[发明专利]化学机械抛光装置

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种化学机械抛光装置。

背景技术

化学机械抛光(CMP，Chemical Mechanical Polishing)工艺是一种平坦化工艺，自1990年被引入集成电路制造工艺以来，经过不断实践和发展，已成为推动集成电路技术节点不断缩小的关键工艺。目前，化学机械抛光工艺已经被广泛应用于浅沟槽隔离结构平坦化、多晶硅平坦化、栅电极平坦化、钨塞平坦化和铜互连平坦化等工艺中，还被应用于基底表面上的其他薄膜层的抛光。

请参考图1，图1是现有技术的化学机械抛光装置的剖面结构示意图，所述化学机械抛光设备包括：基座10；位于所述基座10下方与基座相连的转动轴11；位于基座10表面的研磨垫（polishing pad）12；位于研磨垫12边缘表面的修整器（pad dress）13，用于修整磨损的研磨垫12；位于研磨垫12上方的抛光头（polishing head）14；与所述抛光头14相连的轴杆15；设置于抛光头14上的用于固定晶圆17的夹持环16。

所述化学机械抛光设备工作时，所述轴杆15对抛光头14提供向下的下压力，将晶圆17按压在抛光垫12上，所述轴杆15带动所述抛光头14沿抛光头14的轴线旋转，同时所述轴杆15带动所述抛光头14在研磨垫12边缘到中心的范围内来回摆动；转动轴11带动基座10及抛光垫12沿抛光垫12的轴线旋转，且旋转方向与抛光头14的旋转方向相反；在化学机械抛光的过程中，研磨液通过位于研磨垫12上方的喷淋头18被喷淋到研磨垫12表面，晶圆17的表面与研磨液发生化学反应，反应后的产物在抛光垫12的机械研磨作用下被去除，从而实现了晶圆17表面的平坦化。

然而，现有的化学机械抛光装置对晶圆进行研磨时，所研磨的晶圆的表面平整度不易控制，研磨的效果不良。

更多化学机械抛光装置和化学机械抛光方法，请参考公开号为CN1227152A的中国专利文件。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种化学机械抛光装置，使被研磨的晶圆表面的平整度提高。

为解决上述问题，本发明提供一种化学机械抛光装置，包括：基座；固定于基座表面的研磨垫，所述研磨垫表面自圆心至边缘具有若干定位同心圆；位于所述研磨垫上方的喷淋头，用于将研磨液喷淋到研磨垫表面；喷淋臂，所述喷淋臂的一端与所述喷淋头连接，另一端与相对于基座固定设置的支杆连接，且所述喷淋臂能够围绕所述支杆水平转动；相对于基座的位置固定设置的定位装置，用于限定所述喷淋臂的转动范围，使所述喷淋头在研磨垫外到预设定位同心圆的上方区域内运动。

可选地，所述研磨垫表面的定位同心圆的数量为75圈。

可选地，所述预设定位同心圆为研磨垫表面自圆心向外的第21圈至第25圈定位同心圆中的任一圈。

可选地，所述喷淋头向所述研磨垫喷淋研磨液时，所述喷淋头位于所述预设定位同心圆的正上方。

可选地，所述定位装置包括：相对于基座位置固定的定位架，所述定位架的一端延伸至高于所述喷淋臂的位置，且所述定位架位于不阻碍所述喷淋臂转动的位置；固定于所述定位架的高于喷淋臂一端的定位螺母，所述定位螺母向下方延伸至低于喷淋臂的顶部表面，用于阻挡喷淋臂带动喷淋头自研磨垫的预设定位同心圆的正上方向圆心上方转动。

可选地，当所述喷淋臂带动所述喷淋头自研磨垫边缘上方转动到预设定位同心圆的正上方时，所述喷淋臂碰触到所述定位螺母，所述定位螺母阻挡所述喷淋臂带动所述喷淋头向研磨垫的圆心上方转动。

可选地，还包括：位于研磨垫上方的抛光头，用于将晶圆按压于研磨垫表面；与所述抛光头连接的轴杆，用于带动所述抛光头旋转或移动；设置于抛光头上的用于固定晶圆的夹持环。

可选地，还包括：基座转轴，用于带动基座旋转，所述基座的旋转方向与抛光头旋转的方向相反。

可选地，还包括：位于研磨垫表面的修整器，用于修整磨损的研磨垫。

可选地，所述研磨垫为圆形，所述晶圆为圆形，所述研磨垫的半径大于或等于所述晶圆的直径。

可选地，所述研磨垫的半径与所述晶圆的直径之间的差值为0-10厘米。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：