专利名称：研磨装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及半导体制造领域，尤其涉及ー种研磨装置。
背景技术：
化学机械平坦化(chemical mechanical polish, CMP)技术是半导体制造业中常用的平坦化技木。图I所示为现有技术中适用于直 径为200mm和300mm的晶圆的化学机械研磨装置，所述研磨装置包括研磨平台(platen)、粘附于所述研磨平台上的研磨垫(pad) 11、研磨头(polishing head) 12、研磨液喷嘴(slurry nozzle) 13和研磨垫修整器(dresserノ14。进行化学机械研磨时，所述研磨平台旋转，带动所述研磨垫11 一起旋转，所述研磨液喷嘴13向所述研磨垫11喷射研磨液，并通过所述研磨垫11旋转产生的离心カ使所述研磨液均匀地分布在所述研磨垫11上，所述研磨头12吸附住要研磨的晶圆(未图示)，并将所述晶圆的待研磨面压在所述研磨垫11的研磨表面上，所述研磨头12带动所述晶圆一起旋转，通过所述晶圆的待研磨面与所述研磨垫11的研磨表面之间的相对运动将所述晶圆的待研磨面平坦化。在研磨过程中，所述研磨垫11的研磨表面上会堆积晶圆被磨除的物质以及研磨液中的研磨颗粒，这些微粒子将填满、堵塞研磨表面上的微孔洞，使所述研磨垫11的研磨能力下降，另外，研磨一些晶圆之后，所述研磨垫11的研磨表面会变得平坦和光滑，这种光滑表面的研磨垫不能保持研磨液，会显著降低研磨速率，所述研磨垫修整器14用于修复研磨垫11的研磨表面。所述研磨垫修整器14压在所述研磨垫11的研磨表面上并旋转，在所述研磨垫11的研磨表面上产生切削力，使所述研磨垫11的研磨表面重新回复到较理想的状态。现有技术中研磨液先喷射在所述晶圆未覆盖的研磨垫上，再通过离心力的作用流到所述晶圆覆盖的研磨垫上，即所述研磨液喷嘴13喷射出的研磨液有一部分不能用于研磨，造成一定浪费；另外，所述研磨垫11使用一段时间后其效能会下降，虽然有研磨垫修整器14对其进行修整，但是仍然不可能恢复如初，即研磨順序不同，研磨效果不同。随着晶圆尺寸不断増大，直径450mm以上的晶圆逐渐成为半导体行业的主流，现有技术的研磨装置要适应大尺寸晶圆，其尺寸就必须増大，即研磨头12、研磨平台和研磨垫11的尺寸都必须増大，这就带来一些问题研磨平台的尺寸増大，其旋转时的稳定性难以控制；研磨垫11的尺寸増大，研磨液流经的路线增长，造成的浪费越大。因此，通过增大现有技术的研磨装置的尺寸来适应晶圆尺寸的増大是不理想的。
实用新型内容本实用新型的目的在于提供ー种研磨装置，成本低、研磨效果均一，特别适用于大尺寸晶圆。为了达到上述的目的，本实用新型提供ー种研磨装置，包括晶圆吸附器、研磨垫吸附器、条形研磨垫和研磨液供应器；所述晶圆吸附器吸附待研磨晶圆，并使所述待研磨晶圆的待研磨面朝上；所述研磨垫吸附器吸附所述条形研磨垫，并将所述条形研磨垫压在所述待研磨晶圆的待研磨面上；所述研磨液供应器向所述待研磨晶圆的待研磨面喷射研磨液。上述研磨装置，其中，所述研磨垫吸附器包括壳体、铁芯、线圈、第一机械臂和第二机械臂；所述 铁芯和线圈设置于所述壳体内，所述线圈缠绕在所述铁芯上，且所述线圈的一端形成正极端，所述线圈的另一端形成负极端；所述壳体靠近晶圆吸附器的一端形成吸附所述条形研磨垫的吸附面；所述第一机械臂和第二机械臂分别设置在所述壳体沿长度方向的两侧，且与所述壳体连接；所述条形研磨垫包括研磨层和铁磁层，所述研磨层的ー表面为研磨面，所述铁磁层设置在所述研磨层的另一表面上。上述研磨装置,其中，所述条形研磨垫的宽度为O. 5 10cm。上述研磨装置，其中，所述晶圆吸附器包括本体、膜、定位环和支撑杆；所述本体内设有气体通道，通过所述气体通道抽真空产生负压力，吸附所述待研磨晶圆；所述膜设置于所述本体的一端，所述待研磨晶圆吸附在所述膜上；所述定位环设置于所述本体设有膜的一端，且环绕所述膜；所述支撑杆与所述本体的另一端连接。上述研磨装置，其中，所述研磨液供应器包括输送管、排液管、多个喷嘴和流量阀；所述输送管的一端连接所述流量阀，所述输送管的另一端与所述排液管连接；所述多个喷嘴设置在所述排液管上，沿所述排液管的长度方向呈直线排列。上述研磨装置，其中，任意相邻两个所述喷嘴之间的间距相等；所述多个喷嘴排列形成的直线正对所述待研磨晶圆的直径。上述研磨装置，其中，所述输送管包括多路输送管道，各路所述输送管道分别连接一流量阀或者共同连接一流量阀，各路所述输送管道均与所述排液管连接。上述研磨装置，其中，所述研磨装置还包括第一导轨和第二导轨，所述第一导轨和第二导轨分别设置于所述晶圆吸附器的两侧，且相互平行，在研磨制程中，所述条形研磨垫的两端分别置于所述第一导轨和第二导轨上。上述研磨装置，其中，所述研磨装置还包括研磨垫存放器和研磨垫收集器，所述研磨垫存放器和研磨垫收集器位于所述第一导轨和第二导轨的一端，设置于所述研磨垫吸附器方便取、放条形研磨垫的位置。上述研磨装置，其中，所述研磨垫存放器为一端开ロ的箱体，所述研磨垫存放器的两相对侧壁的内表面上各设有多个夹片，所述夹片与侧壁活动连接，两相对侧壁上的夹片一一对应，所述条形研磨垫置于所述研磨垫存放器内时，两相对侧壁上各有ー个夹片分别夹住所述条形研磨垫的两端。上述研磨装置，其中，所述研磨垫收集器为一端开ロ的箱体。本实施例的研磨装置使用条形研磨垫，利用条形研磨垫的往复平移运动来对整个晶圆的待研磨面进行研磨，可大大缩小研磨垫的面积(即尺寸)，因此，用于吸附研磨垫的研磨垫吸附器的尺寸也较小，容易控制；研磨液供应器供应的研磨液直接射向晶圆的待研磨面，可避免浪费研磨液；每研磨完一片晶圆，条形研磨垫就更换一次，不仅可使每片晶圆的研磨效果相同，而且所述研磨装置不再需要研磨垫修整器，有利于降低了成本。
本实用新型的研磨装置由以下的实施例及附图给出。[0021]图I是现有技术的研磨装置的俯视图。图2是本实用新型实施例一的研磨装置的侧视图。图3是本实用新型中研磨垫吸附器吸附条形研磨垫的示意图。图4是本实用新型中条形研磨垫脱离研磨垫吸附器时的示意图。图5是本实用新型中输送管的示意图。图6是本实用新型实施例ニ的研磨装置的附视图。图7是本实用新型实施例三的研磨装置的附视图。图8是本实用新型实施例三中研磨垫存放器的示意图。图9是本实用新型实施例三中研磨垫收集器的示意图。
具体实施方式
以下将结合图2 图9对本实用新型的研磨装置作进ー步的详细描述。实施例一參见图2，本实施例的研磨装置包括晶圆吸附器200、研磨垫吸附器300、条形研磨垫400和研磨液供应器500 ；所述晶圆吸附器200用于吸附待研磨晶圆600，并使所述待研磨晶圆600的待研磨面朝上，所述晶圆吸附器200可带动所述待研磨晶圆600旋转；所述研磨垫吸附器300用于吸附所述条形研磨垫400，并将所述条形研磨垫400压在所述待研磨晶圆600的待研磨面上，所述研磨垫吸附器300可带动所述条形研磨垫400在所述待研磨晶圆600的待研磨面上作往复平移运动；本实施例中,研磨好一片晶圆,所述条形研磨垫400需更换一次，即所述条形研磨垫400为一次性研磨垫；所述研磨液供应器500向所述待研磨晶圆600的待研磨面喷射研磨液。本实施例的研磨装置使用条形研磨垫，利用条形研磨垫的往复平移运动来对整个晶圆的待研磨面进行研磨，可大大缩小研磨垫的面积(即尺寸)，因此，用于吸附研磨垫的研磨垫吸附器的尺寸也较小，很好控制；所述研磨液供应器500供应的研磨液直接射向晶圆的待研磨面，可避免浪费研磨液；每研磨完一片晶圆，条形研磨垫就更换一次，不仅可使每片晶圆的研磨效果相同，而且所述研磨装置不再需要研磨垫修整器，大大降低了成本(条形研磨垫的造价远远低于研磨垫修整器的造价)。为了实时监测研磨制程，可在研磨装置中装配监测仪器，本实施例的研磨装置可直接将监测仪器的探头900装在所述待研磨晶圆600的上方，如图2所示，不会对研磨制程造成任何影响，即在本实施例的研磨装置中装配监测仪器不仅方便，而且监测直接，能提高监测效果。參见图3，较佳地，所述研磨垫吸附器300包括壳体310、铁芯320、线圈330、第一机械臂340和第二机械臂350 ；所述铁芯320和线圈330设置于所述壳体310内，所述线圈330缠绕在所述铁芯320上，且所述线圈330的一端形成正极端331，所述线圈330的另一端形成负极端332，用干与外部电源的正、负极连接；所述壳体310靠近晶圆吸附器200的一端形成吸附所述条形研磨垫400的吸附面311 ；[0041]所述第一机械臂340和第二机械臂350分别设置在所述壳体310沿长度方向的两侦牝且与所述壳体310连接，所述第一机械臂340和第二机械臂350能够带动所述壳体310作平移运动；如图3所示，所述条形研磨垫400包括研磨层410和铁磁层420，所述研磨层410与现有技术中研磨垫的材料相同，所述研磨层410的一表面为研磨面，所述铁磁层420设置在所述研磨层410的另ー表面上，所述铁磁层420的材料例如是铁、钢、镍、钴中的一种或者多种。让所述线圈330通电，所述研磨垫吸附器300产生吸引所述铁磁层420的吸力，将所述铁磁层420吸住，从而吸附住所述条形研磨垫400，如图3所示；所述线圈330断电后，吸力消失，所述条形研磨垫400脱离所述研磨垫吸附器300，如图4所示。研磨吋，所述研磨垫吸附器300吸附住所述条形研磨垫400，将所述条形研磨垫400压在所述待研磨晶圆600的待研磨面上，并带动所述条形研磨垫400在待研磨面上作垂直于条形研磨垫400长度方向的往复平移运动(如图2中的箭头所示)，且该往复平移运动为变速运动。较佳地，所述壳体310为长方体腔体，所述铁芯320呈棒状，所述线圈330均匀地缠绕在所述铁芯320上。较佳地，所述条形研磨垫400的宽度为O. 5 10cm。继续參见图2，较佳地，所述晶圆吸附器200包括本体210、膜(membrane) 220、定位环230和支撑杆240 ；所述本体210内设有气体通道211，通过所述气体通道211可抽真空产生负压力，吸附所述待研磨晶圆600 ；所述膜220设置于所述本体210的一端，在研磨制程中，所述待研磨晶圆600吸附在所述膜220上，且待研磨面朝上；所述定位环230设置于所述本体210设有膜220的一端，且环绕所述膜220，当所述待研磨晶圆600吸附在所述膜220上时，所述待研磨晶圆600的边沿被所述定位环230包围，所述定位环230用于限定所述待研磨晶圆600的位置，防止旋转时，所述待研磨晶圆600从所述晶圆吸附器200上甩出来；所述支撑杆240与所述本体210的另一端连接，用干支撑所述本体210，并可带动所述本体210旋转。继续參见图2，较佳地，所述研磨液供应器500包括输送管510、排液管520、多个喷嘴530和流量阀(图2中未示)；所述输送管510的一端连接所述流量阀，所述输送管510用于输送研磨液，所述流量阀用于控制研磨液在所述输送管510内的输送量；所述输送管510的另一端与所述排液管520连接；所述多个喷嘴530设置在所述排液管520上，沿所述排液管520的长度方向呈直线排列，较佳地，任意相邻两个所述喷嘴530之间的间距相等；在研磨制程中,所述排液管520位于所述待研磨晶圆600的待研磨面的上方,所述多个喷嘴530朝向所述待研磨晶圆600的待研磨面，较佳地，所述多个喷嘴530排列形成的直线正对所述待研磨晶圆600的直径。[0057]由于所述多个喷嘴530朝向所述待研磨晶圆600的待研磨面，从所述多个喷嘴530喷出的研磨液直接喷射到待研磨面上，可提高研磨液的利用率，所述多个喷嘴530排列形成的直线正对所述待研磨晶圆600的直径可使研磨液的利用率达到最大。参见图5，较佳地，所述输送管510包括多路输送管道511，每一路输送管道511用于输送一种液体，所述液体例如是研磨液、去离子水或者化学试剂，各路所述输送管道511可分别连接一流量阀，也可共同连接一流量阀，各路所述输送管道511均与所述排液管520连接，这样，所述输送管510不仅可用于输送研磨液，还可用于输送去离子水和化学试齐U，增加了所述输送管510的用途。实施例二参见图6，实施例二与实施例一的区别在于，本实施例的研磨装置还包括第一导轨710和第二导轨720，所述第一导轨710和第二导轨720分别设置于所述晶圆吸附器200的 和第二导轨720上，所述条形研磨垫400的两端在导轨上沿导轨往复滑动(如图6中的箭头所示)，所述第一导轨710和第二导轨720用于支撑所述条形研磨垫400，以保证所述条形研磨垫400的研磨面在研磨过程中始终平行于水平面，确保研磨均一。较佳地，所述第一导轨710与第二导轨720之间的间距R大于所述晶圆吸附器200的本体210的直径D, R = D+A ,其中，A = I 10cm。实施例三参见图7，实施例三与实施例二的区别在于，本实施例的研磨装置还包括研磨垫存放器810和研磨垫收集器820，所述研磨垫存放器810用于存放未使用的条形研磨垫，所述研磨垫收集器820用于存放废弃的条形研磨垫，所述研磨垫存放器810和研磨垫收集器820位于所述第一导轨710和第二导轨720的一端，设置于所述研磨垫吸附器300方便取、放条形研磨垫的位置。参见图8，所述研磨垫存放器810为一端开口的箱体，所述条形研磨垫400置于所述研磨垫存放器810内时，研磨面朝下，铁磁层420朝上，较佳地，所述研磨垫存放器810为长方体箱体。较佳地，所述研磨垫存放器810的两相对侧壁812和813的内表面上各设有多个夹片811，所述夹片811与侧壁812、813活动连接，所述夹片811可相对侧壁812、813转动，两相对侧壁812和813上的夹片811 —一对应，所述条形研磨垫400置于所述研磨垫存放器810内时，两相对侧壁812和813上各有一个夹片811分别夹住所述条形研磨垫400的两端，以防止所述研磨垫吸附器300吸取上一条形研磨垫400时，带动下一条形研磨垫400，即保证所述研磨垫吸附器300 —次只吸取一块条形研磨垫400。参见图9，所述研磨垫收集器820为一端开口的箱体，所述条形研磨垫400置于所述研磨垫收集器820内时，研磨面朝下，铁磁层420朝上，较佳地，所述研磨垫收集器820为长方体箱体。本实用新型的研磨装置不仅适用于直径为450mm及以上的晶圆，而且适用于直径为200mm或300mm的晶圆，但对大尺寸晶圆来说，本实用新型的研磨装置的优势更明显。显然，本领域的技术人员可以对实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内， 则本实用新型也意图包括这些改动和变型在内。
权利要求1.ー种研磨装置，其特征在于，包括晶圆吸附器、研磨垫吸附器、条形研磨垫和研磨液供应器； 所述晶圆吸附器吸附待研磨晶圆，并使所述待研磨晶圆的待研磨面朝上； 所述研磨垫吸附器吸附所述条形研磨垫，并将所述条形研磨垫压在所述待研磨晶圆的待研磨面上； 所述研磨液供应器向所述待研磨晶圆的待研磨面喷射研磨液。
2.如权利要求I所述的研磨装置，其特征在于，所述研磨垫吸附器包括壳体、铁芯、线圈、第一机械臂和第二机械臂； 所述铁芯和线圈设置于所述壳体内，所述线圈缠绕在所述铁芯上，且所述线圈的一端形成正极端，所述线圈的另一端形成负极端； 所述壳体靠近晶圆吸附器的一端形成吸附所述条形研磨垫的吸附面； 所述第一机械臂和第二机械臂分别设置在所述壳体沿长度方向的两侧，且与所述壳体连接； 所述条形研磨垫包括研磨层和铁磁层，所述研磨层的ー表面为研磨面，所述铁磁层设置在所述研磨层的另一表面上。
3.如权利要求I或2所述的研磨装置，其特征在于，所述条形研磨垫的宽度为O.5 IOcm0
4.如权利要求I所述的研磨装置，其特征在于，所述晶圆吸附器包括本体、膜、定位环和支撑杆； 所述本体内设有气体通道，通过所述气体通道抽真空产生负压力，吸附所述待研磨晶圆； 所述膜设置于所述本体的一端，所述待研磨晶圆吸附在所述膜上； 所述定位环设置于所述本体设有膜的一端，且环绕所述膜； 所述支撑杆与所述本体的另一端连接。
5.如权利要求I所述的研磨装置，其特征在于，所述研磨液供应器包括输送管、排液管、多个喷嘴和流量阀； 所述输送管的一端连接所述流量阀，所述输送管的另一端与所述排液管连接； 所述多个喷嘴设置在所述排液管上，沿所述排液管的长度方向呈直线排列。
6.如权利要求5所述的研磨装置，其特征在于，任意相邻两个所述喷嘴之间的间距相等；所述多个喷嘴排列形成的直线正对所述待研磨晶圆的直径。
7.如权利要求5所述的研磨装置，其特征在于，所述输送管包括多路输送管道，各路所述输送管道分别连接一流量阀或者共同连接一流量阀，各路所述输送管道均与所述排液管连接。
8.如权利要求I所述的研磨装置，其特征在于，所述研磨装置还包括第一导轨和第二导轨，所述第一导轨和第二导轨分别设置于所述晶圆吸附器的两侧，且相互平行，在研磨制程中，所述条形研磨垫的两端分别置于所述第一导轨和第二导轨上。
9.如权利要求8所述的研磨装置，其特征在干，所述研磨装置还包括研磨垫存放器和研磨垫收集器，所述研磨垫存放器和研磨垫收集器位于所述第一导轨和第二导轨的一端，设置于所述研磨垫吸附器方便取、放条形研磨垫的位置。
10.如权利要求9所述的研磨装置，其特征在干，所述研磨垫存放器为一端开ロ的箱体，所述研磨垫存放器的两相对侧壁的内表面上各设有多个夹片，所述夹片与侧壁活动连接，两相对侧壁上的夹片一一对应，所述条形研磨垫置于所述研磨垫存放器内时，两相对侧壁上各有一个夹片分别夹住所述条形研磨垫的两端。
11.如权利要求9所述的研磨装置，其特征在干，所述研磨垫收集器为一端开ロ的箱体。
专利摘要本实用新型的研磨装置包括晶圆吸附器、研磨垫吸附器、条形研磨垫和研磨液供应器；所述晶圆吸附器吸附待研磨晶圆，并使所述待研磨晶圆的待研磨面朝上；所述研磨垫吸附器吸附所述条形研磨垫，并将所述条形研磨垫压在所述待研磨晶圆的待研磨面上；所述研磨液供应器向所述待研磨晶圆的待研磨面喷射研磨液。本实用新型的研磨装置成本低、研磨效果均一，特别适用于大尺寸晶圆。
文档编号B24B57/02GK202357026SQ20112046509
公开日2012年8月1日 申请日期2011年11月21日 优先权日2011年11月21日
发明者陈枫 申请人:中芯国际集成电路制造(上海)有限公司