一种修整头旋转部件、抛光垫修整头和修整器

摘要

本发明公开了一种修整头旋转部件、抛光垫修整头和修整器。在传动膜与研磨座之间所形成的腔体内设置所述内圈下压盖，并在内圈下压盖与研磨座之间设置万向传动销，从而构成传动膜传动结构，由于传动膜具有可变形的特性，当设置于研磨座下的砂轮盘与抛光垫接触后，通过向修整头旋转部件向下施加一定压力，传动膜以万向传动销为调节支点随着砂轮盘贴合抛光垫而形变，从而实现万向调节，使得砂轮盘与抛光垫紧密贴合，进而保证了修整头对抛光垫的抛光效果。

说明书

技术领域

本发明涉及半导体集成电路芯片制造领域，具体为一种修整头旋转部件、抛光垫修整头和修整器。

背景技术

化学机械抛光平坦化(Chemical Mechanical Planarization,CMP)设备中晶圆在粗糙的抛光垫表面抛光晶圆，随着抛光时间的延长，抛光垫表面被磨平，失去抛光的效果，需要有带有金刚石砂轮盘的修整器对抛光垫表面修整，使抛光垫表面粗糙有摩擦力，使之继续拥有抛光的功能，然而随着抛光垫使用时间的增长，抛光垫会有因厚度减少和表面高度不均失去抛光效果的问题，若砂轮盘无法与抛光垫紧密贴合，则会在砂轮盘在旋转过程中，砂轮盘边缘会对抛光垫上造成划痕，进而影响晶圆抛光效果。

为解决上述问题，现有的修整器的修整头的结构大部分采用刚性的销孔配合结构来驱动砂轮盘的旋转，以保证砂轮盘与抛光垫在任意时刻完全紧密贴合。

但是，现有销孔配合结构的修整器，由于销、孔零件之间存在间隙，以致于传动过程中存在一定的滞后性；还因万向调节需要，内部需要有调节空间，无密封，修整头的内外部联通，以致于工作工程中会有加工液进入内部，而加工液容易在修整头内部产生结晶，最终会导致修整头内部万向活动空间减少，且加工液结晶后有掉落到抛光垫划伤晶圆的风险；并且由于刚性的销、孔结构在传动过程中的零件为线接触，以致于长时间的使用会造成零件接触面长期撞击造成损伤，掉落的金属颗粒会进入抛光垫，在某些工艺中会造成晶圆表面电路出现短路，造成晶圆报废的损失。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种修整头旋转部件、抛光垫修整头和修整器，以解决现有的销孔配合结构的修整器所带来的问题。

为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：

本发明第一方面公开了一种修整头旋转部件，包括：传动紧固件、传动膜、内圈下压盖、万向传动销和研磨座；

所述传动紧固件用于与修整头的传动轴连接；

所述传动膜的下边缘与所述研磨座的上端面固定连接，上端面与所述传动紧固件固定，所述传动膜与所述研磨座之间形成有腔体；

所述内圈下压盖设置于所述腔体内，所述万向传动销设置于所述内圈下压盖与所述研磨座之间；

所述研磨座的下部用于安装砂轮盘。

优选的，所述传动膜与所述研磨座之间所形成的腔体为密封腔体。

优选的，所述传动膜为具有柔性的材料。

优选的，所述传动膜、所述内圈下压盖与所述研磨座同轴心设置。

优选的，所述万向传动销与所述传动膜同轴心设置。

优选的，所述万向传动销的配合端为球面结构；

所述内圈下压盖下部开设有与所述万向传动销的所述配合端配合的配合槽，所述万向传动销的固定端固定于所述研磨座。

优选的，所述万向传动销与所述研磨座为一体式结构。

优选的，所述万向传动销的配合端为球面结构；

所述研磨座底部开设有与所述万向传动销的所述配合端配合的配合槽，所述万向传动销的固定端固定于所述内圈下压盖。

优选的，所述万向传动销与所述内圈下压盖为一体式结构。

优选的，所述研磨座内开设有用于安装所述万向传动销的安装槽。

优选的，还包括：外圈下压盖；

所述外圈下压盖设置于所述研磨座上部，与所述传动膜的上边缘固定连接；

所述传动紧固件贯穿过沿所述外圈下压盖与所述传动膜传动连接。

优选的，所述传动紧固件为内圈上压盖。

本发明第二方面公开了一种抛光垫修整头，包括：驱动装置、传动轴、修整头安装座、轴承和本发明第一方面公开的修整头旋转部件；

所述驱动装置和所述轴承设置于所述修整头安装座内；

所述驱动装置与所述传动轴相连，所述传动轴穿过所述轴承与所述修整头旋转部件的传动膜传动连接。

优选的，所述传动轴与所述修整头旋转部件的传动紧固件为一体式结构。

本发明第三方面公开了一种修整器，包括：修整臂、基座和本发明第二方面公开的所述抛光垫修整头。

所述修整臂一端与所述基座相连，另一端与所述抛光垫修整头相连。

由上述内容可知，本发明公开了的一种修整头旋转部件、抛光垫修整头和修整器，在传动膜与研磨座之间所形成的腔体内设置所述内圈下压盖，并在内圈下压盖与研磨座之间设置万向传动销，从而构成传动膜传动结构，由于传动膜具有可变形的特性，当设置于研磨座下的砂轮盘与抛光垫接触后，通过向修整头旋转部件向下施加一定压力，传动膜以万向传动销为调节支点随着砂轮盘贴合抛光垫而形变，从而实现万向调节，使得砂轮盘与抛光垫紧密贴合，进而保证了修整头对抛光垫的抛光效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种抛光垫修整头的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种修整器的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的修整器工作示意图；

图4为本发明实施例提供的传动膜的正视图；

图5为本发明实施例提供的传动膜的侧视图。

其中，修整头201，驱动装置1，传动轴2，修整头安装座3，轴承4，内圈上压盖5，传动膜6，内圈下压盖7，万向传动销8，外圈上压盖9，研磨座10，砂轮盘11；修整臂202，基座203，修整器301和抛光垫302。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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。

在本申请中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本发明实施例提供一种修整头旋转部件，参见图1-图5，图1为抛光垫修整头的结构示意图，所述修整头旋转部件包括：传动紧固件、传动膜6、内圈下压盖7、万向传动销8和研磨座10；

所述传动紧固件用于与修整头的传动轴连接；

所述传动膜6的下边缘与所述研磨座10的上端面固定连接，上端面与所述传动紧固件固定，所述传动膜6与所述研磨座10之间形成有腔体；

所述内圈下压盖7设置于所述腔体内，所述万向传动销8设置于所述内圈下压盖7与所述研磨座10之间；

所述研磨座10的下部用于安装砂轮盘11。

需要说明的是，通过在所述传动膜6与所述研磨座10之间所形成的腔体内设置所述内圈下压盖7，并在所述内圈下压盖7与所述研磨座10之间设置所述万向传动销8，从而构成传动膜传动结构，由于传动膜6具有可变形的特性，当设置于研磨座10下的砂轮盘11与抛光垫302接触后，通过向修整头旋转部件向下施加一定压力，传动膜6以万向传动销8为调节支点随着砂轮盘11贴合抛光垫302而形变，从而实现万向调节，使得砂轮盘11与抛光垫302紧密贴合，进而保证了修整头旋转部件对抛光垫302的抛光效果。

具体的，所述传动膜6与所述研磨座10之间所形成的腔体为密封腔体。需要说明的是，将所述传动膜6与所述研磨座10之间所形成的腔体设置为密封腔体，在修整头旋转部件工作时，加工液无法进入该密封腔体，进而避免加工液的结晶影响传动膜6的万向调节，也避免了加工液的结晶掉落到抛光垫划伤晶圆的风险。

具体的，所述传动膜6为具有柔性的材料。

需要说明的是，所述具有柔性的材料可以为金属，也可以为橡胶，还可以为塑料，还可以为其他具有柔性的其他材料，本申请对传动膜6的材料不做具体限定。

具体的，所述传动膜6、所述内圈下压盖7与所述研磨座10同轴心设置。

需要说明的是，将所述传动膜6、所述内圈下压盖7与所述研磨座10同轴心设置，可以在修整头转动时，避免修整头出现过大振动，有利于保证对抛光垫抛光效果。

进一步，所述万向传动销8与所述传动膜6同轴心设置。

需要说明的是，将所述万向传动销8与所述传动膜6同轴心设置，可在向下对修整头施加压力后，传动膜6在以万向传动销8为调节支点随着砂轮盘11贴合抛光垫302而形变时，传动膜6能够受力更加均匀，避免传动膜6因受力不均匀而产生无法复位的形变，进而延长传动膜6的使用寿命。

具体的，所述万向传动销8的配合端为球面结构；

所述内圈下压盖7下部开设有与所述万向传动销8的所述配合端配合的配合槽，所述万向传动销8的固定端固定于所述研磨座10。

需要说明的是，将所述万向传动销8的配合端设置为球面结构，并在内圈下压盖7下端面开设与所述万向传动销8的所述配合端配合的配合槽，可以在对修整头向下施加压力后，传动膜6能更加灵活以万向传动销8为调节支点随着砂轮盘11贴合抛光垫302而形变，进而实现万向调节能力，使得砂轮盘11能够在任何方向与抛光垫302贴合。

还需要说明的是，通过在所述内圈下压盖7下端面开设与所述万向传动销8的所述配合端配合的配合槽，还可以避免传动膜6在以万向传动销8为调节支点随着砂轮盘11贴合抛光垫302而形变时出现位移。

进一步，所述万向传动销8与所述研磨座10为一体式结构。

需要说明的是，将所述万向传动销8与所述研磨座10为一体式结构，有利于工作人员方便安装拆卸，并能避免万向传动销8在安装过程中出现安装不到位影响抛光效果。

进一步，所述万向传动销8的配合端为球面结构；

所述研磨座10底部开设有与所述万向传动销8的所述配合端配合的配合槽，所述万向传动销8的固定端固定于所述内圈下压盖7。

需要说明的是，将所述万向传动销8的配合端设置为球面结构，并在所述研磨座10底部开设有与所述万向传动销8的所述配合端配合的配合槽，可以在对修整头向下施加压力后，传动膜6能更加灵活以万向传动销8为调节支点随着砂轮盘11贴合抛光垫302而形变，进而实现万向调节能力，使得砂轮盘11能够在任何方向与抛光垫302贴合。

还需要说明的是，通过在研磨座10底部开设与所述万向传动销8的所述配合端配合的配合槽，还可以避免传动膜6在以万向传动销8为调节支点随着砂轮盘11贴合抛光垫302而形变时出现位移。

具体的，所述万向传动销8与所述内圈下压盖7为一体式结构。

需要说明的是，将所述万向传动销8与所述内圈下压盖7为一体式结构，有利于工作人员方便安装拆卸，并能避免万向传动销8在安装过程中出现安装不到位影响抛光效果。

进一步，所述万向传动销8为球形结构，所述研磨座10底部和所述内圈下压盖7下部均开设有与所述万向传动销8配合的配合槽。

需要说明的是，将万向传动销8设置为球形结构，并在所述研磨座10底部和所述内圈下压盖7下部均开设有与所述万向传动销8配合的配合槽，可以在对修整头向下施加压力后，传动膜6能更加灵活以万向传动销8为调节支点随着砂轮盘11贴合抛光垫302而形变，进而实现万向调节能力，使得砂轮盘11能够在任何方向与抛光垫302贴合。

还需要说明的是，通过在所述研磨座10底部和所述内圈下压盖7下部均开设有与所述万向传动销8配合的配合槽，还可以避免传动膜6在以万向传动销8为调节支点随着砂轮盘11贴合抛光垫302而形变时出现位移。

进一步，所述研磨座10内开设有用于固定所述万向传动销8的安装槽。

需要说明的是，在所述内开设用于固定所述万向传动销8的安装槽，可以避免万向传动销8在使用过程中出现位移，使内圈下压盖7能够与研磨座10一直处于同轴心状态，进而保证修整头能够稳定转动，保证了修整头对抛光垫的抛光效果。

进一步，所述修整头旋转部件，还包括：外圈下压盖9；

所述外圈下压盖9设置于所述研磨座10上部，与所述传动膜6的上边缘固定连接；

所述传动紧固件贯穿过沿所述外圈下压盖9与所述传动膜6传动连接。

需要说明的是，通过在所述研磨座10上部设置所述外圈下压盖9，并将外圈下压盖9与所述传动膜6的上边缘固定连接，传动膜6能够更稳定的带动研磨座10转动，避免传动膜6与研磨座10连接中断，有效保证了对抛光垫的抛光效率。

具体的，所述传动紧固件为内圈上压盖5。

需要说明的是，将所述传动紧固件设置为内圈上压盖5，不仅可以使传动轴2能够带动传动膜6转动，还能更好的将传动轴2与传动膜6固定连接，进而避免传动中断，有效保证了对抛光垫的抛光效率。

本发明实施例还提供了一种抛光垫修整头，包括：驱动装置1、传动轴2、修整头安装座3、轴承4和修整头旋转部件；

所述修整头旋转部件包括：传动紧固件、传动膜6、内圈下压盖7、万向传动销8和研磨座10；

所述传动紧固件用于与修整头的传动轴连接；

所述传动膜6的下边缘与所述研磨座10的上端面固定连接，上端面与所述传动紧固件固定，所述传动膜6与所述研磨座10之间形成有腔体；

所述内圈下压盖7设置于所述腔体内，所述万向传动销8设置于所述内圈下压盖7与所述研磨座10之间；

所述研磨座10的下部用于安装砂轮盘11；

所述驱动装置1和所述轴承4设置于所述修整头安装座3内；

所述驱动装置1与所述传动轴2相连，所述传动轴2穿过所述轴承4与所述修整头旋转部件的传动膜6传动连接。

本申请实施例通过设置驱动装置1、传动轴2、修整头安装座3和轴承4，并将驱动装置1和所述轴承4设置于所述修整头安装座3内，所述驱动装置1与所述传动轴2相连，所述传动轴2穿过所述轴承4与所述传动膜6传动连接，驱动装置1提供转动动力，并通过传动轴2带动传动膜6转动，进而带动整个修整头转动，而通过在所述传动膜6与所述研磨座10之间所形成的腔体内设置所述内圈下压盖7，并在所述内圈下压盖7与所述研磨座10之间设置所述万向传动销8，从而构成传动膜传动结构，由于传动膜具有可变形的特性，当设置于研磨座10下的砂轮盘11与抛光垫302接触后，通过向抛光垫修整头向下施加一定压力，传动膜6以万向传动销8为调节支点随着砂轮盘11贴合抛光垫302而形变，从而实现万向调节，使得砂轮盘11与抛光垫302紧密贴合，进而保证了修整头对抛光垫302的抛光效果，且相较于现有技术，本发明的万向传动销8处于传动膜6与研磨座10所形成的腔体内，加工液无法进入该腔体，进而避免加工液的结晶影响传动膜6的万向调节，也避免了加工液的结晶掉落到抛光垫划伤晶圆的风险。

进一步，所述传动轴2与所述修整头旋转部件的传动紧固件为一体式结构。

需要说明的是，将所述传动轴2与所述修整头旋转部件的传动紧固件设置为一体式结构，可以方便工作人员在对抛光垫修整头进行拆卸维修，且在对抛光垫修整头进行装配时，减少工作人员的安装步骤，提高了工作人员的装配效率。

本发明实施例还提供一种修整器，包括：修整臂202、基座203和抛光垫修整头201；

所述修整臂202一端与所述基座203相连，另一端与所述抛光垫修整头相连；

所述抛光垫修整头，包括：驱动装置1、传动轴2、修整头安装座3、轴承4和修整头旋转部件；

所述修整头旋转部件包括：传动紧固件、传动膜6、内圈下压盖7、万向传动销8和研磨座10；

所述传动紧固件用于与修整头的传动轴连接；

所述传动膜6的下边缘与所述研磨座10的上端面固定连接，上端面与所述传动紧固件固定，所述传动膜6与所述研磨座10之间形成有腔体；

所述内圈下压盖7设置于所述腔体内，所述万向传动销8设置于所述内圈下压盖7与所述研磨座10之间；

所述研磨座10的下部用于安装砂轮盘11；

所述驱动装置1和所述轴承4设置于所述修整头安装座3内；

所述驱动装置1与所述传动轴2相连，所述传动轴2穿过所述轴承4与所述修整头旋转部件的传动膜6传动连接。

本申请实施例通过设置驱动装置1、传动轴2、修整头安装座3和轴承4，并将驱动装置1和所述轴承4设置于所述修整头安装座3内，所述驱动装置1与所述传动轴2相连，所述传动轴2穿过所述轴承4与所述传动膜6传动连接，驱动装置1提供转动动力，并通过传动轴2带动传动膜6转动，进而带动整个修整头转动，而通过在所述传动膜6与所述研磨座10之间所形成的腔体内设置所述内圈下压盖7，并在所述内圈下压盖7与所述研磨座10之间设置所述万向传动销8，从而构成传动膜传动结构，由于传动膜具有可变形的特性，当设置于研磨座10下的砂轮盘11与抛光垫302接触后，通过向抛光垫修整头向下施加一定压力，传动膜6以万向传动销8为调节支点随着砂轮盘11贴合抛光垫302而形变，从而实现万向调节，使得砂轮盘11与抛光垫302紧密贴合，进而保证了修整头对抛光垫302的抛光效果，且相较于现有技术，本发明的万向传动销8处于传动膜6与研磨座10所形成的腔体内，加工液无法进入该腔体，进而避免加工液的结晶影响传动膜6的万向调节，也避免了加工液的结晶掉落到抛光垫划伤晶圆的风险。

为了便于理解上述方案，结合图1至图5，下面对本方案作进一步介绍。

抛光垫修整头主要零部件包括：驱动装置1、传动轴2、修整头安装座3、轴承4、内圈上压盖5、传动膜6、内圈下压盖7、万向传动销8、外圈上压盖9、研磨座10、砂轮盘11。

连接及运动方式：

上端驱动装置1与传动轴2上端连接，传动轴2连接底部内圈上压盖5，其中驱动装置1、传动轴2及轴承4均安装在在修整头安装座3内，在内圈上压盖5与内圈下压盖7之间安装传动膜6，传动膜6外沿连接有外圈上压盖9及研磨座10，研磨座10与砂轮盘11相连；研磨座10装有一个万向传动销8，其与内圈下压盖9紧密贴合。

在运动过程中，驱动装置1驱动传动轴2，带动内圈上压盖5和传动膜6转动，并通过传动膜6与外圈上压盖9、研磨座10、砂轮盘11相连实现驱动砂轮盘转动的功能；在抛光垫使用了一段时间后，抛光垫表面变得高低不平后，在下压力的作用下，传动膜6可以以万向传动销8为调节支点随着砂轮盘11贴合抛光垫而变形，保证砂轮盘11时刻贴合抛光垫。

因传动膜6采用橡胶、有柔性的塑料等材料，所以在实际使用过程中，既可以通过传动膜6传递转矩又可以因为材料本身随着砂轮盘的需要而变形，从而实现其传动和万向调节的功能；

修整器的主要部件及运动方式：

修整器主要零部件：修整头201，修整臂202，基座203，修整器301，抛光垫302；

运动方式：基座203固定在抛光平台上，通过修整臂202施予修整头201以下压力及在抛光垫302摆动的动作，在修整臂202摆动过程中，修整头201不断地根据抛光垫302的形状调整砂轮盘11与其紧密贴合。

本发明欲保护点：

1、一种能驱动砂轮盘转动的修整头。

2、使用薄膜驱动砂轮盘转动的方法。

3、薄膜材料不唯一，金属、橡胶、有一定延展性的塑料均可。

本发明相较于现有技术的优点：

1、相比较现有的原销、孔配合连接，采用新的传动膜传动结构，零件连接无间隙，砂轮盘在转动时响应更快。

2、原销、孔配合的结构，会导致研磨座内部与外部抛光环境联通，导致外部的水和抛光液进入，并导致抛光液结晶；而使用传动膜的结构可以使研磨座的内外部隔绝密封，不会有抛光液在研磨座内部结晶，也不会有水进入研磨座内部的风险。

3、原销、孔的刚性间隙结构，在转动过程中零件会发生碰撞，长时间使用后，碰撞位置会有颗粒脱落，并掉落到外部抛光环境中，而使用传动膜结构的零件之间紧密配合，无刚性结构碰撞后颗粒掉落的风险。

4、原销、孔结构因刚性零件需要有高度空间进行万向调节，而传动膜结构由于自身可变形的特性，可在更小的高度上实现更大的万向调节角度。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统或系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的系统及系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。