一種研磨裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供一種研磨裝置，至少包括：盤狀內(nèi)研磨盤；套設(shè)于所述內(nèi)研磨盤外側(cè)的環(huán)狀外研磨盤；所述內(nèi)研磨盤連接于控制所述內(nèi)研磨盤升降的第一伸縮裝置的下端；所述外研磨盤連接于控制所述外研磨盤升降的第二伸縮裝置的下端；所述第一伸縮裝置的上端連接于控制所述內(nèi)研磨盤自轉(zhuǎn)的第一電機(jī)，所述第二伸縮裝置的上端連接于控制所述外研磨盤自轉(zhuǎn)的第二電機(jī)。本實(shí)用新型的研磨裝置將研磨盤分為內(nèi)、外兩部分，并以壓縮空氣分別控制內(nèi)、外研磨盤的升降，利用內(nèi)、外研磨盤與研磨墊的接觸面積不同、研磨速率不同來調(diào)節(jié)研磨速率，使研磨速率保持穩(wěn)定，進(jìn)一步提高研磨的均勻性。同時(shí)，研磨盤在整個(gè)生命周期中都能被充分利用，大大節(jié)約了資源和成本。
【專利說明】
—種研磨裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，特別是涉及一種研磨裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著高科技電子消費(fèi)市場(chǎng)的迅速發(fā)展，晶圓制造行業(yè)要求越來越高的器件密度、越來越小的線寬，隨之而來，晶圓表面平坦程度的要求越來越高。化學(xué)機(jī)械研磨(ChemicalMechanical Polishing, CMP)是目前半導(dǎo)體制造行業(yè)最常用的晶圓表面平坦化處理方法，化學(xué)機(jī)械研磨通過化學(xué)反應(yīng)過程和機(jī)械研磨過程共同作用完成平坦化處理。
[0003]如圖1所示，化學(xué)機(jī)械研磨的主要設(shè)備包括:研磨墊調(diào)整器1、研磨臺(tái)2、研磨墊3 (Pad)、研磨液供給器4、研磨頭5。研磨墊3設(shè)置于研磨臺(tái)2上；研磨頭5的下端裝配有待研磨晶圓6,所述待研磨晶圓6與研磨墊3接觸；研磨液供給器4用于提供研磨液(Slurry)至研磨墊3表面；研磨墊調(diào)整器I的下端裝配有研磨盤12 (Disk)，用于對(duì)研磨墊3的表面進(jìn)行修整，同時(shí)提高研磨液在所述研磨墊3上分布的均勻性；研磨液以一定的速率流到研磨墊3的表面，研磨頭5給待研磨晶圓6施加一定的壓力，使得待研磨晶圓6的待研磨面與研磨墊3產(chǎn)生機(jī)械接觸，在研磨過程中，研磨頭5、研磨墊調(diào)整器1、研磨臺(tái)2分別以一定的速度旋轉(zhuǎn)，通過機(jī)械和化學(xué)作用去除待研磨晶圓6表面的薄膜，從而達(dá)到待研磨晶圓6表面平坦化的目的。通常研磨墊3的表面具有許多助于研磨的凹凸結(jié)構(gòu)，因此研磨墊3的表面呈現(xiàn)I μ m?2 μ m的粗糙程度。一般化學(xué)機(jī)械研磨設(shè)備在研磨數(shù)片晶圓后，研磨墊3原先凹凸不平的表面將會(huì)變得平坦，以致研磨墊3的研磨能力降低，同時(shí)研磨的均勻性也得不到保障。同時(shí)，在研磨過程中待研磨晶圓6上被研磨掉的物質(zhì)會(huì)殘留在研磨墊3表面，同時(shí)，研磨液中的某些研磨液副料也會(huì)殘留在研磨墊3表面，這些顆粒狀的雜質(zhì)將使研磨特性發(fā)生改變，進(jìn)而影響研磨效果。因此，需要時(shí)刻保持研磨墊3表面的粗糙程度一致，同時(shí)及時(shí)去除掉落在研磨墊3表面的殘留物質(zhì)。而研磨墊調(diào)整器I正是用于調(diào)節(jié)研磨墊3的，可使研磨墊3的表面恢復(fù)成凹凸不平的表面并保持其粗糙程度的穩(wěn)定性，同時(shí)刮除研磨墊3上的殘留物質(zhì)，確保研磨質(zhì)量。
[0004]研磨墊調(diào)整器I主要包括起支撐作用的研磨墊調(diào)整器手臂11以及用于保持研磨墊3表面粗糙度及去除研磨墊3表面殘留物質(zhì)的研磨裝置12，如圖2所示，所述研磨裝置12為一個(gè)圓盤狀的研磨盤12，其表面鑲嵌有高硬度研磨件，正是這些高硬度磨件與研磨墊3表面的機(jī)械接觸使得研磨墊3表面保持一定的粗糙度。新研磨盤表面研磨件的表面比較鋒利，相應(yīng)地研磨速率也很快，但是隨著研磨盤使用時(shí)間的增加，其高硬度研磨件會(huì)磨損，其對(duì)于研磨墊3表面的修整效果將降低，研磨速率大受影響。新研磨盤的研磨速率快、舊研磨盤的研磨速率慢，勢(shì)必會(huì)造成生產(chǎn)過程中的研磨速率不穩(wěn)定，研磨的均勻性也得不到保障。此外，舊研磨盤的研磨速率慢，對(duì)于大規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)是很不利的，但是如果將磨損的舊研磨盤丟棄不用則會(huì)造成很大的資源浪費(fèi)。
[0005]因此，如何在不影響研磨速率的情況下，盡量降低成本已成為本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的問題。實(shí)用新型內(nèi)容
[0006]鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本實(shí)用新型的目的在于提供一種研磨裝置，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中研磨速率不穩(wěn)定、均勻性差等問題。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本實(shí)用新型提供一種研磨裝置，所述研磨裝置至少包括:盤狀內(nèi)研磨盤；套設(shè)于所述內(nèi)研磨盤外側(cè)的環(huán)狀外研磨盤；所述內(nèi)研磨盤連接于控制所述內(nèi)研磨盤升降的第一伸縮裝置的下端；所述外研磨盤連接于控制所述外研磨盤升降的第二伸縮裝置的下端；所述第一伸縮裝置的上端連接于控制所述內(nèi)研磨盤自轉(zhuǎn)的第一電機(jī)，所述第二伸縮裝置的上端連接于控制所述外研磨盤自轉(zhuǎn)的第二電機(jī)。
[0008]優(yōu)選地，所述內(nèi)研磨盤為圓盤狀結(jié)構(gòu)，所述外研磨盤為圓環(huán)狀結(jié)構(gòu)。
[0009]優(yōu)選地，所述內(nèi)研磨盤的外徑與所述外研磨盤的內(nèi)徑一致。
[0010]優(yōu)選地，所述第一伸縮裝置及所述第二伸縮裝置為具有密閉空間的中空伸縮軸、所述第二伸縮裝置套設(shè)于所述第一伸縮裝置的外側(cè)。
[0011]更優(yōu)選地，所述第一伸縮裝置及所述第二伸縮裝置分別通過通氣管路與壓縮空氣產(chǎn)生裝置實(shí)現(xiàn)連接，通過通入氣體的壓強(qiáng)不同分別實(shí)現(xiàn)所述第一伸縮裝置及所述第二伸縮裝置的伸展或收縮。
[0012]優(yōu)選地，所述內(nèi)研磨盤及所述外研磨盤分別包括基盤及設(shè)置于所述基盤下表面的磨件。
[0013]更優(yōu)選地，所述內(nèi)研磨盤及所述外研磨盤的基座材質(zhì)為鋼。
[0014]更優(yōu)選地所述內(nèi)研磨盤及所述外研磨盤的磨件材質(zhì)為金剛石。
[0015]優(yōu)選地，所述第一伸縮裝置及所述第二伸縮裝置的材質(zhì)為不銹鋼。
[0016]優(yōu)選地,所述內(nèi)研磨盤及所述外研磨盤旋轉(zhuǎn)方向一致。
[0017]如上所述，本實(shí)用新型的研磨墊調(diào)整器，具有以下有益效果:
[0018]本實(shí)用新型的研磨裝置將研磨盤分為內(nèi)、外兩部分，并以壓縮空氣分別控制內(nèi)、夕卜研磨盤的升降，利用內(nèi)、外研磨盤與研磨墊的接觸面積不同、研磨速率不同來調(diào)節(jié)研磨速率，使研磨速率保持穩(wěn)定，進(jìn)一步提高研磨的均勻性。同時(shí)，研磨盤在整個(gè)生命周期中都能被充分利用，大大節(jié)約了資源和成本。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1顯示為現(xiàn)有技術(shù)中的化學(xué)機(jī)械研磨設(shè)備示意圖。
[0020]圖2顯示為現(xiàn)有技術(shù)中的研磨盤示意圖。
[0021]圖3顯示為本實(shí)用新型的研磨裝置示意圖。
[0022]圖4顯示為本實(shí)用新型的研磨裝置的研磨盤示意圖。
[0023]元件標(biāo)號(hào)說明
[0024]I研磨墊調(diào)整器
[0025]11 研磨墊調(diào)整器手臂
[0026]12 研磨裝置
[0027]1211 內(nèi)研磨盤
[0028]1212 外研磨盤
[0029]1213基盤
[0030]1214磨件
[0031]1221第一伸縮裝置
[0032]1222第二伸縮裝置
[0033]1231第一電機(jī)
[0034]1232第二電機(jī)
[0035]1241第一壓縮空氣產(chǎn)生裝置
[0036]1242第二壓縮空氣產(chǎn)生裝置
[0037]1251第一通氣管路
[0038]1252第二通氣管路
[0039]2研磨臺(tái)
[0040]3研磨墊
[0041]4研磨液供給器
[0042]5研磨頭
[0043]6待研磨晶圓

【具體實(shí)施方式】
[0044]以下通過特定的具體實(shí)例說明本實(shí)用新型的實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本實(shí)用新型的其他優(yōu)點(diǎn)與功效。本實(shí)用新型還可以通過另外不同的【具體實(shí)施方式】加以實(shí)施或應(yīng)用，本說明書中的各項(xiàng)細(xì)節(jié)也可以基于不同觀點(diǎn)與應(yīng)用，在沒有背離本實(shí)用新型的精神下進(jìn)行各種修飾或改變。
[0045]請(qǐng)參閱圖3及圖4。需要說明的是，本實(shí)施例中所提供的圖示僅以示意方式說明本實(shí)用新型的基本構(gòu)想，遂圖式中僅顯示與本實(shí)用新型中有關(guān)的組件而非按照實(shí)際實(shí)施時(shí)的組件數(shù)目、形狀及尺寸繪制，其實(shí)際實(shí)施時(shí)各組件的型態(tài)、數(shù)量及比例可為一種隨意的改變，且其組件布局型態(tài)也可能更為復(fù)雜。
[0046]如圖3所示，本實(shí)用新型提供一種研磨裝置12，所述研磨裝置12至少包括:盤狀內(nèi)研磨盤1211 ;套設(shè)于所述內(nèi)研磨盤1211外側(cè)的環(huán)狀外研磨盤1212 ;所述內(nèi)研磨盤1211連接于控制所述內(nèi)研磨盤1211升降的第一伸縮裝置1221的下端；所述外研磨盤1212連接于控制所述外研磨盤1212升降的第二伸縮裝置1222的下端；所述第一伸縮裝置1221的上端連接于控制所述內(nèi)研磨盤1211自轉(zhuǎn)的第一電機(jī)1231，所述第二伸縮裝置1222的上端連接于控制所述外研磨盤1212自轉(zhuǎn)的第二電機(jī)1232。
[0047]如圖4所示，在本實(shí)施例中，所述內(nèi)研磨盤1211為圓盤狀結(jié)構(gòu)，所述外研磨盤1212為圓環(huán)狀結(jié)構(gòu)。所述內(nèi)研磨盤1211的外徑與所述外研磨盤1212的內(nèi)徑一致。
[0048]如圖3所示，所述第一伸縮裝置1221及所述第二伸縮裝置1222分別用于控制所述內(nèi)研磨盤1211及所述外研磨盤1212的升降。在本實(shí)施例中，所述第一伸縮裝置1221及所述第二伸縮裝置1222為具有密閉空間的中空伸縮軸、所述第二伸縮裝置1222套設(shè)于所述第一伸縮裝置1221的外側(cè)，形成包圍與所述第一伸縮裝置1221外側(cè)的環(huán)狀中空伸縮軸。
[0049]如圖3所示，在本實(shí)施例中，所述第一伸縮裝置1221通過第一通氣管路1251與第一壓縮空氣產(chǎn)生裝置1241實(shí)現(xiàn)連接；所述第二伸縮裝置1222通過第二通氣管路1252與第二壓縮空氣產(chǎn)生裝置1242實(shí)現(xiàn)連接。通過通入氣體的壓強(qiáng)不同分別實(shí)現(xiàn)所述第一伸縮裝置1221及所述第二伸縮裝置1222的伸展或收縮，進(jìn)一步控制所述內(nèi)研磨盤1211及所述外研磨盤1212的升降。當(dāng)所述壓縮空氣產(chǎn)生裝置產(chǎn)生負(fù)壓氣體時(shí)，負(fù)壓氣體通過通氣管路進(jìn)入伸縮裝置的密閉空間中，帶動(dòng)所述伸縮裝置收縮，研磨盤上升；反之，通入正壓氣體時(shí)，正壓氣體通過通氣管路進(jìn)入伸縮裝置的密閉空間中，帶動(dòng)所述伸縮裝置伸展，研磨盤下降。由于壓縮空氣產(chǎn)生裝置、通氣管路以及伸縮裝置分別是獨(dú)立的，因此，內(nèi)研磨盤1211及外研磨盤1212可實(shí)現(xiàn)分離式升降，以此控制研磨盤與研磨墊3的接觸面積以及研磨速率，使得研磨速率穩(wěn)定在要求范圍內(nèi)，進(jìn)而提高研磨的均勻性。
[0050]如圖4所示，所述內(nèi)研磨盤1211及所述外研磨盤1212分別包括基盤1213及設(shè)置于所述基盤1213下表面的磨件1214。在本實(shí)施例中，所述內(nèi)研磨盤1211及所述外研磨盤1212的基盤1213材質(zhì)為鋼。所述磨件1214可以是金剛石、氮化硼、碳化硅、陶瓷等高硬度材料，在本實(shí)施例中，所述磨件1214的材質(zhì)為金剛石。
[0051]在本實(shí)施例中，所述第一伸縮裝置1221及所述第二伸縮裝置1222的材質(zhì)為不銹鋼。所述第一伸縮裝置1221及所述第二伸縮裝置1222可以保護(hù)所述內(nèi)研磨盤1211及所述外研磨盤1212平穩(wěn)轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)一步提高了研磨的均勻性及穩(wěn)定性。
[0052]所述內(nèi)研磨盤1211及所述外研磨盤1212旋轉(zhuǎn)方向一致，以確保研磨的均勻性及穩(wěn)定性。
[0053]本實(shí)用新型的研磨裝置12的研磨盤分為內(nèi)、外兩部分，通過壓縮空氣分別控制內(nèi)研磨盤1211及外研磨盤1212的升降，以便于控制研磨的面積及速率，進(jìn)一步控制研磨速率在一個(gè)穩(wěn)定的范圍內(nèi)，進(jìn)而提高研磨的均勻性。
[0054]本實(shí)用新型的研磨裝置12通過控制內(nèi)研磨盤1211及外研磨盤1212輪流做升降動(dòng)作，來控制研磨速率的穩(wěn)定。在本實(shí)施例中，將研磨速率穩(wěn)定在1800埃/分鐘?2200埃/分鐘，即每分鐘待研磨晶圓6表面研磨掉厚度控制在1800埃?2200埃，可通過不同的研磨盤新舊程度及研磨盤與研磨墊3的接觸面積實(shí)現(xiàn)。僅使用內(nèi)研磨盤1211 (內(nèi)研磨盤1211下降、外研磨盤1212上升)，將內(nèi)研磨盤1211裝配新的研磨盤便可實(shí)現(xiàn)研磨速率為2000埃/分鐘；僅使用外研磨盤1212 (內(nèi)研磨盤1211上升、外研磨盤1212下降)，將外研磨盤1212裝配新的研磨盤便可實(shí)現(xiàn)研磨速率為2000埃/分鐘；內(nèi)研磨盤1211及外研磨盤1212同時(shí)使用(內(nèi)研磨盤1211下降、外研磨盤1212下降)，則內(nèi)研磨盤1211及外研磨盤1212均裝配舊研磨盤可實(shí)現(xiàn)研磨速率為2000埃/分鐘。通過不同新舊程度的研磨盤的組合可實(shí)現(xiàn)不同要求的研磨速率穩(wěn)定性，使研磨盤在整個(gè)生命周期中都能被充分利用，節(jié)約了資源和成本。
[0055]綜上所述，本實(shí)用新型提供一種研磨裝置，所述研磨裝置至少包括盤狀內(nèi)研磨盤；套設(shè)于所述內(nèi)研磨盤外側(cè)的環(huán)狀外研磨盤；所述內(nèi)研磨盤連接于控制所述內(nèi)研磨盤升降的第一伸縮裝置的下端；所述外研磨盤連接于控制所述外研磨盤升降的第二伸縮裝置的下端；所述第一伸縮裝置的上端連接于控制所述內(nèi)研磨盤自轉(zhuǎn)的第一電機(jī)，所述第二伸縮裝置的上端連接于控制所述外研磨盤自轉(zhuǎn)的第二電機(jī)。本實(shí)用新型的研磨裝置將研磨盤分為內(nèi)、外兩部分，并以壓縮空氣分別控制內(nèi)、外研磨盤的升降，利用內(nèi)、外研磨盤與研磨墊的接觸面積不同、研磨速率不同來調(diào)節(jié)研磨速率，使研磨速率保持穩(wěn)定，進(jìn)一步提高研磨的均勻性。同時(shí)，研磨盤在整個(gè)生命周期中都能被充分利用，大大節(jié)約了資源和成本。所以，本實(shí)用新型有效克服了現(xiàn)有技術(shù)中的種種缺點(diǎn)而具高度產(chǎn)業(yè)利用價(jià)值。
[0056]上述實(shí)施例僅例示性說明本實(shí)用新型的原理及其功效，而非用于限制本實(shí)用新型。任何熟悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本實(shí)用新型的精神及范疇下，對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行修飾或改變。因此，舉凡所屬【技術(shù)領(lǐng)域】中具有通常知識(shí)者在未脫離本實(shí)用新型所揭示的精神與技術(shù)思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應(yīng)由本實(shí)用新型的權(quán)利要求所涵蓋。
【權(quán)利要求】
1.一種研磨裝置，其特征在于，所述研磨裝置至少包括:盤狀內(nèi)研磨盤；套設(shè)于所述內(nèi)研磨盤外側(cè)的環(huán)狀外研磨盤；所述內(nèi)研磨盤連接于控制所述內(nèi)研磨盤升降的第一伸縮裝置的下端；所述外研磨盤連接于控制所述外研磨盤升降的第二伸縮裝置的下端；所述第一伸縮裝置的上端連接于控制所述內(nèi)研磨盤自轉(zhuǎn)的第一電機(jī)，所述第二伸縮裝置的上端連接于控制所述外研磨盤自轉(zhuǎn)的第二電機(jī)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的研磨裝置，其特征在于:所述內(nèi)研磨盤為圓盤狀結(jié)構(gòu)，所述外研磨盤為圓環(huán)狀結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的研磨裝置，其特征在于:所述內(nèi)研磨盤的外徑與所述外研磨盤的內(nèi)徑一致。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的研磨裝置，其特征在于:所述第一伸縮裝置及所述第二伸縮裝置為具有密閉空間的中空伸縮軸、所述第二伸縮裝置套設(shè)于所述第一伸縮裝置的外側(cè)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的研磨裝置，其特征在于:所述第一伸縮裝置及所述第二伸縮裝置分別通過通氣管路與壓縮空氣產(chǎn)生裝置實(shí)現(xiàn)連接，通過通入氣體的壓強(qiáng)不同分別實(shí)現(xiàn)所述第一伸縮裝置及所述第二伸縮裝置的伸展或收縮。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的研磨裝置，其特征在于:所述內(nèi)研磨盤及所述外研磨盤分別包括基盤及設(shè)置于所述基盤下表面的磨件。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的研磨裝置，其特征在于:所述內(nèi)研磨盤及所述外研磨盤的基座材質(zhì)為鋼。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的研磨裝置，其特征在于:所述內(nèi)研磨盤及所述外研磨盤的磨件材質(zhì)為金剛石。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的研磨裝置，其特征在于:所述第一伸縮裝置及所述第二伸縮裝置的材質(zhì)為不銹鋼。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的研磨裝置，其特征在于:所述內(nèi)研磨盤及所述外研磨盤旋轉(zhuǎn)方向一致。
【文檔編號(hào)】B24B53/017GK204149028SQ201420599765
【公開日】2015年2月11日 申請(qǐng)日期:2014年10月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月16日
【發(fā)明者】唐強(qiáng), 張溢鋼, 錢繼君, 朱海青, 施成 申請(qǐng)人:中芯國際集成電路制造(北京)有限公司