[發(fā)明專利]一種用于晶圓化學(xué)機(jī)械平坦化設(shè)備中的拋光墊修整器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310443621.2
• 申請(qǐng)日: 2013-09-26
• 公開（公告）號(hào): CN103506956A
• 公開（公告）日: 2014-01-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 柳濱;高文泉;陳威;郭強(qiáng)生
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第四十五研究所
• 主分類號(hào): B24B53/017
• 分類號(hào): B24B53/017
• 代理公司: 北京中建聯(lián)合知識(shí)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)備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于晶圓化學(xué)機(jī)械平坦化設(shè)備中的拋光墊修整器。

背景技術(shù)

隨著大規(guī)模集成電路的發(fā)展，集成度的不斷提高，線寬的不斷減小，對(duì)晶圓的質(zhì)量要求也越來越高，特別是對(duì)晶圓拋光片的表面質(zhì)量要求越來越嚴(yán)格。在晶圓化學(xué)機(jī)械平坦化過程中，拋光墊是除拋光液之外的另一種重要耗材。就拋光墊的應(yīng)用來說，拋光墊材料的化學(xué)特性一般要求拋光墊具備耐酸耐堿，持久穩(wěn)定。但在平坦化過程中，拋光墊表面材質(zhì)易發(fā)生耗損、變形，同時(shí)，表面堆積了一定量的化學(xué)反應(yīng)物，如果沒有適當(dāng)?shù)奶幚恚瑨伖鈮|表面將呈現(xiàn)快速老化，造成去除率衰退等現(xiàn)象，而拋光墊的機(jī)械性能會(huì)影響到晶圓表面的平坦度及均勻度，因此為了解決拋光墊的老化問題，平坦化設(shè)備都具備拋光墊修整裝置，具備與拋光過程同步修整或定時(shí)修整的功能。

發(fā)明內(nèi)容

為了更好的解決拋光墊的老化問題，本發(fā)明提出了一種用于晶圓化學(xué)機(jī)械平坦化設(shè)備中的拋光墊修整器。

本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

本發(fā)明的用于晶圓化學(xué)機(jī)械平坦化設(shè)備中的拋光墊修整器包括機(jī)架、底板支撐軸、支撐底板、氣囊、旋轉(zhuǎn)減速器、法蘭盤式減速器、旋轉(zhuǎn)伺服電機(jī)、擺動(dòng)伺服電機(jī)、球頭萬向結(jié)構(gòu)、擺動(dòng)臂、光電傳感器和接近傳感器組成；機(jī)架與支撐底板通過底板支撐軸連接；氣囊位于支撐底板上；接近傳感器位于支撐底板上，支撐底板（103）上設(shè)有杠桿機(jī)構(gòu)，擺動(dòng)臂的一端與杠桿機(jī)構(gòu)通過螺釘連接，另一端連接球頭萬向結(jié)構(gòu)；旋轉(zhuǎn)減速器位于擺動(dòng)臂上方；旋轉(zhuǎn)伺服電機(jī)位于旋轉(zhuǎn)減速器上方；法蘭盤式減速器位于機(jī)架頂部；光電傳感器位于機(jī)架上方邊緣；擺動(dòng)伺服電機(jī)位于法蘭盤式減速器下方，同時(shí)位于機(jī)架內(nèi)部。

底板支撐軸底部設(shè)有一個(gè)擋片。

擺動(dòng)臂上方靠近支撐底板的一端設(shè)有主動(dòng)帶輪，球頭萬向結(jié)構(gòu)的上方設(shè)有從動(dòng)帶輪，主動(dòng)帶輪和從動(dòng)帶輪之間通過同步帶連接，主動(dòng)帶輪旁邊設(shè)有皮帶預(yù)緊裝置。

球頭萬向結(jié)構(gòu)的下方設(shè)有修整輪。

旋轉(zhuǎn)減速器下方設(shè)有減速器固定架。

杠桿機(jī)構(gòu)和擺動(dòng)臂的連接處設(shè)有杠桿支撐軸。

球頭萬向結(jié)構(gòu)是由球軸承一、球軸承二、密封氈圈、球頭結(jié)構(gòu)和O型圈組成，球頭結(jié)構(gòu)與上方的球軸承二和球軸承一相連，密封氈圈包覆著球軸承二，O型圈位于球軸承一和球軸承二的外側(cè)。

支撐底板的上方設(shè)有后罩，擺動(dòng)臂的上方設(shè)有前罩。

通過杠桿機(jī)構(gòu)對(duì)氣囊充氣以帶動(dòng)擺動(dòng)臂抬升、下降及對(duì)拋光臺(tái)施加修整力，其中接近傳感器可以使控制系統(tǒng)自動(dòng)識(shí)別擺動(dòng)臂處于抬升或下降狀態(tài)。

提供動(dòng)力的氣囊充氣后在體積發(fā)生膨脹的同時(shí)氣囊本身也在其中心軸線上發(fā)生了一定角度的彎曲，這符合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的需要。?

采用皮帶輪(主動(dòng)帶輪、從動(dòng)帶輪、同步帶)傳動(dòng)方式將旋轉(zhuǎn)伺服電機(jī)和旋轉(zhuǎn)減速器遠(yuǎn)離拋光區(qū)域放置，以避免因長(zhǎng)期暴露在拋光液環(huán)境中對(duì)旋轉(zhuǎn)伺服電機(jī)和旋轉(zhuǎn)減速器所造成的腐蝕。

整個(gè)拋光墊修整器外部安裝有不銹鋼防護(hù)罩(后罩、前罩)以進(jìn)一步避免內(nèi)部電子元器件的腐蝕。

為了解決修整輪與拋光臺(tái)面的接觸問題，在修整端設(shè)計(jì)有球頭萬向結(jié)構(gòu)，以使修整輪在杠桿機(jī)構(gòu)的作用下始終與拋光臺(tái)面保持水平接觸，以致獲得相對(duì)均勻的修整力分布。

采用伺服電機(jī)(擺動(dòng)伺服電機(jī)、旋轉(zhuǎn)伺服電機(jī))實(shí)現(xiàn)修整器擺動(dòng)臂在拋光臺(tái)上的擺動(dòng)以及修整輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，其中兩個(gè)光電傳感器和一個(gè)擋片可以實(shí)現(xiàn)擺動(dòng)臂在拋光臺(tái)邊緣及在拋光臺(tái)中間位置的限位作用。

本發(fā)明的積極效果如下：

本發(fā)明的拋光墊修整器可以實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)和控制方式簡(jiǎn)單，無交叉污染，修整效果好，同時(shí)顯著延長(zhǎng)拋光墊的使用壽命。該裝置采用伺服電機(jī)實(shí)現(xiàn)修整器擺動(dòng)臂在拋光臺(tái)上的擺動(dòng)以及修整輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，為了獲得較低的擺動(dòng)速度及增大修整扭矩，采用輸出扭矩更大的法蘭輸出型減速器。本裝置主要是通過杠桿機(jī)構(gòu)對(duì)氣囊充氣以帶動(dòng)擺動(dòng)臂抬升、下降及對(duì)拋光臺(tái)施加修整力的，根據(jù)結(jié)構(gòu)需要所用到的氣囊充氣后在體積發(fā)生膨脹的同時(shí)氣囊本身也發(fā)生了一定角度的彎曲。由于拋光液具有一定的腐蝕性，長(zhǎng)期暴露在拋光液環(huán)境中會(huì)對(duì)伺服電機(jī)和減速器造成一定的腐蝕，故采用皮帶輪傳動(dòng)方式將電機(jī)和減速器遠(yuǎn)離拋光區(qū)域放置，同時(shí)整個(gè)修整器外部安裝有不銹鋼防護(hù)罩以進(jìn)一步避免內(nèi)部電子元器件的腐蝕。為了解決修整輪與拋光臺(tái)面的接觸問題，在修整端設(shè)計(jì)有球頭萬向結(jié)構(gòu)，以使修整輪在杠桿機(jī)構(gòu)的作用下始終與拋光臺(tái)面保持水平接觸，以致獲得相對(duì)均勻的修整力分布。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的拋光墊修整器的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明的拋光墊修整器的結(jié)構(gòu)剖面圖。