專利名稱：化學機械研磨設備以及化學機械研磨方法
技術領域：
本發明涉及半導體制造領域，更具體地說，本發明涉及一種化學機械研磨設備以及化學機械研磨方法。
背景技術：
化學機械研磨(CMP, chemical mechanical polishing,也稱為化學機械拋光)目前被廣泛用于半導體制造過程中的表面平坦化工藝處理。化學機械研磨的過程是把晶圓放在旋轉的研磨墊上，再加一定的壓力，用化學研磨液來研磨晶圓以使晶圓平坦化。在化學機械研磨設備對硅片進行研磨的過程中，研磨液通過管路流在研磨墊上，在研磨過程中起到潤滑作用，并且研磨液也可與所研磨的硅片起適當的化學反應，提高研磨去除速度。但是，研磨墊在研磨一段時間后，就有可能大的結晶的研磨液殘留物或金剛石修整器(dresser)上脫落下來堅硬的金剛石顆粒殘留物留在研磨墊上和研磨墊溝道內，結晶 的研磨液顆粒在研磨過程中會形成輕微刮傷，脫落的金剛石顆粒會造成比較嚴重的刮傷以致晶圓報廢。在根據現有技術的化學機械研磨設備中，利用噴射器通過去離子水和氮氣混合高速噴出霧化的水氣，并利用經霧化的去離子水和氮氣來清除殘留在研磨墊上和研磨墊溝道內的殘留物。圖I示意性地示出了根據現有技術的噴射器所產生的霧化水氣體與晶圓承載臺之間關系的示意圖。如圖I所示，在根據現有技術的化學機械研磨設備中，噴射器所產生的霧化水氣體2 (去離子水和氮氣的混合物)垂直地射向晶圓研磨臺I的研磨墊表面。即噴射器的霧化水氣體噴射出口垂直于晶圓研磨臺I的研磨墊表面。圖2示意性地示出了根據現有技術的噴射器所產生的霧化水氣體與晶圓研磨臺作用所產生的合力的示意圖。如圖2所示，在根據現有技術的化學機械研磨設備中，噴射器所產生的霧化水氣體2對晶圓研磨臺I的研磨墊表面之間的垂直沖擊力為F20，噴射器所產生的霧化水氣體2與晶圓研磨臺I的研磨墊表面之間的離心為F10，則垂直沖擊力FlO與摩擦力FlO的合力FO之間的關系為:(FO)2= (FlO) 2+(F20)2。但是，根據現有技術的化學機械研磨設備有時候無法徹底清除晶圓研磨墊表面上的殘留物。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是針對現有技術中存在上述缺陷，提供一種更徹底地清除諸如研磨墊的研磨表面的殘留物的化學機械研磨設備以及化學機械研磨方法。根據本發明的第一方面，提供了一種化學機械研磨設備，其包括晶圓研磨臺，用于晶圓金屬鎢平坦化處理的工作平臺；噴射器，通過一定壓力的水和高壓的氮氣混合產生霧化的水氣，從噴出口高速噴射出來，所述霧化水氣體用于通過與晶圓研磨臺的研磨墊表面的相互作用力來清除所述晶圓研磨臺的研磨墊表面上殘留的殘留物；以及噴射器器固定調節裝置，用于固定調節噴射器，并且所述噴射器器固定調節裝置用于通過調節所述噴射器的霧化水氣體噴出口的相對于所述晶圓研磨臺的研磨墊表面的角度來使所述霧化水氣體以不垂直于所述晶圓研磨臺的研磨墊表面的方向噴出。優選地，所述霧化水氣體是去離子水和氮氣的混合物。 優選地,所述晶圓研磨臺的研磨墊表面是所述晶圓研磨中的研磨表面。優選地，所述噴射器固定調節裝置調節所述霧化水氣體噴出口以使得所述霧化水氣體噴出口相對于所述晶圓研磨臺的研磨墊表面的角度介于70度至80度之間。優選地，所述噴射器固定調節裝置調節所述霧化水氣體噴出口以使得所述霧化水氣體噴出口相對于所述晶圓研磨臺的研磨墊表面的角度為100度到110度之間。根據本發明的第二方面，提供了一種化學機械研磨方法，其特征在于包括 利用研磨臺對晶圓鎢的平坦化處理；利用一定壓力的水和高壓的氮氣混合產生霧化水氣體。利用所述霧化水氣體通過所述霧化水氣體與晶圓研磨臺的研磨墊表面的相互作用力來清除所述晶圓研磨臺的研磨墊表面上殘留的殘留物；以及利用噴射器固定調節裝置支撐所述噴射器，并且調節所述噴射器固定調節裝置具有霧化水氣體噴出口相對于所述晶圓研磨臺的研磨墊表面的角度來使所述霧化水氣體以不垂直于所述晶圓研磨臺的研磨墊表面的方向噴出。優選地,霧化水氣體是去離子水和氮氣的混合物。優選地，所述晶圓研磨臺的研磨墊表面是晶圓研磨中的研磨表面。優選地，利用所述噴射器固定調節裝置調節所述霧化水氣體噴出口以使得所述霧化水氣體噴出口相對于所述晶圓研磨臺的研磨墊表面的角度介于70度至80度之間。優選地，利用所述噴射器固定調節裝置調節所述霧化水氣體噴出口以使得所述霧化水氣體噴出口相對于所述晶圓研磨臺的研磨墊表面的角度為100度到110度之間。優選地，根據所述調節噴射器固定調節裝置的角度來調節所述霧化水氣體噴出口以使得所述霧化水氣體噴出口相對于所述晶圓研磨臺的研磨墊表面的角度。由此，本發明提供一種能夠更徹底地清除研磨墊的研磨表面的殘留物的化學機械研磨設備以及化學機械研磨方法。
結合附圖，并通過參考下面的詳細描述，將會更容易地對本發明有更完整的理解并且更容易地理解其伴隨的優點和特征，其中圖I示意性地示出了根據現有技術的噴射器所產生的霧化水氣體與晶圓研磨臺之間關系的不意圖。圖2示意性地示出了根據現有技術的噴射器所產生的霧化水氣體與晶圓研磨臺作用所產生的合力的示意圖。圖3示意性地示出了根據本發明實施例的噴射器所產生的霧化水氣體與晶圓研磨臺之間關系的示意圖。圖4示意性地示出了根據本發明實施例的噴射器所產生的霧化水氣體與晶圓研磨臺作用所產生的合力的示意圖。
需要說明的是，附圖用于說明本發明，而非限制本發明。注意，表示結構的附圖可能并非按比例繪制。并且，附圖中，相同或者類似的元件標有相同或者類似的標號。
具體實施例方式為了使本發明的內容更加清楚和易懂，下面結合具體實施例和附圖對本發明的內容進行詳細描述。根據本發明優選實施例的化學機械研磨設備包括晶圓研磨臺1，用于對晶圓鎢的平坦化處理的工作平臺；·噴射器(未示出)，通過一定壓力的水和高壓的氮氣混合產生霧化的水氣，從噴出口高速噴射出來，所述霧化水氣體用于通過與晶圓研磨臺的研磨墊表面的相互作用力來清除所述晶圓研磨臺的研磨墊表面上殘留的殘留物；噴射器固定調節裝置，用于支撐所述噴射器，并且所述噴射器固定調節裝置用于通過調節所述噴射器的霧化水氣體噴出口的相對于所述晶圓研磨臺的研磨墊表面的角度來使所述霧化水氣體以不垂直于所述晶圓研磨臺的研磨墊表面的方向噴出。在一個具體的優選實施例中，所述噴射器固定調節裝置調節所述霧化水氣體噴出口以使得所述霧化水氣體噴出口相對于所述晶圓研磨臺的研磨墊表面的角度介于70度至80度之間。在另一個具體的優選實施例中，所述噴射器固定調節裝置調節所述霧化水氣體噴出口以使得所述霧化水氣體噴出口相對于所述晶圓研磨臺的研磨墊表面的角度為100度到HO度之間。優選地，可根據所述調節噴射器固定調節裝置的角度來調節氣體噴出口以使得所述霧化水氣體噴出口相對于所述晶圓研磨臺的研磨墊表面的角度。圖3示意性地示出了根據本發明實施例的噴射器所產生的霧化水氣體與晶圓研磨臺之間關系的示意圖。如圖3所示，在根據本發明實施例的化學機械研磨設備中，噴射器(未示出)所產生的霧化水氣體2 (去離子水和氮氣的混合物)不垂直地射向晶圓研磨臺I的研磨墊表面。即，噴射器的霧化水氣體噴射出口不垂直于晶圓研磨臺I的研磨墊表面。圖4示意性地示出了根據本發明實施例的噴射器所產生的霧化水氣體與晶圓研磨臺作用所產生的合力的示意圖。如圖4所示，在根據本發明實施例的化學機械研磨設備中，噴射器所產生的霧化水氣體2對晶圓研磨臺I的研磨墊表面之間的垂直沖擊力為F2，噴射器所產生的霧化水氣體2與晶圓研磨臺I的研磨墊表面之間的離心力為F1。通過垂直沖擊力F2把殘留物吹起，再通過離心力Fl助推殘留物飛離晶圓研磨臺的研磨墊表面。因此，在根據本發明實施例的化學機械研磨設備中，能夠更徹底地清除研磨墊的研磨表面上和溝槽內的殘留物。根據本發明的另一具體優選實施例，本發明還提供了一種化學機械研磨方法，其包括利用研磨臺對晶圓鎢的平坦化處理；利用化器來殘留物清除劑原子化以產生原子化氣體；利用所述霧化水氣體與晶圓研磨臺的研磨墊表面的相互作用力來清除所述晶圓研磨臺的研磨墊表面上殘留的殘留物；以及
利用噴射器固定調節裝置支撐所述噴射器，并且調節所述噴射器固定調節裝置具有霧化水氣體噴出口相對于所述晶圓研磨臺的研磨墊表面的角度來使所述霧化水氣體以不垂直于所述晶圓研磨臺的研磨墊表面的方向噴出。可以理解的是，雖然本發明已以較佳實施例披露如上，然而上述實施例并非用以限定本發明。對于任何熟悉本領域的技術人員而言，在不脫離本發明技術方案范圍情況下，都可利用上述揭示的技術內容對本發明技術方案作出許多可能的變動和修飾，或修改為等 同變化的等效實施例。因此，凡是未脫離本發明技術方案的內容，依據本發明的技術實質對以上實施例所做的任何簡單修改、等同變化及修飾，均仍屬于本發明技術方案保護的范圍內。
權利要求
1.一種化學機械研磨設備，其特征在于包括 晶圓研磨臺，晶圓金屬鶴平坦化處理工作平臺； 噴射器，通過一定壓力的水和高壓的氮氣混合產生霧化的水氣，從噴射器前端的噴出口噴射出來，所述霧化水氣體用于通過與晶圓研磨臺的研磨墊表面的相互作用力來清除所述晶圓研磨臺的研磨墊表面上殘留的殘留物；以及 噴射器固定調節裝置，用于支撐所述噴射器，并且所述噴射器保持裝置用于通過調節所述噴射器的霧化水氣體噴出口的相對于所述晶圓研磨臺的研磨墊表面的角度來使所述霧化水氣體以不垂直于所述晶圓研磨臺的研磨墊表面的方向噴出。
2.根據權利要求I所述的化學機械研磨設備，其特征在于，霧化水氣是去離子水和氮氣的混合物。
3.根據權利要求I或2所述的化學機械研磨設備，其特征在于，所述晶圓研磨臺的研磨墊表面是所述晶圓在研磨過程中的研磨墊表面。
4.根據權利要求I或2所述的化學機械研磨設備，其特征在于，所述噴射器固定調節裝置調節所述霧化水氣體噴出口以使得所述霧化水氣體噴出口相對于所述晶圓研磨臺的研磨墊表面的角度介于70度至80度之間。
5.根據權利要求4所述的化學機械研磨設備，其特征在于，所述噴射器固定調節裝置調節所述霧化水氣體噴出口以使得所述霧化水氣體噴出口相對于所述晶圓研磨臺的研磨墊表面的角度為70到80度之間。
6.一種化學機械研磨方法，其特征在于包括 利用研磨臺對晶圓進行研磨； 利用一定壓力的水和高壓的氮氣混合以產生霧化水氣體； 利用所述霧化水氣體通過所述霧化水氣體與晶圓研磨臺的研磨墊表面的相互作用力來清除所述晶圓研磨臺的研磨墊表面上殘留的殘留物；以及利用噴射器固定調節裝置支撐所述噴射器，并且調節所述噴射器固定調節裝置具有霧化水氣體噴出口相對于所述晶圓研磨臺的研磨墊表面的角度來使所述霧化水氣體以不垂直于所述晶圓研磨臺的研磨墊表面的方向噴出。
全文摘要
本發明提供了一種化學機械研磨設備以及化學機械研磨方法。根據本發明的化學機械研磨設備包括晶圓研磨臺，用于晶圓金屬鎢平坦化處理的工作平臺；噴射器，通過一定壓力的水和高壓的氮氣混合產生霧化的水氣，從噴嘴噴射出來，所述霧化水氣體用于通過與晶圓研磨臺的研磨墊表面的相互作用力來清除所述晶圓研磨臺的研磨墊表面上殘留的殘留物；以及噴射器固定調節裝置，用于支撐所述噴射器，并且所述噴射器固定調節裝置用于通過調節所述噴射器的霧化水氣體噴出口的相對于所述晶圓研磨臺的研磨墊表面的角度來使所述原子化氣體以不垂直于所述晶圓研磨臺的研磨墊表面的方向噴出。
文檔編號B24B37/20GK102756328SQ20121026170
公開日2012年10月31日 申請日期2012年7月26日 優先權日2012年7月26日
發明者夏金偉, 姜北, 張中連, 陳濱, 龔小春 申請人:上海宏力半導體制造有限公司