CN102658519B - 化学机械研磨机台 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种化学机械研磨机台，包括基座、位于基座上的研磨垫和清洁头加载/载出装置、位于基座上方的旋转头单元以及旋转头单元上的研磨头，所述清洁头加载/载出装置包括加载杯、位于加载杯内的基架以及位于加载杯内用于定位基架上晶片的对心部件，所述对心部件包括对心部件气缸以及与对心部件气缸联动的卡位部件，所述对心部件气缸的进气管上设有一调节气压的阀体，通过所述阀体调节所述卡位部件对基架上晶片的对心。本发明在化学机械研磨机台的清洁头加载/载出装置的对心部件气缸上增设一个阀体，调节对心部件气缸的动作气压，提高对心部件的对心效果，减少对心部件气缸的更换频率，进而降低生产成本提高生产效率。
Description
技术领域
本发明涉及半导体领域，特别涉及一种化学机械研磨机台。
背景技术
在由晶片制造出半导体组件的过程中，晶片表面平坦化十分重要，平坦的表面对于浅沟槽隔离(STI)层、层间介质层(ILD)、金属层间介电层(IMD)而言皆相当重要，所述平坦化工艺中中最常用的是化学机械研磨(CMP)。
如图1所示，传统的化学机械研磨机台包括基座100、位于基座100上的一个或多个研磨垫101、清洁头加载/载出装置102(HCLU，head clean load/unload)、位于基座100上方的旋转头单元103以及旋转头单元103上的研磨头104。
所述基座100上还为每个研磨垫101设有研磨垫调整器105和研磨浆供给器106，所述研磨垫调整器105扫过研磨垫101以调整研磨垫101的表面，所述研磨浆供给器106为研磨垫101表面提供研磨浆。
旋转头单元103包括多个研磨头104，所述研磨头104分别固定在旋转杆107上，所述旋转杆107由位于旋转单元框架内的驱动装置(图中未示)来带动旋转，研磨头104托住晶片且对晶片加压，使晶片紧贴研磨垫101上表面以完成晶片的平坦化。
如图2所示，所述清洁头加载/载出装置102包括加载杯108(load cup)、位于加载杯108内的基架109(pedestal)以及位于加载杯108内用于定位基架109上晶片的对心部件110，所述加载杯108用以分别将晶片加载至研磨垫101上与从研磨垫101上将晶片载出，所述清洁头加载/载出装置102还包括位于基架109上表面以及位于加载杯内基架109外侧的喷淋装置116。所述喷淋装置116用于清洗晶片，还可以清洗旋转头单元103上的研磨头104。所述加载杯108和基架109都设有升降机构(图中未示)，如图3所示，所述对心部件110包括对心部件气缸111以及与对心部件气缸111联动的卡位部件112。
随着时间的推移，所述对心部件气缸111的伸缩杆113伸缩长度以及所述对心部件气缸111动作速度的变化，使得对心部件110的对心效果变差，化学机械研磨机台装载晶圆时会经常发生晶圆装载不到研磨头上，或是装载的不是很好，导致后续研磨过程中发生问题，所以需要调整对心部件气缸。然而，由于清洁头加载/载出装置102上的对心部件气缸111的调节空间小，工作人员需要将对心部件气缸111拆下来调整后再安装回去；再者，所述对心部件气缸111的伸缩杆113长度很不容易调节，需调试多次，且成功率不高；同时，由于所述对心部件气缸111一路靠气体(气压)来控制活动，另一路靠弹簧117来控制活动，对心部件气缸111通气体后伸缩杆113联动卡位部件112对基架109上的晶片进行对心，通过弹簧117的恢复力复位伸缩杆113联动卡位部件112松开基架109上的晶片，随着时间的推移，弹簧的斥力势必减弱，进而造成跟最初对心部件气缸111的气压不平衡，所以，要保持对心部件气缸111有很好的对心效果，要换掉对心部件气缸111，从而化学机械研磨机台生产成本高且效率低。
发明内容
本发明的目的是提供一种化学机械研磨机台，提高对心部件的对心效果，以提高效率节省成本。
本发明的技术解决方案是一种化学机械研磨机台，包括基座、位于基座上的研磨垫和清洁头加载/载出装置、位于基座上方的旋转头单元以及固定于旋转头单元上并用于将晶片托住并下压至研磨垫上研磨的研磨头，其特征在于：所述清洁头加载/载出装置包括用于将待研磨的晶片加载至研磨垫上以及将研磨垫上研磨好的晶片载出的加载杯、位于加载杯内并用于承载晶片的基架以及位于加载杯内并用于定位基架上晶片的对心部件；所述对心部件包括对心部件气缸以及与对心部件气缸联动的卡位部件，所述对心部件气缸的进气管上设有一调节气压的阀体，通过所述阀体调节所述卡位部件对基架上晶片的对心。
作为优选：所述对心部件气缸包括伸缩杆和弹簧，所述对心部件气缸驱动伸缩杆联动所述卡位部件定位晶片，所述对心部件气缸通过弹簧复位伸缩杆联动所述卡位部件以使所述卡位部件松开晶片。
作为优选：所述阀体为手动阀。
作为优选：所述清洁头加载/载出装置还包括位于基架上表面以及位于加载杯内的基架外侧的喷淋装置。
作为优选：所述清洁头加载/载出装置还包括分别用于升降加载杯和基架的升降气缸。
作为优选：所述基座上还设有研磨垫调整器和研磨浆供给器，所述研磨垫调整器用以调整研磨垫，所述研磨浆供给器提供基座中研磨垫表面研磨浆的供给。
与现有技术相比，本发明在化学机械研磨机台的清洁头加载/载出装置的对心部件气缸上增设一个阀体，调节对心部件气缸的动作气压，以控制与其联动的卡位部件对基架上晶片的对心定位，进而提高对心部件的对心效果，减少化学机械研磨机台的研磨头报警频率以及对心部件气缸的更换频率，进而降低生产成本，提高生产效率。
附图说明
图1是现有化学机械研磨机台的机构示意图；
图2是现有技术化学机械研磨机台中清洁头加载/载出装置的结构示意图；
图3是现有化学机械研磨机台中对心部件气缸的结构示意图；
图4是本发明化学机械研磨机台中对心部件气缸的结构示意图。
具体实施方式
本发明下面将结合附图作进一步详述：
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。
其次，本发明利用示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是实例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
本发明的化学机械研磨机台与现有技术的化学机械研磨机台的结构基本相同，主要对清洁头加载/载出装置的对心部件处增设一个调节对心部件气缸气压的阀体，因此，本发明的化学机械研磨机台可以继续参考图1和图2。
请继续参阅图1、图2所示，本实施例提供一种化学机械研磨机台，包括基座100、位于基座100上的研磨垫101、清洁头加载/载出装置102、位于基座100上方的旋转头单元103以及旋转头单元103上的研磨头104，所述清洁头加载/载出装置102包括加载杯108、位于加载杯105内的基架109以及位于加载杯105内用于定位基架109上晶片的对心部件110，所述对心部件110包括对心部件气缸111以及与对心部件气缸联动的卡位部件112。
所述基座100上还设有研磨垫调整器105和研磨浆供给器106，所述研磨垫调整器105用于扫过研磨垫101以调整研磨垫101，所述研磨浆供给器106提供基座100中研磨垫101表面研磨浆的供给。
所述旋转头单元103包括多个研磨头104用以托住与固定晶片于研磨垫101上，所述研磨头104分别固定在旋转杆107上，所述旋转杆107由位于旋转单元框架内的驱动装置(图中未示)来带动旋转，研磨头104托住晶片且向晶片表面加压，使晶片紧压在研磨垫101上，旋转杆107通过带动研磨头104转动来带动晶片转动，使得晶片与研磨垫101相对转动，以完成研磨垫101对晶片的平坦化。
所述清洁头加载/载出装置102的加载杯108用以分别将晶片加载至研磨垫101上与从研磨垫101上将晶片载出，所述清洁头加载/载出装置102还包括位于基架109上表面以及位于加载杯内的基架109外侧的喷淋装置116。所述喷淋装置116用于清洗晶片，还可以清洗旋转头单元103上的研磨头104。所述清洁头加载/载出装置102还包括分别用于升降加载杯108和基架109的升降气缸(图中未示)。
接下来，对本实施例的化学机械研磨机台的清洁头加载/载出装置的对心部件做详细描述。如图4所示，所述对心部件气缸111包括伸缩杆113和弹簧117，所述对心部件气缸111的驱动伸缩杆113联动卡位部件112对基架109上晶片进行对心定位，所述对心部件气缸111通过弹簧117复位伸缩杆113联动所述卡位部件112以使所述卡位部件112松开基架109上晶片。所述对心部件气缸111的进气管114上设有一调节气压的阀体115。所述阀体115调节对心部件气缸111的进气压来调整对心部件气缸111的伸缩杆113的长度，满足较好的对心效果，同时还可以调整对心部件气缸111的伸缩杆113与对心部件气缸111的弹簧117的平衡。所述阀体115可以为手动阀，便于调节，所述阀体115也可以为自动阀，操作方便。
本实施例的化学机械研磨机台的工作原理如下：
通过机械臂将晶片放在清洁头加载/载出装置102的基架109上，对心部件气缸111通气驱动伸缩杆113动作联动卡位部件112对基架109上的晶片进行对心定位，接着对心部件气缸111的伸缩杆113在弹簧117的回复力复位联动卡位部件112松开基架109上的晶片，接着旋转头单元103上的研磨头104拾取晶片，重复上述操作拾取多个晶片，然后研磨头104托住晶片且向晶片加压以将晶片压紧研磨垫101表面进行研磨，晶片研磨完后，由研磨头104将研磨好的晶片放置到清洁头加载/载出装置102的基架109上，通过基架109上表面以及位于加载杯108内的基架109外侧的喷淋装置116对研磨好的晶片进行清洗，最后由机械臂取走所述清洗完的晶片。
本发明在化学机械研磨机台的清洁头加载/载出装置的对心部件气缸上增设一个阀体，调节对心部件气缸的动作气压，以控制与其联动的卡位部件对基架上晶片的对心定位，进而提高对心部件的对心效果，减少化学机械研磨机台的研磨头报警频率以及对心部件气缸的更换频率，进而降低生产成本提高生产效率。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明权利要求的涵盖范围。
Claims (5)
1.一种化学机械研磨机台，包括基座、位于基座上的研磨垫和清洁头加载/载出装置、位于基座上方的旋转头单元以及固定于旋转头单元上并用于将晶片托住并下压至研磨垫上研磨的研磨头，其特征在于：所述清洁头加载/载出装置包括用于将待研磨的晶片加载至研磨垫上以及将研磨垫上研磨好的晶片载出的加载杯、位于加载杯内并用于承载晶片的基架以及位于加载杯内并用于定位基架上晶片的对心部件；所述对心部件包括对心部件气缸以及与对心部件气缸联动的卡位部件，所述对心部件气缸的进气管上设有一调节气压的阀体，通过所述阀体调节所述卡位部件对基架上晶片的对心；所述对心部件气缸包括伸缩杆和弹簧，所述对心部件气缸驱动伸缩杆联动所述卡位部件定位晶片，所述对心部件气缸通过弹簧复位伸缩杆联动所述卡位部件以使所述卡位部件松开晶片，所述阀体调节对心部件气缸的进气压来调整对心部件气缸的伸缩杆的长度，还调整对心部件气缸的伸缩杆与对心部件气缸的弹簧的平衡。
2.根据权利要求1所述的化学机械研磨机台，其特征在于：所述阀体为手动阀。
3.根据权利要求1所述的化学机械研磨机台，其特征在于：所述清洁头加载/载出装置还包括位于基架上表面以及位于加载杯内的基架外侧的喷淋装置。
4.根据权利要求1所述的化学机械研磨机台，其特征在于：所述清洁头加载/载出装置还包括分别用于升降加载杯和基架的升降气缸。
5.根据权利要求1所述的化学机械研磨机台，其特征在于：所述基座上还设有研磨垫调整器和研磨浆供给器，所述研磨垫调整器用于调整研磨垫表面，所述研磨浆供给器用于向基座中研磨垫表面提供研磨浆。
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