[发明专利]固定式颗粒研磨装置及其研磨方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体领域，特别涉及固定式颗粒研磨装置及其研磨方法。

背景技术

化学机械研磨(Chemical Mechanical Polishing)工艺是达成全局平坦化的最佳方法之一，尤其在半导体制作工艺进入亚微米(Sub-micron)领域后，化学机械研磨成为一项重要的工艺技术。

常用的化学机械研磨使用喷布在研磨垫上的研磨浆，以便有助于被研磨的晶圆的平坦化。研磨浆一般由研磨摩擦组分和化学反应组分构成。研磨摩擦组分源于悬浮在研磨浆中的研磨用颗粒。研磨用颗粒在与晶圆表面做摩擦接触时会增加研磨垫的研磨特性。化学反应组分归因于研磨剂，研磨剂与被研磨晶圆表面材料做化学反应。研磨剂通过与要加以研磨的晶圆的表面材料发生化学反应而软化或分解所说的表面。研磨摩擦组分和化学反应组分有助于研磨垫从晶圆表面上除掉材料。

将研磨浆分布给研磨垫的方式会显著影响研磨浆在研磨时的研磨和化学特性的效果，这又会影响除掉率。研磨浆的不充分的散布稳定性会导致不均匀研磨，所以研磨浆在晶圆表面和研磨垫表面的均匀分布对研磨的效果至关重要。

但是，传统的研磨浆分布系统一般不提供研磨浆在晶圆表面上的均匀分布。例如，大多数研磨浆分布系统将新研磨浆提供给晶圆的边缘，然后将研磨浆传至晶圆的中心。但是，在研磨浆到达晶圆的中心时，研磨浆的某些研磨特征会失效。结果是，新研磨浆会使更多的研磨摩擦力作用于晶圆的边缘，从而能较快地除掉材料，而失效的研磨浆会使较少的研磨摩擦力作用于晶圆的中心，从而会较缓慢地除掉材料，结果会导致不均匀的研磨晶圆表面。

为解决上述问题，在专利号为US20010044271的美国专利中提供了一种固定式颗粒研磨装置(fixed abrasive polishing web)。具体请参考图1，在进行化学机械研磨时，所述研磨头101将晶圆102以一定的下压力压置于研磨垫108表面，研磨垫108表面有固定的研磨颗粒107，且每完成一个晶圆的研磨，研磨垫108经由输入轴106和输出轴105沿顺时针方向移动一步，以使得研磨下一个待研磨晶圆的研磨垫108表面的固定的研磨颗粒107的研磨性能是好的。此外，所述研磨垫108还可以与可旋转的转盘104以及置于转盘104之上的研磨盘103一起旋转。所述固定式颗粒研磨装置还包括研磨剂供应部件，所述研磨剂供应部件用于提供与被研磨晶圆表面材料发生化学反应的研磨剂。

但是，在实际应用中发现，在经过一段研磨空闲时间后，所述固定式颗粒研磨装置的研磨性能会下降。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种固定式颗粒研磨装置及其研磨方法，可以提高固定式颗粒研磨装置的研磨性能。为解决上述问题，本发明一种固定式颗粒研磨装置，包括：研磨垫，所述研磨垫表面含有固定的研磨颗粒，所述研磨垫的一部分与待研磨的晶圆的待研磨表面相对，还包括：

研磨空闲计时部件，用于计算两次研磨之间的空闲时间，在研磨停止时开始计时，在下次研磨开始时，停止计时；

喷洒部件，用于向研磨垫喷洒液体。

优选地，所述固定式颗粒研磨装置还包括：研磨垫输入轴，用于将研磨垫输送到研磨盘的表面；研磨垫输出轴，用于将研磨后的研磨垫送离研磨盘的表面。

优选地，所述固定式颗粒研磨装置还包括：研磨头，研磨头固定待研磨的晶圆；晶圆握把，所述晶圆握把抓住研磨头，在研磨期间，晶圆握把和研磨头会确定晶圆有接触到研磨垫；研磨剂供应路线，用于向待研磨晶圆供应研磨剂；研磨盘，所述研磨盘用于承载所述研磨垫；转盘，所述转盘用于承载所述研磨盘，并带动研磨盘和研磨垫转动。

相应地，使用本发明所提供的固定式颗粒研磨装置的研磨方法，包括：

对上一片晶圆完成研磨后，开始计时；

当计时达到预定值时，先清除研磨垫表面残留的水，再由喷洒部件向研磨垫喷洒第一溶液，在研磨垫表面形成保护层；

启动对研磨垫表面的保护层的清洗程序；

清洗程序结束后，重新开始研磨。

优选地，所述预定值大于1小时。

优选地，所述第一溶液为甲烯酸树脂溶液。

优选地，所述甲烯酸树脂溶液的浓度是0.01-10％。

优选地，当喷洒部件向研磨垫喷洒第一溶液时，研磨垫的转速小于30rpm。

优选地，第一溶液的流速为100-2000ml/min，喷洒的时间大于60s。

优选地，对研磨垫表面的保护层的清洗程序包括：

向所述研磨垫表面的保护层喷洒第二溶液，所述第二溶液可以溶解所述保护层；