[发明专利]一种化学机械研磨设备

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造工艺中的化学机械研磨，具体而言涉及一种化学机械研磨设备。

背景技术

随着半导体制造工艺的不断发展，其工艺边际随之不断减小，因此，减小工艺制程的误差和监控制造工具工作过程的传感器所产生的监控信号的偏差是非常重要的。

化学机械研磨（CMP）是半导体制造工艺中非常重要的工艺，其对于金属互连线的形成非常重要。常用的化学机械研磨设备如图1A所示，其包括研磨平台100、研磨垫101、晶圆载片头102、研磨垫修整器103、转轴105和转轴106。所述研磨垫101位于所述研磨平台100上，所述转轴105支撑所述研磨平台100和所述研磨垫101，并控制二者的转动。所述晶圆载片头102中吸附待研磨的晶圆，使晶圆的正面紧贴所述研磨垫101的表面。所述转轴106支撑所述晶圆载片头102，并控制其转动。当研磨过程开始时，所述转轴105和转轴106沿同一方向转动，所需的研磨液104注入到所述研磨垫101上。所述研磨垫修整器103用于对所述研磨垫101上的沟槽进行清理，以防止研磨颗粒填实所述沟槽。

所述晶圆载片头102的经放大的剖面图如图1B所示。所述晶圆载片头102通过其中的气压室109产生一定的真空度以吸附待研磨的晶圆108。所述晶圆载片头102通过定位环107将所述晶圆108的正面固定于所述研磨垫101的表面。

在研磨过程中，所述研磨垫101的表面磨损状况通过研磨率来衡量。所述研磨率取决于所述研磨垫101的可接触面积和接触动力学，其中，所述可接触面积通过预先确定的研磨垫表面高度的统计分布来确定，所述接触动力学通过研磨垫的机械行为来衡量。

在研磨开始时，所述研磨垫101的表面高度为最大，如图1B所示；随着研磨的进行，所述研磨垫101的表面高度不断降低，在达到研磨垫的使用寿命的终点时，所述研磨垫101的表面与所述晶圆108的正面已经出现一定距离，如图1C所示，其将影响所述研磨过程的效果，即所述研磨率的降低。

因此，需要提出一种方法，在研磨过程中能够及时调整待研磨晶圆的位置，以解决研磨垫表面磨损所带来的待研磨晶圆与研磨垫表面接触不良的问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种化学机械研磨设备，其特征在于，包括：研磨平台；研磨垫，其位于所述研磨平台上；晶圆载片头，其吸附待研磨的晶圆并使所述待研磨的晶圆的正面接触所述研磨垫；研磨垫修整器；带有可视识别标记的装置，其连接于支撑所述研磨垫修整器的轴；光源，其经配置以照射所述可视识别标记；传感器，其经配置以接收从所述可视识别标记反射过来的光线。

进一步，所述光源在研磨过程中以同一角度照射所述可视识别标记。

进一步，所述传感器根据接收的从所述可视识别标记反射过来的光线的入射角度的变化发送控制信号给所述晶圆载片头。

进一步，所述晶圆载片头根据所述控制信号调控所述待研磨的晶圆的背面的载体膜相对于所述研磨垫的表面的高度。

进一步，所述化学机械研磨设备还包括：添加研磨液和清洗液的装置。

根据本发明，在研磨过程中能够及时调整待研磨晶圆的位置，从而解决研磨垫表面磨损所带来的待研磨晶圆与研磨垫表面接触不良的问题，保持所述研磨过程的连续性和稳定性。 

附图说明

本发明的下列附图在此作为本发明的一部分用于理解本发明。附图中示出了本发明的实施例及其描述，用来解释本发明的原理。

附图中：

图1A为常用的化学机械研磨设备的示意性剖面图；

图1B为图1A所示的化学机械研磨设备中的晶圆载片头的经放大的示意性剖面图；

图1C为图1A所示的化学机械研磨设备中的研磨垫在达到其使用寿命的终点时晶圆载片头的经放大的示意性剖面图；

图1D为根据本发明提出的方法对化学机械研磨设备进行改进的示意性剖面图；

图1E为根据本发明提出的方法对化学机械研磨设备进行改进后的所述研磨设备中的研磨垫在达到其使用寿命的终点时晶圆载片头的经放大的示意性剖面图。

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。