一种抛光垫调节装置和化学机械抛光系统的制作方法

1.本实用新型涉及半导体化学机械抛光技术领域，具体而言，涉及一种抛光垫调节装置和化学机械抛光系统。


背景技术：

2.化学机械抛光技术(cmp)是集成电路制造中获得全局平坦化的一种手段，这种工艺就是为了能够获得既平坦、又无划痕和杂质玷污的晶圆表面而专门设计的。cmp属于化学作用和机械作用相结合的技术，其过程较为复杂，影响因素很多。首先工件表面材料与抛光液中的氧化剂、催化剂等发生化学反应，生成一层相对容易去除的软质层,然后在抛光液中的磨料和抛光垫的机械作用下去除软质层，使工件表面重新裸露出来，然后再进行化学反应，这样在化学作用过程和机械作用过程的交替进行中完成工件表面抛光。
3.但是，在进行抛光后，抛光垫上会残留研磨过程中产生的废弃物质，如果不进行处理，再进行后续晶圆研磨时将会导致晶圆表面产生微粒或者划痕。目前，解决这一问题的主要方法为采用钻石盘对抛光垫进行修整，同时利用额外的高压喷射装置向抛光垫喷射去离子水进行清洗，去离子水再离心力的作用下将会随着抛光垫的旋转被甩出工作位置，影响外部工作环境，如果对去离子水进行限制，停机后再进行处理，去离子水和研磨残余物的混合液体仍会部分残留在抛光垫的孔槽内，难以导出。


技术实现要素：

4.本实用新型旨在至少解决现有技术中存在进行cmp后，抛光垫上残留有研磨残余物，将会影响后续晶圆的抛光工艺，容易造成晶圆表面产生划痕或微粒，采用去离子水直接冲洗的方式难以完全清除研磨残余物，去离子水和研磨残余物的混合液体仍然会部分残留在抛光垫上的技术问题之一。
5.为此，本实用新型第一方面提供了一种抛光垫调节装置。
6.本实用新型第二方面提供了一种化学机械抛光系统。
7.本实用新型提供了一种抛光垫调节装置，包括：冲洗管路、吸液管路和修整盘，所述修整盘开设有吸液孔和冲洗孔，所述冲洗孔与冲洗管路连通，所述吸液孔与吸液管路连通，所述冲洗管路内流动有清洗介质，所述清洗介质用于冲洗抛光垫上的研磨残余物，所述吸液管路设有抽吸单元，所述吸液管路用于抽吸残留在抛光垫上的研磨残余物和清洗介质。
8.本实用新型提出的一种抛光垫调节装置，工作时，修整盘抵接在抛光垫上，并根据需要向抛光垫施加一定的压力，修整盘与抛光垫的工作面上设有若干吸液孔和清洗孔，冲洗管路内的清洗介质通过清洗孔输送至抛光垫，清洗介质带有一定压力，以实现对抛光垫的冲洗，具体可使清洗介质的压力在1mpa～5mpa之间；吸液管路通过吸液孔吸取抛光垫上的清洗介质，抽吸单元可以为真空泵、抽水泵等提供吸力的装置；
9.修整盘将沉积在抛光垫孔槽内的研磨残余物挤出并对抛光垫进行修整，在清洗介
质的冲洗下，加快了对研磨残余物的清理效率，随后采用吸液管路将带有研磨残余物清洗介质吸至排水管路，经排水管路排出。
10.根据本实用新型上述技术方案的一种抛光垫调节装置，还可以具有以下附加技术特征：
11.在上述技术方案中，所述冲洗管路设有冲洗控制阀，所述吸液管路设有吸液控制阀。
12.在该技术方案中，通过冲洗控制阀和吸液控制阀分别控制冲洗管路和吸液管路的启闭，可根据需要人工/自动调节控制阀的的开启顺序和开启时间，以应对不同工况。
13.在上述技术方案中，所述冲洗控制阀与吸液控制阀互锁连接；
14.当冲洗控制阀开启冲洗管路时，吸液控制阀自动关闭吸液管路；
15.当吸液控制阀开启吸液管路时，冲洗控制阀自动关闭冲洗管路。
16.在该技术方案中，通过互锁连接，使抛光垫调节装置在冲洗或抽吸模式间进行切换，防止冲洗管路和吸液管路同时开启，而降低冲洗或吸液的效果，避免未完成冲洗任务的清洗介质直接被吸液管路吸取，保证两者的独立性。
17.在上述技术方案中，所述冲洗管路包括输入段，第二连接段和输出段，所述输出段包括若干个冲洗分管，所述冲洗分管与冲洗孔相连，所述第二连接段的一端与输入段旋转密封连接，另一端与冲洗分管相连。
18.在该技术方案中，输入段与盛放清洗介质的存储装置相连，输入段至少部分设置在壳体内，其余部分可固定在与驱动装置上，防止管路影响修整盘正常动作；若干个冲洗分管与对应的冲洗孔固定连接，冲洗孔可设置在修整盘的中心位置，也可设置在修整盘的边缘位置，具体的，冲洗孔为圆孔结构，沿修整盘的周向均匀布置；冲洗分管可以与第二连接段一体成型，也可以采用分体式密封连接，冲洗分管和第二连接段将随着修整盘进行转动；通过第二连接段与输入段旋转密封连接，使冲洗管路的输入段固定不动，防止管路扭转打结。
19.在上述技术方案中，所述吸液管路包括吸液段，第一连接段和排放段，所述吸液段包括若干个吸液分管，所述吸液分管与吸液孔相连，所述第一连接段的一端与排放段旋转密封连接，另一端与吸液分管相连。
20.在该技术方案中，排放段与排水装置相连，将管路内液体排放至外部；排放段至少部分设置在壳体内，其余部分可固定在与驱动装置上，防止管路影响修整盘正常动作；若干个吸液分管与对应的吸液孔固定连接，吸液分管可以与第一连接段一体成型，也可以采用分体式密封连接，吸液分管和第一连接段随着修整盘转动；通过第一连接段与排放段旋转密封连接，使冲洗管路的排放段固定不动，防止管路扭转打结。
21.在上述技术方案中，所述吸液孔为条形孔结构，所述条形孔结构沿修整盘的径向布置，若干个所述吸液孔沿修整盘的周向均匀布置，所述吸液分管的输入端与吸液孔的形状匹配。
22.在该技术方案中，四个吸液孔沿修整盘的周向间隔90度均匀布置，通过条形孔提高吸液管路的吸液效率。
23.在上述技术方案中，所述修整盘为钻石盘。
24.在该技术方案中，可采用现有技术中任一类型的修整盘，作为优选采用钻石盘作
为修整盘，可显著提高修整效果。
25.在上述任一技术方案中，所述清洗介质为去离子水。
26.在该技术方案中，采用去离子水作为清洗介质，成本较低，清洗效果较好。
27.在上述任一技术方案中，还包括壳体，所述修整盘与壳体相连，所述壳体内设有容纳腔，所述冲洗管路、吸液管路至少部分设置在容纳腔内。
28.在该技术方案中，修整盘可以采用嵌接、粘接等连接方式固定在壳体上，壳体可以为t形圆台，壳体内容纳腔用于容纳冲洗管路和吸液管路，起整理固定作用。
29.本实用新型还提供了一种化学机械抛光系统，包括：抛光垫调节装置和驱动装置，所述抛光垫调节装置包括壳体、冲洗管路、吸液管路和修整盘，所述冲洗管路和吸液管路设置于壳体内，所述修整盘开设有吸液孔和冲洗孔，所述冲洗孔与冲洗管路连通，所述吸液孔与吸液管路连通，所述冲洗管路内流动有清洗介质，所述清洗介质用于冲洗抛光垫上的研磨残余物，所述吸液管路设有抽吸单元，所述吸液管路用于抽吸残留在抛光垫上的研磨残余物和清洗介质；
30.所述驱动装置与壳体转动连接，用于调节抛光垫调节装置的位置并控制抛光垫调节装置进行旋转运动。
31.本实用新型提供的化学机械抛光系统，驱动装置包括第一调节臂和第二调节臂，所述第二调节臂与壳体转动连接从而带动修整盘旋转运动，所述第二调节臂与第一调节臂转轴连接，所述第一调节臂与驱动电机相连，所述第一调节臂和第二调节臂之间设有卡位单元，用于固定第一调节臂与第二调节臂之间的角度，通过第二调节臂与第一调节臂的设置使抛光垫调节装置的自由度更高，可在抛光垫上的多个方向进行运动。
32.综上所述，由于采用了上述技术特征，本实用新型的有益效果是：
33.使用钻石盘对抛光垫进行修整，通过摩擦将附着在抛光垫孔槽内的研磨液残渣刮出，再利用去离子水对抛光垫表面进行冲洗，同时将冲洗后的去离子水抽离抛光垫表面，减少造成二次污染，尽可能的提高抛光垫的清洁效果，防止在后续晶圆研磨工艺过程中在晶圆表面产生划痕或者微粒，改善晶圆研磨质量，提高工作效率。
34.本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述部分中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
35.本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
36.图1是本实用新型一个实施例的一种抛光垫调节装置的剖视图；
37.图2是本实用新型一个实施例的一种抛光垫调节装置中修整盘的仰视图；
38.图3是本实用新型一个实施例的化学机械抛光系统的结构示意图；
39.其中，图1至图3中附图标记与部件名称之间的对应关系为：
40.1、冲洗管路；2、吸液管路；3、修整盘；4、壳体；5、驱动装置；
41.11、冲洗控制阀；12、输入段；13、第二连接段；14、输出段；
42.141、冲洗分管；
43.21、抽吸单元；22、吸液控制阀；23、吸液段；24、第一连接段；25、排放段；
44.231、吸液分管；
45.31、吸液孔；32、冲洗孔；
46.41、容纳腔；
47.51、第一调节臂；52、第二调节臂；53、卡位单元。
具体实施方式
48.为了能够更清楚地理解本实用新型的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
49.在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是，本实用新型还可以采用其它不同于在此描述的方式来实施，因此，本实用新型的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
50.下面参照图1至图3来描述根据本实用新型一些实施例提供的一种抛光垫调节装置和化学机械抛光系统。
51.本技术的一些实施例提供了一种抛光垫调节装置。
52.如图1至图3所示，本实用新型第一个实施例提出了一种抛光垫调节装置，包括：冲洗管路1、吸液管路2和修整盘3，所述修整盘3开设有吸液孔31和冲洗孔32，所述冲洗孔32与冲洗管路1连通，所述吸液孔31与吸液管路2连通，所述冲洗管路1内流动有清洗介质，所述清洗介质用于冲洗抛光垫上的研磨残余物，所述吸液管路2设有抽吸单元21，所述吸液管路2用于抽吸残留在抛光垫上的研磨残余物和清洗介质。
53.本实施例提出的一种抛光垫调节装置，工作时，修整盘3抵接在抛光垫上，并根据需要向抛光垫施加一定的压力，修整盘3与抛光垫的工作面上设有若干吸液孔31和清洗孔，冲洗管路1内的清洗介质通过清洗孔输送至抛光垫，清洗介质带有一定压力，以实现对抛光垫的冲洗，具体可使清洗介质的压力在1mpa～5mpa之间；吸液管路2通过吸液孔31吸取抛光垫上的清洗介质，抽吸单元21可以为真空泵、抽水泵等提供吸力的装置；
54.修整盘3将沉积在抛光垫孔槽内的研磨残余物挤出并对抛光垫进行修整，在清洗介质的冲洗下，加快了对研磨残余物的清理效率，随后采用吸液管路2将带有研磨残余物清洗介质吸至排水管路，经排水管路排出。
55.本实用新型第二个实施例提出了一种抛光垫调节装置，且在第一个实施例的基础上，如图1至图3所示，所述冲洗管路1设有冲洗控制阀11，所述吸液管路2设有吸液控制阀22。
56.在该实施例中，通过冲洗控制阀11和吸液控制阀22分别控制冲洗管路1和吸液管路2的启闭，可根据需要人工/自动调节控制阀的的开启顺序和开启时间，以应对不同工况。
57.本实用新型第三个实施例提出了一种抛光垫调节装置，且在上述任一实施例的基础上，如图1至图3所示，所述冲洗控制阀11与吸液控制阀22互锁连接；
58.当冲洗控制阀11开启冲洗管路1时，吸液控制阀22自动关闭吸液管路2；
59.当吸液控制阀22开启吸液管路2时，冲洗控制阀11自动关闭冲洗管路1。
60.在该实施例中，通过互锁连接，使抛光垫调节装置在冲洗或抽吸模式间进行切换，防止冲洗管路1和吸液管路2同时开启，而降低冲洗或吸液的效果，避免未完成冲洗任务的
清洗介质直接被吸液管路2吸取，保证两者的独立性。
61.本实用新型第四个实施例提出了一种抛光垫调节装置，且在上述任一实施例的基础上，如图1至图3所示，所述冲洗管路1包括输入段12，第二连接段13和输出段14，所述输出段14包括若干个冲洗分管141，所述冲洗分管141与冲洗孔32相连，所述第二连接段13的一端与输入段12旋转密封连接，另一端与冲洗分管141相连。
62.在该实施例中，输入段12与盛放清洗介质的存储装置相连，输入段12至少部分设置在壳体4内，其余部分可固定在与驱动装置5上，防止管路影响修整盘3正常动作；若干个冲洗分管141与对应的冲洗孔32固定连接，冲洗孔32可设置在修整盘3的中心位置，也可设置在修整盘3的边缘位置，具体的，冲洗孔32为圆孔结构，沿修整盘3的周向均匀布置；冲洗分管141可以与第二连接段13一体成型，也可以采用分体式密封连接，冲洗分管141和第二连接段13将随着修整盘3进行转动；通过第二连接段13与输入段12旋转密封连接，使冲洗管路1的输入段12固定不动，防止管路扭转打结。
63.本实用新型第五个实施例提出了一种抛光垫调节装置，且在上述任一实施例的基础上，如图1至图3所示，所述吸液管路2包括吸液段23，第一连接段24和排放段25，所述吸液段23包括若干个吸液分管231，所述吸液分管231与吸液孔31相连，所述第一连接段24的一端与排放段25旋转密封连接，另一端与吸液分管231相连。
64.在该实施例中，排放段25与排水装置相连，将管路内液体排放至外部；排放段25至少部分设置在壳体4内，其余部分可固定在与驱动装置5上，防止管路影响修整盘3正常动作；若干个吸液分管231与对应的吸液孔31固定连接，吸液分管231可以与第一连接段24一体成型，也可以采用分体式密封连接，吸液分管231和第一连接段24随着修整盘3转动；通过第一连接段24与排放段25旋转密封连接，使冲洗管路1的排放段25固定不动，防止管路扭转打结。
65.本实用新型第六个实施例提出了一种抛光垫调节装置，且在上述任一实施例的基础上，如图1至图3所示，所述吸液孔31为条形孔结构，所述条形孔结构沿修整盘3的径向布置，若干个所述吸液孔31沿修整盘3的周向均匀布置，所述吸液分管231的输入端与吸液孔31的形状匹配。
66.在该实施例中，四个吸液孔31沿修整盘3的周向间隔90度均匀布置，通过条形孔提高吸液管路2的吸液效率。
67.本实用新型第七个实施例提出了一种抛光垫调节装置，且在上述任一实施例的基础上，如图1至图3所示，所述修整盘3为钻石盘。
68.在该实施例中，可采用现有技术中任一类型的修整盘3，作为优选采用钻石盘作为修整盘3，可显著提高修整效果。
69.本实用新型第八个实施例提出了一种抛光垫调节装置，且在上述任一实施例的基础上，如图1至图3所示，所述清洗介质为去离子水。
70.在该实施例中，采用去离子水作为清洗介质，成本较低，清洗效果较好。
71.本实用新型第九个实施例提出了一种抛光垫调节装置，且在上述任一实施例的基础上，如图1至图3所示，还包括壳体4，所述修整盘3与壳体4相连，所述壳体4内设有容纳腔41，所述冲洗管路1、吸液管路2至少部分设置在容纳腔41内。
72.在该实施例中，修整盘3可以采用嵌接、粘接等连接方式固定在壳体4上，壳体4可
以为t形圆台，壳体4内容纳腔41用于容纳冲洗管路1和吸液管路2，起整理固定作用。
73.本技术的一些实施例提供了一种化学机械抛光系统。
74.本实用新型第十个实施例提出了一种化学机械抛光系统，如图1至图3所示，包括：抛光垫调节装置和驱动装置5，所述抛光垫调节装置包括壳体4、冲洗管路1、吸液管路2和修整盘3，所述冲洗管路1和吸液管路2设置于壳体4内，所述修整盘3开设有吸液孔31和冲洗孔32，所述冲洗孔32与冲洗管路1连通，所述吸液孔31与吸液管路2连通，所述冲洗管路1内流动有清洗介质，所述清洗介质用于冲洗抛光垫上的研磨残余物，所述吸液管路2设有抽吸单元21，所述吸液管路2用于抽吸残留在抛光垫上的研磨残余物和清洗介质；
75.所述驱动装置5与壳体4转动连接，用于调节抛光垫调节装置的位置并控制抛光垫调节装置进行旋转运动。
76.本实施例提供的化学机械抛光系统，驱动装置5包括第一调节臂51和第二调节臂52，所述第二调节臂52与壳体4转动连接从而带动修整盘3旋转运动，所述第二调节臂52与第一调节臂51转轴连接，所述第一调节臂51与驱动电机相连，所述第一调节臂51和第二调节臂52之间设有卡位单元53，用于固定第一调节臂51与第二调节臂52之间的角度，通过第二调节臂52与第一调节臂51的设置使抛光垫调节装置的自由度更高，可在抛光垫上的多个方向进行运动。
77.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实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或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。
78.凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。