一种抛光液供给位置核准装置和化学机械抛光系统的制作方法

1.本实用新型属于基板制造技术领域，具体而言，涉及一种抛光液供给位置核准装置和化学机械抛光系统。


背景技术：

2.集成电路产业是信息技术产业的核心，在助推制造业向数字化、智能化转型升级的过程中发挥着关键作用。芯片是集成电路的载体，芯片制造涉及芯片设计、晶圆制造、晶圆加工、电性测量、切割封装和测试等工艺流程。其中，化学机械抛光属于晶圆制造工序。
3.化学机械抛光(chemical mechanical planarization,cmp)是一种全局平坦化的超精密表面加工技术。化学机械抛光通常将晶圆吸合于承载头的底面，晶圆具有沉积层的一面抵压于抛光垫上表面，承载头在驱动组件的致动下与抛光垫同向旋转并给予晶圆向下的载荷；同时，抛光液供给于抛光垫的上表面并分布在晶圆与抛光垫之间，使得晶圆在化学和机械的共同作用下完成晶圆的化学机械抛光。
4.抛光液是影响化学机械抛光的重要因素，抛光液的落点位置直接关系到进入承载头内部的抛光液的多少，影响晶圆抛光的均匀性。因此，在抛光液供给臂安装时，需要校核抛光液的落点，使其满足设计安装的要求。
5.现有技术中，抛光液滴落至设置于抛光盘上部的抛光垫后，通常使用钢尺或卷尺等简单的量具来测量抛光液的滴落点。现有的量测方式存在精度不高，抛光液滴落点无法复现的问题，一定程度上影响了化学机械抛光系统的安装精度和调试进度。


技术实现要素：

6.本实用新型旨在至少一定程度上解决现有技术中存在的技术问题之一。
7.为此，本实用新型实施例的第一个方面提供了一种抛光液供给位置核准装置，其包括固定座和水平板，所述固定座可拆卸地设置于抛光盘的外周壁，所述水平板连接于所述固定座的顶部并朝向抛光盘的中心设置；所述水平板设置于抛光垫与抛光液供给臂之间，抛光液经由所述抛光液供给臂的端部滴落至所述水平板的顶面，水平板的顶面设置有刻度线以量测抛光液的滴落位置。
8.作为优选实施例，所述水平板朝向抛光盘的端面的投影线与抛光盘的中心点重合，所述刻度线为圆弧线，所述圆弧线的圆心与所述抛光盘或抛光垫的中心重合。
9.作为优选实施例，还包括显示试纸，其设置于所述水平板的顶面，抛光液滴落至显示试纸后，所述显示试纸的颜色发生改变。
10.作为优选实施例，所述显示试纸与抛光液匹配设置，其粘接于所述水平板的顶面。
11.作为优选实施例，所述水平板平行于所述抛光垫设置，所述水平板的底面与抛光垫的顶面之间的间距为2mm
‑
10mm。
12.作为优选实施例，还包括定位件，其设置于固定座的侧部并位于水平板的下部，所述定位件的内侧壁为圆弧结构，所述圆弧结构的尺寸与抛光垫的外径相匹配。
13.作为优选实施例，所述定位件的部分或全部位于所述抛光盘的上侧，所述定位件位于所述抛光盘上侧的高度大于所述抛光垫的厚度。
14.作为优选实施例，所述定位件由非金属材料制成。
15.作为优选实施例，所述水平板和定位件由聚苯硫醚制成。
16.本实用新型实施例的第二个方面提供了一种化学机械抛光系统，其包括上面所述的抛光液供给位置核准装置。
17.本实用新型的有益效果包括：
18.(1)朝向抛光盘中心设置的水平板配置有刻度线，以便准确校核抛光液的落点，提高抛光液供给臂安装调试的效率，保证抛光液按照设计要求供给；
19.(2)配置有定位件，其与抛光盘同心设置，以便保证抛光垫安装的准确性。
附图说明
20.通过结合以下附图所作的详细描述，本实用新型的优点将变得更清楚和更容易理解，这些附图只是示意性的，并不限制本实用新型的保护范围，其中：
21.图1是本实用新型所述抛光液供给位置核准装置的结构示意图；
22.图2是图1对应的抛光液供给位置核准装置的部件拆解图；
23.图3是本实用新型所述抛光液供给位置核准装置在化学机械抛光系统的安装示意图；
24.图4是本实用新型所述固定座的结构示意图；
25.图5是本实用新型所述定位件的结构示意图；
26.图6是本实用新型所述抛光液供给位置核准装置一个应用实施例的示意图。
具体实施方式
27.下面结合具体实施例及其附图，对本实用新型所述技术方案进行详细说明。在此记载的实施例为本实用新型的特定的具体实施方式，用于说明本实用新型的构思；这些说明均是解释性和示例性的，不应理解为对本实用新型实施方式及本实用新型保护范围的限制。除在此记载的实施例外，本领域技术人员还能够基于本技术权利要求书及其说明书所公开的内容采用显而易见的其它技术方案，这些技术方案包括采用对在此记载的实施例的做出任何显而易见的替换和修改的技术方案。
28.本说明书的附图为示意图，辅助说明本实用新型的构思，示意性地表示各部分的形状及其相互关系。应当理解的是，为了便于清楚地表现出本实用新型实施例的各部件的结构，各附图之间并未按照相同的比例绘制，相同的参考标记用于表示附图中相同的部分。
29.在本实用新型中，“化学机械抛光(chemical mechanical polishing,cmp)”也称为“化学机械平坦化(chemical mechanical planarization,cmp)”，晶圆(wafer)也称基板(substrate),其含义和实际作用等同。
30.图1是本实用新型所述一种抛光液供给位置核准装置100的结构示意图，其包括固定座10、水平板20，固定座10可拆卸地设置于图3示出的抛光盘200的外周壁，水平板20连接于固定座10的顶部并朝向抛光盘200的中心设置；图2是抛光液供给位置核准装置100的部件拆解图，以便清晰的理解抛光液供给位置核准装置的组成部件及其连接关系。
31.作为本实用新型的一个实施例，所述抛光液供给位置核准装置100还包括定位件30，其设置于固定座10的侧部并位于水平板20的下部，以辅助抛光垫的安装。
32.图4是固定座10的结构示意图，其由非金属材料制成。固定座10的顶部设置有台阶部10a，台阶部10a设置于固定座10的一侧，定位件30设置于台阶部10a。固定座10的内侧面与抛光盘200的外周壁匹配设置，以便保证固定座10与抛光盘200的可靠连接。
33.图4中，固定座10的顶面设置有销孔10b，其数量为一对并沿固定座10的宽度方向间隔设置。轴销设置在销孔10b中，对应的水平板20也设置有定位销孔。销轴与销孔10b及定位销孔精密轴孔配合，以便保证设置水平板20安装后的平行度，保证抛光液滴落点核对的准确性。
34.本实用新型中，水平板20与抛光垫300顶面的平行度不小于0.05mm，以便保证抛光液滴落位置观测的准确性。在一些实施例中，水平板20与抛光垫300顶面的平行度为0.03mm。
35.作为本实用新型的一个实施例，定位件30的内侧壁为圆弧结构30a，如图5所示，所述圆弧结构30a的尺寸与图3示出的抛光垫300的外径相匹配。具体地，定位件30的圆弧结构30a能够作为抛光垫300固定的基准，以便保证抛光垫300与抛光盘200的同心设置。
36.作为本实施例的一个方面，定位件30的圆弧结构30a与抛光盘200同心设置。定位件30的部分或全部位于所述抛光盘200的上侧，所述定位件30位于所述抛光盘200上侧的高度大于所述抛光垫300的厚度。定位件30的圆弧结构30a作为抛光垫300的安装基准，有效保证了抛光垫300与抛光盘200同心设置。
37.图1及图2所示的实施例中，定位件30与固定座10设计为分体结构。如此设置，能够减少固定座10的安装对定位件30设置位置的影响，保证定位件30固定的准确性。
38.图1中，定位件30的长度与水平板20的宽度大致相等。作为本实施例的一个变体，定位件30的长度设置为大于水平板20的宽度。如定位件30的长度为水平板20宽度的2
‑
5倍，以延长圆弧结构30a的长度，增加抛光垫300与定位件30的接触面积，保证抛光垫300安装位置的准确性。
39.为了杜绝使用的部件产生金属离子污染，本实用新型中，定位件30由非金属材料制成，如聚苯硫醚(pps)、聚醚醚酮(peek)、涤纶树脂(pet)等。
40.作为本实用新型的另一个实施例，固定座10和定位件30可以设计为一体结构，以便一次性装夹部件加工成型，保证圆弧结构30a的加工精度。固定座10的内侧面的下部与抛光盘200连接，固定座10的内侧面的上部作为安装抛光垫300的基准。
41.图3是本实用新型所述抛光液供给位置核准装置100在化学机械抛光系统的安装示意图，化学机械抛光系统包括抛光液供给臂400，还有未示出的抛光头和修整器。图3中，抛光垫的靠近中心位置的区域显示了疏导抛光液的沟槽结构，可以理解的是，抛光垫的其他位置也同样设置有同心的沟槽结构，以便实现抛光液在抛光垫顶面的流动。
42.进一步地，水平板20设置于抛光垫300与抛光液供给臂400之间，抛光液经由所述抛光液供给臂400的端部滴落至水平板20的顶面，水平板20的顶面设置有图1示出的刻度线20a，以准确测量抛光液的滴落位置。
43.本实用新型所述技术方案，以抛光盘200的外周壁为安装基准，将抛光液供给位置核准装置100安装固定于抛光盘200。设置在抛光盘200上侧的水平板20设置有刻度线20a，
通过刻度线20a检测并核对抛光液的滴落位置。这种结构形式具有操作便捷，核对快捷的优点，有利于提升抛光液供给性能的核对效率。
44.图6是本实用新型所述抛光液供给位置核准装置一个应用实施例的示意图，在该实施例中，水平板20朝向抛光盘200的端面的投影线与抛光盘200的中心点重合，所述刻度线20a为圆弧线，所述圆弧线的圆心与所述抛光盘200或抛光垫300的中心重合，以便快速准确核查抛光液的滴落位置。
45.进一步地，水平板20也由非金属材料制成，如聚苯硫醚(pps)、聚醚醚酮(peek)等。
46.图6所示的实施例中，抛光液供给位置核准装置还包括显示试纸40，以便保留滴落位置，防止液体自水平板20流动而影响落点的判定。显示试纸40设置于所述水平板20的顶面，抛光液滴落至显示试纸40后，显示试纸40的颜色发生改变，以便准确快捷地辨认抛光液滴落位置。图6中，抛光垫的靠近中心位置的区域显示了疏导抛光液的沟槽结构，可以理解的是，抛光垫的其他位置也同样设置有沟槽结构。
47.作为本实施例的一个方面，所述显示试纸40与抛光液匹配设置，其粘接于所述水平板20的顶面。显示试纸40的一端与水平板20朝向抛光盘200中心位置的端面平齐设置。
48.化学机械抛光系统在安装调试过程需要尽量不使用或少使用化学品，因此，在抛光液供给性能核准时，通入抛光液供给臂400的液体可以为去离子水。因此，显示试纸40可以选择一种遇水变色的试纸。
49.为了保证抛光液供给位置核准装置100的正常使用，水平板20平行于所述抛光垫300设置，所述水平板20的底面与抛光垫300的顶面之间的间距为5mm
‑
10mm。可以理解的是，水平板20也可以几乎紧贴抛光垫300的顶面设置。为了防止水平板20与抛光垫300的顶面抵接而影响水平板20固定的平行度，水平板20与抛光垫300之间需要设置一定间隙，所述间隙也可以为2mm
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4mm。
50.此外，本实用新型还公开了一种化学机械抛光系统，其包括上面所述的抛光液供给位置核准装置100，以便快捷核对抛光液在抛光垫上的滴落位置，核对抛光液的供给性能是否满足设计要求。
51.在日常使用时，可以先将固定座10安装在抛光盘200的外周壁，然后将定位件30固定于固定座10的台阶部10a；接着，以定位件30的圆弧结构30a为基准安装抛光垫300。在抛光垫300粘接固定后，再将水平板20安装在固定座10的顶部，以利用水平板20顶面的刻度线20a校核抛光液的滴落位置。
52.在进行抛光液滴落位置校核时，需要操控抛光盘低速转动，使得抛光液供给臂400端部的供给口位于抛光液供给位置核准装置100的水平板20的上侧。在一些实施例中，操作人员将显示试纸40粘接于水平板20的顶面，以便保留抛光液的滴落点，准确核准抛光液滴落位置。
53.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
54.尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：
在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。