Cmp工艺抛光垫的修整装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及半导体技术领域，特别是涉及一种CMP工艺抛光垫的修整装置。
【背景技术】
[0002]化学机械抛光(CMP)技术是半导体晶片表面加工的关键技术之一，在集成电路制造过程的各阶段表面平整化工艺和大尺寸裸晶圆的表面抛光工艺中得到广泛应用。化学机械抛光的过程，主要是通过抛光垫、抛光液和任选地化学试剂的作用从晶片基板去除材料的过程，其中抛光垫和抛光液是CMP工艺中主要的耗材。
[0003]抛光垫(polishingpad)具有储存、运输抛光液、去除加工残余物质、传递机械载荷及维持抛光环境等功能，抛光垫的使用寿命严重影响CMP的成本。典型的抛光垫材质分为聚氨酯抛光垫，无纺布抛光垫等，其表面有一层多孔层，该层的暴露表面包含开孔，其可在CMP过程中存储抛光液并捕获由废抛光浆料组成的磨粉浆和从晶片去除的材料。
[0004]但是随着化学机械抛光过程的不断进行，抛光垫的物理及化学性能会发生变化，表现为抛光垫表面产生残余物质，微孔的体积缩小、数量减少，表面粗糙度降低，表面发生分子重组现象，形成一定厚度的釉化层，导致抛光速率和抛光质量的降低。因此，必须对抛光垫进行适当的修整，磨蚀该抛光垫的表面并开孔，并在抛光垫的表面上创建微凸物，即以物理方式穿透该垫表面的多孔层。
[0005]典型的修整器一般是金刚石修整器，包含树脂材质的基体及固结在基体研磨面上的金刚石研磨颗粒，其中研磨面为平面，在进行修整时该平面与抛光垫表面平行。在利用修整器对抛光垫进行修整的过程中，修整器同时作转动及往复运动，且修整器以一定压力压在抛光垫表面，使得金刚石研磨颗粒与抛光垫表面接触并对抛光垫进行切削，从而实现对抛光垫表面进行研磨修整，使抛光垫表面得到所需粗糙度。
[0006]但是目前来看，只用修整器来进行修正的抛光垫在后续的抛光过程中不能达到之前的功效，并且随着修正次数的增加，抛光效果会越来越差，晶圆在抛光过程中被刮伤的程度增大。这主要是由于抛光垫上面的空洞非常密集，且孔径较小，修整器上面的金刚石可以对抛光垫表面进行修整，恢复抛光垫表面的粗糙度，同时对有害物质如抛光生成物和固结的研磨液颗粒进行去除，而对于较深空洞里面的有害物质则不能有效去除。随着抛光次数增加，藏在深孔里面的有害物质越来越多，严重影响了抛光垫储存和输运抛光液的能力，并且藏在深孔里的有害物质还会对晶圆表面造成刮伤。
[0007]针对修整器的这一缺点，业界又发明了另一种方式对抛光垫进行处理，即每次抛光完成后都会利用高压水刀对抛光垫表面进行冲洗。高压水刀的力量可以把藏在抛光垫深孔里面的有害物质冲出来，同时对抛光垫表面进行修整，效果较好。但是高压水刀的工艺成本非常高，一般用于价格昂贵的前道大马士革工艺CMP机台，且工艺参数非常难控制，对于不同厂家的抛光垫要匹配不同的冲洗工艺，因为压力控制不好很容易造成抛光垫表面某些区域受损，进而造成整个抛光垫报废。
【发明内容】
[0008]本实用新型的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种CMP工艺抛光垫的修整装置，在修整的同时，用水枪(或气枪)对被从孔里修整出来的有害物质进行冲洗，并改变修整器的结构。
[0009]按照本实用新型提供的技术方案，所述的CMP工艺抛光垫的修整装置包括:修整器和修整器边缘的高压水枪或高压气枪，所述修整器包括转轮，转轮表面有磨粒排布，转轮安装在能提供动力的外壳上，在外壳边缘或者外侧设有空洞、喷嘴或缝隙，或者在磨粒跟磨粒之间空隙中设置空洞、喷嘴或缝隙，所述空洞、喷嘴或缝隙通过管路连接到高压水枪或高压气枪。
[0010]具体的，所述转轮通过轴承或者直接卡在外壳上。
[0011]所述外壳可以跟转轮平行分布，或外壳直径大于转轮，且对转轮有一包边。
[0012]所述空洞、喷嘴或缝隙可以为一层或多层。
[0013]所述空洞或喷嘴可以按不同高度排布，所述高度低于、高于或者平行于磨粒表面。
[0014]所述空洞、喷嘴或缝隙的直径或宽度在Ium?5000um。
[0015]所述空洞、喷嘴或缝隙的喷射方向可以不同，可以平行于转轮平面，或者跟转轮平面有夹角。
[0016]所述外壳上还可以设置有用于感应抛光垫转动速度的光学感应器。
[0017]所述外壳上还可以设置有3个或3个以上用于调节转轮跟抛光垫之间的距离的高度控制凸起，作业时所述高度控制凸起顶端接触到抛光垫表面，高度控制凸起本身或顶部能够自由旋转。
[0018]对于环形的转轮，还可以在转轮中间设置所述空洞、喷嘴或缝隙。
[0019]本实用新型设计出一种新的修整装置，通过对修整器边缘添加高压水枪(或气枪)，在修整器磨轮对抛光垫表面进行修整的同时，从不同角度对修整位置进行高压冲洗，这样的好处有两个:
[0020]I)普通修整器修整完抛光垫后，只是恢复了抛光垫表面粗糙度，把抛光垫表层孔洞里的有害物质清理出来，但是清理出来的有害物质并没有完全被移除到抛光垫外，只是从孔里面被移到抛光垫外表面，后续抛光时还有可能重新进入到抛光垫孔里面。本实用新型在修整的同时，水枪(或气枪)对被从孔里修整出来的有害物质进行冲洗，先把这些物质冲洗到抛光垫沟槽里并最终冲到抛光垫外面，大大减小了有害物质对抛光垫进行二次伤害的可能。
[0021]2)在修整器修整抛光垫表面，重新构成表面孔洞的同时，从不同方向加入高压水枪(或气枪)对孔洞进行冲洗，可以在抛光垫表面被金刚石掀起来的同时，用水(或气)对空洞深处的有害物质进行冲洗，其作用可以代替甚至超过高压水刀，其工艺则非常容易控制，且压力较小不会损伤抛光垫表面，并且高压水枪(或气枪)可以附加在修整器周围。
【附图说明】
[0022]图1是CMP工艺的实施状态示意图。
[0023]图2是抛光垫修整器工作时的状态图。
[0024]图3是现有技术修整器正面示意图。
[0025]图4是修整器剖视图一。
[0026]图5是修整器剖视图二。
[0027]图6是修整器剖视图三。
[0028]图7是本实用新型实施例修整器正面示意图一。
[0029]图8是本实用新型实施例修整器正面示意图二。
[0030]图9是本实用新型实施例修整器正面示意图三。
[0031 ]图10是本实用新型实施例修整器正面示意图四。
[0032]图11是图10的仰视图。
[0033]图12是本实用新型外壳上设置的高度控制凸起示意图。
[0034]图13是环形的修整转轮示意图。
[0035]图14是对环形转轮本实用新型实施例修整器正面示意图一。
[0036]图15是对环形转轮本实用新型实施例修整器正面示意图二。
[0037]图16是在磨粒与磨粒之间空隙中设置空洞或喷嘴示意图。
[0038]图17是在磨粒与磨粒之间空隙中以及外壳上设置空洞或喷嘴示意图。
[0039]图18是在磨粒与磨粒之间空隙中设置空洞或喷嘴以及外壳上设置三个不同方向空洞或喷嘴示意图。
【具体实施方式】
[0040]下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
[0041]如图1所示为正常CMP工艺过程，其中晶圆的夹持装置101通过吸附法或者黏贴法固定住晶圆，用一定的压力将晶圆压在抛光垫102上，同时大盘103转动，此时晶圆相对抛光垫102就会形成围绕晶圆中心自转和围绕抛光垫中心公转的状态，同时在抛光垫102上喷淋抛光液，晶圆表面就会被抛光。
[0042]另一种方式是双面同时抛光工艺，与图1所不同的是该工艺时晶圆是固定在游星轮里面，上面夹持装置101换成上抛光垫，利用两个大抛光垫夹住晶圆进行转动，从而对晶圆上下两面同时进行抛光。
[0043]CMP过程中大盘抛光垫每抛光一批产品后都会有不同程度的磨损，需要利用表面带有金刚石凸起的修整器进行修整，重新构造抛光垫表面的孔洞，凸起或者绒毛，使抛光垫重新恢复储存抛光液和抛光残渣的作用。
[0044]如图2所示是一种抛光垫修整器工作时的状态，在本实用新型的实施例中，该修整器201连接有联通管道202，联通管道202可以提供包括电、风等动力，还可以包括高压水管、高压气管等。该抛光垫修整器201作业时其自转方向可以是顺时针的也可以是逆时针的，也可以是顺时针旋转一段时间再逆时针旋转一段时间。
[0045]本实用新型的实施例一中，如图3所示为修整器201的转轮302，所述转轮302的材料可以是金属、金属合金、塑料材料(PoIymer)、陶制品、碳制品及上述材料的混合物，其可为任何形状、厚度，且具有固定磨粒的能力;转轮302表面有磨粒301排布，磨粒301的材料可为人造或非人造钻石、多晶钻石(PCD)、立方晶氮化硼(CBN)、多晶立方氮化硼(PCBN)、最硬结晶体、多晶材料或上述材料的混合材料等所组成。
[0046]磨粒301