[实用新型]化学机械研磨装置

说明书

技术领域

本实用新型属于半导体制造领域，涉及一种化学机械研磨装置。

背景技术

在半导体的生产工艺中，经常需要进行化学机械研磨(Chemical Mechanical Polishing，CMP)工艺，化学机械研磨也称为化学机械平坦化(Chemical Mechanical Planarization)。化学机械研磨工艺是一个复杂的工艺过程，它是将晶圆表面与研磨垫的研磨表面接触，然后，通过晶圆表面与研磨表面之间的相对运动将晶圆表面平坦化，通常采用化学机械研磨设备，也称为研磨机台或抛光机台来进行化学机械研磨工艺。

请参阅图1，其是现有的研磨装置的结构示意图，现有的研磨装置，包括一上面铺设研磨垫101(pad)的研磨平台102(platen)、研磨头103(head)以及研磨液供应结构104，进行研磨工艺时，将要研磨的晶圆105附着在研磨头103上，该晶圆105的待研磨面向下并接触相对旋转的研磨垫101，研磨头103提供的下压力将该晶圆105紧压到研磨垫101上，所述研磨垫101是粘贴于研磨平台102上，当该研磨平台102在马达的带动下旋转时，研磨头103也进行相应运动；同时，研磨液106(slurry)通过研磨液供应结构104输送到研磨垫101上，并通过离心力均匀地分布在研磨垫101上。

随着先进工艺不断提高的要求，减少化学机械研磨产生的划痕显得愈发重要。化学机械研磨过程中使用的研磨液中的大颗粒是CMP划痕的一种主要来源。这些大颗粒是由各种原因引起的，如晶片剥离、金刚石修整盘上掉落的金刚石颗粒、研磨液输送系统产生的干研磨液颗粒等。传统的化学机械研磨装置没有针对研磨液大颗粒的检测系统，因此，它不能实时检测研磨液中的大颗粒并立即报警。目前，只在化学机械研磨之后才使用晶片检测或扫描法来检测划痕，一旦检测到划痕，很多晶圆已经通过了有问题的抛光系统而遭受划痕，为时已晚，导致良率下降。

因此，提供一种新的化学机械研磨装置以解决上述问题实属必要。

实用新型内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种化学机械研磨装置，用于解决现有技术中不能实时监控研磨液状态，导致晶圆划伤、良率降低的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种化学机械研磨装置，包括研磨平台及设置于所述研磨平台上方的研磨头，所述研磨平台表面铺设有研磨垫；所述研磨平台的侧边设置有一研磨液收集器，所述研磨液收集器通过一研磨液流通管与一激光粒度分析仪连接，所述研磨液流通管穿通所述激光粒度分析仪；所述化学机械研磨装置还包括一分别与所述研磨平台、研磨头及激光粒度分析仪连接的研磨控制系统。

可选地，所述激光粒度分析仪包括依次排布的激光器、显微物镜、针孔、准直镜、傅里叶透镜、光电探测器阵列及信号放大器；所述研磨液流通管穿过所述准直镜与所述傅里叶透镜之间的空隙；所述信号放大器与所述研磨控制系统连接。

可选地，所述研磨液流通管的材质为透明玻璃。

可选地，所述化学机械研磨装置还设置有一报警装置，用于当检测到研磨液中大颗粒水平超过预设值时发出警报。

可选地，所述研磨液流通管连通于所述研磨液收集器底部。

可选地，所述研磨液流通管穿通所述激光粒度分析仪侧壁，并穿通所述激光粒度分析仪底部露出出口。

可选地，所述激光粒度分析仪的粒度分析范围是0.1～10000微米。

可选地，所述激光粒度分析仪能接收到的颗粒散射光的散射角范围是0～150°。

可选地，所述研磨液收集器为一顶部开口的收容腔体。

可选地，所述研磨液收集器与所述研磨平台的侧边通过卡固、粘附或焊接方式连接。

如上所述，本实用新型的化学机械研磨装置，具有以下有益效果：本实用新型提出了一种研磨液大颗粒的原位检测系统，能够测量正在使用的研磨液中大颗粒的水平，并立即反馈至化学机械研磨机台控制系统。在这种方式中，一旦研磨液中大颗粒的水平超过其控制上限值，化学机械研磨装置将及时报警并停止研磨。晶圆遭遇CMP划痕的机会将大大减少，从而使得半导体晶圆良率提高。

附图说明

图1显示为现有技术中化学机械研磨机台的结构示意图。

图2显示为本实用新型的化学机械研磨机台的结构示意图。

图3显示为研磨液收集器设置于研磨平台侧边时的俯视图。

图4显示为激光粒度分析仪的光路图。

图5显示为光在行进中遇到大颗粒时的散射示意图。