專利名稱：化學機械研磨設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種化學機械研磨設備。
背景技術：
目前，半導體制作工藝中，多個制作工藝都需要采用化學機械研磨設備對晶圓表 面做平坦化處理，比如，在互連線制作中，用于化學機械研磨金屬銅，因此，化學機械研磨設 備是半導體制作工藝中比較重要的設備?，F(xiàn)有的化學機械研磨設備通常都包括承載裝置，傳送裝置以及研磨裝置，參考附 圖Ia所示，所述的承載裝置包括承載臺外罩104，以及位于承載臺外罩內(nèi)的承載臺106，晶 圓105在進入晶圓研磨程序之前，就放 置在晶圓承載臺104上。參考附圖Ia所示，傳送裝置包括機械手臂101，研磨頭102，晶圓卡環(huán)103，機械手 臂101連接在研磨頭102正上方，帶動所述的傳送裝置在承載裝置和研磨裝置之間移動；晶 圓卡環(huán)103設置于研磨頭102的邊緣，并且外邊緣與研磨頭的外邊緣位置對應，用于抓取晶 圓，晶圓卡環(huán)103直徑稍大于需抓取的晶圓直徑。研磨頭102的直徑與承載臺的直徑相同。參考附圖Ib所示，研磨裝置包括研磨墊202和研磨轉(zhuǎn)盤201。研磨墊202水平設 置于研磨轉(zhuǎn)盤201正上方并連接在一起，研磨墊202的大小與研磨轉(zhuǎn)盤201 —致，但遠大于 所需研磨的晶圓105形狀。參考附圖Ia以及附圖lb，當需要研磨的晶圓水平放置到承載臺106中心后，機械 手臂101驅(qū)動研磨頭102移動到晶圓105正上方，研磨頭102垂直向下壓住晶圓，使得晶圓 卡環(huán)103卡住晶圓105外沿，研磨頭102夾取晶圓垂直向上離開承載臺106。下一步研磨頭 102移動到研磨轉(zhuǎn)盤201的上方，而研磨轉(zhuǎn)盤201始終處于旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，研磨頭102夾取晶圓 垂直向下壓使得晶圓105與研磨轉(zhuǎn)盤201表面的研磨墊202接觸，研磨墊202由于研磨轉(zhuǎn) 盤201的旋轉(zhuǎn)使得晶圓表面的不規(guī)則部分被研磨。晶圓卡環(huán)103夾取晶圓時，所夾取的晶圓105嵌入晶圓卡環(huán)103，并且晶圓卡環(huán) 103和晶圓105與研磨墊202對應的面基本在同一水平面，所以當研磨頭102垂直下壓晶圓 105到研磨墊202研磨時，晶圓卡環(huán)103同樣與研磨墊202摩擦接觸。而晶圓卡環(huán)103采用 的是具有一定硬度的塑料材料，研磨墊202采用的是較軟的聚合材料，所以晶圓卡環(huán)103與 研磨墊202摩擦接觸時，研磨墊202發(fā)生形變。當研磨墊202形變時，晶圓卡環(huán)103的兩側 由于研磨會產(chǎn)生大量的聚合物微塵204而粘附在晶圓卡環(huán)103上，如圖IC中位于晶圓卡環(huán) 兩側的203部位所示。因此，反復使用后，晶圓卡環(huán)103上的聚合物微塵增多使得再次卡取 的晶圓105表面發(fā)生刮傷并掉落大量微塵到晶圓表面，影響晶圓良率。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的技術問題是由于現(xiàn)有的化學機械研磨設備的晶圓卡環(huán)在長時間使 用后，晶圓卡環(huán)兩側會聚積大量的聚合材料微塵，導致晶圓卡環(huán)夾取晶圓時刮傷晶圓并給 晶圓表面帶入微塵的缺陷。
為了克服上述問題，本發(fā)明提供一種化學機械研磨設備，包括承載裝置，所述承載裝置包括承載臺外罩，所述承載臺外罩的邊緣開設有一個以上孔，所述孔中設置有清洗 噴嘴；可移動至承載裝置正上方的傳送裝置，所述傳送裝置包括晶圓卡環(huán)，所述傳送裝置移 動至承載裝置正上方時，清洗噴嘴的位置與晶圓卡環(huán)的位置對應。承載臺外罩的形狀與晶圓卡環(huán)都為圓形?？蛇x的，所述孔或者清洗碰嘴的數(shù)量為6-8個。可選的，所述傳送裝置移動至承載裝置正上方時，晶圓卡環(huán)的中心與承載臺外罩 的中心重合。由于采用了上述技術方案，與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點所述的化學機械研磨設備在承載臺外罩的邊緣對應晶圓卡環(huán)的位置增加若干個 開孔以及清洗碰嘴，便于清洗碰嘴在研磨頭夾取晶圓動作完畢后對晶圓卡環(huán)清洗，避免了 由于研磨產(chǎn)生的聚合材料微塵粘附與晶圓卡環(huán)兩側導致的晶圓表面污染和刮傷。
圖Ia為現(xiàn)有化學機械研磨設備的承載臺結構示意圖；圖Ib為現(xiàn)有化學機械研磨設備的研磨轉(zhuǎn)臺使用示意圖；圖Ic為現(xiàn)有化學機械研磨設備的晶圓卡環(huán)導致研磨墊形變的放大圖；圖2a為本發(fā)明一實施例所提供的化學機械研磨設備的承載臺及其承載臺外罩的 俯視圖；圖2b為本發(fā)明一實施例所提供的化學機械研磨設備的使用示意圖。
具體實施例方式以下結合附圖和具體實施例對本發(fā)明提出的化學機械研磨設備作進一步詳細說 明。根據(jù)下面的敘述，本發(fā)明的優(yōu)點和特征將更清楚。需說明的是，附圖均采用非常簡化的 形式且均使用非精準的比率，僅用以方便、明晰地輔助說明本發(fā)明實施例的目的。本發(fā)明提供一種化學機械研磨設備，參考附圖2a以及附圖2b所示，所述化學機械 研磨設備包括三部分承載裝置，傳送裝置以及研磨裝置。承載裝置包括承載臺外罩104，形狀為圓環(huán)形；承載臺106，位于承載臺外罩104 中心；開孔301，開設于所述外罩104邊緣表面上；清洗噴嘴302，開設在所有所述孔301的 正下方位置?？蛇x的，所述開孔301的數(shù)量為6-8個。傳送裝置包括研磨頭102，用于在研磨過程中下壓晶圓105 ；晶圓卡環(huán)103，形狀 為圓環(huán)形，晶圓卡環(huán)103直徑稍大于需抓取的晶圓105直徑，設置于研磨頭102的邊緣，并 且外邊緣與研磨頭102的外邊緣位置對應；機械手臂101，用作控制研磨頭102的轉(zhuǎn)動，與 所示研磨頭102固定連接，如附圖Ia中所示，位于研磨頭102的正上方。請參考圖lb，研磨裝置包括研磨轉(zhuǎn)臺201，在研磨過程中以旋轉(zhuǎn)方式來研磨晶 圓；研磨墊202，由聚合材料制成，安裝于研磨轉(zhuǎn)臺的上表面。如背景技術所述，所述晶圓卡環(huán)103用于夾取晶圓105在研磨墊202表面研磨，如 圖Ic所示，研磨頭102下壓磨擦使得研磨墊202形變，粘附大量研磨粉末在卡環(huán)103表面， 在承載臺外罩上表面開設若干個開孔301，在孔正下方設置對應的清洗碰嘴302，可清洗正上方對應晶圓卡環(huán)103，避免晶圓卡環(huán)103被研磨墊的聚合材料微塵污染，保護下片需研磨 的晶圓105，防止晶圓卡環(huán)103夾取時刮傷晶圓105表面，提高研磨的效果繼續(xù)參考圖2b，承載臺直徑Ll與所述晶圓卡環(huán)的內(nèi)側直徑相同，承載臺外罩的寬 度L2與晶圓卡環(huán)的h相等。而承載臺外罩外側直徑L3與晶圓卡環(huán)的外側直徑大致相同。本說明書中，所述晶圓卡環(huán)的厚度h指的是晶圓卡環(huán)的外直徑與內(nèi)側壁直徑之 差。下面結合圖2a和圖2b，介紹本化學機械研磨設備的工作過程，當所需晶圓105需 要研磨時，機械手臂101帶動研磨頭102移動到承載臺106正上方，研磨頭102緩慢垂直下 壓晶圓105并與晶圓105表面接觸，同時晶圓卡環(huán)103卡住晶圓105外沿夾取晶圓105。夾 取完畢后，機械手臂101帶動研磨頭102上升并移動到始終處于高速旋轉(zhuǎn)的研磨轉(zhuǎn)臺201 上方。研磨頭102緩慢垂直向下，使得晶圓105表面接觸研磨墊202摩擦開始研磨。而晶 圓卡環(huán)由于下壓至研磨墊202的并與該研磨墊202摩擦及形變，粘附研磨墊表面的聚合材 料微塵。研磨完畢后，機械手臂101垂直向上帶動研磨頭102離開研磨轉(zhuǎn)臺，并移動到承載 臺106上方，研磨頭102將晶圓放置回承載臺上，化學機械研磨的工序完成。下一步開始晶 圓卡環(huán)103清洗工序，研磨頭102垂直向下，與承載臺外罩104接觸，承載臺外罩104下方 內(nèi)部的清洗清洗噴嘴302對準承載臺外罩上表面對應的開孔301，由下往上噴射清洗液到 晶圓卡環(huán)103表面，清洗在研磨過程中由于晶圓卡環(huán)103下壓研磨墊使該研磨墊202形變 而摩擦粘附的聚合物微塵。清洗完畢后，開始下一片的晶圓化學機械研磨流程。所述的晶圓卡環(huán)103清洗過程，避免了由于晶圓卡環(huán)103的兩側粘附大量的研磨 墊聚合材料微塵而污染晶圓表面，甚至刮傷晶圓表面，確保了晶圓良率。雖然本發(fā)明己以較佳實施例披露如上，但本發(fā)明并非限定于此。任何本領域技術 人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，均可作各種更動與修改，因此本發(fā)明的保護范圍應 當以權利要求所限定的范圍為準。
權利要求
一種化學機械研磨設備，其特征在于，包括承載裝置，所述承載裝置包括承載臺外罩，所述承載臺外罩的邊緣開設有一個以上孔，承載臺外罩內(nèi)還具有與所述孔的位置對應的清洗噴嘴；可移動至承載裝置正上方的傳送裝置，所述傳送裝置包括晶圓卡環(huán)，所述傳送裝置移動至承載裝置正上方時，清洗噴嘴的位置與晶圓卡環(huán)的位置對應。
2.根據(jù)權利要求1所述的化學機械研磨設備，其特征在于，所述承載臺外罩以及晶圓 卡環(huán)的形狀為圓形。
3.根據(jù)權利要求2所述的化學機械研磨設備，其特征在于，承載臺外罩的直徑與所述 晶圓卡環(huán)的直徑相同。
4.根據(jù)權利要求1所述的化學機械研磨設備，其特征在于，所述傳送裝置移動至承載 裝置正上方時，晶圓卡環(huán)的中心與承載臺外罩的中心重合。
5.根據(jù)權利要求1所述的化學機械研磨設備，其特征在于，所述孔的數(shù)量為6-8個。
6.根據(jù)權利要求1或者5所述的化學機械研磨設備，其特征在于，所述清洗噴嘴的數(shù)量 為6-8個。
全文摘要
本發(fā)明提供一種化學機械研磨設備，包括承載裝置，所述承載裝置包括承載臺外罩，所述承載臺外罩的邊緣開設有一個以上孔，承載臺外罩內(nèi)還具有與所述孔的位置對應的清洗噴嘴；可移動至承載裝置正上方的傳送裝置，所述傳送裝置包括晶圓卡環(huán)，所述傳送裝置移動至承載裝置正上方時，清洗噴嘴的位置與晶圓卡環(huán)的位置對應。所述的化學機械研磨設備在承載臺外罩的邊緣對應晶圓卡環(huán)的位置增加若干個開孔以及清洗碰嘴，便于清洗碰嘴在研磨頭夾取晶圓動作完畢后對晶圓卡環(huán)清洗，避免了由于研磨產(chǎn)生的聚合材料微塵粘附與晶圓卡環(huán)兩側導致的晶圓表面污染和刮傷。
文檔編號H01L21/304GK101941179SQ20091005450
公開日2011年1月12日 申請日期2009年7月7日 優(yōu)先權日2009年7月7日
發(fā)明者閆大鵬 申請人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司