CN214445531U - 研磨设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种研磨设备，包括研磨垫、纯水存储罐、高压泵及喷洒装置，所述纯水存储罐与纯水源相连通，所述高压泵与所述纯水存储罐及喷洒装置相连通，所述纯水存储罐的纯水经所述高压泵增压后经所述喷洒装置高压喷洒到所述研磨垫表面以对所述研磨垫进行修整。本实用新型的研磨设备经改善的结构设计，可以将纯水以高压方式喷洒到研磨垫表面以对研磨垫进行修整，利用高压冲击力将研磨垫内的颗粒杂质等异物完全去除，可以有效遏制研磨垫的玻璃化，提高研磨垫的表面均匀性，由此减少研磨垫的使用量及改善晶圆表面平坦度，且无需使用化学品，有助于减少环境污染。采用本申请的研磨设备进行晶圆的研磨抛光，有助于提高研磨良率及降低研磨成本。

Description

研磨设备

技术领域

本实用新型涉及半导体制造技术领域，特别是涉及一种研磨设备。

背景技术

为降低生产成本及提高器件性能，半导体技术一直在朝高集成度的方向快速发展。半导体器件的设计线宽越小，晶圆表面平坦度的偏差就越容易导致线路歪曲变形，由此导致器件收率下降。因此对晶圆的表面平坦度以及表面特性的要求愈发严格。

晶圆制备过程中的一系列的抛光处理是通过对晶圆表面进行一定量的研磨以去除在前序工艺中产生的缺陷，由此最终确定晶圆的表面形貌。同时，通过对晶圆进行镜面研磨以控制晶圆表面的微细特征。通常第一次抛光工艺是为了确保一定量的研磨量和平坦度，而第二次抛光是为了控制表面的微细特征。

第一次抛光过程中，在将晶圆表面去除一定厚度时，晶圆表面研磨掉的物质会和研磨剂内的粒子相结合，其结合产物的一部分会渗透至研磨垫内，导致研磨垫的玻璃化(由高弹态向玻璃态的转变，即研磨垫失去弹性，表面变坚硬，这会造成晶圆的损伤，故玻璃化严重的研磨垫无法继续使用)，而一部分则被回收至研磨剂供应槽。研磨垫的玻璃化程度不断累积，导致研磨垫的更换次数增加及研磨垫的表面均匀性劣化，进而导致研磨垫的研磨作业量(使用寿命)减少及晶圆表面平坦度的恶化。

现有的批次型抛光工艺中，在对一批次晶圆完成抛光处理后，会使用带有毛刷和/或钻石头的修整器对研磨垫进行修整，但这难以有效地将研磨垫内存在的异物质完全去除。

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研磨设备，用于解决研磨设备在用于晶圆研磨抛光时，晶圆表面研磨掉的物质会和研磨剂内的粒子相结合，其结合产物的一部分会渗透至研磨垫内，导致研磨垫的玻璃化，研磨垫的玻璃化程度不断累积，会导致研磨垫的更换次数增加及研磨垫的表面均匀性劣化，进而导致研磨垫的研磨作业量(使用寿命)减少及晶圆表面平坦度的恶化，而现有技术中通过带毛刷和/或钻石头的修整器对研磨垫进行修整难以有效地将研磨垫内存在的异物质完全去除等问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种研磨设备，包括研磨垫、纯水存储罐、高压泵及喷洒装置，所述纯水存储罐与纯水源相连通，所述高压泵与所述纯水存储罐及喷洒装置相连通，所述纯水存储罐的纯水经所述高压泵增压后经所述喷洒装置高压喷洒到所述研磨垫表面以对所述研磨垫进行修整。

可选地，所述纯水存储罐内设置有液位计，所述纯水存储罐和所述纯水源相连接的管路上设置有阀门，当所述液位计监测到所述纯水存储罐内的纯水低于预设液位时，开启所述阀门对纯水存储罐进行补给。

更可选地，所述阀门为电动阀，所述研磨设备还包括控制装置，所述控制装置与所述电动阀及液位计相连接，以根据所述液位计的监测结果控制所述阀门的开闭。

可选地，所述高压泵为多个，多个高压泵依次相互连通，以对纯水进行层层增压。

可选地，所述纯水存储罐包括聚乙烯储罐。

可选地，所述纯水存储罐的容积大于等于400L，增压后喷洒到研磨垫上的纯水的喷洒压力大于等于40kgf。

可选地，所述喷洒装置包括喷嘴、供应管路及支撑架，所述供应管路与所述高压泵相连通，且与所述支撑架相连接，所述喷嘴与所述供应管路远离所述高压泵的一端相连接。

可选地，所述研磨设备还包括驱动装置，与所述支撑架和/或所述研磨垫相连接，用于驱动所述支撑架和/或所述研磨垫旋转和/或升降。

可选地，所述研磨设备还包括位置传感器，与所述支撑架相连接，所述位置传感器与所述驱动装置相连接，以根据所述位置传感器的检测结果由所述驱动装置对所述支撑架和/或所述研磨垫的位置进行调整。

可选地，所述高压泵为多个，多个高压泵通过多条管路连接于所述纯水存储罐和喷洒装置之间，且各管路上均设置有切换阀，以根据需要切换向所述喷洒装置供水的管路。

如上所述，本实用新型的研磨设备，具有以下有益效果：本实用新型的研磨设备经改善的结构设计，可以将纯水以高压方式喷洒到研磨垫表面以对研磨垫进行修整，利用高压纯水的冲击力将研磨垫内的颗粒杂质等异物完全去除，可以有效遏制研磨垫的玻璃化，提高研磨垫的表面均匀性，由此减少研磨垫的使用量及改善晶圆表面平坦度，且无需使用化学品，有助于减少环境污染。采用本实用新型的研磨设备进行晶圆的研磨抛光，有助于提高研磨良率及降低研磨成本。

附图说明

图1显示为本实用新型提供的研磨设备的局部俯视结构示意图。

图2显示为本实用新型提供的研磨设备中的喷洒装置与研磨垫的位置关系示意图。

图3显示为图1沿AA’线方向的截面结构示意图。

元件标号说明

11 研磨垫

12 纯水存储罐

13 管路

14 高压泵

15 喷洒装置

151 喷嘴

152 供应管路

153 支撑架

16 液位计

17 阀门

18 驱动装置

19 位置传感器

20 切换阀

21 喷水枪

22 排水管路

23 排水阀

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。

请参阅图1至图3。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所能涵盖的范围内。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，在无实质技术内容的变更下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。

现有的研磨设备在需要进行研磨垫的修整时，通常采用带毛刷和/或钻石头的修整器进行修整，但这种修整方式难以有效去除研磨垫内的颗粒杂质等异物，难以有效遏制研磨垫的玻璃化。故而本申请提出了一种改善方案。

如图1至图3所示，本实用新型提供一种研磨设备，包括研磨垫11、纯水存储罐12、高压泵14及喷洒装置15；所述纯水存储罐12与纯水源(未示出)通过管路相连通，用于存储纯水；所述高压泵14与所述纯水存储罐12及喷洒装置15通过管路相连通，所述纯水存储罐12的纯水经所述高压泵14增压后经所述喷洒装置15高压喷洒到所述研磨垫11表面以对所述研磨垫11进行修整。本实用新型的研磨设备经改善的结构设计，可以将纯水以高压方式喷洒到研磨垫表面以对研磨垫进行修整，利用高压纯水的冲击力将研磨垫内的颗粒杂质等异物完全去除，可以有效遏制研磨垫的玻璃化，提高研磨垫的表面均匀性，由此减少研磨垫的使用量(即延长其使用寿命)及改善晶圆表面平坦度，且无需使用化学品，有助于减少环境污染。采用本实用新型的研磨设备进行晶圆的研磨抛光，有助于提高研磨良率及降低研磨成本。

在一示例中，所述纯水存储罐12内设置有液位计16，所述液位计16可以为单个或多个，所述纯水存储罐12和所述纯水源相连接的管路13上设置有阀门17，当所述液位计16监测到所述纯水存储罐12内的纯水低于预设液位时，开启所述阀门17对纯水存储罐12进行纯水补给。

在进一步的示例中，所述阀门17为电动阀，所述研磨设备还包括控制装置(未示出)，所述控制装置与所述电动阀及液位计16相连接，以根据所述液位计16的监测结果控制所述阀门17的开闭，即实现所述纯水存储罐12的自动补给功能。所述控制装置包括但不限于PLC控制器，所述控制器可以控制整个研磨设备的作业，比如除前述提及的补水外，还可以控制喷洒装置15的喷洒作业及后续提及的驱动装置18等，以提高整个设备的自动化水平。

所述纯水存储罐12的材质可以根据需要设置，比如可以为透明的存储罐，包括但不限于聚乙烯储罐。其体积可以根据研磨设备的规格和/或研磨工艺需要而定，比如在200mm及以上型号的研磨设备中，所述纯水存储罐12的容积较佳地为大于等于400L。为确保较好的清洗效果，作为示例，增压后喷洒到研磨垫11上的纯水的喷洒压力大于等于40kgf。所述纯水存储罐12上还设置有排水口(未示出)，纯水存储罐12经排水口与排水管路22相连接，排水管路22上可设置排水阀23，排水阀23可以为电动阀并可与前述的控制装置相连接，以在需要时进行排水。所述研磨设备还可以设置喷水枪21，喷水枪21同样与所述高压泵14通过管路13相连通，且对应的管路13上也可以设置电动阀并通过控制装置控制。

在一示例中，所述高压泵14为多个，比如为2个或以上，多个高压泵14依次相互连通，以对纯水进行层层增压(即多个高压泵14位于同一条供水通道上)，以提高喷洒出的纯水的压力以增强其去污能力。多个高压泵14的功率可以相同或不同，具体不做限制。

在一示例中，所述高压泵14为多个，多个高压泵14通过多条管路13连接于所述纯水存储罐12和喷洒装置15之间，且各管路13上均设置有切换阀20，切换阀20可以位于高压泵14和纯水存储罐12之间的管路13上和/或位于纯水存储罐12和喷洒装置15之间的管路13上，以根据需要切换向所述喷洒装置15供水的管路13，即多个高压泵14形成多条纯水供应通道，多条供应通道的纯水的喷洒压力可以相同或不同。设置多条供应通道可以提高抛光设备的稳定性，比如当其中一条供应通道出现故障时可以及时切换到另一条供应通道上。当然，单个管路13上可以包括单个或多个高压泵14。

所述喷洒装置15至少包括出水端，比如可以是一个带出水口的管路。而为起到较好的喷洒效果，作为示例，所述喷洒装置15包括喷嘴151、供应管路152及支撑架153，所述供应管路152与所述高压泵14相连通，且与所述支撑架153相连接，供应管路152也可以为聚乙烯材质，所述喷嘴151与所述供应管路152远离所述高压泵14的一端相连接。由于有所述支撑架153的支撑，故而所述供应管路152的形状、长度等可以有更灵活的设置，便于调整喷嘴151位置，以在修整过程中对研磨垫11表面进行均匀修整。所述喷嘴151可以为单个或多个，或者喷嘴151可以为包括多个大小相同且均匀间隔分布的出水孔的出水装置，比如类似淋浴头的结构。

在进一步的示例中，所述研磨设备还包括驱动装置18，比如马达，与所述支撑架153和/或所述研磨垫11相连接，用于驱动所述支撑架153和/或所述研磨垫11旋转和/或升降，所述驱动装置18可与前述的控制装置相连接。比如驱动装置18可以驱动支撑架153旋转，由此带动供应管路152及喷嘴151旋转。所述驱动装置18还可以驱动支撑架153升降，以根据需要调整喷嘴151相对研磨垫11的高度。或者所述驱动装置18可以驱动研磨垫11旋转，还可以是可同时驱动支撑架153和研磨垫11(可以通过同一个或不同的马达驱动支撑架153和研磨垫11)。通过设置所述驱动装置18，可以进一步提高修整的均匀性，提高研磨垫11的表面平坦度。

在进一步的示例中，所述研磨设备还包括位置传感器19，与所述支撑架153相连接，所述位置传感器19与所述驱动装置18相连接，以根据所述位置传感器19的检测结果由所述驱动装置18对所述支撑架153和/或所述研磨垫11的位置进行调整。所述位置传感器19可与前述的控制装置相连接，以进一步提高设备的自动化水平。

采用本实用新型的研磨设备，可以在完成每片晶圆的研磨抛光后对研磨垫进行喷洒修整，也可以是在完成多片晶圆的研磨抛光后对研磨垫进行喷洒修整。利用高压纯水将研磨垫内的颗粒杂质等异物及时有效去除，在无需使用化学品的情况下可以缓解乃至避免研磨垫的玻璃化，有助于提高研磨垫的表面均匀性和使用寿命，从而有助于提高研磨良率和降低研磨成本。

综上所述，本实用新型提供一种研磨设备，包括研磨垫、纯水存储罐、高压泵及喷洒装置，所述纯水存储罐与纯水源相连通，所述高压泵与所述纯水存储罐及喷洒装置相连通，所述纯水存储罐的纯水经所述高压泵增压后经所述喷洒装置高压喷洒到所述研磨垫表面以对所述研磨垫进行修整。本实用新型的研磨设备经改善的结构设计，可以将纯水以高压方式喷洒到研磨垫表面以对研磨垫进行修整，利用高压冲击力将研磨垫内的颗粒杂质等异物完全去除，可以有效遏制研磨垫的玻璃化，提高研磨垫的表面均匀性，由此减少研磨垫的使用量及改善晶圆表面平坦度，且无需使用化学品，有助于减少环境污染。采用本实用新型的研磨设备进行晶圆的研磨抛光，有助于提高研磨良率及降低研磨成本。所以，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 (10)

1.一种研磨设备，其特征在于，包括研磨垫、纯水存储罐、高压泵及喷洒装置，所述纯水存储罐与纯水源相连通，所述高压泵与所述纯水存储罐及喷洒装置相连通，所述纯水存储罐的纯水经所述高压泵增压后经所述喷洒装置高压喷洒到所述研磨垫表面以对所述研磨垫进行修整。

2.根据权利要求1所述的研磨设备，其特征在于，所述纯水存储罐内设置有液位计，所述纯水存储罐和所述纯水源相连接的管路上设置有阀门，当所述液位计监测到所述纯水存储罐内的纯水低于预设液位时，开启所述阀门对纯水存储罐进行补给。

3.根据权利要求2所述的研磨设备，其特征在于，所述阀门为电动阀，所述研磨设备还包括控制装置，所述控制装置与所述电动阀及液位计相连接，以根据所述液位计的监测结果控制所述阀门的开闭。

4.根据权利要求1所述的研磨设备，其特征在于，所述高压泵为多个，多个高压泵依次相互连通，以对纯水进行层层增压。

5.根据权利要求1所述的研磨设备，其特征在于，所述纯水存储罐包括聚乙烯储罐。

6.根据权利要求1所述的研磨设备，其特征在于，所述纯水存储罐的容积大于等于400L，增压后喷洒到研磨垫上的纯水的喷洒压力大于等于40kgf。

7.根据权利要求1所述的研磨设备，其特征在于，所述喷洒装置包括喷嘴、供应管路及支撑架，所述供应管路与所述高压泵相连通，且与所述支撑架相连接，所述喷嘴与所述供应管路远离所述高压泵的一端相连接。

8.根据权利要求7所述的研磨设备，其特征在于，所述研磨设备还包括驱动装置，与所述支撑架和/或所述研磨垫相连接，用于驱动所述支撑架和/或所述研磨垫旋转和/或升降。

9.根据权利要求8所述的研磨设备，其特征在于，所述研磨设备还包括位置传感器，与所述支撑架相连接，所述位置传感器与所述驱动装置相连接，以根据所述位置传感器的检测结果由所述驱动装置对所述支撑架和/或所述研磨垫的位置进行调整。

10.根据权利要求1-9任一项所述的研磨设备，其特征在于，所述高压泵为多个，多个高压泵通过多条管路连接于所述纯水存储罐和喷洒装置之间，且各管路上均设置有切换阀，以根据需要切换向所述喷洒装置供水的管路。

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