CN111958479B - 一种抛光装置及化学机械平坦化设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及半导体设备技术领域，具体涉及一种抛光装置及化学机械平坦化设备，包括：主体和设于所述主体外部的保护罩，输液组件位于所述主体和/或保护罩内，所述输液组件具有至少一个出液口，从所述出液口喷出的液体均匀地分布在抛光垫的接触区域上。本发明提供一种提高了晶圆表面均匀度的抛光装置及化学机械平坦化设备。

Description

一种抛光装置及化学机械平坦化设备

技术领域

本发明涉及半导体设备技术领域，具体涉及一种抛光装置及化学机械平坦化设备。

背景技术

随着摩尔定律的发展，半导体制造工艺流程中化学机械平坦化设备的作用越来越重要，对设备的工艺性能要求也越来越高。化学机械平坦化的工艺性能中，最关键因素便是晶圆表面形貌，晶圆表面形貌的平整与否，直接影响后续工艺制程，并可能导致最终芯片的电气性能受到影响，因此有效改善晶圆表面形貌是化学机械平坦化设备性能优化的最重要目标之一。

现有的化学机械平坦化设备在抛光时，利用抛光头吸附晶圆，从而将晶圆转运到抛光垫的特定位置，并对晶圆施加压力，使得晶圆在具有一定压力的抛光垫相互研磨，在研磨的同时输送抛光液，使抛光液与晶圆的表面发生化学反应，从而达到对晶圆表面的平坦化处理，但此抛光方式后的晶圆表面形貌不尽如人意，主要表现在晶圆边缘处抛光速率“突变”，会出现急剧降低而后增大的情况，或直接大幅增大的情况，从而影响晶圆表面的均匀度，造成晶圆边缘一圈因良品率原因无法使用，从而造成浪费。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于解决现有技术中的化学机械平坦化设备抛光后，晶圆表面均匀度差的问题，从而提供一种提高了晶圆表面均匀度的抛光装置及化学机械平坦化设备。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种抛光装置，包括：主体和设于所述主体外部的保护罩，输液组件位于所述主体和/或保护罩内，所述输液组件具有至少一个出液口，从所述出液口喷出的液体均匀地分布在抛光垫的接触区域上。

进一步，所述输液组件位于所述保护罩的壁中。

进一步，所述输液通道与所述出液口连通。

进一步，所述输液组件为沿所述保护罩的轴向螺旋设置的输液通道。

进一步，所述输液通道靠近所述抛光垫的一端朝向所述主体的轴心弯折。

进一步，所述主体包括主轴和旋转组件、以及设于所述旋转组件底部的保持环，输液通道贯穿所述旋转组件和保持环。

进一步，至少一个所述出液口为多个，沿所述保持环的轴向间隔设置。

进一步，多个所述出液口在所述保持环上的投影沿所述保持环的轴心倾斜设置。

进一步，所述出液口在所述保持环上的投影靠近保持环的内环，未连通所述保持环的内环与外环。

本发明还提供了一种化学机械平坦化设备，包括所述的抛光装置。

本发明技术方案，具有如下优点：

1.本发明提供的抛光装置，包括主体和设于所述主体外部的保护罩，输液组件位于所述主体和/或保护罩内，所述输液组件具有至少一个出液口，从所述出液口喷出的液体均匀地分布在抛光垫的接触区域上。

通过将输液组件设于该抛光装置的内部，使液体可以随着抛光装置的移动而移动，在将液体喷在晶圆与抛光垫的接触区域上时，液体可以均匀的与晶圆接触，使晶圆与液体之间发生的化学反应也更加的均匀且充分，进而提高了晶圆表面的均匀度，避免晶圆边缘处抛光速率突变，而出现急剧降低而后增大，或直接大幅增大的情况，提高了抛光效率并有效的优化晶圆表面形貌，同时还提高了晶圆的良品率，减少了因加工问题造成的浪费。

2.本发明提供的抛光装置，所述输液组件为沿所述保护罩的轴向螺旋设置的输液通道，可以保证保护罩内液体流动的平稳性，使得喷出的液体更加稳定的喷在抛光垫的接触区域上。

3.本发明提供的抛光装置，所述出液口在所述保持环上的投影靠近保持环的内环，未连通所述保持环的内环与外环，可以更好的防止液体在受到离心力的作用而喷在其他位置，从而增强了液体分布的均匀性，进而提高了抛光效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的抛光装置的结构示意图；

图2为输液组件的另一种实施方式的结构示意图；

图3为保持环的仰视图；

图4为保持环的另一种实施方式的结构示意图。

附图标记说明：

1-抛光垫；2-晶圆；3-主体；31-主轴；32-旋转组件；33-保持环；4-保护罩；5-输液通道；6-出液口。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

在现有技术中的化学机械平坦化设备在对晶圆2进行抛光处理时，利用将抛光装置吸附晶圆2，将晶圆2转运到抛光垫1上的特定位置，并对晶圆2施加压力；同时该特定区域输送抛光液，通过抛光液与晶圆2的表面之间发生化学反应，利用抛光装置从而达到抛光、平整晶圆2表面的目的，但在抛光的过程中，抛光液不能均匀的分布在抛光垫1上，导致在对晶圆2进行抛光处理时，抛光后的晶圆2表面不均匀，直接影响后续工艺制程，最终影响芯片的电气性能。

实施例1

如图1至图4所示，本发明提供了一种抛光装置，包括主体3和设于所述主体3外部的保护罩4，输液组件位于所述主体3和/或保护罩4内，所述输液组件具有至少一个出液口6，从所述出液口6喷出的液体均匀地分布在抛光垫1的接触区域上。

输液组件与外部的储液容器(图中未示出)之间利用管路连通，为输液组件输送液体，该液体为抛光液。通过将输液组件设于该抛光装置的内部，液体可以随着抛光装置的移动而移动，在将液体喷在晶圆2与抛光垫1的接触区域上时，液体可以均匀的与晶圆2接触，使晶圆2与液体之间发生的化学反应也更加的均匀且充分，进而提高了晶圆2表面的均匀度，避免晶圆2边缘处抛光速率突变，而出现急剧降低而后增大，或直接大幅增大的情况，提高了抛光效率并有效的优化晶圆2表面形貌，同时还提高了晶圆2的良品率，减少了因加工问题造成的浪费。

如图1所示，其中，所述输液组件位于所述保护罩4的壁中；所述输液通道5与所述出液口6连通，从而将液体均匀的喷在接触区域上。出液口6的个数可以为多个，在此不做具体的限定，可以根据实际需要自行设置。

其中，输液通道5可以为一条输液通道5，一条输液通道5与一个出液口6连通；当然也可以为多条输液通道5，多条输液通道5可以与一个出液口6连通或与多个出液口6一一对应。

作为可替换的实施方式，所述输液组件为沿所述保护罩4的轴向螺旋设置的输液通道5，该输液通道5可以成旋转上升或螺旋下降的形式设置，设置成螺旋状，可以保证保护罩4内液体流动的平稳性，使得喷出的液体更加稳定的喷在抛光垫1的接触区域上。

具体地，所述输液通道5靠近所述抛光垫1的一端朝向所述主体3的轴心弯折，使得液体朝向主体3的中心喷洒，防止了液体流向其他位置，进一步的提高液体分布的均匀性，使晶圆2与液体反应的更加的充分。

实施例2

如图2所示，还可以将输液组件设置在主体3内，其中，所述主体3包括主轴31和套设在主轴31上的旋转组件32、以及设于所述旋转组件32底部的保持环33，保护罩4套设在旋转组件32和保持环33的外部，输液通道5贯穿所述旋转组件32和保持环33，从而将液体均匀地喷在接触区域上。

具体地，至少一个所述出液口6为多个，设置在保持环33的底部，并沿所述保持环33的轴向间隔设置。出液口6可以均匀的设置在保持环33上，当然，也可以不均匀的设置在保持环33上。

如图3所示，具体地，多个所述出液口6在所述保持环33上的投影沿所述保持环33的轴心按预定角度倾斜设置，从而将液体均匀地喷在接触区域上。

如图4所示，由于保持环33为环状结构，因此包括内环和外环；所述出液口6在所述保持环33上的投影靠近保持环33的内环，未连通所述保持环33的内环与外环，在抛光装置旋转工作的过程中，可以更好的防止液体在受到离心力的作用而喷在其他位置，从而增强了液体分布的均匀性，进而提高了抛光效率。

实施例3

还可以将输液组件共同设置在主体3和保护罩4内，从而保证液体的输出量，当主体3内的输液组件堵塞时，也可以通过保护罩4内的输液组件喷出液体；反之，当保护罩4内的输液组件堵塞时，也可以通过主体3内的输液组件喷出液体。

本发明还提供了一种化学机械平坦化设备，包括所述的抛光装置。

具体的工作过程：利用抛光装置吸附晶圆2，将晶圆2放置在抛光垫1上，并对晶圆2施加一定的压力，开始进行抛光，在抛光的过程中，通过输液通道5和出液口6将液体容器中的液体通过输液通道5和出液口6均匀地喷在抛光垫1的接触区域上，从而保证了液体在抛光垫1上分布的均匀性，在对一个晶圆2抛光完成后，利用抛光装置运转到下一个抛光垫1上继续重复上述操作、或传运至机械手以进行后续加工工艺。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (7)

1.一种抛光装置，其特征在于，包括：主体(3)和设于所述主体(3)外部的保护罩(4)，输液组件位于所述保护罩(4)的壁中，所述输液组件具有至少一个出液口(6)，从所述出液口(6)喷出的液体均匀地分布在抛光垫(1)的接触区域上；

所述输液组件为沿所述保护罩(4)的轴向螺旋设置的输液通道(5)。

2.根据权利要求1所述的抛光装置，其特征在于，所述输液通道(5)靠近所述抛光垫(1)的一端朝向所述主体(3)的轴心弯折。

3.根据权利要求1或2所述的抛光装置，其特征在于，所述主体(3)包括主轴(31)和旋转组件(32)、以及设于所述旋转组件(32)底部的保持环(33)，输液通道(5)贯穿所述旋转组件(32)和保持环(33)。

4.根据权利要求3所述的抛光装置，其特征在于，至少一个所述出液口(6)为多个，沿所述保持环(33)的轴向间隔设置。

5.根据权利要求4所述的抛光装置，其特征在于，多个所述出液口(6)在所述保持环(33)上的投影沿所述保持环(33)的轴心倾斜设置。

6.根据权利要求5所述的抛光装置，其特征在于，所述出液口(6)在所述保持环(33)上的投影靠近保持环(33)的内环，未连通所述保持环(33)的内环与外环。

7.一种化学机械平坦化设备，其特征在于，包括权利要求1-6中任一项所述的抛光装置。

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