CN106737055A - 化学机械抛光机及用于其的抛光组件 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种化学机械抛光机及用于其的抛光组件，所述抛光组件包括：下支架、上支架、驱动转塔和两个抛光头组件，下支架上设有工作台和抛光盘；上支架架设在下支架上；驱动转塔悬挂在上支架上且驱动转塔的至少一部分相对于下支架可枢转；两个抛光组件分别设在驱动转塔上，以在驱动转塔的枢转下在与工作台位置对应的装卸位置和与抛光盘位置对应的抛光位置之间可移动，其中，当两个抛光头组件中的其中一个位于装卸位置时，另一个位于抛光位置。根据本发明实施例的用于化学机械抛光机的抛光组件，一个抛光头组件进行抛光时，另一个抛光头组件可以执行装卸晶圆，两个抛光头组件可以交替抛光，从而可以持续不间断工作，进而可以提高工作效率。

Description

化学机械抛光机及用于其的抛光组件

技术领域

本发明涉及平坦化加工技术领域，更具体地，涉及一种化学机械抛光机及用于其的抛光组件。

背景技术

相关技术中的化学机械抛光机，通常设有一个抛光头，通过抛光头的平移在抛光工位和装载工位之间切换。抛光头在执行装卸晶圆时，抛光盘只能闲置，加上晶圆的装卸与传送耗时较长，化学抛光机的整体工作效率较低。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明提出了一种用于化学机械抛光机的抛光组件，所述抛光组件中一个抛光头组件进行抛光时，另一个抛光头组件可以执行装卸晶圆，两个抛光头组件可以交替抛光，从而可以持续不间断工作，进而可以提高工作效率。

本发明还提出了一种具有上述抛光组件的化学机械抛光机。

根据本发明实施例的用于化学机械抛光机的抛光组件，包括：下支架、上支架、驱动转塔和两个抛光头组件，所述下支架上设有工作台和抛光盘；所述上支架架设在所述下支架上；所述驱动转塔悬挂在所述上支架上且所述驱动转塔的至少一部分相对于所述下支架可枢转；用于装卸晶圆和夹持晶圆进行抛光的两个抛光头组件，两个所述抛光组件分别设在所述驱动转塔上，以在所述驱动转塔的枢转下在与所述工作台位置对应的装卸位置和与所述抛光盘位置对应的抛光位置之间可移动，其中，当两个抛光头组件中的其中一个位于装卸位置时，两个所述抛光头组件中的其中另一个位于所述抛光位置。

根据本发明实施例的用于化学机械抛光机的抛光组件，一个抛光头组件进行抛光时，另一个抛光头组件可以执行装卸晶圆，两个抛光头组件可以交替抛光，从而可以持续不间断工作，进而可以提高工作效率。

另外，根据本发明上述实施例的用于化学机械抛光机的抛光组件还可以具有如下附加的技术特征：

根据本发明的一些实施例，所述驱动转塔包括：转塔轴，所述转塔轴的上端与所述上支架可枢转地相连，所述转塔轴沿竖直方向由上向下延伸；转塔平台，所述转塔平台与所述转塔轴的下端相连，两个所述抛光头组件设在所述转塔平台上且位于所述转塔轴的两侧；转塔驱动器，所述转塔驱动器安装在所述上支架上且与所述转塔轴相连以驱动所述转塔轴带动所述转塔平台枢转。

根据本发明的一些实施例，所述转塔组件还包括：转塔变速器，所述转塔驱动器通过所述转塔变速器驱动所述转塔轴枢转。

可选地，所述上支架包括：顶板，所述顶板沿水平方向延伸且与所述下支架间隔开设置，所述转塔轴的上端可枢转地设在所述顶板上；两个支撑腿，两个支撑腿的上端分别与所述顶板的两端相连，两个所述支撑腿的下端分别与所述下支架相连。

可选地，所述工作台和所述抛光盘的分布方向与所述顶板的延伸方向垂直。

根据本发明的一些实施例，所述转塔平台上设有通孔，每个所述抛光头组件包括：抛光驱动器，所述抛光头驱动器安装在所述转塔平台上；抛光头，所述抛光头位于所述转塔平台的下方，所述抛光驱动器的输出轴穿过所述通孔与所述抛光头相连，以驱动所述抛光头转动。

可选地，每个所述抛光头组件还包括：抛光平移单元，所述抛光平移单元设在所述转塔平台上且与所述抛光驱动器相连以驱动所述抛光驱动器移动。

根据本发明的一些实施例，所述抛光组件还包括：抛光液输送器，所述抛光液输送器设在所述下支架上且其一端延伸向所述抛光盘以向所述抛光盘上输送抛光液。

根据本发明的一些实施例，所述抛光组件还包括：抛光垫，所述抛光垫设在所述抛光盘上；修整器，所述修整器可枢转地设在所述下支架上以修整所述抛光垫的位置。

根据本发明实施例的化学机械抛光机，包括根据本发明上述实施例的抛光组件。

根据本发明实施例的化学机械抛光机，通过设置根据本发明上述实施例的抛光组件，在一个抛光头组件进行抛光时，另一个抛光头组件可以执行装卸晶圆，两个抛光头组件可以交替抛光，从而可以持续不间断工作，提高工作效率。

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

图1是根据本发明实施例的用于化学机械抛光机的抛光组件的立体图；

图2是根据本发明实施例的用于化学机械抛光机的抛光组件的正视图；

图3是根据本发明实施例的用于化学机械抛光机的抛光组件在一种状态下的俯视示意图；

图4是根据本发明实施例的用于化学机械抛光机的抛光组件在另一种状态下的俯视示意图。

附图标记：

100：抛光组件；200：晶圆；

1：下支架；11：工作台；12：抛光盘；

2：上支架；21：顶板；22：支撑腿；

3：驱动转塔；31：转塔轴；32：转塔平台；321：通孔；33：转塔驱动器；34：转塔变速器；35：支撑件；

4：抛光头组件；401：第一抛光头组件；402：第二抛光头组件；

41：抛光驱动器；42：抛光头；43：抛光平移单元；

5：抛光液输送器；

6：抛光垫；

7：修整器。

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。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可以是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下面结合附图详细描述根据本发明实施例的用于化学机械抛光机的抛光组件100，其中，上下方向以抛光组件100正常使用时的上下方向为准。

参照图1和图2所示，根据本发明实施例的用于化学机械抛光机的抛光组件100可以包括：下支架1、上支架2、驱动转塔3和两个抛光头组件4。

具体而言，如图1和图2所示，下支架1上可以设有工作台11和抛光盘12，工作台11可供装卸晶圆200，抛光盘12上可以进行抛光工作。上支架2可以架设在下支架1上，驱动转塔3可以悬挂在上支架2上，并且驱动转塔3的至少一部分相对于下支架1可枢转，以驱动后续抛光头组件4运动，悬挂设置的驱动转塔3可以减小整个抛光组件100的占用空间，使结构简单紧凑。

两个抛光头组件4可用于装卸晶圆200和夹持晶圆200进行抛光，如图1-图4所示，两个抛光头组件4可分别设在驱动转塔3上，以在驱动转塔3的枢转下在与工作台11位置对应的装卸位置和与抛光盘12位置对应的抛光位置之间可移动，其中，当两个抛光头组件4中的其中一个位于装卸位置时，两个抛光头组件4中的其中另一个可以位于抛光位置。

也就是说，驱动转塔3枢转时，可以带动两个抛光头组件4移动，使抛光头组件4可以在装卸位置和抛光位置之间切换，位于装卸位置时，抛光头组件4与工作台11位置对应，可以进行晶圆200的装载和卸片工作，位于抛光位置时，抛光头组件4与抛光盘12位置对应，可以对晶圆200进行化学机械抛光，以获得平坦表面。

并且，当两个抛光头组件4中的其中一个位于装卸位置时，另一个位于抛光位置，换言之，两个抛光头组件4中的一个进行晶圆200装载和卸片工作时，另一个可以在抛光盘12上进行抛光工作。随着工作的进行，驱动转塔3可以将完成抛光工作的另一个抛光头组件4转动至装卸位置，以卸载抛光后的晶圆200并装载新的待抛光晶圆200，与此同时，完成装卸工作的抛光头组件4可以由驱动转塔3转动至抛光位置，对晶圆200进行化学机械抛光。

由此，两个抛光头组件4可以在抛光位置和装卸位置之间交替切换，其中一个抛光头组件4在抛光盘12上进行抛光工作时，另一个抛光头组件4正好可以在工作台11上进行装卸晶圆200的工作，一个抛光头组件4抛光完成时，另一个抛光头42可以完成晶圆200装载，驱动转塔3枢转时，便可实现两个抛光头组件4的工位转换，从而可以实现持续不间断抛光，提高工作效率。

根据本发明实施例的用于化学机械抛光机的抛光组件100，通过在下支架1上设置工作台11和抛光盘12，将上支架2架设在下支架1上，并将驱动转塔3悬挂在上支架2上，通过驱动转塔3的枢转带动两个抛光头组件4在装卸位置和抛光位置之间移动，并使两个抛光头组件4中的其中一个位于装卸位置进行装卸晶圆200的工作时另一个位于抛光位置对晶圆200进行抛光，可以利用两个抛光头组件4进行交替抛光，从而可以持续不间断工作，进而可以提高工作效率。

根据本发明的一些实施例，如图1和图2所示，驱动转塔3可以包括：转塔轴31、转塔平台32和转塔驱动器33。其中，转塔轴31的上端可与上支架2可枢转地相连，转塔轴31可沿竖直方向由上向下延伸，以悬挂在上支架2上，减小抛光组件100的占用空间。转塔平台32可与转塔轴31的下端相连，两个抛光头组件4设在转塔平台32上，以由转塔平台32带动实现移动，并且两个抛光头组件4可分别位于转塔轴31的两侧，使得转塔平台32和转塔轴31的受力合理均匀，提高稳定性。转塔驱动器33可以安装在上支架2上，转塔驱动器33可与转塔轴31相连，以驱动转塔轴31带动转塔平台32枢转，实现两个抛光头42在装卸位置和抛光位置之间的切换。

当一个抛光头组件4完成抛光工作且另一个抛光头组件4完成装卸晶圆200的工作时，转塔驱动器33可以开启，转塔轴31带动转塔平台32枢转，将完成抛光工作的一个抛光头组件4移动至装卸位置，以进行抛光后晶圆200的卸片和新的待抛光晶圆200的装载，于此同时，可以将完成装载晶圆200工作的另一个抛光头组件4移动至抛光位置，以进行抛光工作。由此，可以方便地完成两个抛光头组件4的位置切换，实现两个抛光头组件4的不间断抛光。

可选地，转塔组件还可以包括：转塔变速器34，如图1和图2所示，转塔驱动器33可以通过转塔变速器34驱动转塔轴31枢转，转塔变速器34可以改变转塔驱动器33和转塔轴31的传动比，使转塔轴31的转速可以适应需求，这样，可以提高两个抛光头组件4切换过程中的稳定性和可靠性。

在如图1和图2所示的示例中，转塔组件还包括支撑件35，支撑件35设在上支架2上，用于支撑转塔驱动器33和转塔轴31，提高转塔驱动器33和转塔轴31的稳定性和可靠性，从而可以使抛光组件100的稳定性和可靠性更优。

根据本发明的一些实施例，如图1所示，上支架2可以包括：顶板21和两个支撑腿22，顶板21可沿水平方向延伸，并且顶板21可与下支架1间隔开设置，转塔轴31的上端可枢转地设在顶板21上，两个支撑腿22的上端可分别与顶板21的两端相连，两个支撑腿22的下端可分别于下支架1相连，从而可以将转塔平台32以及两个抛光头42组悬挂在下支架1上方，结构稳定，牢固性好。

可选地，如图1-图4所示，工作台11和抛光盘12的分布方向与顶板21的延伸方向可以垂直。这样，驱动装他驱动转塔3轴转动180°就可以实现两个抛光头组件4的位置切换，结构简单紧凑，并且使用方便。

根据本发明的一些实施例，如图1和图2所示，转塔平台32上可以设有通孔321，每个抛光头组件4可以包括：抛光驱动器41和抛光头42，其中，抛光驱动器41可以安装在转塔平台32上，抛光头42可位于转塔平台32的下方，从而可以将抛光头42悬挂在转塔平台32上，抛光驱动器41的输出轴穿过通孔321与抛光头42相连，以驱动抛光头42转动，实现对晶圆200的抛光。

可选地，每个抛光头组件4还可以包括：抛光平移单元43，如图1和图2所示，抛光平移单元43可以设在转塔平台32上，并且抛光平移单元43可与抛光驱动器41相连，以驱动抛光驱动器41移动，从而带动抛光头42平移，实现抛光过程中抛光头42的移动，提高抛光效果。

根据本发明的一些实施例，如图1和图2所示，抛光组件100还可以包括：抛光液输送器5，抛光液输送器5可以设在下支架1上，并且抛光液输送器5的一端可以延伸向抛光盘12，以向抛光盘12上输送抛光液，通过抛光液促进抛光，不仅可以提高材料的去除效率，而且可以使晶圆200的表面更加平整。

根据本发明的一些实施例，如图1所示，抛光组件100还可以包括：抛光垫6和用于修正抛光垫6的修整器7，抛光垫6可以设在抛光盘12上，以辅助实现抛光，修整器7可枢转地设在下支架1上，以修整抛光垫6的位置，避免抛光过程中抛光垫6错位，提高抛光可靠性和安全性。

下面结合图3和图4对根据本发明一个实施例的用于化学机械抛光机的抛光组件100的工作过程进行描述。其中,空心箭头示意晶圆200的移动方向，带实心箭头的实线示意转动方向。

为了方便描述和理解，将两个抛光头组件4中的其中一个命名为第一抛光头组件401，将其中另一个命名为第二抛光头组件402，对此不能理解为对本发明的限制。

驱动转塔3悬挂在上支架2上，第一抛光头组件401和第二抛光头42组分别位于转塔轴31的两侧。在如图3所示的状态，第一抛光头组件401位于抛光位置，与抛光盘12位置对应，可以在抛光液输送器5和修整器7的辅助下对晶圆200进行化学机械抛光，与此同时，第二抛光头组件402位于装卸位置，与工作台11位置对应，可以进行晶圆200的装载和卸片工作。

当第一抛光头组件401完成对晶圆200的抛光时，第二抛光头组件402可以完成对晶圆200的卸片和对新的待抛光的晶圆200的装载，此时，转塔驱动器33可以驱动转塔3轴顺时针旋转180°，如图4所示，使第一抛光头组件401移动至装卸位置，与工作台11位置对应，第一抛光头组件401可以卸载完成抛光的晶圆200并装载新的待抛光晶圆200，于此同时，完成晶圆200装载的第二抛光头组件402可由转塔平台32移动至抛光位置，与抛光盘12位置对应，在抛光液输送器5和修整器7的辅助下对晶圆200进行化学机械抛光。

然后，转塔驱动器33驱动转塔3轴逆时针旋转180°，可以回到如图3所示的位置，使第一抛光头组件401位于抛光位置，并且第二抛光头组件402位于装卸位置。如此反复，可以通过两个抛光头组件4进行轮换工作，实现持续不间断作业，从而可以有效提高整体工作效率。

根据本发明实施例的化学机械抛光机，包括根据本发明上述实施例得用于化学加些抛光机的抛光组件100。

根据本发明实施例的化学机械抛光机，通过设置根据本发明上述实施例的抛光组件100，在一个抛光头组件4进行抛光时，另一个抛光头组件4可以执行装卸片，两个抛光头组件4可以交替抛光，从而可以持续不间断工作，提高工作效率。

根据本发明实施例的化学机械抛光机的其他构成以及操作对于本领域的普通技术人员来说是可知的，在此不再详细描述。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。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在本发明中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“实施例”、“具体实施例”、“示例”或“具体示例”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必须针对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一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

Claims (10)

1.一种用于化学机械抛光机的抛光组件，其特征在于，包括：

下支架，所述下支架上设有工作台和抛光盘；

上支架，所述上支架架设在所述下支架上；

驱动转塔，所述驱动转塔悬挂在所述上支架上且所述驱动转塔的至少一部分相对于所述下支架可枢转；

用于装卸晶圆和夹持晶圆进行抛光的两个抛光头组件，两个所述抛光组件分别设在所述驱动转塔上，以在所述驱动转塔的枢转下在与所述工作台位置对应的装卸位置和与所述抛光盘位置对应的抛光位置之间可移动，其中，当两个抛光头组件中的其中一个位于装卸位置时，两个所述抛光头组件中的其中另一个位于所述抛光位置。

2.根据权利要求1所述的用于化学机械抛光机的抛光组件，其特征在于，所述驱动转塔包括：

转塔轴，所述转塔轴的上端与所述上支架可枢转地相连，所述转塔轴沿竖直方向由上向下延伸；

转塔平台，所述转塔平台与所述转塔轴的下端相连，两个所述抛光头组件设在所述转塔平台上且位于所述转塔轴的两侧；

转塔驱动器，所述转塔驱动器安装在所述上支架上且与所述转塔轴相连以驱动所述转塔轴带动所述转塔平台枢转。

3.根据权利要求2所述的用于化学机械抛光机的抛光组件，其特征在于，所述转塔组件还包括：

转塔变速器，所述转塔驱动器通过所述转塔变速器驱动所述转塔轴枢转。

4.根据权利要求2所述的用于化学机械抛光机的抛光组件，其特征在于，所述上支架包括：

顶板，所述顶板沿水平方向延伸且与所述下支架间隔开设置，所述转塔轴的上端可枢转地设在所述顶板上；

两个支撑腿，两个支撑腿的上端分别与所述顶板的两端相连，两个所述支撑腿的下端分别与所述下支架相连。

5.根据权利要求4所述的用于化学机械抛光机的抛光组件，其特征在于，所述工作台和所述抛光盘的分布方向与所述顶板的延伸方向垂直。

6.根据权利要求2所述的用于化学机械抛光机的抛光组件，其特征在于，所述转塔平台上设有通孔，每个所述抛光头组件包括：

抛光驱动器，所述抛光头驱动器安装在所述转塔平台上；

抛光头，所述抛光头位于所述转塔平台的下方，所述抛光驱动器的输出轴穿过所述通孔与所述抛光头相连，以驱动所述抛光头转动。

7.据权利要求6所述的用于化学机械抛光机的抛光组件，其特征在于，每个所述抛光头组件还包括：

抛光平移单元，所述抛光平移单元设在所述转塔平台上且与所述抛光驱动器相连以驱动所述抛光驱动器移动。

8.根据利要求1所述的用于化学机械抛光机的抛光组件，其特征在于，还包括：

抛光液输送器，所述抛光液输送器设在所述下支架上且其一端延伸向所述抛光盘以向所述抛光盘上输送抛光液。

9.根据利要求1所述的用于化学机械抛光机的抛光组件，其特征在于，还包括：

抛光垫，所述抛光垫设在所述抛光盘上；

修整器，所述修整器可枢转地设在所述下支架上以修整所述抛光垫的位置。

10.一种化学机械抛光机，其特征在于，包括根据权利要求1-9中任一项所述的抛光组件。