專利名稱：一種化學機械研磨設備的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種半導體工藝設備，尤其涉及一種化學機械研磨設備。
背景技術：
電子系統(tǒng)和電路對現(xiàn)代社會的進步有顯著的貢獻，并用于多種應用以取得最佳的結果。諸如數(shù)字計算機、計算器、音頻設備、視頻設備和電話系統(tǒng)之類的多種電子技術均包括有助于在大多數(shù)商業(yè)、科學、教育和娛樂領域內(nèi)分析和傳遞數(shù)據(jù)、思想及趨勢方面提高生產(chǎn)率并減少成本的處理器。設計成能提供這種結果的電子系統(tǒng)通常包括芯片晶圓上的集成電路(IC)。通常，由包括拋光步驟以形成平滑的晶圓表面在內(nèi)的處理過程來制造晶圓。對于IC晶圓的制造來說，以有效和充分的方式執(zhí)行拋光步驟是個關鍵。用于通常IC的原始材料是有很高純度的硅。使純硅材料變成呈實心柱體的單晶體。然后將這種晶體鋸開以形成晶圓，通過用平板印刷術(例如照相平板印刷術、X-射線平板印刷術等)處理在晶圓上增加多個層而將電子組件形成在晶圓上。通常，平板印刷術用于形成電子組件，所述電子組件包括形成在晶圓層的有不同電學特征的區(qū)域。復雜的IC 通常具有多個不同的疊加層，每一層均重疊在前一層的上面并按多種互聯(lián)方式包括有多個組件。將IC組件疊加所說的層內(nèi)時，這些復雜的IC最終表面外形是凸凹不平的(例如，他們通常類似于有多個上升部或“丘陵”或者下降部或“山谷”的凸凹陸地“山脈”)?，F(xiàn)有技術中，拋光是獲得晶圓表面平面化的最佳方法。最常用的拋光技術之一包括化學機械研磨(CMP，Chemical Mechanical Planarization，化學機械拋光)，所述CMP使用噴布在拋光墊上的研磨液，以便有助于使晶圓平滑化和以可預知的方式平面化。研磨液的平面化屬性一般由研磨摩擦組分和化學反應組分構成。研磨摩擦組分源于懸浮在研磨液中的研磨顆粒。所述研磨顆粒在與晶圓表面作摩擦接觸時會增加拋光墊的研磨特性?；瘜W反應組分與所述晶圓表面的材料發(fā)生化學反應。通過與要加以拋光的晶圓表面發(fā)生化學反應而軟化或分解。研磨摩擦組分和化學反應組分有助于研磨墊平坦化晶圓表面。將研磨液分布給拋光墊的方式會顯著地影響研磨液在幫助拋光時的研磨和化學特性的效果，這又會影響去除率。傳統(tǒng)的研磨液傳送到晶圓表面。拋光材料通常具有凹凸的表面，包括多個形成在拋光墊表面上的非常小的凹坑和鑿溝。所述凸凹表面上的凹坑和凹槽用作貯存器，可收集研磨液，以便傳送至正被拋光的晶圓表面。盡管通常化學機械研磨過程中使用的研磨液能提供某些好處，但是也會導致不利的副作用。傳統(tǒng)的研磨液分布系統(tǒng)一般不提供研磨液在晶片表面上的均勻分布，例如大多數(shù)研磨液分布系統(tǒng)將新的研磨液提供給晶圓的邊緣，然后經(jīng)過研磨墊和晶圓的旋轉(zhuǎn)運至晶圓的中心，部分研磨液中的固體研磨顆粒會在研磨液溶液中沉淀或聚集。則研磨液運輸?shù)骄A中心時，研磨液的研磨特性會減弱。如果晶圓的一部分暴露與過量的研磨液相接處，則該部分會被以更快的速度去除掉。因而，研磨液會使更多的研磨摩擦力作用于晶圓的邊緣，從而能較快地去除掉材料，而位于晶圓中心部分失效的研磨漿則會較慢地去除材料，導致形成不均勻拋光的晶圓表面。
3[0007]此外，在拋光過程中，隨著研磨液的消耗會產(chǎn)生廢顆粒，這些廢顆粒包括失效的研磨用顆粒以及晶圓上去除的材料。失效的研磨用顆粒不容易因化學反應而分解，則會以廢顆粒的形成沉積在晶圓表面、進入拋光墊中的凹槽和凹坑中，影響研磨效果和效率。因此，產(chǎn)生一種充分有效去除晶圓表面的設備，化學機械研磨設備采用固定顆粒研磨墊(Fixed Abrasive Pad)，不需要自由浮動的研磨顆粒，也不會導致晶片表面上過度的顆粒污染物，使化學機械拋光更加清潔。采用固定顆粒研磨墊(Fixed Abrasive Pad)是一個新穎的技術思想，所述固定顆粒研磨墊集合了研磨顆粒和研磨墊，能夠達到較佳的研磨效果，對45nm級甚至以下的工藝技術越來越重要。研磨墊上的研磨顆粒極大地影響了研磨進程，研磨顆粒的磨損或脫落會降低研磨速率甚至對晶圓造成劃傷。專利號為US2002/0049027A1的美國專利公開了一種是用于化學機械研磨設備上的固定顆粒研磨墊，該專利所述固定顆粒研磨墊解決的上述技術問題，公開號為1438931A 的中國專利公開了一種擺動的固定研磨料化學機械研磨設備及其實現(xiàn)方法，該專利中所述化學機械研磨設備包括具有固定研磨顆粒的研磨墊帶、供料滾筒和收回滾筒，并利用卷筒操作的配置控制所述研磨墊帶運動，從而在極短的時間和極少的勞動力將研磨墊帶使用過的部分更換為新的研磨墊帶，繼續(xù)對晶圓進行化學機械研磨。然而，固定研磨顆粒同樣具有問題，固定研磨顆粒固著在研磨墊帶的基帶上時，從制作成型到與晶圓表面接觸開始研磨之間會接觸到空氣，外界潮濕的空氣及水分會使固定研磨顆粒從基帶上脫落，研磨墊帶的固定研磨顆粒分布不均勻，則在研磨過程中會降低研磨效率，影響晶圓的一致性。

實用新型內(nèi)容本實用新型要解決的技術問題是，提供一種保證研磨材料均勻的化學機械研磨設備，從而提高化學機械研磨效率，提高晶圓的一致性。為解決上述技術問題，本實用新型提供一種化學機械研磨設備，包括基座和設置于所述基座上的研磨平臺，供應滾筒和回收滾筒，分別位于所述研磨平臺兩端；研磨墊帶，被限定于所述供應滾筒和回收滾筒之間，所述研磨墊帶包括基帶、固定于所述基帶上的固定研磨顆粒、以及覆蓋于所述基帶和固定研磨顆粒表面的保護層；第一噴管，設置于靠近所述供應滾筒的研磨墊帶旁，所述第一噴管噴射朝向所述研磨墊帶。第二噴管，位于所述第一噴管旁，所述第二噴管噴射朝向所述研磨墊帶。進一步的，所述保護層材料為聚丙烯酸酯。進一步的，所述第一噴管噴出的液體為有機堿性溶液。進一步的，所述第二噴管噴出的液體為去離子水。進一步的，還包括第三噴管和第四噴管，第三噴管設置于所述供應滾筒和回收滾筒之間的研磨墊帶中部上方，所述第四噴管位于所述第三噴管旁，所述第三噴管與所述第四噴管噴射朝向所述研磨墊帶。進一步的，所述第三噴管噴出的液體為有機堿性溶液。進一步的，所述第四噴管噴出的液體為去離子水。[0023]綜上所述，本實用新型所述化學機械研磨設備的研磨墊帶在與晶圓接觸進行研磨前，覆蓋有保護層；當進入研磨階段，噴射溶液將所述保護層溶解去除，進而與晶圓接觸進行化學機械研磨步驟，從而所述保護層研磨過程前有效防止因水分而導致固定研磨顆粒的脫落，影響研磨墊帶上固定研磨顆粒的均勻性，且不影響后續(xù)研磨工藝，從而保證研磨的效率和晶圓的一致性。

圖1為本實用新型一實施例中所述化學機械研磨設備的結構示意圖。
具體實施方式
為使本實用新型的內(nèi)容更加清楚易懂，以下結合說明書附圖，對本實用新型的內(nèi)容作進一步說明。當然本實用新型并不局限于該具體實施例，本領域內(nèi)的技術人員所熟知的一般替換也涵蓋在本實用新型的保護范圍內(nèi)。其次，本實用新型利用示意圖進行了詳細的表述，在詳述本實用新型實例時，為了便于說明，示意圖不依照一般比例局部放大，不應以此作為對本實用新型的限定。以下描述的一種化學機械研磨設備，其研磨墊帶在與晶圓接觸前，覆蓋一層保護層，以防止研磨墊帶的固定研磨顆粒脫落，在即將與晶圓接觸時，去除保護層，對晶圓進行研磨，從而有效防止因水分而導致固定研磨顆粒的脫落，影響研磨墊帶上固定研磨顆粒的均勻性，且不影響后續(xù)研磨工藝，從而保證研磨的效率和晶圓的一致性。圖1為本實用新型一實施例中所述化學機械研磨設備的結構示意圖。如圖1所示，所述化學機械研磨設備，包括基座101和設置于所述基座101上的研磨平臺103，供應滾筒201和回收滾筒203，研磨墊帶205，第一噴管207以及第二噴管209。此外還包括研磨頭 105及固定于研磨頭下方的晶圓100。所述供應滾筒201和回收滾筒203分別位于所述研磨平臺103兩端；所述供應滾筒201供應新的研磨墊帶，所述回收滾筒203回收廢舊的研磨墊帶，所述供應滾筒201和回收滾筒203根據(jù)實際研磨工藝設定運動的速度轉(zhuǎn)動，帶動研磨墊帶205移動，保證與晶圓 100接觸的研磨墊205帶具有良好的研磨效果，且節(jié)省了更換研磨墊的時間，節(jié)約勞動率、 提高了效率。所述研磨墊帶205被限定于所述供應滾筒201和回收滾筒之間203，所述研磨墊帶205包括基帶205a、固定于所述基帶20 上的固定研磨顆粒20 、以及覆蓋于所述基帶 205a和固定研磨顆粒20 表面的保護層205c ；其中，所述保護層材料205c為但不限定于聚丙烯酸酯(PolyaCrylate，PA)，所述聚丙烯酸酯具有很好的隔絕水分的能力，具有很強的附著特性，且成本低廉，易溶于有機堿性溶液，故可利用有機堿性溶液去除。在研磨前，所述保護層205c覆蓋于所述固定研磨顆粒20 可以有效阻止外界水分侵入，防止固定研磨顆粒20 脫落的情況發(fā)生。所述第一噴管207設置于靠近所述供應滾筒201的研磨墊帶207旁，所述第一噴管207噴射朝向所述研磨墊帶205 ；所述第一噴管207噴出的液體為有機堿性溶液， 其中所述有機堿性溶液為但不限定于聚乙二醇(Polyethylene Glycol)，聚丙烯酰胺聚 (Polyacrylic Amide)及乙烯亞胺(Polyethylene Imine)其中一種或幾種的組合。[0032]所述第二噴管209，位于所述第一噴管207旁，所述第二噴管209噴射朝向所述研磨墊帶205。所述第二噴管209出的液體為去離子水，所述保護層205c去除之后，利用去離子水清洗去除保護層205c殘留物和有機堿性溶液。在本實用新型實施例中，所述化學機械研磨設備還包括第三噴管211和第四噴管 213，所述第三噴管211設置于所述供應滾筒201和回收滾筒203之間的研磨墊帶205中部上方，所述第四噴管213位于所述第三噴管211旁，所述第三噴管211與所述第四噴管213 噴射朝向所述研磨墊帶205。所述第三噴管211噴出的液體為有機堿性溶液，所述第四噴管213噴出的液體為去離子水。若第一噴管207未完全溶解所述保護層205c，則所述第三噴管211與所述第四噴管213根據(jù)需要開啟，對保護層205c進行進一步溶解，保證保護層 205c在研磨過程前充分溶解去除。但不限制于此，其他種類用于溶解保護層205c的噴管的設置方式都在本實用新型的思想范圍之內(nèi)。在化學機械研磨過程中，所述晶圓100與位于研磨平臺103上的研磨墊帶205接觸，基座101帶動研磨平臺103及上方研磨墊帶轉(zhuǎn)動，供應滾筒201和回收滾筒203也相應圍繞研磨平臺203轉(zhuǎn)動，研磨頭105帶動晶圓100轉(zhuǎn)動，晶圓100與研磨墊帶205相互摩擦， 進行化學機械研磨工藝。其中，所述供應滾筒201和回收滾筒203根據(jù)實際研磨工藝設定運動的速度自身轉(zhuǎn)動，帶動研磨墊帶205移動，所述供應滾筒201供應的新的研磨墊帶上覆蓋有保護層 205c，所述研磨墊帶205的某一區(qū)域即將進入研磨平臺103對晶圓100進行研磨時，所述第一噴管207向研磨墊帶205該區(qū)域噴出有機堿性溶液，溶解保護層205c，其中溶解時間大于60s ；溶解完成后第二噴管209噴出去離子水，以清洗去除保護層205c殘留物和有機堿性溶液；高速旋轉(zhuǎn)研磨平臺103及研磨墊帶205，以去除研磨墊帶205上的去離子水，完成后所述供應滾筒201和所述回收滾筒203轉(zhuǎn)動帶動所述研磨墊帶205該區(qū)域進入研磨平臺 103對晶圓100進行研磨，如果上述過程為完全去除保護層205c，則利用第三噴管211噴出有機堿性溶液進一步去除保護層205c，再利用第四噴管噴出去離子水去除上一步驟中的保護層205c殘留物和有機堿性溶劑，進一步去除保護層205c。當然，保護層去除方法并不限定于此實施例，其他去除方法亦在本實用新型的思想范圍內(nèi)。綜上所述，本實用新型所述化學機械研磨設備的研磨墊帶在與晶圓接觸進行研磨前，覆蓋有保護層；當進入研磨階段，噴射溶液將所述保護層溶解去除，進而與晶圓接觸進行化學機械研磨步驟，從而所述保護層研磨過程前有效防止因水分而導致固定研磨顆粒的脫落，影響研磨墊帶上固定研磨顆粒的均勻性，且不影響后續(xù)研磨工藝，從而保證研磨的效率和晶圓的一致性。雖然本實用新型已以較佳實施例揭露如上，然其并非用以限定本實用新型，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本實用新型的精神和范圍內(nèi)，當可作些許的更動與潤飾，因此本實用新型的保護范圍當視權利要求書所界定者為準。
權利要求1.一種化學機械研磨設備，包括基座和設置于所述基座上的研磨平臺，其特征在于，還包括供應滾筒和回收滾筒，分別位于所述研磨平臺兩端；研磨墊帶，被限定于所述供應滾筒和回收滾筒之間，所述研磨墊帶包括基帶、固定于所述基帶上的固定研磨顆粒、以及覆蓋于所述基帶及固定研磨顆粒表面的保護層；第一噴管，設置于靠近所述供應滾筒的研磨墊帶旁，所述第一噴管噴射朝向所述研磨墊帶；第二噴管，位于所述第一噴管旁，所述第二噴管噴射朝向所述研磨墊帶。
2.如權利要求1所述的化學機械研磨設備，其特征在于，所述保護層材料為聚丙烯酸
3.如權利要求1所述的化學機械研磨設備，其特征在于，所述第一噴管噴出的液體為有機堿性溶液。
4.如權利要求1所述的化學機械研磨設備，其特征在于，所述第二噴管噴出的液體為去離子水。
5.如權利要求1所述的化學機械研磨設備，其特征在于，還包括第三噴管和第四噴管， 第三噴管設置于所述供應滾筒和回收滾筒之間的研磨墊帶中部上方，所述第四噴管位于所述第三噴管旁，所述第三噴管與所述第四噴管噴射朝向所述研磨墊帶。
6.如權利要求5所述的化學機械研磨設備，其特征在于，所述第三噴管噴出的液體為有機堿性溶液。
7.如權利要求5所述的化學機械研磨設備，其特征在于，所述第四噴管噴出的液體為去離子水。
專利摘要本實用新型提供一種化學機械研磨設備，包括基座和設置于所述基座上的研磨平臺，其特征在于，還包括供應滾筒和回收滾筒，分別位于所述研磨平臺兩端；研磨墊帶，被限定于所述供應滾筒和回收滾筒之間，所述研磨墊帶包括固定研磨顆粒表面的保護層；第一噴管及第二噴管。本實用新型所述化學機械研磨設備的研磨墊帶在與晶圓接觸進行研磨前，覆蓋有保護層；當進入研磨階段，噴射溶液將所述保護層溶解去除，進而與晶圓接觸進行化學機械研磨步驟，從而所述保護層研磨過程前有效防止因水分而導致固定研磨顆粒的脫落，影響研磨墊帶上固定研磨顆粒的均勻性，且不影響后續(xù)研磨工藝，從而保證研磨的效率和晶圓的一致性。
文檔編號B24B37/00GK201960449SQ20102068995
公開日2011年9月7日 申請日期2010年12月30日 優(yōu)先權日2010年12月30日
發(fā)明者蔣莉, 趙敬民, 黎銘琦 申請人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司