CN203426856U

CN203426856U - 研磨垫整理器及研磨装置

Info

Publication number: CN203426856U
Application number: CN201320509981.3U
Authority: CN
Inventors: 唐强; 张溢钢
Original assignee: Semiconductor Manufacturing International Beijing Corp
Current assignee: Semiconductor Manufacturing International Beijing Corp
Priority date: 2013-08-20
Filing date: 2013-08-20
Publication date: 2014-02-12
Anticipated expiration: 2023-08-20

Abstract

本实用新型公开了一种研磨垫整理器及研磨装置，所述研磨装置包括内研磨盘、环形的外研磨盘、内盘旋转电机、外盘旋转电机、内盘支撑架以及外盘支撑架，所述内盘支撑架的一端与所述内研磨盘的非工作表面固定连接，另一端与所述内盘旋转电机连接，所述外盘支撑架的一端与所述外研磨盘的非工作表面固定连接，另一端与所述外盘旋转电机连接，所述内研磨盘的外径小于所述外研磨盘的内径，所述内研磨盘与所述外研磨盘同轴设置，所述内研磨盘和所述外研磨盘能够相对独立上下移动。其可以解决研磨盘过大其表面的研磨液副产物不容易排除的问题，并且可以减小研磨液在研磨垫上的分布时间，从而有效提高研磨垫的整理效率和效果。

Description

研磨垫整理器及研磨装置

技术领域

本实用新型涉及半导体制造的研磨领域，尤其涉及一种研磨垫整理器及研磨装置。

背景技术

CMP工艺是指化学机械研磨工艺(Chemical Mechanical Polishing)，或称为化学机械平坦化工艺(Chemical Mechanical Planarization)。化学机械研磨工艺是一个复杂的工艺过程，它是将晶圆表面与研磨垫的研磨表面相接触，然后，通过晶圆表面与研磨表面之间的相对运动将晶圆表面平坦化，通常采用化学机械研磨设备，也称为研磨装置来进行化学机械研磨工艺。

现有的研磨装置通常包括研磨头、研磨垫、研磨液供应管和研磨垫整理器。进行研磨工艺时，将要研磨的晶圆附着在研磨头上，该晶圆的待研磨面向下并接触相对旋转的研磨垫，研磨头提供的下压力将该晶圆紧压到研磨垫上，所述研磨垫粘贴于研磨平台上，当该研磨平台在马达的带动下旋转时，研磨头跟随研磨平台转动；同时，研磨液通过研磨液供应管输送到研磨垫上，并通过离心力均匀地分布在研磨垫上。研磨工艺所使用的研磨液一般包含有化学腐蚀剂和研磨颗粒，通过化学腐蚀剂和所述待研磨表面的化学反应生成较软的容易被去除的材料，然后通过机械摩擦将这些较软的物质从被研磨晶圆的表面去掉，以达到全局平坦化的效果。

在研磨的同时，需要采用研磨垫整理器对研磨垫进行整理，一方面，研磨垫整理器可以使得研磨垫粗糙，确保对晶圆的研磨效果；另一方面，研磨垫整理器可以使得研磨垫上的研磨液更加均匀，以进一步提高晶圆的研磨效果。

现有的研磨装置包括研磨垫整理器、研磨垫、研磨平台、研磨头以及磨液供应管，所述研磨垫铺设于所述研磨平台上，所述研磨头和所述研磨液供应管分别设置于所述研磨垫上，所述研磨垫整理器也设置于所述研磨垫上方。现有的研磨垫整理器包括盘支撑架、研磨盘和驱动电机，所述驱动电机驱动所述盘支撑架旋转，所述研磨盘设置于所述盘支撑架内。由于现有的研磨盘比较大，因此，研磨盘的研磨液副产物不容易排出，尤其位于研磨盘中心部位的研磨液副产物更加不容易排出，会影响研磨效果，但是研磨盘太小且只有一个的话，也会影响研磨效率和研磨效果。

因此，如何提供一种可以及时排除研磨液副产物以提高研磨效率和研磨效果的研磨垫整理器及研磨装置是本领域技术人员亟待解决的一个技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种研磨垫整理器及研磨装置，可以及时排除研磨液副产物，提高研磨效率和研磨效果。

为了达到上述的目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种研磨垫整理器，包括内研磨盘、环形的外研磨盘、内盘旋转电机、外盘旋转电机、内盘支撑架以及外盘支撑架，所述内盘支撑架的一端与所述内研磨盘的非工作表面固定连接，另一端与所述内盘旋转电机连接，所述外盘支撑架的一端与所述外研磨盘的非工作表面固定连接，另一端与所述外盘旋转电机连接，所述内研磨盘的外径小于所述外研磨盘的内径，所述内研磨盘与所述外研磨盘同轴设置，所述内研磨盘和所述外研磨盘能够相对独立上下移动。

优选的，在上述的研磨垫整理器中，还包括第一气动管和第二气动管，所述第一气动管驱动所述内盘支撑架上下移动，所述第二气动管驱动所述外盘支撑架上下移动。

优选的，在上述的研磨垫整理器中，所述外研磨盘的工作表面设有若干由内向外发散的流道，所述若干由内向外发散的流道围绕所述外研磨盘的圆心均匀设置。

优选的，在上述的研磨垫整理器中，所述流道为抛物线型且所述流道的弯曲方向和所述外研磨盘的旋转方向一致。

优选的，在上述的研磨垫整理器中，所述流道的宽度由内向外逐渐变宽。

优选的，在上述的研磨垫整理器中，所述内研磨盘的工作表面设有若干由内向外发散的流道，所述若干由内向外发散的流道围绕所述内研磨盘的圆心均匀设置。

优选的，在上述的研磨垫整理器中，所述流道为抛物线型，且所述流道的弯曲方向和所述内研磨盘的旋转方向一致。

优选的，在上述的研磨垫整理器中，所述外盘支撑架呈圆柱状，所述外盘支撑架的内部设有供所述内研磨盘穿越的通孔，所述外盘旋转电机设有供所述内盘旋转电机上下移动的凹孔。

本实用新型还公开了一种研磨装置，包括研磨垫、研磨平台和研磨头，所述研磨垫铺设于所述研磨平台上，所述研磨头设置于所述研磨垫上，所述研磨装置包括如上所述的研磨垫整理器，所述研磨垫整理器设置于所述研磨垫上。

本实用新型提供的研磨垫整理器和研磨装置，通过将现有的一个大的研磨盘改为一个环形的外研磨盘和内研磨盘，所述内研磨盘的外径小于所述外研磨盘的内径，所述内研磨盘与所述外研磨盘同轴设置，所述内研磨盘和所述外研磨盘能够相对独立上下移动，如此，不但可以同时使用外研磨盘和内研磨盘对研磨垫进行整理，还可以轮流使用外研磨盘和内研磨盘对研磨垫进行整理，避免研磨盘过大其表面的研磨液副产物不容易排除的问题，以及时、有效排除研磨液副产物，提高研磨垫的整理效率和效果，进而提高研磨效率和效果。

附图说明

本实用新型的研磨垫整理器及研磨装置由以下的实施例及附图给出。

图1为本实用新型一实施例的研磨装置的结构示意图。

图2为本实用新型一实施例的研磨垫整理器的结构示意图。

图3为本实用新型一实施例的研磨垫整理器的工作表面示意图。

图中，1-研磨垫整理器，10-内研磨盘、20-外研磨盘、30-内盘支撑架、40-外盘支撑架、50-内盘旋转电机、60-外盘旋转电机，70-第一气动管、80-第二气动管、90-研磨液副产物，2-研磨垫，3-研磨头，4-研磨液供应管。

具体实施方式

以下将对本实用新型的研磨垫整理器及研磨装置作进一步的详细描述。

下面将参照附图对本实用新型进行更详细的描述，其中表示了本实用新型的优选实施例，应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本实用新型而仍然实现本实用新型的有利效果。因此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道，而并不作为对本实用新型的限制。

为使本实用新型的目的、特征更明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步的说明。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率，仅用以方便、明晰地辅助说明本实用新型实施例的目的。

请参阅图1，图1所示为本实用新型一实施例的研磨装置的结构示意图。这种研磨装置，包括研磨垫2、研磨平台（未图示）、研磨头3和研磨液供应管4，所述研磨垫2铺设于所述研磨平台上，所述研磨头3设置于所述研磨垫2上，所述研磨装置还包括一研磨垫整理器1，所述研磨垫整理器1设置于所述研磨垫2上。

请参阅图2和图3，并请结合图2，其中，图2为本实用新型一实施例的研磨垫整理器的结构示意图；图3为本实用新型一实施例的研磨垫整理器的工作表面示意图。这种研磨垫整理器，包括内研磨盘10、环形的外研磨盘20、内盘支撑架30、外盘支撑架40、内盘旋转电机50以及外盘旋转电机60，所述内盘支撑架30的一端与所述内研磨盘10的非工作表面即图2中的内研磨盘10的上表面固定连接，另一端与所述内盘旋转电机50连接，所述外盘支撑架40的一端与所述外研磨盘20的非工作表面即图2中的外研磨盘20的上表面固定连接，另一端与所述外盘旋转电机60连接，所述内研磨盘10的外径小于所述环形的外研磨盘20的内径，且所述内研磨盘10与所述外研磨盘20同轴设置，所述内研磨盘10和所述外研磨盘20能够相对独立上下移动。通过将现有的一个大的研磨盘改为同轴设置的环形的外研磨盘20和内研磨盘10，所述内研磨盘的外径小于所述外研磨盘的内径，所述内研磨盘10和所述外研磨盘20能够相对独立上下移动，如此，不但可以同时使用外研磨盘20和内研磨盘10对研磨垫2进行整理，还可以轮流使用外研磨盘20和内研磨盘10对研磨垫2进行整理，避免研磨盘过大其表面的研磨液副产物90不容易排除的问题，以及时、有效排除研磨液副产物，提高研磨垫2的整理效率和效果，进而提高研磨效率和效果。

较佳的，在本实施例的研磨垫整理器中，还包括第一气动管70和第二气动管80，所述第一气动管70驱动所述内盘支撑架30上下移动，所述第二气动管80驱动所述外盘支撑架40上下移动。通过设置第一气动管70和第二气动管80，可以分别实现对内盘支撑架30和外盘支撑架40的上下驱动。当然，内盘支撑架30和外盘支撑架40的上下驱动形式也可以采用其他形式实现。

较佳的，在本实施例的研磨垫整理器中，所述外研磨盘20的工作表面即下表面设有若干由内向外发散的流道201，所述若干由内向外发散的流道201围绕所述外研磨盘20的圆心均匀设置，从而可以使得研磨液向四周均匀流动，减小研磨液在研磨垫2上实现均匀分布所需的时间和加快研磨液副产物90的排除，从而可以提高研磨效率和研磨效果。

较佳的，在本实施例的研磨垫整理器中，所述流道201为抛物线型且所述流道的弯曲方向和所述外研磨盘20的旋转方向一致，如此设置可以使得研磨液及研磨液副产物90流动的更加顺畅，可进一步提高研磨液副产物90的排除效率和减小研磨液在研磨垫上实现分布所需的时间，从而可以进一步提高研磨效率和研磨效果。

较佳的，在本实施例的研磨垫整理器中，所述流道201的宽度由内向外逐渐变宽，如此设置，可以使得研磨液及研磨液副产物90流动的更加顺畅，可进一步提高研磨液副产物的排除效率和减小研磨液在研磨垫上实现分布所需的时间，从而可以进一步提高研磨效率和研磨效果。

较佳的，在本实施例的研磨垫整理器中，所述内研磨盘10的工作表面设有若干由内向外发散的流道101，所述若干由内向外发散的流道101围绕所述内研磨盘10的圆心均匀设置，从而可以使得研磨液向四周均匀流动，减小研磨液在研磨垫2上实现均匀分布所需的时间和加快研磨液副产物90的排除，从而可以提高研磨效率和研磨效果。

较佳的，在本实施例的研磨垫整理器中，所述流道101为抛物线型，且所述流道101的弯曲方向和所述内研磨盘的旋转方向一致，如此设置可以使得研磨液及研磨液副产物90流动的更加顺畅，可进一步提高研磨液副产物的排除效率和减小研磨液在研磨垫2上实现分布所需的时间，从而可以进一步提高研磨效率和研磨效果。

较佳的，在本实施例的研磨垫整理器中，所述流道101的宽度由内向外逐渐变宽，如此设置可以使得研磨液及研磨液副产物90流动的更加顺畅，可进一步提高研磨液副产物90的排除效率和减小研磨液在研磨垫2上实现分布所需的时间，从而可以进一步提高研磨效率和研磨效果。

优选的，在上述的研磨垫整理器中，所述外盘支撑架40呈圆柱状，所述外盘支撑架40的内部设有供所述内研磨盘10的通孔，所述外盘旋转电机60设有供所述内盘旋转电机50上下移动的凹孔，从而使得所述内研磨盘和所述外研磨盘的相对独立上下移动。

请继续参阅图1至图3，本实用新型提供的研磨垫整理器的使用方法可以如下：

首先，使得内、外研磨盘10、20同时向下接触研磨垫2，整理10秒左右时间；

接着，提升内研磨盘10，仅外研磨盘20接触研磨垫2，整理10秒左右时间；

然后，提升外研磨盘20，仅内研磨盘10向下接触研磨垫2，整理10秒左右时间；

最后，向上提升所述内、外研磨盘10、20，完成一个周期的研磨垫整理工作。

综上所述，本实用新型提供的研磨垫整理器和研磨装置，通过将现有的一个大的研磨盘改为一个环形的外研磨盘和内研磨盘，所述内研磨盘的外径小于所述外研磨盘的内径，所述内研磨盘与所述外研磨盘同轴设置，所述内研磨盘和所述外研磨盘能够相对独立上下移动，如此，不但可以同时使用外研磨盘和内研磨盘对研磨垫进行整理，还可以轮流使用外研磨盘和内研磨盘对研磨垫进行整理，避免研磨盘过大其表面的研磨液副产物不容易排除的问题，以及时、有效排除研磨液副产物，提高研磨垫的整理效率和效果，进而提高研磨效率和效果。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

Claims

1.一种研磨垫整理器，其特征在于，包括内研磨盘、环形的外研磨盘、内盘旋转电机、外盘旋转电机、内盘支撑架以及外盘支撑架，所述内盘支撑架的一端与所述内研磨盘的非工作表面固定连接，另一端与所述内盘旋转电机连接，所述外盘支撑架的一端与所述外研磨盘的非工作表面固定连接，另一端与所述外盘旋转电机连接，所述内研磨盘的外径小于所述外研磨盘的内径，所述内研磨盘与所述外研磨盘同轴设置，所述内研磨盘和所述外研磨盘能够相对独立上下移动。

2.根据权利要求1所述的研磨垫整理器，其特征在于，还包括第一气动管和第二气动管，所述第一气动管驱动所述内盘支撑架上下移动，所述第二气动管驱动所述外盘支撑架上下移动。

3.根据权利要求1所述的研磨垫整理器，其特征在于，所述外研磨盘的工作表面设有若干由内向外发散的流道，所述若干由内向外发散的流道围绕所述外研磨盘的圆心均匀设置。

4.根据权利要求3所述的研磨垫整理器，其特征在于，所述流道为抛物线型且所述流道的弯曲方向和所述外研磨盘的旋转方向一致。

5.根据权利要求3所述的研磨垫整理器，其特征在于，所述流道的宽度由内向外逐渐变宽。

6.根据权利要求1所述的研磨垫整理器，其特征在于，所述内研磨盘的工作表面设有若干由内向外发散的流道，所述若干由内向外发散的流道围绕所述内研磨盘的圆心均匀设置。

7.根据权利要求6所述的研磨垫整理器，其特征在于，所述流道为抛物线型，且所述流道的弯曲方向和所述内研磨盘的旋转方向一致。

8.根据权利要求6所述的研磨垫整理器，其特征在于，所述流道的宽度由内向外逐渐变宽。

9.根据权利要求1所述的研磨垫整理器，其特征在于，所述外盘支撑架呈圆柱状，所述外盘支撑架的内部设有供所述内研磨盘穿越的通孔，所述外盘旋转电机设有供所述内盘旋转电机上下移动的凹孔。

10.一种研磨装置，包括研磨垫、研磨平台和研磨头，所述研磨垫铺设于所述研磨平台上，所述研磨头设置于所述研磨垫上，其特征在于，包括如权利按要求1～9中任意一项所述的研磨垫整理器，所述研磨垫整理器设置于所述研磨垫上。