CN103909466A - 多垫式化学机械研磨装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种多垫式化学机械研磨装置，所述多垫式化学机械研磨装置包括研磨平台和研磨垫组，所述研磨垫组固定在所述研磨平台上，所述研磨垫组包括多个嵌合在一起的研磨垫。本发明多垫式化学机械研磨装置采用多个研磨垫结构，研磨垫之间相互嵌合，采用这种结构使得研磨垫能够实现快速更换。进一步的，所述多垫式化学机械研磨装置包括高度调整装置，能够自动调整研磨垫高度，提高了化学机械研磨设备的工作效率。

Description

多垫式化学机械研磨装置
技术领域
本发明涉及化学机械研磨技术领域，特别涉及一种多垫式化学机械研磨装置。
背景技术
化学机械研磨(chemical mechanical polishing)技术兼有机械式研磨和化学式研磨的两种作用，可以使半导体晶圆的表面更加光滑更加平坦，利于后续工艺的进行。目前化学机械研磨技术普遍应用于半导体晶圆的制造中，在晶圆平坦化工艺中使用化学机械研磨设备。如图1所示，化学机械研磨设备1包括研磨平台10、研磨垫11、研磨头12、研磨液输送装置13、研磨头旋转装置（图中未示出）和研磨平台旋转装置（图中未示出）。晶圆固定在研磨头12上，研磨垫11固定在研磨平台10上。研磨时晶圆与研磨垫11紧密接触，研磨头12带动晶圆进行旋转，研磨平台10同时带动研磨垫11进行反向旋转。同时，研磨液通过研磨液输送装置13滴在研磨平台10上，帮助研磨。
其中，研磨垫11只有一层，研磨垫11的具体结构如图2所示，由胶层111、研磨层112组成，研磨层112的表面设有研磨层表面沟槽113，研磨垫11通过胶层111与研磨平台10固定连接。更换研磨垫11时，化学机械研磨设备停止工作，先把研磨垫11从研磨平台10剥离下来，之后再将新的研磨垫11粘贴在研磨平台10上。更换研磨垫非常费时，会影响化学机械研磨设备的工作节拍。而且，大尺寸的研磨垫，比如晶圆450mm以上的研磨垫因为其尺寸非常大，更换难度更大，更耗时。
基此，如何实现迅速更换研磨垫，提高化学机械研磨设备的工作节拍和工作效率，成为本领域技术人员亟待解决的一个技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种多垫式化学机械研磨装置以解决现有技术中化学机械研磨设备的工作效率低，研磨垫更换时间长的问题。
为解决上述问题，本发明提供一种多垫式化学机械研磨装置，包括：
研磨平台和研磨垫组；
所述研磨垫组固定在所述研磨平台上；
所述研磨垫组包括多个嵌合在一起的研磨垫。
优选的，在所述的多垫式化学机械研磨装置中，所述研磨垫的两侧均设有用以嵌合的沟槽。
优选的，在所述的多垫式化学机械研磨装置中，所述研磨垫之间设有保护膜。
优选的，在所述的多垫式化学机械研磨装置中，所述保护膜为一层塑料纸。
优选的，在所述的多垫式化学机械研磨装置中，所述保护膜为两层塑料纸。
优选的，在所述的多垫式化学机械研磨装置中，所述两层塑料纸之间设有一探针。
优选的，在所述的多垫式化学机械研磨装置中，所述两层塑料纸之间为真空状态。
优选的，所述的多垫式化学机械研磨装置还包括高度调整装置，所述高度调整装置包括：传感器和升降电机；
所述传感器通过电缆与升降电机连接；
所述升降电机能够控制所述研磨平台上升或者下降。
优选的，在所述的多垫式化学机械研磨装置中，所述升降电机与所述研磨平台连接。
综上所述，本发明多垫式化学机械研磨装置采用多个研磨垫结构，研磨垫之间相互嵌合，采用这种结构使得研磨垫能够实现快速更换。进一步的，所述多垫式化学机械研磨装置包括高度调整装置，能够自动调整研磨垫高度，提高了化学机械研磨设备的工作效率。
附图说明
图1是现有技术中化学机械研磨设备的结构示意图；
图2是现有技术中化学机械研磨设备的研磨垫的结构示意图；
图3是本发明多垫式化学机械研磨装置的结构示意图；
图4是本发明多垫式化学机械研磨装置的研磨垫的结构示意图；
图5是本发明实施例的研磨垫保护膜设置方式一的示意图；
图6是本发明实施例的研磨垫保护膜设置方式二的示意图；
图7是本发明实施例的研磨垫保护膜设置方式三的示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明提出一种多垫式化学机械研磨装置作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
请参考图3，其为本发明实施例的一种多垫式化学机械研磨装置的结构示意图。如图3所示，所述多垫式化学机械研磨装置2包括：
研磨平台20和研磨垫组30；
所述研磨垫组30固定在所述研磨平台20上；
所述研磨垫组30包括多个嵌合在一起的研磨垫21。
具体的，请参考图4，其为本发明多垫式化学机械研磨装置的研磨垫的结构示意图。如图4所示，研磨垫21由胶层211和研磨层212组成，其中，研磨层212的表面设有研磨层表面沟槽213，胶层211的表面设有胶层表面沟槽214。研磨垫21的两侧均设有用以嵌合的沟槽，沟槽的形状相互匹配。
继续参考图3，在本发明实施例中，一共有5个研磨垫21组成研磨垫组30，研磨垫组30固定在研磨平台20上。固定研磨垫组30时，首先将底层研磨垫21（第五层研磨垫21）的胶层211直接粘贴在研磨平台20上，然后将保护膜215放置在第五层研磨垫21上，之后将第四层研磨垫21放在保护膜215上，并将第四层研磨垫28的胶层表面沟槽214和第五层研磨垫21的研磨层表面沟槽213对准后嵌合。由此，保护膜215夹在第四层研磨垫21的胶层表面沟槽214和第五层研磨垫21的研磨层表面沟槽213中间。按照同样方法，五张研磨垫21通过沟槽相互嵌合，叠放在一起，保护膜215夹在研磨垫21之间。其中，研磨垫组30中的底层研磨垫21也可以由只有研磨层一侧设有沟槽结构的研磨垫11代替。
保护膜215一般采用厚度约0.1毫米的塑料纸，方便分离研磨垫21，同时可以保护研磨垫21的研磨层212。保护膜215的数量可以是一层也可以是两层。如图5所示，研磨垫21之间均设有一层保护膜215。如图6所示，研磨垫21之间均设有两层保护膜215。为使设有两层保护膜215的研磨垫21连接得更加紧密，研磨垫21固定之后还需要在研磨垫21之间逐个抽真空，如图7所示，研磨垫21之间均设有两层保护膜215，同时，为方便抽真空，两层保护膜215中间放置一探针216。将研磨垫21全部嵌合之后，对准保护膜215之间的探针216逐层抽真空，抽真空结束后取走探针216。
具体的，所述多垫式化学机械研磨装置2还包括高度调整装置，高度调整装置由传感器22和升降电机23组成。如图3所示，传感器22固定设置在研磨平台20的一侧，能够感应顶层研磨垫21的水平位置。传感器22通过电缆与升降电机23连接，能够触发升降电机23进行工作。升降电机23还与研磨平台20连接，升降电机23工作能够控制研磨平台20上升或者下降。其中，传感器22感应的水平位置是固定的，一旦感应到研磨垫21不在固定的水平设置，就会触发升降电机23工作。升降电机23带动研磨平台20上升，当研磨平台20上的研磨垫21上升到传感器22感应的水平位置时，升降电机23停止工作。
更换研磨垫21时，只需要将第一层研磨垫21和第二层研磨垫21之间的保护膜215撕开，露出第二层研磨垫21即可。传感器22感应到新的顶层研磨垫21(第二层研磨垫21)没有到达设定高度就会触发升降电机23进行工作，升降电机23带动升降平台20上升，将新的顶层研磨垫21（第二层研磨垫21）升到原顶层研磨垫21(第一层研磨垫21)的高度。传感器22感应到新的顶层研磨垫21(第二层研磨垫21)到达设定高度后，升降电机23停止工作。
一张研磨垫21使用完毕后，按照之前所述的方法进行更换。所有的研磨垫21使用完毕之后，可以按照之前所述的方法将新的研磨垫21重新固定叠放。也可以不等研磨垫21全部使用完毕，就增加新的研磨垫21。本实施例中上面4张研磨垫21使用完毕，只剩底层的研磨垫21时，在底层研磨垫21上放置保护膜215，将新的研磨垫21与底层的研磨垫21通过沟槽嵌合固定即可。之后，按照之前所述的方法，将新的研磨垫21逐个嵌合固定，组合成研磨垫组30。
综上可见，本发明多垫式化学机械研磨装置的研磨垫叠放在一起，研磨垫使用完毕后只需揭开保护膜就能实现更换。而且，所述多垫式研磨平台能够自动调整研磨垫的高度，研磨垫更换后能够立即继续研磨。由此，提高了化学机械研磨设备的工作效率，缩短了研磨时间。
上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims (9)

1.一种多垫式化学机械研磨装置，其特征在于，包括：研磨平台和研磨垫组；
所述研磨垫组固定在所述研磨平台上；
所述研磨垫组包括多个嵌合在一起的研磨垫。
2.如权利要求1所述的多垫式化学机械研磨装置，其特征在于，所述研磨垫的两侧均设有用以嵌合的沟槽。
3.如权利要求1所述的多垫式化学机械研磨装置，其特征在于，所述研磨垫之间设有保护膜。
4.如权利要求3所述的多垫式化学机械研磨装置，其特征在于，所述保护膜为一层塑料纸。
5.如权利要求3所述的多垫式化学机械研磨装置，其特征在于，所述保护膜为两层塑料纸。
6.如权利要求5所述的多垫式化学机械研磨装置，其特征在于，所述两层塑料纸之间设有一探针。
7.如权利要求6所述的多垫式化学机械研磨装置，其特征在于，所述两层塑料纸为真空状态。
8.如权利要求7所述的多垫式化学机械研磨装置，其特征在于，还包括高度调整装置，所述高度调整装置包括：传感器和升降电机；
所述传感器通过电缆与升降电机连接；
所述升降电机能够控制所述研磨平台上升或者下降。
9.如权利要求8所述的多垫式化学机械研磨装置，其特征在于，所述升降电机与所述研磨平台连接。
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