CN204868552U - 化学机械抛光装置的调节器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种化学机械抛光装置的调节器，其包括：臂部，从旋转中心延伸而进行往复旋转运动；调节单元，与在上述臂部的末端部进行旋转驱动的驱动轴相联动而旋转驱动，在底面握持有调节盘，一边向上述抛光垫施压，一边对上述抛光垫的表面进行微切削；以及磁铁，被设置成使磁力施加于抑制上述调节单元向重力方向移动的方向，通过借助上述磁铁的磁力而向与重力相反的方向抬起调节单元，从而以小于上述调节单元的自重的压力，对上述抛光垫进行精准控制加压来进行修整。
Description
技术领域
本实用新型涉及化学机械抛光装置的调节器，更具体地涉及在化学机械抛光工序中能够以小于固定有调节盘的盘托的自重的压力进行施压的方式对抛光垫进行修整的化学机械抛光装置的调节器。
背景技术
一般而言，化学机械抛光(ChemicalMechanicalPolishing：CMP)工序被认为是一种通过使具有抛光层的用于制作半导体的晶片等晶片与抛光板之间进行相对旋转，进而对晶片的表面进行抛光的标准工序。
图1为表示以往的化学机械抛光装置的概要图。如图1所示，化学机械抛光装置包括：抛光板10，在上面附着有抛光垫11；抛光头20，安装欲抛光的晶片W，从而接触于抛光垫11的上面并进行旋转；以及调节器30，以预先设定的压力向抛光垫11的表面进行施压并进行微切削，使得形成于抛光垫11的表面的微孔露于表面。
抛光板10附着有用于抛光晶片W的polytex材质的抛光垫11，并且由于旋转轴12被旋转驱动而进行旋转运动。
抛光头20包括：承载头21，位于抛光板10的抛光垫11的上面，用于握持晶片W；以及抛光臂22，旋转驱动承载头21，并按恒定的振幅进行往复运动。
调节器30对抛光垫11的表面进行微切削，使得抛光垫11的表面上的用于盛放混合有抛光剂和化学物质的浆液的众多发泡微孔不堵塞，进而使得盛于抛光垫11的发泡气孔的浆液可顺畅地向握持在承载头21上的晶片W供给。
为此，调节器30以外壳34握持在调节工序中与抛光垫11相接触的调节盘31，在外壳34的内部内置有电机及齿轮箱等，使得调节盘31的旋转轴33进行旋转。并且，为了向下方31p施压于以旋转轴33为中心旋回的位于臂部35的末端的调节盘31，在外壳34的内部设置有借助空压而向下方31p施压的汽缸，由从旋转中心向外壳34延伸而成的臂部35执行挥动(sweep)运动，进而在抛光垫11的大面积范围内执行针对发泡气孔的微切削。一方面，调节盘31为了抛光垫11的微切削，可将金刚石颗粒附着于与抛光垫11相接触的面之上。
根据这种构成的以往的化学机械抛光装置，将欲抛光的晶片W真空吸附于承载头21，晶片W以施压于抛光垫11的状态被旋转驱动，与此同时，使抛光垫11运行，以进行旋转。在此情况下，从浆液供给部40的供给口42供给的浆液以盛于形成在抛光垫11上的众多发泡气孔的状态向以固定于抛光头20的状态进行旋转的晶片W进行供给。在此情况下，抛光垫11被持续施压，从而使发泡气孔的开口部逐渐被堵塞，因此，将发生浆液无法顺利地向晶片W供给的现象。
为了解决这种问题，调节器30设有向抛光垫11施压的汽缸，向附着有如金刚石颗粒等硬度高的粒子的调节盘31进行施压并使其旋转，与此同时，执行挥动运动，由此，持续地对分布在抛光垫11的整体面积的发泡气孔的开口部进行微切削，使得盛于抛光垫11上的发泡气孔的浆液能够顺利地向晶片W进行供给。
在此情况下，若调节器30的调节盘31未以足够的压力进行施压，则无法开放抛光垫11的发泡气孔的开口部，进而导致出现无法向晶片W顺利地供给浆液的问题，若调节盘31以过大的压力进行施压，则虽可以使抛光垫11的开口部开放，但导致抛光垫11的使用寿命变短，进而导致经济性变差的问题。
再加上，在如图1所示的调节器30中，向调节盘31进行施压的汽缸配置于位于臂部35的端部的外壳34，用于使调节盘31旋转的旋转电机也配置于外壳34，进而导致出现外壳34的自重变得过大的问题。虽然在借助调节盘31而以高压力向抛光垫11进行施压的情况下，上述自重变大的现象不会造成问题，但欲在借助调节盘31而以低压力向抛光垫11进行施压的情况下，将引起无法实现借助外壳34的自重而以低压力向抛光垫11进行施压的问题。
因此，目前迫切要求出现一种一边能够将调节盘31以低压力向抛光垫11进行施压，一边能够细微地对抛光垫11进行修整的调节器。
一方面，通过控制汽缸，使向调节盘31的垂直方向施加的力能够按预先设定大小的力量来进行施压，但由于借助承载头20而向晶片W施加的力的偏差等原因，如图3所示，抛光垫11的表面高度79向半径方向的磨损量不均匀，进而导致出现半径方向上不均匀的现象。由此，即便借助调节盘31而施加均匀的力，由于抛光垫11的状态按照原样，局部性地保持不均匀的状态，因此，将引起盛于抛光垫11的众多发泡气孔的浆液无法顺利地向晶片传递的问题。
因此，目前迫切需要一种可消除抛光垫的不均匀的磨损状态的调节器。
实用新型内容
本实用新型是为了解决如上所述的问题而提出的，本实用新型的目的在于，提供一种化学机械抛光装置用调节器，其以小于调节单元的自重的压力向抛光垫进行加压的同时能够进行修整，其中上述调节单元位于进行回旋运动的臂部的末端。
并且，本实用新型的目的在于，正确地导入借助调节盘来进行施压的压力。
并且，本实用新型的目的在于，即使在化学机械抛光工序中，抛光垫因与晶片的摩擦而导致被不均匀地磨损，通过恒定地保持抛光垫的表面高度，进而使晶片的抛光品质得到提升。
即，本实用新型的目的在于，根据抛光垫的磨损状态，以可变的方式导入压力，使得抛光垫保持均匀的高度，进而使得涂敷于抛光垫上的浆液能够顺利地传递到晶片，如同预计实现化学抛光。
为了实现上述目的，本实用新型提供化学机械抛光装置的调节器，其特征在于，包括：臂部，从旋转中心延伸而进行往复旋转运动；调节单元，与在上述臂部的末端部进行旋转驱动的驱动轴相联动而旋转驱动，在底面握持有调节盘，一边向抛光垫施压，一边对上述抛光垫的表面进行微切削；旋转轴，包括驱动轴、传动轴和外周轴，在上述臂部的末端借助驱动电机被旋转驱动而向上述调节单元传递旋转驱动力；以及磁铁，被设置成使磁力施加于抑制上述调节单元向重力方向移动的方向，通过借助上述磁铁的磁力而向与重力相反的方向抬起调节单元，从而以小于上述调节单元的自重的压力，对上述抛光垫进行调节。
这是为了，根据借助磁铁的磁力，来抑制借助调节单元的自重而向重量方向进行移动，进而抵消重力，其中上述调节单元包括与抛光垫接触并进行旋转而对表面进行修整的调节盘，来使调节盘能够以比调节单元的自重更小的压力向抛光垫进行施压并修整。由此，借助如上所述的简单结构，能够以1～2磅(lb)以下的低重量施加用于调节抛光垫的压力，进而进行修整。
在此情况下，本实用新型的化学机械抛光装置的调节器，其特征在于，上述传动轴构成为，在上述传动轴与上述驱动轴之间设有压力室，上述传动轴从上述驱动轴接收驱动力并与上述驱动轴进行联动旋转，由于上述传动轴与上述调节单元处于相结合状态，根据上述压力室的压力而上下移动的同时调节上述调节盘的下行压力，上述磁铁被设置成，使上述驱动轴与上述传动轴之间产生引力。
并且，本实用新型的化学机械抛光装置的调节器，其特征在于，上述传动轴构成为，在上述传动轴与上述驱动轴之间设有压力室，上述传动轴从上述驱动轴接收驱动力并与上述驱动轴进行联动旋转，由于上述传动轴与上述调节单元处于相结合状态，根据上述压力室的压力而上下移动的同时调节上述调节盘的下行压力，上述外周轴形成为中空型，用于将上述传动轴收容于中空部，而且借助上述磁铁上述传动轴以规定高度向下移动时，磁铁可被设置成，在上述外周轴的相对的侧面之间产生斥力。
在此情况下，上述外周轴能够以不旋转的固定件形成，也能够以与上述驱动轴一起旋转的旋转体形成。
一方面，本实用新型的化学机械抛光装置的调节器，其特征在于，上述传动轴构成为，在上述传动轴与上述驱动轴之间设有压力室，上述传动轴从上述驱动轴接收驱动力并与上述驱动轴进行联动旋转，由于上述传动轴与上述调节单元处于相结合状态，随着上述压力室的压力而上下移动的同时调节上述调节盘的下行压力，上述外周轴形成为中空圆筒状，在中空部收容上述传动轴，并且在上述中空型外周轴的下侧设有向上述传动轴与上述调节单元之间的空间延伸的板，允许上述传动轴进行上下移动并与上述传动轴一起旋转，上述磁铁被设置成，使上述板与上述传动轴的相对面之间产生斥力。
一方面，优选地，随着调节单元进行上下移动，施加通过调节盘进行施压的压力，并且在上述传动轴与外周轴的侧壁之间形成有止挡部，上述止挡部以向上下方向相接的台阶形态形成，用于限制上述调节单元的上下移动。
并且，上述磁铁由形成于传动轴的第1-1磁铁与形成于外周轴的侧壁的第1-2磁铁构成，形成于侧壁的第1-1磁铁和第1-2磁铁形成为环状，使得磁力均匀地作用于传动轴的外围。
由此，调节单元的自重借助磁铁的斥力来抵消，能够以小于调节单元的自重的调节重量来进行施压，并执行调节工序。
在此情况下，设置于上述凹槽的侧壁的上述第1-2磁铁能够由只有施加电流时产生磁力的电磁铁形成。由此，在由调节盘向抛光垫进行施压的压力大于调节单元的情况下，可以避免使调节单元浮起的、相反于重力方向的斥力发挥作用，使得能够仅在调节器向抛光垫的半径方向移动的部分路径上，以小于调节单元的自重的压力进行施压。
尤其，配置于以向上下方向移动并进行旋转驱动的上述传动轴的侧壁的上述第1-1磁铁位置成，与上述旋转轴的第一台阶相比，向上侧形成间隔，在到达止挡部之前，针对调节单元借助重力欲向下方进行的移动，根据第1-1磁铁和第1-2被引导成相互斥力产生作用，能够更加有效地抵消调节单元的自重，进而能够以低于自重的压力进行调节。
在此情况下，调节盘与抛光垫相接触并执行调节工序的高度，在距离上述止挡部的位置的偏差不大的情况下，例如，上述第1-1磁铁能够按与上述旋转轴的上述第一台阶相隔约5mm至20mm大小进行间隔配置。
一方面，上述磁铁被由在上述传动轴与上述驱动轴相对的面上分别配置的第2-1磁铁和第2-2磁铁构成，进而施加引力使上述调节单元的上端与上述旋转轴的下端相互接近，也能够施加小于调节单元的自重的压力。
并且，上述磁铁还可以被配置成，板与传动轴的下侧之间产生斥力，其中上述板在外周轴的下端部向连接传动轴与调节单元时所形成的传动轴与调节单元之间的空间延伸。
一方面，用于直接测定通过上述调节盘来加压的力的重量传感器设置于调节单元，可实时检测借助调节盘而被施加的力，进而可实时控制调节重量。
并且，上述调节器还包括垫高测定部，用于测定上述抛光垫在半径方向上的高度偏差，根据借助上述垫高测定部检测的上述抛光垫的表面高度分布，使上述抛光垫的高度越高，导入的压力越大。
如此，即使在调节盘以均匀的压力向抛光垫的表面进行微切削，若为晶片的化学机械抛光工序而所施加于抛光垫的力的分布不均匀，则会出现随半径方向抛光垫的表面高度不均匀的现象，因此，对于抛光垫的半径方向的高度偏差，通过调节由调节盘向抛光垫进行施压并微切削的切削量，即便在晶片的抛光工序中存在抛光垫的半径方向的力的偏差，抛光垫的整体表面能够保持相同的高度，并且能够将浆液均匀地向晶片供给。由此，借助调节器的抛光垫的表面整体的修整效果变得均匀，流入晶片的浆液的量不会出现局部性的差异，进而能够获得以更加优秀的品质执行晶片的化学机械抛光工序的效果。
在本说明书以及本实用新型的权利要求书中所记载的“抛光垫的半径方向的表面高度值”、“抛光垫的半径方向的垫高”以及与此相似的术语定义成应包括“从抛光垫的底面至表面的绝对高度”，还包括作为“抛光垫的表面高度的偏差”的相对高度。
根据本实用新型，设置有磁铁，上述磁铁产生磁力，使借助调节单元的自重的重力方向的力被抵消，根据借助磁力来引入向旋转轴抬起调节单元的上升的力，以小于调节单元的自重的低压来精准地控制抛光垫，进而能够达到通过加压来修整的有利效果。
由此，本实用新型借助如上所述的简单的结构，以1～2磅(lb)以下的低重量施加用于调节抛光垫的压力，进而能够进行修整。
并且，本实用新型可利用重力传感器来实时测定借助调节盘来施加的力，实时控制借助调节盘的压力，进而能够达到准确导入调节盘的压力的效果。
并且，根据本实用新型，在与调节单元一起进行上下移动的传动轴的周围和围绕着传动轴的周围的外周轴的侧壁，以环形态配置磁铁，借助磁力来抵消借助调节单元的自重的重量，由此，能够获得不会产生调节单元偏向某一侧的升力，而是准确地向上下方向产生升力，在调节盘的表面整体均匀地保持低于调节单元的压力，并执行调节工序的优点。
并且，根据本实用新型，对应于抛光垫的半径方向的高度偏差，调节调节盘的压力，由调节器对抛光垫进行微切削，以保持抛光垫的整体表面的相同高度，使得能够获得向抛光垫供给的浆液始终均匀地向晶片进行供给的有利效果。
由此，根据本实用新型，随着借助调节器而使得抛光垫的表面整体的修整效果变得均匀，能够获得按更加优秀的品质执行晶片的化学机械抛光工序的效果。
附图说明
图1为表示一般的化学机械抛光装置的结构的俯视图。
图2为图1的俯视图。
图3为沿图2的切割线3-3的抛光垫的表面高度的分布图。
图4为表示本实用新型的一实施例的化学机械抛光装置的调节器的结构的立体图。
图5为沿图4的切割线V-V的调节器的纵剖视图。
图6为沿图5的切割线Ⅵ-Ⅵ的调节器的横剖简图。
图7为图5的“A”部分的放大图。
图8为图5的“B”部分的放大图。
图9为图5的“C”部分的放大图。
图10为根据抛光垫的高度分布的调节盘的压力计算图。
图11为依次表示图4的调节器的工作方法的顺序图。
附图标记的说明
W：晶片90：非接触式表面高度测定部
100：调节器110：调节单元
111：调节盘112：盘托
112a：托柱115：挠性隔膜
120：臂部130：旋转体
132：凹槽135：驱动电机
140：固定件150：压力调节部
160：控制部170：第一磁铁
180：第二磁铁190：第三磁铁
201：重量传感器C1：加压室
具体实施方式
以下，将参照附图对本实用新型的一实施例的化学机械抛光装置的调节器100进行详细说明。但是，在对本实用新型进行说明的过程中，对于公知的功能或构成，将采用相同或相似的附图标记，并省略有关说明，以明确本实用新型的要旨。
图4为表示本实用新型的一实施例的化学机械抛光装置的调节器的构成的立体图，图5为沿图4的切割线V-V的调节器的纵剖视图。，图6为沿图5的切割线Ⅵ-Ⅵ的调节器的横剖简图，图7为图5的“A”部分的放大图，图8为图5的“B”部分的放大图，图9为图5的“C”部分的放大图。
如图所示，本实用新型的一实施例的化学机械抛光装置的调节器100包括：调节单元110，以在由晶片W施压的抛光垫11的表面进行往复回旋运动120d的方式进行修整；臂部120，以将调节单元110设置于一端部的状态随着旋回轴120a的旋转进行往复旋转运动；旋转轴130，在臂部120的末端借助驱动电机135被旋转驱动而向调节单元110传递旋转驱动力；固定件140，以围绕旋转轴130的外围的形态固定于上述臂部120；压力调节部150，向加压室C1施加空压；垫高测定部90，用于测定抛光垫11的表面高度差异；第一磁铁170、第二磁铁180以及第三磁铁190，被设置成向抑制调节单元110向重力方向移动的方向产生磁力；以及重量传感器201，用于测定借助调节盘111施加的压力。
上述调节单元110包括：调节盘111，以与抛光板10上的抛光垫11的表面相接触的状态并在预定的角度范围内沿着回旋旋转路径进行移动，并对抛光垫11的表面进行微切削；以及盘托112，固定调节盘111，使其无法脱离，并与调节盘111一起进行旋转。相比于调节盘111，盘托112形成有以小剖面向垂直方向向上延伸的托柱112a，从而插入设置于旋转轴130的内部。
调节单元110与在旋转轴130中进行上下移动的传动轴132相结合，随着传动轴132的旋转而一起旋转，且随着传动轴132的上下移动而进行上下移动并传递压力。
上述臂部120与以预定的角度范围旋转的回旋轴120a相联动，向标记为120d的方向进行旋转运动。由此，调节单元110在臂部120的一端进行回旋运动。
上述旋转轴130包括：驱动轴131，在臂部120的一端借助驱动电机135来在原地被旋转驱动；传动轴132，以与驱动轴131啮合的方式被旋转驱动，向调节单元110传递旋转驱动力，与此同时，相对于驱动轴131进行上下方向的相对移动132y；外周轴133，呈中空型，将驱动轴131和传动轴132收容于中空部并配置在上述驱动轴131和上述传动轴132的周围。在附图所示的实施例中，外周轴133与驱动轴131相啮合并在原地进行旋转，但根据未图示的其他实施形态，也可被配置成为不设有后述的板133x，不旋转于驱动轴131的周围的状态。
传动轴132的下端部与调节单元110的托柱112a相结合。由此，随着传动轴132相对于驱动轴131进行上下移动，托柱112a随之一同向垂直方向进行上下移动。
在此情况下，在驱动轴131和传动轴132之间形成有压力室C1，驱动轴131的下端突出部131x插入于传动轴132的凹入部132c，随着从压力调节部150到达至压力室C的空压，驱动轴131的突出部131x和传动轴132的凹入部132c之间的空间发生变动，随之传动轴132向上下方向132y移动，并且随着传动轴132的上下移动，借助调节盘111的压力将发生变动。
在此情况下，驱动轴131的突出部131x和传动轴132的凹入部132c的剖面形成为并非圆形的剖面(例如，椭圆形或四边形剖面)，从而允许相对于驱动轴131的传动轴132的上下移动的同时，使上述驱动轴131和上述传动轴132一同进行旋转。一方面，即使驱动轴131的突出部131x和传动轴132的凹入部132c的剖面形成为圆形，可在上述驱动轴131的突出部131x和上述传动轴132的凹入部132c的相对的面之上，形成半径方向的突起(未图示)和收容上述突起的卡坎，借助向旋转方向相互干扰，允许相对于驱动轴131的传动轴132的上下移动，并且能够使上述驱动轴131和上述传动轴132一同旋转。
一方面，如图5及图6所示，虽然传动轴132的下端和调节单元110相连接，它们之间的中心部设有空间E。如图6所示，在空间E的内部，通过从外周轴133向中心延伸而成的延伸部133c，来形成有板133x。即，传动轴132的下侧通过延伸部133c的之间的空间与调节单元110相连接，使调节单元110进行上下移动并旋转。
即，从压力调节部150通过空压通道130p1向压力室C1施加静压150d1时，压力室C1的内部的压力变大，驱动轴131与传动轴132之间的空气膨胀，并向下方推开传动轴132和调节单元110。由此，可大幅调节由调节单元110的调节盘111向抛光垫11施加的压力。
在此情况下，传动轴132的凹入部132x插入有驱动轴131的突出部131x，引导调节单元110相对于旋转轴131、132、133；130向垂直方向进行移动，允许调节单元110以突出部131x的下端与收容槽112x的下端之间的间距z大小的冲程进行上下移动。
并且，如图7所示，在外周轴133的侧壁133a形成有第一台阶133s，在传动轴132的外周面形成有与第一台阶133s相接的第二台阶132s，从而形成有止挡部，上述止挡部借助第一台阶133s与第二台阶132s的相接，来限制调节单元110的上下移动。
向旋转的压力室C1选择性地供给空压时，可利用旋转接头等公知的结构来实现。
一方面，上述固定件140固定在臂部120的一端部，并起到旋转支撑的作用，使得旋转轴130能够在臂部120的一端部被旋转驱动。为此，固定件140在旋转轴130的外侧隔着轴承89而提供支撑。
上述压力调节部150向压力室C1供给适当的空压，将由调节盘111向抛光垫11施加的压力，从低于调节单元110的自重的0.5磅(lb)起逐渐调大。
还包括：第一磁铁170，设置于调节单元110和旋转轴130的凹槽132，使得相互被施加斥力，以抵消调节单元110的自重；第二磁铁180，设置于调节单元110的上端和旋转轴130的下端，使得产生相互引力，以抵消调节单元110的自重；以及控制部160，根据从垫高测定部90获取的抛光垫11的表面高度(图3的79)，通过调节盘11向抛光垫11进行施压。
如图7所示，上述第一磁铁170包括：第1-1磁铁171，形成为环形态，并以凹入的方式设置于传动轴132的周围侧面；以及第1-2磁铁173，在传动轴132的上下移动距离内以环形态设置于外周轴133的侧壁的周围。在此情况下，第1-1磁铁171与第1-2磁铁173相对的磁极以相同磁极相对置的方式排列，以相互被施加斥力。附图中以S极相对置的排列为例，但也可以排列成N极相对置。
在此情况下，在第1-1磁铁171和第1-2磁铁173以环形态排列的构成中，不仅包括第1-1磁铁171和第1-2磁铁173以环形态形成并分别配置于调节单元110的支架单元112a的周围和旋转轴130的凹槽132的侧壁的构成，还包括第1-1磁铁171和第1-2磁铁173以多个相互分隔的小部分形成，并以环形态排列于调节单元110的支架单元112a的周围和旋转轴130的凹槽132的侧壁。
在此情况下，第1-1磁铁171和第1-2磁铁173的位置按照以下方式决定。
首先，利用调节盘111以低于调节单元110的自重的压力(例如，1～2lb)向抛光垫施加压力的条件下，第1-1磁铁171的高度大于第1-2磁铁173的高度。
由此，为了使传动轴132的第1-1磁铁171向外周轴133的第1-2磁铁173的下部移动，应抵抗在第1-1磁铁171和第1-2磁铁173之间产生的斥力，传动轴132借助在第一磁铁170(171、173)之间产生斥力的磁力Fr来抵消其自重。因此，考虑到被第一磁铁170抵消的调节单元110的自重，通过向压力室C1施加些许静压，可将低于调节单元110的自重的压力通过调节盘111来向下方施加于抛光垫。
一方面，利用调节盘111以大于调节单元110的自重的压力(例如，10lb)向抛光垫施加压力的条件下，第1-1磁铁171的高度小于第1-2磁铁173的高度。
由此，当调节单元110的第1-1磁铁171所在位置低于旋转轴130的第1-2磁铁173的所在位置时，借助在第1-1磁铁171和第1-2磁铁173之间产生的斥力，调节单元110向下施加根据自重的重量再加上磁铁170之间的斥力的压力，在此情况下，可借助向压力室C1补充性地施加少量静压的方式，也能够通过调节盘111以更高的压力向下施加于抛光垫。
在此情况下，在利用调节盘111以高于调节单元110的自重的压力(例如，10lb)向抛光垫施加压力的情况下，则位于从由台阶(132s、133s)构成的止挡部相距0.5mm～8mm的上侧，在利用调节盘111以低于调节单元110的自重的压力(例如，1～2lb)向抛光垫施加压力的情况下，则位于从由台阶(132s、133s)构成的止挡部相距10mm～15mm的上侧，因此，设置于外周轴133的侧壁133s的第1-2磁铁173设置于由台阶(132s、133s)构成的止挡部的周边，设置于相隔台阶133s10mm～15mm的距离d的位置。
一方面，当第1-1磁铁171和第1-2磁铁173之间始终产生斥力时，在第1-1磁铁171与第1-2磁铁173位于相同高度的状态下，压力可能变得不稳定，因此，位于外侧的第1-2磁铁173也可由只有施加电流时产生磁力的电磁铁形成。由此，在由调节盘111向抛光垫施加的压力大于调节单元110的情况下，可避免产生向与重力相反的方向使调节单元110被抬起的斥力Fr，仅在调节单元110以臂部124为中心进行回旋运动的部分路径上，以低于调节单元110的自重的压力进行施压。尤其，在这种构成的情况下，借助电流的磁力的响应特性优秀，因此，可以完全地达到如下有利的效果，即，仅对借助调节盘111来施压的部分施压路径，以低于调节单元110的自重的压力进行施压。
在此情况下，虽然借助第1-1磁铁171和第1-2磁铁173的斥力Fr，可抵消调节单元110的部分自重，但也可以抵消调节单元110的全部自重。因此，在调节盘111向抛光垫的半径方向进行移动并执行调节工序的过程中，例如，在抛光垫的特定区域中，对于抛光垫的高度尤其高的特定区域，可将借助调节盘111来导入的压力设置成0。
如此，本实用新型可达到如下效果：通过第一磁铁170，借助磁铁的斥力Fr来抑制调节单元110由于自重而向重力方向(110d)的移动，上述调节单元110包括以与抛光垫相接触旋转而对表面进行修整的调节盘111，由此，根据抵消因重力所致的调节单元110的部分以上的自重，以小于调节单元的自重的压力借助调节盘111施压于抛光垫并进行修整。
并且，在与调节单元110相结合的传动轴132的周围和包围上述传动轴132的周围的外周轴133的侧壁133a上配置第一磁铁170，借助磁力来抵消因调节单元110的自重所产生的重力110d，从而获得避免使调节单元110偏向某一侧的升力Fr产生作用，而使升力Fr正确地向上下方向产生作用，在调节盘的表面整体均匀地保持低于调节单元110的压力，进而执行调节工序的优点。
如图8所示，上述第二磁铁180包括：第2-1磁铁181，以凹入方式设置于传动轴132的凹槽132x的底面；以及第2-2磁铁183，设置于驱动轴131的突出部131x的下端面。在此情况下，第2-1磁铁181和第2-2磁铁183相对的磁极以不同磁极相对置的方式排列，以产生相互引力Fs。在附图中，以在旋转轴130和调节单元110上分别以S极和N极相对置的排列为例，但也能够采用N极和S极相对置的排列方式。
如此，借助在第二磁铁180(181、183)之间产生的引力Fs，来抵消调节单元的自重，因此，可施加低于调节单元110的自重的压力。同样地，上述第二磁铁180可以在调节单元110和上述旋转轴130相对的面中的任意一个配置为电磁铁，在此情况下，在调节单元110和上述旋转轴130相对的面中的任意一面上配置有电磁铁，在另一面上设置有借助磁力来产生引力的磁性体(例如，铁)，进而能够构成为引入用于抬起调节单元110的引力Fs。
但是，相比于第一磁铁170，第二磁铁180设置成电磁铁的方式较难，借助第二磁铁180的引力，有可能压力不会随着压力室C1的空压变动而发生敏感地变化，随着在一个位置向调节单元110引入升力，借助调节盘来施加的压力会变得不均匀，因此，优选地，第二磁铁180设置成具有较小磁力的磁铁，作为辅助用。
如图9所示，上述第三磁铁190包括：第3-1磁铁191，设置于传动轴132与调节单元110之间的空间E、从外周轴133延伸的板133x；以及第3-2磁铁193，设置于与板133x相对的传动轴132的下端。在此情况下，第3-1磁铁191和第3-2磁铁193相对的磁极以不同磁极相对置的方式排列，以相互被施加斥力Fr。
如此，设置于上下位置固定的板133x上的第3-1磁铁191和设置于上下移动的传动轴131的下端部的第3-2磁铁192之间产生斥力Fr，由此，可抵消因调节单元110的重力所产生的自重，进而能够施加低于调节单元110的自重的压力。
上述垫高测定部90用于测定抛光垫11的半径方向的表面高度。在此情况下，由垫高测定部90测定的表面高度包括从抛光垫11的底面至表面的绝对高度，也包括作为抛光垫11的表面高度的偏差的相对高度。
如图4所示，垫高测定部90向从抛光垫11的中心部朝向半径外侧的路径99照射光，可由从抛光垫11接收的光，以非接触方式求出沿着半径方向的抛光垫11的表面高度79的分布。在此情况下，垫高测定部90在化学机械抛光工序进行期间，持续地实时测定半径方向的垫高值，并将垫高值传送至控制部160。
虽未图示，垫高测定部由弹性支撑于调节器100的盘托112，并以销形态构成，与指示表类似地，能够以接触方式求出借助臂部120的末端部的旋回旋转运动120d的抛光垫11的表面高度值。同样地，在借助接触方式的垫高测定部来执行化学机械抛光工序期间，实时测定出半径方向的垫高值的垫高数据将传送至控制部160。
上述控制部160基于从垫高测定部90接收的半径方向的垫高测定值或垫高偏差值，算出施加于调节盘111的压力Fc，以比例于垫高值，其中上述调节盘111横跨抛光垫11的半径方向并进行旋回旋转运动(S110)，并将由压力调节部150所调节的压力传递至压力室C1，使得按照已算出的压力Fc大小向垂直下方推出调节单元110(S120)。
由此，即使用于对晶片W进行抛光而施加于抛光垫11的压力发生偏差，进而导致存在抛光垫11的半径方向上的表面高度偏差79，在抛光垫11的表面高度79大的区域(例如，P1点)中，通过施加大的压力来进行调节，在抛光垫11的表面高度79低的区域(例如，P2点)中，通过施加小的压力进行调节(图10的附图标记99表示已修正的调节压力)，由此，通过调节器100的调节盘111的已被控制的压力Fr来抵消抛光垫11的表面高度偏差79，保持抛光垫11的平坦状态，因此，能够获得使晶片W的化学机械抛光品质变得优秀的效果。
上述重量传感器201设置于盘托112，并实时测定借助调节盘111来施加的压力。重量传感器201能够由应变仪或称重传感器构成，如由本申请人申请而授权的专利第10-1126382号中所公开的构成，可定重量传感器201的位置。如此，能够获得在重量传感器201借助重量测定部202来实时测定通过调节盘111来施加的压力，从而传送至控制部160，将借助调节盘111的压力准确地控制在所需值的效果。
根据如上构成的本实用新型，可达到如下效果：即，通过磁铁(170、180、190)，借助磁铁的磁力(Fr、Fs)来抑制调节单元110因自重的向重力方向110d的移动，上述调节单元110包括以与抛光垫接触旋转而对表面进行修整的调节盘111，由此，抵消因重力所致的调节单元110的部分以上的自重，借助调节盘111，以小于调节单元的自重的压力施压于抛光垫并进行修整。
以上，通过优选实施例对本实用新型进行了示例性说明，本实用新型并非限定于这种特定实施例，在本实用新型中提出的技术思想范围内，具体而言在本实用新型的权利要求书中所记载的范围内，能够以各种形态进行修改、变更或改进。
例如，图示的本实用新型的实施例以凹槽132形成于旋转轴130并且调节单元110的托柱112a插入于凹槽132而被引导，进而允许上下垂直运动的构成为例进行了说明，而本实用新型在本实用新型的权利要求书中所记载的范围内，还应包括如下构成，即，构成为在调节单元110的托柱112a上形成凹槽，在旋转轴130上形成插入于上述凹槽的柱子，以使之插入于托柱的凹槽，进而调节在凹槽和柱子之间所形成的压力室的压力，使调节单元110相对于旋转轴130进行上下垂直运动。
Claims (16)
1.一种化学机械抛光装置的调节器，其特征在于，包括：
臂部，从旋转中心延伸而进行往复旋转运动；
调节单元，与在上述臂部的末端部进行旋转驱动的驱动轴相联动而旋转驱动，在底面握持有调节盘，一边向抛光垫施压，一边对上述抛光垫的表面进行微切削；
旋转轴，包括驱动轴、传动轴和外周轴，在上述臂部的末端借助驱动电机被旋转驱动而向上述调节单元传递旋转驱动力；以及
磁铁，被设置成使磁力施加于抑制上述调节单元向重力方向移动的方向，
通过借助上述磁铁的磁力而向与重力相反的方向抬起调节单元，从而以小于上述调节单元的自重的压力，对上述抛光垫进行调节。
2.根据权利要求1所述的化学机械抛光装置的调节器，其特征在于，
上述传动轴构成为，在上述传动轴与上述驱动轴之间设有压力室，上述传动轴从上述驱动轴接收驱动力并与上述驱动轴进行联动旋转，由于上述传动轴与上述调节单元处于相结合状态，根据上述压力室的压力而上下移动的同时调节上述调节盘的下行压力，
上述磁铁被设置成，使上述驱动轴与上述传动轴之间产生引力。
3.根据权利要求1所述的化学机械抛光装置的调节器，其特征在于，
上述传动轴构成为，在上述传动轴与上述驱动轴之间设有压力室，上述传动轴从上述驱动轴接收驱动力并与上述驱动轴进行联动旋转，由于上述传动轴与上述调节单元处于相结合状态，根据上述压力室的压力而上下移动的同时调节上述调节盘的下行压力，
上述外周轴形成为中空型，用于将上述传动轴收容于中空部，
上述磁铁被设置成，当上述传动轴以规定高度向下移动时，在上述外周轴的相对的侧面之间产生斥力。
4.根据权利要求3所述的化学机械抛光装置的调节器，其特征在于，
上述外周轴与上述驱动轴一起旋转。
5.根据权利要求1所述的化学机械抛光装置的调节器，其特征在于，
上述传动轴构成为，在上述传动轴与上述驱动轴之间设有压力室，上述传动轴从上述驱动轴接收驱动力并与上述驱动轴进行联动旋转，由于上述传动轴与上述调节单元处于相结合状态，根据上述压力室的压力而上下移动的同时调节上述调节盘的下行压力，
上述外周轴形成为中空圆筒状，在中空部收容上述传动轴，并且在上述中空型外周轴的下侧设有向上述传动轴与上述调节单元之间的空间延伸的板，允许上述传动轴进行上下移动的同时与上述传动轴一起旋转，
上述磁铁被设置成，使上述板与上述传动轴的相对面之间产生斥力。
6.根据权利要求3所述的化学机械抛光装置的调节器，其特征在于，
在上述外周轴与上述传动轴的侧壁之间形成有止挡部，上述止挡部以向上下方向相接的台阶形态形成，用于限制上述传动轴的上下移动。
7.根据权利要求6所述的化学机械抛光装置的调节器，其特征在于，
上述磁铁位于上述止挡部的周边。
8.根据权利要求7所述的化学机械抛光装置的调节器，其特征在于，
上述磁铁由形成于上述传动轴的第1-1磁铁与形成于上述外周轴的侧壁的第1-2磁铁构成，其中，上述第1-2磁铁为只有在被施加电流时产生磁力的电磁铁。
9.根据权利要求7所述的化学机械抛光装置的调节器，其特征在于，
上述磁铁由形成于上述传动轴的第1-1磁铁与形成于上述外周轴的侧壁的第1-2磁铁构成，上述第1-1磁铁和上述第1-2磁铁形成为环状。
10.根据权利要求7所述的化学机械抛光装置的调节器，其特征在于，
上述磁铁由形成于上述传动轴的第1-1磁铁与形成于上述外周轴的侧壁的第1-2磁铁构成；
当上述调节盘以小于上述调节单元的自重的压力向上述抛光垫进行施压时，上述第1-1磁铁的高度高于上述第1-2磁铁的高度。
11.根据权利要求7所述的化学机械抛光装置的调节器，其特征在于，
上述磁铁由形成于上述传动轴的第1-1磁铁与形成于上述外周轴的侧壁的第1-2磁铁构成；
当上述调节盘以大于上述调节单元的自重的压力向上述抛光垫进行施压时，上述第1-1磁铁的高度低于上述第1-2磁铁的高度。
12.根据权利要求2所述的化学机械抛光装置的调节器，其特征在于，
上述磁铁被由在上述传动轴与上述驱动轴的前端相对的面上分别配置的第2-1磁铁和第2-2磁铁构成，并且，施加引力使得上述调节单元的上端与上述旋转轴的下端相互接近。
13.根据权利要求12所述的化学机械抛光装置的调节器，其特征在于，
上述磁铁被配置成，在上述调节单元和上述旋转轴相对的面中的任意一面上设置有电磁铁，而在另一面上设置有借助上述磁铁来施加磁力的磁性体，进而施加引力使得调节单元与上述旋转轴相互接近。
14.根据权利要求2至13中的任一项所述的化学机械抛光装置的调节器，其特征在于，
上述调节单元还包括重量传感器，用于测定上述调节盘的压力。
15.根据权利要求14所述的化学机械抛光装置的调节器，其特征在于，
由上述重量传感器来实时检测借助上述调节盘导入的压力，进而实时调节上述驱动轴与上述传动轴之间的压力室的压力。
16.根据权利要求1至13中的任一项所述的化学机械抛光装置的调节器，其特征在于，还包括：
垫高测定部，用于测定上述抛光垫在半径方向上的高度偏差；
根据由上述垫高测定部检测到的上述抛光垫的表面高度分布，使上述抛光垫的高度的越高，导入的压力越大。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20180503 Address after: Korea city Daoan Patentee after: Case Polytron Technologies Inc Address before: Jing Jidao Patentee before: K. C. Tech Co., Ltd. |
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| TR01 | Transfer of patent right |