CN102240927B - 利用化学机械抛光设备进行化学机械抛光的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用化学机械抛光设备进行化学机械抛光的方法，所述化学机械抛光设备包括多个化学机械抛光机、机械手和过渡装置，其中所述多个化学机械抛光机和所述过渡装置围绕所述机械手布置，所述方法包括以下步骤：A)通过所述机械手将所述过渡装置上的晶圆搬运到所述多个化学机械抛光机中的至少一个上以便利用所述多个化学机械抛光机对晶圆进行抛光；B)通过所述机械手将抛光后的晶圆搬运到所述过渡装置上；和C)重复步骤A)和B)直到完成所有晶圆的抛光。根据本发明实施例的利用化学机械抛光设备进行化学机械抛光的方法具有晶圆传输距离短、晶圆传输时间短和工作效率高的优点。

Description

利用化学机械抛光设备进行化学机械抛光的方法

技术领域

本发明涉及一种利用化学机械抛光设备进行化学机械抛光的方法。

背景技术

在大规模集成电路的生产过程中，对晶圆的平坦度要求非常高。目前，通过利用化学机械抛光(CMP)工艺来实现晶圆的平坦化，而化学机械抛光机是完成化学机械抛光工艺的主要设备。已有的抛光设备采用转盘式四抛光头三抛光盘结构或单盘单头的线性结构。

在转盘式四抛光头三抛光盘结构中，该转盘支撑着四个抛光头旋转，并在不同的工位之间工作。该转盘重量大，结构复杂，要求精度高，制造困难，成本高，并且四个悬臂上的抛光头相互影响，如果一个抛光头或其携带的晶圆出现问题，其他三个抛光头必须停止工作，因此效率低下。并且转盘上的每一个抛光头在晶片装卸工位抓放晶圆时，抛光头与晶片装卸工位需要精确地对位，所以对转盘的控制精度要求也非常高。

在单盘单头线性结构中，各个抛光单元之间互不干扰，其中一个抛光单元停机，其他的抛光单元可以继续完成工作，在完成后停机。但是具有单盘单头线性结构的抛光设备的生产效率低，晶圆间的传输距离大，传输时间长。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种工作效率高的利用化学机械抛光设备进行化学机械抛光的方法。

为了实现上述目的，根据本发明的实施例提出一种利用化学机械抛光设备进行化学机械抛光的方法，其特征在于，所述化学机械抛光设备包括多个化学机械抛光机、机械手和过渡装置，其中所述多个化学机械抛光机和所述过渡装置围绕所述机械手布置，所述方法包括以下步骤：A)通过所述机械手将所述过渡装置上的晶圆搬运到所述多个化学机械抛光机中的至少一个上以便利用所述多个化学机械抛光机对晶圆进行抛光；B)通过所述机械手将抛光后的晶圆搬运到所述过渡装置上；和C)重复步骤A)和B)直到完成所有晶圆的抛光。

根据本发明实施例的利用化学机械抛光设备进行化学机械抛光的方法具有晶圆传输距离短、晶圆传输时间短和工作效率高的优点。

另外，根据本发明实施例的利用化学机械抛光设备进行化学机械抛光的方法可以具有如下附加的技术特征：

根据本发明的一个实施例，所述步骤A)包括：通过所述机械手将多个晶圆从所述过渡装置上分别搬运到所述多个化学机械抛光机上以便利用所述多个化学机械抛光机对所述多个晶圆进行抛光；所述步骤B)包括：通过所述机械手将由所述多个化学机械抛光机抛光后的多个晶圆分别搬运到所述过渡装置上。

根据本发明的一个实施例，所述化学机械抛光机为三个，且所述机械手为多臂机械手，其中所述多臂机械手将三个晶圆同时从所述过渡装置上搬运到所述三个化学机械抛光机上以便通过所述三个化学机械抛光机同时对三个晶圆进行抛光；其中所述多臂机械手将所述三个化学机械抛光机抛光后的三个晶圆同时搬运到所述过渡装置上。

根据本发明的一个实施例，所述化学机械抛光机为三个，且所述机械手为单臂机械手，其中所述单臂机械手将三个晶圆依次从过渡装置上搬运到所述三个化学机械抛光机上以便通过所述三个化学机械抛光机对三个晶圆进行抛光；其中所述单臂机械手将抛光后的三个晶圆从所述三个化学机械抛光机搬运到所述过渡装置上。

根据本发明的一个实施例，所述步骤A)包括：A1)通过所述机械手将一个晶圆从所述过渡装置上搬运到所述多个化学机械抛光机中的第一化学机械抛光机上进行第一次抛光；A2)通过所述机械手将经过第一次抛光后的晶圆从所述第一化学机械抛光机搬运到第二化学机械抛光机进行第二次抛光并重复步骤A1)；和A3)通过所述机械手将经过第二次抛光后的晶圆从所述第二化学机械抛光机顺序搬运到所述多个化学机械抛光机中的其余化学机械抛光机以顺序进行抛光并重复步骤A2)；所述步骤B)包括：B1)通过所述机械手将经过最后一次抛光后的晶圆搬运到所述过渡装置上。

根据本发明的一个实施例，所述化学机械抛光机为三个，所述机械手为单臂机械手，且所述过渡装置包括第一平台和第二平台，所述步骤A)包括：A1)通过所述机械手将一个晶圆从所述第一平台上搬运到所述三个化学机械抛光机中的第一化学机械抛光机上进行粗抛光；A2)通过所述机械手将经过粗抛光后的晶圆从所述第一化学机械抛光机搬运到第二化学机械抛光机进行细抛光并重复步骤A1)；和A3)通过所述机械手将经过细抛光后的晶圆从所述第二化学机械抛光机搬运到第三化学机械抛光机以进行精抛光并重复步骤A2)；所述步骤B)包括：B1)通过所述机械手将经过精抛光后的晶圆搬运到所述第二平台上。

根据本发明的一个实施例，所述化学机械抛光机为三个，所述机械手为四臂机械手，且所述过渡装置包括第一平台和第二平台，所述步骤A)包括：

A1)通过所述四臂机械手的第一手臂将一个晶圆从所述第一平台上搬运到所述三个化学机械抛光机中的第一化学机械抛光机上进行粗抛光；A2)通过所述四臂机械手的第二手臂将经过粗抛光后的晶圆从所述第一化学机械抛光机搬运到第二化学机械抛光机进行细抛光并重复步骤A1)；和A3)通过所述四臂机械手的第三手臂将经过细抛光后的晶圆从所述第二化学机械抛光机搬运到第三化学机械抛光机以进行精抛光并重复步骤A2)；所述步骤B)包括：B1)通过所述四臂机械手的第四手臂将经过精抛光后的晶圆搬运到所述第二平台上。

根据本发明的一个实施例，所述四臂机械手具有基座和可旋转地安装在所述基座上且成十字形布置的四个手臂，其中所述第一平台的第一放置面的圆心、所述第二平台的第二放置面的圆心和所述三个化学机械抛光机的三个装卸平台的工作面的圆心分布在以所述基座的中心线上的点为圆心的圆周上，其中两个所述化学机械抛光机的装卸平台沿所述圆周的径向相对，另一个所述装卸平台与所述第一平台沿所述圆周的径向相对，所述第二平台设在所述第一平台和与所述第一平台相邻的所述装卸平台之间，所述第一平台的第一放置面的圆心与所述圆周的圆心的连线与所述第二平台的第二放置面的圆心与所述圆周的圆心的连线之间的夹角为θ，

所述步骤A)包括：

A1)通过所述四臂机械手的第一手臂从所述第一平台上抓取一个未抛光晶圆，然后所述四臂机械手旋转九十度以使所述第一手臂将未抛光晶圆搬运到所述三个化学机械抛光机中的第一化学机械抛光机上进行粗抛光，随后所述四臂机械手反向旋转九十度；

A2)通过所述四臂机械手的第二手臂从所述第一化学机械抛光机上抓取经过粗抛光后的晶圆并重复步骤A1)以使所述第二手臂将经过粗抛光后的晶圆从所述第一化学机械抛光机搬运到第二化学机械抛光机进行细抛光且使所述第一手臂将未抛光晶圆搬运到所述第一化学机械抛光机上进行粗抛光；

A3)通过所述四臂机械手的第三手臂从所述第二化学机械抛光机上抓取经过细抛光后的晶圆并重复步骤A2)以同时使所述第三手臂将经过细抛光后的晶圆从所述第二化学机械抛光机搬运到第三化学机械抛光机进行精抛光、使所述第二手臂将经过粗抛光后的晶圆从所述第一化学机械抛光机搬运到所述第二化学机械抛光机进行细抛光、以及使所述第一手臂将未抛光晶圆搬运到所述第一化学机械抛光机上进行粗抛光；和

A4)通过所述四臂机械手的第四手臂从所述第三化学机械抛光机上抓取经过精抛光后的晶圆、通过所述第三手臂从所述第二化学机械抛光机上抓取经过细抛光后的晶圆、通过所述第二手臂从所述第一化学机械抛光机上抓取经过粗抛光后的晶圆、以及通过所述第一手臂从所述第一平台上抓取一个未抛光晶圆，然后所述四臂机械手旋转九十度以使所述第三手臂将经过细抛光后的晶圆从所述第二化学机械抛光机搬运到第三化学机械抛光机进行精抛光、使所述第二手臂将经过粗抛光后的晶圆从所述第一化学机械抛光机搬运到所述第二化学机械抛光机进行细抛光、以及使所述第一手臂将未抛光晶圆搬运到所述第一化学机械抛光机上进行粗抛光；所述步骤B)包括：B1)所述四臂机械手反向旋转角度θ以使所述第四手臂将经过精抛光后的晶圆搬运到所述第二平台上，随后所述四臂机械手反向旋转90-θ度。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是用于执行本发明实施例的化学机械抛光方法的化学机械抛光设备的化学机械抛光机的示意图；

图2是用于执行本发明实施例的化学机械抛光方法的化学机械抛光设备的一个示例；

图3是图2的俯视图；

图4是用于执行根据本发明实施例的化学机械抛光方法的化学机械抛光设备的另一个示例；

图5是用于执行根据本发明实施例的化学机械抛光方法的化学机械抛光设备的再一个示例；

图6是用于执行根据本发明实施例的化学机械抛光方法的化学机械抛光设备的又一个示例；和

图7是用于执行根据本发明实施例的化学机械抛光方法的化学机械抛光设备的再又一个示例。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

下面描述本发明实施例的化学机械抛光方法之前，为了更好地理解本发明的实施例，下面首先参考附图描述用于执行例本发明实施例的化学机械抛光方法的化学机械抛光设备。然而，需要理解的是，下面描述的化学机械抛光设备仅仅是用于执行例本发明实施例的化学机械抛光方法的化学机械抛光设备的示例，而不能理解为对本发明的限制。

下面参照图1-7描述化学机械抛光设备10。如图1-7所示，化学机械抛光设备10包括多个化学机械抛光机100、机械手200和过渡装置300，多个化学机械抛光机100分别用于抛光晶圆，机械手200用于搬运晶圆，过渡装置300用于放置晶圆。其中，多个化学机械抛光机100和过渡装置300围绕机械手200布置以便机械手200将过渡装置300上的未抛光晶圆搬运到化学机械抛光机100上且将抛光后的晶圆从化学机械抛光机100搬运到过渡装置300上。

根据本发明的示例，化学机械抛光设备10通过将过渡装置300和多个化学机械抛光机100围绕机械手200布置，从而可以大大地减小晶圆的传输距离，并大大地减少晶圆的传输时间。而且，多个化学机械抛光机100可以独立地对晶圆进行抛光，当其中一个化学机械抛光机100停机时，其他的化学机械抛光机100可以继续进行抛光。因此，化学机械抛光设备10具有工作效率高的优点。

如图2-4所示，在本发明的一些示例中，机械手200可以是关节机械手，其中关节机械手可以包括基座210和安装在基座210上的手臂220。关节机械手的手臂220可以抓取并搬运晶圆，而且手臂220可以以基座210为中心旋转且可以进行伸缩。

在本发明的一个具体示例中，机械手200可以是多臂机械手，例如多臂关节机械手，从而可以同时抓取并搬运多个晶圆。如图5和图6所示，机械手200可以是具有两个手臂220的关节机械手，这两个手臂220可以安装在关节机械手的基座210上。

如图7所示，在本发明的一些示例中，机械手200可以是四臂机械手，所述四臂机械手可以具有基座210和可旋转地安装在基座210上且成十字形布置的四个手臂220，四个手臂220可以沿基座210的径向方向可伸缩且可以沿基座210的轴向方向移动。其中，在图7中，基座210的径向方向为水平方向，基座210的轴向方向为上下方向(图2中的箭头A所示方向)。

如图1所示，在本发明的一些示例中，每个化学机械抛光机100可以包括工作平台110、抛光盘120、修整器130、抛光液输送器140、抛光头支架、装卸平台160和抛光头170。具体而言，抛光盘120可以安装在工作平台110的上表面上，修整器130和抛光液输送器140可以分别安装在工作平台110的上表面上且邻近抛光盘120。所述抛光头支架可以安装在工作平台110的上表面上，装卸平台160可以安装在工作平台110的上表面上且可以位于工作平台110的邻近机械手200的基座210的一侧，即装卸平台160可以设在基座210和抛光盘120之间。抛光头170可以可旋转且可以在抛光盘120和装卸平台160之间可移动地安装在所述抛光头支架上。

具体地，所述抛光头支架可以包括水平基板151和支撑侧板152，水平基板151可以形成有在其厚度方向上贯通的凹槽153，凹槽153可以在水平基板151的纵向一端敞开且可以朝向水平纵向另一端延伸。换言之，凹槽153的一端可以敞开而另一端可以封闭。支撑侧板152可以分别与水平基板151相连且可以分别位于凹槽153的横向两侧用于支撑水平基板151，其中水平基板151的所述纵向一端可以在纵向上延伸超出支撑侧板152以构成悬臂端，所述悬臂端可以伸到抛光盘120的上方。

在本发明的一个具体示例中，如图1所示，支撑侧板152的上端可以分别与水平基板151的底面相连。两个水平基板151在横向上可以分别位于凹槽153的两侧，水平基板151的左端可以沿纵向延伸超出支撑侧板152的左侧，从而水平基板151的左端可以构成所述悬臂端。水平基板151的右端可以延伸出支撑侧板152，也可以与它们平齐。所述抛光头支架类似于跳台的形式，因此也可以称为跳台式抛光头支架。支撑侧板152的底表面可以位于同一水平面上，由此当支撑侧板152安装到化学机械抛光机100的工作平台110上时，可以保证水平基板151水平。具体地，水平基板151可以是U形，凹槽153的封闭端为弧形。

如图1所示，在本发明的一个示例中，工作平台110可以是大体矩形框体。所述抛光头支架可以安装在工作平台110上，且所述抛光头支架的水平基板151的所述悬臂端可以延伸到抛光盘120的上面。装卸平台160可以安装在工作平台110的上表面上并且可以位于所述抛光头支架的下方、两个支撑侧板152之间。例如，抛光盘120和装卸平台160的中心可以位于水平基板151上的凹槽153的纵向中心线上。

在本发明的一个示例中，如图1所示，在水平基板151的上表面上，在凹槽153的横向两侧可以设有两条平行的导轨154，抛光头170可以通过承架155支撑在导轨154上。具体地，在承架155的下方可以设有滑块，所述滑块可以移动地支撑在导轨154上。在承架155上面可以设有驱动电机156，驱动电机156的输出轴可以通过减速器与承架155下方的抛光头170相连，以便驱动抛光头170旋转。承架155可以由伺服电机157驱动沿纵向在导轨154上移动和摆动，从而使抛光头170可以分别移动到抛光盘120上方和装卸平台160上方。

如图2-7所示，在本发明的一些示例中，多个化学机械抛光机100的多个装卸平台160的工作面可以在同一水平面上。这样，在利用机械手200在多个化学机械抛光机100之间搬运晶圆时，机械手200的手臂220不需要在基座210的轴向方向(即图2-7中的上下方向)上移动，只需要在基座210的径向方向上移动和以基座210为中心进行旋转即可，从而可以进一步地减小晶圆的传输距离和减少晶圆的传输时间，进一步提高了化学机械抛光设备10的工作效率。

在本发明的一些示例中，如图2-7所示，多个化学机械抛光机100的多个装卸平台160与基座210之间的距离可以相同。换言之，基座210与每个化学机械抛光机100的装卸平台160的距离都可以是一个固定值。具体地，每个化学机械抛光机100的装卸平台160的工作面可以是圆形，其中多个装卸平台160的多个所述工作面的圆心可以分布在以基座210的中心线上的点为圆心的圆周上。这样，在利用机械手200在多个化学机械抛光机100之间搬运晶圆时，机械手200的手臂220不需要在基座210的径向方向上移动，只需要在基座210的轴向方向上移动和以基座210为圆心进行旋转即可，从而可以进一步地减小晶圆的传输距离和减少晶圆的传输时间，进一步提高了化学机械抛光设备10的工作效率。

有利地，多个化学机械抛光机100的多个装卸平台160的所述多个工作面可以在同一水平面上，并且多个化学机械抛光机100的多个装卸平台160与基座210之间的距离可以相同。这样，在利用机械手200在多个化学机械抛光机100之间搬运晶圆时，机械手200的手臂220只需要以基座210为圆心进行旋转，从而可以进一步地减小晶圆的传输距离和减少晶圆的传输时间，进一步提高了化学机械抛光设备10的工作效率。

如图2-7所示，在本发明的一些示例中，过渡装置300可以是过渡平台。其中，所述过渡平台可以具有用于放置晶圆的放置面310。在本发明的一个具体示例中，如图4和图6所示，所述过渡平台可以设有多层放置面310以放置多个晶圆，其中多个放置面310的上部可以用于放置未抛光晶圆，多个放置面310的下部可以用于放置抛光后的晶圆。在本发明的另一个具体示例中，如图5和图7所示，所述过渡平台可以包括第一平台320和第二平台330，第一平台320可以具有用于放置未抛光晶圆的第一放置面321，且第二平台330可以具有用于放置抛光后的晶圆的第二放置面331。

如图2、图5和图7所示，在本发明的一些示例中，第一放置面321、第二放置面331和多个装卸平台160的多个工作面可以在同一水平面上。这样，在利用机械手200搬运晶圆时，机械手200的手臂220不需要在基座210的轴向方向上移动，只需要在基座210的径向方向上移动和以基座210为圆心进行旋转即可，从而可以进一步地减小晶圆的传输距离和减少晶圆的传输时间，进一步提高了化学机械抛光设备10的工作效率。

在本发明的一些示例中，如图2、图5和图7所示，第一平台320、第二平台330和多个装卸平台160与基座210之间的距离可以相同。换言之，基座210与第一平台320、第二平台330和每个化学机械抛光机100的装卸平台160的距离都可以是一个固定值。具体地，第一放置面321和第二放置面331都可以是圆形，每个化学机械抛光机100的装卸平台160的工作面可以是圆形，其中第一放置面321的圆心、第二放置面331的圆心和多个装卸平台160的多个所述工作面的圆心可以分布在以基座210的中心线上的点为圆心的圆周上。这样，在利用机械手200搬运晶圆时，机械手200的手臂220不需要在基座210的径向方向上移动，只需要在基座210的轴向方向上移动和以基座210为圆心进行旋转即可，从而可以进一步地减小晶圆的传输距离和减少晶圆的传输时间，进一步提高了化学机械抛光设备10的工作效率。

有利地，第一放置面321、第二放置面331和多个装卸平台160的多个工作面可以在同一水平面上，并且第一平台320、第二平台330和多个装卸平台160与基座210之间的距离可以相同。这样，在利用机械手200搬运晶圆时，机械手200的手臂220只需要以基座210为圆心进行旋转，从而可以进一步地减小晶圆的传输距离和减少晶圆的传输时间，进一步提高了化学机械抛光设备10的工作效率。

在本发明的一些示例中，第一放置面321的圆心和多个装卸平台160的多个所述工作面的圆心可以等间距地分布在以基座210的中心线上的点为圆心的圆周上。机械手200可以是多臂机械手，其中机械手200的多个手臂220与第一平台320和多个装卸平台160一一对应。如图7所示，在本发明的一个示例中，装卸平台160可以是三个(即化学机械抛光机100可以是三个)，机械手200可以是四臂机械手，所述四臂机械手可以具有基座210和可以可旋转地安装在基座210上且可以成十字形布置的四个手臂220，四个手臂220可以沿基座210的径向方向可伸缩，其中两个装卸平台160可以沿所述圆周的径向相对，另一个装卸平台160与第一平台320可以沿所述圆周的径向相对。也就是说，三个装卸平台160和第一平台320可以成十字形布置。这样，所述四臂机械手可以同时抓取四个晶圆(一个手臂220抓取一个晶圆)，并可以通过将四个手臂220同时旋转九十度来实现在三个化学机械抛光机100之间、以及化学机械抛光机100和第一平台320之间搬运晶圆。在本发明的一个具体示例中，第二平台330可以设在第一平台320和与第一平台320相邻的装卸平台160之间。换言之，第一放置面321的圆心和所述圆周的圆心的连线与第二放置面331的圆心和所述圆周的圆心的连线的夹角小于九十度。

下面参照图1-7描述根据本发明实施例的化学机械抛光的方法。本发明实施例的化学机械抛光方法例如可以利用化学机械抛光设备10进行，但并不限于此，根据本发明实施例的化学机械抛光方法可以包括以下步骤：

A)通过机械手200将过渡装置300上的晶圆搬运到多个化学机械抛光机100中的至少一个上以便利用多个化学机械抛光机100对晶圆进行抛光；

B)通过机械手200将抛光后的晶圆搬运到过渡装置300上；和

C)重复步骤A)和B)直到完成所有晶圆的抛光。

根据本发明实施例的利用化学机械抛光设备10进行化学机械抛光的方法具有晶圆传输距离短、晶圆传输时间短和工作效率高的优点。

本领域技术人员可以理解的是，过渡装置300上可以放置一个未抛光晶圆或多个未抛光晶圆。当过渡装置300上的未抛光晶圆全部被取走后，可以再向过渡装置300提供未抛光晶圆以使化学机械抛光持续进行。当抛光后的晶圆被搬运到过渡装置300后，可以将抛光后的晶圆从过渡装置300上取走以进行后续操作。

在本发明的一些实施例中，所述步骤A)可以包括：可以通过机械手200将多个晶圆从过渡装置300上分别搬运到多个化学机械抛光机100上以便利用多个化学机械抛光机100对所述多个晶圆进行抛光；所述步骤B)可以包括：可以通过机械手200将由多个化学机械抛光机100抛光后的多个晶圆分别搬运到过渡装置300上。这样可以同时对多个晶圆进行化学机械抛光，从而进一步提高工作效率。

具体地，化学机械抛光机100可以是三个，且机械手200可以是多臂机械手，即可以利用多臂机械手和三个化学机械抛光机100对晶圆进行化学机械抛光。其中，所述多臂机械手可以将三个晶圆同时从过渡装置300上搬运到三个化学机械抛光机100上以便通过三个化学机械抛光机100同时对三个晶圆进行抛光。然后，所述多臂机械手可以将三个化学机械抛光机100抛光后的三个晶圆同时搬运到过渡装置300上。

在本发明的一个实施例中，化学机械抛光机100可以是三个(即第一、第二和第三化学机械抛光机)，且机械手200可以是单臂机械手，即可以利用单臂机械手和三个化学机械抛光机100对晶圆进行化学机械抛光。其中，所述单臂机械手可以将三个晶圆依次从过渡装置300上搬运到三个化学机械抛光机100上以便通过三个化学机械抛光机100对三个晶圆进行抛光。然后，所述单臂机械手可以将抛光后的三个晶圆从三个化学机械抛光机100搬运到过渡装置300上。

在本发明的一些示例中，所述步骤A)可以包括：

A1)可以通过机械手200将一个晶圆从过渡装置300上搬运到多个化学机械抛光机100中的第一化学机械抛光机上进行第一次抛光；

A2)可以通过机械手200将经过第一次抛光后的晶圆从所述第一化学机械抛光机搬运到第二化学机械抛光机进行第二次抛光并可以重复步骤A1)；和

A3)可以通过机械手200将经过第二次抛光后的晶圆从所述第二化学机械抛光机顺序搬运到多个化学机械抛光机100中的其余化学机械抛光机以顺序进行抛光并可以重复步骤A2)。

所述步骤B)可以包括：B1)可以通过机械手200将经过最后一次抛光后的晶圆搬运到过渡装置300上。

具体地，如图2和图3所示，化学机械抛光机100可以是三个，且机械手200可以是单臂机械手，过渡装置300可以包括用于放置未抛光晶圆的第一平台320和用于放置抛光后的晶圆的第二平台330。其中，所述步骤A)可以包括：

A1)可以通过机械手200将一个晶圆从第一平台320上搬运到这三个化学机械抛光机100中的第一化学机械抛光机上进行粗抛光。

A2)可以通过机械手200将经过粗抛光后的晶圆从所述第一化学机械抛光机搬运到第二化学机械抛光机进行细抛光并可以重复步骤A1)。具体而言，首先可以通过机械手200将经过粗抛光后的晶圆从所述第一化学机械抛光机搬运到第二化学机械抛光机进行细抛光，然后可以通过机械手200将一个晶圆从第一平台320上搬运到所述第一化学机械抛光机上进行粗抛光。和

A3)可以通过机械手200将经过细抛光后的晶圆从所述第二化学机械抛光机搬运到第三化学机械抛光机以进行精抛光并可以重复步骤A2)。

具体而言，首先可以通过机械手200将经过细抛光后的晶圆从所述第二化学机械抛光机搬运到第三化学机械抛光机以进行精抛光，然后可以通过机械手200将经过粗抛光后的晶圆从所述第一化学机械抛光机搬运到所述第二化学机械抛光机进行细抛光，最后可以通过机械手200将一个晶圆从第一平台320上搬运到所述第一化学机械抛光机上进行粗抛光。

所述步骤B)可以包括：B1)可以通过机械手200将经过精抛光后的晶圆搬运到第二平台330上。

最后重复上述步骤直到完成所有晶圆的抛光。具体而言，在机械手200将经过精抛光后的晶圆搬运到第二平台330上后，首先可以通过机械手200将经过细抛光后的晶圆从所述第二化学机械抛光机搬运到所述第三化学机械抛光机以进行精抛光，然后可以通过机械手200将经过粗抛光后的晶圆从所述第一化学机械抛光机搬运到所述第二化学机械抛光机进行细抛光，最后可以通过机械手200将一个晶圆从第一平台320上搬运到所述第一化学机械抛光机上进行粗抛光。换言之，第一平台320、所述第一化学机械抛光机、所述第二化学机械抛光机、所述第三化学机械抛光机和第二平台330可以组成一个化学机械抛光流水线，多个未抛光晶圆依次经过第一平台320、所述第一化学机械抛光机、所述第二化学机械抛光机、所述第三化学机械抛光机和第二平台330(即经过所述化学机械抛光流水线)以进行化学机械抛光。

在本发明的一个实施例中，化学机械抛光机100可以是三个，机械手200可以是四臂机械手，且过渡装置300可以包括第一平台320和第二平台330。其中，所述步骤A)可以包括：

A1)可以通过所述四臂机械手的第一手臂将一个晶圆从第一平台320上搬运到三个化学机械抛光机100中的第一化学机械抛光机上进行粗抛光；

A2)可以通过所述四臂机械手的第二手臂将经过粗抛光后的晶圆从所述第一化学机械抛光机搬运到第二化学机械抛光机进行细抛光并可以重复步骤A1)；和

A3)可以通过所述四臂机械手的第三手臂将经过细抛光后的晶圆从所述第二化学机械抛光机搬运到第三化学机械抛光机以进行精抛光并可以重复步骤A2)；

所述步骤B)可以包括：B1)可以通过所述四臂机械手的第四手臂将经过精抛光后的晶圆搬运到第二平台330上。

具体地，如图7所示，所述四臂机械手可以具有基座210和可以可旋转地安装在基座210上且可以成十字形布置的四个手臂220，其中第一平台320的第一放置面321的圆心、第二平台330的第二放置面331的圆心和三个化学机械抛光机100的三个装卸平台160的工作面的圆心可以分布在以基座210的中心线上的点为圆心的圆周上，两个化学机械抛光机100的装卸平台160可以沿所述圆周的径向相对，另一个装卸平台160与第一平台320可以沿所述圆周的径向相对，第二平台330可以设在第一平台320和与第一平台320相邻的装卸平台160之间。换言之，第一平台320的第一放置面321的圆心和所述圆周的圆心的连线与第二平台330的第二放置面331的圆心和所述圆周的圆心的连线的夹角θ小于九十度。其中所述步骤A)可以包括：

A1)可以通过所述四臂机械手的第一手臂221从第一平台320上抓取一个未抛光晶圆，然后所述四臂机械手可以旋转九十度以使第一手臂221将未抛光晶圆搬运到三个化学机械抛光机100中的第一化学机械抛光机(例如图7中右侧的一个抛光机100)上进行粗抛光，随后所述四臂机械手可以反向旋转九十度以复位。可以理解的是，随后所述四臂机械手也可以继续旋转九十度，与反向旋转九十度相比，所述四臂机械手的四个手臂依次换位。

A2)可以通过所述四臂机械手的第二手臂222从所述第一化学机械抛光机上抓取经过粗抛光后的晶圆并可以重复步骤A1)。具体而言，可以通过所述四臂机械手的第二手臂222从所述第一化学机械抛光机上抓取经过粗抛光后的晶圆且可以通过第一手臂221从第一平台320上抓取一个未抛光晶圆，然后所述四臂机械手可以旋转九十度以使第二手臂222将经过粗抛光后的晶圆从所述第一化学机械抛光机搬运到第二化学机械抛光机进行细抛光且使第一手臂221将未抛光晶圆搬运到所述第一化学机械抛光机上进行粗抛光，随后所述四臂机械手可以反向针旋转九十度。

A3)可以通过所述四臂机械手的第三手臂223从所述第二化学机械抛光机上抓取经过细抛光后的晶圆并重复步骤A2)。具体而言，可以通过所述四臂机械手的第三手臂223从所述第二化学机械抛光机上抓取经过细抛光后的晶圆、通过第二手臂222从所述第一化学机械抛光机上抓取经过粗抛光后的晶圆、以及通过第一手臂221从第一平台320上抓取一个未抛光晶圆，然后所述四臂机械手可以旋转九十度以使第三手臂223将经过细抛光后的晶圆从所述第二化学机械抛光机搬运到第三化学机械抛光机进行精抛光、使第二手臂222将经过粗抛光后的晶圆从所述第一化学机械抛光机搬运到所述第二化学机械抛光机进行细抛光、以及使第一手臂221将未抛光晶圆搬运到所述第一化学机械抛光机上进行粗抛光，随后所述四臂机械手可以反向旋转九十度以复位。

A4)可以通过所述四臂机械手的第四手臂224从所述第三化学机械抛光机上抓取经过精抛光后的晶圆、通过第三手臂223从所述第二化学机械抛光机上抓取经过细抛光后的晶圆、通过第二手臂222从所述第一化学机械抛光机上抓取经过粗抛光后的晶圆、以及通过第一手臂221从第一平台320上抓取一个未抛光晶圆，然后所述四臂机械手可以旋转九十度以使第三手臂223将经过细抛光后的晶圆从所述第二化学机械抛光机搬运到第三化学机械抛光机进行精抛光、使第二手臂222将经过粗抛光后的晶圆从所述第一化学机械抛光机搬运到所述第二化学机械抛光机进行细抛光、以及使第一手臂221将未抛光晶圆搬运到所述第一化学机械抛光机上进行粗抛光；

所述步骤B)可以包括：B1)所述四臂机械手可以反向旋转角度θ以使第四手臂224将经过第三化学机械抛光机精抛光后的晶圆搬运到第二平台330上，随后所述四臂机械手可以反向旋转角度90-θ以复位。可以理解的是，随后所述四臂机械手也可以正向旋转角度θ以复位，与反向旋转角度90-θ相比，所述四臂机械手的四个手臂依次换位。

根据本发明实施例的化学机械抛光的方法具有晶圆传输距离短、晶圆传输时间短和工作效率高的优点。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (1)

1.一种利用化学机械抛光设备进行化学机械抛光的方法，其特征在于，所述化学机械抛光设备包括三个化学机械抛光机、四臂机械手和过渡装置，其中所述三个化学机械抛光机和所述过渡装置围绕所述四臂机械手布置，所述过渡装置包括第一平台和第二平台，所述四臂机械手具有基座和可旋转地安装在所述基座上且成十字形布置的四个手臂，其中所述第一平台的第一放置面的圆心、所述第二平台的第二放置面的圆心和所述三个化学机械抛光机的三个装卸平台的工作面的圆心分布在以所述基座的中心线上的点为圆心的圆周上，其中两个所述化学机械抛光机的装卸平台沿所述圆周的径向相对，另一个所述装卸平台与所述第一平台沿所述圆周的径向相对，所述第二平台设在所述第一平台和与所述第一平台相邻的所述装卸平台之间，所述第一平台的第一放置面的圆心与所述圆周的圆心的连线与所述第二平台的第二放置面的圆心与所述圆周的圆心的连线之间的夹角为θ，

所述方法包括以下步骤：

步骤A）包括：

A1)通过所述四臂机械手的第一手臂从所述第一平台上抓取一个未抛光晶圆，然后所述四臂机械手旋转九十度以使所述第一手臂将未抛光晶圆搬运到所述三个化学机械抛光机中的第一化学机械抛光机上进行粗抛光，随后所述四臂机械手反向旋转九十度；

A2)通过所述四臂机械手的第二手臂从所述第一化学机械抛光机上抓取经过粗抛光后的晶圆并重复步骤A1）以使所述第二手臂将经过粗抛光后的晶圆从所述第一化学机械抛光机搬运到第二化学机械抛光机进行细抛光且使所述第一手臂将未抛光晶圆搬运到所述第一化学机械抛光机上进行粗抛光；

A3)通过所述四臂机械手的第三手臂从所述第二化学机械抛光机上抓取经过细抛光后的晶圆并重复步骤A2）以同时使所述第三手臂将经过细抛光后的晶圆从所述第二化学机械抛光机搬运到第三化学机械抛光机进行精抛光、使所述第二手臂将经过粗抛光后的晶圆从所述第一化学机械抛光机搬运到所述第二化学机械抛光机进行细抛光、以及使所述第一手臂将未抛光晶圆搬运到所述第一化学机械抛光机上进行粗抛光；和

A4）通过所述四臂机械手的第四手臂从所述第三化学机械抛光机上抓取经过精抛光后的晶圆、通过所述第三手臂从所述第二化学机械抛光机上抓取经过细抛光后的晶圆、通过所述第二手臂从所述第一化学机械抛光机上抓取经过粗抛光后的晶圆、以及通过所述第一手臂从所述第一平台上抓取一个未抛光晶圆，然后所述四臂机械手旋转九十度以使所述第三手臂将经过细抛光后的晶圆从所述第二化学机械抛光机搬运到第三化学机械抛光机进行精抛光、使所述第二手臂将经过粗抛光后的晶圆从所述第一化学机械抛光机搬运到所述第二化学机械抛光机进行细抛光、以及使所述第一手臂将未抛光晶圆搬运到所述第一化学机械抛光机上进行粗抛光；

步骤B）包括：B1)所述四臂机械手反向旋转角度θ以使所述第四手臂将经过精抛光后的晶圆搬运到所述第二平台上，随后所述四臂机械手反向旋转90-θ度；以及

C）重复步骤A）和B）直到完成所有晶圆的抛光。

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