一种抛光设备及其工作方法技术

本发明专利技术提供一种抛光设备及其工作方法，抛光设备包括：位于抛光垫的上方且位于所述抛光头侧部的冷气供给装置，冷气供给装置具有朝向抛光垫的若干冷气喷射端口组，不同的冷气喷射端口组中的冷气喷射端口至抛光垫的中心的横向距离不同，冷气喷射端口组中至少包括一个冷气喷射端口；冷气喷射端口的中心至抛光垫的中心的横向距离小于或等于抛光垫的中心至晶圆接触面的中心的横向距离与晶圆接触面的半径之和，且冷气喷射端口的中心至抛光垫的中心的横向距离大于或等于抛光垫的中心至晶圆接触面的中心的横向距离与晶圆接触面的半径之差。本发明专利技术提供的抛光设备及其工作方法对晶圆在径向方向的研磨均匀性提高。径向方向的研磨均匀性提高。径向方向的研磨均匀性提高。

【技术实现步骤摘要】
一种抛光设备及其工作方法


[0001]本专利技术涉及半导体加工设备领域，具体涉及一种抛光设备及其工作方法。

技术介绍

[0002]化学机械抛光(Chemical Mechanical Polishing，CMP)是一种用于晶圆平坦化工艺的重要技术手段。CMP工艺过程中，抛光垫和晶圆在化学液环境下做相互运动，依靠化学腐蚀和机械摩擦实现晶圆的平坦化。在抛光过程中，化学液对晶圆表面材料进行腐蚀，在晶圆表面形成络合物，络合物在抛光垫和晶圆的机械摩擦中被清除掉，晶圆表面露出的新材料接着与化学液反应，这样周而复始地利用化学腐蚀和机械摩擦的共同作用，对晶圆表面进行平坦化加工，直到晶圆厚度或者晶圆表面达到理想效果。
[0003]抛光过程中，抛光垫和晶圆的机械摩擦产生大量热量，使抛光垫表面的温度大幅升高，影响化学腐蚀反应的速度。所以在抛光过程中，需要对化学反应环境进行降温处理。在抛光垫径向方向，由于抛光垫与晶圆相对速度不同，摩擦做功产生的热量不同，导致在抛光垫径向方向温度变化不同，导致对晶圆在径向方向的研磨均匀性较差。

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决的技术问题在于解决现有技术中抛光设备对晶圆在径向方向的研磨均匀性较差的缺陷，从而提供一种抛光设备及其工作方法。
[0005]本专利技术提供了一种抛光设备，包括：抛光台；抛光垫，所述抛光垫设置于所述抛光台上；第一驱动件，所述第一驱动件适于驱动所述抛光台围绕抛光台的中心轴旋转；抛光头，所述抛光头具有晶圆接触面，所述抛光头适于通过晶圆接触面将晶圆压在所述抛光垫上；位于所述抛光垫的上方且位于所述抛光头侧部的冷气供给装置，所述冷气供给装置具有朝向所述抛光垫的若干冷气喷射端口组，不同的冷气喷射端口组中的冷气喷射端口至所述抛光垫的中心的横向距离不同，所述冷气喷射端口组中至少包括一个冷气喷射端口；所述冷气喷射端口的中心至所述抛光垫的中心的横向距离小于或等于所述抛光垫的中心至所述晶圆接触面的中心的横向距离与所述晶圆接触面的半径之和，且所述冷气喷射端口的中心至所述抛光垫的中心的横向距离大于或等于所述抛光垫的中心至所述晶圆接触面的中心的横向距离与所述晶圆接触面的半径之差。
[0006]可选的，位于同一所述冷气喷射端口组中的冷气喷射端口为若干个，位于同一冷气喷射端口组中的不同的冷气喷射端口的中心至抛光垫的中心的横向距离相同。
[0007]可选的，一种抛光设备还包括：第二驱动件，所述第二驱动件适于驱动所述抛光头在所述抛光垫上围绕抛光头的中心轴旋转。
[0008]可选的，所述第二驱动件还驱动所述抛光头在所述抛光垫上围绕抛光台的中心轴在周向上自第一位置至第二位置周向来回移动。
[0009]可选的，部分冷气喷射端口组中的冷气喷射端口的中心至所述抛光垫的中心的横向距离小于所述抛光垫的中心至所述晶圆接触面的中心的横向距离，部分冷气喷射端口组
中的冷气喷射端口的中心至所述抛光垫的中心的横向距离大于所述抛光垫的中心至所述晶圆接触面的中心的横向距离。
[0010]可选的，所述冷气喷射端口至抛光垫的表面的高度为8cm
‑
12cm。
[0011]可选的，抛光设备还包括：支撑件，所述支撑件位于所述抛光台的侧部且与所述冷气供给装置连接。
[0012]可选的，一种抛光设备还包括：控制系统，所述控制系统适于控制所述冷气喷射端口的冷气喷射量。
[0013]本专利技术提供一种抛光设备的工作方法，包括：本专利技术的抛光设备；所述抛光头将晶圆压在所述抛光垫上；所述第一驱动件驱动所述抛光台围绕抛光台的中心轴旋转的过程中，不同的所述冷气喷射端口组中的冷气喷射端口朝向所述抛光垫喷射冷气。
[0014]可选的，一种抛光设备的工作方法还包括：在所述第一驱动件驱动所述抛光台围绕抛光台的中心轴旋转的过程中，采用第二驱动件驱动所述抛光头在所述抛光垫上围绕抛光头的中心轴旋转；
[0015]Y
n
＝A
n
*(μ*P)+B
n
*(ω1/ω2)+C
n
*(R
n
)+D
n
，R
n
＝|V
n
|，
[0016][0017]其中，Y
n
为冷气喷射端口组中冷气喷射端口的中心至所述抛光垫的中心的横向距离为r
n
处对应的冷气喷射端口组的总冷气喷射量，μ为所述抛光垫和所述晶圆之间的摩擦系数，P为抛光头的抛光压力，ω1为抛光台围绕抛光台的中心轴旋转的角速度，ω2为抛光头围绕抛光头的中心轴旋转的角速度，R
n
为所述冷气喷射端口的中心至所述抛光垫的中心的横向距离为r
n
处对应的所述冷气喷射端口的位置因子，A
n
、B
n
、C
n
、D
n
是拟合系数，V
n
为所述冷气喷射端口的中心至所述抛光垫的中心的横向距离为r
n
处，所述抛光垫与所述晶圆之间的相对速度；r
n
为第n组的冷气喷射端口组中的冷气喷射端口至所述抛光垫的中心的横向距离；e为所述抛光垫的中心到所述晶圆接触面中心的距离；n为大于或等于1且小于或等于N的整数，N为所述若干冷气喷射端口组的总数。
[0018]可选的，冷气喷射端口组中的冷气喷射端口的中心至所述抛光垫的中心的横向距离为r
n
处对应的冷气喷射端口组为第n组冷气喷射端口组，第n组冷气喷射端口组中冷气喷射端口的数量为H
n
个，第n组冷气喷射端口组中各冷气喷射端口的流量为Y
n
/H
n
。
[0019]可选的，获取A
n
、B
n
、C
n
和D
n
的方法包括：进行第一测试步骤，在第一测试步骤中，设置第n组的冷气喷射端口组中的冷气喷射端口的流量为零，第一驱动件驱动所述抛光台围绕抛光台的中心轴进行第一旋转，测量抛光垫的表面距离抛光垫的中心为r
n
的位置处在第一旋转前后的温度差T
n
，T
n
＝|t
n1
‑
t
n0
|，t
n0
为第一旋转的启始时刻的温度，t
n1
为进行第一旋转的结束时刻的温度；第二测试步骤，在第二测试步骤中，设置第n组的冷气喷射端口组中的冷气喷射端口的流量Q
n
，第一驱动件驱动所述抛光台围绕抛光台的中心轴进行第二旋转，第二旋转的时间等于第一旋转的时间，测试第二旋转前后的温度差；获取第二旋转前后的温度差为零时对应第n组的冷气喷射端口组中的冷气喷射端口的流量为Q
no
；Q
no
＝mT
n
；m为大于零的常数；T
n
＝k1
n
*(μ*P)+k2
n...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种抛光设备，其特征在于，包括：抛光台；抛光垫，所述抛光垫设置于所述抛光台上；第一驱动件，所述第一驱动件适于驱动所述抛光台围绕抛光台的中心轴旋转；抛光头，所述抛光头具有晶圆接触面，所述抛光头适于通过晶圆接触面将晶圆压在所述抛光垫上；位于所述抛光垫的上方且位于所述抛光头侧部的冷气供给装置，所述冷气供给装置具有朝向所述抛光垫的若干冷气喷射端口组，不同的冷气喷射端口组中的冷气喷射端口至所述抛光垫的中心的横向距离不同，所述冷气喷射端口组中至少包括一个冷气喷射端口；所述冷气喷射端口的中心至所述抛光垫的中心的横向距离小于或等于所述抛光垫的中心至所述晶圆接触面的中心的横向距离与所述晶圆接触面的半径之和，且所述冷气喷射端口的中心至所述抛光垫的中心的横向距离大于或等于所述抛光垫的中心至所述晶圆接触面的中心的横向距离与所述晶圆接触面的半径之差。2.根据权利要求1所述的抛光设备，其特征在于，位于同一所述冷气喷射端口组中的冷气喷射端口为若干个，位于同一冷气喷射端口组中的不同的冷气喷射端口的中心至抛光垫的中心的横向距离相同。3.根据权利要求2所述的抛光设备，其特征在于，还包括：第二驱动件，所述第二驱动件适于驱动所述抛光头在所述抛光垫上围绕抛光头的中心轴旋转。4.根据权利要求3所述的抛光设备，其特征在于，所述第二驱动件还驱动所述抛光头在所述抛光垫上围绕抛光台的中心轴在周向上自第一位置至第二位置来回移动。5.根据权利要求1所述的抛光设备，其特征在于，部分冷气喷射端口组中的冷气喷射端口的中心至所述抛光垫的中心的横向距离小于所述抛光垫的中心至所述晶圆接触面的中心的横向距离，部分冷气喷射端口组中的冷气喷射端口的中心至所述抛光垫的中心的横向距离大于所述抛光垫的中心至所述晶圆接触面的中心的横向距离。6.根据权利要求1所述的抛光设备，其特征在于，所述冷气喷射端口至抛光垫的表面的高度为8cm
‑
12cm。7.根据权利要求1所述的抛光设备，其特征在于，还包括：支撑件，所述支撑件位于所述抛光台的侧部且与所述冷气供给装置连接。8.根据权利要求1所述的抛光设备，其特征在于，还包括：控制系统，所述控制系统适于控制所述冷气喷射端口的冷气喷射量。9.一种如权利要求1至8任意一项所述的抛光设备的工作方法，其特征在于，包括：所述抛光头将晶圆压在所述抛光垫上；所述第一驱动件驱动所述抛光台围绕抛光台的中心轴旋转的过程中，不同的所述冷气喷射端口组中的冷气喷射端口朝向所述抛光垫喷射冷气。10.根据权利要求9所述的抛光设备的工作方法，其特征在于，还包括：在所述第一驱动件驱动所述抛光台围绕抛光台的中心轴旋转的过程中，采用第二驱动件驱动所述抛光头在所述抛光垫上围绕抛光头的中心轴旋转；Y
n
＝A
n
*(μ*P)+B
n
*(ω1/ω2)+C
n
*(R
n
)+D
n
，R
n
＝|V
n
|，
其中，Y
n
为冷气喷射端口组中冷气喷射端口的中心至所述抛光垫的中心的横向距离为r
n
处对应的冷气喷射端口组的总冷气喷射量，μ为所述抛光垫和所述晶圆之间的摩擦系数，P为抛光头的抛光压力，ω1为抛光台围绕抛光台的中心轴...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟晓云，周庆亚，李久芳，白琨，贾若雨，李嘉浪，
申请(专利权)人：北京烁科精微电子装备有限公司，
类型：发明
国别省市：