研磨头清洗装置和化学机械研磨设备的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供一种研磨头清洗装置和化学机械研磨设备，研磨头的上方设置有一挡板，其中，研磨头清洗装置包括研磨头清洗及硅片装卸单元和雾化器；研磨头清洗及硅片装卸单元具有多个第一喷嘴，研磨头清洗及硅片装卸单元通过多个第一喷嘴喷射出研磨头清洗液，研磨头清洗液的喷射方向对准研磨头；雾化器具有至少一个喷头，雾化器通过喷头喷射出雾气，雾气的喷射方向对准挡板。在本实用新型提供的研磨头清洗装置和化学机械研磨设备中，在研磨头清洗装置中增设一雾化器，雾化器能够在研磨头清洗过程中喷射出雾气以增加湿度，防止化学机械研磨设备的挡板上所残留的研磨液产生结晶现象，进而避免产生颗粒。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及化学机械研磨【技术领域】，特别涉及一种研磨头清洗装置和包括所 述研磨头清洗装置的化学机械研磨设备。 研磨头清洗装置和化学机械研磨设备
【背景技术】
[0002] 化学机械研磨（chemical mechanical polishing,简称CMP)是一个通过化学反应 过程和机械研磨过程共同作用的工艺，通过化学机械研磨能够去除晶圆表面的薄膜，达到 晶圆平坦化的目的，因此普遍应用于半导体晶圆的制造中。
[0003] 请参考图1，其为现有技术的化学机械研磨设备的结构示意图。如图1所示，现有 的化学机械研磨设备100包括研磨装置110,所述研磨装置110包括研磨垫111和研磨头 112,所述研磨头112能够移动位置。进行化学机械研磨时，晶圆101固定在研磨头112上， 研磨头112施加一定的压力使得晶圆101紧贴研磨垫111，同时研磨头112带动晶圆101和 研磨垫111同向旋转，使得晶圆101与研磨垫111产生机械摩擦。与此同时，研磨液通过研 磨液供给管路流在研磨垫111上，在研磨过程中起到润滑作用，并与所研磨的晶圆101发生 适当的化学反应，提高研磨速度。为了防止研磨垫111上方的颗粒（Particle)直接落到研 磨垫111影响研磨质量，研磨头112的上方通常设置有一挡板113,所述挡板113与研磨头 112固定，且所述挡板113的下表面正对着研磨垫111。
[0004] 请继续参考图1，现有的化学机械研磨设备100还包括研磨垫清洗装置（图中未 示出）和研磨头清洗装置120,研磨结束后通过研磨垫清洗装置对所述研磨垫111进行清 洗，此时研磨头112及挡板113仍位于所述研磨垫111的上方，研磨垫清洗结束之后，所述 研磨头112带着挡板113移动到所述研磨头清洗装置120的上方进行研磨头清洗。目前所 述研磨头清洗装置120 -般采用研磨头清洗及娃片装卸单元（Head Clean Load/Unload，简 称HCLU)。所述研磨垫清洗装置和研磨头清洗装置120均能够喷射高压水，分别射向研磨垫 111和研磨头112以去除剩余的研磨液。
[0005] 然而，在利用高压水冲洗研磨垫111的过程中，部分研磨液被溅到挡板113的下表 面上，挡板113的下表面所残留的研磨液若不及时清除会产生结晶，结晶非常容易掉落在 研磨垫111上产生颗粒，进而造成晶圆划伤。
[0006] 基此，如何防止化学机械研磨设备的挡板上所残留的研磨液产生结晶，进而产生 颗粒划伤晶圆的问题成为本领域技术人员亟待解决的一个技术问题。 实用新型内容
[0007] 本实用新型的目的在于提供一种研磨头清洗装置和化学机械研磨设备以解决现 有技术中化学机械研磨设备的挡板上所残留的研磨液产生结晶，进而产生颗粒划伤晶圆的 问题。
[0008] 为解决上述问题，本实用新型提供一种研磨头清洗装置，所述研磨头清洗装置包 括研磨头清洗及硅片装卸单元和雾化器；所述研磨头清洗及硅片装卸单元具有多个第一喷 嘴，所述研磨头清洗及硅片装卸单元通过所述多个第一喷嘴喷射出研磨头清洗液，所述研 磨头清洗液的喷射方向对准所述研磨头；所述雾化器具有至少一个喷头，所述雾化器通过 所述喷头喷射出雾气，所述雾气的喷射方向对准所述挡板。
[0009] 可选的，在所述的研磨头清洗装置中，所述雾化器与所述研磨头清洗及硅片装卸 单元的距离小于50cm。
[0010] 可选的，在所述的研磨头清洗装置中，所述挡板的下表面与所述研磨头的下表面 相互平行。
[0011] 可选的，在所述的研磨头清洗装置中，所述研磨头清洗及硅片装卸单元包括第一 管道，所述第一管道与所述多个第一喷嘴连接。
[0012] 可选的，在所述的研磨头清洗装置中，所述雾化器采用的材料为高分子材料。
[0013] 本实用新型还提供一种化学机械研磨设备，所述化学机械研磨设备包括：研磨装 置和如上所述的研磨头清洗装置；所述研磨装置包括研磨垫、研磨头和挡板，所述研磨头位 于所述研磨垫和研磨头清洗装置的上方，所述挡板设置于所述研磨头的上方并与所述研磨 头固定；所述研磨头清洗装置包括研磨头清洗及硅片装卸单元和雾化器；所述研磨头清洗 及硅片装卸单元具有多个第一喷嘴，所述研磨头清洗及硅片装卸单元通过所述多个第一喷 嘴喷射出研磨头清洗液，所述研磨头清洗液的喷射方向对准所述研磨头；所述雾化器具有 至少一个喷头，所述雾化器通过所述喷头喷射出雾气，所述雾气的喷射方向对准所述挡板。
[0014] 可选的，在所述的化学机械研磨设备中，所述雾化器与所述研磨头清洗及硅片装 卸单元的距离小于50cm。
[0015] 可选的，在所述的化学机械研磨设备中，所述挡板的下表面与所述研磨头的下表 面相互平行。
[0016] 可选的，在所述的化学机械研磨设备中，所述研磨头清洗及硅片装卸单元包括第 一管道，所述第一管道与所述多个第一喷嘴连接。
[0017] 可选的，在所述的化学机械研磨设备中，所述雾化器采用的材料为高分子材料。
[0018] 可选的，在所述的化学机械研磨设备中，还包括研磨垫清洗装置；所述研磨垫清洗 装置具有第二管道和多个与所述第二管道连接的第二喷嘴，所述研磨垫清洗装置通过所述 多个第二喷嘴喷射出研磨垫清洗液。
[0019] 在本实用新型提供的研磨头清洗装置和化学机械研磨设备中，在所述研磨头清洗 装置中增设一雾化器，所述雾化器能够在研磨头清洗过程中喷射出雾气以增加湿度，防止 所述化学机械研磨设备的挡板上所残留的研磨液产生结晶现象，进而避免产生颗粒。
【专利附图】
【附图说明】
[0020] 图1是现有技术的化学机械研磨设备的结构示意图；
[0021] 图2是本实用新型实施例的化学机械研磨设备的结构示意图。
【具体实施方式】
[0022] 以下结合附图和具体实施例对本实用新型提出的研磨头清洗装置和化学机械研 磨设备作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本实用新型的优点和特征将更清 楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地 辅助说明本实用新型实施例的目的。
[0023] 请参考图2,其为本实用新型实施例的化学机械研磨设备的结构示意图。如图2所 示，所述研磨头212的上方设置有一挡板213,所述研磨头清洗装置220包括研磨头清洗及 硅片装卸单元221和雾化器222 ;所述研磨头清洗及硅片装卸单元221具有多个第一喷嘴， 所述研磨头清洗及硅片装卸单元221通过所述多个第一喷嘴喷射出研磨头清洗液，所述研 磨头清洗液的喷射方向对准所述研磨头；所述雾化器222具有至少一个喷头，所述雾化器 222通过所述喷头喷射出雾气，所述雾气的喷射方向对准所述挡板213。
[0024] 具体的，所述雾化器222与一水源连接，所述水源能够提供循环更新的去离子水。 所述雾化器222具有至少一个喷头，所述雾化器222通过所述喷头喷射出雾气。由去离子 水产生的雾气不会影响所述研磨头212的清洗效果。为了防止发尘，所述雾化器222采用 的材料为高分子材料。
[0025] 所述研磨头清洗及硅片装卸单元221包括第一管道和多个与所述第一管道连接 的第一喷嘴，所述研磨头清洗及硅片装卸单元221通过所述多个第一喷嘴喷射出研磨头清 洗液，所述研磨头清洗液一般为纯水，即通过高压水进行清洗。
[0026] 其中，所述研磨头清洗及硅片装卸单元221和所述雾化器222的喷射方向的喷射 方向分别对准所述研磨头212和挡板213,即所述研磨头清洗液的喷射方向对准所述研磨 头212,而雾气的喷射方向对准所述挡板213。
[0027] 由于挡板213靠近研磨头212,因此所述雾化器212也靠近于所述研磨头清洗及硅 片装卸单元211，雾化器22的具体位置可以根据生产工艺调节。较佳方案中，所述雾化器 212与所述研磨头清洗及硅片装卸单元211的距离小于50cm。
[0028] 本实施例中，由于所述研磨头212的下表面与所述挡板213的下表面相互平行且 均位于所述研磨头清洗及硅片装卸单元221和雾化器222的上方，因此所述雾化器222的 喷射方向与所述研磨头清洗及硅片装卸单元221 -致，均由下而上进行喷射。
[0029] 相应的，本实用新型还提供了一种化学机械研磨设备。请继续参考图2,所述化学 机械研磨设备200包括：研磨装置210和如上所述的研磨头清洗装置220 ;所述研磨装置 210包括研磨垫211、研磨头212和挡板213,所述研磨头212位于所述研磨垫211和研磨 头清洗装置220的上方，所述挡板213设置于所述研磨头212的上方并与所述研磨头212 固定，其中，所述研磨头清洗装置220包括研磨头清洗及硅片装卸单元221和雾化器222 ; 所述研磨头清洗及硅片装卸单元221具有多个第一喷嘴，所述研磨头清洗及硅片装卸单元 221通过所述多个第一喷嘴喷射出研磨头清洗液，所述研磨头清洗液的喷射方向对准所述 研磨212头；所述雾化器222具有至少一个喷头，所述雾化器222通过所述喷头喷射出雾 气，所述雾气的喷射方向对准所述挡板213。
[0030] 具体的，所述研磨头212能够装载晶圆并带动晶圆与所述研磨垫211同向旋转，同 时所述研磨头212能够移动位置，可以移动到所述研磨垫211的上方和研磨头清洗装置220 的上方。
[0031] 所述研磨头212的上方还设置有挡板213,所述挡板213与所述研磨头212固定， 所述挡板213能够避免研磨垫211上方的颗粒直接落在所述研磨垫211上造成产品缺陷。 通常的，所述研磨头212和挡板213的下表面均面对于所述研磨垫211的上表面且相互平 行。
[0032] 所述化学机械研磨设备200还包括研磨垫清洗装置（图中未示出），所述研磨垫清 洗装置包括第二管道和多个与第二管道连接的第二喷嘴，所述研磨垫清洗装置通过所述多 个第二喷嘴喷射出研磨垫清洗液以去除所述研磨垫211上的研磨液。其中，所述研磨垫清 洗液和研磨头清洗液均为纯水，即通过高压水进行清洗。
[0033] 其中，研磨头清洗装置220具有多个能够喷射研磨头清洗液的第一喷嘴和至少一 个能够喷射雾气的喷头，所述雾气的喷射方向与所述研磨头清洗液的喷射方向相同，均垂 直于所述研磨头212和挡板213的下表面，其中，所述雾气的喷射方向对准所述挡板213,而 所述研磨头清洗液的喷射方向对准和研磨头212。
[0034] 如图2所示，进行化学机械研磨时晶圆201被固定在所述研磨头212上，所述研磨 头212施加一定的压力使得所述晶圆201紧贴所述研磨垫211，同时所述研磨头212带动 晶圆201和所述研磨垫211同向旋转，使得所述晶圆201与所述研磨垫211产生机械摩擦。 与此同时，研磨液通过管路流在研磨垫211上，在研磨过程中起到润滑作用，并与所研磨的 晶圆201发生适当的化学反应，提高研磨速度。
[0035] 研磨结束后，所述化学机械研磨设备200通过研磨垫清洗装置对所述研磨垫211 进行清洗以去除剩余的研磨液，此时研磨头212及挡板213仍位于所述研磨垫211的上方， 在研磨垫清洗过程中部分研磨液溅到挡板213的下表面。
[0036] 研磨垫清洗结束之后，所述研磨头212带着挡板213移动到所述研磨头清洗装置 220的上方进行研磨头清洗，所述研磨头清洗装置220 -般采用研磨头清洗及硅片装卸单 元。在研磨头清洗过程中，研磨头清洗装置220的雾化器222不断喷射出雾气以增加湿度， 避免挡板213上残留的研磨液出现结晶现象。
[0037] 综上可见，在本实用新型实施例提供的研磨头清洗装置和化学机械研磨设备中， 所述研磨头清洗装置中增设了一雾化器，所述雾化器在研磨头清洗过程中喷射出雾气以增 加湿度，防止所述化学机械研磨设备的挡板上所残留的研磨液产生结晶现象，进而避免产 生颗粒划伤晶圆，同时，由于所述雾化器采用高分子材料并采用去离子水作为产生雾气的 水源，不会产生新的颗粒影响化学机械研磨的质量。
[0038] 上述描述仅是对本实用新型较佳实施例的描述，并非对本实用新型范围的任何限 定，本实用新型领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要 求书的保护范围。
【权利要求】
1. 一种研磨头清洗装置，所述研磨头的上方设置有一挡板，其特征在于，所述研磨头 清洗装置包括研磨头清洗及硅片装卸单元和雾化器；所述研磨头清洗及硅片装卸单元具有 多个第一喷嘴，所述研磨头清洗及硅片装卸单元通过所述多个第一喷嘴喷射出研磨头清洗 液，所述研磨头清洗液的喷射方向对准所述研磨头；所述雾化器具有至少一个喷头，所述雾 化器通过所述喷头喷射出雾气，所述雾气的喷射方向对准所述挡板。
2. 如权利要求1所述的研磨头清洗装置，其特征在于，所述雾化器与所述研磨头清洗 及硅片装卸单元的距离小于50cm。
3. 如权利要求1所述的研磨头清洗装置，其特征在于，所述挡板的下表面与所述研磨 头的下表面相互平行。
4. 如权利要求1所述的研磨头清洗装置，其特征在于，所述研磨头清洗及硅片装卸单 元还包括第一管道，所述第一管道与所述多个第一喷嘴连接。
5. 如权利要求1所述的研磨头清洗装置，其特征在于，所述雾化器采用的材料为高分 子材料。
6. -种化学机械研磨设备，包括研磨装置和研磨头清洗装置，所述研磨装置包括研磨 垫、研磨头和挡板，所述研磨头位于所述研磨垫和研磨头清洗装置的上方，所述挡板设置于 所述研磨头的上方并与所述研磨头固定，其特征在于，所述研磨头清洗装置包括研磨头清 洗及硅片装卸单元和雾化器；所述研磨头清洗及硅片装卸单元具有多个第一喷嘴，所述研 磨头清洗及硅片装卸单元通过所述多个第一喷嘴喷射出研磨头清洗液，所述研磨头清洗液 的喷射方向对准所述研磨头；所述雾化器具有至少一个喷头，所述雾化器通过所述喷头喷 射出雾气，所述雾气的喷射方向对准所述挡板。
7. 如权利要求6所述的化学机械研磨设备，其特征在于，所述雾化器与所述研磨头清 洗及硅片装卸单元的距离小于50cm。
8. 如权利要求6所述的化学机械研磨设备，其特征在于，所述挡板的下表面与所述研 磨头的下表面相互平行。
9. 如权利要求6所述的化学机械研磨设备，其特征在于，所述研磨头清洗及硅片装卸 单元还包括第一管道，所述第一管道与所述多个第一喷嘴连接。
10. 如权利要求6所述的化学机械研磨设备，其特征在于，所述雾化器采用的材料为高 分子材料。
11. 如权利要求6所述的化学机械研磨设备，其特征在于，还包括研磨垫清洗装置；所 述研磨垫清洗装置具有第二管道和多个与所述第二管道连接的第二喷嘴，所述研磨垫清洗 装置通过所述多个第二喷嘴喷射出研磨垫清洗液。
【文档编号】B24B37/04GK203887686SQ201420276003
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2014年5月27日 优先权日:2014年5月27日
【发明者】董兵超 申请人:中芯国际集成电路制造(北京)有限公司