[發明專利]化學機械研磨設備以及化學機械研磨方法

在審

• 申請號: 201210261704.5
• 申請日: 2012-07-26
• 公開（公告）號: CN102756328A
• 公開（公告）日: 2012-10-31
• 發明（設計）人: 夏金偉;張中連;龔小春;陳濱;姜北
• 申請（專利權）人: 上海宏力半導體制造有限公司
• 主分類號: B24B37/04
• 分類號: B24B37/04;B24B37/34;B24B37/20
• 代理公司: 上海思微知識產權代理事務所(普通合伙) 31237
• 代理人: 鄭瑋

技術領域

本發明涉及半導體制造領域，更具體地說，本發明涉及一種化學機械研磨設備以及化學機械研磨方法。

背景技術

化學機械研磨(CMP，chemical?mechanical?polishing，也稱為化學機械拋光)目前被廣泛用于半導體制造過程中的表面平坦化工藝處理。化學機械研磨的過程是把晶圓放在旋轉的研磨墊上，再加一定的壓力，用化學研磨液來研磨晶圓以使晶圓平坦化。在化學機械研磨設備對硅片進行研磨的過程中，研磨液通過管路流在研磨墊上，在研磨過程中起到潤滑作用，并且研磨液也可與所研磨的硅片起適當的化學反應，提高研磨去除速度。

但是，研磨墊在研磨一段時間后，就有可能大的結晶的研磨液殘留物或金剛石修整器(dresser)上脫落下來堅硬的金剛石顆粒殘留物留在研磨墊上和研磨墊溝道內，結晶的研磨液顆粒在研磨過程中會形成輕微刮傷，脫落的金剛石顆粒會造成比較嚴重的刮傷以致晶圓報廢。

在根據現有技術的化學機械研磨設備中，利用噴射器通過去離子水和氮氣混合高速噴出霧化的水氣，并利用經霧化的去離子水和氮氣來清除殘留在研磨墊上和研磨墊溝道內的殘留物。

圖1示意性地示出了根據現有技術的噴射器所產生的霧化水氣體與晶圓承載臺之間關系的示意圖。如圖1所示，在根據現有技術的化學機械研磨設備中，噴射器所產生的霧化水氣體2(去離子水和氮氣的混合物)垂直地射向晶圓研磨臺1的研磨墊表面。即噴射器的霧化水氣體噴射出口垂直于晶圓研磨臺1的研磨墊表面。

圖2示意性地示出了根據現有技術的噴射器所產生的霧化水氣體與晶圓研磨臺作用所產生的合力的示意圖。如圖2所示，在根據現有技術的化學機械研磨設備中，噴射器所產生的霧化水氣體2對晶圓研磨臺1的研磨墊表面之間的垂直沖擊力為F20，噴射器所產生的霧化水氣體2與晶圓研磨臺1的研磨墊表面之間的離心為F10，則垂直沖擊力F10與摩擦力F10的合力FO之間的關系為：(FO)²=(F10)²+(F20)²。

但是，根據現有技術的化學機械研磨設備有時候無法徹底清除晶圓研磨墊表面上的殘留物。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對現有技術中存在上述缺陷，提供一種更徹底地清除諸如研磨墊的研磨表面的殘留物的化學機械研磨設備以及化學機械研磨方法。

根據本發明的第一方面，提供了一種化學機械研磨設備，其包括：晶圓研磨臺，用于晶圓金屬鎢平坦化處理的工作平臺；噴射器，通過一定壓力的水和高壓的氮氣混合產生霧化的水氣，從噴出口高速噴射出來，所述霧化水氣體用于通過與晶圓研磨臺的研磨墊表面的相互作用力來清除所述晶圓研磨臺的研磨墊表面上殘留的殘留物；以及噴射器器固定調節裝置，用于固定調節噴射器，并且所述噴射器器固定調節裝置用于通過調節所述噴射器的霧化水氣體噴出口的相對于所述晶圓研磨臺的研磨墊表面的角度來使所述霧化水氣體以不垂直于所述晶圓研磨臺的研磨墊表面的方向噴出。

優選地，所述霧化水氣體是去離子水和氮氣的混合物。

優選地，所述晶圓研磨臺的研磨墊表面是所述晶圓研磨中的研磨表面。

優選地，所述噴射器固定調節裝置調節所述霧化水氣體噴出口以使得所述霧化水氣體噴出口相對于所述晶圓研磨臺的研磨墊表面的角度介于70度至80度之間。

優選地，所述噴射器固定調節裝置調節所述霧化水氣體噴出口以使得所述霧化水氣體噴出口相對于所述晶圓研磨臺的研磨墊表面的角度為100度到110度之間。

根據本發明的第二方面，提供了一種化學機械研磨方法，其特征在于包括：

利用研磨臺對晶圓鎢的平坦化處理；

利用一定壓力的水和高壓的氮氣混合產生霧化水氣體。

利用所述霧化水氣體通過所述霧化水氣體與晶圓研磨臺的研磨墊表面的相互作用力來清除所述晶圓研磨臺的研磨墊表面上殘留的殘留物；以及

利用噴射器固定調節裝置支撐所述噴射器，并且調節所述噴射器固定調節裝置具有霧化水氣體噴出口相對于所述晶圓研磨臺的研磨墊表面的角度來使所述霧化水氣體以不垂直于所述晶圓研磨臺的研磨墊表面的方向噴出。

優選地，霧化水氣體是去離子水和氮氣的混合物。

優選地，所述晶圓研磨臺的研磨墊表面是晶圓研磨中的研磨表面。

優選地，利用所述噴射器固定調節裝置調節所述霧化水氣體噴出口以使得所述霧化水氣體噴出口相對于所述晶圓研磨臺的研磨墊表面的角度介于70度至80度之間。