[发明专利]化学机械研磨设备

说明书

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种化学机械研磨设备。

背景技术

化学机械研磨（CMP）是一个通过化学反应过程和机械研磨过程共同作用的工艺。请参考图1所示的现有技术一个实施例的化学机械研磨设备的结构示意图。在化学机械研磨工艺过程中，自端口6流出的研磨液以一定的速率流到研磨垫3的表面，研磨头5在半导体衬底4的背面施加一定的压力，使得半导体衬底4的正面紧贴研磨垫3，研磨头3带动半导体衬底4和研磨垫3同方向旋转，使半导体衬底4的正面与研磨垫3产生机械摩擦。在研磨过程中通过一系列复杂的机械和化学作用去除半导体衬底4的表面的一层薄膜，从而达到半导体衬底4平坦化的目的。

请参考图2，为图1所示的化学机械研磨设备的俯视结构示意图。在进行化学机械研磨工艺时，在研磨垫3和研磨头5的半导体衬底4（请结合图1）之间进行相对转动，研磨液自端口6流出，所述端口6相对于研磨垫3和研磨头5位置固定。

由于在化学机械研磨工艺过程中研磨垫3绕中心自转，研磨垫3表面的研磨液受到离心力的影响会向研磨垫3的边缘迁移。且越靠近研磨垫3的边缘，研磨液的迁移速率越快。姚蔚峰等在《化学机械抛光垫沟槽形状的研究及展望》中指出如果研磨液在研磨垫3向外迁移速率过快，会降低研磨液的利用率，导致研磨垫3和半导体衬底4（参考图1）的正面之间不能充分散热而引起接触点过热，同时研磨液的分布均匀性也变差，引起研磨性能变差，从而对化学机械研磨工艺造成负面影响。

为提高研磨液的利用率，本领域技术人员对现有的化学机械研磨设备进行了改进，请参考图3所示的现有技术的又一实施例的化学机械设备的俯视结构示意图。在进行化学机械研磨工艺过程中，研磨垫30和研磨头50之间进行相对运动，端口60相对研磨垫30和研磨头50固定，在端口60位于研磨垫30上方的部分设置了弧形出口70，所述弧形出口70上有多个研磨液流出孔（图中未标出），该弧形出口70能够使研磨液在较短的迁移距离内均匀地流入研磨头50，同时也提高了研磨液的利用率。

但是由于弧形出口70的位置相对于研磨垫30和研磨头50的位置是固定的，而在实际化学机械研磨过程中，研磨头50除了进行转动以外，与研磨垫30之间还会有相对的滑动，这就意味着端口60与研磨头50的相对距离不可能保持不变。当端口60与研磨头50距离最远时，研磨液迁移到研磨头50的距离也最远，此时有更多的研磨液在到达研磨头50之前背离心力甩出研磨垫30，造成更多的浪费。因此，需要对现有的化学机械设备的结构进行改进，以提高研磨液的利用率。

发明内容

本发明实施例解决的问题是提供了一种化学机械研磨设备，提高了研磨液利用率。

为了解决上述问题，本发明提供一种化学机械研磨设备，包括：研磨垫、研磨头和端口，在化学机械研磨工艺过程中，所述研磨头夹持半导体衬底，所述研磨头与研磨垫能够进行旋转运动，所述研磨头能相对所述研磨垫进行相对滑动，所述相对滑动方向平行于第一直线方向，所述端口用于在研磨垫和研磨头上的半导体衬底之间提供研磨液，所述端口能够相对研磨垫进行相对滑动，该相对滑动的方向平行于所述第一直线方向。

可选地，所述端口与研磨头一起相对于所述研磨垫进行同步滑动，所述端口与研磨垫之间的相对距离固定。

可选地，所述端口的远离研磨头和研磨垫的一端设置有导轨，所述端口可沿所述导轨进行滑动，所述导轨的方向与所述第一直线方向平行。

可选地，所述端口位于所述研磨垫的后方，所述后方为所述研磨头与所述研磨垫之间的转动方向的后方。

可选地，所述端口位于研磨垫上方的一端具有弧形出口，研磨液自所述弧形出口流出。

可选地，所述弧形出口的形状为圆弧形，所述弧形出口上设置有多个研磨液流出孔。

可选地，所述弧形出口的半径不小于研磨头半径。

可选地，所述弧形出口的半径为所述研磨头半径的1-1.5倍。

可选地，所述弧形出口中设置的研磨液流出孔的数目范围为4-16个。

可选地，所述端口与研磨头之间的距离范围为5-15厘米。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：