一种研磨垫调节器的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开的一种研磨垫调节器，应用于化学机械研磨工艺中，该调节器包括：底板，底板内设有第一调节装置和第二调节装置；第一涡卷结构，第一涡卷结构设置于底板的一端，并与第一调节装置相连接以调节该第一涡卷结构的升降状态；第二涡卷结构，第二涡卷结构套设于第一涡卷结构内，且第二涡卷结构与第二调节装置相连接以调节该第二涡卷结构的升降状态；其中，第一涡卷结构为金刚石盘，第二涡卷结构为沟槽清除刷，且沟槽清除刷表面具有若干突起。在进行化学机械研磨工艺时，该研磨垫调节器可以有效的修复沟槽并清除钻石颗粒和其它残留物，从而有效的避免了晶圆被刮伤现象的发生。
【专利说明】—种研磨垫调节器
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种半导体制造【技术领域】，尤其涉及一种研磨垫调节器。
【背景技术】
[0002]在大规模的集成电路制造领域中，化学机械研磨工艺日益成为生产工艺中非常重要的环节。化学机械研磨工艺中通过研磨液(Slurry)与晶圆表面材料的化学反应以及晶圆表面与研磨垫(Pad)的机械研磨，使原来凹凸不平的晶圆表面变得平坦，以满足半导体芯片设计的技术要求。其中研磨垫和晶圆表面研磨一段时间后，会有一些钻石颗粒和研磨下来的膜的残留物在研磨垫上和沟槽(Groove)内，这些都会影响研磨液在研磨垫上的均勻分布，进而影响晶圆研磨的均勻性，现有技术中，使用已知的研磨垫调节器(AbrasivePad Condit1ner)处理后的研磨垫对晶圆进行化学机械抛光,研磨垫在经过多次调节修整后，其沟槽中会堆积有大型的聚集颗粒(Gather Particles),且沟槽的深度会减少,在使用研磨垫对晶圆进行化学机械抛光时，聚集颗粒会从变浅的沟槽中逸出，而移动至研磨垫的表面与晶圆的表面之间。如此，这些聚集颗粒往往会在研磨的过程中在晶圆的表面造成刮伤，进而严重影响晶圆质量，增加了化学机械研磨工艺的成本。
[0003]目前来说，研磨垫调节器的作用模式分为运动型(ex-situ)和静止型(in-situ)两种，其中in-situ模式更为先进。现有工艺中，OX和Cu机台均采用in-situ模式，即在化学机械研磨工艺的过程中，同时运行研磨垫调节器。另外W(金属钨)机台目前只能采用ex-situ模式，即先运行研磨垫调节器后，再进行化学机械研磨工艺，因为研磨液具有很强的腐蚀性加上Wu自身的材料特性,容易造成研磨垫调节器表面的钻石(Diamond)脱落,从而发生后续工艺中晶圆被刮伤的现象。
[0004]中国专利(CN103522167A)公开了一种研磨头，包括晶圆吸附空间和限位环，所述限位环环绕设于所述晶圆吸附空间的外侧，所述限位环的底部还设有研磨调节机构。该发明还提供了一种研磨装置，包括研磨垫和研磨头，所述研磨头放置于所述研磨垫上，所述研磨头采用该发明提供的研磨头。
[0005]上述专利通过环状结构的设计将传统研磨头和调节器巧妙地结合在一起，将两者的功能汇集到一个装置中，既达到了固定晶圆的目的，也同时完成了对研磨液与钻石颗粒的调节，以起到完善化学机械研磨工艺的效果，但是无法对钻石颗粒和其他的残留物及时的清除。
[0006]中国专利(CN1480989A)公开了一种化学机械研磨机台的调节器，其包括一调节盘，且调节盘具有一输入面以及一输出面；一管件，此管件的一端连接在调节盘的输入面上；一高压流体源，此高压流体源连接在管件的另一端；以及多个喷嘴，配置在调节盘的输出面上。
[0007]该专利在化学机械研磨过程中，利用高压气体或液体以调节研磨垫，避免研磨过程中脱落的钻石颗粒及其他残留物刮伤晶圆的情形，但是无法修复研磨垫的机械性摩擦带来的表面缺陷，而且若发生调节器损坏则会影响到研磨液的工作均匀度，使其在后续的化学机械研磨工艺，不利于晶圆研磨的质量。
实用新型内容
[0008]针对上述存在的问题，本实用新型公开了一种研磨垫调节器，以解决现有技术中因无法及时清除研磨垫表面和沟槽内部的钻石颗粒以及残留物导致晶圆表面刮伤的缺陷。
[0009]为达到上述目的，本实用新型采取如下具体技术方案:
[0010]一种研磨垫调节器，应用于化学机械研磨工艺中，其特征在于，所述调节器包括:
[0011]一底板，所述底板内设有第一调节装置和第二调节装置；
[0012]第一涡卷结构，所述第一涡卷结构设置于所述底板的一端，并与所述第一调节装置相连接以调节该第一涡卷结构的升降状态；
[0013]第二涡卷结构，所述第二涡卷结构套设于所述第一涡卷结构内，且所述第二涡卷结构与所述第二调节装置相连接以调节该第二涡卷结构的升降状态；
[0014]其中，所述第一涡卷结构为金刚石盘，所述第二涡卷结构为沟槽清除刷，且所述沟槽清除刷表面具有若干突起。
[0015]上述的一种研磨垫调节器，其中，所述金刚石盘和所述沟槽清除刷互不接触。
[0016]上述的一种研磨垫调节器，其中，所述第一调节装置和所述第二调节装置均包括一轴承和一气缸控制回路。
[0017]上述的一种研磨垫调节器，其中，所述研磨垫调节器设置于金属钨机台中。
[0018]上述的一种研磨垫调节器，其中，若干所述突起于所述沟槽清除刷表面均匀分布。
[0019]上述的一种研磨垫调节器，其中，所述金刚石盘的材质为不锈钢。
[0020]上述的一种研磨垫调节器，其中，所述沟槽清除刷的材质为金刚石。
[0021]上述的一种研磨垫调节器，其中，所述突起的材质为尼龙。
[0022]上述技术方案具有如下优点或有益效果:
[0023]本实用新型公开了一种研磨垫调节器，应用于化学机械研磨工艺中，使用时，可以通过控制该调节器设置在底板内的两个调节装置来完成该研磨垫调节器的工作状态，换句话说，即通过调节装置实现金刚石盘和沟槽清除刷的交替升降，使该研磨垫调节器及时地刷除掉落在研磨垫表面以及沟槽内部的钻石颗粒，从而避免晶圆的刮伤。此外，因研磨垫的沟槽对研磨液具有很强的抓取能力，清理后的研磨垫会使研磨液均匀的分布在研磨垫上，这样就会增加化学机械研磨工艺的均匀性，因此该研磨垫调节器大大的延长了研磨垫的使用寿命，降低了工艺制造的成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]参考所附附图，以更加充分的描述本实用新型的实施例。然而，所附附图仅用于说明和阐述，并不构成对本实用新型范围的限制。
[0025]图1是本实用新型实施例中研磨垫调节器的结构示意图；
[0026]图2是本实用新型实施例中金刚石盘的结构示意图；
[0027]图3是本实用新型实施例中沟槽清除刷的结构示意图。
【具体实施方式】
[0028]下面结合附图和具体的实施例对本实用新型作进一步的说明，但是不作为本实用新型的限定。
[0029]一种研磨垫调节器，应用于化学机械研磨工艺中，该调节器包括:
[0030]一底板，该底板内设有第一调节装置和第二调节装置；
[0031]第一涡卷结构，该第一涡卷结构设置于该底板的一端，并与该第一调节装置相连接以调节该第一涡卷结构的升降状态；
[0032]第二涡卷结构，该第二涡卷结构套设于上述的第一涡卷结构内，且该第二涡卷结构与该第二调节装置相连接以调节该第二涡卷结构的升降状态；
[0033]其中，第一涡卷结构为金刚石盘，第二涡卷结构为沟槽清除刷，且沟槽清除刷表面具有若干突起。
[0034]在化学机械研磨的过程，伴随着脱落在研磨盘表面的钻石颗粒和晶圆脱落的膜等残留物的产生，研磨垫的沟槽内会附着部分残留物及钻石颗粒；从而影响研磨液在研磨垫上的均匀分布，且这些脱落的钻石颗粒会导致研磨时晶圆发生刮伤，因此需要设计一种研磨垫调节器来解决上述技术问题。
[0035]在本实用新型的实施例中，具体的如图1-3所示:
[0036]将上述的研磨垫调节器设置在改装后的金属钨机台(W机台)中(图中未示出)，并位于研磨台中的研磨垫上方用于清理钻石颗粒和残留物以及恢复研磨垫的沟槽，且改装该研磨机台所需要的成本较低，实用性强。
[0037]图1为该研磨垫调节器的结构示意图。该研磨垫调节器包括底板1，该底板I的内部设有第一调节装置和第二调节装置(图中均未示出)，该第一调节装置和第二调节装置均包括一轴承和气缸控制回路，并且该两轴承和两气缸控制回路的工作状态互不影响。该底板I靠近研磨垫的一端为一圆柱腔体构形，并设置有第一涡卷结构2，如图1和2所示；该第一涡卷结构2与上述第一调节装置即其中一轴承和气缸控制回路相连接以调节上述第一涡卷结构2的升降状态，进而控制该研磨垫调节器的运作状态。在底板I的相同一端还设有第二涡卷结构3，如图1和3所示；该第二涡卷结构3套设于上述的第一涡卷结构内，该第二涡卷结构3与上述第二调节装置即另一轴承和气缸控制回路相连接以调节该第二涡卷结构3的升降状态，进而控制该研磨垫调节器的运作状态。
[0038]其中，上述第一涡卷结构2为金刚石盘，第二涡卷结构3为沟槽清除刷，且该沟槽清除刷(第二涡卷结构3)表面具有若干均匀分布的突起。
[0039]优选的，上述金刚石盘(第一涡卷结构2)的材质为不锈钢。
[0040]优选的，上述沟槽清除刷(第二涡卷结构3)的材质为金刚石。
[0041]优选的，该突起的材质为尼龙。
[0042]当然，该突起也可采用随机分布方式或者其他分布方式分布于沟槽清除刷(第二涡卷结构3)的表面，只要在化学机械研磨工艺中，能够起到对上述研磨垫的沟槽修复和清理钻石颗粒、残留物的作用，且不影响后续工艺中晶圆研磨的效果即可。
[0043]优选的，上述沟槽清除刷(第二涡卷结构3)套设于上述金刚石盘(第一涡卷结构2)内，两者互不接触。
[0044]在化学机械研磨的过程中，因金属钨机台自身的材料性质和研磨液的强烈的腐蚀性质容易造成金属钨机台中研磨盘表面的钻石颗粒的脱落，而且研磨盘对研磨垫研磨过程中也会造成其表面钻石颗粒的脱落以及研磨垫研磨晶圆产生的膜的残留物都会对后续的研磨工艺造成严重的影响，因此在进行后续的研磨工艺之前先动作研磨垫调节器后再研磨晶圆。
[0045]在本实用新型的实施例中，首先控制研磨垫调节器中与金刚石盘2连接的气缸回路，该气缸回路作用于相应的轴承上使金刚石盘2处于下降状态；然后控制与沟槽清除刷3连接的气缸回路，并作用于相应的轴承上使沟槽清除刷3处于上升状态。通过控制该研磨垫调节器的此时的运作状态来刷除前续工艺中研磨垫研磨晶圆产生的残留物，进而增加了研磨液的分布均匀性，为后续的研磨工艺提供了良好工作环境。
[0046]其次，进行化学机械研磨工艺，通过控制研磨垫调节器中与金刚石盘(第一涡卷结构2)连接的气缸回路，该气缸回路作用于相应的轴承上使金刚石盘(第一涡卷结构2)处于上升状态；然后控制与沟槽清除刷(第二涡卷结构3)连接的另一气缸回路，作用于相应的轴承上使沟槽清除刷(第二涡卷结构3)处于下降状态。通过控制该研磨垫调节器的此时的状态，将沟槽中的脱落的钻石颗粒以及其他研磨后的膜的残留物清除出去，修复沟槽；由于修复后的沟槽对研磨液具有很强的抓取能力，便于研磨液均匀的分布在研磨垫中，从而可以更好的进行化学机械研磨工艺。
[0047]在本实用新型的实施例中，可通过控制设置在研磨垫调节器底板I内的两个调节装置来完成该研磨垫调节器的工作状态，即实现金刚石盘(第一涡卷结构2)和沟槽清除刷(第二涡卷结构3)的交替升降，这样既达到了恢复沟槽的同时并清除了沟槽内部和研磨盘表面的钻石颗粒以及研磨晶圆的膜的残留物。因此，使用调节后的研磨垫调节器对晶圆进行化学机械研磨工艺时，能够提供高且稳定的研磨速率，且可有效地避免晶片上出现刮伤的情况。
[0048]综上所述，本实用新型公开了一种研磨垫调节器，该装置在化学机械研磨工艺中，通过分别控制底板内两轴承与气缸控制回路进而控制金刚石盘和沟槽清除刷的升降状态，使该研磨垫调节器及时的刷除研磨垫表面以及沟槽内部的残留颗粒，避免晶圆的刮伤。因研磨垫的沟槽对研磨液具有很强的抓取能力，清理后的研磨垫会使研磨液均匀的分布在研磨垫上，这样就会增加化学机械研磨工艺的均匀性。因此该研磨垫调节器大大的延长了研磨垫的使用寿命，降低了工艺制造的成本，而且对该研磨垫调节器和研磨机台做出的改装成本耗费较低，实用性较强。
[0049]以上所述仅为本实用新型较佳的实施例，并非因此限制本实用新型的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本实用新型说明书及图示内容所做出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本实用新型的保护范围内。
【权利要求】
1.一种研磨垫调节器，应用于化学机械研磨工艺中，其特征在于，所述调节器包括: 一底板，所述底板内设有第一调节装置和第二调节装置； 第一涡卷结构，所述第一涡卷结构设置于所述底板的一端，并与所述第一调节装置相连接以调节该第一涡卷结构的升降状态； 第二涡卷结构，所述第二涡卷结构套设于所述第一涡卷结构内，且所述第二涡卷结构与所述第二调节装置相连接以调节该第二涡卷结构的升降状态； 其中，所述第一涡卷结构为金刚石盘，所述第二涡卷结构为沟槽清除刷，且所述沟槽清除刷表面具有若干突起。
2.如权利要求1所述的一种研磨垫调节器，其特征在于，所述金刚石盘和所述沟槽清除刷互不接触。
3.如权利要求1所述的一种研磨垫调节器，其特征在于，所述第一调节装置和所述第二调节装置均包括一轴承和一气缸控制回路。
4.如权利要求1所述的一种研磨垫调节器，其特征在于，所述研磨垫调节器设置于金属鹤机台中。
5.如权利要求1所述的一种研磨垫调节器，其特征在于，若干所述突起于所述沟槽清除刷表面均匀分布。
6.如权利要求1所述的一种研磨垫调节器，其特征在于，所述金刚石盘的材质为不锈钢。
7.如权利要求1所述的一种研磨垫调节器，其特征在于，所述沟槽清除刷的材质为金刚石。
8.如权利要求1所述的一种研磨垫调节器，其特征在于，所述突起的材质为尼龙。
【文档编号】B24B37/34GK203918744SQ201420300253
【公开日】2014年11月5日 申请日期:2014年6月6日 优先权日:2014年6月6日
【发明者】詹明松, 黄涛 申请人:武汉新芯集成电路制造有限公司