化学机械抛光工艺抛光垫的修整器的制作方法

本实用新型涉及半导体技术领域，尤其是一种化学机械抛光工艺抛光垫的修整装置。

背景技术：

化学机械抛光技术（CMP）是通过抛光垫、抛光液和化学试剂的作用从晶片基板去除材料的过程，其中抛光垫和抛光液是CMP工艺中主要的耗材。

抛光垫（polishing pad）具有储存、运输抛光液、去除加工残余物质、传递机械载荷及维持抛光环境等功能，抛光垫的使用寿命严重影响CMP的成本。典型的抛光垫材质分为聚氨酯抛光垫，无纺布抛光垫等，其表面有一层多孔层，该多孔层的暴露表面包含微孔，其可在CMP过程中存储抛光液并捕获由废抛光浆料组成的磨粉浆和从晶片去除的材料。

但是随着化学机械抛光过程的不断进行，抛光垫的物理及化学性能会发生变化，表现为抛光垫表面产生残余物质，微孔的体积缩小、数量减少，表面粗糙度降低，表面发生分子重组现象，形成一定厚度的釉化层，导致抛光速率和抛光质量的降低。因此，必须对抛光垫进行适当的修整，磨蚀该抛光垫的表面并开孔，并在抛光垫的表面上创建微凸物，即以物理方式穿透该垫表面的多孔层。

典型的修整器一般是金刚石修整器，包含树脂材质的基体及固结在基体研磨面上的金刚石研磨颗粒，其中研磨面为平面，在进行修整时该研磨面与抛光垫表面平行。在利用修整器对抛光垫进行修整的过程中，修整器同时作转动及往复运动，且修整器以一定压力压在抛光垫表面，使得金刚石研磨颗粒与抛光垫表面接触并对抛光垫进行切削，从而实现对抛光垫表面进行研磨修整，使抛光垫表面得到所需粗糙度。

但是目前来看，只用修整器来进行修整的抛光垫在后续的抛光过程中不能达到之前的功效，并且随着修整次数的增加，抛光效果会越来越差，晶圆在抛光过程中被刮伤的程度增大。这主要是由于抛光垫上面的微孔非常密集，且孔径较小，修整器上面的金刚石可以对抛光垫表面进行修整，恢复抛光垫表面的粗糙度，同时对有害物质如抛光生成物和固结的研磨液颗粒进行去除，而对于较深微孔里面的有害物质则不能有效去除。随着抛光次数增加，藏在深孔里面的有害物质越来越多，严重影响了抛光垫储存和输运抛光液的能力，并且藏在微孔里的有害物质还会对晶圆表面造成刮伤。

并且对于在一个平面上的水平运动的修整轮会出现完全相反的两个运动方向，这样会造成抛光垫上的绒毛会被两个相反的力掀起，且把有害物质朝两个方向搬运，大大降低了去除效率。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有技术中存在的不足，提供一种化学机械抛光工艺抛光垫的修整器，能够更好地对抛光垫进行修整，去除抛光垫表面有害物质，对抛光垫微孔中的有害物质进行冲洗。本实用新型采用的技术方案是：

一种化学机械抛光工艺抛光垫的修整器，包括外壳和修整轮；

所述修整轮通过转轴安装在外壳上，修整轮的下部突出于外壳下部开口；修整轮包括转轮和磨粒；磨粒分布于转轮的周向表面；

还包括空洞或喷嘴，用于分别连接高压气管或高压水管；空洞或喷嘴设置在外壳两侧边缘，或者，在外壳的两侧外侧单独设置管路，单独设置的管路端头设有空洞或喷嘴。

进一步地，外壳上还设有功能性部件。

更进一步地，所述功能性部件为检测抛光垫转速的光学感应器。

或者，

所述功能性部件为连接在外壳下部开口处边缘的高度调节部件。

进一步地，磨粒的露头是尖的或平的。

更进一步地，磨粒的露头尖的和平的平均分布，或者是分不同阵列，一个阵列是尖的，另一个阵列是平的。

更进一步地，磨粒的露头高度是一样的，或是尖的露头高于平的露头，也可以是平的露头高于尖的露头。

进一步地，转轮由驱动部件带动，驱动部件为电动马达或高压气动马达。

进一步地，空洞或喷嘴是一层或是多层，或者按不同高度排布；喷射方向平行于转轮侧平面，或是跟转轮侧平面呈一定角度。

本实用新型的优点在于：该修整器的滚轮旋转时垂直于抛光垫表面，并且在滚轮两侧分别设有喷水或喷气的管路，由此带来的好处有：

1）修整轮的作用方向只有一个，因此可以按照操作人员的要求使其从抛光垫中间区域向外侧运动，把有害物质都逐步的从抛光垫的中间区域搬运到外侧区域并最终搬运到抛光垫之外。

2）在修整器修整抛光垫表面，重新构成表面微孔的同时，从不同方向加入高压水枪或者高压气枪对微孔进行冲洗，可以在抛光垫表面被金刚石掀起来的同时，用水对微孔深处的有害物质进行冲洗。

附图说明

图1为本实用新型的结构组成示意图。

图2为本实用新型的具有空洞或喷嘴的结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

CMP过程中大盘抛光垫每抛光一批产品后都会有不同程度的磨损，需要利用表面带有金刚石凸起的修整器进行修整，重新构造抛光垫表面的微孔，凸起或者绒毛，使抛光垫重新恢复储存抛光液和抛光残渣的作用。

本实用新型提供的化学机械抛光工艺抛光垫的修整器，如图1所示，包括外壳1和修整轮2；

所述修整轮2通过转轴3安装在外壳1上，转轴3可进一步通过轴承安装在外壳1上；修整轮2的下部突出于外壳1下部开口；

修整轮2包括转轮201和磨粒202；该抛光垫修整器的修整轮2的旋转方向可以是顺时针也可以是逆时针的，所述转轮201的材料包含金属、金属合金、塑料材料(Polymer)、陶制品、碳制品、及上述材料的混合物；磨粒202分布于转轮201的周向表面；磨粒202的材料可为人造或非人造钻石、多晶钻石(PCD)、立方晶氮化硼(CBN)、多晶立方氮化硼(PCBN)、最硬结晶体、多晶材料、或上述材料的混合材料等所组成；磨粒202的分布可以是散布的，也可以是呈几何图形排布，如整面均匀分布，也可以是阵列均匀分布，或者环状分布；

磨粒202与转轮201之间通过粘结的方式固定，粘结剂的材料包含金属、金属合金、塑料材料(Polymer)、陶瓷材料、及上述材料的混合物；磨粒202凸起可以具有的尺寸是在约1微米与约2000微米之间，如在约5微米与约500微米之间，甚至在约10微米与约250微米之间。磨粒202的露头可以是尖的，也可以是平的，也可以是尖的和平的平均分布，也可以是分不同阵列，一个阵列是尖的，另一个阵列是平的；磨粒的露头高度可以是一样的，也可以是尖的高于平的，也可以是平的高于尖的；

外壳1材料包含金属、金属合金、塑料材料(Polymer)、陶制品、碳制品、及上述材料的混合物；其主要功能是固定转轮201，在转轮201高速旋转的时候提供动力和拿持点；转轮201的动力可以是电动马达，也可以是高压气动马达，其转速可以在1转/分钟～100000转/分钟；转轮201的驱动部件带动转轴3，从而带动转轮201旋转；

进一步地，本实用新型还包括空洞或喷嘴4，用于分别连接高压气管或高压水管；空洞或喷嘴4可以如图2所示，设置在外壳1两侧边缘，或者，在外壳1的两侧外侧单独设置管路，单独设置的管路端头设有空洞或喷嘴4；该空洞或喷嘴4的作用是把高压水或者气在修整的时候或者修正前后喷射到抛光垫100表面；该空洞或喷嘴4可以是一层也可以是多层，或者按不同高度排布；喷射方向可以平行于转轮201侧平面，也可以是跟转轮侧平面呈一定角度；

该修整器的外壳1上还可以设置功能性部件5，其可以是光学感应器，可以根据抛光垫转动的速度传递信息给转轮201，如果抛光垫转动速度慢，则转轮201会以慢的速度进行修整，如果抛光垫转动速度快，则转轮201会以快的速度进行修整；

功能性部件5还可以是高度调节部件，用来调节转轮201跟抛光垫100之间的距离，从而控制转轮201对抛光垫的压力；高度调节部件连接在外壳1下部开口处边缘；高度调节部件可采用调节螺丝和滚珠组成；调节螺丝连接外壳1，调节螺丝底端安装滚珠，滚珠可以自由选择；

该修整器尺寸可以是1寸～18寸，其外壳1上面有把手6，可以设置于CMP机台上，通过CMP机台来控制修整器的转速，压力和移动方向；还可以是手动的，用人工的方式手持该修整器进行修整；人工手持的话可以在外壳1上面加装转速控制开关，选择不同转速来适合不同的抛光垫位置。