[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，研磨垫3设置于研磨台2和转轴1上方，自端口（图中未示出）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5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。

为了增加半导体衬底与研磨垫3的摩擦力以及提高研磨液的分布均匀性，目前主流的研磨垫3表面都带有成同心圆分布的沟槽（图中未示出）。在化学机械研磨工艺研磨过程中由于半导体衬底与研磨垫3有机械摩擦，研磨垫3的表面物质不可避免的有损耗。随着研磨时间的增加，研磨垫3表面的损耗也增加，这使得研磨垫3的沟槽会逐渐变浅。同时化学机械研磨工艺过程中研磨液中的微小研磨颗粒会填充沟槽，使研磨垫3表面变得更加平滑。这些都不利于半导体衬底与研磨垫3的摩擦以及提高研磨液的分布均匀性，因此必须使用研磨垫修整器6对研磨垫3进行修复，保持研磨垫3表面的粗糙度。所述研磨垫修整器6的修整表面朝向研磨垫3，该修整表面为粗糙表面，请参考图2所示的现有的研磨垫修整器的修整表面示意图。目前主流的修整器的修整表面为圆形，该修整表面（图中阴影部分）镶嵌有金刚石，结合图1，在化学机械研磨工艺过程中研磨垫修整器6同时在研磨垫3的表面滑动，利用镶嵌有金刚石的修整表面与研磨垫3之间的相对摩擦使研磨垫3保持一定的粗糙度。

传统的研磨垫修整器6需要一套独立的系统装置包括马达，压力，传感装置等，这使得现有的化学机械研磨设备成本较高。需要对现有的化学机械研磨设备进行改进，以降低设备成本。

发明内容

本发明解决的问题是提供了一种新的化学机械研磨设备，降低了设备成本。

为解决上述问题，本发明提供一种化学机械研磨设备，包括：研磨头、研磨垫修整器和研磨垫，所述研磨垫修整器与研磨头集成在一起，在化学机械研磨工艺过程的同时，研磨垫修整器对研磨垫进行修整。

可选地，所述研磨垫修整器环绕所述研磨头的外侧。

可选地，所述研磨垫修整器为圆环，环绕研磨头一周。

可选地，所述圆环的宽度范围为1cm-10cm。

可选地，所述研磨垫修整器对研磨垫的压力可调节。

可选地，所述调节方式为通过气体压力方式或机械方式调节修整器的高度实现。

可选地，所述研磨垫修整器对研磨垫的压力范围为0.5psi-2.0psi。

可选地，所述研磨垫修整器内设置有压力传感器，该压力传感器通过修整器的高度对研磨垫修整器施加于研磨垫的压力进行调节。

可选地，所述研磨垫修整器与研磨头之间通过可拆卸的方式连接。

可选地，所述研磨垫修整器与研磨头以相同的速度相对研磨垫进行转动和滑动。

可选地，所述研磨垫修整器具有修整表面，所述修整表面上具有高硬度颗粒。

可选地，所述高硬度颗粒为金刚石。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明提供一种化学机械研磨设备的研磨垫修整器与研磨头集成在一起，这样研磨垫修整器能够在研磨头的带动下与研磨垫进行相对运动，在化学机械研磨工艺过程的同时，研磨垫修整器对研磨垫进行修整，研磨垫无需专门的驱动设备，降低了设备成本；

进一步优化地，所述研磨垫修整器对研磨垫的压力可调节，可以根据研磨垫的表面的粗糙程度对研磨垫施加不同的压力，保证对研磨垫的修整效果。

进一步优化地，所述研磨垫修整器与研磨头之间通过可拆卸的方式连接，便于对研磨垫修整器的替换、维护和保养。

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是现有技术的研磨垫修整器的修整表面示意图；

图3是本发明一个实施例的化学机械研磨设备的结构示意图；

图4为图3所示的化学机械研磨设备的研磨头及研磨垫修整器的朝向研磨垫的表面示意图。

具体实施方式