專利名稱：化學機械研磨設備和用于化學機械研磨設備的防濺裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及半導體制造技術領域，特別涉及一種化學機械研磨設備和用 于化學機械研磨設備的防濺裝置。
背景技術：
隨著超大規(guī)模集成電路ULSI(Ultra Large Scale Integration)的飛速發(fā)展，集
成電路制造工藝變得越來越復雜和精細。為了提高集成度，降低制造成本， 元件的特征尺寸(Feature Size)不斷變小，芯片單位面積內的元件數(shù)量不斷增 加，平面布線已難以滿足元件高密度分布的要求，只能采用多層布線技術利 用芯片的垂直空間，進一步提高器件的集成密度。但多層布線技術的應用會 造成晶片表面起伏不平，對圖形制作極其不利，為此，常需要對晶片進行表 面平坦化(Planarization)處理。目前，化學機械研磨法(CMP， Chemical Mechanical Polishing )是達成全局平坦化的最佳方法，該4支術具有工藝簡單、 操作溫度接近室溫，可兼顧局部平坦化與全面平坦化要求的優(yōu)點，尤其在半 導體制作工藝進入亞微米(sub-micron)領域后，其已成為一項不可或缺的制作 工藝技術。
化學機械拋光(CMP)是利用混有極小磨粒的化學溶液與加工表面發(fā)生化 學反應來改變其表面的化學鍵，生成容易以機械方式去除的產物，再經(jīng)機械 摩擦去除化學反應物獲得超光滑無損傷的平坦化表面的。圖l為現(xiàn)有的化學機 械研磨設備的結構示意圖，如圖l所示，該裝置包括外殼IOI,表面貼有研 磨墊(polish pad)的轉臺(platen) 102，研磨頭103a和103b和用于輸送研磨 液(slurry) 105的研磨液供應管(tube) 104。研磨時，先將待研磨的晶片的 待研磨面向下附著在研磨頭103上，通過在研磨頭103上施加下壓力，使晶片 緊壓到研磨墊上；然后，表面貼有研磨墊的轉臺102在電機的帶動下旋轉，研 磨頭103也進行同向轉動，實現(xiàn)機械研磨；同時，研磨液105通過研磨液供應 管(tube) 104輸送到研磨墊上，并利用轉臺旋轉的離心力均勻地分布在研磨 墊上，在被研磨晶片和研磨墊之間形成一層液體薄膜，該薄膜與待研磨晶片 的表面發(fā)生化學反應，可生成易去除的產物。這一過程結合機械作用和化學 反應將晶片表面的材料去除。
化學機械研磨中需要加入大量的研磨液，并旋轉轉臺和研磨頭，使研磨 液能均勻分布在研磨墊上，通過化學和機械的方法將晶片表面材料去除。在 這一過程中，必然會有部分研磨液被甩出，而現(xiàn)有的化學機械研磨設備中， 雖然將設備整體進行了封閉保護，但對于設備內部并沒有很好的隔離措施， 這就使得研磨旋轉時，研磨液會飛賊到設備內的各個部位，難以清理。且這 些研磨液會在設備內部結晶，脫落，形成顆粒污染源，易造成研磨后晶片的
表面劃痕。化學機械研磨(CMP)中的一個顯著質量問題就是表面擦痕 (Scratch),經(jīng)CMP處理后的薄層往往會在表面存有擦痕，這些小而難發(fā)現(xiàn)的擦 痕易在金屬間引起短路或開路現(xiàn)象，大大降低產品的成品率。圖2為說明表面 擦痕引起金屬間短路的示意圖，如圖2所示，因為晶片表面存在的擦痕201, 造成連接孔202和203之間電短路。
申請?zhí)枮?2120608.2的中國專利中公開了一種可減少刮痕的鴒金屬的化 學機械研磨方法，該方法通過在研磨的前段和后段分別采用了標準的酸性鴒 研磨液和氧化物研磨液進行研磨，實現(xiàn)了鴒金屬研磨表面刮痕的減少。但是 但是該發(fā)明未解決研磨過程中的研磨液飛賊的問題，使用該方法后晶片表面 仍會存在研磨后的表面刮痕。

發(fā)明內容
本發(fā)明提供了 一種化學機械研磨設備和用于化學機械研磨設備的防賊裝 置，通過在化學機械研磨設備上安裝一具有升降功能的防賊裝置，改善了現(xiàn) 有的研磨液在設備內飛濺，造成顆粒污染，導致晶片表面易有劃痕的問題。
本發(fā)明提供了一種化學機械研磨的防濺裝置，所述防賊裝置包括安裝在 化學機械研磨設備內的環(huán)狀防濺罩和與所述防賊罩相連的升降裝置，所述防 濺罩側壁底部開有溝槽，所述升降裝置具有提升部件，且所述提升部件插入 所述溝槽內，將所述防濺罩提升到上位檔或下降到下位檔。
其中，所述防濺罩包括上部與下部，所述上部與所述下部間以圓弧狀或 折線狀形成一角度，且所述角度在90到180°之間。
其中，所述升降裝置包括兩個以上的氣缸，以及連接所述氣缸和所述溝 槽的提升部件，所述氣缸在接收到提升信號后，控制所述的提升部件和所述 防濺罩提升至上位檔；在接收到下降信號后，控制所述提升部件和所述防賊 罩下降至下位檔。
其中，所述防濺罩上的溝槽包括下溝槽和通路，所述通路與下溝槽相連
接；所述升降裝置的提升部件為固定在設備上的固定件，通過將所述固定件
卡置于所述下溝槽內實現(xiàn)將所迷防濺罩升至上位檔，且所迷固定件為螺釘、
鉚釘或絲桿。
本發(fā)明具有相同或相應技術特征的一種化學機械研磨設備，包括外殼、 轉臺、研磨墊、研磨頭、研磨液供應管和主控機，其中，所述研磨設備還包 括防濺罩和升降裝置，所述防賊罩是安裝在化學機械研磨設備內的環(huán)狀物， 側壁底部開有溝槽，所述升降裝置具有提升部件，且所述提升部件插入所述 溝槽內，將所述防濺罩提升到上位檔或下降到下位檔。
其中，所述防濺罩包括上部與下部，所述上部與所述下部間以圓弧狀或
折線狀形成一角度，且所述角度在90到18(T之間。
其中，所述升降裝置包括2到8個與化學機械研磨設備的主控機相連的 氣缸，以及與所述氣缸和所述溝槽相連的提升部件，所述主控機在研磨開始 時向所述氣缸發(fā)出提升信號，控制所述氣缸提升所述的提升部件和所述防賊 罩至上位檔；在研磨結束時向所述氣缸發(fā)出下降信號，控制所述氣缸下降所 述提升部件和所述防濺罩至下位檔。
其中，所述防濺罩上的溝槽包括下溝槽和通路，所述通路與下溝槽相連 接；所述升降裝置的提升部件為固定于所述化學機械研磨設備的外殼內壁上 的固定件，所述固定件卡置于所述下溝槽內時，所述防濺罩升至上位檔，其 中，所述固定件可以為螺釘、鉚釘或絲桿。并且，所述防賊罩在所述轉臺和 所述研磨頭開始旋轉前，升至上位檔；在所述轉臺和所述研磨頭停止旋轉后， 降至下位檔。
其中，所述提升裝置還可以是2至8組由電機和提升部件組成的自動升降機。
與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點
本發(fā)明的化學機械研磨設備和用于化學機械研磨設備的防賊裝置，通過 在化學機械研磨設備內的轉臺外部位置，安裝一防濺罩，使飛賊出的研磨液 均被其阻擋并回流至設備底部，降低了設備的清洗難度，減少了顆粒污染， 改善了晶片表面的劃痕問題。另外，該防濺罩還具有升降裝置，只在研磨時 才會將該防濺罩升起，不會影響正常的裝卸片操作，并具有安裝方便、升降
操作簡單易行的特點。


圖1為現(xiàn)有的化學機械研磨設備的結構示意圖2為說明表面擦痕引起金屬間短路的示意圖3為本發(fā)明第一具體實施例的化學機械研磨的防濺裝置的結構示意圖4為采用本發(fā)明的化學機械研磨設備的結構示意圖5A和5B為本發(fā)明第二具體實施例的化學機械研磨的防濺罩的結構示意圖。
具體實施例方式
為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面結合附圖 對本發(fā)明的具體實施方式
做詳細的說明。
本發(fā)明的化學機械研磨設備和用于化學機械研磨設備的防濺裝置，在化 學機械研磨設備內安裝了環(huán)狀防濺罩，以阻擋在研磨中飛濺的研磨液，防止 這部分研磨液因結晶而形成顆粒污染，造成研磨后晶片表面的劃痕。為了確 保該防濺罩不影響裝卸研磨晶片的進行，該防賊罩與升降裝置相連；通過在 防濺罩側壁底部形成溝槽，并將升降裝置的提升部件插入該溝槽內，實現(xiàn)防 濺罩與可升降裝置的相連。本發(fā)明的防濺罩具有上位檔與下位檔兩種位置， 在研磨期間其升起到上位檔，阻擋研磨液飛濺，在非研磨期間，其降下到下 位檔，以不影響研磨前后其它操作，如裝卸晶片，的正常進行。
圖3為本發(fā)明第一具體實施例的化學機械研磨的防濺裝置的結構示意圖。 如圖3所示，該防賊裝置包括防賊罩和升降裝置兩大部分，其中防賊罩的側 壁分為下部301和上部302，本實施例中為更好地阻擋研磨液的飛濺，其上部 302被彎成了圓弧狀，與下部301間形成了一定的角度， 一般在90到180。之 間，如為150°,這一設計可以使被阻擋的研磨液回流至設備底部，防賊效果 更好。正因為該防賊罩可以將研磨時飛賊出的研磨液擋住并順其內側壁流回， 減少了研磨設備內部的顆粒污染度，提高了產品的研磨成品率。此外，在該 防濺罩的側壁底部開有溝槽，通過該溝槽將防濺罩與一升降裝置相連，可實 現(xiàn)防賊罩的自動升降。
本實施例中的升降裝置是利用氣缸實現(xiàn)的，如圖3所示，可以同時采用2 到8個氣缸，如3個氣缸311a到311c,作為升降裝置，其中，每個氣缸的提
升部件--與活塞相連的絲桿312a到312c都插入防濺罩的對應溝槽內并與其 固定，實現(xiàn)在氣缸的提升部件提升或下降的同時，該防濺罩也一起提升或下降。
另外，該升降裝置的多個氣缸還可以接收控制信號，并按控制信號進行 升降操作，如本實施例中，將多個氣缸與化學機械研磨設備的主控機(或控 制研磨操作的計算機)電相連(圖中未示出)，由該主控機同時控制其進行升 降操作當晶片裝載后，研磨開始前，主控機同時向各個氣缸發(fā)出提升信號， 控制氣缸提升，其提升部件將連同防濺罩一起提升至上位檔，阻擋研磨液在 設備內的飛濺；在研磨結束后，卸載晶片前，主控機再向氣缸發(fā)出下降信號， 控制氣缸的提升部件連同防濺罩一起下降至下位檔，以不影響研磨后的取片 等其它操作。
圖4為采用本發(fā)明的化學機械研磨設備的結構示意圖。如圖4所示，該 設備包括外殼101、轉臺102、研磨墊(圖中未示出)、研磨頭103a和103b、 研磨液供應管104和主控機(圖中未示出)，此外，其還包括防止研磨液飛濺 的防濺罩，其包括下部和上部，上部與下部間彎成了一定的圓弧狀的角度。 如圖4所示，圖中所示為研磨時防賊罩升起的狀態(tài)，可以看到，采用本實施 例的這一防賊裝置后，在研磨時，雖然轉臺和研磨頭在旋轉研磨時，仍會四 處飛賊研磨液，但因防濺罩已自動升起擋在轉臺的四周，起到屏蔽的作用， 飛賊的研磨液會順著防賊罩的內側壁收集回設備底部，不會再飛賊到設備的 各個部件，這一方面降低了設備的清洗難度，另一方面也可以防止飛濺的研 磨液在結晶后脫落，形成顆粒污染源，劃傷晶片。圖中未示出帶動防濺罩升 降的升降裝置。
在本實施例中，防濺罩的上部被彎成了一定的圓弧狀的角度；在本發(fā)明 的其它實施例中，該部分也可以仍保持直立，或直接彎成一定的折線狀的角度。
本實施例中，是利用研磨設備的主控機控制防賊罩的自動升降，在本發(fā) 明的其它實施例中，還可以利用由小型電機、提升部件和開關組成的升降機 實現(xiàn)防賊罩的半自動升降。此外，還可以用手動方式實現(xiàn)防賊罩的升降。
本發(fā)明的第二具體實施例是采用手動方式實現(xiàn)防賊罩的升降。圖5A和 5B為本發(fā)明第二具體實施例的化學機械研磨的防濺罩的結構示意圖。圖5A 為本發(fā)明第二具體實施例的具有"工"字形溝槽的防濺罩的結構示意圖，如 圖5A所示，本實施例中的防濺罩仍分為上部與下部，其上部仍被彎成了一定 的圓弧狀的角度。但是本實施例中的防濺罩的側壁上的溝槽，卻有著特殊的形狀要求，如圖中所示，其為一 "工"字形，可分為三部分下溝槽501a和 501b,通路502，以及上溝槽503，本實施例中的這一 "工"字形溝槽可以有 2到8個，本圖中所示為具有2個"工"字形溝槽的防濺罩。與本實施例中的手動防濺罩相對應的升降裝置很簡單，只需在化學機械 研磨設備的外殼內壁上安裝與該防濺罩上的溝槽位置相對應的固定件即可實 現(xiàn)防濺罩的手動升降，固定件可以是螺釘、鉚釘或絲桿等。當研磨開始前需 進行晶片的裝載時，防濺罩處于下檔位的狀態(tài)，研磨設備外殼上的固定件卡 在防濺罩溝槽的上溝槽503的橫向部位。當研磨要開始時，即轉臺和研磨頭 開始旋轉前，需要將防濺罩提升，此時，先將防濺罩轉動，使得固定件與溝 槽的通路部分502對齊；再將防濺罩順該通路上提至溝槽的下溝槽部分501a 和501b;然后，再次轉動防濺罩，使該固定件卡在下溝槽的橫向部位內，實 現(xiàn)將防濺罩提升并固定至上檔位；接著，就可以開始旋轉研磨，在研磨過程 中，因防濺罩已升到上檔位，可以有效阻擋研磨液的飛濺。在轉臺和研磨頭停止旋轉之后，卸下晶片之前，需要將該防濺罩降下， 此時，還是先將防濺罩轉動，使得外殼上的固定件與溝槽的通路部分502對 齊；然后再將防濺罩順該通路下放至溝槽的上溝槽部分503;接著，再次轉動 防濺罩，使該固定件卡在上溝槽內，即可實現(xiàn)將防濺罩下放至下檔位，不會 影響研磨后的取晶片等其它操作。本實施例中的防濺罩同樣可以將研磨時飛濺出的研磨液擋住并順其內側 壁流回，減少了研磨機內的顆粒污染度，提高了產品的研磨成品率。此外， 本實施例中的升降裝置結構非常簡單，并且在裝片后和卸片前將防濺罩提起 或放下的操作也方便易行。本實施例中的防濺罩上的溝槽是制成了 "工"字形，具有上、下溝槽和 通路的溝槽，其與研磨設備的外殼內壁上安裝的固定件相配合，實現(xiàn)防濺罩 的位置在上檔位和下檔位間的切換。在本發(fā)明的其它實施例中，該溝槽還可 以制成"]"字形、"」"字形，或"丄"字形等。其中，對于"]"字形溝槽的工作原理與"工"字形的類似，不再贅述；
而對于具有"」"字形，或"丄"字形的溝槽，均只具有下溝槽和通路兩部分，圖5B為本發(fā)明第二具體實施例的具有"」"字形溝槽的防濺罩的結構示 意圖，如圖5B所示，該防濺罩仍分為上部與下部，其上部仍被彎成了一定的 圓弧狀的角度。但是該防濺罩的下部側壁上的溝槽形狀為"」"字形，每個 溝槽可分為兩部分下溝槽(圖中所示的511a、 511b和511c),以及通路(圖 中所示的512a和512b)。本實施例中的"」"字形溝槽同樣可以有2到8個， 本圖中所示為具有3個"」"字形溝槽的防賊罩。其工作原理為當研磨開 始前裝載晶片時，需令防賊裝置放低，此時，研磨設備外殼上的對應的三個 固定件處于防濺罩溝槽的通路512a和512b的上方，本結構中，既可以利用固定件卡住通路頂部將防濺罩放下到下檔位；也可以將通路作得較長，直接 將防賊罩放下，而無須利用通路的頂部卡住固定件。對于后一種情況，防濺罩到達設備底部即為下放到下檔位。當研磨要開始時，為了防止研磨液飛濺， 需將防賊罩提升先提起防濺罩，使固定件到達溝槽的通路512a和512b的 底部，然后再轉動防濺罩，使得各固定件分別卡在下溝槽511a、 511b和511c 的橫向部位，實現(xiàn)將防賊罩提升并固定在上檔位處；接著，就可以開始研磨， 在研磨過程中，因防賊罩已升到上檔位，可以阻擋研磨液飛賊。研磨完成后，卸下晶片前，需要將該防濺罩降下，此時，還是要先將防 賊罩轉動，使得固定件與溝槽的通路部分對齊；然后再將防賊罩順該通路放 下至下檔位，防止其影響取晶片等其它操作。本發(fā)明雖然以較佳實施例公開如上，但其并不是用來限定本發(fā)明，任何 本領域技術人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內，都可以做出可能的變動和 修改，因此本發(fā)明的保護范圍應當以本發(fā)明權利要求所界定的范圍為準。
權利要求
1、一種化學機械研磨的防濺裝置，其特征在于所述防濺裝置包括安裝在化學機械研磨設備內的環(huán)狀防濺罩和與所述防濺罩相連的升降裝置，所述防濺罩側壁底部開有溝槽，所述升降裝置具有提升部件，且所述提升部件插入所述溝槽內，將所述防濺罩提升到上位檔或下降到下位檔。
2、 如權利要求1所述的防濺裝置，其特征在于所述防濺罩包括上部與 下部，所述上部與所述下部間以圓弧狀或折線狀形成一角度。
3、 如權利要求2所述的防濺裝置，其特征在于所述角度在90到180n 之間。
4、 如權利要求1所述的防賊裝置，其特征在于所述升降裝置包括兩個 以上的氣缸，以及連接所述氣缸和所述溝槽的提升部件，所述氣缸在接收到 提升信號后，控制所述的提升部件和所述防濺罩提升至上位檔；在接收到下 降信號后，控制所述提升部件和所述防賊罩下降至下位檔。
5、 如權利要求1所述的防濺裝置，其特征在于所述防賊罩上的溝槽包 括下溝槽和通路，所述通路與下溝槽相連接；所述升降裝置的提升部件為固 定在設備上的固定件，通過將所述固定件卡置于所述下溝槽內實現(xiàn)將所述防 賊罩升至上位檔。
6、 如權利要求5所述的防濺裝置，其特征在于所述固定件為螺釘、鉚 釘或絲桿。
7、 一種化學機械研磨設備，包括外殼、轉臺、研磨墊、研磨頭、研磨液 供應管和主控機，其特征在于所述研磨設備還包括防賊罩和升降裝置，所 述防濺罩是安裝在化學機械研磨設備內的環(huán)狀物，側壁底部開有溝槽，所述 升降裝置具有提升部件，且所述提升部件插入所述溝槽內，將所述防賊罩提 升到上位檔或下降到下位檔。
8、 如權利要求7所述的研磨設備，其特征在于所述防賊罩包括上部與 下部，所述上部與所述下部間以圓弧狀或折線狀形成一角度。
9、 如權利要求8所述的研磨設備，其特征在于所述角度在90到180° 之間。
10、 如權利要求7所述的研磨設備，其特征在于所述升降裝置包括2 到8個與化學機械研磨設備的主控機相連的氣缸，以及與所述氣缸和所述溝 槽相連的提升部件，所述主控機在研磨開始時向所述氣缸發(fā)出提升信號，控 制所述氣缸提升所述的提升部件和所述防濺罩至上位檔；在研磨結束時向所 述氣缸發(fā)出下降信號，控制所述氣缸下降所述提升部件和所述防濺罩至下位檔。
11、 如權利要求7所述的研磨設備，其特征在于所述防濺罩上的溝槽 包括下溝槽和通路，所述通路與下溝槽相連接；所述升降裝置的提升部件為 固定于所述化學機械研磨設備的外殼內壁上的固定件，所述固定件卡置于所 述下溝槽內時，所述防濺罩升至上位檔。
12、 如權利要求11所述的研磨設備，其特征在于所述固定件為螺釘、 鉚釘或絲桿。
13、 如權利要求11所述的研磨設備，其特征在于所述防濺罩在所述轉 臺和所述研磨頭開始旋轉前，升至上位檔；在所述轉臺和所述研磨頭停止旋 轉后，降至下位檔。
14、 如權利要求7所述的研磨設備，其特征在于所述提升裝置是2至8 組由電機、提升部件和開關組成的升降機。
全文摘要
公開了一種化學機械研磨設備和用于化學機械研磨設備的防濺裝置，該研磨設備內安裝有一防濺裝置，該防濺裝置包括安裝在化學機械研磨設備內的環(huán)狀防濺罩和與所述防濺罩相連的升降裝置，所述防濺罩側壁上開有溝槽，所述升降裝置具有提升部件，且所述提升部件插入所述溝槽內，將所述防濺罩提升到上位檔或下降到下位檔。本發(fā)明通過在化學機械研磨設備內安裝一防濺罩，阻擋飛濺出的研磨液并使其流回，降低了設備的清洗難度，減少了顆粒污染，改善了晶片表面的劃痕問題，且操作簡便，不會影響正常的裝卸片操作。
文檔編號B24B55/00GK101125415SQ20061003007
公開日2008年2月20日 申請日期2006年8月14日 優(yōu)先權日2006年8月14日
發(fā)明者劉國平, 張闊森, 房現(xiàn)飛, 閆大鵬 申請人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司