[实用新型]一种化学机械研磨设备

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种半导体工艺制造设备，尤其涉及一种化学机械研磨设备。

背景技术

随着半导体元件特征的尺寸逐渐缩小至深次微米的范围，为了确保元件的可靠度，在制作集成电路或其他电子装置时，提供极度平坦的晶片表面或基底表面是十分重要的。

在半导体工艺中，化学机械研磨法(Chemical Mechanical Polishing，CMP，化学机械抛光法)是现今较常使用的全面性平坦化的技术。一般而言，在化学机械抛光的过程中，是在供应含有化学助剂(Reagent)与研磨颗粒的研磨液(Slurry)的情况下，将待研磨的晶片固定表面朝向转速受到控制的研磨垫上，通过晶片与研磨垫之间的相对运动来达成平坦化的目的。换言之，当晶片以按压的方式于研磨垫上转动时，晶片表面与研磨液中的研磨颗粒会彼此接触而产生摩擦，如此会使得晶片表面产生耗损，而使其表面逐渐平坦。

然而，在现有技术中，化学机械研磨设备中所述研磨头抓取晶圆在研磨垫上进行研磨，研磨垫上同时有修整器对研磨垫进行修整，在晶圆上方设有研磨液供应管，在研磨过程中，滴落至研磨垫上，并随着晶圆与研磨垫的相对转动流动到晶圆与研磨垫之间，达到较佳的研磨效果。然而随着晶圆的尺寸增大，晶圆做到18英寸、24英寸甚至更大，相应地，研磨垫的尺寸需配合做到45英寸、60英寸甚至更大，则不仅研磨垫制作难度加大，使研磨垫损坏率提高，成本不断增加；并且由于尺寸增大，研磨液滴落在研磨垫上后难以迅速均匀分布所有晶圆表面，造成研磨液的浪费，且影响晶圆研磨的一致性和均匀性。

比外，抛光垫属于易损件(Consumable Parts)，在进行一段时间的化学机械抛光工艺之后，研磨垫的表面会变得光滑化(Glazing)，且研磨垫上容易会有残留颗粒堆积聚集。这些颗粒有的是来自研磨液中的研磨颗粒，有的则可能是来自晶片表面上被研磨去除的薄膜材料所生成的副产品(By-Product)。处于光滑化状态的抛光垫不能保持抛光磨料，从而会显著降低抛光速率。因此，现有技术为了确保化学机械抛光工艺的质量，必须在研磨的同时使用修整器(Conditioner)使研磨垫回复适当的粗糙度，以维持研磨垫对晶片的研磨速率和稳定度，修整器包括金刚石研磨颗粒，修整过程中，金刚石研磨颗粒易发生脱落，落至研磨垫上造成晶圆的划伤。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是，提供一种能够充分利用研磨液、且提高晶圆研磨的一致性和均匀性的化学机械研磨设备。

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，用于研磨晶圆，包括：转台，其上方固定放置所述晶圆，所述晶圆的待研磨面朝上；研磨垫，其研磨面朝下；研磨头，其下方固定所述研磨垫，能够带动所述研磨垫旋转；研磨液供应管，设置于研磨头或研磨垫上。

进一步的，所述研磨液供应管包括多个管道，均匀设置于所述研磨垫上。

进一步的，所述研磨液供应管包括多个管道，所述研磨液供应管设置于所述研磨垫外侧的研磨头上。

进一步的，所述研磨液供应管的直径为1mm～3cm。

进一步的，所述研磨液供应管的流量为50ml/min～800ml/min。

进一步的，所述研磨垫为圆形，且尺寸小于、等于所述晶圆的尺寸。

进一步的，还包括修整器，位于所述转台旁；机械臂，其臂手下方固定所述研磨头，能够带动所述研磨垫移动；研磨垫更换装置，位于所述转台旁，包括废旧研磨垫收集装置和新研磨垫供应装置；清洗装置，设置于所述转台上方，包括去离子水喷管和研磨液喷管。

进一步的，所述机械臂与所述研磨头之间还设置有压力调节装置，所述压力调节装置包括压缩空气喷头、及设置于所述压缩空气喷头上的压力调节阀。

进一步的，所述新研磨供应装置内放置新研磨垫，在所述新研磨垫供应装置中设置有去离子水喷头，喷水方向对向所述新研磨垫。

综上所述，本实用新型中所述研磨液供应管设置于所述研磨头或研磨垫上，在研磨过程中，研磨液能够直接充分地流至晶圆上，从而在研磨过程中保持晶圆的一致性和均匀性，并提高晶圆的研磨效率。进一步研磨液供应管包括多个管道，均匀地设置于研磨垫或研磨头上，能够使研磨液均匀地分布于晶圆上，且可根据需要研磨的区域调整研磨液的量，从而提高晶圆的研磨质量。

进一步的，研磨过程中，所述研磨垫位于晶圆上方，使研磨浆的颗粒不会残留聚集在研磨垫上，从而有利于保持研磨垫粗糙度，提高研磨速率，延长研磨垫的使用时间，减少研磨垫更换次数，提高工作效率。