CN112025547B - 激光投影虚拟校正设备和方法 - Google Patents

Abstract

本发明的实施例提供了一种激光投影虚拟校正设备和方法，涉及半导体技术领域，该激光投影虚拟校正设备包括转动设置在一腔室内的研磨平台、设置在研磨平台上以实现晶片研磨的研磨组件，以及设置在腔室的顶部和/或侧壁上的激光投影器；其中，激光投影器用于向研磨平台发射激光，并在研磨平台上形成与预设图像信息相匹配的定位投影。相较于现有技术中的实体治具，本发明通过激光形成虚拟治具，从而使得在校正过程中研磨平台与激光投影器之间没有直接接触，不会造成污染，也无需更换耗材，降低了耗材成本。

Description

激光投影虚拟校正设备和方法

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，具体而言，涉及一种激光投影虚拟校正设备和方法。

背景技术

随着半导体工业的飞速发展，电子器件尺寸缩小，同时要求晶片表面平整度达到纳米级。传统的研磨技术，仅仅能够实现晶片的局部平坦化，但是当最小特征尺寸达到0.25μm以下时，需要进行全局平坦化，而在半导体领域，通常是利用化学机械研磨抛光技术(CMP，chemical mechanical polish)来实现的，在化学机械研磨机进行工作前，需要对研磨平台上的各部件进行校正。

现有技术中，研磨平台上各部件位置校正方式是使用一组实体治具放置在研磨平台上进行校正，每次校正完因避免污染，需重新更换耗材，造成耗材的浪费。

发明内容

本发明的目的包括，例如，提供了一种激光投影虚拟校正设备和方法，其能够通过激光形成虚拟治具，不会造成污染，也无需更换耗材，降低耗材成本。

本发明的实施例可以这样实现：

第一方面，本发明实施例提供一种激光投影虚拟校正设备，包括：

转动设置在一腔室内的研磨平台；

设置在所述研磨平台上以实现晶片研磨的研磨组件；

以及，设置在所述腔室的顶部和/或侧壁上的激光投影器；

其中，所述激光投影器用于向所述研磨平台发射激光，并在研磨平台上形成与预设图像信息相匹配的定位投影。

在可选的实施方式中，所述激光投影器包括第一激光器和第二激光器，所述腔室的顶部设置有第一固定架，所述第一激光器设置在所述第一固定架上；所述腔室的侧壁设置有第二固定架，所述第二激光器设置在所述第二固定架上，所述第一激光器和所述第二激光器发射的激光在所述研磨平台上共同形成所述定位投影。

在可选的实施方式中，所述定位投影为点投影、线投影或图形投影。

在可选的实施方式中，所述研磨组件包括研磨液供给臂和研磨头，所述研磨液供给臂的出料口与所述研磨平台相对应，用于供应带有磨料的研磨液至所述研磨平台的表面；所述研磨头设置在所述研磨平台上，用于固持并旋转所述晶片，并使得所述晶片的表面与所述研磨液和所述研磨平台的表面相接触。

在可选的实施方式中，所述研磨组件还包括钻石整理器，所述钻石整理器设置在所述研磨平台上，并与所述研磨头间隔设置，用于修整所述研磨平台，以提高所述研磨平台的表面粗糙度。

在可选的实施方式中，所述研磨平台上设置有研磨垫，所述研磨组件设置在所述研磨垫上，所述激光投影器发射的激光在所述研磨垫上形成所述定位投影。

在可选的实施方式中，所述激光投影器包括激光生成模块、图像接收模块和供电模块，所述图像接收模块与所述激光生成模块电连接，所述图像接收模块用于获取所述预设图像信息，所述激光生成模块用于依据所述预设图像信息向所述研磨平台发射激光，所述供电模块与所述激光生成模块电连接，用于向所述激光生成模块供电。

在可选的实施方式中，所述供电模块上设置有充电接头，并内置有充电电池，所述充电电池与所述激光生成模块电连接。

在可选的实施方式中，所述供电模块上开设有电池槽，所述电池槽内可拆卸地装配有干电池。

第二方面，本发明实施例提供一种激光投影虚拟校正方法，适用于如前述实施方式所述的激光投影虚拟校正设备，包括：

向所述研磨平台发射激光束，所述激光束在所述研磨平台上形成与预设图像信息相匹配的定位投影；

根据所述定位投影调节所述研磨组件在所述研磨平台上的设置位置。

本发明实施例的有益效果包括，例如：

本发明提供了一种激光投影虚拟校正设备和方法，其通过激光投影器向研磨平台发射激光，并在研磨平台上形成定位投影，从而形成虚拟治具，依据研磨平台上的定位投影，能够很好地对研磨组件的位置进行调整和校正，相较于现有技术中的实体治具，本发明通过激光形成虚拟治具，从而使得在校正过程中研磨平台与激光投影器之间没有直接接触，不会造成污染，也无需更换耗材，降低了耗材成本。

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为本发明第一实施例提供的激光投影虚拟校正设备在第一视角下的结构示意图；

图2为本发明第一实施例提供的激光投影虚拟校正设备在第二视角下的结构示意图；

图3为图1中激光投影器的结构框图；

图4为本发明第二实施例提供的激光投影虚拟校正方法的步骤框图。

图标：100-激光投影虚拟校正设备；110-研磨平台；111-研磨垫；130-研磨组件；131-研磨液供给臂；133-研磨头；135-钻石整理器；150-激光投影器；151-激光生成模块；153-图像接收模块；155-供电模块；157-壳体；170-第一激光器；171-第一固定架；190-第二激光器；191-第二固定架。

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，若出现术语“上”、“下”、“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，若出现术语“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。

正如背景技术中所公开的，在对筋片进行研磨之前，需要针对研磨平台上的研磨组件进行定位校正动作，现有技术中通常是通过实体治具来进行的，例如将标注有定位点的薄膜铺设在研磨平台上，再将研磨组件沿定位点进行布置，定位完成后再撤走薄膜。这种校正方式，会使得实体治具与研磨平台和研磨组件接触，从而有污染的风险，故每次校正完毕后，需要更换装置的耗材(例如研磨垫和钻石盘)，使得整体成本高，且校正过程较为耗时，浪费机台的可使用时间。

本发明提供的激光投影虚拟校正设备，能够在不与研磨平台或研磨组件相接触的情况下实现对研磨组件的定位校正，不会造成污染，也无需更换耗材，降低了耗材和机台成本，并且校正迅速，能够快速完成定位校正动作。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例中的特征可以相互结合。

第一实施例

请参考图1至图3，本实施例提供了一种激光投影虚拟校正设备100，通过激光形成虚拟治具，能够在不与研磨平台110或研磨组件130相接触的情况下实现对研磨组件130的定位校正，不会造成污染，也无需更换耗材，降低了耗材和机台成本，并且校正迅速，能够快速完成定位校正动作。

本实施例提供的激光投影虚拟校正设备100，包括转动设置在一腔室内的研磨平台110、设置在研磨平台110上以实现晶片研磨的研磨组件130，以及设置在腔室的顶部和/或侧壁上的激光投影器150；其中，激光投影器150用于向研磨平台110发射激光，并在研磨平台110上形成与预设图像信息相匹配的定位投影。

在本实施例中，腔室为机台上的研磨腔室，研磨平台110设置在腔室的底部，激光投影器150发射处激光束，激光束在研磨平台110上形成定位投影，其中预设图像信息由外部控制器设定，并发送至激光投影器150，激光投影器150根据预设图像信息形成具有特定标记的定位投影，然后可根据该定位投影调整研磨组件130的位置，实现研磨组件130的定位校正。由于采用激光成像技术，形成的虚拟治具并没有与研磨平台110或者研磨组件130发生接触，故不存在现有技术中的污染情况，在校正后即可正常使用基台，无需更换耗材。

需要说明的是，为了保证投影的可视性更好，可采用红色激光束打在研磨平台110上形成红色的定位投影，以提高对比度。当然，此处也可以采用绿色或者橙色等其他较为明亮的颜色，在此不做具体限定。

在本实施例中，定位投影为点投影、线投影或图形投影。优选地，定位投影为图形投影，能够将研磨组件130的位置和轮廓均投影在研磨平台110上，从而精确地将研磨组件130调整至与投影完全重叠的位置，方便调整。

激光投影器150包括第一激光器170和第二激光器190，腔室的顶部设置有第一固定架171，第一激光器170设置在第一固定架171上；腔室的侧壁设置有第二固定架191，第二激光器190设置在第二固定架191上，第一激光器170和第二激光器190发射的激光在研磨平台110上共同形成定位投影。具体地，第一激光器170通过第一固定架171设置在腔室顶部，第二激光器190通过第二固定架191设置在腔室的侧壁，并设置在腔室的侧壁的中部以上位置，以保证激光出射效果，通过两个激光器发射出的激光束重叠后形成完整的定位投影。

需要说明的是，本实施例中第一激光器170发射出的激光束用于确定校正范围，第二激光器190发射处的激光束用于确定精确的校正位置，例如，第一激光器170发射的激光束在研磨平台110上形成圆圈结构，该圆圈结构能够将研磨组件130囊括在内，第二激光发射器发射的激光束在研磨平台110上形成轮廓定位结构，从而方便调节研磨组件130的位置至与该轮廓结构相重合的位置，实现定位校正。

在本发明其他较佳的实施例中，也可以通过单个激光器形成定位投影，其设置在腔室的顶部，或者设置在腔室的侧壁上，并在研磨平台110上同时构型范围图形和轮廓图形，其同样能够通过激光形成虚拟治具。

在本发明其他较佳的实施例中，第一激光器170和第二激光器190也可以同时设置在腔室的顶部，或者同时设置在腔室的侧壁上，通过两个激光器发射的激光束共同形成定位投影。

研磨组件130包括研磨液供给臂131、研磨头133和钻石整理器135，研磨液供给臂131的出料口与研磨平台110相对应，用于供应带有磨料的研磨液至研磨平台110的表面；研磨头133设置在研磨平台110上，用于固持并旋转晶片，并使得晶片的表面与研磨液和研磨平台110的表面相接触。结合研磨平台110的转动，实现晶片的研磨。钻石整理器135设置在研磨平台110上，并与研磨头133间隔设置，用于修整研磨平台110，以提高研磨平台110的表面粗糙度。

在本实施例中，在校正阶段，研磨液供给臂131、研磨头133和钻石整理器135均间隔设置在研磨平台110上方，第二激光器190发射的激光束用于形成研磨液供给臂131、研磨头133和钻石整理器135的定位轮廓投影，方便将研磨液供给臂131、研磨头133和钻石整理器135分别调至对应位置实现校正。

需要说明的是，本实施例中研磨液供给臂131与外部的研磨液供给管道连接，研磨液通常由磨料、酸碱剂、纯水以及添加物构成。且研磨液的各组分通常是分开存储，在使用时按比例混合使用。

在本实施例中，研磨平台110上设置有研磨垫111，研磨组件130设置在研磨垫111上，激光投影器150发射的激光在研磨垫111上形成定位投影。研磨平台110是研磨的支撑平台，其作用是承载研磨垫111并带动其转动，研磨垫111通常使用聚亚安酯(polyurethane)材料制作，利用这种多孔性材料类似海绵的机械特性和多孔特性，同时表面有特殊沟槽，提高了研磨、抛光的均匀性，同时研磨垫111上开设有可视窗，便于线上检测。通常研磨垫111为需要定时整修和更换的耗材，整修时通过钻石整理器135实现。

在本实施例中，研磨垫111配合研磨液中的磨料实现对晶片的研磨动作，具体地，研磨头133将晶片固持在下方后，在转动过程中由研磨液中的磨料和研磨垫111实现对晶片表面的研磨动作。其中研磨垫111分为硬垫和软垫，当研磨垫111为硬垫时，选用的研磨液中磨料的颗粒较大，研磨速度较快，平行度、平整度也较好，但表面较粗糙，损伤呈较严重；当研磨垫111为软垫时，具有更好的硅片内平均性，选用的研磨液中磨料的颗粒较小，因此可以增加光洁度，同时去除粗磨时留下的损伤层。故可以采用粗精研磨相结合的形式，即可以保持晶片的平行度、平整度，又可以达到去除损伤层以及保持晶片表面高光洁度的目的。

在本实施例中，钻石整理器135的作用是扫过研磨垫111的表面，以提高其表面粗糙度，除去用过的研磨液，其一般包括不锈钢盘和一个镀镍的钻石磨粒，关于钻石整理器135、研磨液供给臂131以及研磨头133的具体结构和研磨原理，可参考现有技术中的化学机械研磨平台110(CMP)。

每个激光投影器150包括激光生成模块151、图像接收模块153和供电模块155，图像接收模块153与激光生成模块151电连接，图像接收模块153用于获取预设图像信息，激光生成模块151用于依据预设图像信息向研磨平台110发射激光，供电模块155与激光生成模块151电连接，用于向激光生成模块151供电。

在本实施例中，图像接收模块153与外部的中控电脑通信连接，具体地，依据提前对研磨液供给臂131、研磨头133和钻石整理器135的轮廓扫描，并依据研磨平台110设定标准位置，从而通过中控电脑生成预设图像信息，并传递至图像接收模块153。当然，在其他较佳的实施例中，也可以在图像接收模块153内置图像芯片，并通过图像芯片预置的图像数据生成预设图像信息。

在本实施例中，激光投影器150还包括一壳体157，激光生成模块151、图像接收模块153以及供电模块155均容置在该壳体157内，同时壳体157或侧壁上开设有供激光出射的出射口，出射口与激光生成模块151相对设置。

在本实施例中，供电模块155上设置有充电接头，并内置有充电电池，充电电池与激光生成模块151电连接。具体地，壳体157上还开设有充电开口，充电接头部分伸出该充电开口，方便外部导线或接头实现充电。通过设置充电电池，可使得其能够避免使用导线进行连接，无需额外设置导线进出线的结构，简化了机台结构。

在本发明其他较佳的实施例中，供电模块155上开设有电池槽，电池槽内可拆卸地装配有干电池。具体地，壳体157上也设置有用于电池槽的端盖，当电池耗尽时，可直接打开端盖进行更换，十分方便。

综上所述，本实施例提供的激光投影虚拟校正设备100，利用激光投影器150在研磨平台110的研磨垫111上形成与预设图像相匹配的定位投影，从而能够利用该定位投影构成虚拟治具，实现对研磨液供给臂131、研磨头133和钻石整理器135等的位置校正，且激光投影器150与研磨平台110和钻石整理器135之间并不接触，不会造成污染，也无需更换耗材，降低了耗材和机台成本，并且校正迅速，能够快速完成定位校正动作。

第二实施例

请参考图4，本实施例提供了一种激光投影虚拟校正方法，适用于如第一实施例所述的激光投影虚拟校正设备100，能够在不与研磨平台110或研磨组件130相接触的情况下实现对研磨组件130的定位校正，不会造成污染，也无需更换耗材，降低了耗材和机台成本，并且校正迅速，能够快速完成定位校正动作。

本实施例提供的激光投影虚拟校正方法，包括以下步骤：

S1：向研磨平台110发射激光束，激光束在研磨平台110上形成与预设图像信息相匹配的定位投影。

具体而言，利用激光投影器150向研磨平台110上的研磨垫111发射激光束，激光束在研磨垫111上形成与预设图像信息向匹配的定位投影，而预设图像信息由外部的中控电脑生成后传递至激光投影器150的图像接收模块153，再由激光器生成模块生成激光后向外射出。

需要说明的是，本实施例中的定位投影，可以是点投影、线投影或图形投影，优选地，定位投影为图形投影，能够将研磨组件130的位置和轮廓均投影在研磨平台110上，从而精确地将研磨组件130调整至与投影完全重叠的位置，方便调整。

在本实施例中，激光投影器150包括第一激光器170和第二激光器190，第一激光器170设置在用于容置研磨平台110的腔室的顶部，第二激光器190设置在腔室的侧壁，从而能够从两个方向分别向研磨平台110发射激光束，并共同形成定位投影，其中第一激光器170发射出的激光束用于确定校正范围，第二激光器190发射处的激光束用于确定精确的校正位置。

S2：根据定位投影调节研磨组件130在研磨平台110上的设置位置。

具体地，在定位投影完成后，即在研磨平台110上形成了一虚拟治具，利用该虚拟治具，可精确定位研磨液供给臂131、研磨头133和钻石整理器135的具体位置，并依据该定位投影校正研磨液供给臂131、研磨头133和钻石整理器135的位置。

需要说明的是，本实施例中的校正过程可以是手动校正，也可以是通过机械臂进行校正，优选地，为了保证精确性和安全性，采用机械臂调节各部件的位置。

在校正完成后，可关闭激光投影器150，也可以保持激光投影器150处于常开状态，其并不会对研磨过程造成影响。

本实施例提供的激光投影虚拟校正方法，其具体操作步骤如下：首先通过扫描标准治具，获取研磨液供给臂131、研磨头133和钻石整理器135在研磨平台110上的具体精确位置，在数据化后由中控电脑形成预设图像信息，激光投影器150接收到该预设图像信息后，依据该预设图像信息发射激光束，激光束在研磨平台110上形成与预设图像信息相匹配的定位投影，然后依据该激光投影校正研磨液供给臂131、研磨头133和钻石整理器135在研磨平台110上具体位置，使得研磨液供给臂131、研磨头133和钻石整理器135精确定位，最后关闭激光投影器150，进行晶片的研磨操作。

本实施例提供的激光投影虚拟校正方法，其通过激光投影器150向研磨平台110发射激光，并在研磨平台110上形成定位投影，从而形成虚拟治具，依据研磨平台110上的定位投影，能够很好地对研磨组件130的位置进行调整和校正，相较于现有技术中的实体治具，本发明通过激光形成虚拟治具，从而使得在校正过程中研磨平台110与激光投影器150之间没有直接接触，不会造成污染，也无需更换耗材，降低了耗材成本。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种激光投影虚拟校正设备，其特征在于，包括：

转动设置在一腔室内的研磨平台；

设置在所述研磨平台上以实现晶片研磨的研磨组件；

以及，设置在所述腔室的顶部和侧壁上的激光投影器；

其中，所述激光投影器用于向所述研磨平台发射激光，并在研磨平台上形成与预设图像信息相匹配的定位投影。

2.根据权利要求1所述的激光投影虚拟校正设备，其特征在于，所述激光投影器包括第一激光器和第二激光器，所述腔室的顶部设置有第一固定架，所述第一激光器设置在所述第一固定架上；所述腔室的侧壁设置有第二固定架，所述第二激光器设置在所述第二固定架上，所述第一激光器和所述第二激光器发射的激光在所述研磨平台上共同形成所述定位投影。

3.根据权利要求1所述的激光投影虚拟校正设备，其特征在于，所述定位投影为点投影、线投影或图形投影。

4.根据权利要求1所述的激光投影虚拟校正设备，其特征在于，所述研磨组件包括研磨液供给臂和研磨头，所述研磨液供给臂的出料口与所述研磨平台相对应，用于供应带有磨料的研磨液至所述研磨平台的表面；所述研磨头设置在所述研磨平台上，用于固持并旋转所述晶片，并使得所述晶片的表面与所述研磨液和所述研磨平台的表面相接触。

5.根据权利要求4所述的激光投影虚拟校正设备，其特征在于，所述研磨组件还包括钻石整理器，所述钻石整理器设置在所述研磨平台上，并与所述研磨头间隔设置，用于修整所述研磨平台，以提高所述研磨平台的表面粗糙度。

6.根据权利要求1所述的激光投影虚拟校正设备，其特征在于，所述研磨平台上设置有研磨垫，所述研磨组件设置在所述研磨垫上，所述激光投影器发射的激光在所述研磨垫上形成所述定位投影。

7.根据权利要求1所述的激光投影虚拟校正设备，其特征在于，所述激光投影器包括激光生成模块、图像接收模块和供电模块，所述图像接收模块与所述激光生成模块电连接，所述图像接收模块用于获取所述预设图像信息，所述激光生成模块用于依据所述预设图像信息向所述研磨平台发射激光，所述供电模块与所述激光生成模块电连接，用于向所述激光生成模块供电。

8.根据权利要求7所述的激光投影虚拟校正设备，其特征在于，所述供电模块上设置有充电接头，并内置有充电电池，所述充电电池与所述激光生成模块电连接。

9.根据权利要求7所述的激光投影虚拟校正设备，其特征在于，所述供电模块上开设有电池槽，所述电池槽内可拆卸地装配有干电池。

10.一种激光投影虚拟校正方法，适用于如权利要求1所述的激光投影虚拟校正设备，其特征在于，包括：

向所述研磨平台发射激光束，所述激光束在所述研磨平台上形成与预设图像信息相匹配的定位投影；

根据所述定位投影调节所述研磨组件在所述研磨平台上的设置位置。

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