化学机械研磨装置的制作方法

本实用新型涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种化学机械研磨装置。

背景技术：

化学机械研磨(Chemical Mechanical Polishing，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。研磨过程中研磨头施加一定的压力在晶圆背面使晶圆正面紧贴研磨垫。同时，研磨头带动晶圆和研磨垫同方向旋转，使晶圆正面与研磨垫产生机械摩擦。在研磨过程中，通过一系列复杂的机械和化学作用去除晶圆表面的一层薄膜，从而达到晶圆平坦化的目的。

但是随着化学机械研磨过程的不断进行，研磨垫的物理及化学性能会发生变化，表现为研磨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，导致研磨速率和研磨质量的降低。因此，必须对研磨垫进行适当的修整，磨蚀该研磨垫的表面并开孔，且在研磨垫的表面上创建微凸物，即以物理方式穿透该研磨垫表面的多孔层。

典型的修整器一般是金刚石修整器，包括基底以及固结在基底研磨面上的金刚石颗粒，在进行修整时研磨面与研磨垫表面平行。在利用修整器对研磨垫进行修整的过程中，修整器同时作转动及围绕一固定点在一预设范围内的往复摆动，且修整器以一定压力压在研磨垫表面，使得金刚石研磨颗粒与研磨垫表面接触并对研磨垫进行切削，从而实现对研磨垫表面的研磨修整，使得研磨垫表面得到所需的粗糙度。

但是，在实际的修整过程中，由于修整盘在研磨垫表面径向方向上的切线速度不同，导致经修整后研磨垫表面高度不均匀，即修整后的研磨垫从中心到边缘的磨损程度逐渐增加。在化学机械研磨的过程中，高度不均匀的研磨垫会使得晶圆的表面形貌变差，影响晶圆产品的整体质量。

因此，如何提高研磨垫厚度的均匀性，以改善化学机械研磨的效果，是目前亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

本实用新型提供一种化学机械研磨装置，用于解决经现有的研磨垫修整器修整后研磨垫厚度不均匀的问题，以改善化学机械研磨的效果，提高晶圆产品的质量。

为了解决上述问题，本实用新型提供了一种化学机械研磨装置，包括研磨垫和修整组件；所述研磨垫包括同轴设置的多个区域，且多个区域沿所述研磨垫的径向方向自中心向边缘分布；所述修整组件包括修整盘，用于对多个区域一一采用多种不同的修整盘转速进行修整，且所述修整盘转速沿自所述研磨垫的中心向边缘的方向依次减小。

优选的，多个区域包括一圆形区域以及多个环形区域；所述圆形区域位于所述研磨垫的中心，多个环形区域与所述圆形区域同心设置且围绕所述圆形区域的外周分布。

优选的，所述修整组件还包括存储器；所述存储器连接所述修整盘，用于存储与多个区域一一对应的多种修整盘转速。

优选的，所述修整组件还包括第一传感器和控制器；所述第一传感器连接所述控制器，用于检测所述修整盘与所述研磨垫中心之间的距离；所述控制器连接所述修整盘，用于根据所述修整盘与所述研磨垫中心之间的距离确定修整盘所处区域，并控制修整盘以相应的修整盘转速进行研磨。

优选的，所述修整组件还包括修整臂；所述修整臂包括相对端的第一末端和第二末端，所述第二末端连接所述修整盘，用于围绕所述第一末端在一预设角度范围内进行往复运动。

优选的，所述控制器连接所述修整臂，用于调整所述修整臂作往复运动的速度。

优选的，所述修整组件还包括第二传感器；所述第二传感器连接所述控制器，用于检测经修整后每一所述区域的研磨垫厚度并传输至所述控制器；所述控制器还用于判断与多个区域一一对应的多个研磨垫厚度是否均相等，若否，则控制所述修整盘对所述研磨垫进行再次修整。

本实用新型提供的化学机械研磨装置，将研磨垫划分为同轴设置的多个区域，且多个区域沿所述研磨垫的径向方向自中心向边缘分布，通过对不同的区域采用不同的修整盘转速进行修整，从而有效避免了修整盘在修整研磨垫的过程中，因沿所述研磨垫径向方向上的切线速度不一致而导致的修整后研磨垫厚度不均匀的问题，改善了化学机械研磨的效果，提高了晶圆产品的质量。

附图说明

附图1是本实用新型具体实施方式中化学机械研磨装置的俯视结构示意图；

附图2是本实用新型具体实施方式中修整组件的结构框图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型提供的化学机械研磨装置的具体实施方式做详细说明。

本具体实施方式提供了一种化学机械研磨装置，附图1是本实用新型具体实施方式中化学机械研磨装置的俯视结构示意图。如图1所示，本具体实施方式提供的化学机械研磨装置，包括研磨垫11和修整组件；所述研磨垫11包括同轴设置的多个区域，且多个区域沿所述研磨垫11的径向方向自中心向边缘分布；所述修整组件包括修整盘12，用于对多个区域一一采用多种不同的修整盘转速进行修整，且所述修整盘12转速沿自所述研磨垫11的中心向边缘的方向依次减小。

在对所述研磨垫11进行修整时，一方面所述研磨垫11围绕其轴向进行自转，另一方面所述修整盘12也进行自转。所述修整盘12沿所述研磨垫11径向方向的切线速度取决于所述研磨垫11的转速和所述修整盘12距离所述研磨垫11中心的距离，而所述研磨垫11表面各区域的转速相同，因此，所述修整盘12沿所述研磨垫11径向方向上的切线速度自所述研磨垫11的中心向边缘逐渐增大，因而在所述修整盘12的切线速度的作用下，所述研磨垫11的边缘的磨损程度要大于所述研磨垫11的中心。本具体实施方式中，通过将研磨垫11划分为同轴设置的多个区域，所述修整盘12对每一区域采用与其对应的修整盘转速进行修整，且所述修整盘12转速沿自所述研磨垫11的中心向边缘的方向依次减小，以补偿因所述修整盘12在多个区域内沿所述研磨垫11径向方向的切线速度不一致导致的所述研磨垫11在修整过程中磨损程度不一致的问题，使得经所述修整盘12修整后的所述研磨垫11的整个表面磨损程度均匀，确保经研磨后所述研磨垫11厚度的一致性，从而有效改善后续化学机械研磨的效果，提高晶圆产品的质量。

为了简化所述化学机械研磨装置的整体结构，优选的，多个区域包括一圆形区域111以及多个环形区域；所述圆形区域111位于所述研磨垫11的中心，多个环形区域与所述圆形区域111同心设置且围绕所述圆形区域111的外周分布。

本具体实施方式以所述研磨垫11包括一个圆形区域111以及三个环形区域为例进行说明，本领域技术人员可以根据实际需要设置环形区域的数量。如图1所示，多个区域包括同心设置的圆形区域111、第一环形区域112、第二环形区域113和第三环形区域114。其中，圆形区域111、所述第一环形区域112、所述第二环形区域113和所述第三环形区域114沿所述研磨垫11的径向方向自所述研磨垫11的中心向边缘分布。

附图2是本实用新型具体实施方式中修整组件的结构框图。优选的，所述修整组件还包括存储器21；所述存储器21连接所述修整盘12，用于存储与多个区域一一对应的多种修整盘转速。其中，所述存储器21中存储的多种修整盘转速可以是化学机械研磨装置的生产商预先设定的，也可以是用户根据自己的需要，例如根据研磨垫和/或研磨盘的具体类型设置的。

为了快速定位所述修整盘12所处的区域，以便及时调整所述修整盘的转速，从而进一步提高修整后研磨垫厚度的均匀性，优选的，所述修整组件还包括第一传感器22和控制器20；所述第一传感器22连接所述控制器20，用于检测所述修整盘12与所述研磨垫11中心之间的距离；所述控制器20连接所述修整盘12，用于根据所述修整盘12与所述研磨垫11中心之间的距离确定修整盘12所处区域，并控制修整盘12以相应的修整盘转速进行研磨。由于本具体实施方式中，多个区域沿所述研磨垫11的径向方向自中心向边缘分布，通过实时获取所述修整盘12与所述研磨垫11中心之间的距离，就能快速判断所述修整盘12当前所处的区域，进而从所述存储器21中选择与当前所处区域对应的修整盘转速进行修整研磨。

优选的，所述修整组件还包括修整臂13；所述修整臂13包括相对端的第一末端131和第二末端132，所述第二末端132连接所述修整盘12，用于围绕所述第一末端131在一预设角度范围内进行往复运动。更优选的，所述控制器20连接所述修整臂13，用于调整所述修整臂13作往复运动的速度。具体来说，如图1所示，所述修整臂13带动所述修整盘12沿图中所示的虚线轨迹作往复运动，其往复运动的速度决定了所述修整盘12在每一区域内的停留时间。因此，通过调整所述修整臂13作往复运动的速度，例如通过调整驱动所述修整臂13作往复运动的马达的转速，即可进一步调整所述修整盘12对每一区域的修整程度，从而进一步提高修整后研磨垫厚度的均匀性。

优选的，所述修整组件还包括第二传感器23；所述第二传感器23连接所述控制器20，用于检测经修整后每一所述区域的研磨垫11厚度并传输至所述控制器20；所述控制器20还用于判断与多个区域一一对应的多个研磨垫厚度是否均相等，若否，则控制所述修整盘12对所述研磨垫11进行再次修整。其中，所述控制器20判断与多个区域一一对应的多个研磨垫厚度是否均相等的具体方法，与现有技术中的比较算法相同，在此不再赘述。

具体来说，在所述修整盘12完成对整个研磨垫11的一次修整之后，所述第二传感器23检测每一区域内所述研磨垫11的厚度，得到与多个区域一一对应的多个研磨垫厚度。所述控制器20判断这多个研磨垫厚度是否均相等，若否，则确认所述研磨垫11厚度不均匀，并控制所述修整盘12再次对所述研磨垫11进行修整。举例来说，所述控制器20可以多个研磨垫厚度中的最小厚度为基准，对除与所述最小厚度对应的区域之外的区域进行再次修整。其中，所述再次修整，可以是以所述存储器21中存储的修整盘转速对相应的区域进行再次修整；也可以是通过所述控制器20调整所述修整盘12的转速，使得所述修整盘对待再次修整的区域采用与所述存储器中存储的相应的修整盘转速不同的转速进行修整。

本具体实施方式提供的化学机械研磨装置，将研磨垫划分为同轴设置的多个区域，且多个区域沿所述研磨垫的径向方向自中心向边缘分布，通过对不同的区域采用不同的修整盘转速进行修整，从而有效避免了修整盘在修整研磨垫的过程中，因沿所述研磨垫径向方向上的切线速度不一致而导致的修整后研磨垫厚度不均匀的问题，改善了化学机械研磨的效果，提高了晶圆产品的质量。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。