[实用新型]一种化学机械研磨设备

说明书

技术领域

本实用新型涉及半导体机械研磨领域，特别涉及一种化学机械研磨设备。

背景技术

随着超大规模集成电路ULSI(Ultra Large Scale Integration)的飞速发展，集成电路制造工艺变得越来越复杂和精细。为了提高集成度，降低制造成本，元件的特征尺寸(Feature Size)不断变小，芯片单位面积内的元件数量不断增加，平面布线已难以满足元件高密度分布的要求，只能采用多层布线技术利用芯片的垂直空间，进一步提高器件的集成密度。但多层布线技术的应用会造成衬底表面起伏不平，对图形制作极其不利，为此，常需要对衬底进行表面平坦化(Planarization)处理。目前，化学机械研磨法(CMP，Chemical Mechanical Polishing)是达成全局平坦化的最佳方法，尤其在半导体制作工艺进入亚微米(sub-micron)领域后，其已成为一项不可或缺的制作工艺技术。

化学机械抛光(CMP)是利用混有极小磨粒的化学溶液与加工表面发生化学反应来改变其表面的化学健，生成容易以机械方式去除的产物，再经机械摩擦去除化学反应物获得超光滑无损伤的平坦化表面的。

图1为现有的化学机械研磨设备的结构示意图，如图1所示，该装置包括：外壳(图中未示)，表面贴有研磨垫(polish pad)的转台(platen)101，研磨头102和用于输送研磨液(slurry)的研磨液供应管(tube)103。研磨时，先将待研磨的衬底的待研磨面向下附着在研磨头102上，通过在研磨头102上施加下压力，使衬底紧压到研磨垫上；然后，表面贴有研磨垫的转台101在电机的带动下旋转，研磨头102也进行同向转动，实现机械研磨；同时，研磨液通过研磨液供应管(tube)103输送到研磨垫上，并利用转台旋转的离心力分布在研磨垫上，在待研磨衬底和研磨垫之间形成一层液体薄膜，该薄膜与待研磨衬底的表面发生化学反应，生成易去除的产物。这一过程结合机械作用和化学反应将衬底表面的材料去除。

但现有技术的化学机械研磨设备上研磨液供应管的研磨液供应位置比较单一，单靠转台旋转的离心力不能够确保研磨头下方的研磨垫上的研磨液能够均匀分布，而研磨液的分布不均匀将直接影响到研磨头的研磨效果，导致衬底研磨结果的不均匀。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种化学机械研磨设备，以解决现有技术的化学机械研磨设备研磨液供应位置单一，研磨垫上的研磨液不能够均匀分布，导致研磨结果的不均匀的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种化学机械研磨设备，包括：表面贴有研磨垫的转台，研磨头、用于输送研磨液的研磨液供应装置，还包括用于检测被研磨样品厚度的传感器以及对所述传感器的测量数据进行处理的数据处理器；所述研磨液供应装置包括供应管道、流速控制器和多个分流端口；所述传感器安装于所述研磨垫下，所述数据处理器连接所述传感器，所述流速控制器的一端连接所述数据处理器，另一端连接所述供应管道，所述分流端口连接于所述流速控制器上；所述分流端口分布于所述流速控制器的两侧。

可选的，所述研磨头从中心至最外端的被划分为多个不同的区域，所述各个区域上所施加的压力不同，所述流速控制器的两侧分别设置的分流端口的位置分别对应于所述研磨头上不同压力区域的位置。

可选的，所述研磨液供应装置沿所述转盘的半径进行移动，其移动方向同所述研磨头的移动方向相对，移动距离同所述研磨头的移动距离相等。

本实用新型的化学机械研磨设备通过设置研磨厚度实时反馈装置及同研磨厚度实时反馈装置相连接的有多个分流端口的研磨液供应装置，可将待研磨晶圆的各个研磨区域的研磨厚度均匀性的实时检测结果反馈给研磨液供应装置，使研磨液供应装置能够根据厚度均匀性实时调整对应于待研磨晶圆不同研磨区域的各个分流端口的研磨液流速，从而使研磨液的流速随研磨厚度均匀性进行实时调整，极大的提高了晶圆研磨面的均匀性和平坦度。

附图说明

图1为现有的化学机械研磨设备的结构示意图；

图2为本实用新型的化学机械研磨设备的结构示意图；

图3为研磨头压力分布区域示意图；

图4为本实用新型的化学机械研磨设备的工作流程示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。