[發(fā)明專利]應(yīng)用在晶圓化學(xué)機(jī)械平坦化設(shè)備中的拋光墊修整裝置

無效

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• 申請日: 2013-09-26
• 公開（公告）號: CN103522191A
• 公開（公告）日: 2014-01-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 高文泉;柳濱;李偉;王東輝
• 申請（專利權(quán)）人: 中國電子科技集團(tuán)公司第四十五研究所
• 主分類號: B24B53/12
• 分類號: B24B53/12
• 代理公司: 北京中建聯(lián)合知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 11004
• 代理人: 朱麗巖

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及晶圓化學(xué)機(jī)械平坦化（CMP）設(shè)備，尤其涉及一種應(yīng)用在晶圓化學(xué)機(jī)械平坦化設(shè)備中的拋光墊修整裝置。

背景技術(shù)

IC制造中平坦化技術(shù)已成為與光刻、刻蝕等技術(shù)同等重要且相互依賴的不可缺少的關(guān)鍵技術(shù)之一。化學(xué)機(jī)械平坦化(CMP)是目前最有效、最成熟的平坦化技術(shù)，是集清洗、干燥、在線檢測、終點(diǎn)檢測等技術(shù)于一體的技術(shù)，是集成電路向微細(xì)化、多層化、薄型化發(fā)展的產(chǎn)物，是集成電路進(jìn)入0.25μm以下節(jié)點(diǎn)，提高生產(chǎn)效率、降低成本的晶圓全局平坦化技術(shù)。

拋光墊在化學(xué)機(jī)械拋光過程中是除拋光液之外的另一個重要耗材，拋光墊起著輸送漿料以及將漿料中的磨蝕粒子送入晶圓表面并去除副產(chǎn)品的作用，但在使用過程中，拋光墊在對若干片晶圓進(jìn)行拋光后被研磨得十分平整，同時孔內(nèi)填滿了磨料粒子和片子表面的磨屑聚集物，一旦產(chǎn)生釉化現(xiàn)象就會使拋光墊失去部分保持漿料的能力，拋光速率也隨之下降，同時還會使晶圓表面產(chǎn)生劃痕。因此，拋光墊表面須定期地用一個鉆石輪(尼龍刷)式的修整器進(jìn)行修整。拋光墊自修整作用，不僅可以改善拋光晶圓的平整度效果，維持拋光墊材料機(jī)械的物理去除的效能，而且可以延長拋光墊的壽命。因此為了提高晶圓拋光片的表面質(zhì)量及平整度等要求特發(fā)明此項技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種應(yīng)用于晶圓化學(xué)機(jī)械平坦化（CMP）過程中的拋光墊修整裝置，采用此裝置可以實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)和控制方式簡單，修整效果好，同時顯著延長拋光墊的使用壽命。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的技術(shù)方案如下：

一種應(yīng)用在晶圓化學(xué)機(jī)械平坦化（CMP）設(shè)備中的拋光墊修整裝置，該裝置包括：機(jī)架、擺動電機(jī)、減速器、底板支撐軸、支撐底板、氣動氣囊、旋轉(zhuǎn)電機(jī)、擺動臂、修整減速器、鉆石輪；其中，氣動氣囊安裝在擺動臂的一側(cè)用于控制擺動臂抬升、下降，修整減速器安裝在擺動臂另一側(cè)，修整減速器下端裝有鉆石輪，旋轉(zhuǎn)電機(jī)通過傳動機(jī)構(gòu)帶動鉆石輪旋轉(zhuǎn)；擺動電機(jī)安裝在機(jī)架內(nèi)，擺動電機(jī)上端與減速器連接；擺動臂、氣動氣囊、旋轉(zhuǎn)電機(jī)、修整減速器、鉆石輪構(gòu)成一個整體通過支撐底板和底板支撐軸安裝于減速器上，并通過擺動電機(jī)和減速器的驅(qū)動進(jìn)行整體的擺動運(yùn)動。

其中，擺動臂上設(shè)有杠桿支撐軸，杠桿支撐軸固定于支撐底板上，利用杠桿機(jī)構(gòu)并通過對氣動氣囊充氣以帶動擺動臂抬升、下降及對拋光臺施加修整力。

其中，氣動氣囊包括上氣動氣囊和下氣動氣囊，上氣動氣囊通過固定架固定于擺動臂的上側(cè)并連接擺動臂，下氣動氣囊固定于支撐底板上并連接擺動臂的下側(cè)。固定架可采用倒U形固定架，倒U形固定架固定于支撐底板上，上氣動氣囊設(shè)于倒U形固定架頂端下側(cè)。

進(jìn)一步的，該裝置還包括接近傳感器，用于使控制系統(tǒng)自動識別擺動臂處于抬升或下降狀態(tài)。

進(jìn)一步的，旋轉(zhuǎn)電機(jī)通過鋼絲軟軸帶動鉆石輪旋轉(zhuǎn)并遠(yuǎn)離鉆石輪設(shè)置，采用這種傳動方式可將旋轉(zhuǎn)電機(jī)遠(yuǎn)離拋光區(qū)域放置，以避免因長期暴露在拋光液環(huán)境中對旋轉(zhuǎn)電機(jī)造成一定程度的腐蝕。

進(jìn)一步的，旋轉(zhuǎn)電機(jī)外部安裝有不銹鋼護(hù)罩，以進(jìn)一步避免內(nèi)部電子元器件的腐蝕。

進(jìn)一步的，修整減速器下設(shè)有十字球頭結(jié)構(gòu)，鉆石輪安裝在十字球頭結(jié)構(gòu)上，使得鉆石輪在杠桿機(jī)構(gòu)的作用下始終與拋光臺面保持水平接觸，獲得均勻的修整力分布。

進(jìn)一步的，減速器采用法蘭盤式減速器，減速器上安裝有光電傳感器和兩個擋片，以實(shí)現(xiàn)擺動臂在拋光臺邊緣及在拋光臺中間位置的限位作用。

本發(fā)明還提供一種應(yīng)用在晶圓化學(xué)機(jī)械平坦化（CMP）設(shè)備中的拋光墊修整裝置的修整方法，具體如下：首先，上氣動氣囊緩慢充氣，通過杠桿機(jī)構(gòu)使得擺動臂抬升一定高度，在擺動電機(jī)和減速器作用下將修整減速器從拋光臺邊緣旋轉(zhuǎn)到拋光臺中心，此時旋轉(zhuǎn)電機(jī)帶動鉆石輪旋轉(zhuǎn)；然后，上氣動氣囊緩慢放氣，下氣動氣囊緩慢充氣，使得修整鉆石輪緊緊壓在拋光墊上，同時保證鉆石輪正面與拋光臺保持平行狀態(tài)，對下氣動氣囊充以適當(dāng)?shù)膲嚎s空氣就可以實(shí)現(xiàn)該修整裝置對拋光墊的壓力修整，從而完成擺動臂抬升—旋轉(zhuǎn)—下降—擺動修整—抬升—旋轉(zhuǎn)—下降的整個拋光墊修整過程。