一种改善晶圆表面平坦度的调节装置的制作方法

1.本发明涉及晶圆打磨抛光技术领域，特别涉及一种改善晶圆表面平坦度的调节装置。


背景技术：

2.硅片作为精密集成电路的底材，对表面整体平坦度与局部平坦度都有较高规定,尤其是12寸大硅片，对平整度的工艺提出了更高的要求。硅片加工时使用精密度较高的化学机械抛光来进行硅片表面平整度的改良。在实际生产中,影响抛光平坦度的因素之一，在于晶圆载体材料的自身物理特性,以及抛头压力分区的均匀性。
3.现有技术中，基于无压力分区的抛光头机台与陶瓷载体的使用条件，受限于陶瓷载体形变程度低，难以对晶圆盘型进行调整，致使抛光过程后对晶圆表面平坦度均存在一定程度恶化，影响电路制程的良品率。
4.基于此，本发明设计一种晶圆平坦度调节机械装置。


技术实现要素：

5.本技术的目的在于提供一种改善晶圆表面平坦度的调节装置，以解决上述背景技术中提出现有技术中，对单次再生研磨平坦度控制问题加以处理，进一步加强打磨压力分布的的可控性，实现有效改善表面平坦度的工艺制程能力，改变晶圆单面抛光时压力单一，导致平坦度恶化严重的问题。
6.为实现上述目的，本技术提供如下技术方案：一种改善晶圆表面平坦度的调节装置，包括带有开口的圆形壳体，安装在所述圆形壳体内腔并呈圆周排列的若干个夹持单元、安装在所述圆形壳体内腔并带动若干个所述夹持单元进行旋转运动的传动环和安装在所述圆形壳体内腔并用于带动所述传动环旋转运动的驱动单元；利用所述驱动单元带动传动环旋转，并通过所述传动环带动若干个所述夹持单元进行旋转以改变若干个所述夹持单元所围成的中心空隙大小，改变最终施加到晶圆自身上的挤压作用力，从而改变晶圆受抛光的实际压力，实现物理意义上的抛光压力分区。
7.优选的，所述夹持单元包括端部为半圆形的安装块，所述安装块被转轴固定贯穿，所述转轴转动设置在所述圆形壳体的内腔，所述安装块上设置有台阶，且所述台阶上固定有夹持叶片，所述安装块的半圆形端部的外壁上固定排列有若干个旋转卡齿，所述旋转卡齿与所述传动环齿接。
8.优选的，所述传动环包括活动设置在所述圆形壳体内腔的环体，所述环体内壁上与所述安装块一一对应设置有若干个第一传动卡齿，所述第一传动卡齿与所述旋转卡齿齿接，所述环体的外壁上固定有若干个第二传动卡齿，且所述第二传动卡齿与所述驱动单元齿接。
9.优选的，所述驱动单元包括转动设置在所述圆形壳体内腔的立柱，且所述立柱上竖直滑动套设有驱动杆，所述驱动杆的外壁上呈圆周固定有若干个与所述第二传动卡齿齿
接的驱动卡齿，位于所述驱动卡齿的上方呈圆周固定有若干个定位柱，所述圆形壳体的内壁上设置有与所述定位柱相适配的定位插孔，所述驱动杆的上端贯穿所述圆形壳体上开设有的通孔，所述驱动杆的顶端上设置有驱动凹槽，所述驱动杆与所述立柱之间固定安装有挤压弹簧。
10.优选的，若干个所述第一传动卡齿均固定连接于弧形滑条上，所述弧形滑条滑动设置在所述环体内壁上开设的滑槽内，所述弧形滑条两端与所述滑槽内壁之间均固定连接有补偿弹簧。
11.优选的，所述环体的上端和下端均安装有万向滚珠，所述圆形壳体的内壁上设置有于所述万向滚珠相适配的环形滑道。
12.优选的，所述圆形壳体包括底板和带有开口的顶板，所述底板上呈圆周固定连接有若干个限位块，所述限位块的外壁与所述顶板的内壁接触并通过螺丝固定。
13.优选的，所述底板的轴心处固定连接有支撑圆盘，且所述支撑圆盘的上端端面与所述夹持叶片的下端面接触。
14.优选的，所述驱动杆的外壁固定有阻挡环，且所述阻挡环的下方固定有支撑环，所述支撑环的下端与所述圆形壳体的内壁固定连接。
15.综上，本发明的技术效果和优点：1、本发明结构合理，通过驱动单元、传动环和夹持单元的配合，可使得夹持叶片中心产生圆形孔隙即中心空隙，根据转动角度的大小，随意调节打开和闭合的孔隙直径，抛光过程中，抛光头施加整体向下的压力，根据该装置叶片中心孔隙的大小，改变最终施加到晶圆自身上的挤压作用力，从而改变晶圆受抛光的实际压力，实现物理意义上的抛光压力分区，解决了在对晶圆进行单面抛光时，由于持续抛光，单一压力导致晶圆抛光平坦度恶化的问题；2、本发明中，底板的轴心处固定连接有支撑圆盘，其支撑圆盘可对晶圆进行支撑，从而方便夹持叶片对晶圆的夹持安装，同时，其支撑圆盘可对夹持叶片进行支撑，可防止夹持叶片受到挤压此朝着支撑圆盘的方向变形。
16.3、本发明中，设置有弧形滑条和补偿弹簧，通过补偿弹簧的形变作用使得定位柱运动到定位插孔的正下方与之插接形成定位，以便使得其适配不同直径大小的晶圆。
17.4、本发明中，设置有阻挡环和支撑环，阻挡环可与支撑环接触阻碍驱动杆继续向下运动，防止挤压弹簧被过度压缩导致其弹性发生不可逆转的改变，避免挤压弹簧被压坏。
18.5、本发明中，环体的上端和下端均安装有万向滚珠，可减小环体与圆形壳体内壁之间的摩擦力的作用，可使得操作使用较小的力即可带动环体进行旋转，起到省力的作用。
附图说明
19.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，下面描述中的附图仅是本技术的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，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。
20.图1为本发明立体结构示意图；图2为本发明整体拆分结构示意图；
图3为本发明图2中夹持单元局部结构示意图；图4为本发明图2中传动环与驱动单元结构示意图；图5为本发明图4中a处放大结构示意图；图6为本发明图4中驱动单元放大结构示意图；图7为本发明图2中顶板仰视结构示意图；图8为本发明图7中b处放大结构示意图；图9为本发明图6中驱动杆剖面结构示意图。
21.图中：1、圆形壳体；101、顶板；102、底板；103、限位块；104、开口；2、夹持单元；21、夹持叶片；22、安装块；23、旋转卡齿；24、转轴；25、台阶；3、传动环；31、环体；32、第一传动卡齿；33、第二传动卡齿；34、弧形滑条；35、滑槽；36、补偿弹簧；37、万向滚珠；38、环形滑道；4、驱动单元；41、驱动杆；42、挤压弹簧；43、立柱；44、驱动卡齿；45、定位柱；46、驱动凹槽；5、通孔；6、定位插孔；7、支撑圆盘；8、阻挡环；9、支撑环；10、滑块。
具体实施方式
22.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。
23.实施例：参考图1-4所示的一种改善晶圆表面平坦度的调节装置，包括带有开口104的圆形壳体1，安装在圆形壳体1内腔并呈圆周排列的若干个夹持单元2、安装在圆形壳体1内腔并带动若干个夹持单元2进行旋转运动的传动环3和安装在圆形壳体1内腔并用于带动传动环3旋转运动的驱动单元4；利用驱动单元4带动传动环3旋转，并通过传动环3带动若干个夹持单元2进行旋转以改变若干个夹持单元2所围成的中心空隙大小，改变最终施加到晶圆自身上的挤压作用力，从而改变晶圆受抛光的实际压力，实现物理意义上的抛光压力分区。
24.作为本实施例中的一种优选地实施方式，如图3-8所示，夹持单元2包括端部为半圆形的安装块22，安装块22被转轴24固定贯穿，转轴24转动设置在圆形壳体1的内腔，安装块22上设置有台阶25，且台阶25上固定有夹持叶片21，安装块22的半圆形端部的外壁上固定排列有若干个旋转卡齿23，旋转卡齿23与传动环3齿接，传动环3包括活动设置在圆形壳体1内腔的环体31，环体31内壁上与安装块22一一对应设置有若干个第一传动卡齿32，第一传动卡齿32与旋转卡齿23齿接，环体31的外壁上固定有若干个第二传动卡齿33，且第二传动卡齿33与驱动单元4齿接，驱动单元4包括转动设置在圆形壳体1内腔的立柱43，且立柱43上竖直滑动套设有驱动杆41，驱动杆41的外壁上呈圆周固定有若干个与第二传动卡齿33齿接的驱动卡齿44，位于驱动卡齿44的上方呈圆周固定有若干个定位柱45，圆形壳体1的内壁上设置有与定位柱45相适配的定位插孔6，驱动杆41的上端贯穿圆形壳体1上开设有的通孔5，驱动杆41的顶端上设置有驱动凹槽46，驱动杆41与立柱43之间固定安装有挤压弹簧42，在使用时，将本装置放置在桌面上，其开口104向上，可利用与驱动凹槽46相适配的起子插接，并将起子向下用力，使得驱动杆41向下做压缩挤压弹簧42的运动，随着驱动杆41的向下运动将使得定位柱45运动出定位插孔6，此时利用起子带动驱动杆41转动，利用驱动杆41上
的驱动卡齿44配合第二传动卡齿3带动环体31进行旋转，旋转的环体31通过内壁上设有的第一传动卡齿32与旋转卡齿23的配合带动若干个安装块22向外做旋转运动，最终带动若干个夹持叶片21向外做旋转运动，使得若干个夹持叶片21所围成的圆形的中心空隙不断变大，可根据晶圆的大小将中心空隙调节到一致大小即可，此时将晶圆放置在此中心空隙内，反向旋转驱动杆41，使得夹持叶片21的边沿与晶圆外壁形成挤压抵触，松开起子，通过挤压弹簧42的弹力作用将使得定位柱45与定位插孔6插接对夹持叶片21的位置进行固定，将本装置吸附固定在抛光头，抛光过程中，抛光头施加整体向下的压力，根据该装置形成的中心孔隙的大小，改变最终施加到晶圆自身上的挤压作用力，从而改变晶圆受抛光的实际压力，实现物理意义上的抛光压力分区，解决了在对晶圆进行单面抛光时，由于持续抛光，单一压力导致晶圆抛光平坦度恶化的问题，且本装置将各部设置在圆形壳体1内部，使得其看上去比较美观，且表面无突出部件设置，起到很好地防刮蹭作用。
25.需要注意的是，一、其驱动凹槽46可以为十字形凹槽、梅花形凹槽或矩形凹槽；二、在整个中心空隙大小调节的过程中，驱动卡齿44始终与第二卡齿33齿接；三、为保持驱动杆41在立柱43上进行稳定地竖直滑动，在驱动杆41的滑腔内固定设置滑块10，且滑块10的一端滑动设置在立柱43外壁上设有的滑槽内即可。
26.在本实施中，如图5所示，若干个第一传动卡齿32均固定连接于弧形滑条34上，弧形滑条34滑动设置在环体31内壁上开设的滑槽35内，弧形滑条34两端与滑槽35内壁之间均固定连接有补偿弹簧36，由于采用定位柱45与定位插孔6插接的方式对夹持叶片21进行定位，其好处是定位效果好，但是由于相邻两组定位插孔6之间存在间隙，当中心空隙调节完毕后而此时定位柱45刚好位于此间隙正下方时，其定位柱45无法插入定位插孔6中对夹持叶片21进行定位，故将第一传动卡齿32设置在弧形滑条34上，并在弧形滑条34两端安装有补偿弹簧36，当定位柱45刚好位于此间隙正下方时，可继续转动驱动杆41，通过补偿弹簧36的形变作用使得定位柱45运动到定位插孔6的正下方与之插接形成定位，以便使得其适配不同直径大小的晶圆。
27.在本实施中，如图4所示，环体31的上端和下端均安装有万向滚珠37，圆形壳体1的内壁上设置有于万向滚珠37相适配的环形滑道38，可减小环体31与圆形壳体1内壁之间的摩擦力的作用，可使得操作使用较小的力即可带动环体31进行旋转，起到省力的作用。
28.作为本实施例中的一种优选地实施方式，如图2所示，圆形壳体1包括底板102和带有开口104的顶板101，底板102上呈圆周固定连接有若干个限位块103，限位块103的外壁与顶板101的内壁接触并通过螺丝固定，圆形壳体1由底板102和顶板101通过螺丝固定在一起，便于圆形壳体1的拆装，从而在圆形壳体1内部进行各部件的安装。
29.在本实施例中，如图2所示，底板102的轴心处固定连接有支撑圆盘7，且支撑圆盘7的上端端面与夹持叶片21的下端面接触，在利用夹持叶片21对晶圆进行夹持时，其支撑圆盘7可对晶圆进行支撑，从而方便夹持叶片21对晶圆的夹持安装，同时，其支撑圆盘7可对夹持叶片21进行支撑，可防止夹持叶片21受到挤压此朝着支撑圆盘7的方向变形。
30.在本实施例中，如图9所示，驱动杆41的外壁固定有阻挡环8，且所述阻挡环8的下方固定有支撑环9，所述支撑环9的下端与所述圆形壳体1的内壁固定连接，当挤压弹簧42被压缩时，为防止挤压弹簧42被过度压缩导致其弹性发生不可逆转的改变，故设置阻挡环8和支撑环9，阻挡环8可与支撑环9接触阻碍驱动杆41继续向下运动，避免挤压弹簧42被压坏。
31.本实用工作原理：在使用时，将本装置放置在桌面上，其开口104向上，可利用与驱动凹槽46相适配的起子插接，并将起子向下用力，使得驱动杆41向下做压缩挤压弹簧42的运动，随着驱动杆41的向下运动将使得定位柱45运动出定位插孔6，此时利用起子带动驱动杆41转动，利用驱动杆41上的驱动卡齿44配合第二传动卡齿3带动环体31进行旋转，旋转的环体31通过内壁上设有的第一传动卡齿32与旋转卡齿23的配合带动若干个安装块22向外做旋转运动，最终带动若干个夹持叶片21向外做旋转运动，使得若干个夹持叶片21所围成的圆形的中心空隙不断变大，可根据晶圆的大小将中心空隙调节到一致大小即可，此时将晶圆放置在此中心空隙内，反向旋转驱动杆41，使得夹持叶片21的边沿与晶圆外壁形成挤压抵触，松开起子，通过挤压弹簧42的弹力作用将使得定位柱45与定位插孔6插接对夹持叶片21的位置进行固定，将本装置吸附固定在抛光头，抛光过程中，抛光头施加整体向下的压力，根据该装置中心孔隙的大小，改变最终施加到晶圆自身上的挤压作用力，从而改变晶圆受抛光的实际压力，实现物理意义上的抛光压力分区，解决了在对晶圆进行单面抛光时，由于持续抛光，单一压力导致晶圆抛光平坦度恶化的问题，且本装置将各部设置在圆形壳体1内部，使得其看上去比较美观，且表面无突出部件设置，起到很好地防刮蹭作用；由于采用定位柱45与定位插孔6插接的方式对夹持叶片21进行定位，其好处是定位效果好，但是由于相邻两组定位插孔6之间存在间隙，当中心空隙调节完毕后而此时定位柱45刚好位于此间隙正下方时，其定位柱45无法插入定位插孔6中对夹持叶片21进行定位，故将第一传动卡齿32设置在弧形滑条34上，并在弧形滑条34两端安装有补偿弹簧36，当定位柱45刚好位于此间隙正下方时，可继续转动驱动杆41，弧形滑条34移动，通过补偿弹簧36的形变作用使得定位柱45运动到定位插孔6的正下方与之插接形成定位，以便使得其适配不同直径大小的晶圆；底板102的轴心处固定连接有支撑圆盘7，其支撑圆盘7可对晶圆进行支撑，从而方便夹持叶片21对晶圆的夹持安装，同时，其支撑圆盘7可对夹持叶片21进行支撑，可防止夹持叶片21受到挤压此朝着支撑圆盘7的方向变形；设置有阻挡环8和支撑环9，阻挡环8可与支撑环9接触阻碍驱动杆41继续向下运动，防止挤压弹簧42被过度压缩导致其弹性发生不可逆转的改变，避免挤压弹簧42被压坏。
32.最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。