專利名稱：化學機械拋光機及其拋光墊部件的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及半導體制造設備的領域。本發(fā)明尤其涉及化學機械拋光機(ChemicalMechanical Polisher, CMP)及其拋光墊部件。
背景技術：
化學機械拋光技術能夠提供超大規(guī)模集成電路的全局平坦化，并具有高拋光速度、高平整度等優(yōu)點。因此，化學機械拋光機已成為半導體制造領域中最關鍵的工具之一。圖IA IB是示出現(xiàn)有的化學機械拋光機的拋光臺的結構的俯視圖和截面圖。如圖IA所示，拋光臺110例如可以為圓形。如圖IB所示，拋光臺110具有平坦表面115。在工作狀態(tài)下，在拋光臺110的平坦表面115上粘附有拋光墊130。拋光墊130可以是單層墊，也可以包括拋光頂墊132和在拋光頂墊132之下的拋光底墊134。圖2示出現(xiàn)有的化學機械拋光機的結構。如圖2所示，化學機械拋光機包括拋光裝置210。圖2中示出的拋光裝置210具有3個拋光臺，可以用于對3個晶片同時進行化學機械拋光處理。另外，化學機械拋光機可以進一步包括后清洗裝置220。后清洗裝置220用于對經(jīng)過化學機械拋光處理之后的晶片進行清洗處理，諸如兆頻超聲波(megasonic)清洗、擦刷、干燥等。對于一個拋光臺而言，有時出于不同的拋光要求，需要用不同的漿料來進行化學機械拋光處理。當更換漿料時，需要相應地更換拋光墊，以避免不同漿料之間的意想不到的化學反應。對于現(xiàn)有的化學機械拋光機，由于拋光墊是被粘附在拋光臺上的，因此更換拋光墊時必須從拋光臺上撕扯掉被粘附的用過的拋光墊并在拋光臺上重新粘附新的拋光墊。本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)這導致如下問題。第一，從拋光臺上撕扯掉被粘附的用過的拋光墊并不容易，這造成化學機械拋光處理中的拋光墊更換較難進行；第二，被撕扯掉的拋光墊通常被損壞，因而不得不被丟棄，這造成拋光墊的極大浪費，即化學機械拋光處理的耗材成本提聞。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于以上問題提出本發(fā)明。本發(fā)明的一個方面的目的是，提供一種易于進行拋光墊更換的化學機械拋光機及其拋光墊部件。本發(fā)明的另一個方面的目的是，提供一種節(jié)省拋光墊從而降低耗材成本的化學機械拋光機及其拋光墊部件。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種化學機械拋光機，包括具有平坦表面的拋光臺，其特征在于，所述拋光臺包括電磁鐵，所述電磁鐵被設置在所述平坦表面下，并被配置用于將拋光墊基體(base)固定在所述平坦表面上；以及開關，被配置用于對所述電磁鐵的通電和斷電進行控制。優(yōu)選地，所述電磁鐵選自蹄形電磁鐵、條形電磁鐵和環(huán)形電磁鐵。
優(yōu)選地，所述電磁鐵的數(shù)量大于一個。優(yōu)選地，所述電磁鐵被均勻地設置在所述平坦表面下。優(yōu)選地，在所述拋光臺的所述平坦表面上具有凸部，所述凸部被配置為與所述拋光墊基體的要與所述拋光臺的所述平坦表面相接觸的表面上的凹部嚙合；或者在所述拋光臺的所述平坦表面上具有凹部，所述凹部被配置為與所述拋光墊基體的要與所述拋光臺的所述平坦表面相接觸的表面上的凸部嚙合。優(yōu)選地，所述拋光臺的所述平坦表面和所述拋光墊基體由相同的材料形成，并具有相同的平整度。優(yōu)選地，所述化學機械拋光機還包括存儲槽，被配置用于存儲上面粘附有拋光墊的所述拋光墊基體。 優(yōu)選地，所述存儲槽包括去離子水入口，所述去離子水入口設置在所述存儲槽的上部；以及去離子水出口，所述去離子水出口設置在所述存儲槽的下部。優(yōu)選地，所述化學機械拋光機還包括所述拋光墊基體。優(yōu)選地，所述拋光墊基體由鐵磁性材料形成。優(yōu)選地，所述鐵磁性材料選自鐵、鈷、鎳及其合金。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種用于化學機械拋光機的拋光墊部件，包括拋光墊基體，所述拋光墊基體由鐵磁性材料形成。優(yōu)選地，所述拋光墊部件還包括拋光墊，所述拋光墊粘附在所述拋光墊基體上。優(yōu)選地，所述拋光墊包括拋光頂墊和在所述拋光頂墊之下的拋光底墊。優(yōu)選地，所述鐵磁性材料選自鐵、鈷、鎳及其合金。優(yōu)選地，在所述拋光墊基體的要與拋光臺的平坦表面相接觸的表面上具有凹部，所述凹部被配置為與所述拋光臺的所述平坦表面上的凸部嚙合；或者在所述拋光墊基體的要與拋光臺的平坦表面相接觸的表面上具有凸部，所述凸部被配置為與所述拋光臺的所述平坦表面上的凹部嚙合。優(yōu)選地，拋光臺的平坦表面和所述拋光墊基體由相同的材料形成，并具有相同的
平整度。根據(jù)本發(fā)明的上述各個方面，本發(fā)明的化學機械拋光機及其拋光墊部件易于進行拋光墊更換，并且，本發(fā)明的化學機械拋光機及其拋光墊部件還能夠節(jié)省拋光墊，從而降低耗材成本。


被包含于說明書中并構成其一部分的附圖示出本發(fā)明的實施例，并與描述一起用于解釋本發(fā)明的原理。要注意的是，在附圖中，為了便于描述，各個部分的尺寸可能并不是按照實際的比例關系繪制的。圖IA IB示出現(xiàn)有的化學機械拋光機的拋光臺的結構，其中，圖IA是俯視圖，圖IB是示出在拋光臺上粘附有拋光墊的情況下的截面圖(沿圖IA中的虛線截取)。圖2是示出現(xiàn)有的化學機械拋光機的結構的示意圖。圖3A 3C示出本發(fā)明的化學機械拋光機的拋光臺的結構，其中，圖3A是俯視圖(其還示出了拋光臺內(nèi)部的電磁鐵)，圖3B是示出在拋光臺上固定有拋光墊基體(在拋光墊基體上粘附有拋光墊)的情況下的截面圖(沿圖3A中的虛線截取)，圖3C是示出從拋光臺去除拋光墊基體(在拋光墊基體上粘附有拋光墊)的情況下的截面圖(沿圖3A中的虛線截取)。圖4是示出本發(fā)明的化學機械拋光機的結構的示意圖。圖5是示出本發(fā)明的化學機械拋光機的存儲槽的結構的示意圖。從參照附圖對示例性實施例的以下詳細描述，本發(fā)明的目的、特征和優(yōu)點將變得明顯。
具體實施方式

下面參照附圖詳細描述本發(fā)明的示例性實施例。應注意，以下的描述在本質(zhì)上僅是解釋性的。除非另外特別說明，否則，在實施例中闡述的部件和步驟并不限制本發(fā)明的范圍。另外，本領域技術人員已知的技術、方法和裝置可能不被詳細討論，但在適當?shù)那闆r下意在成為說明書的一部分。圖3A 3C示出本發(fā)明的化學機械拋光機的拋光臺的結構。參見圖3B，本發(fā)明的化學機械拋光機的拋光臺310具有平坦表面315。對于平坦表面315的平整度要求例如可以與現(xiàn)有的化學機械拋光機的一致。但是，與圖IA IB所示的現(xiàn)有的化學機械拋光機不同的是，本發(fā)明的拋光臺310包括被設置在拋光臺310的平坦表面315下的電磁鐵320和被配置用于對電磁鐵320的通電和斷電進行控制的開關(未示出)。電磁鐵320是本領域技術人員已知的，其例如可以由鐵芯和線圈構成(為了方便，圖3B 3C中未示出電磁鐵的線圈)。當開關被接通從而電磁鐵320處于通電狀態(tài)時，電磁鐵320的線圈中流動有電流，從而產(chǎn)生磁場；當開關被關斷從而電磁鐵320處于斷電狀態(tài)時，電磁鐵320的線圈中的電流停止流動，從而不再產(chǎn)生磁場。如后面將描述的那樣，電磁鐵320產(chǎn)生的磁場被用于將拋光墊基體固定在拋光臺310的平坦表面315上，從而將拋光墊基體上的拋光墊固定在拋光臺310的平坦表面315上。在現(xiàn)有的化學機械拋光機中，在工作狀態(tài)下，拋光墊130被直接粘附在拋光臺110的平坦表面115上(參見圖1B)。相比之下，在本發(fā)明中，在工作狀態(tài)下，拋光墊330被粘附在拋光墊基體340上，而拋光墊基體340被固定在拋光臺310的平坦表面315上(參見圖3B)。拋光墊330可以是單層墊，也可以如圖3B 3C所示包括拋光頂墊332和在拋光頂墊332之下的拋光底墊334，以改善拋光效果。拋光墊330還可以是三層墊或更多層墊。本發(fā)明的拋光墊基體340由鐵磁性材料形成，例如，鐵磁性材料可以選自鐵、鈷、鎳及其合金。因此，當電磁鐵320的開關被接通時，電磁鐵320產(chǎn)生磁場，從而能夠通過磁力將上面粘附有拋光墊330的拋光墊基體340固定在拋光臺310的平坦表面315上(參見圖3B)，以便進行化學機械拋光處理。另一方面，當電磁鐵320的開關被關斷時，電磁鐵320不再產(chǎn)生磁場，從而上面粘附有拋光墊330的拋光墊基體340不再通過磁力被固定在拋光臺310的平坦表面315上，因此可以容易地從拋光臺310去除上面粘附有拋光墊330的拋光墊基體340 (參見圖3C)。由上可見，在本發(fā)明的化學機械拋光機中，通過對電磁鐵的開關進行切換來進行上面粘附有拋光墊的拋光墊基體的更換，從而進行拋光墊的更換。相比之下，在現(xiàn)有的化學機械拋光機中，通過從拋光臺撕扯掉被粘附的用過的拋光墊來進行拋光墊的更換。很顯然，本發(fā)明的化學機械拋光機能夠更容易地進行拋光墊更換，這使得能夠顯著地提高化學機械拋光處理的效率。為了使得在拋光處理期間拋光臺310的電磁鐵320施加在拋光墊基體340上的磁力足夠強且足夠均勻，可以對電磁鐵320的配置進行適當?shù)脑O計。在圖3A 3C中，示出的電磁鐵320是環(huán)形電磁鐵(這在圖3A中較清楚地示出)。但是，電磁鐵320的類型并不受特別限制，其例如還可以是蹄形電磁鐵、條形電磁鐵等。另外，在圖3A 3C中，示出的電磁鐵320是一個(這在圖3A中較清楚地示出；在圖3B 3C中，示出的電磁鐵的兩個部分實際上屬于同一個環(huán)形電磁鐵)。但是，電磁鐵320的數(shù)量并不受特別限制，其例如還可以是大于一個。當電磁鐵的數(shù)量大于一個時，優(yōu)選電磁鐵被均勻地設置在平坦表面315下。只要能夠使得在拋光處理期間拋光臺的電磁鐵施加在拋光墊基體上的磁力足夠強且足夠均勻， 那么電磁鐵的配置(包括類型、數(shù)量等)就可以為任何希望的配置。例如，可以采用四個均勻地設置的蹄形電磁鐵，其中，在中心處設置一個蹄形電磁鐵，并在外圍處均勻地設置三個蹄形電磁鐵。進一步地，為了在拋光臺310的平坦表面315上固定拋光墊基體340的位置，可以設置拋光墊基體固定件。拋光墊基體固定件可以包括在拋光臺310的平坦表面315上設置的凸部350和在拋光墊基體340的要與拋光臺310的平坦表面315相接觸的表面上的凹部360 (參見圖3C)。凸部350和凹部360被配置為相互嚙合。作為替代方案，拋光墊基體固定件也可以包括在拋光臺310的平坦表面315上設置的凹部和在拋光墊基體340的要與拋光臺310的平坦表面315相接觸的表面上的凸部。凸部和凹部的形狀和數(shù)量不受特別限制。當凸部和凹部的數(shù)量大于一個時，優(yōu)選凸部和凹部被均勻地設置在拋光臺的平坦表面上和拋光墊基體的要與拋光臺的平坦表面相接觸的表面上。作為示例，圖3A中示出四個凸部350，其中，在圓形平坦表面315的中心處設置有一個凸部350，并在圓形平坦表面315的外圍處均勻地設置有三個凸部350。另外，為了使得在拋光處理期間拋光墊基體340能夠更好地固定在拋光臺310的平坦表面315上，拋光臺310的平坦表面315和拋光墊基體340優(yōu)選由相同的材料形成，并且具有相同的平整度，但并不限于此。另外，為了使得在拋光處理期間拋光墊基體340不受到漿料的侵蝕等，拋光墊基體340例如可以在部分或全部的表面上具有防銹涂層，或者，拋光墊基體340例如可以由防銹的鐵磁性材料(諸如不銹鋼)形成。圖4是示出本發(fā)明的化學機械拋光機的結構的示意圖。如圖4所示，與現(xiàn)有的化學機械拋光機類似，本發(fā)明的化學機械拋光機包括拋光裝置410。作為示例，圖4中的拋光裝置410具有3個拋光臺，可以用于對3個晶片同時進行化學機械拋光處理；但是，拋光臺的數(shù)量不限于此?？蛇x地，本發(fā)明的化學機械拋光機還可以進一步包括后清洗裝置420。后清洗裝置420用于對經(jīng)過化學機械拋光處理之后的晶片進行清洗處理，諸如兆頻超聲波清洗、擦刷、干燥等。比較圖2和圖4可見，與現(xiàn)有的化學機械拋光機不同的是，本發(fā)明的化學機械拋光機還包括存儲槽430，用于存儲上面粘附有拋光墊的拋光墊基體。作為示例，圖4中示出四個存儲槽430，其中三個存儲槽中存儲有上面粘附有拋光墊的拋光墊基體；但是，存儲槽430的數(shù)量不受特別限制，其例如可以為一個或一個以上。
圖5是示出本發(fā)明的化學機械拋光機的存儲槽的結構的示意圖。如圖5所示，存儲槽包括外殼510、設置在存儲槽上部的去離子水入口 520、設置在存儲槽下部的去離子水出口 530以及設置在存儲槽內(nèi)部的保持器540。外殼510的形狀不受特別限制，其例如可以是長方體等。去離子水入口 520和去離子水出口 530可以控制存儲槽內(nèi)部的去離子水的有無和去離子水的量。當存儲槽內(nèi)部存儲有上面粘附有拋光墊的拋光墊基體時，存儲槽內(nèi)部容納有去離子水，以使拋光墊保持濕潤。保持器540用于保持上面粘附有拋光墊的拋光墊基體550。保持器540的數(shù)量和布置不限于圖5所示的情況，只要保持器540能夠較好地保持上面粘附有拋光墊的拋光墊 基體550即可。在化學機械拋光處理期間，當要將第一漿料更換為第二漿料時，需要從拋光臺去除上面粘附有使用第一漿料進行過拋光的拋光墊的拋光墊基體，并重新在拋光臺上固定上面粘附有將使用第二漿料進行拋光的拋光墊的另外的拋光墊基體。此時，所去除的上面粘附有使用第一漿料進行過拋光的拋光墊的拋光墊基體可以被存儲在存儲槽中，并且，可以控制去離子水入口 520和去離子水出口 530，以使得使用第一漿料進行過拋光的拋光墊保持濕潤，從而為使用第一漿料的下一次拋光作準備。在本發(fā)明的化學機械拋光處理中，通過對電磁鐵的開關進行切換來進行上面粘附有拋光墊的拋光墊基體的更換，從而進行拋光墊的更換，這不僅如前所述使得能夠更容易地進行拋光墊更換，而且還使得拋光墊在更換時不被損壞。并且，被更換的上面粘附有拋光墊的拋光墊基體可以被存儲在存儲槽中，并使用去離子水使拋光墊保持濕潤，以準備用于使用相同漿料的下一次拋光。由此可見，本發(fā)明使得拋光墊可以被再利用。相比之下，在現(xiàn)有的化學機械拋光處理中，通過撕扯從拋光臺去除的拋光墊通常被損壞，因而不得不被丟棄掉。很顯然，本發(fā)明的化學機械拋光機能夠節(jié)省拋光墊，從而能夠顯著地降低化學機械拋光處理的耗材成本。順便提及的是，作為本發(fā)明的化學機械拋光機的一種實施方式，化學機械拋光機可以不包括拋光墊基體。在這種情況下，作為化學機械拋光機的耗材的拋光墊部件可以包括拋光墊基體，并且用戶可以將另外獲得的拋光墊粘附在拋光墊基體上用于拋光。作為替代方案，在這種情況下，作為化學機械拋光機的耗材的拋光墊部件可以包括拋光墊基體和粘附在拋光墊基體上的拋光墊。作為本發(fā)明的化學機械拋光機的另一種實施方式，化學機械拋光機可以包括拋光墊基體。在這種情況下，用戶可以將作為化學機械拋光機的耗材的拋光墊粘附在拋光墊基體上用于拋光。下面，簡要描述化學機械拋光機的操作方法。對于如圖IA IB和圖2所示的現(xiàn)有的化學機械拋光機而言，其操作方法如下所述。 首先，在拋光臺上粘附拋光墊，并使用第一漿料進行化學機械拋光。當需要更換漿料時，通過撕扯從拋光臺去除用過的拋光墊，并將被損壞的所述用過的拋光墊丟棄掉。然后，在拋光臺上粘附新的拋光墊，并使用第二漿料進行化學機械拋光。相比之下，對于如圖3A 3C和圖4 5所示的本發(fā)明的化學機械拋光機而言，其操作方法如下所述。
首先，使電磁鐵的開關接通，以將上面粘附有拋光墊的拋光墊基體通過磁力固定在拋光臺上，并使用第一漿料進行化學機械拋光。如果化學機械拋光機被提供有包括凸部和凹部的拋光墊基體固定件，那么可以在使凸部和凹部相互嚙合以在拋光臺上固定拋光墊基體的位置之后再使電磁鐵的開關接通。當需要更換漿料時，使電磁鐵的開關關斷，從而能夠容易地從拋光臺去除上面粘附有用過的拋光墊的拋光墊基體。用過的拋光墊不會被損壞?？蛇x地，可以在使用去離子水沖洗之后，將被去除的上面粘附有用過的拋光墊的拋光墊基體存儲在存儲槽中，并使用去離子水使得用過的拋光墊保持濕潤，以準備用于使用第一漿料的下一次拋光(即再利用)。
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然后，使電磁鐵的開關接通，以將上面粘附有將使用第二漿料進行拋光的拋光墊的另外的拋光墊基體通過磁力固定在拋光臺上，并使用第二漿料進行化學機械拋光。同樣地，如果化學機械拋光機被提供有包括凸部和凹部的拋光墊基體固定件，那么可以在使凸部和凹部相互嚙合以在拋光臺上固定拋光墊基體的位置之后再使電磁鐵的開關接通。通過以上的教導，本領域技術人員很容易明白，相比于現(xiàn)有的化學機械拋光機，本發(fā)明的化學機械拋光機及其拋光墊部件使得能夠容易地進行拋光墊更換，并且，本發(fā)明的化學機械拋光機及其拋光墊部件還使得能夠節(jié)省拋光墊，從而降低化學機械拋光的耗材成本。雖然已參照示例性實施例描述了本發(fā)明，但應理解，本發(fā)明不限于所公開的示例性實施例。對于本領域技術人員顯然的是，可以在不背離本發(fā)明的范圍和精神的條件下修改以上的示例性實施例。所附的權利要求的范圍應被賦予最寬的解釋，以包含所有這樣的修改以及等同的結構和功能。
權利要求
1.一種化學機械拋光機，包括具有平坦表面的拋光臺，其特征在于，所述拋光臺包括 電磁鐵，所述電磁鐵被設置在所述平坦表面下，并被配置用于將拋光墊基體固定在所述平坦表面上；以及 開關，被配置用于對所述電磁鐵的通電和斷電進行控制。
2.如權利要求I所述的化學機械拋光機，其特征在于，所述電磁鐵選自蹄形電磁鐵、條形電磁鐵和環(huán)形電磁鐵。
3.如權利要求I所述的化學機械拋光機，其特征在于，所述電磁鐵的數(shù)量大于一個。
4.如權利要求3所述的化學機械拋光機，其特征在于，所述電磁鐵被均勻地設置在所述平坦表面下。
5.如權利要求I所述的化學機械拋光機，其特征在于， 在所述拋光臺的所述平坦表面上具有凸部，所述凸部被配置為與所述拋光墊基體的要與所述拋光臺的所述平坦表面相接觸的表面上的凹部嚙合；或者 在所述拋光臺的所述平坦表面上具有凹部，所述凹部被配置為與所述拋光墊基體的要與所述拋光臺的所述平坦表面相接觸的表面上的凸部嚙合。
6.如權利要求I所述的化學機械拋光機，其特征在于，所述拋光臺的所述平坦表面和所述拋光墊基體由相同的材料形成，并具有相同的平整度。
7.如權利要求I所述的化學機械拋光機，其特征在于，所述化學機械拋光機還包括存儲槽，被配置用于存儲上面粘附有拋光墊的所述拋光墊基體。
8.如權利要求7所述的化學機械拋光機，其特征在于，所述存儲槽包括 去離子水入口，所述去離子水入口設置在所述存儲槽的上部；以及 去離子水出口，所述去離子水出口設置在所述存儲槽的下部。
9.如權利要求I至8中任一項所述的化學機械拋光機，其特征在于，所述化學機械拋光機還包括所述拋光墊基體。
10.如權利要求9所述的化學機械拋光機，其特征在于，所述拋光墊基體由鐵磁性材料形成。
11.如權利要求10所述的化學機械拋光機，其特征在于，所述鐵磁性材料選自鐵、鈷、鎳及其合金。
12.一種用于化學機械拋光機的拋光墊部件，包括拋光墊基體，所述拋光墊基體由鐵磁性材料形成。
13.如權利要求12所述的用于化學機械拋光機的拋光墊部件，其特征在于，所述拋光墊部件還包括拋光墊，所述拋光墊粘附在所述拋光墊基體上。
14.如權利要求13所述的用于化學機械拋光機的拋光墊部件，其特征在于，所述拋光墊包括拋光頂墊和在所述拋光頂墊之下的拋光底墊。
15.如權利要求12至14中任一項所述的用于化學機械拋光機的拋光墊部件，其特征在于，所述鐵磁性材料選自鐵、鈷、鎳及其合金。
16.如權利要求12至14中任一項所述的用于化學機械拋光機的拋光墊部件，其特征在于， 在所述拋光墊基體的要與拋光臺的平坦表面相接觸的表面上具有凹部，所述凹部被配置為與所述拋光臺的所述平坦表面上的凸部嚙合；或者在所述拋光墊基體的要與拋光臺的平坦表面相接觸的表面上具有凸部，所述凸部被配置為與所述拋光臺的所述平坦表面上的凹部嚙合。
17.如權利要求12至14中任一項所述的用于化學機械拋光機的拋光墊部件，其特征在于，拋光臺的平坦表面和所述拋光墊基體由相同的材料形成，并具有相同的平整度。
全文摘要
本發(fā)明涉及化學機械拋光機及其拋光墊部件。化學機械拋光機包括具有平坦表面的拋光臺，并且拋光臺包括電磁鐵，電磁鐵被設置在平坦表面下，并被配置用于將拋光墊基體固定在平坦表面上；以及開關，被配置用于對所述電磁鐵的通電和斷電進行控制。拋光墊部件包括拋光墊基體，并且拋光墊基體由鐵磁性材料形成。本發(fā)明的化學機械拋光機及其拋光墊部件使得能夠容易地進行拋光墊更換，并且，還使得能夠節(jié)省拋光墊，從而降低化學機械拋光的耗材成本。
文檔編號B24D13/00GK102756340SQ20111011015
公開日2012年10月31日 申請日期2011年4月29日 優(yōu)先權日2011年4月29日
發(fā)明者陳楓 申請人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司