CN216463927U - 一种抛光垫粘贴装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种抛光垫粘贴装置，包括吸附面板、第一负压管、第一升降轴、第二升降轴、支架、滑动环和第二负压管；吸附面板为设有中空腔体的圆台结构，吸附面板的下表面分布有与中空腔体连通的吸附孔，第一负压管与中空腔体连通；支架设在吸附面板正上方；第一升降轴连接在支架顶部、驱动支架上下移动；第二升降轴一端连接支架、另一端连接吸附面板顶部，第二升降轴驱动吸附面板相对支架上下移动；支架的底部连接滑动环，吸附面板位于滑动环内侧，吸附面板可相对滑动环上下滑动；第二负压管通向滑动环内侧。本实用新型抛光垫粘贴装置，避免了抛光垫粘贴在抛光机定盘上时出现气泡、褶皱、损伤等缺陷，提高了晶圆抛光质量。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种抛光垫粘贴装置，属于晶片抛光技术领域。
背景技术
化学机械抛光(CMP)是集成电路制造过程中实现晶圆表面平坦化的关键工艺。与传统的纯机械或纯化学的抛光方法不同，CMP工艺是通过表面化学作用和机械研磨的技术结合来实现晶圆表面微米/纳米级不同材料的去除，从而达到晶圆表面纳米级平坦化。
CMP的主要工作原理是在一定压力下及抛光液的存在下，被抛光的晶圆对抛光垫做相对运动，借助纳米磨料的机械研磨作用与各类化学试剂的化学作用之间的高度有机结合，使被抛光的晶圆表面达到高度平坦化，达到低表面粗糙度和低缺陷的要求。
抛光垫是粘贴在抛光机定盘上的，抛光垫与抛光机定盘的粘连状态对晶圆的平整度、表面粗糙度均性和良率影响重大。现有的抛光垫与抛光机定盘的粘连方法为：通过操作人员之间的配合，将抛光垫涂有胶层一面的少部分粘连在抛光机定盘上，然后使用平滑的滚轮单元，逐步的滚动按压抛光垫，使其与抛光机定盘粘连。这种方式在小型设备(抛光机定盘尺寸较小的设备)上粘贴聚氨酯抛光垫等材质较硬的抛光垫时操作比较方便。但是在大型抛光设备上，粘贴抛光垫尤其是一些材质较软的抛光垫时，会出现很多问题，如：1)抛光垫与抛光机定盘间各部分粘接状态不均匀，中间留有空隙产生气泡；2)粘接时抛光垫出现褶皱；3)对一些质地很软的阻尼布抛光垫，按滚轮单元滚动按压抛光垫时对抛光垫表面结构造成不可修复的损伤等。随着晶圆向大尺寸发展，下游客户对晶圆质量要求越来越高，若抛光垫粘贴时出现气泡、褶皱、表面损伤等缺陷，会降低良率，加大成本。
实用新型内容
本实用新型提供一种抛光垫粘贴装置，用于将抛光垫粘贴在抛光机定盘上，避免了二者间粘接时出现气泡、褶皱、损伤等缺陷，防止了因抛光垫与抛光机定盘粘接不好出现的晶片ND(未磨好)、表面形貌不均、平整度差等情况，提高了晶圆抛光质量。
为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案如下：
一种抛光垫粘贴装置，包括吸附面板、第一负压管、第一升降轴、第二升降轴、支架、滑动环和第二负压管；
吸附面板为设有中空腔体的圆台结构，吸附面板的下表面分布有与中空腔体连通的吸附孔，第一负压管与中空腔体连通；支架设在吸附面板正上方；
第一升降轴连接在支架顶部、驱动支架上下移动；第二升降轴一端连接支架、另一端连接吸附面板顶部，第二升降轴驱动吸附面板相对支架上下移动；
支架的底部连接滑动环，吸附面板位于滑动环内侧，吸附面板可相对滑动环上下滑动；第二负压管通向滑动环内侧。
使用时，包括如下步骤：第一步，利用第一负压管的真空吸附力将需要粘贴的抛光垫的抛光层吸附在吸附面板的下表面上，该过程需要对抛光垫整体进行吸附，防止抛光垫发生形变，同时固定抛光垫位置；第二步，揭开抛光垫背胶保护层，通过第一升降轴将吸附面板、支架和滑动环整体下降，使得滑动环达到抛光机定盘(滑动环底部与抛光机定盘表面基本齐平)；第三步，启动第二负压管，将滑动环内侧抽为负压，并通过第二升降轴将吸附面板沿滑动环向下移动至抛光垫粘贴在抛光机定盘上；第四步，停止第一负压管和第二负压管中的负压，第一升降轴带动吸附面板、支架和滑动环整体上升、撤离抛光机定盘，完成抛光垫的粘贴。
第一负压管和第二负压管分别通过负压泵提供负压，且两根负压管中的负压独立控制；第一升降轴和第二升降轴的升降，分别控制；第一负压管、第二负压管、第一升降轴和第二升降轴、及相关控制，均直接采用技术即可。第一负压管中提供的负压分布在吸附面板下表面的各个吸附孔，可将抛光垫平整地吸附在吸附面板的下表面；第二负压管将滑动环内侧抽为负压，避免抛光垫粘贴到抛光机定盘的过程中产生气泡。
吸附面板为设有中空腔体的圆台结构，也即吸附面板为高度较小的空心圆柱形结构。
为了进一步提高黏贴的平整性，上述抛光垫粘贴装置，还包括收缩环，收缩环由第一半圆环和第二半圆环拼接而成，第一半圆环和第二半圆环内侧底部均设有沿周边设置的弹性条，第一半圆环和第二半圆环的顶部均滑动连接在滑动环底部、并可沿滑动环的厚度方向滑动，第一半圆环和第二半圆环的顶部中间位置均通过一条滑轨连接在滑动环底部、并可作相向(关闭)和背向(打开)的滑动。使用时，包括如下步骤：第一步，利用第一负压管的真空吸附力将需要粘贴的抛光垫的抛光层吸附在吸附面板的下表面上，该过程需要对抛光垫整体进行吸附，防止抛光垫发生形变，同时固定抛光垫位置；第二步，揭开抛光垫背胶保护层，通过第一升降轴将吸附面板、支架、滑动环和伸缩环整体下降，使得滑动环达到抛光机定盘，此时收缩环位于抛光机定盘的外围，向圆心的方向(相向)推动第一半圆环和第二半圆环，使得弹性条紧密贴合在抛光机定盘的侧壁上，此时第一半圆环和第二半圆环形成闭合的环形；第三步，启动第二负压管，将滑动环内侧抽为负压，并通过第二升降轴将吸附面板沿滑动环向下移动至抛光垫粘贴在抛光机定盘上；第四步，停止第一负压管和第二负压管中的负压，背向圆心的方向推动第一半圆环和第二半圆环、使二者打开，第一升降轴带动吸附面板、支架、滑动环和伸缩环整体上升、撤离抛光机定盘，完成抛光垫的粘贴。第一半圆环和第二半圆环打开、闭合等的控制可手动，当然也可结合现有成熟的控制技术实现自动。
上述弹性条所用材质为橡胶或硅胶。
上述吸附面板的直径比滑动环内径小0～2mm。吸附面板的直径与抛光机定盘的直径相当，第一半圆环和第二半圆环闭合时的直径与抛光机定盘的直径相等，第一半圆环和第二半圆环打开、闭合的行程路径(径向移动距离)是比较短的，小于2cm，滑动环的壁厚不小于2cm，以确保第一半圆环和第二半圆环的行程。
上述吸附面板为等直径的圆台结构。也即上下封端的直筒状，下端面设有吸附孔。
为了提高吸附的均匀性，上述吸附面板的下表面布满吸附孔。
为了确保密封性和滑动的通畅性，吸附面板的侧壁与滑动环内侧壁之间通过滑轨配合。具体的滑轨结构参照现有技术即可，这样可使吸附面板沿着滑轨移动，既能确保移动的稳定性，又能确保气密性。
为了更好地确保黏贴的平整性，吸附面板所用材料为不锈钢。
本实用新型未提及的技术均参照现有技术。
本实用新型抛光垫粘贴装置，避免了抛光垫粘贴在抛光机定盘上时出现气泡、褶皱、损伤等缺陷，防止了因抛光垫与抛光机定盘粘接不好出现晶片出现ND(未磨好)、划伤，表面形貌不均、平整度差等情况，提高了晶圆抛光质量。
附图说明
图1为实施例1中新型抛光垫粘贴装置的结构示意图；
图2为实施例1中吸附面板的下表面的示意图；
图3为实施例2中新型抛光垫粘贴装置的结构示意图；
图4为抛光后晶圆表面形貌图(Park NX20原子力显微镜测试)；
图中，1为吸附面板，11为吸附孔，2为第一负压管，3为第一升降轴，4为第二升降轴，5为支架，6为滑动环，7为第二负压管，8为收缩环，81为第一半圆环，82为第二半圆环，83为弹性条，9为抛光垫，10为抛光机定盘。
具体实施方式
为了更好地理解本实用新型，下面结合实施例进一步阐明本实用新型的内容，但本实用新型的内容不仅仅局限于下面的实施例。
本申请“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等方位词为基于附图所示或使用状态时的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请，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申请的限制。
实施例1
如图1所示，一种抛光垫粘贴装置，包括吸附面板、第一负压管、第一升降轴、第二升降轴、支架、滑动环和第二负压管；吸附面板为设有中空腔体的圆台结构，如图2所示，吸附面板的下表面分布有与中空腔体连通的吸附孔，第一负压管与中空腔体连通；支架设在吸附面板正上方；第一升降轴连接在支架顶部、驱动支架上下移动；第二升降轴一端连接支架、另一端连接吸附面板顶部，第二升降轴驱动吸附面板相对支架上下移动；支架的底部连接滑动环，吸附面板位于滑动环内侧，吸附面板可相对滑动环上下滑动；第二负压管通向滑动环内侧。
使用时，包括如下步骤：第一步，利用第一负压管的真空吸附力(真空度大于0.5Mpa)将需要粘贴的抛光垫的抛光层吸附在吸附面板的下表面上，该过程需要对抛光垫整体进行吸附，防止抛光垫发生形变，同时固定抛光垫位置；第二步，揭开抛光垫背胶保护层，通过第一升降轴将吸附面板、支架和滑动环整体下降，使得滑动环达到抛光机定盘，抛光垫远离抛光机定盘时，以0.05-0.1m/s的速度下降，在距离抛光机定盘上表面2-5cm处时，需要降低下降速度，控制在0.005-0.01m/s；第三步，启动第二负压管，将滑动环内侧抽为负压(真空度大于0.5Mpa)，并通过第二升降轴将吸附面板沿滑动环向下移动至抛光垫粘贴在抛光机定盘上，吸附面板着盘(抛光机定盘)压力为30-60N；第四步，停止第一负压管和第二负压管中的负压，第一升降轴带动吸附面板、支架和滑动环整体上升、撤离抛光机定盘，完成抛光垫的粘贴。
实施例2
在实施例1的基础上，进一步作了如下改进：如图3所示，为了进一步提高黏贴的平整性，上述抛光垫粘贴装置，还包括收缩环，收缩环由第一半圆环和第二半圆环拼接而成，第一半圆环和第二半圆环内侧底部均设有沿周边设置的弹性条，弹性条所用材质为橡胶或硅胶，第一半圆环和第二半圆环的顶部均滑动连接在滑动环底部、并可沿滑动环的厚度方向滑动。吸附面板的直径比滑动环内径小0～2mm。吸附面板的直径与抛光机定盘的直径相当，第一半圆环和第二半圆环闭合时的直径与抛光机定盘的直径相等，第一半圆环和第二半圆环打开、闭合的行程路径(径向移动距离)是比较短的，小于2cm，滑动环的壁厚不小于2cm，以确保第一半圆环和第二半圆环的行程。
使用时，包括如下步骤：第一步，利用第一负压管的真空吸附力将需要粘贴的抛光垫的抛光层吸附在吸附面板的下表面上，该过程需要对抛光垫整体进行吸附，防止抛光垫发生形变，同时固定抛光垫位置；第二步，揭开抛光垫背胶保护层，通过第一升降轴将吸附面板、支架、滑动环和伸缩环整体下降，使得滑动环达到抛光机定盘，此时收缩环位于抛光机定盘的外围，向圆心的方向推动第一半圆环和第二半圆环，使得弹性条紧密贴合在抛光机定盘的侧壁上，此时第一半圆环和第二半圆环形成闭合的环形；第三步，启动第二负压管，将滑动环内侧抽为负压，并通过第二升降轴将吸附面板沿滑动环向下移动至抛光垫粘贴在抛光机定盘上；第四步，停止第一负压管和第二负压管中的负压，背向圆心的方向推动第一半圆环和第二半圆环、使二者打开，第一升降轴带动吸附面板、支架、滑动环和伸缩环整体上升、撤离抛光机定盘，完成抛光垫的粘贴。第一半圆环和第二半圆环打开、闭合等的控制可手动，当然也可结合现有成熟的控制技术实现自动。
实施例3
在实施例2的基础上，进一步作了如下改进：上述吸附面板为等直径的圆台结构，也即上下封端的直筒状，下端面设有吸附孔；为了提高吸附的均匀性，下端面满吸附孔。为了更好地确保黏贴的平整性，吸附面板所用材料为不锈钢。为了确保密封性和滑动的通畅性，吸附面板的侧壁与滑动环内侧壁之间通过滑轨配合。
上述各例的抛光垫粘贴装置，通过夹持定位真空装置(吸附面板、第一负压管、第一升降轴、第二升降轴、支架和滑动环)，使得抛光垫粘接时更加方便快捷，通过增加抽真空环节(第二负压管)，使得抛光垫在粘贴固定时不会因发生形变而产生褶皱，也不会因为抛光垫与粘接平台中残留空气导致粘接后的气泡，大大提高了粘接质量；经大量生产过程中验证，因为粘接后抛光垫表面无气泡和褶皱，各位置研磨状态一致，不会出现局部过磨，延长了抛光垫使用寿命；同时也避免了抛光垫上气泡和褶皱位置的起伏导致的ND(未磨好)、划伤现象，提高了成品率；抛光垫与抛光机定盘完美粘接，使得晶圆抛光后整体更加平整，抛光后晶圆表面形貌如图4所示，表面形貌中Rq值无限接近与Ra值，这表示晶圆抛光表面形貌十分的均匀。
Claims (9)
1.一种抛光垫粘贴装置，其特征在于：包括吸附面板(1)、第一负压管(2)、第一升降轴(3)、第二升降轴(4)、支架(5)、滑动环(6)和第二负压管(7)；
吸附面板(1)为设有中空腔体的圆台结构，吸附面板(1)的下表面分布有与中空腔体连通的吸附孔(11)，第一负压管(2)与中空腔体连通；支架(5)设在吸附面板(1)正上方；
第一升降轴(3)连接在支架(5)顶部、驱动支架(5)上下移动；第二升降轴(4)一端连接支架(5)、另一端连接吸附面板(1)顶部，第二升降轴(4)驱动吸附面板(1)相对支架(5)上下移动；
支架(5)的底部连接滑动环(6)，吸附面板(1)位于滑动环(6)内侧，吸附面板(1)可相对滑动环(6)上下滑动；第二负压管(7)通向滑动环(6)内侧。
2.如权利要求1所述的抛光垫粘贴装置，其特征在于：还包括收缩环(8)，收缩环(8)由第一半圆环(81)和第二半圆环(82)拼接而成，第一半圆环(81)和第二半圆环(82)内侧底部均设有沿周边设置的弹性条(83)，第一半圆环(81)和第二半圆环(82)的顶部均滑动连接在滑动环(6)底部、并可沿滑动环(6)的厚度方向滑动。
3.如权利要求2所述的抛光垫粘贴装置，其特征在于：弹性条(83)所用材质为橡胶或硅胶。
4.如权利要求1-3任意一项所述的抛光垫粘贴装置，其特征在于：滑动环(6)的壁厚不小于2cm。
5.如权利要求1-3任意一项所述的抛光垫粘贴装置，其特征在于：吸附面板(1)为等直径的圆台结构。
6.如权利要求5所述的抛光垫粘贴装置，其特征在于：吸附面板(1)的直径比滑动环(6)内径小0～2mm。
7.如权利要求1-3任意一项所述的抛光垫粘贴装置，其特征在于：吸附面板(1)的下表面布满吸附孔(11)。
8.如权利要求1-3任意一项所述的抛光垫粘贴装置，其特征在于：吸附面板(1)的侧壁与滑动环(6)内侧壁之间通过滑轨配合。
9.如权利要求1-3任意一项所述的抛光垫粘贴装置，其特征在于：吸附面板(1)所用材料为不锈钢。
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| CN202123404622.5U CN216463927U (zh) | 2021-12-30 | 2021-12-30 | 一种抛光垫粘贴装置 |
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| CN216463927U true CN216463927U (zh) | 2022-05-10 |
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Cited By (2)
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| CN115056045A (zh) * | 2022-06-30 | 2022-09-16 | 成都泰美克晶体技术有限公司 | 一种晶圆单面抛光装置及方法 |
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