[發明專利]金屬研磨保護裝置及保護方法、化學機械研磨系統

有效

• 申請號: 201110357956.3
• 申請日: 2011-11-11
• 公開（公告）號: CN103100964A
• 公開（公告）日: 2013-05-15
• 發明（設計）人: 陳楓
• 申請（專利權）人: 中芯國際集成電路制造（上海）有限公司
• 主分類號: B24B37/04
• 分類號: B24B37/04;B24B37/34
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 駱蘇華

1.一種金屬研磨保護裝置，其特征在于，用于保護CMP設備中的晶圓，包括：

噴淋頭，所述噴淋頭包括多個噴嘴；

噴淋管，連接所述噴淋頭，用于為所述噴淋頭提供對晶圓的保護物質；

控制器，連接所述CMP設備和噴淋管，當所述CMP設備停機但仍可控制晶圓進行上升和旋轉時，所述控制器控制CMP設備，使晶圓進行上升，且移動所述噴淋管使所述噴淋頭位于CMP設備中晶圓待研磨面的下方，并控制所述噴淋管的開啟和關閉。

2.如權利要求1所述的金屬研磨保護裝置，其特征在于，所述多個噴嘴均勻地分布在所述噴淋頭上。

3.如權利要求2所述的金屬研磨保護裝置，其特征在于，所述多個噴嘴呈輻射形或方格形分布。

4.如權利要求1所述的金屬研磨保護裝置，其特征在于，所述噴嘴的直徑范圍包括：0.5mm～5mm。

5.如權利要求1所述的金屬研磨保護裝置，其特征在于，所述噴淋管包括：開關、固定管和位于所述固定管上表面的旋轉管，所述固定管的一端和所述旋轉管的一端通過轉軸固定連接，所述噴淋頭固定在所述旋轉管上表面的另一端，所述開關設置在所述固定管的另一端且與所述控制器相連，所述控制器控制所述開關以實現對所述噴淋管的開啟和關閉的控制，所述固定管和所述旋轉管內設置有一個或多個軟管，所述軟管用于承載所述保護物質，所述軟管與所述噴淋頭相連；當所述CMP設備停機時，所述旋轉管繞所述轉軸旋轉，使所述噴淋頭位于CMP設備中晶圓待研磨面的下方；當所述CMP設備工作時，所述旋轉管繞所述轉軸旋轉，使所述噴淋頭遠離所述CMP設備。

6.如權利要求1所述的金屬研磨保護裝置，其特征在于，所述保護物質至少包括：等離子水；所述噴淋管至少包括：等離子水管路，所述等離子水管路用于為所述噴淋頭提供等離子水。

7.如權利要求1所述的金屬研磨保護裝置，其特征在于，所述保護物質還包括：保護氣體或/和緩蝕氣體；所述噴淋管還包括：1個或多個氣體管路，所述氣體管路用于為所述噴淋頭提供保護氣體或/和緩蝕氣體。

8.如權利要求1所述的金屬研磨保護裝置，其特征在于，所述噴嘴覆蓋的面積大于或等于所述晶圓待研磨面的面積。

9.如權利要求8所述的金屬研磨保護裝置，其特征在于，還包括：設置在所述噴淋頭的噴淋面邊緣的擋環；所述擋環的內直徑大于所述晶圓的直徑，所述擋環的高度大于所述噴淋頭與所述晶圓之間的距離。

10.如權利要求9所述的金屬研磨保護裝置，其特征在于，所述擋環的邊緣與所述晶圓的相對應邊緣的距離大于或等于0.5cm且小于或等于2cm。

11.如權利要求9所述的金屬研磨保護裝置，其特征在于，還包括：廢物管路；所述擋環的側面設置有1個或多個開口，所述開口連接所述廢物管路，用于排出擋環中的保護物質。

12.一種采用如權利要求1至11中任一項所述的金屬研磨保護裝置的金屬研磨保護方法，其特征在于，包括：

當CMP設備停機但仍可控制晶圓進行上升和旋轉時，所述控制器控制所述CMP設備，使所述晶圓上升；

移動所述噴淋管，使所述噴淋頭位于CMP設備中所述晶圓的待研磨面的下方；

所述控制器控制所述CMP設備，使所述晶圓的旋轉速度為第一速度；

所述控制器控制所述噴淋管為所述噴淋頭提供等離子水，所述噴淋頭向所述晶圓的待研磨面上噴灑等離子水。

13.如權利要求12所述的金屬研磨保護方法，其特征在于，所述第一速度的取值范圍包括：5rpm～20rpm。

14.如權利要求12所述的金屬研磨保護方法，其特征在于，還包括：當所述CMP設備的預計停機的時間等于或大于第一時間時，在向所述晶圓的待研磨面上噴灑等離子水達到第二時間之后，所述控制器控制所述噴淋管停止為所述噴淋頭提供等離子水，且控制所述CMP設備使所述晶圓的旋轉速度為第二速度，所述第二速度大于所述第一速度；經過第三時間后，所述控制器控制所述CMP設備使所述晶圓的旋轉速度降為第一速度，且控制所述噴淋管為所述噴淋頭提供保護氣體，所述噴淋頭向所述晶圓的待研磨面上噴灑保護氣體。