一种用于化学机械研磨设备的研磨液施液手臂及研磨方法技术

本发明专利技术公开了一种用于化学机械研磨设备的研磨液施液手臂及研磨方法，包括供给研磨液的研磨液管路以及与研磨液管路出液端相连通的研磨液喷嘴，所述研磨液管路的外侧设置有至少一对电极板，每一对电极板包括相对设置的第一电极板和第二电极板，每一对所述电极板均与直流电源电性连接；所述研磨液喷嘴的外围设置有雾化研磨液的多个气体管路。本发明专利技术可以有效的的减少研磨液的流失，节省研磨液的使用量，降低CMP系统的支出成本。降低CMP系统的支出成本。降低CMP系统的支出成本。

【技术实现步骤摘要】
一种用于化学机械研磨设备的研磨液施液手臂及研磨方法


[0001]本专利技术涉及化学机械研磨领域，具体涉及一种用于化学机械研磨设备的研磨液施液手臂及研磨方法。

技术介绍

[0002]化学机械研磨(CMP)是在半导体集成电路制造过程中对衬底进行全局平坦化的一项重要的制作工艺技术。一般地，CMP研磨系统包括研磨台、研磨头、研磨垫和研磨液施液(手臂)。研磨时，将待研磨的衬底附着在研磨头上，使衬底的待研磨面与研磨垫对向配置，通过在研磨头上施加下压力，使得衬底压紧于研磨垫上，表面贴有研磨垫的研磨台在电极的带动下旋转，研磨头也进行同向转动。与此同时，研磨液从储藏处被泵到机台端，通过研磨液手臂中的研磨液供应管输送到研磨垫上，研磨台的旋转使研磨液在研磨垫上均匀分布，晶片与研磨液表面接触，结合机械作用和化学反应从而将衬底表面的材料去除，实现机械研磨。
[0003]在传统的化学机械研磨过程中，需要使用大量的研磨液，在旋转研磨平台和研磨头时，也必然会有部分研磨液被甩出。这不仅会造成研磨液的浪费，而且增加了研磨液的支出成本。另外，CMP装置中使用的研磨液昂贵，使用过的研磨液的处理也需要成本，因此，为了削减CMP装置的运转成本及半导体器件的制造成本，势必要削减研磨液的使用量。

技术实现思路

[0004]为了解决
技术介绍
中的技术问题，本专利技术提供一种用于化学机械研磨设备的研磨液施液手臂及研磨方法，可以有效的减少研磨液的流失，节省研磨液的使用量，降低CMP系统的支出成本。
[0005]本专利技术所采用的技术方案具体如下：
[0006]一种用于化学机械研磨设备的研磨液施液手臂，包括供给研磨液的研磨液管路以及与研磨液管路出液端相连通的研磨液喷嘴，
[0007]研磨液管路的外侧设置有至少一对电极板，每一对电极板包括相对设置的第一电极板和第二电极板，每一对电极板均与直流电源电性连接；
[0008]研磨液喷嘴的外围设置有雾化研磨液的多个气体管路。
[0009]进一步地方案是，第一电极板和第二电极板均呈半环形，第一电极板与第二电极板紧密贴合在研磨液管路的外围。
[0010]进一步地方案是，第一电极板和第二电极板为长条形电极板。
[0011]进一步地方案是，电极板长度介于0～1000mm。
[0012]进一步地方案是，第一电极板与第二电极板之间的距离D介于0～30mm。
[0013]进一步地方案是，研磨液喷嘴的出液口的直径d介于0～10mm。
[0014]进一步地方案是，多个气体管路在研磨液喷嘴的外围沿周向均匀排布。
[0015]进一步地方案是，研磨液喷嘴与研磨液管路之间的夹角大于90度。
[0016]进一步地方案是，直流电源的电压介于0～80V。
[0017]一种采用上述任一项的化学机械研磨设备的研磨方法，括以下步骤：
[0018]将待研磨物放置在载物盘上；
[0019]向研磨液管路施加直流电压，对研磨液进行离子化；
[0020]在与研磨液管路的出液端连通的研磨液喷嘴的外围通入气体，对离子化的研磨液进行雾化；
[0021]调整被研磨液浸湿的研磨垫至待研磨物，对待研磨物进行研磨。
[0022]进一步地方案是，向研磨液管路施加直流电压，对研磨液进行离子化包括：向研磨液管路施加介于0～80V的直流电压。
[0023]进一步地方案是，在与研磨液管路的出液端连通的研磨液喷嘴的外围通入气体，对离子化的研磨液进行雾化包括：以10～300mL/min的流速向气体管路通入气体。
[0024]进一步地方案是，气体为氮气。
[0025]与现有技术相比，本专利技术的研磨液施液手臂和研磨方法至少具备如下有益效果：
[0026]本专利技术在研磨液施液手臂的研磨液管路上下两侧设置电极板；当电极板工作时，研磨液管路的上下两侧产生电场，将研磨液电离出OH-，研磨液中参与研磨过程中化学反应的OH-通过电离，浓度得以提高，使得使用比原来研磨液更少的研磨液就能达到与原来一样的研磨率；在研磨液喷嘴上设置气体管路，气体管路可通过喷射气体促使研磨液液滴化，进而将研磨液均匀精确的施布在研磨垫上，可以防止研磨液的大量的流失或甩出，进而节省了研磨液的使用量。
[0027]本专利技术的研磨方法，包括对研磨液管路直流电极加压和对研磨液进行气体喷射。例如，采用上述的研磨液施液手臂进行研磨，同样可以使用比原来更少的研磨液达到与原来一样的研磨率，进而节省了研磨液的使用量。
附图说明
[0028]图1为化学机械研磨设备(CMP)结构简图；
[0029]图2为本专利技术实施例1中研磨液手臂的结构示意图；
[0030]图3为本专利技术实施例1中研磨液喷嘴的截面示意图；
[0031]图4为本专利技术中使用传统化学机械研磨设备与实施例2化学机械研磨设备进行研磨时材料去除率的对比图。
[0032]图中：1-研磨台；2-研磨垫；3-研磨液施液手臂；31-研磨液管路；32-研磨液喷嘴；33-电极板；34-气体管路；35-直流电源；4-研磨头；5-待研磨物；6-研磨液。
具体实施方式
[0033]下面结合附图详细描述本专利技术的实施例，实施例的示例在附图中示出。
[0034]实施例1
[0035]本实施例公开了一种用于化学机械研磨设备的研磨液施液手臂，如图2所示；该研磨液施液手臂包括供给研磨液的研磨液管路31与研磨液管路31出液端相连通的研磨液喷嘴32，其中的研磨液管路31的外侧设置有至少一对电极板33，每一对电极板包括相对设置的第一电极板和第二电极板，每一对电极板均与直流电源35电性连接，研磨液喷嘴32的外
围设置有气体管路34。
[0036]在本实施例的一个优选实施例中，第一电极板和第二电极板可以为半环形，使得电极板可以紧密的贴合在研磨液管路的外壁的上下两侧；第一电极板和第二电极板也可以为长条形电极板，只要能够保证在研磨液管路的两侧形成电压，保证研磨液能够电离即可。通过调节电压可以调节电离的效果。优选地，研磨液管路的长度和喷射角度均可调节，例如，研磨液管路可以为蛇形管；当研磨液管路可以调节时，可以在研磨液管路的上下两侧对应设置多对电极板，以适应研磨液手臂喷射角度的变化。优选地，研磨液喷嘴与研磨液管路之间的夹角大于90度；如图2所示，研磨液喷嘴2为圆台形，研磨液喷嘴2截面积大的一端与研磨液管路1相连通，此时研磨液喷嘴的内壁与研磨液管路的内壁的夹角φ为钝角。优选地，在研磨液喷嘴的外围设置的气体管路的个数为多个；例如，可以在研磨液喷嘴的外围沿周向均匀地排布多个气体管路，根据需要通过各个气体管路的开关以及流量压力等来调节施液的方向以及效果，如图3所示。当研磨液流出时，通过气体控制设备(未图示)吹出的气体，使研磨液滴化并均匀精确施液于待研磨物发生接触的研磨垫上。在本实施例中，气体管路喷射的气体可以为氮气或者其他气体；更优选地，气体管路中喷射的气体是氮气；优选地，直流电源的电压为0～80V；电极板的长度为0～1000本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于化学机械研磨设备的研磨液施液手臂，包括供给研磨液的研磨液管路以及与研磨液管路出液端相连通的研磨液喷嘴，其特征在于，所述研磨液管路的外侧设置有至少一对电极板，每一对电极板包括相对设置的第一电极板和第二电极板，每一对所述电极板均与直流电源电性连接；所述研磨液喷嘴的外围设置有雾化研磨液的多个气体管路。2.根据权利要求1所述的研磨液施液手臂，其特征在于，所述第一电极板和第二电极板均呈半环形，所述第一电极板与第二电极板紧密贴合在研磨液管路的外围。3.根据权利要求1所述的研磨液施液手臂，其特征在于，所述第一电极板和第二电极板为长条形电极板。4.根据权利要求1所述的研磨液施液手臂，其特征在于，所述电极板长度介于0～1000mm。5.根据权利要求1所述的研磨液施液手臂，其特征在于，所述第一电极板与第二电极板之间的距离D介于0～30mm。6.根据权利要求1所述的研磨液施液手臂，其特征在于，所述研磨液喷嘴的出液口的直径d介于0～10mm。7.根据权利要求1所述的研磨液施液手臂，其特征在于，多个所述气体管路在研磨液喷嘴的外围沿周...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾明，郭顺华，郑雯，
申请(专利权)人：芯恩青岛集成电路有限公司，
类型：发明
国别省市：