CN203696759U - 研磨垫调整器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种研磨垫调整器，用于调整研磨垫表面，所述研磨垫为圆形垫，其中，所述研磨垫调整器至少包括：定位部件、传动部件和研磨盘；所述定位部件位于所述研磨垫的一侧，所述传动部件的一端连接所述定位部件的上部，所述传动部件的另一端位于所述研磨垫的上方，所述传动部件活动连接所述研磨盘并能带动所述研磨盘在所述研磨垫表面的圆心和边缘之间径向往复运动。本实用新型具有以下有益效果：结构简单，使得研磨盘在研磨垫表面的圆心和边缘之间径向往复运动，能够快速有效地对研磨垫表面的所有区域均匀分布研磨液和去除副产物，充分利用研磨液，避免不必要的浪费，降低了研磨后的晶圆表面不平整或者存在刮伤的风险。

Description

研磨垫调整器

技术领域

本实用新型涉及一种化学机械研磨调整装置，特别是涉及一种研磨垫调整器。

背景技术

目前，在进行300mm化学机械研磨（CMP，Chemical Mechanical Polishing）时，由于研磨垫高速旋转会带走大量的研磨液或化学药液，其他的研磨液或化学药液会流到研磨垫的沟槽中。对于300mm化学机械研磨的研磨垫的较大区域来说，很容易在研磨垫表面的沟槽中沉积副产物，同时很难达到使研磨液均匀地分布在研磨垫的所有区域，副产物的存在与否和研磨液的均匀性均对研磨后的晶圆表面的形态存在着影响，一旦存在大量副产物或者研磨液分布不均匀，将导致晶圆表面不平整或者存在刮伤，因此，研磨垫调整器对去除副产物和使研磨液均匀分布起到至关重要的调整作用，其调整研磨垫表面状态的好坏将影响到研磨的效果。

如图1所示为现有技术中化学机械研磨时研磨垫表面工作状态的俯视示意图，载体105的底部装载晶圆（wafer）104后使晶圆104与研磨垫107表面接触，研磨垫107自转，机械手臂103向研磨垫107表面喷洒研磨液106，研磨垫调整器100对研磨液106进行调整，以使研磨液106在研磨垫107表面能够分布均匀，从而研磨掉晶圆104表面的材料，同时去除研磨时产生在研磨垫107表面的副产物；其中，研磨垫调整器100包括活动轴101和研磨盘102，活动轴101的一端带动研磨盘102在研磨垫107表面以活动轴101的另一端为轴左右转动。通常情况下，研磨垫调整器100位于研磨垫107的一侧，部分活动轴101位于研磨垫107上方且其位于研磨垫107上方的部分的长度不超过研磨垫107的半径，如图1中活动轴101一端的两种移动位置，其只能对研磨垫107部分区域调整，而在研磨垫107的圆心到边缘之间还有很多区域无法进行调整，这些无法调整的区域可能存在大量副产物或者研磨液分布不均匀，从而使研磨后的晶圆表面不平整或者存在刮伤。

此外，在研磨垫闲置时（即需要卸载或者更换载体底部的晶圆时），需要采用研磨垫调整器调整研磨垫表面，即去除研磨垫表面的副产物，由于现有的研磨垫调整器是通过活动轴的一端带动研磨盘在研磨垫表面以活动轴的另一端为轴左右转动来进行副产物的去除，这种调整方式由于研磨盘来回移动，会带动部分副产物在研磨垫上移动，而无法快速从研磨垫的边缘掉落，在一定程度上降低了副产物的去除效率，需要更多的时间进行副产物的去除，浪费了生产时间。

因此，如何快速有效地对研磨垫表面的所有区域均匀分布研磨液和去除副产物是本实用新型所要解决的主要技术问题，在解决该主要技术问题的基础上，如何快速去除闲置时的研磨垫表面的副产物也是本实用新型所要解决的技术问题。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种研磨垫调整器，用于解决现有技术中由于研磨垫调整器只能调整研磨垫表面的部分区域，而无法调整研磨垫表面的所有区域，使得无法调整的区域可能存在大量副产物或者研磨液分布不均匀，从而使研磨后的晶圆表面不平整或者存在刮伤的问题，以及在研磨垫闲置时，研磨垫表面的副产物的去除效率较低、浪费生产时间的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种研磨垫调整器，用于调整研磨垫表面，所述研磨垫为圆形垫，其特征在于，所述研磨垫调整器至少包括：定位部件、传动部件和研磨盘；所述定位部件位于所述研磨垫的一侧，所述传动部件的一端连接所述定位部件的上部，所述传动部件的另一端位于所述研磨垫的上方，所述传动部件活动连接所述研磨盘并带动所述研磨盘在所述研磨垫表面的圆心和边缘之间径向往复运动。

优选地，所述传动部件至少包括传动轴、传动连接件和旋转轴，所述传动轴的一端连接所述定位部件，所述传动轴的另一端位于所述研磨垫的上方，所述传动连接件套设于所述传动轴上，并在所述传动轴上水平移动，所述研磨盘通过所述旋转轴活动连接在所述传动连接件的底部，所述旋转轴适于带动所述研磨盘在所述研磨垫表面旋转运动。

优选地，所述研磨垫调整器还包括通气管，所述通气管依次贯穿所述定位部件、所述传动轴、所述传动连接件和所述旋转轴的内部，并与所述旋转轴的底部同时活动连接所述研磨盘；所述通气管适于在其中通真空以吸附所述研磨盘，或者通气体以通过所述研磨盘向所述研磨垫施加压力。

优选地，所述定位部件至少包括基座、升降轴和升降连接件，所述升降轴位于所述基座上，所述升降连接件套设于所述升降轴上，且所述升降连接件的侧壁连接所述传动轴的一端，所述升降连接件适于带动所述传动轴在所述升降轴上上下移动。

优选地，所述传动部件还包括传动电机，所述传动电机与所述传动连接件连接，适于控制所述传动连接件在所述传动轴上水平移动。

优选地，所述传动部件还包括旋转电机，所述旋转电机与所述旋转轴连接，适于控制所述旋转轴旋转运动。

优选地，所述通气管上设有电磁阀。

优选地，所述升降部件还包括升降电机，所述升降部件与所述升降连接件连接，适于控制所述升降连接件在所述升降轴上上下移动。

优选地，所述研磨盘的下表面铺设有研磨微粒。

优选地，所述研磨微粒采用金刚石或者陶瓷氧化铝。

如上所述，本实用新型的研磨垫调整器，具有以下有益效果：

1、采用传动部件，使得研磨盘在研磨垫表面的圆心和边缘之间径向往复运动，结构简单，能够快速有效地对研磨垫表面的所有区域均匀分布研磨液和去除副产物，充分利用研磨液，避免不必要的浪费，降低了研磨后的晶圆表面不平整或者存在刮伤的风险；

2、采用通气管吸附固定研磨盘或者通过研磨盘向研磨垫施压，在研磨垫闲置时，通过通气管吸附固定研磨盘，再由定位部件和传动部件带动研磨盘对研磨垫表面从圆心到边缘进行副产物的去除，不会使副产物在研磨垫上移动，从而能够使副产物快速从研磨垫的边缘掉落，提高了副产物的去除效率，节约了生产时间。

附图说明

图1显示为本实用新型现有技术中化学机械研磨时研磨垫表面工作状态的俯视示意图。

图2显示为本实用新型第一实施方式的结构示意图。

图3显示为本实用新型第一实施方式中化学机械研磨时研磨垫表面工作状态的俯视示意图。

图4显示为本实用新型第二实施方式的结构示意图。

元件标号说明

100           研磨垫调整器

101           活动轴

102           研磨盘

103           机械手臂

104           晶圆

105           载体

106           研磨液

107            研磨垫

202           定位部件

202c          基座

202a          升降轴

202b          升降连接件

203           传动部件

203a          传动轴

203b          传动连接件

203c          旋转轴

204           晶圆

205           载体

206           研磨盘

207           研磨垫

208           传动电机

209           旋转电机

210           升降电机

211           通气管

212           电磁阀

213           机械手臂

214           研磨液

215           副产物

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。

请参阅图2至图4。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。

本实用新型第一实施方式涉及一种研磨垫调整器，用于调整研磨垫207表面，该研磨垫207为圆形垫，如图2所示，研磨垫调整器至少包括：定位部件202、传动部件203以及研磨盘206；定位部件202位于研磨垫207的一侧，传动部件203的一端连接定位部件202的上部，传动部件203的另一端位于研磨垫207的上方，传动部件203活动连接研磨盘206，研磨盘206的下表面和研磨垫207的上表面接触，传动部件203带动研磨盘206在研磨垫207表面的圆心和边缘之间径向往复运动。

在本实施方式中，优选地，请继续参阅图2，传动部件203至少包括传动轴203a、传动连接件203b和旋转轴203c，传动轴203a的一端连接定位部件202，传动轴203a的另一端位于研磨垫207的上方，且传动轴203a平行于研磨垫207的圆形平面，传动轴203a的长度大于等于研磨垫207的半径，传动连接件203b套设于传动轴203a上，并在传动轴203a上水平移动，旋转轴203c位于传动连接件203b的底部，研磨盘206位于旋转轴203c的底部，研磨盘206通过旋转轴203c活动连接在传动连接件203b的底部，其中，研磨盘206为圆形盘，研磨盘206在研磨垫207表面时，旋转轴203c的底部活动连接在研磨盘207的中心位置。此外，传动部件203还包括与传动连接件203b连接的控制传动连接件203b水平移动的传动电机208，以及与旋转轴203c连接的控制旋转轴203c旋转运动的旋转电机209，旋转电机209使研磨盘206的自旋转速度适应研磨垫207的自转速度。

本实施方式的研磨垫调整器工作时，研磨盘206下表面和研磨垫207上表面接触，传动连接件203b在传动轴203a上水平往复移动，带动旋转轴203c和与旋转轴203c活动连接的研磨盘206水平往复移动，使得研磨盘206能够在研磨垫207表面的圆心和边缘之间径向往复运动，如图3所示为化学机械研磨时研磨垫表面工作状态的俯视示意图（为了清晰表示研磨盘在研磨垫表面的工作状态，图中仅表示出研磨盘的运行轨迹，省略研磨盘、定位部件和传动部件），研磨垫207转动，机械手臂213向研磨垫207表面喷洒研磨液214，由于研磨盘206在研磨垫207表面的圆心和边缘之间径向往复运动，能够快速有效地对研磨垫207表面铺平研磨液214，使研磨垫207的所有区域均匀分布研磨液214，充分利用研磨液214，避免不必要的浪费，使得载体205底部装载的晶圆204与研磨液214均匀接触，平整地研磨掉晶圆204表面的材料，降低了研磨后的晶圆表面不平整的风险，而研磨盘206的径向往复运动也可以快速有效地去除研磨产生的副产物215，从而避免了晶圆表面被刮伤的风险；同时旋转轴203c带动研磨盘206在研磨垫207表面旋转运动，能够更加充分地利用研磨液214，并能进一步提高副产物215的去除能力。

本实用新型第二实施方式涉及一种研磨垫调整器，本实施方式是在第一实施方式的基础上进行了改进，请参阅图4，具体改进为：研磨垫调整器还包括通气管211，通气管211依次贯穿定位部件202、传动轴203a、传动连接件203b和旋转轴203c的内部，并与旋转轴203c的底部同时活动连接研磨盘206；通气管211通真空时，通气管211吸附研磨盘206；通气管211通气体时，通气管211通过研磨盘206向研磨垫207施加压力；另外，升降部件202还包括与升降连接件202b连接的控制升降连接件202b上下移动的升降电机210。其中，为了切换通气管211中通真空或者气体，通气管211上设有控制气体切换的电磁阀212，通常气体采用大宗气体，大宗气体是一种纯净干燥气体（Clean Dry Air，CDA），在本实施方式中，优选的，大宗气体采用N₂。

本实施方式的研磨垫调整器在研磨垫工作时，通过通气管211中通气体，通气管211通过研磨盘206向研磨垫207施加压力，比如通5psi（pounds per square inch，磅/平方英寸）的大宗气体，也就是说，研磨盘206受到5psi的压力，使得研磨盘206给研磨垫207施加5psi的压力，从而使得研磨盘206和研磨垫207之间的接触更紧密，进一步加强对研磨垫表面的所有区域均匀分布研磨液和去除副产物的能力。

另外，在本实施方式中，参加图2和图4，定位部件202至少包括基座202c、升降轴202a和升降连接件202b，升降轴202a位于基座202c上，升降连接件202b套设于升降轴202a上，并能在升降轴202a上上下移动。

本实施方式的研磨垫调整器在研磨垫闲置时，即载体205底部的晶圆204卸载或更换，此时需要调整研磨垫207，去除其表面的副产物，若此时研磨盘206位于研磨垫207的边缘位置，那么首先需要先通过电磁阀212来切换通气管211中的气体，使通气管211通真空，研磨盘206就会被通气管211吸附固定在旋转轴203c的底部，接着调整升降连接件202b在升降轴202a上的位置，使升降连接件向上移动，带动研磨盘206升起，离开研磨垫207的表面，然后调节传动连接件203b在传动轴203a上的位置，使研磨盘206停止在研磨垫207表面的圆心的上方，再通过升降连接件202b放下研磨盘206，使研磨盘206下表面和研磨垫207上表面接触，通气管211停止通真空，接着通过传动连接件203b在传动轴203a上水平移动，带动研磨盘206从研磨垫207的圆心径向移动到边缘，使副产物从研磨垫的边缘掉落，而当研磨盘206移动到研磨垫207的边缘后，重复上述通气管211通真空、升起研磨盘206、移动到研磨垫207圆心位置、放下研磨盘206等过程，多次重复后，能够有效提高副产物的去除效率。由于研磨盘206是活动连接在旋转轴203c的底部的，研磨盘206与旋转轴203c之间不固定，无法直接升起，必须通过通气管211的帮助才能进行抬起，因此，通过通气管吸附固定研磨盘，再由定位部件和传动部件带动研磨盘调整位置，不会使副产物在研磨垫上移动，从而能够快速去除副产物，节约了生产时间。

此外，对于第一实施方式和第二实施方式，研磨盘207的下表面均设有研磨微粒，研磨微粒采用金刚石或者陶瓷氧化铝材质，能够更好地均匀铺平研磨液以及有效去除副产物。

综上所述，本实用新型研磨垫调整器使得研磨盘在研磨垫表面的圆心和圆周之间径向往复运动，结构简单，能够快速有效地对研磨垫表面的所有区域均匀分布研磨液和去除副产物，充分利用研磨液，避免不必要的浪费，降低了研磨后的晶圆表面不平整或者存在刮伤的风险；而研磨盘的自旋转运动，有效提高副产物的去除能力，并能更加充分地利用研磨液；在此基础上，采用通气管吸附固定研磨盘或者通过研磨盘向研磨垫施压，在研磨垫闲置时，通过通气管吸附固定研磨盘，再由定位部件和传动部件带动研磨盘对研磨垫表面从圆心到边缘进行副产物的去除，不会使副产物在研磨垫上移动，从而能够使副产物快速从研磨垫的边缘掉落，提高了副产物的去除效率，节约了生产时间。所以，本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种研磨垫调整器，用于调整研磨垫表面，所述研磨垫为圆形垫，其特征在于，所述研磨垫调整器至少包括：定位部件、传动部件和研磨盘；所述定位部件位于所述研磨垫的一侧，所述传动部件的一端连接所述定位部件的上部，所述传动部件的另一端位于所述研磨垫的上方，所述传动部件活动连接所述研磨盘并带动所述研磨盘在所述研磨垫表面的圆心和边缘之间径向往复运动。 

2.根据权利要求1所述的研磨垫调整器，其特征在于，所述传动部件至少包括传动轴、传动连接件和旋转轴，所述传动轴的一端连接所述定位部件，所述传动轴的另一端位于所述研磨垫的上方，所述传动连接件套设于所述传动轴上，并在所述传动轴上水平移动，所述研磨盘通过所述旋转轴活动连接在所述传动连接件的底部，所述旋转轴适于带动所述研磨盘在所述研磨垫表面旋转运动。 

3.根据权利要求2所述的研磨垫调整器，其特征在于，所述研磨垫调整器还包括通气管，所述通气管依次贯穿所述定位部件、所述传动轴、所述传动连接件和所述旋转轴的内部，并与所述旋转轴的底部同时活动连接所述研磨盘；所述通气管适于在其中通真空以吸附所述研磨盘，或者通气体以通过所述研磨盘向所述研磨垫施加压力。 

4.根据权利要求2所述的研磨垫调整器，其特征在于，所述定位部件至少包括基座、升降轴和升降连接件，所述升降轴位于所述基座上，所述升降连接件套设于所述升降轴上，且所述升降连接件的侧壁连接所述传动轴的一端，所述升降连接件适于带动所述传动轴在所述升降轴上上下移动。 

5.根据权利要求2所述的研磨垫调整器，其特征在于，所述传动部件还包括传动电机，所述传动电机与所述传动连接件连接，适于控制所述传动连接件在所述传动轴上水平移动。 

6.根据权利要求2所述的研磨垫调整器，其特征在于，所述传动部件还包括旋转电机，所述旋转电机与所述旋转轴连接，适于控制所述旋转轴旋转运动。 

7.根据权利要求3所述的研磨垫调整器，其特征在于，所述通气管上设有电磁阀。 

8.根据权利要求4所述的研磨垫调整器，其特征在于，升降部件还包括升降电机，所述升降部件与所述升降连接件连接，适于控制所述升降连接件在所述升降轴上上下移动。 

9.根据权利要求1-8中任一项所述的研磨垫调整器，其特征在于，所述研磨盘的下表面设有研磨微粒。 

10.根据权利要求9所述的研磨垫调整器，其特征在于，所述研磨微粒采用金刚石或者陶瓷氧化铝。