抛光回转工作台及抛光装置的制作方法

本发明涉及抛光技术领域，尤其是涉及一种抛光回转工作台及抛光装置。

背景技术：

随着微电子技术的迅猛发展，对电子器件的要求越来越高，传统的大型器件的设计已经不能满足当今微型化、高速化、精密化的迫切要求，这也就对集成电路(I C)特别是大规模集成电路提出了更高的要求。芯片越来越小，互联层越来越多，要实现多层布线，这就对晶圆表面的平整度、光滑度、洁净度提出了更高的要求。化学机械平坦化技术(CMP)是目前认可度最高、最有效的晶圆全局平坦化工艺技术。高精度旋转工作台作为CMP技术设备中的核心组成部分，直接影响着晶圆表面平整度、光滑度、洁净度的最终结果，整个旋转工作台的精度、稳定性、效率对整个CMP工艺的影响可见一斑。

CMP技术不同于普通的机械抛光，而是将机械研磨和化学腐蚀有机结合起来的高平整度、光滑度的全局平坦化技术。其中化学作用可以减少单纯的机械作用可能引起的物理损伤并依靠抛光液与晶圆的腐蚀作用来提高抛光效率，机械作用可以保证整个材料表面抛光的同步进行，平整度高。

如图1所示，现有技术一中采用电机附加减速机与传动轴4相连，传动轴4带动工作台旋转。采用一对圆锥辊子轴承16用于轴向和径向的定位，该结构中由于支撑轴15本身直径足够大所以在轴承以上部分采用直径阶梯递增的形式。

该方案中为了减小受力时的挠曲度，不仅要调节轴承以上部分各阶梯段的直径和厚度还需增大圆锥辊子轴承16的直径(以减小约束位置与受力位置之间的距离)从而导致整体尺寸较大，过多的占用了有效空间。由于圆螺母18无防松措施连续长时间工作的条件下，可能会引起松动，导致轴承内外圈之间的游隙增大，轴承的刚性降低、甚至滑落。由于支撑轴15、箱体17的精度以及安装误差难以控制而导致轴承内外圈倾斜。为了保证轴承在受负载旋转过程中不产生震动，对支撑轴15和箱体17造成摩擦，需要求轴承内圈与支撑轴15之间以及轴承外圈与箱体17内壁之间均需过盈配合安装，转配难度较大。

如图2所示，现有技术二中采用电机附加减速机与传动轴4相连，传动轴4带动工作台旋转。在传动轴4和工作台之间装有推力圆柱辊子轴承19，基座20和传动轴4之间采用圆锥辊子轴承16用于轴向定位，有效减小了工作台端面轴向跳动的影响因素——只与推力圆柱辊子轴承19的轴向跳动有关。

该方案中由于推力圆柱辊子轴承19在旋转过程中由于两端线速度不等，滚子在套圈滚动时不可避免的产生滑动，因此其可承受的有效转速受到限制。为了工作台与传动轴4之间的连接以及推力圆柱辊子轴承19的压紧，工作台中间必须开孔，导致工作台的整体尺寸加大。该结构较为复杂，对于该结构进行密封和润滑有一定的难度。

现有的回转工作台不能够实现低速高刚性的回转运动，可靠性差。

技术实现要素：

本发明的一个目的在于提供一种抛光回转工作台，以解决现有的回转工作台不能够实现低速高刚性的回转运动，可靠性差的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明采用了以下技术方案；本发明第一方面提供的抛光回转工作台，其中，包括：工作台、支座和传动轴；所述工作台与所述支座之间设置有轴承，所述传动轴由伺服电机驱动转动，从而通过谐波减速机带动所述工作台转动。

本发明提供的抛光回转工作台中所述传动轴由伺服电机驱动转动，从而通过谐波减速机带动所述工作台转动，由谐波减速机具有抱闸功能，防止工作台静止时由于外力导致工作台旋转，造成晶圆损伤。谐波减速机具有高转矩和精确定位的性能，且具有大的减速比范围。采用谐波减速机具有可靠性好和结构简单等优点。

在上述任一技术方案中，进一步的，所述谐波减速机包括由外向内依次套设的钢轮、柔轮和波发生器，所述传动轴套设于所述波发生器内，所述柔轮与所述钢轮通过齿轮啮合，所述钢轮与所述工作台固定连接。

在上述任一技术方案中，进一步的，所述钢轮包括上钢轮和下钢轮，所述上钢轮与所述工作台固定连接。

在上述任一技术方案中，进一步的，所述传动轴通过减速机联轴器与所述波发生器连接。

在上述任一技术方案中，进一步的，所述轴承为交叉滚子轴承。

在上述任一技术方案中，进一步的，所述传动轴通过传动轴联轴器与所述伺服电机的转轴连接。

在上述任一技术方案中，进一步的，所述支座上对应于所述工作台设置有挡块。

在上述任一技术方案中，进一步的，所述挡块上设置有角度传感器。可实现工作台一定角度的旋转限位。工作台根据工作需要可进行替换。

在上述任一技术方案中，进一步的，所述工作台上设置有多个工位。工作台上设置有两个、三个或多个工位。多个工位绕工作平台的周向均布。

本发明提供了一种抛光装置，其中，包括如上所述的抛光回转工作台。

采用上述技术方案，本发明具有如下有益效果：

本发明提供的抛光回转工作台中所述传动轴由伺服电机驱动转动，从而通过谐波减速机带动所述工作台转动，由谐波减速机具有抱闸功能，防止工作台静止时由于外力导致工作台旋转，造成晶圆损伤。谐波减速机具有高转矩和精确定位的性能，且具有大的减速比范围。采用谐波减速机具有可靠性好和结构简单等优点。

进一步的，所述谐波减速机包括由外向内依次套设的钢轮、柔轮和波发生器，所述传动轴套设于所述波发生器内，所述柔轮与所述钢轮通过齿轮啮合，所述钢轮与所述工作台固定连接。

进一步的，所述轴承为交叉滚子轴承。

进一步的，所述支座上对应于所述工作台设置有挡块。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述部分中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明背景技术提供的技术方案一的结构示意图；

图2为本发明背景技术提供的技术方案二的结构示意图；

图3为本发明实施例一提供的抛光回转工作台的结构示意图；

图4为图3的放大示意图；

图5为本发明实施例二提供的抛光回转工作台中工作台的结构示意图。

附图标记：

1：工作台； 2：减速机联轴器； 3：谐波减速机；

4：传动轴； 5：支座； 6：伺服电机；

7：传动轴联轴器； 8：挡块； 9：交叉滚子轴承；

10：工作位； 11：上钢轮； 12：下钢轮；

13：柔轮； 14：波发生器； 15：支撑轴；

16：圆锥辊子轴承； 17：箱体； 18：圆螺母；

19：推力圆柱辊子轴承； 20：基座。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合具体的实施方式对本发明做进一步的解释说明。

实施例一

如图3和图4所示，本发明第一方面的实施例提供的抛光回转工作台，包括：工作台1、支座5和传动轴4；所述工作台1与所述支座5之间设置有轴承，所述传动轴4由伺服电机6驱动转动，从而通过谐波减速机3带动所述工作台1转动。

本发明提供的抛光回转工作台1中所述传动轴4由伺服电机6驱动转动，从而通过谐波减速机3带动所述工作台1转动，由谐波减速机3具有抱闸功能，防止工作台1静止时由于外力导致工作台1旋转，造成晶圆损伤。谐波减速机3具有高转矩和精确定位的性能，且具有大的减速比范围。采用谐波减速机3具有可靠性好和结构简单等优点。

伺服电机6可以固定在支座5上，伺服电机6带动传动轴4转动。

在上述任一技术方案中，进一步的，所述谐波减速机3包括由外向内依次套设的钢轮、柔轮13和波发生器14，所述传动轴4套设于所述波发生器14内，所述柔轮13与所述钢轮通过齿轮啮合，所述钢轮与所述工作台1固定连接。

在上述任一技术方案中，进一步的，所述钢轮包括上钢轮11和下钢轮12，所述上钢轮11与所述工作台1固定连接。上钢轮11可以通过螺钉与工作台1连接，上钢轮11带动工作台1转动，下钢轮12与支座5固定。

在上述任一技术方案中，进一步的，所述传动轴4通过减速机联轴器2与所述波发生器14连接。

在上述任一技术方案中，进一步的，所述轴承为交叉滚子轴承9。

交叉滚子轴承9内滚柱与滚柱之间有一间隔子隔开，可防止滚柱与滚柱之间的摩擦以及旋转扭矩的增加。滚柱与滚动轨道之间为线接触，因此有很大的承载负荷区域，因此轴承的弹性变形小，使用寿命长。交叉滚柱轴承中滚柱以90°夹角相互交错，可同时承受轴向负荷、径向负荷以及力矩负荷等不同方向的负荷力。

在上述任一技术方案中，进一步的，所述传动轴4通过传动轴联轴器7与所述伺服电机6的转轴连接。

在上述任一技术方案中，进一步的，所述支座5上对应于所述工作台1设置有挡块8。

在上述任一技术方案中，进一步的，所述挡块8上设置有角度传感器。可实现工作台1一定角度的旋转限位。工作台1根据工作需要可进行替换。

本发明提供了一种抛光装置，其中，包括如上所述的抛光回转工作台1。抛光装置还包括设置于抛光回转工作台1上的抛光头。

实施例二

如图5所示，在本实施例提供的抛光回转工作台1中，在所述工作台1上设置有多个工位。工作台1上设置有两个、三个或多个工位。多个工位绕工作平台的周向均布。

优选的，工作位10为四个，工作台1为十字形，工作位10设置于工作台1的四周。工作位10也可以是单圆盘结构。其余同实施例一，此处不再赘述。

本发明提供的回转工作台1中伺服电机6通过传动轴联轴器7与传动轴4相连，传动轴4通过减速机联轴器2与谐波减速机3的波波发生器14相连，工作台1与谐波减速机3的上钢轮11固定通过交叉滚子轴承9实现绕支座5旋转。

采用伺服电机6+谐波减速机3+交叉滚柱轴承+可更换工作台1面，属于伺服电机6+减速机驱动工作台1的一种。由伺服电机6通过谐波减速机3驱动相关的机械连接件带动抛光工作台1在交叉滚子轴承9上实现低速(该速度由电机的转速和谐波减速机3的减速比决定)高刚性的回转运动。

综上所述，本发明提供的抛光回转工作台中所述传动轴由伺服电机驱动转动，从而通过谐波减速机带动所述工作台转动，由谐波减速机具有抱闸功能，防止工作台静止时由于外力导致工作台旋转，造成晶圆损伤。谐波减速机具有高转矩和精确定位的性能，且具有大的减速比范围。采用谐波减速机具有可靠性好和结构简单等优点。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在上面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。