研磨装置的制作方法

本实用新型属于半导体设备技术领域，特别是涉及一种研磨装置。

背景技术：

研磨是半导体制造领域常用的手段，研磨的主要设备一般包括：研磨台、研磨垫(Pad)、研磨头，研磨垫设置于研磨台上，研磨头上装配有待研磨晶圆，待研磨晶圆与研磨垫接触，研磨液以一定的速率流到研磨垫的表面，研磨头给待研磨晶圆施加一定的压力，使得待研磨晶圆的待研磨面与研磨垫产生机械接触，在研磨过程中，研磨头、研磨台旋转，通过机械和化学作用去除待研磨晶圆表面的薄膜，从而达到待研磨晶圆表面平坦化的目的。

在传统的研磨过程当中，如化学机械研磨过程中，研磨头上部会有研磨液结晶颗粒产生，一旦颗粒掉落在研磨垫上，就会造成晶圆研磨效果受到影响，引起晶圆被划伤的缺陷，严重时候会导致整片晶圆报废，同样，研磨头等结构上的其他污染物或者旋转轴旋转等产生的污染物也可能掉落，也会影响晶圆质量。

因此，如何提供一种研磨装置，以解决现有技术中的上述问题实属必要。

技术实现要素：

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装置，用于解决现有技术中研磨头等结构上的污染物掉落对研磨晶圆的质量影响等问题。

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装置，包括：

研磨头结构；以及

抽气装置，设置于所述研磨头结构上方，以除去所述研磨头结构上的污染物。

作为本实用新型的一种可选方案，所述研磨装置还包括旋转轴及固定支架，其中，所述旋转轴连接于所述固定支架与所述研磨头结构之间，所述抽气装置设置于所述旋转轴的外围且位于所述研磨头结构与所述固定支架之间。

作为本实用新型的一种可选方案，所述研磨装置还包括托盘结构，所述托盘结构设置于所述旋转轴的外围且位于所述抽气装置与所述固定支架之间并与所述固定支架相接触。

作为本实用新型的一种可选方案，所述抽气装置包括排气腔室以及与所述排气腔室相连通的排气管路，其中，所述排气腔室呈环形且套置于所述旋转轴的外围。

作为本实用新型的一种可选方案，所述排气腔室的内环边缘与所述旋转轴之间形成一间隙，所述间隙介于3mm-10mm之间；所述排气腔室的外环边缘在所述研磨头结构的上表面的正投影与所述研磨头结构的外缘之间的距离小于等于1mm；所述排气腔室的底部与所述研磨头结构的上表面之间的距离介于8mm-15mm之间。

作为本实用新型的一种可选方案，所述排气腔室包括至少两个排气腔单元，所述抽气装置包括至少两条所述排气管路，其中，各所述排气腔单元拼接形成所述排气腔室，且各所述排气腔单元分别对应与一所述排气管路相连通。

作为本实用新型的一种可选方案，所述抽气装置还包括驱动装置，所述驱动装置与各所述排气腔单元相连接，以带动各所述排气腔单元的移动。

作为本实用新型的一种可选方案，所述驱动装置包括气缸及马达中的至少一种，当所述驱动装置包括所述气缸时，所述气缸通过一连接结构带动所述排气腔单元移动，且所述气缸设置于所述固定支架上。

作为本实用新型的一种可选方案，所述研磨装置还包括控制装置，所述抽气装置还包括与所述排气腔室相连通抽气泵装置，其中，所述控制装置与所述驱动装置相连接，以控制所述驱动装置工作，所述控制装置与所述抽气泵装置相连接，以控制所述抽气泵装置工作。

作为本实用新型的一种可选方案，所述抽气装置还包括至少两个与所述排气腔单元对应的导轨装置，其中，所述导轨装置设置于所述固定支架上，所述排气腔单元沿对应的所述导轨装置移动。

如上所述，本实用新型的研磨装置，通过抽气装置的设置，除去研磨头等结构上的颗粒等污染物，从而防止上述污染物掉落到研磨晶圆上，防止污染物对晶圆研磨效果的影响，改善颗粒散落风险，提升研磨效果，减少了晶圆因此而造成报废的情况，同时，对抽气装置进行改进，可移动的排气腔室有利于研磨装置的研磨头结构的更换。

附图说明

图1显示为本实用新型一示例提供的研磨装置的结构示意图。

图2显示为本实用新型另一示例提供的研磨装置的结构示意图。

图3显示为本实用新型一示例提供的气缸的结构示意图。

图4显示为本实用新型一示例提供的提供的气缸的安装结构示意图。

图5显示为本实用新型对比例提供的研磨装置的结构示意图。

元件标号说明

100 研磨头结构

101 旋转轴

102 固定支架

103 排气腔室

103a 排气腔单元

104 排气管路

105 气缸

105a 进气口

105b 排气口

106 导轨装置

107 连接结构

108 控制装置

109 托盘结构

110 污染物

200 研磨垫

300 研磨垫

301 研磨头结构

302 旋转轴

303 固定支架

304 托盘结构

305 轴承

306 污染物

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士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及功效。

请参阅图1至图5。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。

如图1-4所示，本实用新型提供一种研磨装置，包括：

研磨头结构100；以及

抽气装置，设置于所述研磨头结构100上方，以除去所述研磨头结构上的污染物110。

具体的，本实用新型提供一种研磨装置，如用于化学机械研磨的研磨装置，在该研磨装置中，设置一抽气装置，从而可以将研磨头结构100上的污染物去除，其中，污染物可以是颗粒状污染物，如在传统化学机械研磨过程中，研磨头结构上部会有研磨液结晶颗粒产生，一旦颗粒掉落在研磨垫200上，就会造成晶圆研磨效果收到影响，严重时候会导致整片晶圆报废，而本实用新型通过增加抽气装置的方式，可以通过抽气的方式将这些颗粒等污染物去除，抽气方式可以是负压抽气方式，抽气装置可以是将研磨头结构上的污染物吸起的装置。

作为示例，所述研磨装置还包括旋转轴101及固定支架102，其中，所述旋转轴101连接于所述固定支架102与所述研磨头结构100之间，所述抽气装置设置于所述旋转轴101的外围且位于所述研磨头结构100与所述固定支架102之间。

具体的，在一示例中，参见图1所示，本实用新型提供的研磨装置还包括旋转轴101及固定支架102，其中，所述旋转轴(spindle)101与所述研磨头结构100相连接，旋转轴(spindle)可以带动磨头结构(head)同步转轴进行研磨，如可以与一轴承(bearing)配合进行转动，参见图5所示，与轴承305进行配合，另外，所述固定支架(Carriage)102，可以是一端与所述旋转轴相连接，另一端与一导轨相连接的结构，所述固定支架102可以与沿所述导轨进行滑动，如导轨可以是一环形导轨，所述固定支架102可以围绕环形导轨进行旋转，到达指定位置后就可以在导轨上进行固定，此时，旋转轴101可以带动研磨头结构100同步转轴进行研磨，进一步，在一示例中，一个导轨上可以设置多个固定支架102。在该示例中，所述抽气装置设置于所述旋转轴101的外围且位于所述研磨头结构100与所述固定支架102之间。

作为示例，所述研磨装置还包括托盘结构109，所述托盘结构109设置于所述旋转轴101的外围且位于所述抽气装置与所述固定支架102之间并与所述固定支架102相接触。

具体的，在一示例中，所述研磨装置还包括一托盘结构109，如图2所示，所述托盘结构109设置在所述研磨头结构100的上方，且在一示例中，所述托盘结构109呈环形并套置在所述旋转轴101的外围，其中，所述托盘结构109可以接收阻挡颗粒物等，也会有托盘结构内积累的微小颗粒会随着部件的运动而发生掉落，掉落到研磨头结构以及研磨垫上，从而引起晶圆被划伤的缺陷，在一示例中，托盘结构109的外缘在研磨头结构100上的正投影小于研磨头结构外缘的尺寸，在另一可选示例中，所述托盘结构位于所述抽气装置与所述固定支架102之间，从而可以接收上部的污染物，防止颗粒等污染物对后续的需要研磨的晶圆的影响，在进一步示例中，如图2所示，所述托盘结构与所述固定支架相接触，即托盘结构的上表面紧贴固定支架的下表面，从而进一步有利于下方的所述抽气装置通过抽气去除污染物。

作为示例，所述抽气装置包括排气腔室103以及与所述排气腔室103相连通的排气管路104，其中，所述排气腔室103呈环形且套置于所述旋转轴101的外围。

具体的，在一示例中，参见图1及图2所示，提供一种抽气装置的结构，包括排气腔室103和排气管路104，其中，排气腔室103可以将研磨头结构上方的污染物吸起，吸起的污染物可以自所述排气管路104排除，从而达到将研磨头结构100上的污染物去除的目的。在一示例中，所述排气腔室103可以是在靠近所述研磨头结构100的一侧，也即所述排气腔室的底部，设置若干个抽气口，从而自所述抽气口将污染物吸取，另外，所述排气腔室103还可以是底部完全开口的结构，从而直接将下方的污染物吸取，吸取的污染物再自所述排气管路排除，另外，所述排气管路104可以是一条与所述排气腔室103相连通的管路，以将污染物导出去，当然，也可以是多条分别与排气腔室连通的管路，从而多条排气管路可以提高污染物去除效率。另外，在一示例中，所述排气腔室103的形状呈环形，即形成一环形腔体，如图1所示，环绕套置在所述旋转轴101上，从而可以有效吸附研磨头结构上的污染物颗粒等。

作为示例，所述排气腔室103的内环边缘与所述旋转轴101之间形成一间隙d1，所述间隙介于3mm-10mm之间。

作为示例，所述排气腔室103的外环边缘在所述研磨头结构100的上表面的正投影与所述研磨头结构的外缘之间的距离d2小于等于1mm。

作为示例，所述排气腔室103的底部与所述研磨头结构100的上表面之间的距离d3介于8mm-15mm之间。

具体的，在一示例中，如图1中的d1所示，环形的排气腔室103环绕所述旋转轴101设置，且所述排气腔室103内环一侧，即环绕所述旋转轴101靠近所述旋转轴表面的一侧，与所述旋转轴101之间形成一间隙d1，例如，在一示例中，所述旋转轴101为圆柱形，所述环形腔室103呈圆环形，且二者的中心轴线重合，则所述间隙即为同一水平面上的过二者的中心的直线截在所述旋转轴表面与排气腔室内环表面之间的距离，在一示例中，该间隙介于3mm-10mm之间，本示例中选择为5mm，从而这一预留间隙可以使得旋转轴旋转时不会摩擦排气腔室，提高设备及污染物去除过程的稳定性。

另外，在一示例中，还设置所述排气腔室103的外缘边缘与所述研磨头结构100边缘之间的距离，如图1中的d2所示，即所述排气腔室103的外环边缘在所述研磨头结构100的上表面的正投影与所述研磨头结构100的外缘之间的距离，例如，在一示例中，所述排气腔室103呈圆环形，所述研磨头结构100呈圆柱形，且二者的中心轴线重合，则该距离是指同一水平面上的的过二者的中心的直线截在所述排气腔室的外环边缘与所述研磨头结构的外缘之间的距离，在一示例中，该距离小于等于1mm，可以是0.2mm、0.5mm等，从而可以使排气腔室(chamber)几乎可以覆盖住研磨头结构，提高污染物的吸收效率。此外，在另一示例中，设置所述排气腔室103的底部与所述研磨头结构100的上表面之间的距离，如图1中的d3所示，即所述排气腔室的下表面与与所述排气腔室靠近的所述研磨头结构100的上表面之间的距离，在一示例中，该距离介于8mm-15mm之间，可以是10mm、12mm等，从而可以防止排气腔室移动或者研磨头结构移动时对研磨头结构有刮蹭到。

作为示例，所述排气腔室103包括至少两个排气腔单元，所述抽气装置包括至少两条所述排气管路104，其中，各所述排气腔单元拼接形成所述排气腔室，且各所述排气腔单元分别对应与一所述排气管路相连通。

具体的，在一示例中，设置所述排气腔室103由至少两个排气腔单元构成，可以参见图4中的排气腔单元103a，各所述排气腔单元拼接形成所述排气腔室，例如，排气腔室103可以由两部分组成，如，当所述排气腔室103呈圆环形时，所述排气腔单元呈半圆环形，所述排气腔室由两个所述排气腔单元拼接形成，当然，所述排气腔单元也可以是三个及其以上，另外，这里的拼接可以是排气腔单元之间相互靠近，也可以是相连的排气腔单元之间通过可活动连接的方式在界面处固定，另外，各所述排气腔单元相邻的侧面之间可以是各自封闭的，也可以是开放的，在一可选示例中，各所述排气腔单元构成独立的个体，相邻侧面之间封闭，自底部进行污染物吸附。另外，当所述排气腔室103包括至少两个所述排气腔单元时，也进一步设置对应的多个排气管路104，从而每一所述排气管路104分别与一排气腔单元相连通设置，可以有效的将吸附的污染物排除。

作为示例，所述抽气装置还包括驱动装置，所述驱动装置与各所述排气腔单元相连接，以带动各所述排气腔单元的移动。

作为示例，所述驱动装置包括气缸105及马达中的至少一种。

作为示例，当所述驱动装置包括所述气缸105时，所述气缸105通过一连接结构107带动所述排气腔单元移动，在一示例中，所述气缸105设置于所述固定支架102上。

具体的，在一示例中，当所述排气腔室103包括至少两个所述排气腔单元时，还设置与所述排气腔单元相连接的驱动装置，所述驱动装置可以带动各所述排气腔单元移动，从而将所述排气腔单元移开远离所述旋转轴101的位置，从而有利于进行研磨头结构的更换。

另外，对于所述驱动装置，可以是马达或者气缸105，可以带动各所述排气腔单元进行移动即可，如图1和2所示，气缸可以通过连接结构107带动排气腔单元进行移动。在一可选示例中，当选择所述气缸105作为所述驱动装置时，其结构及设置如图3和图4所示，气缸105的工作原理参见图3所示，基于进气口105a和排气口105b可以推动杆件运动，进而带动排气腔单元移动，该示例中，气缸105通过一连接结构107与所述排气腔单元相连接，当自所述气缸的进气口105a通过气体时，在所述连接结构107的带动下，各所述排气腔单元相互靠近闭合，呈吸附工作状态，当自所述气缸的排气口通入气体时，在所述连接结构107的带动下，各所述排气腔单元相对远离，远离所述旋转轴101，参见图4所示，所述排气腔单元103a相互分离，从而可以方便进行研磨头结构的更换。

作为示例，所述抽气装置还包括至少两个与所述排气腔单元对应的导轨装置106，其中，所述导轨装置106设置于所述固定支架102上，所述排气腔单元沿对应的所述导轨装置移动。

具体的，在一示例中，还设置与所述排气腔单元相对应的导轨装置106，在一示例中，所述导轨装置106设置在所述固定支架102上，参见图1、图2所示，从而可以使得在所述驱动装置的作用下，所述排气腔单元沿所述导轨装置106移动，在进一步可选示例中，如图4所示，所述气缸105设置在所述固定支架上且靠近所述导轨装置106的位置，从而可以有利于控制排气腔单元沿所述导轨装置106进行移动。

作为示例，所述研磨装置还包括控制装置108，所述抽气装置还包括一与所述排气腔室103相连通抽气泵装置(图中未示出)，其中，所述控制装置与所述驱动装置相连接，以控制所述驱动装置工作；所述控制装置与所述抽气泵装置相连接，以控制所述抽气泵装置工作。

具体的，本实用新型的研磨装置中还设置一控制装置108，在一示例中，所述控制装置108与所述驱动装置相连接，以控制所述驱动装置工作，从而控制所述排气腔单元的移动，另外，在一可选示例中，所述抽气装置还包括一与所述排气腔室相连通抽气泵装置，通过所述抽气泵装置实现所述排气腔室对所述污染物的吸附以及污染物的排除，例如，所述抽气泵装置可以设置在所述排气管路远离所述排气腔室的另一端，从而实现上述功能，进一步，所述抽气泵装置与所述控制装置108相连接，从而控制装置可以控制所述抽气泵装置的工作，如可以通过在所述控制装置108上设置一排气阀实现，开启所述排气阀，所述抽气泵装置进行工作实现上述功能，关闭所述排气阀，所述抽气泵装置停止工作，所述排气腔室停止进行污染物吸附。具体的，在一可选示例中，所述控制装置包括第一控制模块及第二控制模块，其中，所述第一控制模块用于控制所述排气腔单元的移动，如通过控制所述驱动装置实现，如通过控制气缸的排气吸气实现，所述第二控制模块用于控制所述排气腔室的污染物吸附，如通过控制所述抽气泵装置实现，所述第一控制模块单元与所述第二控制模块单元可以独立进行各自的工作。

另外，如图5所示，本实用新型还提供一对比例，该对比例中的研磨装置不设置所述抽气装置，该对比例中的研磨装置包括固定支架303、研磨头结构301以及连接在二者之间的旋转轴302，旋转轴302可以与轴承305配合工作，带动研磨头结构301进行旋转，还包括设置在旋转轴外围研磨头结构301上方的托盘结构304，该对比例中，托盘结构304中积累的以及研磨头结构301表面的结晶颗粒物很容易掉落到研磨垫300上，当然，研磨头结构301表面的污染物306(颗粒)可能是托盘结构304上掉落的，尤其会随着部件的运动发生掉落，从而引起研磨垫300上研磨的晶圆被划伤，造成晶圆研磨效果受到影响，严重时候会导致整片晶圆报废。

综上所述，本实用新型提供一种研磨装置，研磨装置包括：研磨头结构；以及抽气装置，设置于所述研磨头结构上方，以除去所述研磨头结构上的污染物。通过上述方案，本实用新型的研磨装置，通过抽气装置的设置，除去研磨头等结构上的颗粒等污染物，从而防止上述污染物掉落到研磨晶圆上，防止污染物对晶圆研磨效果的影响，改善颗粒散落风险，提升研磨效果，减少了晶圆因此而造成报废的情况，同时，对抽气装置进行改进，可移动的排气腔室有利于研磨装置的研磨头结构的更换。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。

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。