CN109500724A - 化学机械抛光工作台及化学机械抛光设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种化学机械抛光工作台及化学机械抛光设备，属于抛光设备技术领域。抛光头支架包括多个分支架，多个分支架沿预设中心环绕分布，每个分支架设置有朝向预设中心的滑动轨道，滑动轨道用于抛光头移动模组与分支架可滑动的连接；每个工作台与一个分支架对应，工作台位于分支架的下方；以及多个隔板，每个隔板设置于多个分支架中相邻两个分支架之间，隔板沿竖向设置且朝向预设中心延伸，隔板用于遮挡相邻两个工作台。该化学机械抛光工作台及化学机械抛光设备，使每个抛光头对应一个工作台，防止其互相干扰玷污，抛光头能够沿直线轨道运动，运动简单，操作方便。应用上述抛光组件的化学机械抛光设备，提高了抛光质量。

Description

化学机械抛光工作台及化学机械抛光设备

技术领域

本发明涉及抛光设备技术领域，具体而言，涉及一种化学机械抛光工作台及化学机械抛光设备。

背景技术

大规模集成电路生产过程中，对晶片上的沉积物进行平坦化是一道必需且频繁的工序。目前，完成这一道工序主要采用化学机械抛光(CMP)工艺，化学机械抛光机是完成这道工序的主要设备。

现有技术的技术方案，工作台上有4个抛光头模组和4个实现Sweep(横向移动)过程的Sweep模组。四个抛光头模组随着旋转工作台能够旋转270°，实现各抛光头模组的上下片以及在三个抛光盘工位上切换。

现有的化学机械抛光机存在以下缺点：1.由于工作台在正常工作时受力不均，导致旋转工作台的寿命大大降低，与此同时工作台的震动和不稳定性导致晶圆的抛光质量大打折扣。2.由于多个抛光头模组随着旋转工作台旋转致使旋转工作台的结构复杂，体积庞大，设计难度加大，维护难度和费用提升。3.由于各抛光头模组均可以实现上下片以及在各抛光工位之间的切换导致各抛光盘之间的交叉污染，WTWNU％(片间非均匀性：描述多个硅片之间膜层厚度的变化)难以控制。

发明内容

本发明的目的在于针对上述问题，提供一种化学机械抛光工作台，抛光头模组与工作台一一对应，抛光头模组能够直线移动且移动行程较大，相邻的两个工作台通过隔板隔开，防止其互相干扰玷污，结构简单，操作方便，使上述问题得到改善。

本发明还提出一种化学机械抛光设备。

根据本发明第一方面实施例的化学机械抛光工作平台，包括抛光头支架，所述抛光头支架用于安装于工作平台的预设中心，所述抛光头支架包括多个分支架，所述多个分支架沿所述预设中心环绕分布，每个所述分支架设置有朝向所述预设中心的滑动轨道，所述滑动轨道用于抛光头移动模组与所述分支架可滑动的连接；用于与抛光头模组配合的多个工作台，每个所述工作台与一个所述分支架对应，所述工作台位于所述分支架的下方；以及多个隔板，每个所述隔板设置于所述多个分支架中相邻两个分支架之间，所述隔板沿竖向设置且朝向所述预设中心延伸，所述隔板用于遮挡所述相邻两个工作台。

根据本发明实施例的化学机械抛光工作平台，不需要转动抛光头支架，避免了因不同分支架受力不均导致旋转抛光头支架的寿命降低；该工作平台结构简单，体积小，设计难度低、维修难度低及费用低；由于抛光头支架不需要转动，在分支架上设置的滑动轨道的长度可以相应加长，使得抛光头模组的直线移动的移动行程增大；隔板的设置，保证相邻的两个工作台相对独立，避免工作时相邻的两个工作台交叉污染，提高了产品洁净度。

另外，根据本发明实施例的化学机械抛光工作平台还具有如下附加的技术特征：

根据本发明的一些实施例，所述抛光头支架还包括中心支柱，所述抛光头支架还包括中心支柱，所述多个分支架交汇于所述抛光头支架的中心并形成抛光头支架本体，所述中心支柱位于所述抛光头支架的中心并与所述抛光头支架本体可拆卸的连接，所述中心支柱用于安装于所述工作平台的预设中心，每个所述隔板到所述中心支柱的距离相等。多个分支架形成抛光头支架本体，抛光头支架本体既可以一体成型，也可以由多个分支架拼接而成；通过中心支柱安装于工作平台的预设中心，保证抛光头支架放置平稳；每个隔板到中心柱的距离相等，便于隔板的设置；同时，隔板能够较大限度的遮挡其两侧对应的工作台，便于实现隔板与不同的工作台的配合。

根据本发明的一些实施例，所述多个分支架沿所述预设中心旋转对称设置。多个分支架的设置方式，保证抛光头支架的几何中心受力平衡，同时保证隔板到相邻的两个隔板之间的间距相同，适用于多种规格的工作台。

在本发明的一些具体实施例中，所述分支架的数量为四个，四个所述分支架形成十字交叉结构。十字交叉结构，在保证工艺需求的情况下，能够合理利用安装空间，使得相邻的两个隔板之间具有较大的工作空间，便于使用者操作。

根据本发明的一些实施例，所述隔板与所述预设中心的距离大于或等于所述工作台到所述预设中心的距离。隔板到预设中心的距离大于或等于工作台到预设中心的距离，能够使隔板的两端更好的遮挡工作台，保证相邻的两个工作台隔离，避免出现交叉污染。

在本发明的一些具体实施例中，每个所述工作台的中心位于预设圆周上，所述预设圆周的圆心与所述预设中心同心。所有工作台的中心位于预设圆周上，便于实现工作台的定位，同时，能够更好的配合隔板的设置。

进一步地，每个所述隔板的中心线位于预设圆周上。所有隔板的中心线位于预设圆周上，隔板的中心线与工作台的中心位于同一个圆周上，将隔板沿预设圆周转动至隔板的中心线与工作台的中心重合时，使得隔板的两端到对应的工作台的两端的距离相等，隔板能够有效隔离相邻的两个工作台。

根据本发明的一些实施例，所述隔板包括隔板本体和安装于所述隔板本体的底座，所述底座用于安装于所述工作平台并支撑所述隔板本体。隔板本体通过底座安装于工作平台，底座支撑隔板本体，防止隔板本体倾斜。

根据本发明的一些实施例，所述隔板为透明板。透明的隔板，便于观察相邻的工作台的工作情况。

根据本发明第二方面实施例的化学机械抛光设备，包括根据本发明第一方面实施例所述的化学机械抛光工作台。

根据本发明实施例的化学机械抛光设备，利用如上述的化学机械抛光工作台，结构简单，操作方便，防止相邻两个工作台交叉污染，提高了工作环境的洁净度。

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

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明第一方面实施例的化学机械抛光工作平台的第一种视角的结构示意图；

图2为本发明第一方面实施例的化学机械抛光工作平台的第二种视角的结构示意图；

图3为本发明第一方面实施例的化学机械抛光工作平台的第三种视角的结构示意图；

图4为图1的隔板的结构示意图；

图5为本发明第二方面实施例的化学机械抛光设备的结构示意图。

图标：100-化学机械抛光工作平台；200-化学机械抛光设备；1-抛光头支架；11-抛光头支架本体；111-分支架；112-滑动轨道；12-中心支柱；2-工作台；21-预设圆周；3-隔板；31-抛光工作区；32-隔板本体；33-底座；4-预设中心；51-抛光头移动模组；52-抛光头模组。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面参考附图描述根据本发明第一方面实施例的化学机械抛光工作平台100。

如图1-图4所示，根据本发明实施例的化学机械抛光工作平台100，包括抛光头支架1、多个工作台2以及多个隔板3。

具体而言，抛光头支架1为架体结构，起到支撑抛光头模组的作用，抛光头支架1用于安装于工作平台的预设中心4，预设中心4可以理解为工作平台上的用于定位的一个点。抛光头支架1与工作平台相对固定，抛光头支架1包括抛光头支架本体11，抛光头支架本体11包括多个分支架111，多个分支架111沿预设中心4环绕分布，多个分支架111交汇于抛光头支架本体11的中心，多个分支架111能够分担抛光头支架1的中心部位的受力；分支架111的长度方向指向预设中心4，每个分支架111设置有朝向预设中心4延伸的滑动轨道112，滑动轨道112用于抛光头移动模组与分支架111可滑动的连接。抛光头移动模组工作时，能够带动抛光头模组在滑动轨道112上相对于分支架111滑动。

每个工作台2与一个分支架111对应，工作台2位于分支架111的下方，用于与分支架111上连接的抛光头模组配合。

每个隔板3设置于多个分支架111中相邻两个分支架111之间，隔板3沿竖向设置且朝向预设中心4延伸，以保证隔板3能够遮挡相邻两个工作台2。相邻的两个隔板3之间的区域为抛光工作区31，工作台2位于抛光工作区31内。在工作时，抛光操作产生的碎屑被隔板3阻挡，从而使相邻两个工作台2不会交叉污染。

根据本发明实施例的化学机械抛光工作平台100，抛光头支架1相对于工作平台固定，分支架111开设较长行程的滑动轨道112，增加了抛光头支架1的使用寿命，保证抛光质量；通过在相邻的两个工作台2支架设置隔板3，从而保证相邻的两个工作台2被遮挡，防止两者交叉污染，提高了抛光质量。

可选地，抛光头支架本体11为多个分支架111一体成型的结构形式。需要指出的是，抛光头支架本体11除了可以为多个分支架111一体成型的结构形式，也可以由多个分支架111拼接而成，使用者可以根据实际情况选取不同的抛光头支架本体11的结构形式。

根据本发明的一些实施例，如图2所示，抛光头支架1还包括中心支柱12，中心支柱12位于抛光头支架本体11的中心，中心支柱12用于安装于工作平台的预设中心4，中心支柱12起到支撑抛光头支架本体11的作用。每个隔板3到中心支柱12的距离(隔板3的靠近中心支柱12的端部与中心支柱12之间的距离)相等，便于隔板3的定位及设置。同时，在采用不同的工作台2时，隔板3能够在其延伸方向上较大程度的遮挡其两侧对应的工作台2，从而实现隔板3与不同的工作台2的配合。

需要指出的是，本发明的实施例中，抛光头支架1为静止状态，不与抛光头支架1发生位移变化，解决了现有技术中的旋转导致寿命降低的问题。分支架111的长度大于工作台2的直径，能够保证抛光头模组在滑动轨道112上移动时，抛光头模组在工作台2的轮廓内完成抛光操作。中心支柱12与抛光头支架本体11的连接方式可以为固定连接(例如焊接)，也可以为可拆卸的连接(例如插接、卡接、螺纹连接等)；作为本发明的可选方式，中心支柱12与抛光头支架本体11采用螺纹连接，既便于装配，还能够实现连接牢固。

根据本发明的一些实施例，多个分支架111沿预设中心4旋转对称分布，可以理解为，多个分支架111围绕中心支柱12旋转对称。多个分支架111的分布方式，保证抛光头支架1的几何中心(中心支柱12)受力平衡。同时，保证隔板3与其相邻的两个隔板3之间的间距相同，即相邻的两个抛光工作区31的空间相同，以适用于多种规格的工作台2。

可选地，分支架111的数量为四个，四个分支架111形成十字交叉结构。四个分支架111可以满足四个工作台2同时工作，保证加工需求；另外，每个抛光工作区31具有类似四分之一圆的空间，合理利用安装空间，便于使用者在抛光工作区31内操作。

需要指出的是，分支架111的数量可以为多种形式，使用者可以根据实际情况选取，为了保证抛光头支架1的平稳性，分支架111的数量最好大于或等于三个，便于保证中心支柱12的支撑作用。

根据本发明的一些实施例，隔板3与预设中心4的距离大于或等于工作台2到预设中心4的距离。相当于，在工作平台的投影面上，隔板3的投影相对于工作台2的投影更靠近工作平台的中心。隔板3的位置设置，将工作台2围绕于抛光工作区31内，能够有效遮挡工作台2，防止相邻的两个工作台2之间相互干扰玷污，保证抛光质量。

在本发明的一些具体实施例中，如图3所示，每个工作台2的中心位于预设圆周21上，预设圆周21的圆心与预设中心4同心，使得多个工作台2环绕预设中心4分布。多个工作台2的中心位于同一圆周(预设圆周21)上，保证多个工作台2的定位统一，便于实现隔板3对工作台2的阻隔，保证工作台2的独立工作空间。

进一步地，每个隔板3的中心线位于预设圆周21上，这里的中心线是指隔板3的几何中心线，即隔板3放置于工作平台上时，隔板3与工作平台垂直的中心线。所有隔板3的中心线均位于同一圆周(预设圆周21)上，保证了隔板3的定位精确，便于实现隔板3与工作台2和抛光头支架1的装配。隔板3的中心线与工作台2的中心位于同一个圆周上，将隔板3沿预设圆周21转动至隔板3的中心线与工作台2的中心重合时，使得隔板3的两端到对应的工作台2的两端的距离相等，隔板3能够有效隔离相邻的两个工作台2，防止相邻的两个工作台2交叉污染，提高了抛光质量。

根据本发明的一些实施例，如图4所示，隔板3包括隔板本体32和安装于隔板本体32的底座33，底座33起到支撑隔板本体32的作用，底座33用于安装于工作平台。隔板本体32通过底座33安装于工作平台，便于实现隔板本体32的定位与支撑，防止隔板本体32倾斜。为了保证隔板3的放置，隔板本体32具有一定的厚度，能够竖立于工作平台；隔板本体32与底座33可拆卸的连接，便于隔板本体32的更换。隔板3与底座33的可拆卸的连接方式可以为多种形式，例如卡接、插接或者螺纹连接等，使用者可以根据实际情况选取。

根据本发明的一些实施例，隔板3为透明板。隔板3的透明设置，便于使用者观察相邻的抛光工作区31内的抛光情况。利用透明板的便于光线的穿透特性，提高了显示效果，便于观察工作台2上的抛光情况。

下面参考附图描述根据本发明第一方面实施例的化学机械抛光工作平台100的工作原理：

如图2所示，将抛光头支架1的中心支柱12安装于工作平台的预设中心4位置，在各分支架111对应的下方设置工作台2，在相邻的两个分支架111之间设置隔板3，将相邻的两个工作台2隔离；将抛光头模组与分支架111的滑动轨道112可滑动的连接，抛光头模组能够在抛光头移动模组的带动下在分支架111上移动。抛光头模组在抛光工作时，相邻的两个工作台2的抛光互不影响，能够保证抛光质量，防止交叉污染。

根据本发明第一方面实施例的化学机械抛光工作台2，结构简单，操作方便，与抛光头模组配合，是每个抛光头模组对应一个工作台2，防止相邻的两个工作台2相互干扰玷污，保证抛光的洁净度。

根据本发明第二方面实施例的化学机械抛光设备200，包括第一方面实施例的化学机械抛光工作台2。

如图5所示，根据本发明实施例的化学机械抛光设备200，还包括抛光头移动模组51和抛光头模组52。抛光头模组52通过抛光头移动模组51与分支架111连接，抛光头移动模组51与滑动轨道112可滑动的连接，抛光头移动模组51工作能够带动抛光头模组52相对于分支架111移动，从而使得抛光头模组52作用于工作台2的不同位置。利用上述的化学机械抛光工作台2，结构简单，操作方便，防止相邻的两个工作台2交叉污染，提高了工作环境的洁净度，提高了抛光质量。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例中的特征可以相互结合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种化学机械抛光工作平台，其特征在于，包括：

抛光头支架，所述抛光头支架用于安装于工作平台的预设中心，所述抛光头支架包括多个分支架，所述多个分支架沿所述预设中心环绕分布，每个所述分支架设置有朝向所述预设中心延伸的滑动轨道，所述滑动轨道用于抛光头移动模组与所述分支架可滑动的连接；

用于与抛光头模组配合的多个工作台，每个所述工作台与一个所述分支架对应，所述工作台位于所述分支架的下方；以及

多个隔板，每个所述隔板设置于所述多个分支架中相邻两个分支架之间，所述隔板沿竖向设置且朝向所述预设中心延伸，所述隔板用于遮挡所述相邻两个工作台。

2.根据权利要求1所述的化学机械抛光工作平台，其特征在于，所述抛光头支架还包括中心支柱，所述多个分支架交汇于所述抛光头支架的中心并形成抛光头支架本体，所述中心支柱位于所述抛光头支架的中心并与所述抛光头支架本体可拆卸的连接，所述中心支柱用于安装于所述工作平台的预设中心，每个所述隔板到所述中心支柱的距离相等。

3.根据权利要求1所述的化学机械抛光工作平台，其特征在于，所述多个分支架沿所述预设中心旋转对称设置。

4.根据权利要求3所述的化学机械抛光工作平台，其特征在于，所述分支架的数量为四个，四个所述分支架形成十字交叉结构。

5.根据权利要求1所述的化学机械抛光工作平台，其特征在于，所述隔板与所述预设中心的距离大于或等于所述工作台到所述预设中心的距离。

6.根据权利要求1所述的化学机械抛光工作平台，其特征在于，每个所述工作台的中心位于预设圆周上，所述预设圆周的圆心与所述预设中心同心。

7.根据权利要求6所述的化学机械抛光工作平台，其特征在于，每个所述隔板的中心线位于所述预设圆周上。

8.根据权利要求1所述的化学机械抛光工作平台，其特征在于，所述隔板包括隔板本体和安装于所述隔板本体的底座，所述底座用于安装于所述工作平台并支撑所述隔板本体。

9.根据权利要求1-8任意一项所述的化学机械抛光工作平台，其特征在于，所述隔板为透明板。

10.一种化学机械抛光设备，其特征在于，包括权利要求1-9任意一项所述的化学机械抛光工作台。