阅读说明：本技术 一种化学机械研磨装置 (Chemical mechanical grinding device ) 是由 魏运秀 于 2020-08-12 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种化学机械研磨装置,包括研磨台,所述研磨台的上方固定有研磨垫,研磨垫的一侧边缘上方设有三个圆周均布的研磨头,三个研磨头设有转动切换机构,转动切换机构固定在机架上；其中一个研磨头正对研磨垫,所述机架上设有驱使正对研磨垫的研磨头下移和驱使其转动的下移转动机构；所述机架上还设有驱使研磨台旋转的转动机构。本发明设有三个可旋转的研磨头,一个研磨头在研磨晶圆的同时,另外两个研磨头可分别将研磨好的晶圆输出和将带研磨的晶圆进行输入待命,可有效提高晶圆的研磨效率。(The invention discloses a chemical mechanical grinding device, which comprises a grinding table, wherein a grinding pad is fixed above the grinding table, three grinding heads which are uniformly distributed on the circumference are arranged above the edge of one side of the grinding pad, a rotary switching mechanism is arranged on the three grinding heads, and the rotary switching mechanism is fixed on a rack; one of the grinding heads is opposite to the grinding pad, and the rack is provided with a downward movement rotating mechanism which drives the grinding head opposite to the grinding pad to move downward and drives the grinding head to rotate; and the rack is also provided with a rotating mechanism for driving the grinding table to rotate. The invention is provided with three rotatable grinding heads, one grinding head can be used for grinding the wafer, and the other two grinding heads can be used for respectively outputting the ground wafer and inputting the ground wafer for standby, so that the grinding efficiency of the wafer can be effectively improved.)

一种化学机械研磨装置

技术领域

本发明涉及半导体生产技术领域，具体涉及一种化学机械研磨装置。

背景技术

晶圆制造中，随着制程技术的升级、导线与栅极尺寸的缩小，光刻技术对晶圆表面的平坦程度的要求越来越高。化学机械研磨是目前机械加工中唯一可以实现表面全局平坦化的技术，其综合了化学腐蚀作用和机械去除作用。化学机械研磨技术综合了化学研磨和机械研磨的优势。单纯的化学研磨，表面精度较高，损伤低，完整性好，不容易出现表面/亚表面损伤，但是研磨速率较慢，材料去除效率较低，不能修正表面型面精度，研磨一致性比较差。单纯的机械研磨，研磨一致性好，表面平整度高，研磨效率高，但是容易出现表面层/亚表面层损伤，表面粗糙度值比较低。化学机械研磨吸收了两者各自的优点，可以在保证材料去除效率的同时，获得较完美的表面。现有的化学机械研磨通常只有一个研磨头，更换晶圆时浪费大量时间，晶圆的研磨效率较为低下。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种化学机械研磨装置，它设有三个可旋转的研磨头，一个研磨头在研磨晶圆的同时，另外两个研磨头可分别将研磨好的晶圆输出和将带研磨的晶圆进行输入待命，可有效提高晶圆的研磨效率。

本发明解决所述技术问题的方案是：

一种化学机械研磨装置，包括研磨台，所述研磨台的上方固定有研磨垫，研磨垫的一侧边缘上方设有三个圆周均布的研磨头，三个研磨头设有转动切换机构，转动切换机构固定在机架上；其中一个研磨头正对研磨垫，所述机架上设有驱使正对研磨垫的研磨头下移和驱使其转动的下移转动机构；所述机架上还设有驱使研磨台旋转的转动机构。

所述转动切换机构包括固定在机架上的第一电机，第一电机的电机轴上固定有转盘，转盘成型有三个圆周均布的外侧开口的插孔，每个插孔内套接有套管，套管内套接有拉簧，拉簧的一端固定在插孔的底面上，拉簧的另一端和套管的一端固定在研磨头上。

所述下移转动机构包括固定在机架上的转角气缸，转角气缸的活塞杆上固定有旋转升降板，旋转升降板的中部固定有第二电机，第二电机的电机轴穿过旋转升降板的下伸出端固定有小齿轮；每个研磨头上固定有一个大齿轮，小齿轮与固定在面向研磨垫的研磨头上的大齿轮啮合；所述旋转升降板远离转角气缸的端部固定有第一压脚和第二压脚，第一压脚和第二压脚压靠在面向研磨垫的研磨头上。

所述第一压脚和第二压脚的端部各固定有一个半球凸起，半球凸起的球形弧面压靠在面向研磨垫的研磨头上。

所述转动机构包括固定在机架上的底板，底板上固定有支撑芯轴，支撑芯轴上铰接有支撑套管，所述支撑套管的上端与研磨台固定连接；所述支撑套管的外壁上固定有从动齿轮，从动齿轮啮合有驱动齿轮，驱动齿轮固定在第三电机的电机轴上，第三电机固定在底板上。

上侧的两个研磨头的外侧分别设有送料机械手和出料机械手。

本发明的突出效果是：与现有技术相比，其设有三个可旋转的研磨头，一个研磨头在研磨晶圆的同时，另外两个研磨头可分别将研磨好的晶圆输出和将带研磨的晶圆进行输入待命，可有效提高晶圆的研磨效率。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1关于A的局部放大图；

图3为图1关于B-B的剖视图；

图4为图3关于C的局部放大图。

具体实施方式

实施例，见如图1至图4示，一种化学机械研磨装置，包括研磨台1，所述研磨台1的上方固定有研磨垫2，研磨垫2的一侧边缘上方设有三个圆周均布的研磨头3，三个研磨头3设有转动切换机构4，转动切换机构4固定在机架上；其中一个研磨头3正对研磨垫2，所述机架上设有驱使正对研磨垫2的研磨头3下移和驱使其转动的下移转动机构5；所述机架上还设有驱使研磨台1旋转的转动机构6。

更进一步的说，所述转动切换机构4包括固定在机架上的第一电机41，第一电机41的电机轴上固定有转盘42，转盘42成型有三个圆周均布的外侧开口的插孔43，每个插孔43内套接有套管44，套管44内套接有拉簧45，拉簧45的一端固定在插孔43的底面上，拉簧45的另一端和套管44的一端固定在研磨头3上。

更进一步的说，所述下移转动机构5包括固定在机架上的转角气缸51，转角气缸51的活塞杆上固定有旋转升降板52，旋转升降板52的中部固定有第二电机53，第二电机53的电机轴穿过旋转升降板52的下伸出端固定有小齿轮54；每个研磨头3上固定有一个大齿轮55，小齿轮54与固定在面向研磨垫2的研磨头3上的大齿轮55啮合；所述旋转升降板52远离转角气缸51的端部固定有第一压脚56和第二压脚57，第一压脚56和第二压脚57压靠在面向研磨垫2的研磨头3上。

更进一步的说，所述第一压脚56和第二压脚57的端部各固定有一个半球凸起58，半球凸起58的球形弧面压靠在面向研磨垫2的研磨头3上。

更进一步的说，所述转动机构6包括固定在机架上的底板61，底板61上固定有支撑芯轴62，支撑芯轴62上铰接有支撑套管63，所述支撑套管63的上端与研磨台1固定连接；所述支撑套管63的外壁上固定有从动齿轮64，从动齿轮64啮合有驱动齿轮65，驱动齿轮65固定在第三电机66的电机轴上，第三电机66固定在底板61上。

更进一步的说，上侧的两个研磨头3的外侧分别设有送料机械手71和出料机械手72。

工作原理：送料机械手71将待研磨的晶圆输送至左侧的研磨头3上，然后第一电机41带动转盘42逆时针(前视方向)转过120度，此时待研磨的晶圆转过120度后正对研磨垫2；转角气缸51带动旋转升降板52先逆时针(俯视方向)转过90度，旋转升降板52带动小齿轮54与下侧的研磨头3上的大齿轮55啮合，第二电机53带动该研磨头3转动，然后转角气缸51带动旋转升降板52下移，旋转升降板52通过第一压脚56和第二压脚57下压带动该研磨头3下移并向研磨垫2靠近，最后该研磨头3上的晶圆与研磨垫2接触，第三电机66带动驱动齿轮65转动，驱动齿轮65带动从动齿轮64转动，从动齿轮64带动支撑套管63转动，支撑套管63带动研磨台1转动，研磨台1带动研磨垫2转动，从而研磨垫2对下侧的研磨头上的晶圆进行研磨；当研磨完成后，第一电机41带动转盘42逆时针(前视方向)再次转过120度，然后出料机械手72将研磨好的晶圆取走；

同时的，在研磨垫2对下侧的研磨头上的晶圆进行研磨时，送料机械手71和出料机械手72可对其他两个研磨头进行放置晶圆和取出晶圆，从而提高晶圆的研磨效率。

最后，以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。