CMP自动贴膜装置及方法与流程

cmp自动贴膜装置及方法
技术领域
1.本发明涉及晶圆加工技术领域，尤其涉及cmp自动贴膜装置及方法。


背景技术：

2.在化学机械平坦化(chemical mechanical planarization，简称cmp)的制作工艺过程中，硅片表面的氧化膜与研磨垫接触，并和研磨垫上承载的研磨液接触反应，通过物理和化学的作用，将硅片表面的突起磨平。现有技术中通常采用人工更换研磨垫进行贴膜，但是人工更换研磨垫存在以下缺陷：
3.(一)研磨垫边缘无法与研磨台边缘对齐，导致研磨垫上的花纹与研磨台不同心，研磨时导致研磨垫的一部分磨损过快，导致研磨垫损耗需要更换；
4.(二)研磨垫与研磨台表面贴合时易产生气泡，导致研磨垫不平整，使得晶圆研磨平坦度下降，研磨速率降低；
5.(三)人工更换研磨垫容易对研磨垫和晶圆产生污染，影响晶圆品质。


技术实现要素：

6.针对上述现有技术的缺点，本发明的目的是提供cmp自动贴膜装置及方法，以解决现有技术中的一个或多个问题。
7.为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
8.cmp自动贴膜装置，包括研磨台，所述研磨台上放置研磨垫，所述研磨垫与研磨台表面外径相同，所述cmp自动贴膜装置还包括定位机构，所述定位机构包括第一盘体以及与所述第一盘体远端旋转连接的第二盘体，所述第一盘体侧面设置第一固定端和第二固定端，所述第二盘体侧面设置第三固定端，所述第一固定端的端部、所述第二固定端的端部分别扣住所述研磨台侧面并抵住所述研磨垫，所述第二盘体相对于所述第一盘体旋转，使所述第三固定端的端部贴紧所述研磨台侧面旋转的同时驱使所述研磨垫与所述研磨台表面对齐。
9.进一步的，所述第一固定端的端部设置第一固定针，所述第二固定端的端部设置第二固定针，所述第三固定端上可滑动地设置活动部，所述活动部远端设置第三固定针。
10.进一步的，所述第三固定端上设置滑轨，所述活动部沿所述滑轨移动。
11.进一步的，所述第一固定端远端设置弹性件与所述第一固定针连接，所述第二固定端远端设置弹性件与所述第二固定针连接。
12.进一步的，所述第一固定端与所述第二固定端之间的角度为90
°
。
13.进一步的，所述第三固定端与所述第一固定端之间的移动角度为90
°
～180
°
。
14.进一步的，所述第一盘体与所述第二盘体通过固定件连接。
15.进一步的，所述cmp自动贴膜装置还包括转移机构，所述转移机构包括吸盘组件以及与所述吸盘组件近端连接的转移夹，所述吸盘组件包括至少两个吸盘，所述吸盘用于吸住所述研磨垫，所述吸盘近端设置放气孔。
16.进一步的，所述吸盘近端设置把手。
17.进一步的，所述研磨台包括陶瓷层、底盘以及设置在所述陶瓷层和所述底盘之间的抽真空组件，所述抽真空组件包括至少一条第一槽以及与所述第一槽连通的至少一条第二槽，所述陶瓷层表面设置若干气孔与所述第一槽连通，所述气孔用于吸附研磨垫，所述第二槽远端连通第二接口，所述第二接口远端连接第一接口，所述第一接口用于连接真空泵。
18.进一步的，所述第二接口与第一接口之间设置阀门。
19.进一步的，所述第一槽为环形、方形、弧形中的任意一种。
20.进一步的，所述抽真空组件还包括预留口。
21.本发明还公开一种用于cmp自动贴膜装置的方法，包括以下步骤：
22.所述转移机构吸附研磨垫；
23.通过所述转移机构将研磨垫转移至研磨台；
24.所述定位机构对研磨垫进行定位；
25.所述研磨台吸附研磨垫。
26.与现有技术相比，本发明的有益技术效果如下：
27.(一)本发明的cmp自动贴膜装置具有定位机构，能够根据研磨台以及研磨垫的外径调节活动部的位置，将定位机构第一固定端的第一固定针、第二固定端的第二固定针扣在所述研磨台侧面，通过电机(图中未示出)控制或人工操作控制第三固定端的第三固定针在研磨台边缘来回滑动若干次，使得研磨垫的边缘与研磨台的边缘完全对齐，操作方便，且无需直接接触研磨垫，提高了研磨效率和晶圆品质。
28.(二)进一步的，本发明的cmp自动贴膜装置具有转移机构，将吸盘组件的两个吸盘通过压力吸在研磨垫表面，通过转移夹或人工夹取把手将研磨垫转移至研磨台表面，结构简单，操作方便，无需直接接触研磨垫，提高了研磨效率。
29.(三)进一步的，本发明的cmp自动贴膜装置的研磨台具有抽真空组件，打开真空泵与阀门，空气按顺序通过气孔、第一槽、第二槽、第二接口、第一接口抽出实现抽真空，将研磨垫吸附在研磨台表面，保证了研磨垫的平整性，提高了研磨效率。
30.(四)进一步的，第一槽为环形、方形、弧形中的任意一种，第二槽为从轴心处向外发散的线型，发散状的第一槽和第二槽能够更好的贴合研磨垫，避免气路堵塞。
附图说明
31.图1示出了本发明实施例一提供的cmp自动贴膜装置中转移机构的结构示意图。
32.图2示出了本发明实施例一提供的cmp自动贴膜装置中吸盘的正视结构示意图。
33.图3示出了本发明实施例一提供的cmp自动贴膜装置中吸盘的仰视结构示意图。
34.图4示出了本发明实施例一提供的cmp自动贴膜装置中研磨台的结构示意图。
35.图5示出了本发明实施例一提供的cmp自动贴膜装置中研磨台的部分结构示意图。
36.图6示出了本发明实施例一提供的cmp自动贴膜装置中定位机构的俯视结构示意图。
37.图7示出了本发明实施例一提供的cmp自动贴膜装置中定位机构第一固定端、第二固定端的结构示意图。
38.图8示出了本发明实施例一提供的cmp自动贴膜装置中定位机构第三固定端的结
构示意图。
39.图9示出了本发明实施例一提供的cmp自动贴膜装置中定位机构的正视结构示意图。
40.图10示出了本发明实施例一提供的cmp自动贴膜装置中研磨台的第二种结构示意图。
41.图11示出了本发明实施例一提供的cmp自动贴膜装置中研磨台的第三种结构示意图。
42.图12示出了本发明实施例一提供的cmp自动贴膜装置中研磨台的第四种结构示意图。
43.附图中标记：
44.1、研磨台；11、第一接口；12、阀门；13、第二接口；14、第一槽；15、第二槽；16、预留口；17、陶瓷层；18、底盘；2、吸盘组件；21、把手；22、放气孔；23、吸盘；3、定位机构；31、第一盘体；311、第一固定端；3111、第一固定针；312、第二固定端；3121、第二固定针；32、第二盘体；321、第三固定端；3211、活动部；3212、滑轨；3213、第三固定针；33、固定件；331、螺母；332、螺栓；4、弹性件；5、研磨垫。
具体实施方式
45.为了使本发明的目的、特征和优点能够更加明显易懂，请参阅附图。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，并非用以限定本发明实施的限定条件，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，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。
46.在本发明的描述中，限定术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”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。
47.为了更加清楚地描述上述cmp自动贴膜装置的结构，本发明限定术语“远端”和“近端”，具体而言，“远端”表示靠近地面的一端，“近端”表示远离地面的一端，以图1为例，图1中吸盘23的上端为近端，图1中吸盘23的下端为远端。
48.实施例一
49.请参考图1、图4、图6和图9，cmp自动贴膜装置，包括研磨台1，所述研磨台1上放置研磨垫5，所述研磨垫5与研磨台1表面外径相同，所述cmp自动贴膜装置还包括定位机构3，所述定位机构3包括第一盘体31以及与所述第一盘体31远端旋转连接的第二盘体32，所述第一盘体31侧面设置第一固定端311和第二固定端312，所述第二盘体32侧面设置第三固定端321，所述第一固定端311的端部、所述第二固定端312的端部分别扣住所述研磨台1侧面并抵住所述研磨垫5，所述第二盘体32相对于所述第一盘体31旋转，使所述第三固定端321的端部贴紧所述研磨台1侧面旋转的同时驱使所述研磨垫5与所述研磨台1表面对齐。
50.下面首先描述所述定位机构3的具体结构如下：
51.进一步的，所述定位机构3与所述研磨台1同轴心设置，以保证第一固定针3111、第二固定针3121、第三固定针3213形成的内接圆圆心位于轴心线上。
52.请参考图6、图7和图8，进一步的，所述第一固定端311的端部设置第一固定针3111，所述第二固定端312的端部设置第二固定针3121，所述第三固定端321上可滑动地设置活动部3211，所述活动部3211远端设置第三固定针3213。
53.请参考图8，进一步的，所述第三固定端321上设置滑轨3212，所述活动部3211沿所述滑轨3212移动，可以根据研磨台1及研磨垫5的大小调节活动部3211和第三固定针3213的位置。
54.请参考图7，进一步的，所述第一固定端311远端设置弹性件4与所述第一固定针3111连接，所述第二固定端312远端设置弹性件4与所述第二固定针3121连接，通过弹性件4能够使第一固定针3111、第二固定针3121牢牢扣在研磨台1的边缘，同时也使得第一固定针3111、第二固定针3121可以微调从而适应不同尺寸的研磨台1及研磨垫5。优选的，所述第三固定针3213与活动部3211之间也可以设置弹性件4，使第三固定针3213能够扣在研磨台1的边缘。
55.请参考图6，进一步的，所述第一固定端311与所述第二固定端312之间的角度a为90
°
。当然，在本发明的其他实施例中，所述第一固定端311与所述第二固定端312之间的角度也可以是0
°
～180
°
之间的任意度数，其只要能够满足第一固定针3111、第二固定针3121与第三固定针3213配合对研磨垫5进行定位对齐即可，对此本发明不作进一步限制。
56.请参考图6，进一步的，所述第三固定端321与所述第一固定端311之间的移动角度b为0
°
～270
°
。优选的，所述第三固定端321与所述第一固定端311之间的移动角度b为90
°
～180
°
。更优选的，所述第三固定端321与所述第一固定端311之间的移动角度b为150
°
～175
°
，第三固定端321位于与第一固定端311、第二固定端312相对的圆弧内移动能够更好地对研磨垫5实现定位对齐。
57.请参考图9，进一步的，所述第一盘体31与所述第二盘体32通过固定件33连接。所述固定件33包括螺栓332以及与所述螺栓332近端螺纹连接的螺母331，所述螺栓332穿过第一盘体31和第二盘体32。
58.下面描述所述转移机构和研磨台1的具体结构如下：
59.请参考图1、图2和图3，进一步的，所述cmp自动贴膜装置还包括转移机构，所述转移机构包括吸盘组件2，所述吸盘组件2包括至少两个吸盘23以及与所述吸盘23近端连接的转移夹，所述吸盘23用于吸住所述研磨垫5，所述吸盘23近端设置放气孔22，用于放气解除吸盘23的真空状态。
60.请参考图1，进一步的，所述吸盘23近端设置把手21，用于转移夹夹取或人工拿取吸盘组件2。
61.优选的，在本发明实施例一所述cmp自动贴膜装置中，所述转移夹为市售的具有夹具的机械臂结构，可以夹取吸盘组件2，也可以直接夹取研磨垫5，其只要满足能够将研磨垫5转移至研磨台1即可，对此本发明不作进一步限制。
62.请参考图4和图5，进一步的，所述研磨台1包括陶瓷层17、底盘18以及设置在所述陶瓷层17和所述底盘18之间的抽真空组件，所述抽真空组件包括至少一条第一槽14以及与所述第一槽14连通的至少一条第二槽15，所述陶瓷层17表面设置若干气孔(图中未示出)与
所述第一槽14连通，所述气孔用于吸附研磨垫5，所述第二槽15远端连通第二接口13，所述第二接口13远端连接第一接口11，所述第一接口11用于连接真空泵。
63.请参考图4，进一步的，所述第二接口13与第一接口11之间设置阀门12，用于控制研磨台1真空状态的启停。
64.请参考图5、图10、图11和图12，优选的，在本发明实施例一所述cmp自动贴膜装置中，所述第一槽14为环形、方形、弧形中的任意一种，所述第二槽15为从轴心处向外发散的线型，其只要能够满足研磨台1表面吸附研磨垫5，使研磨垫5贴合研磨台1时不产生气泡即可，对此本发明不作进一步限制，且发散状的槽型更不容易造成气路堵塞。
65.进一步的，所述抽真空组件还包括预留口16。
66.以实施例一所述cmp自动贴膜装置为例，下面具体描述用于cmp自动贴膜装置的方法，包括以下步骤：
67.步骤s1，所述转移机构吸附研磨垫5。
68.具体的，将研磨垫5放在操作台上，将吸盘组件2的两个吸盘23通过下压压力吸附在研磨垫5表面。
69.步骤s2，通过所述转移机构将研磨垫5转移至研磨台1。
70.具体的，转移夹夹取吸盘23的把手21或人工拿取吸盘23的把手21，将研磨垫5转移至研磨台1表面。此时研磨台1表面未抽真空，研磨垫5可以在研磨台1表面自由滑动，打开放气孔22使吸盘组件2脱离研磨垫5表面。优选的，在本发明实施例一所述cmp自动贴膜装置中，所述吸盘组件2也可以在步骤s3定位后再打开放气孔22使吸盘组件2脱离研磨垫5表面。
71.步骤s3，所述定位机构3对研磨垫5进行定位。
72.事先根据研磨台1以及研磨垫5的外径调节好所述活动部3211的位置，并固定所述活动部3211。手动将定位机构3第一固定端311的第一固定针3111、第二固定端312的第二固定针3121扣在所述研磨台1侧面，通过电机(图中未示出)控制或人工操作控制第三固定端321的第三固定针3213在与第二固定端312夹角150
°
～175
°
的范围内来回滑动若干次，使得研磨垫5的边缘与研磨台1的边缘完全对齐。
73.步骤s4，所述研磨台1吸附研磨垫5。
74.具体的，打开真空泵与阀门12，空气按顺序通过气孔、第一槽14、第二槽15、第二接口13、第一接口11抽出实现抽真空，将研磨垫5吸附在研磨台1表面。需要更换研磨垫5时，只需要打开阀门12解除真空即可。
75.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
76.以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。