一种研磨垫清洁装置制造方法
【专利摘要】本实用新型提供一种研磨垫清洁装置，所述装置至少包括：至少两个研磨盘；每个研磨盘的背面均设有一端固定于该研磨盘的轴；所述轴的另一端通过一枢纽结构共同连接于一手臂的一端；所述每个研磨盘正面分别具有不同的粗糙度。本实用新型的所述研磨垫清洁装置对研磨后的研磨垫采用具有不同切削率的研磨盘进行清洗，对不同切削率的研磨盘适时地进行切换使用，改变了现有技术中在一个研磨盘使用寿命结束后对其进行更换的方式，因此，本实用新型的研磨垫清洁装置对研磨垫进行了及时的修复，避免了因研磨盘使用寿命的限制而给研磨垫带来的清洗不良并导致的晶圆损坏，提高了产品的良率。
【专利说明】一种研磨垫清洁装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种半导体制程设备，特别是涉及一种研磨垫清洁装置。
【背景技术】
[0002]在半导体制程工艺中，化学机械研磨工艺使得在不同的材料上包括半导体晶圆、玻璃、硬盘基底、蓝宝石晶圆以及窗口、塑料产生平整的表面。典型地，化学机械研磨工艺包括使用一种聚合物研磨垫以及包含松散的磨料颗粒以及其他化学添加剂的一种浆料通过化学作用和机械作用二者来去除材料从而达到设计的尺寸、几何形状以及表面特征，例如平面度、表面粗糙度等。
[0003]在一个典型的化学机械研磨工艺期间，当使用研磨头将需要研磨的晶圆压在研磨垫上研磨时，由于研磨垫的表面以及沟槽中具有研磨所用的研磨液，这就使得在化学机械研磨后的研磨垫沟槽中填满了剩余的残留物。如果该研磨垫不经处理，在下次的研磨过程中，这些残留物很可能划伤晶圆并导致晶圆缺陷，同时由于这些残留物将所述研磨垫的沟槽填平，使得再次研磨的研磨液不能很好的进入研磨垫的沟槽中而降低研磨的效果，以上几方面的原因将会导致晶圆失效或报废。
[0004]因此在前次的研磨后有必要使用一种装置来有效清除前次研磨后的研磨垫表面及其沟槽中的残留物。而这种清洁装置在现行工艺中一般为一种表面具有若干金刚石的研磨盘，亦称为金刚石清洁盘，如图1所示，表示的是研磨结束后，对研磨台11上的研磨垫10进行清洗的过程，该过程中，研磨盘12置于所述研磨垫10上表面并且来回移动将所述研磨垫上表面沟槽101中的残留物清除。
[0005]图2表不的是表面分布有若干金刚石颗粒121的研磨盘12的俯视图,所述研磨盘的中央有用于该金刚石清洁盘旋转用的旋转轴13。当对所述研磨垫进行清洁时，所述研磨盘12压紧在研磨垫的表面并在旋转轴12的带动下旋转来不断地清除所述研磨垫的表面以及沟槽中的残留物。
[0006]由于现有技术中的研磨垫清洁装置中仅使用一个研磨盘先后对所述研磨垫进行清洗，直至该研磨盘的使用寿命结束为止，再更换新的研磨盘，一个新的研磨盘表面的金刚石颗粒其棱角锋利，该研磨盘对所述研磨垫来说具有良好的切削率；所述切削率指的是该研磨盘单位时间内对所述研磨垫表面的残留物清洗的厚度；当一个新的研磨盘使用一段时间后，所述切削率在一定时间范围内维持稳定；随着金刚石颗粒被逐渐的磨损，所述研磨盘的切削铝会逐渐下降，直至达到该研磨盘的使用寿命再重新更换新的研磨盘。而现有技术中的研磨盘在进行研磨垫的清洗过程中一般不会更换，直到该研磨盘的寿命结束为止，现有技术中的研磨垫随着使用时间的延长，其切削率不断下降，使得所述研磨垫表面及沟槽中的残留物不能被完全清洗，从而容易导致晶圆在研磨过程中的划伤乃至报废，对产品的良率有很大的影响。
[0007]因此，本实用新型有必要提出一种新的研磨垫清洁装置来减少现有技术中由于研磨盘切削率的影响使得晶圆产生报废的现象。实用新型内容
[0008]鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种研磨垫清洁装置，用于解决现有技术中由于研磨盘切削率的下降使得研磨垫表面及其沟槽中的残留物不能清洗彻底导致的晶圆缺陷乃至报废的问题。
[0009]为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种研磨垫清洁装置，其特征在于，所述装置至少包括:
[0010]至少两个研磨盘；每个研磨盘的背面均设有一端固定于该研磨盘的轴；所述轴的另一端通过一枢纽结构共同连接于一手臂的一端；所述每个研磨盘正面分别具有不同的粗糙度。
[0011]作为本实用新型的研磨垫清洁装置的一种优选方案，所述装置还包括固定所述手臂另一端的支架和接触于所述研磨盘正面的研磨垫；所述研磨垫表面均勻分布有凹槽。
[0012]作为本实用新型的研磨垫清洁装置的一种优选方案，所述每个研磨盘的形状为圆形，其正面分别设有若干均匀分布的金刚石颗粒；所述每个研磨盘对所述研磨垫具有不同的切削率。
[0013]作为本实用新型的研磨垫清洁装置的一种优选方案，固定于所述研磨盘背面的轴与该研磨盘表面垂直；所述枢纽结构设有使每个轴和所述手臂以所述轴和手臂的连接点为中心、在任意方向发生转动和使所述每个轴与手臂之间相对固定的锁。
[0014]作为本实用新型的研磨垫清洁装置的一种优选方案，所述研磨盘有两个，该两个所述研磨盘与所述手臂彼此相对固定；其中一个研磨盘表面与所述手臂垂直，该研磨盘接触于所述研磨垫并用于清除所述研磨垫表面的研磨副产物。
[0015]作为本实用新型的研磨垫清洁装置的一种优选方案，所述研磨盘有三个，该三个研磨盘相对固定且研磨盘平面彼此互成60度夹角；并且该三个研磨盘与所述手臂相对固定；其中一个研磨盘的表面与所述手臂垂直，该研磨盘接触于所述研磨垫并用于清除所述研磨垫表面的研磨副产物。
[0016]作为本实用新型的研磨垫清洁装置的一种优选方案，所述研磨盘有五个，该五个研磨盘与所述手臂彼此相对固定，该五个研磨盘围成一个具有开口的正方体，处于与所述开口相对的正方体底面位置的研磨盘其表面与所述手臂垂直，该研磨盘接触于所述研磨垫并用于清除所述研磨垫表面的研磨副产物。
[0017]作为本实用新型的研磨垫清洁装置的一种优选方案，所述研磨垫清洁装置还包括驱动所述每个研磨盘工作的马达和用于采集每一研磨盘使用寿命的控制器；所述控制器连接于所述马达。
[0018]如上所述，本实用新型的研磨垫清洁装置，具有以下有益效果:在使用本实用新型的所述研磨盘对研磨后的研磨垫进行清洗的过程中，可以根据研磨盘切削率的情况适时地更换新的研磨盘从而保证能有效地将研磨垫表面的残留物清除彻底，从而不至于使得晶圆在研磨过程中被划伤而产生报废，提高产品生产的良率。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1为现有技术中的研磨垫清洁装置示意图。
[0020]图2为现有技术中的研磨盘表面金刚石颗粒分布的示意图。
[0021]图3本实用新型的研磨垫清洁装置中包含有三个研磨盘的结构示意图。
[0022]图4本实用新型的研磨垫清洁装置中包含有五个研磨盘的结构示意图。
[0023]元件标号说明
[0024]10、25 研磨垫
[0025]101沟槽
[0026]11研磨台
[0027]12,20 研磨盘
[0028]121金刚石颗粒
[0029]13旋转轴
[0030]21轴
[0031]22手臂
[0032]23枢纽结构
[0033]24支架
【具体实施方式】
[0034]以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的【具体实施方式】加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。
[0035]请参阅图3至图4。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本实用新型的基本构想，遂图式中仅显示与本实用新型中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
[0036]如图所示，本实用新型提供一种研磨垫清洁装置，本实用新型的所述研磨垫清洁装置至少包括:至少两个研磨盘；如图3所示的研磨垫清洁装置,包含三个研磨盘；而图4所示的研磨垫清洁装置包含5个研磨盘。本实用新型的所述每个研磨盘均设有一端固定于该研磨盘的轴，如图3和图4所示的轴21，连接于每个研磨盘的背面。本实用新型的所述研磨垫清洁装置中，所述轴的另一端通过一枢纽结构共同连接于一手臂的一端，如图3和图4所示，所述轴21的另一端通过一枢纽结构23 —起连接在一手臂22的一端。本实用新型的所述每个研磨盘的正面分别具有不同的粗糙度，也就是说，每个研磨盘正面设有若干金刚石颗粒，所述不同研磨盘表面的金刚石颗粒的棱角锋利程度不同，从而使得每个研磨盘具有不同的切削率，所述切削率指的是单位时间内用该研磨盘清除研磨垫表面的残留物的厚度。棱角越锋利的金刚石颗粒对研磨盘的切削率贡献也越大。因此，所述研磨盘的粗糙度亦指该研磨盘的切效率。
[0037]实施例一
[0038]本实施例的所述研磨垫清洁装置如图3所示，该装置至少包括:三个研磨盘20，该三个研磨盘的背面分别设有轴21，优选地，本实施例中所述研磨盘的形状为圆形，所述三个轴21的一端分别固定于三个所述研磨盘的背面的中心位置。优选地，所述研磨盘的表面垂直于与其固定的轴；如图3所示，本实施例中，所述三个轴中的每个轴21的另一端与一手臂22连接，也就是说，所述每个轴的另一端通过一枢纽结构23共同连接于一手臂22的一端；优选地，本实施例中，所述枢纽结构23设有使每个轴21和所述手臂22以所述轴21和手臂的连接点为中心、在任意方向发生转动和使所述每个轴与手臂之间相对固定的锁。也就是说，所述三个轴21与所述手臂22之间通过一枢纽结构23连接，并且，所述每个轴与所述手臂绕其连接端可以发生任意的不同方向的转动，该转动的中心为所述每个轴和手臂的连接点，即所述轴和所述手臂都可以以该连接点为中心发生任意方向的转动；当所述手臂和所述每个轴之间的位置需要固定时，该装置的所述枢纽结构还设有使得所述每个轴以及所述手臂彼此相对固定的锁；通过所述锁的作用，所述三个轴中的任意一个或几个轴都可以彼此相对固定，并且所述手臂也可以通过所述锁的作用与所述轴之间的位置相对固定；所述锁具有打开和关闭的功能，当所述锁关闭时，所述三个轴与手臂的位置相对固定；当所述锁打开时，所述轴和所述手臂可以绕着所述连接点发生转动。
[0039]本实施例中的所述研磨垫清洁装置中的所述三个研磨盘的正面分别具有不同的粗糙度，即该三个研磨盘的正面设有均匀分布的金刚石颗粒；所述三个研磨盘表面的金刚石颗粒的棱角锋利程度不同，棱角越锋利的金刚石颗粒分布在研磨盘的表面，该研磨盘的切削率越高。因此，该三个研磨盘分别具有不同的切削率，亦该三个研磨盘正面分别具有不同的粗糙度。
[0040]如图3所示，本实施例中的所述装置还包括固定所述手臂22所述另一端的支架24和接触于所述研磨盘正面的研磨垫25 ;所述研磨垫表面均匀分布有凹槽，所述凹槽用来分布研磨晶圆的研磨液。
[0041]作为本实用新型的研磨垫清洁装置的一种优选方案，如图3所示，所述三个研磨盘21通过所述枢纽结构相对固定时，每个研磨盘平面彼此互成60度夹角；并且该三个研磨盘与所述手臂22相对固定；其中一个研磨盘21的表面与所述手臂垂直，该研磨盘接触于所述研磨垫25并用于清除所述研磨垫表面凹槽中的研磨副产物。所述研磨副产物来自于晶圆的研磨过程中的研磨残留物。
[0042]优选地,本实施例中的所述研磨垫清洁装置还包括驱动所述三个研磨盘工作的马达和用于采集每个研磨盘使用寿命的控制器；所述控制器与所述马达连接。同时所述马达通过所述控制器控制所述每个研磨盘在研磨垫上的转动。
[0043]本实施例的研磨垫清洁装置的工作原理如下:当所述晶圆在所述研磨垫上研磨结束后，如图3所示的由三个研磨盘组成的用于研磨垫清洁装置会开始工作用于清除研磨垫上研磨副产物。
[0044]首先，由于所述三个研磨盘具有不同的切削率，因此，根据需要清洁的研磨垫来选择不同切削率的研磨盘，打开设有所述枢纽结构上的锁将需要用的研磨盘转动至所述研磨垫的上表面，其他两个研磨盘分别固定在所述需要用的该研磨盘的两侧，将三个研磨盘的位置调节成如图3所示的彼此平面互成60度的位置，同时所述手臂与所需要用的研磨盘背面的轴在一条直线上，然后关闭所述锁将所述三个研磨盘与所述手臂的位置固定。
[0045]然后，启动所述马达，通过与所述马达连接的控制器来控制处于研磨垫上表面的所述研磨盘运转，而其他两个研磨盘不发生转动。
[0046]当该实施例中处于所述研磨垫上表面的所述研磨盘使用一段时间后，其切削率会下降，清洁效果也会下降，因此，在再次使用时，将该装置中的另外两个研磨盘的位置进行调节，即该三个研磨盘可换着使用，优选地，当该三个研磨盘的切削率都下降至达到其自身的使用寿命时，在以后的使用过程中可以将不能使用的研磨盘拆卸进行更换，将新的研磨盘或切削率高的研磨盘安装在该装置中进行再次使用。
[0047]实施例二
[0048]本实施例的所述研磨垫清洁装置如图4所示，该装置至少包括:五个研磨盘20，该五个个研磨盘的背面分别设有轴21，优选地，本实施例中所述研磨盘的形状为圆形，所述五个轴21的一端分别固定于五个所述研磨盘的背面的中心位置。优选地，所述研磨盘的表面垂直于与其固定的轴；如图4所示，本实施例中，所述五个轴中的每个轴21的另一端与一手臂22连接，也就是说，所述每个轴的另一端通过一枢纽结构23共同连接于一手臂22的一端；优选地，本实施例中，所述枢纽结构23设有使每个轴21和所述手臂22以所述轴21和手臂的连接点为中心、在任意方向发生转动和使所述每个轴与手臂之间相对固定的锁。也就是说，所述三个轴21与所述手臂22之间通过一枢纽结构23连接，并且，所述每个轴与所述手臂绕其连接端可以发生任意的不同方向的转动，该转动的中心为所述每个轴和手臂的连接点，即所述轴和所述手臂都可以以该连接点为中心发生任意方向的转动；当所述手臂和所述每个轴之间的位置需要固定时，该装置的所述枢纽结构还设有使得所述每个轴以及所述手臂彼此相对固定的锁；通过所述锁的作用，所述五个轴中的任意一个或几个轴都可以彼此相对固定，并且所述手臂也可以通过所述锁的作用与所述轴之间的位置相对固定；所述锁具有打开和关闭的功能，当所述锁关闭时，所述五个轴与手臂的位置相对固定；当所述锁打开时，所述轴和所述手臂可以绕着所述连接点发生转动。
[0049]本实施例中的所述研磨垫清洁装置中的所述五个研磨盘的正面分别具有不同的粗糙度，即该五个研磨盘的正面设有均匀分布的金刚石颗粒；所述五个研磨盘表面的金刚石颗粒的棱角锋利程度不同，棱角越锋利的金刚石颗粒分布在研磨盘的表面，该研磨盘的切削率越高。因此，该五个研磨盘分别具有不同的切削率，亦该五个研磨盘正面分别具有不同的粗糙度。
[0050]如图4所示，本实施例中的所述装置还包括固定所述手臂22所述另一端的支架24和接触于所述研磨盘正面的研磨垫25 ;所述研磨垫表面均匀分布有凹槽，所述凹槽用来分布研磨晶圆的研磨液。
[0051]作为本实用新型的研磨垫清洁装置的一种优选方案，如图4所示，所述五个研磨盘21通过所述枢纽结构相对固定时，该五个研磨盘围成一个具有开口的正方体，处于与所述开口相对的正方体底面位置的研磨盘其表面与所述手臂垂直，位于所述正方体底面位置的该研磨盘接触于所述研磨垫并用于清除所述研磨垫表面的研磨副产物，所述研磨副产物来自于晶圆的研磨过程中的研磨残留物。
[0052]优选地，本实施例中的所述研磨垫清洁装置还包括驱动所述五个研磨盘工作的马达和用于采集每个研磨盘使用寿命的控制器；所述控制器与所述马达连接。同时所述马达通过所述控制器控制所述每个研磨盘在研磨垫上的转动。
[0053]本实施例的研磨垫清洁装置的工作原理如下:当所述晶圆在所述研磨垫上研磨结束后，如图4所示的由五个研磨盘组成的用于研磨垫清洁装置会开始工作用于清除研磨垫上研磨副产物。
[0054]首先，由于所述五个研磨盘具有不同的切削率，因此，根据需要清洁的研磨垫来选择不同切削率的研磨盘，打开设有所述枢纽结构上的锁将需要用的研磨盘转动至所述研磨垫的上表面，其他四个研磨盘分别固定组成如图4所示的正方体的四个面，同时所述手臂与所需要用的研磨盘背面的轴在一条直线上，然后关闭所述锁将所述五个研磨盘与所述手臂的位置固定。
[0055]然后，启动所述马达，通过与所述马达连接的控制器来控制处于研磨垫上表面的所述研磨盘运转，而其他四个研磨盘不发生转动。
[0056]当该实施例中处于所述研磨垫上表面的所述研磨盘使用一段时间后，其切削率会下降，清洁效果也会下降，因此，在再次使用时，将该装置中的另外四个研磨盘的位置进行调节，即该五个研磨盘可换着使用，优选地，当该五个研磨盘的切削率都下降至达到其自身的使用寿命时，在以后的使用过程中可以将不能使用的研磨盘拆卸进行更换，将新的研磨盘或切削率高的研磨盘安装在该装置中进行再次使用。
[0057]本实用新型的所述研磨垫清洁装置还可以是设有两个研磨盘的装置，并且优选地，当所述装置开始工作时，该两个所述研磨盘与所述手臂彼此相对固定；其中一个研磨盘表面与所述手臂垂直，该研磨盘接触于所述研磨垫并用于清除所述研磨垫表面的研磨副产物。而另一个研磨盘的位置随意摆放，只要不碰触与所述研磨垫接触的所述研磨盘即可，其工作原理与实施例一和实施例二中的清洁装置相同。
[0058]综上所述，使用本实用新型的所述研磨垫清洁装置对研磨后的研磨垫进行清洗的过程中，可以根据研磨盘切削率的情况适时地更换新的研磨盘从而保证能有效地将研磨垫表面的残留物清除彻底，从而不至于使得晶圆在研磨过程中被划伤而产生报废，提高产品生产的良率。所以，本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
[0059]上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属【技术领域】中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。
【权利要求】
1.一种研磨垫清洁装置，其特征在于，所述装置至少包括: 至少两个研磨盘；每个研磨盘的背面均设有一端固定于该研磨盘的轴；所述轴的另一端通过一枢纽结构共同连接于一手臂的一端；所述每个研磨盘正面分别具有不同的粗糙度。
2.根据权利要求1所述的研磨垫清洁装置，其特征在于:所述装置还包括固定所述手臂另一端的支架和接触于所述研磨盘正面的研磨垫；所述研磨垫表面均勻分布有凹槽。
3.根据权利要求2所述的研磨垫清洁装置，其特征在于:所述每个研磨盘的形状为圆形，其正面分别设有若干均匀分布的金刚石颗粒；所述每个研磨盘对所述研磨垫具有不同的切削率。
4.根据权利要求3所述的研磨垫清洁装置，其特征在于:固定于所述研磨盘背面的轴与该研磨盘表面垂直；所述枢纽结构设有使每个轴和所述手臂以所述轴和手臂的连接点为中心、在任意方向发生转动和使所述每个轴与手臂之间相对固定的锁。
5.根据权利要求4所述的研磨垫清洁装置，其特征在于:所述研磨盘有两个，该两个所述研磨盘与所述手臂彼此相对固定；其中一个研磨盘表面与所述手臂垂直，该研磨盘接触于所述研磨垫并用于清除所述研磨垫表面的研磨副产物。
6.根据权利要求4所述的研磨垫清洁装置，其特征在于:所述研磨盘有三个，该三个研磨盘相对固定且研磨盘平面彼此互成60度夹角；并且该三个研磨盘与所述手臂相对固定；其中一个研磨盘的表面与所述手臂垂直，该研磨盘接触于所述研磨垫并用于清除所述研磨垫表面的研磨副产物。
7.根据权利要求4所述的研磨垫清洁装置，其特征在于:所述研磨盘有五个，该五个研磨盘与所述手臂彼此相对固定，该五个研磨盘围成一个具有开口的正方体，处于与所述开口相对的正方体底面位置的研磨盘其表面与所述手臂垂直，该研磨盘接触于所述研磨垫并用于清除所述研磨垫表面研磨副产物。
8.根据权利要求1所述的研磨垫清洁装置，其特征在于:所述研磨垫清洁装置还包括驱动所述每个研磨盘工作的马达和用于采集每一研磨盘使用寿命的控制器；所述控制器连接于所述马达。
【文档编号】B24B53/007GK203973387SQ201420390677
【公开日】2014年12月3日 申请日期:2014年7月15日 优先权日:2014年7月15日
【发明者】魏红建 申请人:中芯国际集成电路制造(北京)有限公司