[发明专利]化学机械研磨设备和用于化学机械研磨设备的防溅装置

说明书

技术领域

本发明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和用于化学机械研磨设备的防溅装置。

背景技术

随着超大规模集成电路ULSI(Ultra Large Scale Integration)的飞速发展，集成电路制造工艺变得越来越复杂和精细。为了提高集成度，降低制造成本，元件的特征尺寸(Feature Size)不断变小，芯片单位面积内的元件数量不断增加，平面布线已难以满足元件高密度分布的要求，只能采用多层布线技术利用芯片的垂直空间，进一步提高器件的集成密度。但多层布线技术的应用会造成晶片表面起伏不平，对图形制作极其不利，为此，常需要对晶片进行表面平坦化(Planarization)处理。目前，化学机械研磨法(CMP，ChemicalMechanical Polishing)是达成全局平坦化的最佳方法，该技术具有工艺简单、操作温度接近室温，可兼顾局部平坦化与全面平坦化要求的优点，尤其在半导体制作工艺进入亚微米(sub-micron)领域后，其已成为一项不可或缺的制作工艺技术。

化学机械抛光(CMP)是利用混有极小磨粒的化学溶液与加工表面发生化学反应来改变其表面的化学键，生成容易以机械方式去除的产物，再经机械摩擦去除化学反应物获得超光滑无损伤的平坦化表面的。图1为现有的化学机械研磨设备的结构示意图，如图1所示，该装置包括：外壳101，表面贴有研磨垫(polish pad)的转台(platen)102，研磨头103a和103b和用于输送研磨液(slurry)105的研磨液供应管(tube)104。研磨时，先将待研磨的晶片的待研磨面向下附着在研磨头103上，通过在研磨头103上施加下压力，使晶片紧压到研磨垫上；然后，表面贴有研磨垫的转台102在电机的带动下旋转，研磨头103也进行同向转动，实现机械研磨；同时，研磨液105通过研磨液供应管(tube)104输送到研磨垫上，并利用转台旋转的离心力均匀地分布在研磨垫上，在被研磨晶片和研磨垫之间形成一层液体薄膜，该薄膜与待研磨晶片的表面发生化学反应，可生成易去除的产物。这一过程结合机械作用和化学反应将晶片表面的材料去除。

化学机械研磨中需要加入大量的研磨液，并旋转转台和研磨头，使研磨液能均匀分布在研磨垫上，通过化学和机械的方法将晶片表面材料去除。在这一过程中，必然会有部分研磨液被甩出，而现有的化学机械研磨设备中，虽然将设备整体进行了封闭保护，但对于设备内部并没有很好的隔离措施，这就使得研磨旋转时，研磨液会飞溅到设备内的各个部位，难以清理。且这些研磨液会在设备内部结晶，脱落，形成颗粒污染源，易造成研磨后晶片的表面划痕。化学机械研磨(CMP)中的一个显著质量问题就是表面擦痕(Scratch)，经CMP处理后的薄层往往会在表面存有擦痕，这些小而难发现的擦痕易在金属间引起短路或开路现象，大大降低产品的成品率。图2为说明表面擦痕引起金属间短路的示意图，如图2所示，因为晶片表面存在的擦痕201，造成连接孔202和203之间电短路。

申请号为02120608.2的中国专利中公开了一种可减少刮痕的钨金属的化学机械研磨方法，该方法通过在研磨的前段和后段分别采用了标准的酸性钨研磨液和氧化物研磨液进行研磨，实现了钨金属研磨表面刮痕的减少。但是但是该发明未解决研磨过程中的研磨液飞溅的问题，使用该方法后晶片表面仍会存在研磨后的表面刮痕。

发明内容

本发明提供了一种化学机械研磨设备和用于化学机械研磨设备的防溅装置，通过在化学机械研磨设备上安装一具有升降功能的防溅装置，改善了现有的研磨液在设备内飞溅，造成颗粒污染，导致晶片表面易有划痕的问题。

本发明提供了一种化学机械研磨的防溅装置，所述防溅装置包括安装在化学机械研磨设备内的环状防溅罩和与所述防溅罩相连的升降装置，所述防溅罩侧壁底部开有沟槽，所述升降装置具有提升部件，且所述提升部件插入所述沟槽内，将所述防溅罩提升到上位档或下降到下位档。

其中，所述防溅罩包括上部与下部，所述上部与所述下部间以圆弧状或折线状形成一角度，且所述角度在90到180°之间。

其中，所述升降装置包括两个以上的气缸，以及连接所述气缸和所述沟槽的提升部件，所述气缸在接收到提升信号后，控制所述的提升部件和所述防溅罩提升至上位档；在接收到下降信号后，控制所述提升部件和所述防溅罩下降至下位档。

其中，所述防溅罩上的沟槽包括下沟槽和通路，所述通路与下沟槽相连接；所述升降装置的提升部件为固定在设备上的固定件，通过将所述固定件卡置于所述下沟槽内实现将所述防溅罩升至上位档，且所述固定件为螺钉、铆钉或丝杆。