化学机械研磨设备制造技术

本发明专利技术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。本发明专利技术提供的化学机械研磨设备，提高了研磨液利用率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体
，尤其涉及一种化学机械研磨设备。
技术介绍
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。
技术实现思路
本专利技术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，本专利技术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，本专利技术具有以下优点:本专利技术提供的化学机械研磨设备的端口能够相对研磨垫进行相对滑动，该相对滑动的方向与研磨头相对研磨垫进行相对滑动的方向平行，从而使得在化学机械研磨工艺过程中，所述端口与研磨头之间的位置关系相对固定，从而两者之间的距离相对固定，使得研磨液到达研磨头下方的衬底之间的距离固定，更多的研磨液能够到达半导体衬底表面，减小了研磨液在化学机械研磨工艺过程中由端口迁移至半导体衬底过程中因为离心力而背离研磨垫的数量，提高了研磨液的利用率；进一步优化地，所述端口位于所述研磨垫的后方，保证了研磨液能被研磨垫带到研磨头和研磨头下方的半导体衬底表面；进一步优化地，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，从而有利于改善研磨液分布的均匀性；进一步优化地，所述弧形出口中的研磨液流出孔的数目为4-16个，改善了研磨液的分布的均匀性；进一步优化地，所述端口与研磨头之间的距离范围为5-15厘米，保证了化学机械研磨工艺过程中，端口与研磨头之间同步滑动。附图说明图1是现有技术一个实施例的化学机械研磨设备的结构示意图；图2是图1的化学机械研磨设备的俯视结构示意图；图3是现有技术的又一实施例的化学机械研磨设备的结构示意图4是本专利技术的一个实施例的化学机械研磨设备的结构示意图。具体实施例方式本专利技术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。下面结合具体的实施例对本专利技术的技术方案进行详细的说明。为了更好地说明本专利技术的技术方案，请参考图4所示的本专利技术一个实施例的化学机械研磨设备的结构示意图。研磨垫100上方设置有研磨头200,所述研磨头200用于夹持半导体衬底(未图不),在化学机械研磨工艺过程中所述研磨头200能够与研磨垫100之间进行相对转动，所述相对转动的方向如图所示，作为一个实施例，所述研磨垫100和研磨头200能够沿逆时针方向进行相对转动。所述研磨垫100和研磨头200之间的相对转动使得研磨头200上夹持的半导体衬底与研磨垫100之间形成相对摩擦。所述研磨头200与研磨垫100之间还沿平行于第一直线方向的方向进行相对滑动。作为本本专利技术的一个实施例，端口 300与研磨头200 —起相对于所述研磨垫100进行同步滑动，所述端口 300与研磨垫100之间的相对距离固定。使得研磨液到达研磨头200下方的半导体衬底之间的距离固定，更多的研磨液能够到达半导体衬底表面，减小了研磨液在化学机械研磨工艺过程中由端口 300迁移至半导体衬底过程中因为离心力而背离研磨垫100的数量，提高了研磨液的利用率。作为本专利技术的可选择的实施例，所述端口 300的远离研磨头200和研磨垫100的一端设置有导轨500，所述端口 300可沿所述导轨500进行滑动，所述导轨500的方向与所述第一直线方向平行。 所述端口 300位于研磨垫100上方的一端具有弧形出口 400，研磨液自所述弧形出口 400流出。研磨液自本文档来自技高网...

【技术保护点】
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，其特征在于，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。

【技术特征摘要】
1.一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，其特征在于，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。2.如权利要求1所述的化学机械研磨设备，其特征在于，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。3.如权利要求1所述的化学机械研磨设备，其特征在于，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。4.如权利要求1所述的化学...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓镭，
申请(专利权)人：上海华力微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：