CN109590896A - 化学机械抛光设备支撑结构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设备支撑结构及化学机械抛光设备，属于抛光设备技术领域。抛光头架体包括交汇于抛光头架体中心的多个支架，中心柱位于抛光头架体的中心并与抛光头架体连接，每个支架的远离抛光头架体的中心的一端连接有边缘支撑件，边缘支撑件用于与中心柱配合以支撑抛光头架体，边缘支撑件与中心柱之间形成用于放置抛光工作台的工作区，每个支架上设置有朝向抛光头架体的中心延伸的移动轨道，沿移动轨道的延伸方向，移动轨道的靠近中心柱的一端的端部与中心柱之间具有间隙以形成抛光头模组更换区。该化学机械抛光设备支撑结构及化学机械抛光设备，结构简单，分散中心支柱的承重，提高了使用寿命。

Description

化学机械抛光设备支撑结构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设备支撑结构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.由于整体结构和稳定性的限制，在抛光过程中Sweep(横向移动)的行程较小，导致抛光头横向往复次数较多，大大降低了抛光效率。传统抛光机的十字形抛光头支架重量大、结构复杂、受力不均、维修不便。

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设备支撑结构，结构简单，分散中心支柱的承重，抛光头架体与工作平台相对固定，不发生位移变化，解决了现有的抛光头架体转动带来的使用寿命降低的问题，提高了使用寿命，使上述问题得到改善。

本发明的另一个目的在于提供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设备支撑结构，包括抛光头架体及用于支撑所述抛光头架体的中心柱，所述抛光头架体包括交汇于所述抛光头架体中心的多个支架，所述中心柱位于所述抛光头架体的中心并与所述抛光头架体连接，所述中心柱的远离所述抛光头架体的一端用于安装于工作平台，每个所述支架的远离所述抛光头架体的中心的一端连接有边缘支撑件，所述边缘支撑件用于与所述中心柱配合以支撑所述抛光头架体，所述边缘支撑件与所述中心柱之间形成用于放置抛光工作台的工作区，每个所述支架上设置有朝向所述抛光头架体的中心延伸的移动轨道，所述移动轨道用于抛光头移动模组与所述支架可滑动的连接，沿所述移动轨道的延伸方向，所述移动轨道的靠近所述中心柱的一端的端部与所述中心柱之间具有间隙以形成抛光头模组更换区，当所述抛光头移动模组移动至所述移动轨道的靠近所述中心柱的一端的端部时，与所述抛光头移动模组连接的抛光头模组位于所述抛光头模组更换区内。

根据本发明实施例的化学机械抛光设备支撑结构，抛光头架体与工作平台相对固定，不发生位移变化，解决了现有的抛光头架体转动带来的使用寿命降低的问题；通过中心柱放置于工作平台来支撑抛光头架体，结合边缘支撑件的设置，分担中心柱的受力，使得抛光头架体放置平稳；每个支架上设置的移动轨道，使得抛光头移动模组能够带动抛光头模组相对于支架移动，在抛光工作台与中心柱之间预留抛光头模组更换区，便于抛光头模组在抛光头模组更换区内进行上下片(抛光头上进行晶片更换)。

另外，根据本发明实施例的化学机械抛光设备支撑结构还具有如下附加的技术特征：

根据本发明的一些实施例，所述抛光头架体的中心开始有与所述中心柱配合的凹槽，所述中心柱插设于所述凹槽内且所述中心柱的端面抵接于所述凹槽的槽底壁，所述中心柱与所述抛光头架体可拆卸的连接。中心柱插设于凹槽内，便于实现中心柱的定位；中心柱与抛光头架体可拆卸的连接，便于实现中心柱与抛光头架体的装配与拆卸，提高了工作效率。

根据本发明的一些实施例，所述边缘支撑件与所述支架可拆卸的连接。通过便于支撑件与支架的可拆卸连接，便于实现边缘支撑件的装配以及更换，提高了维修效率。

根据本发明的一些实施例，所述边缘支撑件与所述中心柱位于所述抛光头架体的同一侧。边缘支撑件位于抛光头架体的底部，边缘支撑件的一端支撑抛光头架体，增加了边缘支撑件与抛光头架体的连接面积，便于更好地支撑抛光头架体。

进一步地，所述边缘支撑件为板状结构，所述边缘支撑件包括用于支撑所述支架的支撑面，所述支撑面上设置有用于与所述支架连接的连接部，所述支架开设有用于与所述连接部配合的定位孔，所述连接部插设于所述定位孔内。边缘支撑件通过支撑面支撑支架，保证边缘支撑件与支架具有一定的接触面积，提高了边缘支撑件的支撑效果；边缘支撑件与支架通过连接部与定位孔配合实现定位连接，提高了连接准确性，便于快速装配。

可选地，所述连接部与所述支架通过螺纹锁紧件连接。采用螺纹锁紧件，便于实现连接部与支架的装配与拆卸，提高了维修效率。

根据本发明的一些实施例，所述支架开设有用于所述抛光头模组穿设的开口槽，所述开口槽由所述支架的端部朝向所述抛光头架体的中心延伸。开口槽的设置，使得抛光头模组能够在开口槽内滑动，便于支架与抛光头模组的装配以及便于抛光头模组的移动。

根据本发明的一些实施例，所述多个支架沿所述抛光头架体的中心旋转对称分布。支架沿抛光头架体的中心旋转对称，使得中心柱受力均衡，便于保持抛光头架体的稳定性。

根据本发明的一些具体实施例，支架的数量为四个，四个支架形成十字交叉结构。四个支架的设置，合理利用安装空间，同时，相邻的两个抛光工作台之间具有充足的操作空间，便于在相应的抛光工作台操作。

根据本发明第二方面实施例的化学机械抛光设备，包括抛光头移动模组、抛光头模组及根据本发明第一方面实施例的化学机械抛光设备支撑结构，所述抛光头移动模组与所述移动轨道可滑动的连接，所述抛光头模组与所述抛光头移动模组可拆卸的连接，所述抛光头移动模组工作能够驱动所述抛光头模组沿所述移动轨道移动。

根据本发明实施例的化学机械抛光设备，结构简单、操作方便，提高了抛光头架体的使用寿命，便于实现抛光头模组的更换晶片。

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为根据本发明第一方面实施例的化学机械抛光设备支撑结构的第一视角的示意图；

图2为根据本发明第一方面实施例的化学机械抛光设备支撑结构的第二视角的示意图；

图3为图1的中心柱与抛光头架体的连接示意图；

图4为图1的边缘支撑件与支架的连接示意图；

图5为根据本发明第一方面实施例的化学机械抛光设备支撑结构的第三视角的示意图；

图6为根据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-化学机械抛光设备支撑结构；200-化学机械抛光设备；1-抛光头架体；11-支架；111-定位孔；112-开口槽；12-移动轨道；13-凹槽；131-连接孔；2-中心柱；21-螺纹孔；3-边缘支撑件；31-支撑面；32-连接部；41-螺栓；42-螺纹锁紧件；5-抛光头模组更换区；6-抛光头移动模组；7-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设备支撑结构100。

如图1-图5所示，根据本发明实施例的化学机械抛光设备支撑结构100，包括抛光头架体1及中心柱2。

具体而言，如图1和图2所示，抛光头架体1包括交汇于抛光头架体1中心的多个支架11，每个支架11的远离抛光头架体1的中心的一端连接有边缘支撑件3，每个支架11上设置有朝向抛光头架体1的中心延伸的移动轨道12，移动轨道12用于抛光头移动模组与支架11可滑动的连接。中心柱2位于抛光头架体1的中心并与抛光头架体1连接，中心柱2的远离抛光头架体1的一端用于安装于工作平台(是指用于放置化学机械抛光设备的平台)，以定位抛光头架体1。中心柱2与边缘支撑件3之间形成用于放置抛光工作台的工作区(工作时，工作区内放置有抛光工作台，即抛光盘)，抛光工作台位于对应支架11的下方，便于与支架11连接的抛光头模组与抛光工作台配合。沿移动轨道12的延伸方向，移动轨道12的靠近中心柱2的一端的端部与中心柱2支架11具有间隙以形成抛光头模组更换区5。

由于抛光头架体1与中心柱2相对固定，节约了安装空间，支架11上的移动轨道12可以设置较长的行程，同时，工作台与中心柱2之间具有较大的空间，故而行程抛光头模组更换区5。

根据本发明实施例的化学机械抛光设备支撑结构100，通过中心柱2支撑抛光头架体1，并安装于工作平台上；边缘支撑件3位于抛光头架体1(支架11)的端部，与中心柱2配合共同支撑抛光头架体1，提高了抛光头架体1的稳定性，抛光头架体1相对工作平台固定设置。支架11上设置的移动轨道12，便于抛光头模组相对于支架11移动，提高了抛光头模组的移动行程，同时，在移动轨道12的端部和中心柱2之间预留抛光头模组更换区5，当抛光头移动模组移动至移动轨道12的靠近中心柱2的一端的端部时，与抛光头移动模组连接的抛光头模组位于抛光头模组更换区5内，可以进行抛光头上的晶片的更换。

根据本发明的一些实施例，如图3所示，抛光头架体1的中心开设有与中心柱2配合的凹槽13，中心柱2插设于凹槽13内，并且中心柱2的端面抵接于凹槽13的槽底壁，中心柱2与抛光头架体1可拆卸的连接。凹槽13的开设，便于中心柱2的定位；中心柱2与抛光头架体1的连接方式，便于实现中心柱2与抛光头架体1的装配与拆卸，提高了工作效率。

可选地，凹槽13的槽底壁开设有多个连接孔131，连接孔131沿垂直于抛光头架体1的厚度方向贯穿抛光头架体1，中心柱2开设有与连接孔131对应的多个螺纹孔21，中心柱2与抛光头架体1通过穿设于连接孔131和对应的螺纹孔21内的螺栓41锁紧。在本发明的其他实施例中，中心柱2与抛光头架体1的连接方式还可以为其他形式，例如中心柱2的外周面设置外螺纹，凹槽13的槽壁设置内螺纹，中心柱2与抛光头架体1螺纹配合；或者中心柱2与抛光头架体1过盈配合；再者，中心柱2与抛光头架体1卡接或者扣接等。

根据本发明的一些实施例，边缘支撑件3与支架11可拆卸的连接。为了方便边缘支撑件3与支架11的配合，采用可拆卸的连接方式，提高了装配效率，便于实现边缘支撑件3的更换。

根据本发明的一些实施例，边缘支撑件3与中心柱2位于抛光头架体1的同一侧。如图4所示，边缘支撑件3位于抛光头架体1的底部，边缘支撑件3的一端支撑抛光头架体1，增加了边缘支撑件3与抛光头架体1的连接面积，便于更好地支撑抛光头架体1。在本发明的其他实施例中，边缘支撑件3还可以位于支架11的端部，边缘支撑件3的靠近中心柱2的一面与支架11的端面连接，此种连接方式需要边缘支撑件3与支架11连接牢固，并且边缘支撑件3对于支架11的支撑效果有限。

进一步地，边缘支撑件3为板状结构，边缘支撑件3包括用于支撑支架11的支撑面31，支架11的地面搭接于支撑面31上，通过支撑面31来承担支架11的重量，增强了支撑效果。支撑面31上设置有用于与支架11连接的连接部32，支架11开设有用于与连接部32配合的定位孔111，连接部32插设于定位孔111内。边缘支撑件3通过支撑面31支撑支架11，保证边缘支撑件3与支架11具有一定的接触面积，提高了边缘支撑件3的支撑效果；边缘支撑件3与支架11通过连接部32与定位孔111配合实现定位连接，提高了连接准确性，便于快速装配。在本发明的其他实施例中，边缘支撑件3还可以柱状结构，增加边缘支撑件3的支撑面31的面积，便于对支架11的稳定支撑。

可选地，连接部32与支架11通过螺纹锁紧件42连接。螺纹锁紧件42可以为螺母，连接部32的外周面设置螺纹，通过螺母将连接部32和支架11锁紧，便于实现连接部32与支架11的装配与拆卸。在本发明的其他实施例中，螺纹锁紧件42还可以为螺栓、螺钉等，连接部32开设螺纹孔，螺纹锁紧件42将连接部32与支架11锁紧，使用者可以根据不同的使用需求，采用不同的螺纹锁紧件42。

根据本发明的一些实施例，支架11开设有用于抛光头模组穿设的开口槽112，开口槽112由支架11的端部朝向抛光头架体1的中心延伸。如图1所示，开口槽112沿移动轨道12的延伸方向设置，相当于开口槽112沿支架11的长度方向延伸，使得抛光头模组能够在开口槽112内滑动，便于支架11与抛光头模组的装配以及抛光头模组移动灵活。

根据本发明的一些实施例，多个支架11沿抛光头架体1的中心旋转对称分布。为了合理分配支架11，便于中心柱2受力均衡以使抛光头架体1稳定，多个分支架11采用旋转对称的分布方式，还便于抛光头架体1的加工制造。

根据本发明的一些具体实施例，如图5所示，支架11的数量为四个，四个支架11形成十字交叉结构。四个支架11的设置，相邻的两个支架11之间的夹角为90°，合理利用安装空间，同时，相邻的两个抛光工作台之间具有充足的操作空间，便于在相应的抛光工作台操作。在本发明的其他实施例中，支架11的数量可以为多个，基于抛光头模组的重量考虑，支架11的数量最好大于两个，便于实现中心柱2对于抛光头架体1的稳定支撑。

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设备支撑结构100的工作原理。

如图1所示，将中心柱2与抛光头架体1的凹槽13配合，并通过螺栓41将中心柱2与抛光头架体1锁紧，将边缘支撑件3放置于抛光头架体1的底部，并与对应的支架11装配，完成化学机械抛光设备支撑结构100的安装。

根据本发明第一方面实施例的化学机械抛光设备支撑结构100，抛光头架体1与工作平台相对固定，不发生位移变化，解决了现有的抛光头架体1转动带来的使用寿命降低的问题；通过中心柱2放置于工作平台来支撑抛光头架体1，结合边缘支撑件3的设置，分担中心柱2的受力，使得抛光头架体1放置平稳；每个支架11上设置的移动轨道12，使得抛光头移动模组能够带动抛光头模组相对于支架11移动，在抛光工作台与中心柱2之间预留抛光头模组更换区5，便于抛光头模组在抛光头模组更换区5内进行上下片(抛光头上进行晶片更换)。

下面参考附图描述根据本发明第二方面实施例的化学机械抛光设备200。

如图6所示，根据本发明第二方面实施例的化学机械抛光设备200包括抛光头移动模组6、抛光头模组7及根据本发明第一方面实施例的化学机械抛光设备支撑结构100。

抛光头移动模组6与对应支架11上的移动轨道12可滑动的连接，抛光头模组7与抛光头移动模组6可拆卸的连接，抛光头移动模组6工作能够驱动抛光头模组7沿移动轨道12相对于支架11移动。当抛光头模组7移动至移动轨道12的端部时，抛光头模组7位于抛光头模组更换区5，能够在此处完成抛光头上的晶片的更换。

根据本发明第二方面实施例的化学机械抛光设备200，结构简单、操作方便，提高了抛光头架体1的使用寿命，便于实现抛光头模组7的更换晶片，提高了抛光效率及质量。

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设备支撑结构，其特征在于，包括抛光头架体及用于支撑所述抛光头架体的中心柱，所述抛光头架体包括交汇于所述抛光头架体中心的多个支架，所述中心柱位于所述抛光头架体的中心并与所述抛光头架体连接，所述中心柱的远离所述抛光头架体的一端用于安装于工作平台，每个所述支架的远离所述抛光头架体的中心的一端连接有边缘支撑件，所述边缘支撑件用于与所述中心柱配合以支撑所述抛光头架体，所述边缘支撑件与所述中心柱之间形成用于放置抛光工作台的工作区，每个所述支架上设置有朝向所述抛光头架体的中心延伸的移动轨道，所述移动轨道用于抛光头移动模组与所述支架可滑动的连接，沿所述移动轨道的延伸方向，所述移动轨道的靠近所述中心柱的一端的端部与所述中心柱之间具有间隙以形成抛光头模组更换区，当所述抛光头移动模组移动至所述移动轨道的靠近所述中心柱的一端的端部时，与所述抛光头移动模组连接的抛光头模组位于所述抛光头模组更换区内。

2.根据权利要求1所述的化学机械抛光设备支撑结构，其特征在于，所述抛光头架体的中心开始有与所述中心柱配合的凹槽，所述中心柱插设于所述凹槽内且所述中心柱的端面抵接于所述凹槽的槽底壁，所述中心柱与所述抛光头架体可拆卸的连接。

3.根据权利要求1所述的化学机械抛光设备支撑结构，其特征在于，所述边缘支撑件与所述支架可拆卸的连接。

4.根据权利要求1所述的化学机械抛光设备支撑结构，其特征在于，所述边缘支撑件与所述中心柱位于所述抛光头架体的同一侧。

5.根据权利要求4所述的化学机械抛光设备支撑结构，其特征在于，所述边缘支撑件为板状结构，所述边缘支撑件包括用于支撑所述支架的支撑面，所述支撑面上设置有用于与所述支架连接的连接部，所述支架开设有用于与所述连接部配合的定位孔，所述连接部插设于所述定位孔内。

6.根据权利要求5所述的化学机械抛光设备支撑结构，其特征在于，所述连接部与所述支架通过螺纹锁紧件连接。

7.根据权利要求1所述的化学机械抛光设备支撑结构，其特征在于，所述支架开设有用于所述抛光头模组穿设的开口槽，所述开口槽由所述支架的端部朝向所述抛光头架体的中心延伸。

8.根据权利要求1所述的化学机械抛光设备支撑结构，其特征在于，所述多个支架沿所述抛光头架体的中心旋转对称分布。

9.根据权利要求8所述的化学机械抛光设备支撑结构，其特征在于，所述支架的数量为四个，四个所述支架形成十字交叉结构。

10.一种化学机械抛光设备，其特征在于，包括抛光头移动模组、抛光头模组及权利要求1-9任意一项所述的化学机械抛光设备支撑结构，所述抛光头移动模组与所述移动轨道可滑动的连接，所述抛光头模组与所述抛光头移动模组可拆卸的连接，所述抛光头移动模组工作能够驱动所述抛光头模组沿所述移动轨道移动。