CN211332724U - 一种化学机械抛光装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种化学机械抛光装置，包括夹持件、抛光盘、转动架、喷淋组件和传动机构；夹持件位于抛光轮的空腔内；抛光盘由基座和抛光垫组成，基座固定连接在外齿圈上；转动架包括外齿圈、行星轮、太阳轮和抛光轮；太阳轮固定连接在支撑架上，行星轮同时与太阳轮的外齿和外齿圈的内齿相啮合，且行星轮由外齿圈带动，并沿太阳轮中心旋转；抛光轮与行星轮啮合传动，抛光轮中间为空腔、外圈为外齿的空心轮；所述喷淋组件包括循环泵、喷淋管；所述传动机构包括电机和连接在电机上的转轴。本实用新型的化学机械抛光装置，解决了抛光工件抛光效率低、表面质量差的问题，从而提高抛光生产操作负荷和工件质量。

Description

一种化学机械抛光装置

技术领域

本实用新型涉及化学机械抛光技术领域，具体的说涉及一种化学机械抛光装置。

背景技术

化学机械抛光技术(Chemical Mechanical Polishing，CMP)是集成电路制造中获得全局平坦化的一种手段，这种工艺就是为了能够获得既平坦、又无划痕和杂质玷污的表面而专门设计的。通过将晶圆片固定在一个旋转的吸盘上，该吸盘又与一个旋转的抛光盘相接触，抛光盘上放置了由化学腐蚀剂和磨料颗粒组成的研磨浆料，这些研磨浆料不断输到晶圆片下面。抛光盘表面光滑，可以给晶圆片下面不断地提供新鲜的磨料，同时也可以及时地将研磨产生的副产物排除，从而实现抛光工作。

现有化学机械抛光装置，针对单个抛光工件进行抛光操作，生产效率低，无法满足批量抛光工件的快速加工，但是，针对多个抛光工件进行抛光操作的装置，结构设计复杂，操作繁琐；同时，存在抛光工件表面质量差的问题。

实用新型内容

鉴于以上现有技术的不足之处，本实用新型的主要目的在于提供一种化学机械抛光装置，通过合理的结构设计，以解决抛光工件抛光效率低、表面质量差的问题，从而提高抛光生产操作负荷和工件质量。

为达到以上目的，本实用新型采用的技术方案为：

一种化学机械抛光装置，所述抛光装置包括夹持件、抛光盘、转动架、喷淋组件和传动机构；

所述夹持件为吸盘式，用于吸附待加工的晶圆，所述夹持件位于抛光轮的空腔内；

所述抛光盘由基座和设置在所述基座上的抛光垫组成，所述基座固定连接在外齿圈上；

所述转动架包括外齿圈、行星轮、太阳轮和抛光轮；所述太阳轮固定连接在支撑架上，所述行星轮同时与太阳轮的外齿和外齿圈的内齿相啮合，且所述行星轮由外齿圈带动，并沿太阳轮中心旋转；所述抛光轮与行星轮啮合传动，所述抛光轮中间为空腔、外圈为外齿的空心轮；

所述喷淋组件包括循环泵、喷淋管；所述循环泵进口与集液槽相连，出口与喷淋管相连，所述喷淋管末端延伸至抛光盘中心位置的上方；

所述传动机构包括电机和连接在电机上的转轴；所述转轴下端可旋转地连接在电机上，上端固定连接在基座上。

进一步地，所述行星轮沿太阳轮中心环形阵列设置有多个，且所述行星轮通过行星架固定连接在一起；所述行星轮通过连杆连接至抛光轮中心设置的旋转轴，以保持抛光轮始终处于与行星轮啮合且沿太阳轮中心做圆周运动的状态，所述旋转轴上端通过斜杆可旋转地连接在抛光轮外圈的上表面上。

进一步地，所述抛光垫为双层设置，上层为带绒毛结构的无纺布抛光垫层，所述无纺布抛光垫层厚度为0.5-2mm；下层为聚氨酯抛光垫层，所述聚氨酯抛光垫层厚度为1-20mm。

进一步地，所述抛光垫表面为螺旋状沟槽结构。

进一步地，所述喷淋管沿支撑架铺设，且所述喷淋管末端呈环形均匀布置在靠近所述太阳轮位置。

本实用新型的有益效果：

本实用新型公开的化学机械抛光装置，通过外齿圈和行星轮的正向转动，配合抛光轮的反向转动，使得晶圆在抛光垫上进行高效的抛光作用；通过软硬双层抛光垫的设置，延长了抛光垫的使用寿命，提高了抛光效率和抛光件的表面质量。

本实用新型公开的化学机械抛光装置，可实现多个晶圆同步进行抛光操作，提高生产操作负荷。

附图说明

图1为本实用新型化学机械抛光装置的主体结构示意图；

图2为图1中A-A方向的视图；

其中，1、基座，2、抛光垫，3、夹持件，4、电机，5、转轴，6、外齿圈，7、抛光轮，8、行星轮，9、太阳轮，10、集液槽，11、循环泵，12、喷淋管，13、支撑架，701、旋转轴，702、连杆，703、斜杆，801、行星架。

具体实施方式

以下描述用于揭露本实用新型以使本领域技术人员能够实现本实用新型。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。

实施例

如图1至图2所示，一种化学机械抛光装置，所述抛光装置包括夹持件3、抛光盘、转动架、喷淋组件和传动机构；

所述夹持件3为吸盘式，用于吸附待加工的晶圆，所述夹持件3位于抛光轮7的空腔内；所述夹持件3上方还设置有加压杆，抛光装置中的多个夹持件3所需施加的压力可以单独灵活调整，以便灵活适应不同晶圆表面抛光的加工需求；作为替代方案，夹持件3还可以采用机械固定夹持的方式进行；

所述抛光盘由基座1和设置在所述基座1上的抛光垫2组成，所述基座1固定连接在外齿圈6上；抛光垫2尺寸和形状可以根据抛光盘进行灵活设置，基座1和外齿圈6可以采用螺纹连接，也可以采用卡接等多种替代方案进行固定连接，在基座1和外齿圈6的连接处进一步地，还设置有密封圈(图中未画出)，以防止抛光液流失；加工后的抛光液通过回流管(图中未画出)沿抛光盘中心向下汇集至集液槽10中。

所述转动架包括外齿圈6、行星轮8、太阳轮9和抛光轮7；所述太阳轮9固定连接在支撑架13上，所述行星轮8同时与太阳轮9的外齿和外齿圈6的内齿相啮合，且所述行星轮8由外齿圈6带动，并沿太阳轮9中心旋转；所述抛光轮7与行星轮8啮合传动，所述抛光轮7中间为空腔、外圈为外齿的空心轮；

所述喷淋组件包括循环泵11、喷淋管12；所述循环泵11进口与集液槽10相连，出口与喷淋管12相连，所述喷淋管12末端延伸至抛光盘中心位置的上方；喷淋组建还包括过滤器(图中未画出)，以过滤除去杂质。

所述传动机构包括电机4和连接在电机4上的转轴5；所述转轴5下端可旋转地连接在电机4上，上端固定连接在基座1上。

所述行星轮8沿太阳轮9中心环形阵列设置有三个，且所述行星轮8通过行星架801固定连接在一起；所述行星轮8通过连杆702连接至抛光轮7中心设置的旋转轴701，以保持抛光轮7始终处于与行星轮8啮合且沿太阳轮9中心做圆周运动的状态，所述旋转轴701上端通过斜杆703可旋转地连接在抛光轮7外圈的上表面上。抛光轮7外圈上表面开有凹槽，斜杆703一端可滑动的设置在凹槽内，另一端固定连接在连杆702上；所述斜杆703均匀设置有三根，以支撑旋转轴701保持竖直状态。

所述抛光垫2为双层设置，上层为带绒毛结构的无纺布抛光垫2层，所述无纺布抛光垫2层厚度为0.5-2mm；下层为聚氨酯抛光垫2层，所述聚氨酯抛光垫2层厚度为1-20mm。

所述抛光垫2表面为螺旋状沟槽结构。

所述喷淋管12沿支撑架13铺设，且所述喷淋管12末端呈环形均匀布置在靠近所述太阳轮9位置。

本实用新型的工作过程具体如下：

本实用新型公开的化学机械抛光装置，采用真空吸盘的方式将待抛光的晶圆固定在夹持件3上，然后夹持件3盛放在抛光轮7中，加压调节每个抛光轮7空腔中夹持件3压力；通过传动机构的带动，依次驱动基座1、外齿圈6和行星轮8沿同一方向转动，在行星轮8的带动下，抛光轮7沿相反方向转动，在抛光垫2的作用下，完成抛光轮7内盛放的晶圆的抛光操作。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型的范围内。

Claims (5)

1.一种化学机械抛光装置，其特征在于，所述抛光装置包括夹持件、抛光盘、转动架、喷淋组件和传动机构；

所述夹持件为吸盘式，用于吸附待加工的晶圆，所述夹持件位于抛光轮的空腔内；

所述抛光盘由基座和设置在所述基座上的抛光垫组成，所述基座固定连接在外齿圈上；

所述转动架包括外齿圈、行星轮、太阳轮和抛光轮；所述太阳轮固定连接在支撑架上，所述行星轮同时与太阳轮的外齿和外齿圈的内齿相啮合，且所述行星轮由外齿圈带动，并沿太阳轮中心旋转；所述抛光轮与行星轮啮合传动，所述抛光轮中间为空腔、外圈为外齿的空心轮；

所述喷淋组件包括循环泵、喷淋管；所述循环泵进口与集液槽相连，出口与喷淋管相连，所述喷淋管末端延伸至抛光盘中心位置的上方；

所述传动机构包括电机和连接在电机上的转轴；所述转轴下端可旋转地连接在电机上，上端固定连接在基座上。

2.如权利要求1所述的化学机械抛光装置，其特征在于，所述行星轮沿太阳轮中心环形阵列设置有多个，且所述行星轮通过行星架固定连接在一起；所述行星轮通过连杆连接至抛光轮中心设置的旋转轴，以保持抛光轮始终处于与行星轮啮合且沿太阳轮中心做圆周运动的状态，所述旋转轴上端通过斜杆可旋转地连接在抛光轮外圈的上表面上。

3.如权利要求1所述的化学机械抛光装置，其特征在于，所述抛光垫为双层设置，上层为带绒毛结构的无纺布抛光垫层，所述无纺布抛光垫层厚度为0.5-2mm；下层为聚氨酯抛光垫层，所述聚氨酯抛光垫层厚度为1-20mm。

4.如权利要求1所述的化学机械抛光装置，其特征在于，所述抛光垫表面为螺旋状沟槽结构。

5.如权利要求1所述的化学机械抛光装置，其特征在于，所述喷淋管沿支撑架铺设，且所述喷淋管末端呈环形均匀布置在靠近所述太阳轮位置。

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