[發明專利]化學機械研磨裝置

在審

• 申請號: 202011355285.2
• 申請日: 2020-11-27
• 公開（公告）號: CN112476227A
• 公開（公告）日: 2021-03-12
• 發明（設計）人: 陳慧新;李松;宋振偉;張守龍
• 申請（專利權）人: 華虹半導體（無錫）有限公司
• 主分類號: B24B37/00
• 分類號: B24B37/00;B24B37/11;B24B37/27;B24B37/34
• 代理公司: 上海浦一知識產權代理有限公司 31211
• 代理人: 張彥敏

本發明涉及化學機械研磨裝置，包括研磨墊，粘貼在研磨盤上；研磨頭，保持將要研磨的晶片，并向將要研磨的晶片提供下壓力將晶片的待研磨面向下附著在研磨墊上；以及清洗裝置，置于研磨墊上，用于在研磨作業過程中刮平研磨墊的表面并去除研磨墊上的副產物，其中清洗裝置包括鉆石研磨盤，鉆石研磨盤的表面包括多個鉆石，其中從研磨墊生命周期的開始到結束，鉆石研磨盤向研磨墊施加的壓力逐漸增大，而既可以保證研磨率穩定性，同時可以適當延展使用壽命。

技術領域

本發明涉及化學機械研磨裝置，尤其涉及一種化學機械研磨率穩定性高的裝置。

背景技術

化學機械研磨(chemical mechanicnal planarization，簡稱CMP)是半導體集成電路制造過程中的常用工藝?；瘜W機械研磨法(CMP)是一個復雜的工藝過程，它是通過晶片和研磨墊之間的相對運動平坦化晶片表面的，其所用設備常稱為研磨機或拋光機。研磨時，將要研磨的晶片的待研磨面向下附著在研磨墊上，晶片的待研磨面接觸相對旋轉的研磨墊，研磨頭提供的下壓力將晶片緊壓到研磨墊上，當表面貼有研磨墊在電機的帶動下旋轉時，研磨頭也進行相對轉動。同時，研磨液通過研磨液供應管(tube)輸送到研磨墊上，并通過離心力均勻地分布在研磨墊上，該研磨液中的化學成分與被研磨晶片發生化學反應，將不溶物質轉化為易溶物質(化學反應過程)，然后通過機械摩擦將這些易溶物從被拋光片表面去掉，實現結合機械作用和化學反應將晶片的表面材料去除，達到全局平坦化效果。

晶圓研磨過程會產生研磨顆粒等副產物殘留在研磨墊的表面及溝槽內，如果不及時的清理，會造成晶圓的刮傷，嚴重時會造成產品的報廢。

發明內容

本發明在于提供一種化學機械研磨裝置，包括：研磨墊，粘貼在研磨盤上；研磨頭，保持將要研磨的晶片，并向將要研磨的晶片提供下壓力將晶片的待研磨面向下附著在研磨墊上；以及清洗裝置，置于研磨墊上，用于在研磨作業過程中刮平研磨墊的表面并去除研磨墊上的副產物，其中清洗裝置包括鉆石研磨盤，鉆石研磨盤的表面包括多個鉆石，其中從研磨墊生命周期的開始到結束，鉆石研磨盤向研磨墊施加的壓力逐漸增大。

更進一步的，若研磨墊整個生命周期可研磨m個晶圓，以研磨墊生命周期開始至結束將m個晶圓分成n段，其中從第一段至第n段鉆石研磨盤向研磨墊施加的壓力逐漸增大。

更進一步的，對于每段內的晶圓，鉆石研磨盤向研磨墊施加的壓力相同。

更進一步的，以研磨墊生命周期的中期，鉆石研磨盤向研磨墊施加的壓力為基準，標記為0；在研磨墊生命周期的開始，鉆石研磨盤向研磨墊施加的壓力相對于研磨墊生命周期的中期時施加的壓力減小6％，隨著研磨墊生命周期的增加，鉆石研磨盤向研磨墊施加的壓力逐段相對于研磨墊生命周期的中期時施加的壓力減小5％、4％、3％、2％、1％，然后至研磨墊生命周期的中期，隨后隨著研磨墊生命周期的增加，鉆石研磨盤向研磨墊施加的壓力逐段相對于研磨墊生命周期的中期時施加的壓力增大1％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％，而得到鉆石研磨盤壓力修正比例隨研磨墊生命時間的增加而變化的數據庫。

更進一步的，清洗裝置包括研磨桿，鉆石研磨盤設置于研磨桿上，鉆石研磨盤通過研磨桿向研磨墊施加不同的壓力。

更進一步的，還包括一控制裝置，控制裝置控制研磨桿，而使得從研磨墊生命周期的開始到結束，鉆石研磨盤向研磨墊施加的壓力逐漸增大。

更進一步的，鉆石研磨盤與研磨墊旋轉方向相反。

更進一步的，鉆石研磨盤和第二清理盤的旋轉方向相反。

更進一步的，鉆石研磨盤的運動范圍大于晶片的直徑且不超過研磨墊的半徑。

更進一步的，還包括一控制裝置，控制裝置控制研磨桿，將鉆石研磨盤壓力修正比例隨研磨墊生命時間的增加而變化的數據庫導入控制裝置中，而由控制裝置控制研磨桿使得從研磨墊生命周期的開始到結束，鉆石研磨盤向研磨墊施加的壓力逐漸增大。

附圖說明