CN203282330U - 化学机械研磨装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种化学机械研磨装置，包括一研磨垫和位于所述研磨垫上方的研磨臂，其中，所述研磨臂的一端连接一第一马达，所述第一马达带动所述研磨臂以预定的圆周进行旋转，所述研磨臂的另一端连接一研磨头，所述研磨头固定一晶片，所述研磨臂的旋转圆周的圆心与所述研磨垫的中心位置偏移预定距离，在所述研磨臂的旋转过程中，所述晶片位于所述研磨垫内。利用上述化学机械研磨装置，可以有效避免晶片的划伤和划痕缺陷的发生，从而提高良率并降低了生产成本。
Description
技术领域
本实用新型涉及集成电路制造技术领域，特别涉及一种化学机械研磨装置。
背景技术
在化学机械平坦化(ChemicalMechanicalPlanarization，简称CMP)的制作工艺过程中，晶片表面与研磨垫接触，并和研磨垫上承载的浆料接触反应，通过物理和化学的作用，将晶片表面的突起磨平。
图1为传统的化学机械研磨装置100的俯视图，图2为图1中沿线AA'的剖面图。如图1和图2所示，化学机械研磨装置100利用研磨头101固定晶片103并将其放到旋转的研磨垫102上。所述研磨垫102采用弹性材料制成，并且常常具有一定的纹理，以有助于抛光工艺。所述研磨垫102在位于研磨垫102下面的台板104或旋转台上以预定的速度旋转。所述研磨头101将晶片103固定在研磨垫102上的适当位置，并将晶片103的下表面下压在研磨垫102上。当研磨垫102旋转时，研磨头101以预定的速度旋转晶片103，并以预定大小的向下的力将晶片103压在研磨垫102上。
为了保证研磨垫102的表面均匀性，研磨头101在旋转晶片103的同时，也会将晶片103在沿研磨垫102的径向方向来回移动，以避免研磨垫102出现中部下凹边缘凸起的表面不平整的情形。但是在晶片103在沿研磨垫102的径向方向来回移动的过程中，当晶片103移动到研磨垫102的边缘处时，晶片103会受到边缘碰撞而划伤，从而造成整个晶片103都报废，导致不良率的上升。因此，有必要开发一种化学机械研磨装置，以减少晶片在沿研磨垫的径向方向来回移动而造成的边缘碰撞和划伤而产生的缺陷。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种化学机械研磨装置，以解决现有技术中的晶片沿研磨垫径向方向移动过程中造成的边缘划伤问题，减少报废品和不良品的发生，从而达到提高良率降低生产成本的目的。
为解决上述技术问题，本实用新型提供一种化学机械研磨装置，包括一研磨垫和位于所述研磨垫上方的研磨臂，其中，所述研磨臂的一端连接一第一马达，所述第一马达带动所述研磨臂以预定的圆周进行旋转，所述研磨臂的另一端连接一研磨头，所述研磨头固定一晶片，所述研磨臂的旋转圆周的圆心与所述研磨垫的中心位置偏移预定距离，在所述研磨臂的旋转过程中，所述晶片位于所述研磨垫内。
可选的，所述第一马达按照预定条件带动所述研磨臂沿所述研磨垫的径向方向移动。
可选的，所述研磨臂通过所述研磨头将所述晶片抵压在所述研磨垫的表面。
可选的，所述研磨头还连接一带动所述研磨头旋转所述晶片的第二马达，所述第二马达位于所述研磨臂的另一端。
可选的，还包括一将所述浆料容器内的浆料散布在所述研磨垫的中心区域的浆料散管道，所述浆料散管道的一端连接一浆料容器，所述浆料散管道的另一端通至所述研磨垫的中心区域。
可选的，所述浆料散管道的另一端通过所述研磨臂的一端通至所述研磨垫的中心区域。
可选的，所述研磨垫固定于一旋转台上，所述旋转台连接一第三马达，所述第三马达带动所述旋转台和研磨垫旋转。
可选的，所述研磨垫为圆形。
本实用新型所提供的化学机械研磨装置，包括一研磨垫和位于所述研磨垫上方的研磨臂，其中，所述研磨臂的一端连接一第一马达，所述第一马达带动所述研磨臂以预定的圆周进行旋转，所述研磨臂的另一端连接一研磨头，所述研磨头固定一晶片，所述研磨臂的旋转圆周的圆心与所述研磨垫的中心位置偏移预定距离，在所述研磨臂的旋转过程中，所述晶片位于所述研磨垫内。因为所述研磨臂的旋转圆周的圆心与所述研磨垫的中心位置偏移预定距离，因此，所述晶片在研磨臂的旋转过程中，晶片与所述研磨垫的接触的范围并不限于与所述研磨垫同心的圆周，因此保证了研磨垫的被研磨范围并不总局限于与研磨垫同心的圆周内，并且可以通过调整偏移距离，保证研磨垫的不同区域都能得到研磨，而不致出现研磨垫表面不平整的情形。同时，上述研磨头不会沿研磨垫径向方向的运动，同时在研磨臂的旋转过程中，晶片始终均位于所述研磨垫内。因此，晶片不可能接触到研磨垫的边缘区域，从根本上避免了晶片受到研磨垫边缘的碰撞和划伤的风险，从而杜绝了因此而造成的划伤和划痕缺陷的发生，实现了提高良率降低生产成本的目的。
附图说明
图1是现有技术中的化学机械研磨装置的俯视图；
图2为图1中沿线AA'的剖面图；
图3为本实用新型一实施例的化学机械研磨装置的结构示意图；
图4为本实用新型一实施例的化学机械研磨装置的俯视图；
图5为本实用新型另一实施例的化学机械研磨装置的结构示意图；
图6为本实用新型另一实施例的化学机械研磨装置的俯视图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本实用新型提出的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，本实用新型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、明晰地辅助说明本实用新型实施例的目的。
如图3所示，本实用新型一实施例的化学机械研磨装置200，包括一研磨垫201和位于所述研磨垫201上方的研磨臂202。其中，所述研磨臂202的一端连接一第一马达203，所述第一马达203带动所述研磨臂202以预定的圆周进行旋转；所述研磨臂202的另一端连接一研磨头204，所述研磨头204固定一晶片205；所述研磨头204还连接一第二马达206，所述第二马达206位于所述研磨臂202的另一端，并带动所述研磨头204旋转所述晶片205，所述研磨臂202通过所述研磨头204将所述晶片205抵压在所述研磨垫201的表面；所述研磨垫201固定于一旋转台207上，所述旋转台207连接一第三马达208，所述第三马达208带动所述旋转台207和研磨垫201旋转。通常，所述研磨垫201为圆形。所述研磨臂202的旋转圆周的圆心r1与所述研磨垫201的圆心r2之间存在偏移的预定距离L，所述第一马达203可以按照预定条件带动所述研磨臂202沿所述研磨垫201的径向方向移动，以使所述偏移预定距离L发生变化，但是上述预定距离L要保持所述晶片205始终位于所述研磨垫201内。
结合图3和图4，在所述化学机械研磨装置200工作时，所述研磨垫201、研磨臂202以及研磨头204都开始旋转，其中，路径R1是研磨垫201的旋转路径，路径R2是研磨臂202的旋转路径，路径R3是研磨头204的旋转路径，研磨头204在路径R3上旋转的同时，也跟随研磨臂202在路径R2上旋转，处在研磨头204上的晶片205与研磨垫201的边缘最接近的点形成了路径R4。因为研磨臂202的旋转圆周的圆心r1与所述研磨垫201的圆心r2之间存在偏移的预定距离L，则路径R2的圆心r3与路径R1的圆心r3之间也存在偏移的预定距离L。因此，所述研磨臂202的旋转路径R2和研磨头204的旋转路径R1并非同心圆，当然晶片205与研磨垫201的边缘最接近的点形成了路径R4与研磨头204的旋转路径R1也非同心圆。也就是说，路径R4内的各点代表了晶片205在研磨垫201上所覆盖区域。
在上述旋转过程中，通过研磨臂202的旋转路径R2（或者路径R4）的圆心与所述研磨垫201的旋转路径R1的圆心偏移一定的预定距离L，通过控制偏移的预定距离L，就可以改变路径R4在在研磨垫201上所覆盖区域，以此保证研磨垫201上的每个部分都被研磨到，从而保证了研磨垫201表面的均匀性。因此，不再需要研磨头204沿研磨垫201径向方向的运动，因此也就避免了因此而出现的晶片205在研磨垫201的径向方向上运动到研磨垫201的边缘处时，与研磨垫201的边缘发生碰撞和划伤的风险。另外，在研磨臂202的旋转过程中，晶片205始终位于所述研磨垫201内，也从根本上避免了晶片205受到研磨垫204边缘的碰撞和划伤的风险。
如图5所示，在本实用新型的另一实施例中，化学机械研磨装置200还可以包括一浆料散管道209，所述浆料散管道209的一端连接一浆料容器210，所述浆料散管道209的另一端通过所述研磨臂201的一端通至所述研磨垫201的中心区域，将所述浆料容器210内的浆料211散布在所述研磨垫201的中心区域。
结合图5和图6，浆料211被浆料散管道209通过所述研磨臂201的一端被散布到研磨垫201的中心区域，从图6中可以看出，新鲜的浆料211的注入区域是被研磨头204的旋转路径R3包围的。也就是说，通过研磨头204的旋转可以将新鲜的浆料211分配均匀，并能够及时的被旋转的晶片205带入到晶片205与研磨垫201之间，保证了在研磨过程中，始终有新鲜的浆料能参与到研磨中去，提高了研磨效果。
综上所述，在上述化学机械研磨装置中，因为所述研磨臂的旋转圆周的圆心与所述研磨垫的中心位置偏移预定距离，在所述研磨臂的旋转过程中，所述晶片位于所述研磨垫内。因此，所述晶片在研磨臂的旋转过程中，晶片与所述研磨垫的接触的范围并不限于与所述研磨垫同心的圆周，因此保证了研磨垫的被研磨范围并不总局限于与研磨垫同心的圆周内，并且可以通过调整偏移距离，保证研磨垫的不同区域都能得到研磨，而不致出现研磨垫表面不平整的情形。同时，因为不需要研磨头做沿研磨垫径向方向的运动，同时在研磨臂的旋转过程中，晶片始终均位于所述研磨垫内。因此，晶片不可能接触到研磨垫的边缘区域，从根本上避免了晶片受到研磨垫边缘的碰撞和划伤的风险，从而杜绝了因此而造成的划伤和划痕缺陷的发生，实现了提高良率降低生产成本的目的。
上述描述仅是对本实用新型较佳实施例的描述，并非对本实用新型范围的任何限定，本实用新型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 (8)
1.一种化学机械研磨装置，包括一研磨垫和位于所述研磨垫上方的研磨臂，其特征在于，所述研磨臂的一端连接一第一马达，所述第一马达带动所述研磨臂以预定的圆周进行旋转，所述研磨臂的另一端连接一研磨头，所述研磨头固定一晶片，所述研磨臂的旋转圆周的圆心与所述研磨垫的中心位置偏移预定距离，在所述研磨臂的旋转过程中，所述晶片位于所述研磨垫内。
2.如权利要求1所述的化学机械研磨装置，其特征在于，所述第一马达按照预定条件带动所述研磨臂沿所述研磨垫的径向方向移动。
3.如权利要求1所述的化学机械研磨装置，其特征在于，所述研磨臂通过所述研磨头将所述晶片抵压在所述研磨垫的表面。
4.如权利要求3所述的化学机械研磨装置，其特征在于，所述研磨头还连接一带动所述研磨头旋转所述晶片的第二马达，所述第二马达位于所述研磨臂的另一端。
5.如权利要求1至4中任一项所述的化学机械研磨装置，其特征在于，还包括一将所述浆料容器内的浆料散布在所述研磨垫的中心区域的浆料散管道，所述浆料散管道的一端连接一浆料容器，所述浆料散管道的另一端通至所述研磨垫的中心区域。
6.如权利要求5所述的化学机械研磨装置，其特征在于，所述浆料散管道的另一端通过所述研磨臂的一端通至所述研磨垫的中心区域。
7.如权利要求1所述的化学机械研磨装置，其特征在于，所述研磨垫固定于一旋转台上，所述旋转台连接一第三马达，所述第三马达带动所述旋转台和研磨垫旋转。
8.如权利要求1所述的化学机械研磨装置，其特征在于，所述研磨垫为圆形。
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