位于所述研磨台的上方且使所述晶圆与所述研磨垫接触,所述修整头位于所述研磨台的上方且所述修整头与所述研磨垫接触对所述研磨垫进行修整;
所述研磨头在所述工作状态中沿所述研磨垫的直径方向做往复直线运动,所述修整头在所述工作状态中沿所述导轨的方向做往复直线运动的同时绕所述转动轴做往复摆动运动。
2.根据权利要求1所述的设备,其特征在于,当所述研磨头沿所述研磨垫的直径方向进行远离所述研磨垫中心的运动时,所述修整头做所述往复摆动运动的同时沿所述导轨的方向进行接近所述研磨垫中心的运动;
当所述研磨头沿所述研磨垫的直径方向进行接近所述研磨垫中心的运动时,所述修整头做所述往复摆动运动的同时沿所述导轨的方向进行远离所述研磨垫中心的运动。
3.根据权利要求2所述的设备,其特征在于,所述导轨上还设置有主轴马达,所述主轴马达用于驱动所述修整头做所述往复直线运动。
4.根据权利要求3所述的设备,其特征在于,当所述化学机械研磨设备处于工作状态时,每隔第一预定时间间隔,所述研磨台改变自转方向。
5.根据权利要求4所述的设备,其特征在于,所述研磨头沿所述研磨垫的直径方向的直线移动范围为从所述研磨垫的中心至所述研磨垫的边缘。
6.根据权利要求1至5任一所述的设备,其特征在于,还包括研磨液管,所述研磨液管用于当所述化学机械研磨设备处于工作状态时,将研磨液喷洒至所述研磨垫。
7.根据权利要求6所述的设备,其特征在于,当所述化学机械研磨设备处于所述工作状态时,所述研磨头还沿其中心进行自转。
8.根据权利要求7所述的设备,其特征在于,当所述化学机械研磨设备处于所述工作状态时,每隔第二预定时间间隔,所述研磨头改变自转方向。
9.根据权利要求6所述的设备,其特征在于,当所述化学机械研磨设备处于所述工作状态时,所述修整头还沿其中心进行自转。
10.根据权利要求9所述的设备,其特征在于,当所述化学机械研磨设备处于所述工作状态时,每隔第三预定时间间隔,所述修整头改变自转方向。
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20200428 |
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