一种研磨垫修整器及化学机械研磨设备的制作方法

1.本技术涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种研磨垫修整器及化学机械研磨设备。


背景技术：

2.化学机械研磨(chemical mechanical polishing,cmp)亦称为化学机械抛光，其原理是化学腐蚀作用和机械去除作用相结合的加工技术，是机械加工中可以实现表面全局平坦化的技术。在化学机械研磨的过程中会产生磨损，并且累积大量的副产品，使用研磨垫修整器(pad conditioner)后可以提高研磨垫(pad)表面的平整度，清除附着在研磨垫表面的副产品，同时提升研磨液(slurry)在研磨垫表面的分散性。
3.现有的研磨垫修整器都是转盘的模式，从研磨垫边缘向研磨垫中间运动并进行修整，通常情况下需要一段时间才能走完全程，完成整张研磨垫的修整。现有技术中研磨垫修整器存在修整效率低的问题。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本技术实施例期望提供一种研磨垫修整器及化学机械研磨设备，以解决研磨垫修整器修整效率低的问题。
5.为达到上述目的，本技术实施例的一方面提供一种研磨垫修整器，用于对研磨垫进行修整，包括：
6.修整头，所述修整头的长度大于等于所述研磨垫的旋转半径，以使所述修整头的一端位于或越过所述研磨垫的旋转中心处；以及
7.修整件，设置在所述修整头的外周面，用于对所述研磨垫进行修整。
8.进一步地，所述修整头为圆柱体。
9.进一步地，所述修整件为修整颗粒，所述修整颗粒在所述圆柱体的外周面上的分布密度，沿所述圆柱体靠近所述研磨垫的旋转中心处的一端向另一端逐渐增加。
10.进一步地，所述修整头为圆台，所述圆台的顶端位于或越过所述研磨垫的旋转中心处。
11.进一步地，所述修整件为修整颗粒，所述修整颗粒均匀分布在所述圆台的外周面上。
12.进一步地，所述修整件为修整颗粒，所述修整颗粒在所述修整头单位长度内的外周面的分布数量，与距所述研磨垫旋转中心处的距离成正比。
13.进一步地，所述修整件为金刚石。
14.进一步地，所述修整头上形成有过液通道。
15.本技术实施例的另一方面提供一种化学机械研磨设备，所述化学机械研磨设备包括：
16.研磨垫，配置为能够旋转；
17.上述任意一项所述的研磨垫修整器，转动设置在所述研磨垫的上方，所述修整头的一端位于或越过所述研磨垫的旋转中心；以及
18.驱动部，配置为驱动所述研磨垫修整器转动，以使所述修整件对所述研磨垫进行修整。
19.进一步地，所述研磨垫修整器自转设置在所述研磨垫的上方。
20.进一步地，所述研磨垫修整器沿所述研磨垫旋转中心线进行公转。
21.进一步地，所述化学机械研磨设备还包括调整机构，所述调整机构与所述研磨垫修整器连接，配置为调整所述修整头与所述研磨垫的抵接力。
22.本技术实施例提供的一种研磨垫修整器，包括修整头以及修整件。本技术实施例提供的研磨垫修整器的修整头的长度大于等于研磨垫的旋转半径，修整头的一端位于或越过研磨垫的旋转中心处，修整头覆盖研磨垫径向方向的至少一半，研磨垫旋转一周或研磨垫修整器公转一周就能对整个研磨垫完成至少一遍修整，具有修整效率高的优点。本技术同时还提供一种化学机械研磨设备，具有研磨垫修整器具有修整效率高的优点。
附图说明
23.图1为本技术实施例中的一种化学机械研磨设备的俯视图；
24.图2为本技术实施例中的一种化学机械研磨设备的正视图；
25.图3为本技术实施例中修整头为圆台时修整颗粒均匀分布的结构示意图；以及
26.图4为本技术实施例中修整头为圆柱体时修整颗粒沿圆柱体轴向方向逐渐增加分布的结构示意图。
27.附图标记说明
28.1、化学机械研磨设备；2、研磨垫修整器；3、研磨垫；4、研磨头；5、晶圆；20、修整头；21、修整件；22、驱动部；23、转轴；201、圆台；202、圆柱体；210、修整颗粒。
具体实施方式
29.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的技术特征可以相互组合，具体实施方式中的详细描述应理解为本技术宗旨的解释说明，不应视为对本技术的不当限制。
30.在本技术的描述中方位术语仅是为了便于描述本技术和简化描述，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技术的限制。
31.本技术实施例的一方面提供一种化学机械研磨设备，用于对研磨垫进行修整，参见图1以及图2所示，化学机械研磨设备1包括研磨垫3、驱动部22以及研磨垫修整器2。研磨垫3配置为能够旋转，研磨垫修整器2转动设置在研磨垫3的上方，研磨垫修整器2的修整头20的一端位于或越过研磨垫3的旋转中心，驱动部22配置为驱动研磨垫修整器2转动，以使修整件21对研磨垫3进行修整。例如，驱动部22可以设置在修整头20的一侧位于研磨垫3的外部或位于研磨垫3的上方。
32.修整头20的一端越过研磨垫3的旋转中心，具体地可以为，修整头20的长度大于等于研磨垫3的直径，修整头20的中心位于旋转中心，两端位于研磨垫3边缘或外侧。修整头20
的一端也可以是稍微越过研磨垫3的旋转中心。
33.可以理解地，旋转中心为研磨垫3的转动中心，旋转半径为研磨垫3的旋转形成的最大外廓圆的半径。具体地，研磨垫3优选为圆形，旋转中心为圆心，旋转半径为圆形研磨垫3的半径。
34.本技术的研磨垫修整器2的修整头20的长度大于等于研磨垫3的半径，修整头20的一端位于或越过研磨垫3的旋转中心处，修整头20覆盖研磨垫3径向方向的至少一半，修整头20转动、同时研磨垫3旋转，研磨垫3旋转一周修整头20就能对整个研磨垫3完成至少一遍修整，修整效率高。本技术提供的化学机械研磨设备1，具有修整效率高的优点。
35.在一实施例中，研磨垫修整器2自转设置在研磨垫3的上方。研磨垫修整器2以中心线为旋转中心进行自转，研磨垫修整器2自转时与研磨垫3的表面呈线面相切状态，通过研磨垫修整器2自转，以使研磨垫修整器2外周面的修整件21轮流对研磨垫3的表面进行修整。
36.在一实施例中，研磨垫修整器2沿研磨垫3旋转中心线进行公转。以研磨垫3旋转中心线为转轴23围绕研磨垫3公转，对研磨垫3进行修整。研磨垫修整器2公转时与研磨垫3的表面呈线面相切状态，以使研磨垫修整器2外周面的修整件21对研磨垫3进行修整。
37.具体的，在化学机械研磨设备1不工作时对研磨垫3进行修整的时候，当研磨垫3转动的时候，修整头20可以自转对研磨垫3进行修整；当研磨垫3不转动的时候，修整头20可以既自转，又以研磨垫3旋转中心线为转轴23围绕研磨垫3公转，对研磨垫3进行修整。
38.在一实施例中，化学机械研磨设备1还包括调整机构(图未示)，调整机构与研磨垫修整器2连接，配置为调整修整头20与研磨垫3的抵接力。修整头20与研磨垫3间抵接力的大小会影响修整头20对研磨垫3的修整效果，可以根据实际情况调整修整头20与研磨垫3的抵接力。调整机构可以在运行的过程中调整修整头20与研磨垫3的抵接力，也可以在安装的时候根据需要调整修整头20与研磨垫3的抵接力。
39.在一实施例中，化学机械研磨设备1还包括研磨头4，晶圆5位于研磨头4与研磨垫3之间，研磨头4和研磨垫3共同对晶圆5的正面和背面进行研磨。在研磨晶圆5的同时，研磨垫修整器2对研磨垫3进行修整。具体地，修整头20的一端位于研磨垫3的旋转中心处，另一端位于研磨垫3边缘或外侧，由驱动部22驱动旋转。可以理解地，研磨头4对晶圆的研磨和研磨垫修整器2对研磨垫3的修整，可以分开在不同的设备上进行处理。
40.本技术实施例的另一方面提供一种研磨垫修整器，应用在上述任意一种化学机械研磨设备中，参见图1以及图2所示，研磨垫修整器2包括修整头20以及修整件21。修整头20的长度大于等于研磨垫3的旋转半径，修整头20的一端位于或越过研磨垫3的旋转中心处；修整件21设置在修整头20的外周面，用于对研磨垫3进行修整。本技术实施例提供的研磨垫修整器2的修整头20的长度大于等于研磨垫3的旋转半径，修整头20的一端位于或越过研磨垫3的旋转中心处，修整头20能覆盖研磨垫3整个径向方向的至少一半，修整头20转动、研磨垫3旋转一周，修整头20就能对整个研磨垫3完成至少一遍修整，具有修整效率高的优点。修整件21可以为修整颗粒210，也可以为修整螺纹(图未示出)。
41.在一实施例中，参见图1、图3以及图4所示，修整件21为修整颗粒210，修整颗粒210在修整头20单位长度内的外周面的分布数量，与距所述研磨垫3旋转中心处的距离成正比。由于修整头20的一端位于或稍微越过研磨垫3的旋转中心处，当研磨垫3旋转时，在修整头20的长度方向上与研磨垫3的相对速度不一样，修整头20靠近研磨垫3旋转中心处的一端与
研磨垫3的相对速度比修整头20远离研磨垫3旋转中心处的一端与研磨垫3的相对速度小。修整头20在工作过程中，与研磨垫3相对速度大的一端的磨损程度会比与研磨垫3相对速度小的一端的磨损程度大。修整颗粒210设置在修整头20位长度内的外周面的分布数量，与距所述研磨垫3旋转中心处的距离成正比。具体地，修整头20与研磨垫3的相对速度与修整头20到研磨垫3旋转中心处的距离成正比。通过在修整头20磨损大的地方增加修整颗粒210，进而增加修整头20的修整效果以及使用寿命。
42.在一未示出的实施例中，修整件21为修整螺纹，修整螺纹设置在修整头20的外周面上。修整螺纹的密度，沿修整头20靠近旋转中心处的一端向另一端逐渐增加。修整头20在工作过程中，与研磨垫3相对速度大的一端的磨损程度会比与研磨垫3相对速度小的一端的磨损程度大。修整螺纹设置在修整头20的外周面的密度，沿修整头20靠近研磨垫3旋转中心处的一端向另一端逐渐增加，增加了修整头20的修整效果以及使用寿命。
43.在一未示出的实施例中，修整螺纹均匀分布在修整头20的外周面上。通过在修整头20的外周面上均匀设置修整螺纹，提高修整头20的修整效果。
44.在一实施例中，参见图1、图3所示，修整头20为圆台201，圆台201的顶端位于或越过研磨垫3的旋转中心处。具体地，圆台201的长度大于等于研磨垫3的旋转半径，圆台201的顶端位于或稍微越过研磨垫3的旋转中心处，圆台201转动时能同时对研磨垫3径向方向的一半进行修整，研磨垫3旋转一周就能对整个研磨垫3完成一遍修整，修整效率高。
45.进一步地，修整颗粒210均匀分布在圆台201的外周面上。可以理解的是，沿圆台201的轴向方向的相邻两排修整颗粒210可以并列设置，也可以错位设置。由于圆台201的横截面的圆周长，自圆台201的顶端向底端逐渐增加，通过在圆台201的外周面上均匀设置修整颗粒210，可以使得修整颗粒210的分布数量沿圆台201靠近旋转中心处的一端向另一端逐渐增加，提高了修整头20的修整效果。可以理解的是，在另一些实施例中，修整颗粒210设置在圆台201的外周面的数量，也可以沿圆台201靠近研磨垫3旋转中心处的一端向另一端逐渐增加。例如，修整颗粒210在圆台201的外周面上的数量沿圆台201的顶端向底端逐渐增加。
46.在一实施例中，参见图1、图4所示，修整头20为圆柱体202。进一步地，修整颗粒210在圆柱体200的外周面上的分布密度，沿圆柱体202靠近研磨垫3的旋转中心处的一端向另一端逐渐增加。在圆柱体202转动并对研磨垫3进行修整的时候，圆柱体202与研磨垫3相对速度大的一端的磨损程度会比与研磨垫3相对速度小的一端的磨损程度大。修整颗粒210在圆柱体202的外周面的分布密度，沿圆柱体202靠近研磨垫3的旋转中心处的一端向另一端逐渐增加，通过在圆柱体202磨损大的地方增加修整颗粒210，进而增加圆柱体202的修整效果以及使用寿命。具体的，圆柱体202外周面设置的修整颗粒210的数量与圆柱体202到研磨垫3旋转中心处的距离成正比。
47.可以理解的是，在另一些实施例中，修整颗粒210也可以均匀分布在圆柱体202的外周面上。
48.在一实施例中，修整件21为金刚石。修整件21还可以是高强度合金等材料。金刚石强度高、耐磨，可以提高修整头20的使用寿命。
49.在一实施例中，参见图1以及图2所示，研磨垫修整器2还包括转轴23，转轴23一端与驱动部22转动连接，另一端与修整头20固定连接。驱动部22通过转轴23带动修整头20转
动，对研磨垫3进行修整。转轴23设置在远离研磨垫3旋转中心处的一端，驱动部22与转轴23直接连接。可以理解的是，转轴23也可以设置在靠近研磨垫3旋转中心处的一端，驱动部22与转轴23直接连接。
50.在一实施例中，转轴23分别连接在修整头20的两端，驱动部22与修整头20两端的转轴23连接，并通过转轴23带动修整头20转动，对研磨垫3进行修整。
51.在一实施例中，修整头20上形成有过液通道。在修整头20对研磨垫3进行修整的同时，研磨液或者其它清洁液体通过管道流入修整头20上的过液通道，进而流入修整头20以及研磨垫3的修整处，提高修整头20对研磨垫3的修整效率以及研磨垫3的清洁度。
52.本技术提供的各个实施例/实施方式在不产生矛盾的情况下可以相互组合。
53.以上仅为本技术的较佳实施例而已，并不用于限制本技术，对于本领域的技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。