一种研磨装置制造方法
【专利摘要】本实用新型提供一种研磨装置，至少包括：盘状内研磨盘；套设于所述内研磨盘外侧的环状外研磨盘；所述内研磨盘连接于控制所述内研磨盘升降的第一伸缩装置的下端；所述外研磨盘连接于控制所述外研磨盘升降的第二伸缩装置的下端；所述第一伸缩装置的上端连接于控制所述内研磨盘自转的第一电机，所述第二伸缩装置的上端连接于控制所述外研磨盘自转的第二电机。本实用新型的研磨装置将研磨盘分为内、外两部分，并以压缩空气分别控制内、外研磨盘的升降，利用内、外研磨盘与研磨垫的接触面积不同、研磨速率不同来调节研磨速率，使研磨速率保持稳定，进一步提高研磨的均匀性。同时，研磨盘在整个生命周期中都能被充分利用，大大节约了资源和成本。
【专利说明】
—种研磨装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及半导体制造领域，特别是涉及一种研磨装置。
【背景技术】
[0002]随着高科技电子消费市场的迅速发展，晶圆制造行业要求越来越高的器件密度、越来越小的线宽，随之而来，晶圆表面平坦程度的要求越来越高。化学机械研磨(ChemicalMechanical Polishing, CMP)是目前半导体制造行业最常用的晶圆表面平坦化处理方法，化学机械研磨通过化学反应过程和机械研磨过程共同作用完成平坦化处理。
[0003]如图1所示，化学机械研磨的主要设备包括:研磨垫调整器1、研磨台2、研磨垫3 (Pad)、研磨液供给器4、研磨头5。研磨垫3设置于研磨台2上；研磨头5的下端装配有待研磨晶圆6,所述待研磨晶圆6与研磨垫3接触；研磨液供给器4用于提供研磨液(Slurry)至研磨垫3表面；研磨垫调整器I的下端装配有研磨盘12 (Disk)，用于对研磨垫3的表面进行修整，同时提高研磨液在所述研磨垫3上分布的均匀性；研磨液以一定的速率流到研磨垫3的表面，研磨头5给待研磨晶圆6施加一定的压力，使得待研磨晶圆6的待研磨面与研磨垫3产生机械接触，在研磨过程中，研磨头5、研磨垫调整器1、研磨台2分别以一定的速度旋转，通过机械和化学作用去除待研磨晶圆6表面的薄膜，从而达到待研磨晶圆6表面平坦化的目的。通常研磨垫3的表面具有许多助于研磨的凹凸结构，因此研磨垫3的表面呈现I μ m?2 μ m的粗糙程度。一般化学机械研磨设备在研磨数片晶圆后，研磨垫3原先凹凸不平的表面将会变得平坦，以致研磨垫3的研磨能力降低，同时研磨的均匀性也得不到保障。同时，在研磨过程中待研磨晶圆6上被研磨掉的物质会残留在研磨垫3表面，同时，研磨液中的某些研磨液副料也会残留在研磨垫3表面，这些颗粒状的杂质将使研磨特性发生改变，进而影响研磨效果。因此，需要时刻保持研磨垫3表面的粗糙程度一致，同时及时去除掉落在研磨垫3表面的残留物质。而研磨垫调整器I正是用于调节研磨垫3的，可使研磨垫3的表面恢复成凹凸不平的表面并保持其粗糙程度的稳定性，同时刮除研磨垫3上的残留物质，确保研磨质量。
[0004]研磨垫调整器I主要包括起支撑作用的研磨垫调整器手臂11以及用于保持研磨垫3表面粗糙度及去除研磨垫3表面残留物质的研磨装置12，如图2所示，所述研磨装置12为一个圆盘状的研磨盘12，其表面镶嵌有高硬度研磨件，正是这些高硬度磨件与研磨垫3表面的机械接触使得研磨垫3表面保持一定的粗糙度。新研磨盘表面研磨件的表面比较锋利，相应地研磨速率也很快，但是随着研磨盘使用时间的增加，其高硬度研磨件会磨损，其对于研磨垫3表面的修整效果将降低，研磨速率大受影响。新研磨盘的研磨速率快、旧研磨盘的研磨速率慢，势必会造成生产过程中的研磨速率不稳定，研磨的均匀性也得不到保障。此外，旧研磨盘的研磨速率慢，对于大规模的工业生产是很不利的，但是如果将磨损的旧研磨盘丢弃不用则会造成很大的资源浪费。
[0005]因此，如何在不影响研磨速率的情况下，尽量降低成本已成为本领域技术人员亟待解决的问题。实用新型内容
[0006]鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种研磨装置，用于解决现有技术中研磨速率不稳定、均匀性差等问题。
[0007]为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种研磨装置，所述研磨装置至少包括:盘状内研磨盘；套设于所述内研磨盘外侧的环状外研磨盘；所述内研磨盘连接于控制所述内研磨盘升降的第一伸缩装置的下端；所述外研磨盘连接于控制所述外研磨盘升降的第二伸缩装置的下端；所述第一伸缩装置的上端连接于控制所述内研磨盘自转的第一电机，所述第二伸缩装置的上端连接于控制所述外研磨盘自转的第二电机。
[0008]优选地，所述内研磨盘为圆盘状结构，所述外研磨盘为圆环状结构。
[0009]优选地，所述内研磨盘的外径与所述外研磨盘的内径一致。
[0010]优选地，所述第一伸缩装置及所述第二伸缩装置为具有密闭空间的中空伸缩轴、所述第二伸缩装置套设于所述第一伸缩装置的外侧。
[0011]更优选地，所述第一伸缩装置及所述第二伸缩装置分别通过通气管路与压缩空气产生装置实现连接，通过通入气体的压强不同分别实现所述第一伸缩装置及所述第二伸缩装置的伸展或收缩。
[0012]优选地，所述内研磨盘及所述外研磨盘分别包括基盘及设置于所述基盘下表面的磨件。
[0013]更优选地，所述内研磨盘及所述外研磨盘的基座材质为钢。
[0014]更优选地所述内研磨盘及所述外研磨盘的磨件材质为金刚石。
[0015]优选地，所述第一伸缩装置及所述第二伸缩装置的材质为不锈钢。
[0016]优选地,所述内研磨盘及所述外研磨盘旋转方向一致。
[0017]如上所述，本实用新型的研磨垫调整器，具有以下有益效果:
[0018]本实用新型的研磨装置将研磨盘分为内、外两部分，并以压缩空气分别控制内、夕卜研磨盘的升降，利用内、外研磨盘与研磨垫的接触面积不同、研磨速率不同来调节研磨速率，使研磨速率保持稳定，进一步提高研磨的均匀性。同时，研磨盘在整个生命周期中都能被充分利用，大大节约了资源和成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1显示为现有技术中的化学机械研磨设备示意图。
[0020]图2显示为现有技术中的研磨盘示意图。
[0021]图3显示为本实用新型的研磨装置示意图。
[0022]图4显示为本实用新型的研磨装置的研磨盘示意图。
[0023]元件标号说明
[0024]I研磨垫调整器
[0025]11 研磨垫调整器手臂
[0026]12 研磨装置
[0027]1211 内研磨盘
[0028]1212 外研磨盘
[0029]1213基盘
[0030]1214磨件
[0031]1221第一伸缩装置
[0032]1222第二伸缩装置
[0033]1231第一电机
[0034]1232第二电机
[0035]1241第一压缩空气产生装置
[0036]1242第二压缩空气产生装置
[0037]1251第一通气管路
[0038]1252第二通气管路
[0039]2研磨台
[0040]3研磨垫
[0041]4研磨液供给器
[0042]5研磨头
[0043]6待研磨晶圆
【具体实施方式】
[0044]以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的【具体实施方式】加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。
[0045]请参阅图3及图4。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本实用新型的基本构想，遂图式中仅显示与本实用新型中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
[0046]如图3所示，本实用新型提供一种研磨装置12，所述研磨装置12至少包括:盘状内研磨盘1211 ;套设于所述内研磨盘1211外侧的环状外研磨盘1212 ;所述内研磨盘1211连接于控制所述内研磨盘1211升降的第一伸缩装置1221的下端；所述外研磨盘1212连接于控制所述外研磨盘1212升降的第二伸缩装置1222的下端；所述第一伸缩装置1221的上端连接于控制所述内研磨盘1211自转的第一电机1231，所述第二伸缩装置1222的上端连接于控制所述外研磨盘1212自转的第二电机1232。
[0047]如图4所示，在本实施例中，所述内研磨盘1211为圆盘状结构，所述外研磨盘1212为圆环状结构。所述内研磨盘1211的外径与所述外研磨盘1212的内径一致。
[0048]如图3所示，所述第一伸缩装置1221及所述第二伸缩装置1222分别用于控制所述内研磨盘1211及所述外研磨盘1212的升降。在本实施例中，所述第一伸缩装置1221及所述第二伸缩装置1222为具有密闭空间的中空伸缩轴、所述第二伸缩装置1222套设于所述第一伸缩装置1221的外侧，形成包围与所述第一伸缩装置1221外侧的环状中空伸缩轴。
[0049]如图3所示，在本实施例中，所述第一伸缩装置1221通过第一通气管路1251与第一压缩空气产生装置1241实现连接；所述第二伸缩装置1222通过第二通气管路1252与第二压缩空气产生装置1242实现连接。通过通入气体的压强不同分别实现所述第一伸缩装置1221及所述第二伸缩装置1222的伸展或收缩，进一步控制所述内研磨盘1211及所述外研磨盘1212的升降。当所述压缩空气产生装置产生负压气体时，负压气体通过通气管路进入伸缩装置的密闭空间中，带动所述伸缩装置收缩，研磨盘上升；反之，通入正压气体时，正压气体通过通气管路进入伸缩装置的密闭空间中，带动所述伸缩装置伸展，研磨盘下降。由于压缩空气产生装置、通气管路以及伸缩装置分别是独立的，因此，内研磨盘1211及外研磨盘1212可实现分离式升降，以此控制研磨盘与研磨垫3的接触面积以及研磨速率，使得研磨速率稳定在要求范围内，进而提高研磨的均匀性。
[0050]如图4所示，所述内研磨盘1211及所述外研磨盘1212分别包括基盘1213及设置于所述基盘1213下表面的磨件1214。在本实施例中，所述内研磨盘1211及所述外研磨盘1212的基盘1213材质为钢。所述磨件1214可以是金刚石、氮化硼、碳化硅、陶瓷等高硬度材料，在本实施例中，所述磨件1214的材质为金刚石。
[0051]在本实施例中，所述第一伸缩装置1221及所述第二伸缩装置1222的材质为不锈钢。所述第一伸缩装置1221及所述第二伸缩装置1222可以保护所述内研磨盘1211及所述外研磨盘1212平稳转动，进一步提高了研磨的均匀性及稳定性。
[0052]所述内研磨盘1211及所述外研磨盘1212旋转方向一致，以确保研磨的均匀性及稳定性。
[0053]本实用新型的研磨装置12的研磨盘分为内、外两部分，通过压缩空气分别控制内研磨盘1211及外研磨盘1212的升降，以便于控制研磨的面积及速率，进一步控制研磨速率在一个稳定的范围内，进而提高研磨的均匀性。
[0054]本实用新型的研磨装置12通过控制内研磨盘1211及外研磨盘1212轮流做升降动作，来控制研磨速率的稳定。在本实施例中，将研磨速率稳定在1800埃/分钟?2200埃/分钟，即每分钟待研磨晶圆6表面研磨掉厚度控制在1800埃?2200埃，可通过不同的研磨盘新旧程度及研磨盘与研磨垫3的接触面积实现。仅使用内研磨盘1211 (内研磨盘1211下降、外研磨盘1212上升)，将内研磨盘1211装配新的研磨盘便可实现研磨速率为2000埃/分钟；仅使用外研磨盘1212 (内研磨盘1211上升、外研磨盘1212下降)，将外研磨盘1212装配新的研磨盘便可实现研磨速率为2000埃/分钟；内研磨盘1211及外研磨盘1212同时使用(内研磨盘1211下降、外研磨盘1212下降)，则内研磨盘1211及外研磨盘1212均装配旧研磨盘可实现研磨速率为2000埃/分钟。通过不同新旧程度的研磨盘的组合可实现不同要求的研磨速率稳定性，使研磨盘在整个生命周期中都能被充分利用，节约了资源和成本。
[0055]综上所述，本实用新型提供一种研磨装置，所述研磨装置至少包括盘状内研磨盘；套设于所述内研磨盘外侧的环状外研磨盘；所述内研磨盘连接于控制所述内研磨盘升降的第一伸缩装置的下端；所述外研磨盘连接于控制所述外研磨盘升降的第二伸缩装置的下端；所述第一伸缩装置的上端连接于控制所述内研磨盘自转的第一电机，所述第二伸缩装置的上端连接于控制所述外研磨盘自转的第二电机。本实用新型的研磨装置将研磨盘分为内、外两部分，并以压缩空气分别控制内、外研磨盘的升降，利用内、外研磨盘与研磨垫的接触面积不同、研磨速率不同来调节研磨速率，使研磨速率保持稳定，进一步提高研磨的均匀性。同时，研磨盘在整个生命周期中都能被充分利用，大大节约了资源和成本。所以，本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
[0056]上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属【技术领域】中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。
【权利要求】
1.一种研磨装置，其特征在于，所述研磨装置至少包括:盘状内研磨盘；套设于所述内研磨盘外侧的环状外研磨盘；所述内研磨盘连接于控制所述内研磨盘升降的第一伸缩装置的下端；所述外研磨盘连接于控制所述外研磨盘升降的第二伸缩装置的下端；所述第一伸缩装置的上端连接于控制所述内研磨盘自转的第一电机，所述第二伸缩装置的上端连接于控制所述外研磨盘自转的第二电机。
2.根据权利要求1所述的研磨装置，其特征在于:所述内研磨盘为圆盘状结构，所述外研磨盘为圆环状结构。
3.根据权利要求1所述的研磨装置，其特征在于:所述内研磨盘的外径与所述外研磨盘的内径一致。
4.根据权利要求1所述的研磨装置，其特征在于:所述第一伸缩装置及所述第二伸缩装置为具有密闭空间的中空伸缩轴、所述第二伸缩装置套设于所述第一伸缩装置的外侧。
5.根据权利要求4所述的研磨装置，其特征在于:所述第一伸缩装置及所述第二伸缩装置分别通过通气管路与压缩空气产生装置实现连接，通过通入气体的压强不同分别实现所述第一伸缩装置及所述第二伸缩装置的伸展或收缩。
6.根据权利要求1所述的研磨装置，其特征在于:所述内研磨盘及所述外研磨盘分别包括基盘及设置于所述基盘下表面的磨件。
7.根据权利要求6所述的研磨装置，其特征在于:所述内研磨盘及所述外研磨盘的基座材质为钢。
8.根据权利要求6所述的研磨装置，其特征在于:所述内研磨盘及所述外研磨盘的磨件材质为金刚石。
9.根据权利要求1所述的研磨装置，其特征在于:所述第一伸缩装置及所述第二伸缩装置的材质为不锈钢。
10.根据权利要求1所述的研磨装置，其特征在于:所述内研磨盘及所述外研磨盘旋转方向一致。
【文档编号】B24B53/017GK204149028SQ201420599765
【公开日】2015年2月11日 申请日期:2014年10月16日 优先权日:2014年10月16日
【发明者】唐强, 张溢钢, 钱继君, 朱海青, 施成 申请人:中芯国际集成电路制造(北京)有限公司