专利名称：一种用于化学机械抛光的研磨垫调整装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及化学机械抛光技术领域，具体涉及一种用于化学机械抛光的 研磨垫调整装置。
背景技术：
IC制造工艺中平坦化技术已成为与光刻和刻蚀同等重要且相互依赖的 不可缺少的关键技术之一。而化学机械抛光(CMP)工艺便是目前最有效、 最成熟的平坦化技术。化学机械抛光系统是集清洗、干燥、在线检测、终点 -险测等技术于一体的化学机械平坦化技术。是集成电路(IC)向微细化、多 层化、平坦化、薄型化发展的产物，是集成电路进入O. 13jam以下技术节点， 由4>200隨晶圆向(b300 mm晶圆过渡、提高生产效率、降低成本、晶圆全局 平坦化必备技术。
图l所示为当前主流CMP设备的结构的俯视图，它主要包括研磨头 (Polishing head) 30、置于研磨平台上面的研磨垫(Pad ) 40、浆料传送装置 (Slurry delivery) 20以及研磨垫调整装置(Pad Conditioner) 11。其中 研磨头30中装有需要化学机械研磨的硅片，在一定下压力(Down force)的 作用下，硅片表面薄膜与研磨垫40以及浆料相互作用实现化学机械抛光，研 磨头30相对研磨垫40做直线运动以及自身的圓周运动；浆料传送装置20主要 用来提供研磨时所需要的浆料，其中浆料是CMP过程中一种关键的材料，研磨不同的薄膜选择不同的浆料，它乂棚W,速度、辨光錄'量有很大的影响；研磨 垫40通常由多孔、有弹性的聚合物制成，具有一定硬度、耐用性、可再生性、 多孔性和填充性，能够在吸收研磨浆料并在夹具的压力下输送到硅片表面， 根据不同的CMP要求，我们可以选择不同的研磨垫40。在研磨垫40和研磨头30 相互作用的使用过程中，研磨垫40会变得平滑，研磨垫调整装置ll主要是用 于重新调整研磨垫表面、去除使用过的浆料并重新均匀分布浆料传送装置提 供的新浆料。
通常在CMP过程中，由于材料、工艺等问题会引起在硅片薄膜表面形成 刮痕、表面粒子等缺陷。例如，在芯片氧化物表面造成刮痕后，铜会填入刮 痕内，这种铜的细金属丝常常只有在显微镜下才看得到，这会导致短路或是 相互影响而导致可靠性下降。其中由于在研磨垫调整装置工作的过程中去除 使用过的浆料的作用效果不明显，也可以导致CMP的最终缺陷，这主要是因 为，在先一次的研磨垫和研磨头相互作用后，会在研磨垫中间留下残留浆料 及颗粒。当前研磨垫调整装置主要包括一个如图2所示的金刚石圓盘，在工 作过程中通过调整研磨调整装置的下压力，从而调整金刚石圓盘与研磨垫之 间的作用，从而达到研磨调整装置的功能。当前主要存在的问题是这中包 括金刚石圆盘的研磨调整装置在去除研磨垫中间留下残留浆料及颗粒作用不 明显；并且主要是通过加强施加下压力的方法来优化去除研磨垫中残留的浆 料及颗粒，这种方法会影响研磨速率的均匀性并降低研磨垫的使用寿命。
发明内容
本发明提供一种化学机械抛光设备中使用的研磨垫调整装置，在CMP过 程中，能有效去除研磨垫中残余浆料及其残余颗粒，从而减少CMP过程中形 成于芯片表面的缺陷，并延长研磨垫的使用寿命。本发明所公开的一种用于化学扒'械摊應的'研磨蛰讽整装置，研磨垫调整 装置包括金刚石圓盘以及能与金刚石圓盘同步运动的刷子。 较佳地，所述刷子位于金刚石圆盘的周围。
所述金刚石圆盘和刷子可以连接成为一体，不可拆卸；金刚石圓盘和刷 子也可以为分离的两个部件，通过螺紋等连接件把两者连接在一起。
研磨垫调整装置中的刷子与金刚石圆盘同步做相对于研磨垫的机械运 动，所述刷子主要与金刚石圓盘一起运动时去除分布于研磨垫中的残余浆料 及其颗粒等。
所述研磨垫调整装置还包括还一个连接于所述刷子和所述金刚石圆盘的 压力调整器，用于调整研磨垫与金刚石圓盘、刷子之间的压力。
所述研磨垫调整装置也还可以是包括连接于所述刷子的压力调整器和另 一个连接于所述刷子的所述金刚石圓盘的压力调整器，分别用于调整研磨垫 与刷子、研磨垫与金刚石圆盘之间的压力。
本发明在研磨垫调整装置的金刚石圆盘周围附加增加一个刷子，使本发 明的研磨垫调整装置在作与研磨垫之间的相对运动时，金刚石圆盘和刷子作 同步运动，能够重新调整研磨垫表面，去除使用过的浆料并重新均匀分布浆 料传送装置提供的新浆料。同时，附加的刷子还能够更加有效地去除研磨垫 中残余浆料及其残余颗粒，从而减少CMP过程中形成于芯片表面的缺陷，并 延长研磨垫的使用寿命。
图1为常用CMP装置结构图2为研磨垫调整装置中的金刚石圓盘；
图3为研磨垫调整装置的金刚石圓盘和刷子的XY平面视图；图4为研磨垫调整装置的金刚右掛盘和树子的X 乎面视图； 图5为研磨垫调整装置包括压力调整器的第一实施例的截面图； 图6为研磨垫调整装置包括压力调整器的第二实施例的截面图。 符号说明
1:刷子 2:刷子上的刷毛 3: 金刚石圆盘
4:紋理 10: 研磨垫调整装置 5:第一压力调整器
6:第二压力调整器 51:第一压力调整器中的气腔
61:第二压力调整器的气腔7:第三压力调整器
71:第三压力调整器中的气腔
具体实施例方式
为更好的理解本发明，下面将参照
本发明的一个实施例。在所 有的附图中，相同的标识符表示相同的或类似的部分。
图3所示为本发明研磨垫调整装置的一个实施例的金刚石圓盘和刷子的 XY平面视图，图4为本发明研磨垫调整装置的一个实施例的金刚石圓盘和刷 子的XZ平面^L图。根据图3和图4所示，研磨垫调整装置10包括刷子1、刷 子上的刷毛2、金刚石圓盘3。刷子1与金刚石圓盘3是两个可以分离的部件， 刷子1的内径等于金刚石圆盘的外径，刷子1套紧于圆盘周围，因此刷子与 金刚石圓盘能固定在一起并做相对于研磨垫(结合图1所示)的机械运动； 刷子上的刷毛2置于金刚石圆盘3的周围， 一般由多孔聚合物构成，刷子毛 的长短、所选用的材料以及与金刚石圓盘3的相对位置不受本实施例范围限 制；在刷子与金刚石圓盘作相对于研磨垫的机械运动时，通过刷毛2作用于 研磨垫上，物理作用去除上一次硅片研磨后残余在研磨垫中的浆料颗粒以及 CMP产生的残余粒子等，因此能进一步加强研磨垫调整装置去除残余颗粒的效
6果。金刚石圓盘3表面附有金刚名3M立iU及紋理4,主婆用夹实现对研磨垫 的粗糙度的重新调整，从而保证每次CMP速率的均匀性，同时，金刚石圓盘3 在与研磨垫作相对机械运动时，能够并重新均匀分布浆料传送装置提供的新 浆料于研磨垫中，从而能够更好的发挥浆料在研磨中的作用；紋理4图案的 形状不受本实施例范围的限制。由于研磨垫中的浆料颗粒以及CMP产生的残 余粒子的减少，可以减少芯片表面在CMP过程形成的物理缺陷，如滑痕、颗 粒等，并防止残余浆料及其颗粒在长期CMP工作过程中结晶于研磨垫上的研 磨垫失效。
进一步，结合连接于刷子或金刚石圓盘的压力调整器，对研磨垫调整装 置作进一步说明，刷子和金刚石圓盘可共用一个压力调整器，也可以分别用 两个不同的压力调整器。图5所示为研磨垫调整装置包括压力调整器的一个 实施例的截面图。如图5所示，金刚石圓盘3和刷子1之间没有固定，连接 于金刚石圆盘3的第一压力调整器5用来实现对金刚石圓盘3的下压力调整， 连接于刷子l的第二压力调整器6用来实现对刷子1的下压力调整。51是第 一压力调整器5中的一个空气腔，通过调节空气腔的压力，可以调节金刚石 圓盘3的下压力。61是第二压力调整器6中的一个空气腔，通过调节空气腔 的压力，可以刷子l的下压力，从而调整刷毛2与研磨垫之间的作用力。通 过调整下压力，可以调整去除残余颗粒的效果。例如，我们可以通过调节第 一压力调整器5调节金刚石圓盘对研磨垫的作用力，在满足重新调整研磨垫 表面、去除使用过的浆料并重新均匀分布浆料传送装置提供的新浆料等功能 的条件下，可以选择最小下压力，从而提高研磨垫的使用寿命。
图6所示为研磨垫调整装置包括压力调整器的又一个实施例的截面图。 如图6所示，金刚石圆盘3和刷子1之间连接固定，连接于金刚石圆盘3和 刷子1的第三压力调整器7用来实现对金刚石圓盘3以M'J子1的下压力调整。71是第三压力调整器7中的一个空气腔，通过^f节空气腔的压力，可以 调节金刚石圆盘3和刷子1的下压力，在此实施例中金刚石圓盘3和刷子有 着同样大小的下压力。
在不偏离本发明的精神和范围的情况下还可以构成许多有很大差别的 实施例。应当理解，除了如所附的权利要求所限定的，本发明不限于在说明 书中所述的具体实施例。
权利要求
1.一种研磨垫调整装置，包括金刚石圆盘，其特征在于，还包括刷子，所述刷子与所述金刚石圆盘同步运动。
2. 根据权利要求1所述的研磨垫调整装置，其特征在于，所述刷子位于 金刚石圓盘的周围。
3. 根据权利要求l所述的研磨垫调整装置，其特征在于，所述刷子与金 刚石圆盘连接为一体。
4. 根据权利要求1所述的研磨垫调整装置，其特征在于，所述刷子与金 刚石圓盘为可分离的。
5. 根据权利要求1所述的研磨垫调整装置，其特征在于，所述同步运动 为研磨垫调整装置相对于研磨垫的机械运动。
6. 根据权利要求l所述的研磨垫调整装置，其特征在于，所述装置还包 括一个连接于所述刷子和所述金刚石圆盘的压力调整器。
7. 根据权利要求1所述的研磨垫调整装置，其特征在于，所述装置还包 括连接于所述刷子的压力调整器和另一个连接于所述刷子的所述金刚石圆盘 的压力调整器。
全文摘要
本发明提供一种用于化学机械抛光的研磨垫调整系统，其中系统包括金刚石圆盘以及与金刚石圆盘同步运动的刷子。该装置系统具有提高CMP过程中去除研磨垫中残余浆料及其残余颗粒的作用，最终能减少CMP过程中形成于芯片表面的缺陷，并提高研磨垫的使用寿命。
文档编号B24B29/00GK101579837SQ20081003731
公开日2009年11月18日 申请日期2008年5月13日 优先权日2008年5月13日
发明者刘庚申, 周维娜, 王怀锋, 赵铁军 申请人:中芯国际集成电路制造(上海)有限公司