[發(fā)明專(zhuān)利]固定式顆粒研磨裝置及其研磨方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010617100.0
• 申請(qǐng)日: 2010-12-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102528653A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-07-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蔣莉;趙敬民;黎銘琦
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中芯國(guó)際集成電路制造（上海）有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): B24B39/06
• 分類(lèi)號(hào): B24B39/06;B24B51/00
• 代理公司: 北京集佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 駱蘇華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體領(lǐng)域，特別涉及固定式顆粒研磨裝置及其研磨方法。

背景技術(shù)

化學(xué)機(jī)械研磨(Chemical?Mechanical?Polishing)工藝是達(dá)成全局平坦化的最佳方法之一，尤其在半導(dǎo)體制作工藝進(jìn)入亞微米(Sub-micron)領(lǐng)域后，化學(xué)機(jī)械研磨成為一項(xiàng)重要的工藝技術(shù)。

常用的化學(xué)機(jī)械研磨使用噴布在研磨墊上的研磨漿，以便有助于被研磨的晶圓的平坦化。研磨漿一般由研磨摩擦組分和化學(xué)反應(yīng)組分構(gòu)成。研磨摩擦組分源于懸浮在研磨漿中的研磨用顆粒。研磨用顆粒在與晶圓表面做摩擦接觸時(shí)會(huì)增加研磨墊的研磨特性。化學(xué)反應(yīng)組分歸因于研磨劑，研磨劑與被研磨晶圓表面材料做化學(xué)反應(yīng)。研磨劑通過(guò)與要加以研磨的晶圓的表面材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而軟化或分解所說(shuō)的表面。研磨摩擦組分和化學(xué)反應(yīng)組分有助于研磨墊從晶圓表面上除掉材料。

將研磨漿分布給研磨墊的方式會(huì)顯著影響研磨漿在研磨時(shí)的研磨和化學(xué)特性的效果，這又會(huì)影響除掉率。研磨漿的不充分的散布穩(wěn)定性會(huì)導(dǎo)致不均勻研磨，所以研磨漿在晶圓表面和研磨墊表面的均勻分布對(duì)研磨的效果至關(guān)重要。

但是，傳統(tǒng)的研磨漿分布系統(tǒng)一般不提供研磨漿在晶圓表面上的均勻分布。例如，大多數(shù)研磨漿分布系統(tǒng)將新研磨漿提供給晶圓的邊緣，然后將研磨漿傳至晶圓的中心。但是，在研磨漿到達(dá)晶圓的中心時(shí)，研磨漿的某些研磨特征會(huì)失效。結(jié)果是，新研磨漿會(huì)使更多的研磨摩擦力作用于晶圓的邊緣，從而能較快地除掉材料，而失效的研磨漿會(huì)使較少的研磨摩擦力作用于晶圓的中心，從而會(huì)較緩慢地除掉材料，結(jié)果會(huì)導(dǎo)致不均勻的研磨晶圓表面。

為解決上述問(wèn)題，在專(zhuān)利號(hào)為US20010044271的美國(guó)專(zhuān)利中提供了一種固定式顆粒研磨裝置(fixed?abrasive?polishing?web)。具體請(qǐng)參考圖1，在進(jìn)行化學(xué)機(jī)械研磨時(shí)，所述研磨頭101將晶圓102以一定的下壓力壓置于研磨墊108表面，研磨墊108表面有固定的研磨顆粒107，且每完成一個(gè)晶圓的研磨，研磨墊108經(jīng)由輸入軸106和輸出軸105沿順時(shí)針?lè)较蛞苿?dòng)一步，以使得研磨下一個(gè)待研磨晶圓的研磨墊108表面的固定的研磨顆粒107的研磨性能是好的。此外，所述研磨墊108還可以與可旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)盤(pán)104以及置于轉(zhuǎn)盤(pán)104之上的研磨盤(pán)103一起旋轉(zhuǎn)。所述固定式顆粒研磨裝置還包括研磨劑供應(yīng)部件，所述研磨劑供應(yīng)部件用于提供與被研磨晶圓表面材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的研磨劑。

但是，在實(shí)際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，在經(jīng)過(guò)一段研磨空閑時(shí)間后，所述固定式顆粒研磨裝置的研磨性能會(huì)下降。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決的問(wèn)題是提供一種固定式顆粒研磨裝置及其研磨方法，可以提高固定式顆粒研磨裝置的研磨性能。為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明一種固定式顆粒研磨裝置，包括：研磨墊，所述研磨墊表面含有固定的研磨顆粒，所述研磨墊的一部分與待研磨的晶圓的待研磨表面相對(duì)，還包括：

研磨空閑計(jì)時(shí)部件，用于計(jì)算兩次研磨之間的空閑時(shí)間，在研磨停止時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，在下次研磨開(kāi)始時(shí)，停止計(jì)時(shí)；

噴灑部件，用于向研磨墊噴灑液體。

優(yōu)選地，所述固定式顆粒研磨裝置還包括：研磨墊輸入軸，用于將研磨墊輸送到研磨盤(pán)的表面；研磨墊輸出軸，用于將研磨后的研磨墊送離研磨盤(pán)的表面。

優(yōu)選地，所述固定式顆粒研磨裝置還包括：研磨頭，研磨頭固定待研磨的晶圓；晶圓握把，所述晶圓握把抓住研磨頭，在研磨期間，晶圓握把和研磨頭會(huì)確定晶圓有接觸到研磨墊；研磨劑供應(yīng)路線(xiàn)，用于向待研磨晶圓供應(yīng)研磨劑；研磨盤(pán)，所述研磨盤(pán)用于承載所述研磨墊；轉(zhuǎn)盤(pán)，所述轉(zhuǎn)盤(pán)用于承載所述研磨盤(pán)，并帶動(dòng)研磨盤(pán)和研磨墊轉(zhuǎn)動(dòng)。

相應(yīng)地，使用本發(fā)明所提供的固定式顆粒研磨裝置的研磨方法，包括：

對(duì)上一片晶圓完成研磨后，開(kāi)始計(jì)時(shí)；

當(dāng)計(jì)時(shí)達(dá)到預(yù)定值時(shí)，先清除研磨墊表面殘留的水，再由噴灑部件向研磨墊噴灑第一溶液，在研磨墊表面形成保護(hù)層；

啟動(dòng)對(duì)研磨墊表面的保護(hù)層的清洗程序；

清洗程序結(jié)束后，重新開(kāi)始研磨。

優(yōu)選地，所述預(yù)定值大于1小時(shí)。

優(yōu)選地，所述第一溶液為甲烯酸樹(shù)脂溶液。

優(yōu)選地，所述甲烯酸樹(shù)脂溶液的濃度是0.01-10％。

優(yōu)選地，當(dāng)噴灑部件向研磨墊噴灑第一溶液時(shí)，研磨墊的轉(zhuǎn)速小于30rpm。

優(yōu)選地，第一溶液的流速為100-2000ml/min，噴灑的時(shí)間大于60s。

優(yōu)選地，對(duì)研磨墊表面的保護(hù)層的清洗程序包括：

向所述研磨墊表面的保護(hù)層噴灑第二溶液，所述第二溶液可以溶解所述保護(hù)層；