一種研磨裝置製造方法
2023-05-02 04:28:16
一種研磨裝置製造方法
【專利摘要】本實用新型提供一種研磨裝置，至少包括：盤狀內研磨盤；套設於所述內研磨盤外側的環狀外研磨盤；所述內研磨盤連接於控制所述內研磨盤升降的第一伸縮裝置的下端；所述外研磨盤連接於控制所述外研磨盤升降的第二伸縮裝置的下端；所述第一伸縮裝置的上端連接於控制所述內研磨盤自轉的第一電機，所述第二伸縮裝置的上端連接於控制所述外研磨盤自轉的第二電機。本實用新型的研磨裝置將研磨盤分為內、外兩部分，並以壓縮空氣分別控制內、外研磨盤的升降，利用內、外研磨盤與研磨墊的接觸面積不同、研磨速率不同來調節研磨速率，使研磨速率保持穩定，進一步提高研磨的均勻性。同時，研磨盤在整個生命周期中都能被充分利用，大大節約了資源和成本。
【專利說明】
—種研磨裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及半導體製造領域，特別是涉及一種研磨裝置。
【背景技術】
[0002]隨著高科技電子消費市場的迅速發展，晶圓製造行業要求越來越高的器件密度、越來越小的線寬，隨之而來，晶圓表面平坦程度的要求越來越高。化學機械研磨(ChemicalMechanical Polishing, CMP)是目前半導體製造行業最常用的晶圓表面平坦化處理方法，化學機械研磨通過化學反應過程和機械研磨過程共同作用完成平坦化處理。
[0003]如圖1所示，化學機械研磨的主要設備包括:研磨墊調整器1、研磨臺2、研磨墊3 (Pad)、研磨液供給器4、研磨頭5。研磨墊3設置於研磨臺2上；研磨頭5的下端裝配有待研磨晶圓6,所述待研磨晶圓6與研磨墊3接觸；研磨液供給器4用於提供研磨液(Slurry)至研磨墊3表面；研磨墊調整器I的下端裝配有研磨盤12 (Disk)，用於對研磨墊3的表面進行修整，同時提高研磨液在所述研磨墊3上分布的均勻性；研磨液以一定的速率流到研磨墊3的表面，研磨頭5給待研磨晶圓6施加一定的壓力，使得待研磨晶圓6的待研磨麵與研磨墊3產生機械接觸，在研磨過程中，研磨頭5、研磨墊調整器1、研磨臺2分別以一定的速度旋轉，通過機械和化學作用去除待研磨晶圓6表面的薄膜，從而達到待研磨晶圓6表面平坦化的目的。通常研磨墊3的表面具有許多助於研磨的凹凸結構，因此研磨墊3的表面呈現I μ m?2 μ m的粗糙程度。一般化學機械研磨設備在研磨數片晶圓後，研磨墊3原先凹凸不平的表面將會變得平坦，以致研磨墊3的研磨能力降低，同時研磨的均勻性也得不到保障。同時，在研磨過程中待研磨晶圓6上被研磨掉的物質會殘留在研磨墊3表面，同時，研磨液中的某些研磨液副料也會殘留在研磨墊3表面，這些顆粒狀的雜質將使研磨特性發生改變，進而影響研磨效果。因此，需要時刻保持研磨墊3表面的粗糙程度一致，同時及時去除掉落在研磨墊3表面的殘留物質。而研磨墊調整器I正是用於調節研磨墊3的，可使研磨墊3的表面恢復成凹凸不平的表面並保持其粗糙程度的穩定性，同時刮除研磨墊3上的殘留物質，確保研磨質量。
[0004]研磨墊調整器I主要包括起支撐作用的研磨墊調整器手臂11以及用於保持研磨墊3表面粗糙度及去除研磨墊3表面殘留物質的研磨裝置12，如圖2所示，所述研磨裝置12為一個圓盤狀的研磨盤12，其表面鑲嵌有高硬度研磨件，正是這些高硬度磨件與研磨墊3表面的機械接觸使得研磨墊3表面保持一定的粗糙度。新研磨盤表面研磨件的表面比較鋒利，相應地研磨速率也很快，但是隨著研磨盤使用時間的增加，其高硬度研磨件會磨損，其對於研磨墊3表面的修整效果將降低，研磨速率大受影響。新研磨盤的研磨速率快、舊研磨盤的研磨速率慢，勢必會造成生產過程中的研磨速率不穩定，研磨的均勻性也得不到保障。此外，舊研磨盤的研磨速率慢，對於大規模的工業生產是很不利的，但是如果將磨損的舊研磨盤丟棄不用則會造成很大的資源浪費。
[0005]因此，如何在不影響研磨速率的情況下，儘量降低成本已成為本領域技術人員亟待解決的問題。實用新型內容
[0006]鑑於以上所述現有技術的缺點，本實用新型的目的在於提供一種研磨裝置，用於解決現有技術中研磨速率不穩定、均勻性差等問題。
[0007]為實現上述目的及其他相關目的，本實用新型提供一種研磨裝置，所述研磨裝置至少包括:盤狀內研磨盤；套設於所述內研磨盤外側的環狀外研磨盤；所述內研磨盤連接於控制所述內研磨盤升降的第一伸縮裝置的下端；所述外研磨盤連接於控制所述外研磨盤升降的第二伸縮裝置的下端；所述第一伸縮裝置的上端連接於控制所述內研磨盤自轉的第一電機，所述第二伸縮裝置的上端連接於控制所述外研磨盤自轉的第二電機。
[0008]優選地，所述內研磨盤為圓盤狀結構，所述外研磨盤為圓環狀結構。
[0009]優選地，所述內研磨盤的外徑與所述外研磨盤的內徑一致。
[0010]優選地，所述第一伸縮裝置及所述第二伸縮裝置為具有密閉空間的中空伸縮軸、所述第二伸縮裝置套設於所述第一伸縮裝置的外側。
[0011]更優選地，所述第一伸縮裝置及所述第二伸縮裝置分別通過通氣管路與壓縮空氣產生裝置實現連接，通過通入氣體的壓強不同分別實現所述第一伸縮裝置及所述第二伸縮裝置的伸展或收縮。
[0012]優選地，所述內研磨盤及所述外研磨盤分別包括基盤及設置於所述基盤下表面的磨件。
[0013]更優選地，所述內研磨盤及所述外研磨盤的基座材質為鋼。
[0014]更優選地所述內研磨盤及所述外研磨盤的磨件材質為金剛石。
[0015]優選地，所述第一伸縮裝置及所述第二伸縮裝置的材質為不鏽鋼。
[0016]優選地,所述內研磨盤及所述外研磨盤旋轉方向一致。
[0017]如上所述，本實用新型的研磨墊調整器，具有以下有益效果:
[0018]本實用新型的研磨裝置將研磨盤分為內、外兩部分，並以壓縮空氣分別控制內、夕卜研磨盤的升降，利用內、外研磨盤與研磨墊的接觸面積不同、研磨速率不同來調節研磨速率，使研磨速率保持穩定，進一步提高研磨的均勻性。同時，研磨盤在整個生命周期中都能被充分利用，大大節約了資源和成本。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0019]圖1顯示為現有技術中的化學機械研磨設備示意圖。
[0020]圖2顯示為現有技術中的研磨盤示意圖。
[0021]圖3顯示為本實用新型的研磨裝置示意圖。
[0022]圖4顯示為本實用新型的研磨裝置的研磨盤示意圖。
[0023]元件標號說明
[0024]I研磨墊調整器
[0025]11 研磨墊調整器手臂
[0026]12 研磨裝置
[0027]1211 內研磨盤
[0028]1212 外研磨盤
[0029]1213基盤
[0030]1214磨件
[0031]1221第一伸縮裝置
[0032]1222第二伸縮裝置
[0033]1231第一電機
[0034]1232第二電機
[0035]1241第一壓縮空氣產生裝置
[0036]1242第二壓縮空氣產生裝置
[0037]1251第一通氣管路
[0038]1252第二通氣管路
[0039]2研磨臺
[0040]3研磨墊
[0041]4研磨液供給器
[0042]5研磨頭
[0043]6待研磨晶圓
【具體實施方式】
[0044]以下通過特定的具體實例說明本實用新型的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所揭露的內容輕易地了解本實用新型的其他優點與功效。本實用新型還可以通過另外不同的【具體實施方式】加以實施或應用，本說明書中的各項細節也可以基於不同觀點與應用，在沒有背離本實用新型的精神下進行各種修飾或改變。
[0045]請參閱圖3及圖4。需要說明的是，本實施例中所提供的圖示僅以示意方式說明本實用新型的基本構想，遂圖式中僅顯示與本實用新型中有關的組件而非按照實際實施時的組件數目、形狀及尺寸繪製，其實際實施時各組件的型態、數量及比例可為一種隨意的改變，且其組件布局型態也可能更為複雜。
[0046]如圖3所示，本實用新型提供一種研磨裝置12，所述研磨裝置12至少包括:盤狀內研磨盤1211 ;套設於所述內研磨盤1211外側的環狀外研磨盤1212 ;所述內研磨盤1211連接於控制所述內研磨盤1211升降的第一伸縮裝置1221的下端；所述外研磨盤1212連接於控制所述外研磨盤1212升降的第二伸縮裝置1222的下端；所述第一伸縮裝置1221的上端連接於控制所述內研磨盤1211自轉的第一電機1231，所述第二伸縮裝置1222的上端連接於控制所述外研磨盤1212自轉的第二電機1232。
[0047]如圖4所示，在本實施例中，所述內研磨盤1211為圓盤狀結構，所述外研磨盤1212為圓環狀結構。所述內研磨盤1211的外徑與所述外研磨盤1212的內徑一致。
[0048]如圖3所示，所述第一伸縮裝置1221及所述第二伸縮裝置1222分別用於控制所述內研磨盤1211及所述外研磨盤1212的升降。在本實施例中，所述第一伸縮裝置1221及所述第二伸縮裝置1222為具有密閉空間的中空伸縮軸、所述第二伸縮裝置1222套設於所述第一伸縮裝置1221的外側，形成包圍與所述第一伸縮裝置1221外側的環狀中空伸縮軸。
[0049]如圖3所示，在本實施例中，所述第一伸縮裝置1221通過第一通氣管路1251與第一壓縮空氣產生裝置1241實現連接；所述第二伸縮裝置1222通過第二通氣管路1252與第二壓縮空氣產生裝置1242實現連接。通過通入氣體的壓強不同分別實現所述第一伸縮裝置1221及所述第二伸縮裝置1222的伸展或收縮，進一步控制所述內研磨盤1211及所述外研磨盤1212的升降。當所述壓縮空氣產生裝置產生負壓氣體時，負壓氣體通過通氣管路進入伸縮裝置的密閉空間中，帶動所述伸縮裝置收縮，研磨盤上升；反之，通入正壓氣體時，正壓氣體通過通氣管路進入伸縮裝置的密閉空間中，帶動所述伸縮裝置伸展，研磨盤下降。由於壓縮空氣產生裝置、通氣管路以及伸縮裝置分別是獨立的，因此，內研磨盤1211及外研磨盤1212可實現分離式升降，以此控制研磨盤與研磨墊3的接觸面積以及研磨速率，使得研磨速率穩定在要求範圍內，進而提高研磨的均勻性。
[0050]如圖4所示，所述內研磨盤1211及所述外研磨盤1212分別包括基盤1213及設置於所述基盤1213下表面的磨件1214。在本實施例中，所述內研磨盤1211及所述外研磨盤1212的基盤1213材質為鋼。所述磨件1214可以是金剛石、氮化硼、碳化矽、陶瓷等高硬度材料，在本實施例中，所述磨件1214的材質為金剛石。
[0051]在本實施例中，所述第一伸縮裝置1221及所述第二伸縮裝置1222的材質為不鏽鋼。所述第一伸縮裝置1221及所述第二伸縮裝置1222可以保護所述內研磨盤1211及所述外研磨盤1212平穩轉動，進一步提高了研磨的均勻性及穩定性。
[0052]所述內研磨盤1211及所述外研磨盤1212旋轉方向一致，以確保研磨的均勻性及穩定性。
[0053]本實用新型的研磨裝置12的研磨盤分為內、外兩部分，通過壓縮空氣分別控制內研磨盤1211及外研磨盤1212的升降，以便於控制研磨的面積及速率，進一步控制研磨速率在一個穩定的範圍內，進而提高研磨的均勻性。
[0054]本實用新型的研磨裝置12通過控制內研磨盤1211及外研磨盤1212輪流做升降動作，來控制研磨速率的穩定。在本實施例中，將研磨速率穩定在1800埃/分鐘?2200埃/分鐘，即每分鐘待研磨晶圓6表面研磨掉厚度控制在1800埃?2200埃，可通過不同的研磨盤新舊程度及研磨盤與研磨墊3的接觸面積實現。僅使用內研磨盤1211 (內研磨盤1211下降、外研磨盤1212上升)，將內研磨盤1211裝配新的研磨盤便可實現研磨速率為2000埃/分鐘；僅使用外研磨盤1212 (內研磨盤1211上升、外研磨盤1212下降)，將外研磨盤1212裝配新的研磨盤便可實現研磨速率為2000埃/分鐘；內研磨盤1211及外研磨盤1212同時使用(內研磨盤1211下降、外研磨盤1212下降)，則內研磨盤1211及外研磨盤1212均裝配舊研磨盤可實現研磨速率為2000埃/分鐘。通過不同新舊程度的研磨盤的組合可實現不同要求的研磨速率穩定性，使研磨盤在整個生命周期中都能被充分利用，節約了資源和成本。
[0055]綜上所述，本實用新型提供一種研磨裝置，所述研磨裝置至少包括盤狀內研磨盤；套設於所述內研磨盤外側的環狀外研磨盤；所述內研磨盤連接於控制所述內研磨盤升降的第一伸縮裝置的下端；所述外研磨盤連接於控制所述外研磨盤升降的第二伸縮裝置的下端；所述第一伸縮裝置的上端連接於控制所述內研磨盤自轉的第一電機，所述第二伸縮裝置的上端連接於控制所述外研磨盤自轉的第二電機。本實用新型的研磨裝置將研磨盤分為內、外兩部分，並以壓縮空氣分別控制內、外研磨盤的升降，利用內、外研磨盤與研磨墊的接觸面積不同、研磨速率不同來調節研磨速率，使研磨速率保持穩定，進一步提高研磨的均勻性。同時，研磨盤在整個生命周期中都能被充分利用，大大節約了資源和成本。所以，本實用新型有效克服了現有技術中的種種缺點而具高度產業利用價值。
[0056]上述實施例僅例示性說明本實用新型的原理及其功效，而非用於限制本實用新型。任何熟悉此技術的人士皆可在不違背本實用新型的精神及範疇下，對上述實施例進行修飾或改變。因此，舉凡所屬【技術領域】中具有通常知識者在未脫離本實用新型所揭示的精神與技術思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應由本實用新型的權利要求所涵蓋。
【權利要求】
1.一種研磨裝置，其特徵在於，所述研磨裝置至少包括:盤狀內研磨盤；套設於所述內研磨盤外側的環狀外研磨盤；所述內研磨盤連接於控制所述內研磨盤升降的第一伸縮裝置的下端；所述外研磨盤連接於控制所述外研磨盤升降的第二伸縮裝置的下端；所述第一伸縮裝置的上端連接於控制所述內研磨盤自轉的第一電機，所述第二伸縮裝置的上端連接於控制所述外研磨盤自轉的第二電機。
2.根據權利要求1所述的研磨裝置，其特徵在於:所述內研磨盤為圓盤狀結構，所述外研磨盤為圓環狀結構。
3.根據權利要求1所述的研磨裝置，其特徵在於:所述內研磨盤的外徑與所述外研磨盤的內徑一致。
4.根據權利要求1所述的研磨裝置，其特徵在於:所述第一伸縮裝置及所述第二伸縮裝置為具有密閉空間的中空伸縮軸、所述第二伸縮裝置套設於所述第一伸縮裝置的外側。
5.根據權利要求4所述的研磨裝置，其特徵在於:所述第一伸縮裝置及所述第二伸縮裝置分別通過通氣管路與壓縮空氣產生裝置實現連接，通過通入氣體的壓強不同分別實現所述第一伸縮裝置及所述第二伸縮裝置的伸展或收縮。
6.根據權利要求1所述的研磨裝置，其特徵在於:所述內研磨盤及所述外研磨盤分別包括基盤及設置於所述基盤下表面的磨件。
7.根據權利要求6所述的研磨裝置，其特徵在於:所述內研磨盤及所述外研磨盤的基座材質為鋼。
8.根據權利要求6所述的研磨裝置，其特徵在於:所述內研磨盤及所述外研磨盤的磨件材質為金剛石。
9.根據權利要求1所述的研磨裝置，其特徵在於:所述第一伸縮裝置及所述第二伸縮裝置的材質為不鏽鋼。
10.根據權利要求1所述的研磨裝置，其特徵在於:所述內研磨盤及所述外研磨盤旋轉方向一致。
【文檔編號】B24B53/017GK204149028SQ201420599765
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2014年10月16日 優先權日:2014年10月16日
【發明者】唐強, 張溢鋼, 錢繼君, 朱海青, 施成 申請人:中芯國際集成電路製造(北京)有限公司