CN115890456A - 抛光液提供装置、抛光设备和抛光方法 - Google Patents

Abstract

本公开涉及抛光液提供装置、抛光设备和抛光方法，该抛光液提供装置用于在抛光中向抛光垫提供抛光液并且包括喷管结构，喷管结构设置有多个喷口，所述多个喷口布置成分别用于向抛光垫的在径向方向上的不同位置喷射抛光液，并且配置成使得向抛光垫的中心和边缘喷射的抛光液的抛光去除能力小于向抛光垫的位于中心与边缘之间的中间区域喷射的抛光液的抛光去除能力。通过本公开的抛光液提供装置、抛光设备和抛光方法，实现了对硅片表面平坦度的改善。

Description

抛光液提供装置、抛光设备和抛光方法

技术领域

本公开涉及半导体加工制造技术领域，具体地，涉及抛光液提供装置、抛光设备和抛光方法。

背景技术

随着半导体技术的不断发展，对硅片表面的平坦度的要求越来越高。在硅片制造过程中，可以通过抛光工艺来对硅片的平坦度进行改善。抛光过程通常包括对硅片的正反两面进行抛光的双面抛光步骤和仅对硅片的正面进行抛光的最终抛光步骤。

在最终抛光中，吸附至抛光头的硅片被压在布置在抛光头的下方的抛光垫上以借助于抛光垫对硅片的正面进行抛光，其中，在抛光时，硅片和抛光垫始终处于旋转中。

然而，由于旋转带来的离心作用，抛光液容易聚集在硅片的边缘处，导致硅片边缘的抛磨程度相比于硅片中央要大；而且由于硅片被压在抛光垫上，抛光垫被压缩变形并会在硅片的靠近倒角的外缘处施加较大的作用，也会对硅片边缘产生相对于硅片中央更强的抛磨作用，这些会导致硅片边缘的厚度相比于硅片中央变薄，从而使硅片表面的平坦度恶化。

发明内容

本部分提供了本公开的总体概要，而不是对本公开的全部范围或所有特征的全面公开。

本公开的目的在于提供一种能够降低对硅片边缘的抛磨程度的抛光液提供装置。

为了实现上述目的，根据本公开的一个方面，提供了一种抛光液提供装置，其用于在抛光中向抛光垫提供抛光液，包括喷管结构，喷管结构设置有多个喷口，所述多个喷口布置成分别用于向抛光垫的在径向方向上的不同位置喷射抛光液，并且配置成使得向抛光垫的中心和边缘喷射的抛光液的抛光去除能力小于向抛光垫的位于中心与边缘之间的中间区域喷射的抛光液的抛光去除能力。

在上述抛光液提供装置中，喷管结构可以包括一个喷管，其中，所述多个喷口沿喷管的延伸方向设置在喷管上。

在上述抛光液提供装置中，喷管结构可以包括多个喷管，其中，所述多个喷管中的每个喷管上均设置有所述多个喷口中的一个喷口。

在上述抛光液提供装置中，所述多个喷管可以是相互独立的。

在上述抛光液提供装置中，所述多个喷管中的每一个均从与抛光垫的中心对应的位置延伸至与抛光垫的边缘对应的位置，并且所述多个喷管对应于抛光垫的周向方向彼此间隔分布。

在上述抛光液提供装置中，所述多个喷口配置成通过喷射不同流量的抛光液来使向抛光垫的中心和边缘喷射的抛光液的抛光去除能力小于向抛光垫的位于中心与边缘之间的中间区域喷射的抛光液的抛光去除能力。

在上述抛光液提供装置中，所述多个喷口配置成通过喷射不同浓度或不同温度的抛光液来使向抛光垫的中心和边缘喷射的抛光液的抛光去除能力小于向抛光垫的位于中心与边缘之间的中间区域喷射的抛光液的抛光去除能力。

根据本公开的另一方面，提供了一种抛光设备，其包括：

根据前述段落中的任一个所述的抛光液提供装置；

抛光头，其用于保持待抛光的硅片；以及

抛光垫，其设置在抛光头的下方以用于通过由抛光液提供装置提供至抛光垫的抛光液对通过抛光头而与抛光垫接触的硅片进行抛光。

根据本公开的又一方面，提供了一种抛光方法，该抛光方法使用前述段落所述的抛光设备进行，该抛光方法包括：

通过抛光液提供装置向抛光垫提供抛光液以使得向抛光垫的中心和边缘喷射的抛光液的抛光去除能力小于向抛光垫的中间区域喷射的抛光液的抛光去除能力；以及

通过抛光头使待抛光的硅片与抛光垫接触以对硅片进行抛光。

根据本公开，通过使喷管结构设置有多个喷口并且所述多个喷口布置成分别用于向抛光垫的在径向方向上的不同位置喷射抛光液且配置成使得向抛光垫的中心和边缘喷射的抛光液的抛光去除能力小于向抛光垫的位于中心与边缘之间的中间区域喷射的抛光液的抛光去除能力，硅片的高频地出现在抛光垫的中心环形区域和边缘环形区域的边缘的抛光去除量会相对于硅片的高频地出现在中间环形区域的中央的抛光去除量被减小，从而缩小硅片边缘的抛磨程度与硅片中央的抛磨程度之间的差异，由此改善硅片的整体平坦度。

通过以下结合附图对本公开的示例性实施方式的详细说明，本公开的上述特征和优点以及其他特征和优点将更加清楚。

附图说明

图1为根据本公开的实施方式的抛光设备的俯视平面图，其中，示出了处于抛光中的硅片；

图2为图1中所示的抛光设备的侧视平面图；以及

图3为根据本公开的另一实施方式的抛光设备的俯视平面图，其中，示出了处于抛光中的硅片。

具体实施方式

下面参照附图、借助于示例性实施方式对本公开进行详细描述。要注意的是，对本公开的以下详细描述仅仅是出于说明目的，而绝不是对本公开的限制。

如之前提到的，在抛光过程中，抛光垫和硅片均会旋转，例如进行同向旋转，由此带来的离心作用会使抛光液趋于聚集在硅片的边缘处，导致硅片边缘的抛磨程度相比于硅片中央要大；此外，抛光垫由于在与硅片接触时的塑性变形会在硅片的靠近倒角的外缘处施加较大的作用，也会导致硅片边缘的抛磨程度相比于硅片中央要大，由此会使硅片表面的平坦度恶化。

为了解决上述问题，需要消除或至少降低硅片边缘的抛磨程度与硅片中央的抛磨程度之间的差异。

发明人注意到，首先，在抛光过程中，硅片的边缘会高频地出现在抛光垫的中心环形区域和边缘环形区域，并且硅片的中央会高频地出现在抛光垫的位于中心环形区域与边缘环形区域之间的中间环形区域；再者，除了上述因离心力导致的抛光液向抛光垫的边缘聚集的情况外，由于提供抛光液的喷口通常位于抛光垫的中心的上方，因此抛光垫的中心相对于抛光垫的位于中心与边缘之间的中间区域往往也会维持更多的抛光液。

基于此，根据本公开的一方面，如图1至图3中所示，提出了一种抛光液提供装置，其用于在抛光中向抛光垫提供抛光液，抛光液提供装置包括喷管结构1，喷管结构1设置有多个喷口11，所述多个喷口11布置成分别用于向抛光垫2的在径向方向上的不同位置喷射抛光液，并且配置成使得向抛光垫2的中心和边缘喷射的抛光液的抛光去除能力小于向位于抛光垫2的中心与边缘之间的中间区域喷射的抛光液的抛光去除能力。

通过这种喷管结构，可以使向抛光垫2的中心和边缘喷射的抛光液的抛光去除能力小于向位于抛光垫2的中心与边缘之间的中间区域喷射的抛光液的抛光去除能力，由此，硅片的高频地出现在抛光垫的中心环形区域和边缘环形区域的边缘的抛光去除量会相对于硅片的高频地出现在中间环形区域的中央的抛光去除量被减小，从而缩小硅片边缘的抛磨程度与硅片中央的抛磨程度之间的差异，改善了硅片的整体平坦度。

根据本公开的实施方式，如图1和图2中所示，喷管结构1可以包括一个喷管12，其中，所述多个喷口11沿喷管12的延伸方向设置在喷管12上。

所述多个喷口11的排布对应于抛光垫2的半径方向并且完全覆盖被抛光的硅片3的直径范围。在抛光中，位置与抛光垫2的中心和边缘对应的喷口分别向抛光垫2的中心和边缘喷射抛光去除能力较小的抛光液，并且位置与抛光垫2的中间区域对应的喷口向抛光垫2的中间区域喷射抛光去除能力较大的抛光液。

可以理解的是，尽管在抛光中由各个喷口提供到抛光垫上的抛光液仍会因离心力而整体向边缘聚集，但聚集在边缘的抛光液也会因离心力而被甩出，从而在抛光垫上仍呈现中心和边缘的抛光液相比于中间区域更多的情况。

根据本公开的实施方式，如图3中所示，喷管结构1还可以包括多个喷管12，其中，所述多个喷管12中的每个喷管上均设置有所述多个喷口11中的一个喷口。

在这种情况下，每个喷管上设置有一个喷口，并且每个喷口对应抛光垫2的在半径方向上的一个位置，以此方式，所述多个喷口11仍然会完全覆盖被抛光的硅片3的直径范围。而且，同样地，位置与抛光垫2的中心和边缘对应的喷口分别向抛光垫2的中心和边缘喷射抛光去除能力较小的抛光液，并且位置与抛光垫2的中间区域对应的喷口向抛光垫2的中间区域喷射抛光去除能力较大的抛光液。

可以设想的是，这些喷管可以是由一个总管分支而来的多个喷管，并且由一个源头通过总管向各个喷管提供抛光液。

然而，还可以设想的是，这些喷管是相互独立的。也就是说，由不同的源头向这些喷管分别提供抛光液，在这种情况下，通入到喷管中的抛光液可以是相同的，也可以是不同的。

在本公开的实施方式中，所述多个喷管中的每一个可以均从与抛光垫2的中心对应的位置延伸至与抛光垫的边缘对应的位置，并且所述多个喷管对应于抛光垫2的周向方向彼此间隔分布。

如图3中所示，五个喷管12均从与抛光垫2的中心对应的位置延伸至与抛光垫2的边缘对应的位置，并且五个喷管12对应于抛光垫2的周向方向彼此间隔分布，例如，彼此等间隔分布。

通过这种构造方式，从各个喷口11喷射到抛光垫2的抛光液在接触抛光垫2时不会因飞溅或掉落位置略微偏差而相互混合，并由此造成对抛光垫2上各个位置的抛光液的控制发生偏差。

在本公开的实施方式中，所述多个喷口11可以配置成通过喷射不同流量的抛光液来使向抛光垫2的中心和边缘喷射的抛光液的抛光去除能力小于向抛光垫2的位于中心与边缘之间的中间区域喷射的抛光液的抛光去除能力。

具体地，可以例如通过使位置与抛光垫2的中心和边缘对应的喷口11变小来使喷口11喷射的抛光液的流量减小，由此减小向抛光垫2的中心和边缘喷射的抛光液的抛光去除能力，使得硅片3的边缘的抛磨程度相对变小，从而缩小硅片边缘的抛磨程度与硅片中央的抛磨程度之间的差异，以改善硅片的整体平坦度。还可以设想通过喷口改变所喷射抛光液的流量的其他方式。

可以理解的是，不管是对于具有相同源头的多个喷口，还是对于各自具有不同源头的多个喷口，都可以通过使喷口喷射不同流量的抛光液来使向抛光垫2的中心和边缘喷射的抛光液的抛光去除能力小于向抛光垫2的位于中心与边缘之间的中间区域喷射的抛光液的抛光去除能力

在本公开的另一实施方式中，对于各自具有不同源头的多个喷口，所述多个喷口11还可以配置成通过喷射不同浓度或不同温度的抛光液来使向抛光垫2的中心和边缘喷射的抛光液的抛光去除能力小于向抛光垫2的位于中心与边缘之间的中间区域喷射的抛光液的抛光去除能力。

具体地，可以使位置与抛光垫2的中心和边缘对应的喷口11喷射浓度较小或温度较低的抛光液，由此减小向抛光垫2的中心和边缘喷射的抛光液的抛光去除能力，使得硅片3的边缘的抛磨程度相对变小，从而缩小硅片边缘的抛磨程度与硅片中央的抛磨程度之间的差异，以改善硅片的整体平坦度。

还可以设想通过改变抛光液的其他类型的参数来改变抛光液的抛光去除能力。

在本公开的实施方式中，抛光液提供装置还可以包括抛光液源、将喷管结构连接至抛光液源的管路、以及设置在管路中的各种阀门比如流量调节阀和监测仪器比如浓度检测仪和温度检测仪。

根据本公开的另一方面，还提供了一种抛光设备，其包括：

抛光液提供装置；

抛光头，其用于保持待抛光的硅片；以及

抛光垫，其设置在抛光头的下方以用于通过由抛光液提供装置提供至抛光垫的抛光液对通过抛光头而与抛光垫接触的硅片进行抛光。

根据本公开的又一方面，还提供了一种抛光方法，该抛光方法使用上述抛光设备进行，该抛光方法包括：

通过抛光液提供装置向抛光垫提供抛光液以使得向抛光垫的中心和边缘喷射的抛光液的抛光去除能力小于向抛光垫的中间区域喷射的抛光液的抛光去除能力；以及

通过抛光头使待抛光的硅片与抛光垫接触以对硅片进行抛光。

以上所述，仅为本公开的具体实施方式，但本公开的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本公开揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本公开的保护范围之内。因此，本公开的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种抛光液提供装置，其用于在抛光中向抛光垫提供抛光液，其特征在于，包括喷管结构，所述喷管结构设置有多个喷口，所述多个喷口布置成分别用于向所述抛光垫的在径向方向上的不同位置喷射抛光液，并且配置成使得向所述抛光垫的中心和边缘喷射的抛光液的抛光去除能力小于向所述抛光垫的位于中心与边缘之间的中间区域喷射的抛光液的抛光去除能力。

2.根据权利要求1所述的抛光液提供装置，其特征在于，所述喷管结构包括一个喷管，其中，所述多个喷口沿所述喷管的延伸方向设置在所述喷管上。

3.根据权利要求1所述的抛光液提供装置，其特征在于，所述喷管结构包括多个喷管，其中，所述多个喷管中的每个喷管上均设置有所述多个喷口中的一个喷口。

4.根据权利要求3所述的抛光液提供装置，其特征在于，所述多个喷管是相互独立的。

5.根据权利要求3或4所述的抛光液提供装置，其特征在于，所述多个喷管中的每一个均从与所述抛光垫的中心对应的位置延伸至与所述抛光垫的边缘对应的位置，并且所述多个喷管对应于所述抛光垫的周向方向彼此间隔分布。

6.根据权利要求1至4中的任一项所述的抛光液提供装置，其特征在于，所述多个喷口配置成通过喷射不同流量的抛光液来使向所述抛光垫的中心和边缘喷射的抛光液的抛光去除能力小于向所述抛光垫的位于中心与边缘之间的中间区域喷射的抛光液的抛光去除能力。

7.根据权利要求1或4所述的抛光液提供装置，其特征在于，所述多个喷口配置成通过喷射不同浓度或不同温度的抛光液来使向所述抛光垫的中心和边缘喷射的抛光液的抛光去除能力小于向所述抛光垫的位于中心与边缘之间的中间区域喷射的抛光液的抛光去除能力。

8.一种抛光设备，其特征在于，包括：

根据权利要求1至7中的任一项所述的抛光液提供装置；

抛光头，其用于保持待抛光的硅片；以及

抛光垫，其设置在所述抛光头的下方以用于通过由所述抛光液提供装置提供至所述抛光垫的抛光液对通过所述抛光头而与所述抛光垫接触的所述硅片进行抛光。

9.一种抛光方法，其特征在于，所述抛光方法使用根据权利要求8所述的抛光设备进行，所述抛光方法包括：

通过所述抛光液提供装置向所述抛光垫提供抛光液以使得向所述抛光垫的中心和边缘喷射的抛光液的抛光去除能力小于向所述抛光垫的中间区域喷射的抛光液的抛光去除能力；以及

通过所述抛光头使待抛光的硅片与所述抛光垫接触以对所述硅片进行抛光。

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