[发明专利]化学机械研磨装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，特别涉及一种化学机械研磨装置和方法。

背景技术

目前，随着电子设备的广泛应用，半导体的制造工艺得到了飞速的发展，在半导体的制造流程中，涉及化学机械研磨工艺(CMP)。图1为现有技术中化学机械研磨装置的剖面结构图，图2为现有技术中化学机械研磨装置的俯视结构图。如图1和图2所示，该装置包括：研磨台101、研磨垫102、研磨头103、研磨液供应管104和研磨液输出头105。

当进行研磨时，首先将待研磨的晶片W附着在研磨头103上，使晶片W的待研磨面与研磨垫102接触；其次，使表面贴有研磨垫102的研磨台101在电机的带动下发生旋转，从而使研磨头103与研磨垫102之间出现相对的滑动；同时，研磨液供应管104输送研磨液，并通过安装在研磨液供应管104上的研磨液输出头105将研磨液喷洒在研磨垫102上。这样，随着研磨液的喷洒以及研磨头103与研磨垫102之间的相对滑动，研磨液被置于晶片W与研磨垫102之间，从而实现了对晶片W的研磨。需要说明的是，为了减少研磨液输出头105喷洒出的研磨液流出研磨台101而造成浪费的几率，通常研磨液输出头105与研磨头103在水平方向上距离比较近。

另外，研磨液输出头105与研磨头103的相对位置决定了研磨液在研磨垫102上的浓度分布，换句话说，研磨液输出头105与研磨头103的相对位置决定了晶片W各处化学移除率的分布。例如，当研磨液输出头105与研磨头103在第一相对位置时，有可能晶片W的圆心处的化学移除率最大，晶片W的边沿处的化学移除率最小，化学移除率从圆心至边沿逐渐递减或者化学移除率呈波浪状时而递增时而递减，而当研磨液输出头105与研磨头103在第二相对位置时，有可能晶片W的圆心处的化学移除率最小，晶片W的边沿处的化学移除率最大，化学移除率从圆心到边沿逐渐递增。以上两个例子仅为举例说明，在实际应用中，研磨液输出头105相对研磨头103在不同的位置，均对应着不同分布的化学移除率。通常，我们预先通过实验建立不同相对位置与不同分布的化学移除率的对应关系，当对晶片W进行研磨之前，按照当前晶片W所要求的化学移除率的分布，例如若要求晶片W的中间凹，而向边沿方向逐渐变凸，即化学移除率从圆心至边沿逐渐递减，设置研磨液输出头105相对研磨头103的位置。

然而，在实际应用中，当设置研磨液输出头105相对研磨头103的位置时，研磨液输出头105相对研磨头103的实际位置相比理想情况有可能发生偏差，则当前晶片W的化学移除率的分布与理想情况相比也会发生偏差，降低了化学机械研磨的精度。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种化学机械研磨装置和方法，能够提高化学机械研磨的精度。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是这样实现的：

一种化学机械研磨装置，该装置包括研磨头和研磨液输出器，研磨输出器与研磨头在水平方向上间隔一定的距离，所述研磨液输出器为弧形，所述弧形与所述研磨头的部分外圆周形状匹配，在研磨液输出器上沿弧形方向上均匀分布至少2个研磨液输出头。

还包括至少2个研磨液供应管，所述研磨液供应管与研磨液输出头分别一一对应，且每个研磨液供应管独立向其所对应的研磨液输出头输送研磨液。

还包括1个研磨液输出管，所述研磨液供应管同时向所述研磨液输出头输送研磨液；

该装置进一步包括：至少2个流量控制控制装置，所述每个流量控制装置分别安装在每个研磨液输出头上，用于对研磨液输出头喷洒在研磨垫上的研磨液的流量进行控制。

所述流量控制装置为阀门。

研磨液输出器与研磨头的圆心在水平方向上的最短距离小于研磨头的直径。

一种化学机械研磨方法，该方法包括：

预先量测每个研磨液输出头喷洒的流量与研磨垫上各处的化学移除率，并反复改变所述流量，获取所述量测的多组流量与研磨垫上各处的化学移除率的数据，建立所述每个研磨液输出头喷洒研磨液的流量与化学移除率分布之间的对应关系；

根据当前晶片所要求的化学移除率分布和所述对应关系，确定对当前晶片进行化学机械研磨时所述每个研磨液输出头喷洒的研磨液的流量；

根据所述确定的流量，对所述每个研磨液输出头喷洒的流量进行控制，每个研磨液输出头分别按照所述控制的流量进行喷洒，并采用所述控制的流量对当前晶片进行化学机械研磨。