专利名称：化学机械研磨方法、研磨液喷嘴及化学机械研磨设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及半导体领域，尤其涉及化学机械研磨方法、研磨液喷嘴及化学机械研
磨设备。
背景技术：
为使芯片表面光滑和平坦，在集成电路制造过程中，通常需要对芯片进行研磨。目 前一般是使用化学机械研磨(CMP)方法来实现研磨过程，其原理是通过化学反应和机械作 用来研磨剥除沉积在芯片表面的多余的薄膜，使芯片表面光滑平坦。 图1为现有CMP的物理设备示意图，图中标号10代表研磨液喷嘴，标号11代表研 磨液，标号12代表位于旋转台上的研磨垫，标号13代表需要研磨的芯片，标号14为研磨垫 的沟槽。CMP的过程为研磨液喷嘴10向研磨垫12喷出研磨液ll，研磨液11再向周边扩 散，各个沟槽14 一般都有研磨液分布；当研磨垫12旋转时，研磨垫12通过研磨液11作用 对芯片13进行研磨。 但是通过上述方法研磨，存在下述问题 —是研磨垫12在使用过一段时间后，由于研磨液11始终喷入在研磨垫12上的图 示位置，因为研磨垫12旋转，所以该位置对应有一圆周，此处圆周应理解为具备一定线宽 的圆周，所述线宽约为研磨液滴ll的直径。在该圆周上，由于研磨液ll长期喷入，将会有 很多研磨液11残留凝聚成研磨液微粒，这在研磨时将可能损坏芯片13的表面，导致研磨处 的芯片13有划痕等问题。 二是由于研磨液11是从所述喷入的该圆周向周边扩散，因此在其他不同圆周处， 研磨液11的分布不同，越靠近该圆周，研磨液分布越多，越远离该圆周，研磨液分布越少， 这将影响研磨后的芯片表面的平滑度。
上述两个问题都降低了研磨效果。
发明内容
本发明提供化学机械研磨方法、研磨液喷嘴及研磨设备，以提高研磨效果。
本发明提出了化学机械研磨方法，采用旋转的研磨垫研磨芯片，该方法包括向研 磨垫上两个以上位置喷入研磨液，所述两个以上位置处于研磨垫不同圆周；在研磨液的作 用下研磨芯片。 本发明还提出了研磨液喷嘴，使用在化学机械研磨过程中，所述化学机械研磨过 程采用旋转的研磨垫研磨芯片，所述喷嘴具备两个以上喷口 ，各喷口喷出的研磨液喷在研 磨垫的两个以上位置，所述两个以上位置处于研磨垫不同圆周。 本发明还提出了化学机械研磨设备，包括研磨液喷嘴，在化学机械研磨过程中，所 述研磨液喷嘴具备两个以上喷口 ，各喷口喷出的研磨液喷在研磨垫的两个以上位置，所述 两个以上位置处于研磨垫不同圆周。 本发明还提出了研磨液喷嘴，使用在化学机械研磨过程中，所述化学机械研磨过垫研磨芯片，所述喷嘴具备狭缝型喷口 ，通过所述狭缝型喷口喷出的研
磨液喷在研磨垫的两个以上位置，所述两个以上位置位于研磨垫不同圆周。 本发明还提出了化学机械研磨设备，包括研磨液喷嘴，在化学机械研磨过程中，所
述研磨液喷嘴具备狭缝型喷口，通过所述狭缝型喷口喷出的研磨液喷在研磨垫的两个以上
位置，所述两个以上位置位于研磨垫不同圆周。 本发明通过向研磨垫的两个以上位置喷入研磨液，并在研磨液的作用下，研磨芯 片，一方面使得在与现有技术相比，喷入相同数量的研磨液的情况下，使得研磨垫上凝聚的 研磨液微粒减少，另一方面使得研磨垫上的研磨液分布较为均匀，于是解决了现有技术中 上述研磨液微粒较多及研磨液分布不均，导致研磨效果较差的问题，提高了研磨效果。
图1为现有CMP的物理设备示意图； 图2为本发明实施例提出的CMP方法的流程图； 图3为本发明实施例中研磨液第一种喷入方向的示意图； 图4A 4C是本发明实施例中研磨液几种喷入方向的示意图； 图5为本发明实施例中第一种喷嘴的结构示意图； 图6为本发明实施例中第二种喷嘴的结构示意图。
具体实施例方式
现有CMP过程中，由于研磨液喷嘴10在喷入研磨液11时，是将研磨液11喷在研 磨垫12的某一个圆周上，因此在研磨一段时间后，该圆周上将凝聚有较多研磨液11微粒， 使得在后续研磨过程中将在芯片上产生划痕等问题，降低研磨效果，另外，由于研磨液ll 仅从该圆周向周围圆周扩散，因此在不同区域，研磨液的分布差异较大，这使得研磨后芯片 的平坦度不佳，上述两个问题都降低了研磨效果。根据上述分析，本发明实施例提出在CMP 过程中，可以将研磨液11喷入研磨垫12的多个位置，这样可以在研磨垫12旋转的作用下， 将研磨液11喷入到多个圆周，从而在喷入相同数量的研磨液11的情况下，各个圆周上凝聚 的残留研磨液11就会减少，而且研磨液11可以从所述多个圆周扩散至研磨垫12其他圆周 上，使得研磨垫12上各处的研磨液11分布更为均匀，能够提高研磨效果，还延长了研磨垫 的使用寿命，提高了研磨垫的使用率。 根据上述想法，本发明实施例提出了如下CMP方法，以提高研磨效果。 图2为本发明实施例提出的CMP方法的流程图，结合该图可知，本发明实施例提出
的CMP方法，包括 步骤1，向研磨垫上多个位置喷入研磨液，所述多个位置处于研磨垫不同圆周；
所述多个位置可以是连续的，也可以是离散的，下面将据此提出相应的喷嘴，此处 仅简略说明。另外向研磨垫喷入研磨液的方向可以有多种，无论从哪个角度将研磨液喷入 所述多个位置，与现有技术相比，都能够减少研磨垫上各位置对应的各圆周上凝聚的研磨 液及改进研磨液在研磨垫上的分布均匀度，从而提高研磨效果。当然在某些特定方向喷入 研磨垫，会使得研磨效果更佳，后续将详细阐述。
步骤2，在研磨液的作用下，研磨芯片。
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下面根据喷入方向的不同，给出上述方案的多个实施例。 实施例一、从垂直于研磨垫的方向对研磨垫上多个位置喷入研磨液。
图3为本发明实施例中研磨液第一种喷入方向的示意图，该图只是为了说明研磨
液的喷入方向，对于其他细节，例如喷入的位置数目，喷入高度及研磨液喷嘴的结构等不能
由该图限制。实际上，喷入的位置数目，喷入高度可以在实施过程中，根据实际情况调整；对
于研磨液喷嘴的结构，本发明实施例将在后续给出几个例子，此处不再阐述。 当研磨液经由图示方向喷入研磨垫12时，由于研磨液是直接垂直喷入研磨垫12
多个位置，因此除了具备上述技术效果外，还对各位置对应的圆周上凝聚的研磨液微粒有
较大的冲击作用，尤其是在研磨垫12旋转的情况下，进一步减少了凝聚的研磨液微粒，提
高了研磨效果，此外由于是将研磨液喷入研磨垫12多个位置，因此研磨垫12上研磨液分布
将几乎相同，所以从这两方面来讲，后续研磨效果将大大提高。 实施例二，从倾斜于研磨垫的方向对研磨垫上多个位置喷入研磨液。 根据倾斜方向不同，实施例二有多种情况，各种情况下的研磨效果也有区别。图
4A 4C是本发明实施例中研磨液几种喷入方向的示意图。 图4A所示方向倾斜于研磨垫12所在表面，所述倾斜方向在该表面的投影与研磨
垫12旋转的方向相同。此时由于研磨液从所述倾斜方向喷入，研磨液41将很少会溅出研
磨垫12，因此在达到提高研磨效果的情况下，会提高研磨液的使用效率。 图4B所示方向倾斜于研磨垫12所在表面，所述倾斜方向在该表面的投影与研磨
垫12旋转的方向相反；此时由于研磨液从所述倾斜方向喷入，研磨垫12与研磨液有较大的
冲击作用，有利于显著减少研磨液残留凝聚，大大提高研磨效果。 图4C所示方向倾斜于研磨垫12表面，所述倾斜方向在该表面的投影与研磨垫12 旋转的方向垂直。这种情况下，由于研磨液从所述倾斜方向喷入，偏向研磨垫12径向，因此 对于研磨垫12上沟槽底面与侧壁相交区域中的残留研磨液能够有更佳的去除作用，也更 能防止研磨液凝聚在研磨垫12上，有利于显著提高研磨效果。 除了上述方向外，其余倾斜方向也是可以实施的，为简便起见，此处不再赘述。此 外，上述倾斜方向的角度可以有多种，例如与所述表面夹角为45度等，所述角度在实施时， 可以根据实际实施情况进行调整。 上述是根据喷入方向给出的实施例，实际在CMP过程中，还可以根据需要调整喷 入方向，以充分利用各个喷入方向带来的有益效果，进一步提高研磨效果。当然，这一调整 步骤是可选的，如果不进行调整，与现有技术相比，其研磨效果也将显著提高。
本发明实施例还提出新的研磨液喷嘴，该喷嘴能够向研磨垫上多个位置喷入研磨 液，所述多个位置处于研磨垫不同圆周，因此在CMP过程中使用该喷嘴，即可提高研磨效 果。根据该喷嘴向研磨垫喷入研磨液的方向不同，本发明实施例下面给出多个喷嘴的结构， 但这并不限定本发明实施例提出喷嘴结构，实际上，能够向研磨垫多个位置喷入研磨液的 喷嘴都在本发明的保护范围内。 实施例一、该喷嘴具备多个喷口，较佳的，所述喷口平行排列。图5为本发明实施 例中第一种喷嘴的结构示意图，结合该图可知，通过一排平行的喷口 51，喷嘴50可以直接 向研磨垫喷入研磨液，解决了现有技术的问题。此外，所述喷口 51平行排列，使得研磨垫上 的研磨液分布极为均匀，于是进一步提高了研磨效果。图中喷口 51与研磨垫所在表面的夹角可以在实施时确定，本实施例给出一个参考角度为45度。 该实施例中喷口 51的倾斜方向可以与研磨垫旋转方向相反，实际上，如上述方法 实施例所述，其方向有多种选择，另外该喷口也可以垂直于研磨垫，此外还可以将该实施例 中的喷口 51设置为可以改变方向的喷口，以便在实施过程中调整研磨液喷入方向。
实施例二，该喷嘴具备一个喷口，该喷口为狭缝状，也可以向研磨垫上多个位置喷 入研磨液，此时这多个位置可以理解为连续的。图6为本发明实施例中第二种喷嘴的结构 示意图，结合该图可知，通过将喷口 61设置为狭缝的形状，该喷嘴60同样可以向多个位置 喷入研磨液，解决现有技术的问题。同样，根据该喷口方向61的不同，与上述实施例相似， 其具备相应的不同效果，这里不再详细阐述。 本发明实施例还提出了 CMP设备，该设备采用上述实施例中的喷嘴，能够向研磨 垫上多个位置喷入研磨液，所述多个位置处于研磨垫不同圆周，在喷入相同数量研磨液的 情况下，使得各位置所在圆周上残留凝聚的研磨液微粒减少，并能够提高研磨液在研磨垫 上的分布均匀度，因此与现有CMP设备相比，能够大大提高研磨效果，而且根据喷嘴的不同 结构，该CMP设备还具有相应的效果。 例如该CMP设备在CMP过程中，可以由垂直于研磨垫的方向向研磨垫的多个位置 喷入研磨液，也可以从倾斜于研磨垫的方向为研磨垫的多个位置喷入研磨液，例如从45度 角方向等，这都将提高研磨效果。 此外在CMP过程中，该CMP设备还可以调整研磨液的喷入方向，以充分利用从各个
方向喷入研磨液对应的有益效果，解决现有技术问题，尽可能提高研磨效果。 显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精
神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围
之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
权利要求
一种化学机械研磨方法，采用旋转的研磨垫研磨芯片；其特征在于，包括向研磨垫上两个以上位置喷入研磨液，所述两个以上位置处于研磨垫不同圆周；在研磨液的作用下，研磨芯片。
2. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，沿垂直于研磨垫的方向喷入研磨液。
3. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，沿倾斜于研磨垫的方向喷入研磨液。
4. 如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述倾斜方向在研磨垫的投影，与研磨垫旋 转方向相反。
5. 如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述倾斜方向在研磨垫的投影，与研磨垫旋 转方向相同。
6. 如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述倾斜方向在研磨垫的投影，与研磨垫旋 转方向垂直。
7. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括调整研磨液喷入方向的步骤。
8. —种研磨液喷嘴，使用在化学机械研磨过程中，所述化学机械研磨过程采用旋转的 研磨垫研磨芯片，其特征在于，所述喷嘴具备两个以上喷口，各喷口喷出的研磨液喷在研磨 垫的两个以上位置，所述两个以上位置处于研磨垫不同圆周。
9. 如权利要求8所述的喷嘴，其特征在于，所述两个以上喷口平行排列，且倾斜于研磨 垫45度角。
10. 如权利要求8所述的喷嘴，其特征在于，所述两个以上喷口平行排列，且垂直于研磨垫。
11. 一种化学机械研磨设备，包括研磨液喷嘴，其特征在于，在化学机械研磨过程中，所 述研磨液喷嘴具备两个以上喷口 ，各喷口喷出的研磨液喷在研磨垫的两个以上位置，所述 两个以上位置处于研磨垫不同圆周。
12. 如权利要求11所述的设备，其特征在于，所述两个以上喷口平行排列，且倾斜于研 磨垫45度角。
13. —种研磨液喷嘴，使用在化学机械研磨过程中，所述化学机械研磨过程采用旋转的 研磨垫研磨芯片，其特征在于，所述喷嘴具备狭缝型喷口 ，通过所述狭缝型喷口喷出的研磨 液喷在研磨垫的两个以上位置，所述两个以上位置位于研磨垫不同圆周。
14. 如权利要求13所述的喷嘴，其特征在于，所述喷嘴能够调整研磨液的喷入方向。
15. —种化学机械研磨设备，包括研磨液喷嘴，其特征在于，在化学机械研磨过程中，所 述研磨液喷嘴具备狭缝型喷口 ，通过所述狭缝型喷口喷出的研磨液喷在研磨垫的两个以上 位置，所述两个以上位置位于研磨垫不同圆周。
16. 如权利要求15所述的设备，其特征在于，所述喷嘴能够调整研磨液的喷入方向。
全文摘要
本发明提供化学机械研磨方法、研磨液喷嘴及化学机械研磨设备，以提高研磨效果。该方法采用旋转的研磨垫研磨芯片，包括向研磨垫上两个以上位置喷入研磨液，所述两个以上位置处于研磨垫不同圆周；在研磨液的作用下研磨芯片。该喷嘴使用在化学机械研磨过程中，所述化学机械研磨过程采用旋转的研磨垫研磨芯片，所述喷嘴具备两个以上喷口，各喷口喷出的研磨液喷在研磨垫的两个以上位置，所述两个以上位置处于研磨垫不同圆周。
文档编号B24B37/04GK101722468SQ20081020182
公开日2010年6月9日 申请日期2008年10月27日 优先权日2008年10月27日
发明者弓艳霞, 王永华 申请人:中芯国际集成电路制造(上海)有限公司