研磨盘打磨装置的制作方法

1.本技术实施例涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种研磨盘打磨装置。


背景技术：

2.在晶圆或其他半导体结构的加工与制作的过程中，需要使用化学机械研磨装置(cmp)对晶圆进行平坦化处理。化学机械研磨装置包括研磨头、抛光垫以及研磨台，将抛光垫设置在研磨台上，将待研磨的晶圆放置在研磨头正对抛光垫的一端，研磨时，旋转的研磨头以一定的压力将晶圆压在旋转的抛光垫上，以达到化学机械共同作用进行研磨的作用。为保持抛光垫的抛光效果，化学机械研磨装置中还设置有研磨盘，以便对抛光垫进行修整。
3.为保证加工质量，研磨盘需要周期性更换。相关技术中，通常是将新的研磨盘直接安装在化学机械研磨装置上，然后进行打磨，打磨完成之后才能用于生产，导致设备的有效生产时间减少，生产效率降低。


技术实现要素：

4.本技术实施例提供一种研磨盘打磨装置，可以解决相关技术中有效生产时间少，生产效率低下的问题。
5.根据一些实施例，本技术实施例提供一种研磨盘打磨装置，包括：加工台、设置在所述加工台上的研磨臂和控制装置；
6.所述加工台上还设置有用于承接抛光垫的第一转动装置；
7.所述研磨臂正对所述抛光垫的一端设置有研磨盘以及第二转动装置，所述第二转动装置与所述研磨盘传动连接；
8.所述控制装置与所述第一转动装置和所述第二转动装置连接，所述控制装置用于在控制所述第一转动装置驱动所述抛光垫转动的同时，控制所述第二转动装置驱动所述研磨盘转动，以对所述抛光垫进行打磨。
9.在一种可能的实现方式中，还包括测量装置，所述测量装置设置在所述加工台上，所述测量装置用于检测所述抛光垫的厚度；所述控制装置与所述测量装置电连接，所述控制装置用于根据所述抛光垫的厚度以及研磨时间实时确定所述研磨盘的切削速率，并且在所述切削速率达到预定值时，控制所述第一转动装置和第二转动装置停止工作。
10.在一种可能的实现方式中，还包括测量装置，所述测量装置设置在所述加工台上，所述测量装置用于检测所述抛光垫的厚度；所述控制装置与所述测量装置电连接，所述控制装置用于在预设时间后，根据所述抛光垫的厚度确定所述研磨盘的切削速率，并且在所述切削速率达到预定值时，控制所述第一转动装置和第二转动装置停止工作。
11.在一种可能的实现方式中，所述测量装置包括测厚传感器，所述测厚传感器具有接触头，所述接触头用于与所述抛光垫表面接触。
12.在一种可能的实现方式中，所述控制装置还用于在所述第一转动装置和所述第二转动装置运行预设时间后控制所述第一转动装置和所述第二转动装置停止工作。
13.在一种可能的实现方式中，所述研磨臂上设置有纵向移动装置，所述纵向移动装置与所述研磨盘连接，以带动所述研磨盘沿垂直于所述抛光垫所在的平面移动；所述控制装置还与所述纵向移动装置连接，所述控制装置用于控制所述纵向移动装置带动所述研磨盘沿垂直于所述抛光垫所在的平面移动，以使所述研磨盘与所述抛光垫之间具有预设压力。
14.在一种可能的实现方式中，所述纵向移动装置包括驱动气缸，所述驱动气缸的活塞杆与所述第二转动装置连接，所述驱动气缸的缸体与所述研磨臂连接。
15.在一种可能的实现方式中，所述第二转动装置包括驱动电机，所述驱动电机的输出端与所述研磨盘连接。
16.在一种可能的实现方式中，所述加工台上还设置有第三转动装置，所述第三转动装置与所述研磨臂传动连接，所述第三转动装置用于驱动所述研磨臂沿垂直于所述抛光垫所在平面的轴线转动。
17.在一种可能的实现方式中，还包括设置在所述加工台上清洗位置的清洁装置；
18.所述第三转动装置用于在打磨所述抛光垫后，驱动所述研磨盘转动至所述清洗位置，所述清洁装置用于对所述研磨盘进行清洁。
19.在一种可能的实现方式中，所述清洁装置包括刷头和清洗装置，
20.所述刷头通过升降装置与所述加工台连接，所述升降装置用于驱动所述刷头移动至与所述研磨盘接触；
21.所述清洗装置包括第一喷头以及与所述第一喷头连通的清洗设备，所述清洗设备用于向所述第一喷头输送清洗液，以将清洗液喷洒至所述研磨盘。
22.在一种可能的实现方式中，所述清洁装置还包括干燥设备，所述干燥设备包括第二喷头以及与所述第二喷头连通的气体输送装置，所述气体输送装置用于向所述第二喷头输送干燥气体，以使所述干燥气体喷向所述研磨盘。
23.在一种可能的实现方式中，还包括输送装置，所述输送装置设置在所述加工台上，所述输送装置用于将研磨液输送至所述抛光垫表面。
24.在一种可能的实现方式中，还包括检测装置，所述检测装置设置在所述加工台上，所述检测装置用于检测所述研磨盘的研磨端。
25.在一种可能的实现方式中，所述检测装置包括显微镜。
26.本技术实施例提供的研磨盘打磨装置，包括加工台、设置在加工台上的研磨臂和控制装置；加工台上还设置有用于承接抛光垫的第一转动装置；研磨臂正对抛光垫的一端设置有研磨盘以及第二转动装置，第二转动装置与研磨盘传动连接；控制装置与第一转动装置和第二转动装置连接，控制装置用于在控制第一转动装置驱动抛光垫转动的同时，控制第二转动装置驱动研磨盘转动，以对抛光垫进行打磨。相比于相关技术中，新的研磨盘需要在化学机械研磨装置上打磨之后才能用于生产的技术方案来说，将新的研磨盘使用研磨盘打磨装置打磨完成之后，在化学机械研磨装置需要更换研磨盘时，直接更换打磨完成之后的研磨盘并进行生产，有利于提高生产效率，增加设备的有效生产时间。
附图说明
27.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现
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技术的一些实施例，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。
28.图1为本技术实施例提供的一种研磨盘打磨装置打磨状态的结构示意图；
29.图2为本技术实施例提供的一种研磨盘打磨装置的研磨臂的结构示意图；
30.图3为本技术实施例提供的一种研磨盘打磨装置清洁状态的结构示意图。
具体实施方式
31.为了清楚理解本技术的技术方案，首先对相关技术的方案进行详细介绍。
32.化学机械研磨装置包括研磨头、抛光垫以及研磨台，将抛光垫设置在研磨台上，将待研磨的晶圆放置在研磨头正对抛光垫的一端，研磨时，旋转的研磨头以一定的压力将晶圆压在旋转的抛光垫上，以达到化学机械共同作用进行研磨的作用。抛光垫工作一段时间以后，抛光垫表面的粗糙度降低，为保持抛光垫的抛光效果，化学机械研磨装置中还设置有研磨盘，研磨盘用于与抛光垫接触的端面上设置有金刚石，旋转的研磨盘能够以一定的压力研磨抛光垫，从而对抛光垫进行修整，使得抛光垫表面具有一定的粗糙度。
33.研磨盘工作一段时间以后，金刚石容易发生磨损，影响研磨质量。为保证加工质量，研磨盘需要周期性更换。相关技术中，通常是将新的研磨盘直接安装在化学机械研磨装置上，然后进行打磨，打磨完成之后才能用于生产，导致设备的有效生产时间减少，生产效率降低。
34.有鉴于此，本技术实施例提供一种研磨盘打磨装置，包括设置在加工台上的研磨臂和控制装置；加工台上还设置有用于承接抛光垫的第一转动装置；研磨臂正对抛光垫的一端设置有研磨盘以及第二转动装置，第二转动装置与研磨盘传动连接；控制装置与第一转动装置和第二转动装置连接，控制装置用于在控制第一转动装置驱动抛光垫转动的同时，控制第二转动装置驱动研磨盘转动，以对抛光垫进行打磨。相比于相关技术中，新的研磨盘需要在化学机械研磨装置上打磨之后才能用于生产的技术方案来说，将新的研磨盘使用研磨盘打磨装置打磨完成之后，在化学机械研磨装置需要更换研磨盘时，直接更换打磨完成之后的研磨盘并进行生产，有利于提高生产效率，增加设备的有效生产时间。
35.为了使本技术实施例的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，均属于本技术保护的范围。
36.如图1、图2及图3所示，研磨盘21打磨装置包括加工台10、设置在加工台10上的研磨臂20和控制装置，加工台10上还设置有用于承接抛光垫11的第一转动装置；研磨臂20正对抛光垫11的一端设置有研磨盘21以及第二转动装置22，第二转动装置22与研磨盘21传动连接。
37.示例性的，加工台10可以为平台结构，便于将加工台10放置在水平地面上。抛光垫11可以设置在加工台10上，并使抛光垫11的平面平行于加工台10的平面，相应的，研磨臂20正对抛光垫11的一端设置有研磨盘21，研磨盘21正对抛光垫11的端面与抛光垫11的平面平
行，以便抛光垫11能够均匀地对研磨盘21进行打磨，防止出现磨偏的现象。
38.第一转动装置设置在抛光垫11背离研磨盘21的一端，第一转动装置与抛光垫11传动连接，以便第一转动装置驱动抛光垫11转动。
39.在一些示例中，第一转动装置可以为电机，电机的输出轴与抛光垫11连接，使得抛光垫11可以以电机的输出轴为轴进行转动。在另一些示例中，第一转动装置还可以为转动齿轮，转动齿轮包括主动齿轮和从动齿轮，其中，从动齿轮与抛光垫11连接，主动齿轮与从动齿轮啮合，可以通过电机驱动主动齿轮转动，从而带动抛光垫11跟随从动齿轮转动。
40.第二转动装置22设置在研磨盘21背离抛光垫11的一端，第二转动装置22与研磨盘21传动连接，以便第二转动装置22驱动研磨盘21转动。
41.可选的，第二转动装置22包括驱动电机，驱动电机的输出端与研磨盘21连接，使得研磨盘21可以以电机的输出轴为轴进行转动。当然，在另一些示例中，第二转动装置22还可以为转动齿轮，转动齿轮包括主动齿轮和从动齿轮，其中，从动齿轮与研磨盘21连接，主动齿轮与从动齿轮啮合，可以通过电机驱动主动齿轮转动，从而带动研磨盘21跟随从动齿轮转动。
42.控制装置与第一转动装置和第二转动装置22连接，控制装置用于在控制第一转动装置驱动抛光垫11转动的同时，控制第二转动装置22驱动研磨盘21转动，以对抛光垫11进行打磨。
43.在一种可实现的方式中，控制装置可以是单片机或者可编程逻辑控制器(plc)等能够实现控制功能的设备。
44.本技术实施例提供的研磨盘打磨装置，包括加工台10、设置在加工台10上的研磨臂20和控制装置；加工台10上还设置有用于承接抛光垫11的第一转动装置；研磨臂20正对抛光垫11的一端设置有研磨盘21以及第二转动装置22，第二转动装置22与研磨盘21传动连接；控制装置与第一转动装置和第二转动装置22连接，控制装置用于在控制第一转动装置驱动抛光垫11转动的同时，控制第二转动装置22驱动研磨盘21转动，以对抛光垫11进行打磨。相比于相关技术中，新的研磨盘21需要在化学机械研磨装置上打磨之后才能用于生产的技术方案来说，将新的研磨盘21使用研磨盘21打磨装置打磨完成之后，在化学机械研磨装置需要更换研磨盘21时，直接更换打磨完成之后的研磨盘21并进行生产，有利于提高生产效率，增加设备的有效生产时间。
45.可选的，还包括输送装置30，输送装置30设置在加工台10上，输送装置30用于将研磨液输送至抛光垫11表面。
46.示例性的，输送装置30可以包括输送管道和与输送管道连通的计量泵，输送管道的一端正对抛光垫11，计量泵的进液口连通至装有研磨液的存储桶，从而将研磨液通过计量泵输送至抛光垫11上。研磨液的材质包括双氧水、纳米级二氧化硅(sio2)、纳米级三氧化二铝(al2o3)、纳米级氧化铈(ceo2)等。通过在研磨盘21与抛光垫11研磨时添加研磨液，可以进一步提高研磨盘21与抛光垫11的打磨效率，从而进一步缩短打磨时间。
47.可选的，还包括测量装置40，测量装置40设置在加工台10上，测量装置40用于检测抛光垫11的厚度；控制装置与测量装置40电连接，控制装置用于根据抛光垫11的厚度以及研磨时间实时确定研磨盘21的切削速率，并且在切削速率达到预定值时，控制第一转动装置和第二转动装置22停止工作。
48.在一种可能的实现方式中，测量装置40可以为超声波测厚仪或者激光测厚仪，以便检测抛光垫11的厚度。需要说明的是，控制装置可以包括有数据处理单元，数据处理单元可以用于根据抛光垫11的厚度以及研磨时间实时确定研磨盘21的切削速率。研磨盘21的切削速率达到预定值时，说明研磨盘21打磨完成，可以应用于生产，此时，控制装置控制第一转动装置和第二转动装置22停止对研磨盘21进行打磨。
49.例如，数据处理单元可以采用窗口算法，设定一单位研磨时间，根据单位研磨时间内起始时间的抛光垫11的实时厚度和结束时间的抛光垫11的实时厚度，计算得到抛光垫11单位研磨时间内的切削量。也即，抛光垫11单位研磨时间内的切削量等于结束时间的抛光垫11的实时厚度减去起始时间的抛光垫11的实时厚度。研磨盘21的切削速率等于抛光垫11单位研磨时间内的切削量除以单位研磨时间，由此，可以实时的计算研磨盘21的切削速率。
50.在另一种可能的实现方式中，还包括测量装置40，测量装置40设置在加工台10上，测量装置40用于检测抛光垫11的厚度；控制装置与测量装置40电连接，控制装置用于在预设时间后，根据抛光垫11的厚度确定研磨盘21的切削速率，并且在切削速率达到预定值时，控制第一转动装置和第二转动装置22停止工作。
51.示例性的，测量装置40可以为超声波测厚仪或者激光测厚仪，以便检测抛光垫11的厚度。抛光垫11的切削量等于抛光垫11的原始厚度减去抛光垫11打磨预设时间以后的厚度，研磨盘21的切削速率等于抛光垫11的切削量除以预设时间。由此，可以计算预设时间内研磨盘21的平均切削速率。当研磨盘21的切削速率达到预定值时，说明研磨盘21打磨完成，可以应用于生产，此时，控制装置控制第一转动装置和第二转动装置22停止对研磨盘21进行打磨。
52.可选的，测量装置40包括测厚传感器，测厚传感器具有接触头41，接触头41用于与抛光垫11表面接触。
53.在上述两种研磨盘21打磨装置还包括测量装置40的实施例中，测厚传感器可以为接触式测厚传感器，测厚传感器正对抛光垫11的一端具有接触头41，接触头41可以为滚轮，以便接触头41可以在抛光垫11的表面滚动，通过测量与接触头41接触的抛光垫11垂直方向上的距离高度，进而得到抛光垫11各个部位的厚度。
54.可选的，控制装置还用于在第一转动装置和第二转动装置22运行预设时间后控制第一转动装置和第二转动装置22停止工作。
55.不同于上述两种研磨盘21打磨装置还包括测量装置40的实施例，控制装置还可以通过实践经验设定一预设时间，研磨盘21通常在打磨预设时间后，能够达到所需的切削速率，可以应用于生产，此时，控制装置控制第一转动装置和第二转动装置22停止对研磨盘21进行打磨。
56.可选的，研磨臂20上设置有纵向移动装置23，纵向移动装置23与研磨盘21连接，以带动研磨盘21沿垂直于抛光垫11所在的平面移动；控制装置还与纵向移动装置23连接，控制装置用于控制纵向移动装置23带动研磨盘21沿垂直于抛光垫11所在的平面移动，以使研磨盘21与抛光垫11之间具有预设压力。
57.在一种可能实现的方式中，纵向移动装置23可以包括电机，电机的输出轴设置有螺杆，螺杆上设置有与螺杆相配合的螺母，第二转动装置22连接与螺母紧固连接，通过电机的转动带动第二转动装置22沿垂直于抛光垫11所在的平面移动，从而使得第二转动装置22
能够带动研磨盘21沿垂直于抛光垫11所在的平面移动。通过设置螺母在螺杆上的位置，可以使得研磨盘21与抛光垫11之间具有预设压力，从而提高抛光垫11的打磨效率，缩短打磨时间。
58.可选的，纵向移动装置23包括驱动气缸，驱动气缸的活塞杆与第二转动装置22连接，驱动气缸的缸体与研磨臂20连接。
59.本实施例中，驱动气缸通过驱动活塞杆驱动第二转动装置22沿垂直于抛光垫11所在的平面移动，从而使得研磨盘21能够跟随第二转动装置22沿垂直于抛光垫11所在的平面移动，并通过设置驱动活塞杆的移动距离，使得研磨盘21与抛光垫11之间具有预设压力。
60.可选的，加工台10上还设置有第三转动装置，第三转动装置与研磨臂20传动连接，第三转动装置用于驱动研磨臂20沿垂直于抛光垫11所在平面的轴线转动。
61.还包括设置在加工台10上清洗位置的清洁装置50，第三转动装置用于在打磨抛光垫11后，驱动研磨盘21转动至清洗位置，清洁装置50用于对研磨盘21进行清洁。
62.第三转动装置(图中未示出)包括驱动电机，驱动电机的输出端与研磨臂20传动连接，并使驱动电机的输出端垂直于研磨盘21对的平面，使得研磨盘21可以以电机的输出轴为轴进行转动。当然，在另一些示例中，第二转动装置22还可以为转动齿轮，转动齿轮包括主动齿轮和从动齿轮，其中，从动齿轮与研磨臂20连接，主动齿轮与从动齿轮啮合，可以通过电机驱动主动齿轮转动，从而带动研磨臂20跟随从动齿轮转动。
63.需要说明的是，清洁装置50用于清洁研磨盘21正对抛光垫11的一端，以便去除研磨盘21上的异物，防止后续将研磨盘21装载在化学机械研磨装置以后，进行研磨的过程中，研磨盘21上的异物掉落在抛光垫11上，从而造成晶圆刮伤。可见，本实施例提供的研磨盘打磨装置还有利于降低晶圆晶圆刮伤的报废率，从而降低生产成本。
64.可选的，清洁装置50包括刷头51和清洗装置，刷头51通过升降装置与加工台10连接，升降装置用于驱动刷头51移动至与研磨盘21接触；清洗装置包括第一喷头52以及与第一喷头52连通的清洗设备，清洗设备用于向第一喷头52输送清洗液，以将清洗液喷洒至研磨盘21。
65.示例性的，清洁装置50背离加工台10的一端设置有刷头51，刷头51用于刷扫研磨盘21上的异物，刷头51材质例如可以为聚酯纤维，刷头51的纤维不易脱落，以便刷头51具有良好的吸水性和清洁性。清洁装置50靠近加工台10的一端设置有升降装置，升降装置用于驱动刷头51沿垂直于加工台10的平面移动。
66.清洗设备可以包括承装有清洗液的存储桶，存储桶内设置有输送泵，输送泵用于向第一喷头52内输送清洗液。清洗液例如可以为酒精、洁净水等。
67.当使用清洁装置50清洁研磨盘21时，清洗设备向第一喷头52输送清洗液，第一喷头52将清洗液喷洒至研磨盘21待清洁的表面上，然后升降装置可以驱动刷头51向背离加工台10的方向移动，直至刷头51与研磨盘21相接触，控制装置控制第二转动装置22驱动研磨盘21转动，使得刷头51能够去除研磨盘21上的异物；当研磨盘21清洁完毕，控制装置控制第二转动装置22停止工作，然后升降装置驱动刷头51向靠近加工台10的方向移动，直至刷头51与研磨盘21相分离。
68.可选的，清洁装置50还包括干燥设备，干燥设备包括第二喷头53以及与第二喷头53连通的气体输送装置30，气体输送装置30用于向第二喷头53输送干燥气体，以使干燥气
体喷向研磨盘21。
69.示例性的，气体输送装置30例如可以包括输送泵，输送泵的进气口可以连通气源，以便气源通过输送泵输送进第二喷头53内。
70.当使用刷头51清洁完研磨盘21以后，可以使用气体输送装置30向第二喷头53内输送干燥气体，并使第二喷头53向研磨盘21清洗后的表面喷干燥气体，使得研磨盘21清洗后的表面干燥，以便后续直接将研磨盘21应用于生产。
71.可选的，还包括检测装置，检测装置设置在加工台10上，检测装置用于检测研磨盘21的研磨端。
72.检测装置(图中未示出)可以用于检测研磨盘21表面的形貌，以便用于检查研磨盘21表面的金刚石是否出现脱落，如果通过检测装置发现金刚石出现脱落或者掉落的情况，可以及时更换研磨盘21，避免研磨盘21上的异物掉落在抛光垫11上，从而造成晶圆划伤。
73.可选的，检测装置包括显微镜，显微镜可以对研磨盘21表面进行观察，以便用于检查研磨盘21表面的金刚石是否出现脱落。在另一些示例中，检测装置还可以为光学相机，通过对研磨盘21表面进行拍照分析，从而检查研磨盘21表面的金刚石是否出现脱落。
74.下面简要描述使用本技术实施例提供的研磨盘21打磨装置操作的过程：
75.首先使用控制装置控制第三转动装置驱动研磨盘21正对抛光垫11，控制装置控制纵向移动装置23驱动研磨盘21向靠近抛光垫11的方向移动，直至研磨盘21与抛光垫11接触，并且研磨盘21与抛光垫11之间具有预设压力。控制装置再控制第一转动装置和第二转动装置22驱动研磨盘21与抛光垫11转动，研磨盘21与抛光垫11进行打磨的同时，输送装置30将研磨液输送至抛光垫11上。
76.研磨盘21打磨结束后，控制装置控制纵向移动装置23驱动研磨盘21向远离抛光垫11的方向移动，控制装置再控制第三转动装置驱动研磨盘21转动至清洗位置。使用第一喷头52向研磨盘21喷洒清洗液，使升降装置驱动刷头51移动至与研磨盘21接触，然后控制装置控制第二转动装置22驱动研磨盘21转动，从而去除研磨盘21表面的异物。清洁完研磨盘21表面以后，使用控制装置控制升降装置驱动刷头51移动至与研磨盘21分离，然后第二喷头53向研磨盘21表面喷洒干燥气体，以使研磨盘21干燥。
77.研磨盘21干燥完成以后，将研磨盘21拆卸下来，放置在显微镜上，通过显微镜观察研磨盘21的打磨表面，从而检查研磨盘21表面的金刚石是否出现脱落。
78.本领域技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将装置的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。上述描述的装置的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
79.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。