專利名稱：一種化學機械研磨裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及半導體制造技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種化學機械研磨裝置。
背景技術(shù)：
隨著超大規(guī)模集成電路(Ultra Large Scale Intergration, ULSI)的飛速發(fā)展，集成電路制造工藝變得越來越復(fù)雜和精細。為了提高集成度，降低制造成本，器件的特征尺 寸(Feature Size)不斷變小，芯片單位面積的元件數(shù)量不斷增加，平面布線已難滿足元件高密度分布的要求，采用多層布線技術(shù)，利用芯片的垂直空間，可進一步提高器件的集成密度。但多層布線技術(shù)的應(yīng)用會造成硅片表面起伏不平，對圖形制作極其不利。為此，需要對不平坦的晶片表面進行平坦化(Planarization)處理。目前，化學機械研磨法(Chemical Mechanical Polishing, CMP)是達成全局平坦化的最佳方法,尤其在半導體制作工藝進入亞微米(sub micron)領(lǐng)域后,化學機械研磨已成為一項不可或缺的制作工藝技術(shù)?；瘜W機械研磨法(CMP)是通過化學反應(yīng)和機械研磨相結(jié)合的方式將半導體結(jié)構(gòu)表面的材料層去除的一種平坦化方法。請參見圖1，圖I是一種現(xiàn)有的化學機械研磨裝置。該裝置包括作為化學機械研磨主體的研磨臺10，在該研磨臺10上設(shè)置多個研磨墊11、12、13和研磨頭清洗及晶圓裝卸單元(head clean load/unload,HCLU) 14。多個研磨頭21、22、23、24設(shè)置在一個研磨頭支架20上，該多個研磨頭分別對應(yīng)上述多個研磨墊11、12、13以及研磨頭清洗及晶圓裝卸單元14。該多個研磨墊用以提供一個粗糙表面，以對晶圓進行研磨。該研磨頭清洗及晶圓裝卸單元14是用來提供一個晶圓裝載和卸載的中轉(zhuǎn)站，以及對放置在該研磨頭清洗及晶圓裝卸單元14上的晶圓實施清洗動作。具體的，請參見圖2,圖2是該研磨頭清洗及晶圓裝卸單元(head clean load/unload,HCLU) 14的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖所示,該研磨頭清洗及晶圓裝卸單元14包括托盤141,該托盤141用以放置待裝卸的晶圓，在該托盤141的底部，設(shè)有多個吸附氣孔142和沖洗水孔143，其中該多個吸附氣孔142和一外部抽真空裝置相連，當晶圓被置于該托盤141上時，吸附孔142在抽真空系統(tǒng)的作用下形成負壓，將晶圓吸附在托盤141上。該沖洗水孔143通過一供水管路144和一外部水源145相連，在該供水管路144上還設(shè)有一個氣閥146，該沖洗水孔143、供水管路144、外部水源145以及氣閥146 —起形成該研磨頭清洗及晶圓裝卸單元14的沖洗裝置。當外部取片的機械手來對托盤141上的晶圓進行取片動作時，由于吸附孔142上具有較強的吸力，因此需要先通過沖洗裝置在沖洗水孔143處利用水柱將晶圓沖松動，然后該機械手就能輕易的將晶圓取走，完成晶圓的裝卸工作。然而現(xiàn)有的沖洗裝置，依靠內(nèi)部的氣閥146來對沖洗水孔143中沖出的水進行加壓，缺乏有效的調(diào)節(jié)水壓的手段。這樣會導致在沖洗水孔143對晶圓進行沖洗時，由于水壓過大而對晶圓表面的鶴連接柱(W-Plug)形成損壞,致使晶圓報廢。因此有必要對現(xiàn)有的化學機械研磨裝置做改進。
實用新型內(nèi)容有鑒于此，本實用新型的目的在于提出一種化學機械研磨裝置，在不需要增加太多成本的情況下，就能實現(xiàn)對沖洗水孔中的水壓進行有效控制，使沖洗時的水壓不至于破壞晶圓表面的鎢連接柱(W-Plug)，提高了晶圓生產(chǎn)中的良率。根據(jù)上述目的提出的一種化學機械研磨裝置，包括研磨臺、研磨頭支架和沖洗裝置，所述研磨臺上設(shè)有多個研磨墊和一個研磨頭清洗及晶圓裝卸單元，所述研磨頭清洗及晶圓裝卸單元包括用于放置晶圓的托盤，所述研磨頭支架上設(shè)有多個研磨頭，該多個研磨頭以相對方向分別對應(yīng)該多個研磨墊和研磨頭清洗及晶圓裝卸單元，其特征在于所述沖洗裝置包括沖洗水孔，設(shè)置于所述托盤的底部；供水管路，連接一外部水源和所述沖洗水孔；氣閥，設(shè)置于所述供水管路上；以及調(diào)壓水閥，設(shè)置于所述供水管路上?？蛇x的，所述托盤分為晶圓放置區(qū)和研磨頭沖洗區(qū)。 可選的，所述研磨頭沖洗區(qū)位于晶圓放置區(qū)的外圍，且該研磨頭沖洗區(qū)具有一坡度，其坡底連接晶圓放置區(qū)并逐漸向外延伸?？蛇x的，所述沖洗水孔包括晶圓沖洗水孔和研磨頭沖洗水孔，其中所述晶圓沖洗水孔設(shè)置于所述晶圓放置區(qū)內(nèi)，所述研磨頭沖洗水孔設(shè)置于所述研磨頭沖洗區(qū)內(nèi)?？蛇x的，所述托盤上還設(shè)有多個吸附氣孔。可選的，所述多個吸附氣孔與一外部抽真空裝置相連。本實用新型的化學機械研磨裝置，通過在沖洗裝置的供水管路上設(shè)置調(diào)壓水閥，使得沖洗水孔在對晶圓進行沖洗的時候，可以依據(jù)晶圓的型號進行適當?shù)乃畨赫{(diào)節(jié)，從而保證在能夠?qū)⒕A表面的研磨液沖洗去除的同時，不損傷晶圓表面的鎢連接柱(W-Plug)，提聞了晶圓生廣中的良率。

為了更清楚地說明本實用新型實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的有關(guān)本實用新型的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖I是一種現(xiàn)有的化學機械研磨裝置。圖2是現(xiàn)有的化學機械研磨裝置中研磨頭清洗及晶圓裝卸單元的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本實用新型的化學機械研磨裝置的研磨頭清洗及晶圓裝卸單元的剖面示意圖。圖4是圖3中研磨頭清洗及晶圓裝卸單元的俯視圖。
具體實施方式
正如背景技術(shù)部分所述，晶圓研磨完畢后，會被放置到研磨頭清洗及晶圓裝卸單元上，隨后一機械手臂會移動到研磨頭清洗及晶圓裝卸單元上方進行取片，此時由于晶圓被設(shè)置在托盤底部上的吸附氣孔吸附，需要依靠沖洗水孔上噴出的沖洗水先將吸附氣孔上的負壓環(huán)境破壞，才能使機械手方便的將晶圓提取，完成晶圓的卸載動作。然而現(xiàn)有的化學機械研磨裝置中，由于在沖洗水孔在噴出沖洗水時，缺少對水源的壓力控制裝置，導致沖洗水壓過大，容易損壞晶圓表面的鎢連接柱(W-Plug)，使得晶圓報廢，大大增加了生產(chǎn)成本。因此，本實用新型在現(xiàn)有的化學機械研磨裝置的基礎(chǔ)上，對沖洗裝置做出了改進，提出了一種能夠?qū)ι鲜龅臎_洗水壓進行調(diào)節(jié)的化學機械研磨裝置，以克服水壓過大導致的晶圓報廢問題。下面將對本實用新型的化學機械研磨裝置做詳細說明。請先參見圖1，對于本實用新型的化學機械研磨裝置的上半部分，與現(xiàn)有的裝置一 樣，包括研磨臺10和研磨頭支架20，所述研磨臺10上設(shè)有多個研磨墊11、12、13和一個研磨頭清洗及晶圓裝卸單元(head clean load/unload,HCLU) 14。該多個研磨墊和研磨頭清洗及晶圓裝卸單元14循環(huán)排布在所述研磨臺10上，且相鄰的兩個研磨墊或相鄰的研磨墊與研磨頭清洗及晶圓裝卸單元14之間設(shè)有間隔。所述研磨頭支架20上設(shè)有多個研磨頭21、22、23、24，該多個研磨頭21、22、23、24以相對方向分別對應(yīng)該多個研磨墊11、12、13和研磨頭清洗及晶圓裝卸單元14。需要指出的是，在本實用新型列舉的化學機械研磨裝置中，給出的研磨墊的數(shù)量為3個，但是在實際應(yīng)用中，研磨墊的數(shù)量視整個研磨機臺的規(guī)格和工廠對整個研磨制程的能力需求而定。通常情況下大于2個，這樣可以同時對多組晶圓進行研磨，以提高研磨的效率。該多個研磨墊11、12、13是用來提供一個粗糙表面，以對晶圓進行研磨。該研磨頭清洗及晶圓裝卸單元14是用來提供一個晶圓裝載和卸載的中轉(zhuǎn)站，以及在研磨頭攜帶晶圓完成研磨工作后對研磨頭實施清洗動作。該研磨頭支架20是用來帶動多個研磨頭進行移動或轉(zhuǎn)動。該多個研磨頭21、22、23、24則是用來攜帶晶圓，并且在晶圓進行研磨時提供一個壓力。請結(jié)合圖I參見圖3，圖3是本實用新型的化學機械研磨裝置的研磨頭清洗及晶圓裝卸單元的剖面示意圖。如圖所示，該研磨頭清洗及晶圓裝卸單元包括一托盤341，所述托盤341的底部具有多個吸附氣孔342和沖洗水孔343，所述多個吸附氣孔342連接一外部的抽真空裝置(圖中未示出)，當晶圓被置于該托盤341上時，吸附孔342在抽真空裝置的作用下形成負壓，將晶圓吸附在托盤341上。該沖洗水孔343通過一供水管路344和一外部水源345相連，在該供水管路344上還設(shè)有一個氣閥346和調(diào)壓水閥347，所述氣閥346用以將外部水源345中的水抽到供水管路344中并從沖洗水孔343中噴出，所述調(diào)壓水閥347用以控制沖洗水孔343中噴出的水的壓力，使晶圓在被沖洗時，不至于因水壓過大而造成表面鎢連接柱(W-Plug)被損壞。該沖洗水孔343、供水管路344、外部水源345、氣閥346以及調(diào)壓水閥347 —起形成本實用新型的化學機械研磨裝置中的沖洗裝置。具體的，當晶圓完成研磨后，由研磨頭支架20帶動其中一個研磨頭到研磨頭清洗及晶圓裝卸單元上，研磨頭上攜帶的晶圓通過吸附氣孔吸附到研磨頭清洗及晶圓裝卸單元的托盤上。一個機械手移動到研磨頭清洗及晶圓裝卸單元上方進行取片，此時托盤上的沖洗水孔噴出沖洗水，使吸附氣孔的負壓環(huán)境被破壞，機械手取出晶圓完成卸載動作。進一步的，所述托盤341包括晶圓放置區(qū)351和研磨頭沖洗區(qū)352，所述研磨頭沖洗區(qū)352位于晶圓放置區(qū)351的外圍，該研磨頭沖洗區(qū)352具有一坡度，其坡底連接晶圓放置區(qū)351并逐漸向外延伸。[0030]請參見圖4,圖4是圖3中研磨頭清洗及晶圓裝卸單元的俯視圖。如圖所示,所述沖洗水孔343包括晶圓沖洗水孔3431和研磨頭沖洗水孔3432，其中所述晶圓沖洗水孔3431設(shè)置于所述晶圓放置區(qū)351內(nèi)，所述研磨頭沖洗水孔設(shè)置于所述研磨頭沖洗區(qū)352內(nèi)。這樣一來，當研磨頭將攜帶的晶圓放置于托盤341的晶圓放置區(qū)351之后，設(shè)置于研磨頭沖洗區(qū)352內(nèi)的研磨頭沖洗水孔3432開始噴出沖洗水，對研磨頭實施沖洗動作，將研磨頭上的研磨液沖洗掉，使研磨頭在下次裝載晶圓時，不至于讓殘余的研磨液對晶圓形成腐蝕污染。進一步的，所述調(diào)壓水閥347可以是由人員依據(jù)晶圓的型號進行手動調(diào)節(jié)的機械水閥，也可以是由控制系統(tǒng)自動調(diào)節(jié)的電子水閥。該調(diào)壓水閥347可以對晶圓沖洗水孔3431或研磨頭沖洗水孔3432中的任意一組沖洗水孔進行單獨的調(diào)壓控制，也可以同時對兩組沖洗水孔進行調(diào)壓處理。外部水源345中的水經(jīng)氣閥346提供壓力后，在供水管路344中形成一定的水壓，然后在調(diào)壓水閥347的控制下，從對應(yīng)的沖洗水孔中以適當?shù)乃畨簢姵?，從而實現(xiàn)既能夠達到?jīng)_洗晶圓的目的，又不至于損壞晶圓表面的鎢連接柱(W-Plug)結(jié)構(gòu)的效果。綜上所述，本實用新型提出了一種化學機械研磨裝置，該化學機械研磨裝置通過在沖洗裝置的供水管路上設(shè)置調(diào)壓水閥，使得出水噴頭在對晶圓進行沖洗的時候，可以依據(jù)晶圓的型號進行適當?shù)乃畨赫{(diào)節(jié)，從而保證在能夠?qū)⒕A表面的研磨液沖洗去除的同時，不損傷晶圓表面的鎢連接柱(W-Plug)，提高了晶圓生產(chǎn)中的良率。對所公開的實施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本實用新 型。對這些實施例的多種，修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本實用新型的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現(xiàn)。因此，本實用新型將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。
權(quán)利要求1.ー種化學機械研磨裝置，包括研磨臺、研磨頭支架和沖洗裝置，所述研磨臺上設(shè)有多個研磨墊和ー個研磨頭清洗及晶圓裝卸単元，所述研磨頭清洗及晶圓裝卸単元包括用于放置晶圓的托盤，所述研磨頭支架上設(shè)有多個研磨頭，該多個研磨頭以相對方向分別對應(yīng)該多個研磨墊和研磨頭清洗及晶圓裝卸単元，其特征在于所述沖洗裝置包括沖洗水孔，設(shè)置于所述托盤的底部；供水管路，連接一外部水源和所述沖洗水孔；氣閥，設(shè)置于所述供水管路上；以及調(diào)壓水閥，設(shè)置于所述供水管路上。
2.如權(quán)利要求I所述的化學機械研磨裝置，其特征在于所述托盤分為晶圓放置區(qū)和研磨頭沖洗區(qū)。
3.如權(quán)利要求2所述的化學機械研磨裝置，其特征在于所述研磨頭沖洗區(qū)位于晶圓放置區(qū)的外圍，且該研磨頭沖洗區(qū)具有ー坡度，其坡底連接晶圓放置區(qū)并逐漸向外延伸。
4.如權(quán)利要求2所述的化學機械研磨裝置，其特征在于所述沖洗水孔包括晶圓沖洗水孔和研磨頭沖洗水孔，其中所述晶圓沖洗水孔設(shè)置于所述晶圓放置區(qū)內(nèi)，所述研磨頭沖洗水孔設(shè)置于所述研磨頭沖洗區(qū)內(nèi)。
5.如權(quán)利要求I所述的化學機械研磨裝置，其特征在于所述托盤上還設(shè)有多個吸附氣孔。
6.如權(quán)利要求5所述的化學機械研磨裝置，其特征在于所述多個吸附氣孔與一外部抽真空裝置相連。
專利摘要一種化學機械研磨裝置，包括研磨臺、研磨頭支架和沖洗裝置，所述研磨臺上設(shè)有多個研磨墊和一個研磨頭清洗及晶圓裝卸單元，所述研磨頭清洗及晶圓裝卸單元包括用于放置晶圓的托盤，所述沖洗裝置包括沖洗水孔，設(shè)置于所述托盤的底部；供水管路，連接一外部水源和所述沖洗水孔；氣閥，設(shè)置于所述供水管路上；以及調(diào)壓水閥，設(shè)置于所述供水管路上。通過在沖洗裝置的供水管路上設(shè)置調(diào)壓水閥，使得沖洗水孔在對晶圓進行沖洗的時候，可以依據(jù)晶圓的型號進行適當?shù)乃畨赫{(diào)節(jié)，從而保證在能夠?qū)⒕A表面的研磨液沖洗去除的同時，不損傷晶圓表面的鎢連接柱(W-Plug)，提高了晶圓生產(chǎn)中的良率。
文檔編號B24B37/34GK202367583SQ201120473939
公開日2012年8月8日 申請日期2011年11月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月24日
發(fā)明者夏偉, 陸銘 申請人:無錫華潤上華科技有限公司