專利名稱：利用化學機械拋光設備進行化學機械拋光的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種利用化學機械拋光設備進行化學機械拋光的方法。
背景技術：
在大規(guī)模集成電路的生產(chǎn)過程中，對晶圓的平坦度要求非常高。目前，通過利用化學機械拋光(CMP)工藝來實現(xiàn)晶圓的平坦化，而化學機械拋光機是完成化學機械拋光工藝的主要設備。已有的拋光設備采用轉(zhuǎn)盤式四拋光頭三拋光盤結(jié)構(gòu)或單盤單頭的線性結(jié)構(gòu)。在轉(zhuǎn)盤式四拋光頭三拋光盤結(jié)構(gòu)中，該轉(zhuǎn)盤支撐著四個拋光頭旋轉(zhuǎn)，并在不同的工位之間工作。該轉(zhuǎn)盤重量大，結(jié)構(gòu)復雜，要求精度高，制造困難，成本高，并且四個懸臂上的拋光頭相互影響，如果一個拋光頭或其攜帶的晶圓出現(xiàn)問題，其他三個拋光頭必須停止工作，因此效率低下。并且轉(zhuǎn)盤上的每一個拋光頭在晶片裝卸工位抓放晶圓時，拋光頭與晶片裝卸工位需要精確地對位，所以對轉(zhuǎn)盤的控制精度要求也非常高。在單盤單頭線性結(jié)構(gòu)中，各個拋光單元之間互不干擾，其中一個拋光單元停機，其他的拋光單元可以繼續(xù)完成工作，在完成后停機。但是具有單盤單頭線性結(jié)構(gòu)的拋光設備的生產(chǎn)效率低，晶圓間的傳輸距離大，傳輸時間長。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有技術中存在的技術問題之一。為此，本發(fā)明的一個目的在于提出一種工作效率高的利用化學機械拋光設備進行化學機械拋光的方法。為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的實施例提出一種利用化學機械拋光設備進行化學機械拋光的方法，其特征在于，所述化學機械拋光設備包括多個化學機械拋光機、機械手和過渡裝置，其中所述多個化學機械拋光機和所述過渡裝置圍繞所述機械手布置，所述方法包括以下步驟A)通過所述機械手將所述過渡裝置上的晶圓搬運到所述多個化學機械拋光機中的至少一個上以便利用所述多個化學機械拋光機對晶圓進行拋光；B)通過所述機械手將拋光后的晶圓搬運到所述過渡裝置上；和C)重復步驟A)和B)直到完成所有晶圓的拋光。根據(jù)本發(fā)明實施例的利用化學機械拋光設備進行化學機械拋光的方法具有晶圓傳輸距離短、晶圓傳輸時間短和工作效率高的優(yōu)點。另外，根據(jù)本發(fā)明實施例的利用化學機械拋光設備進行化學機械拋光的方法可以具有如下附加的技術特征根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述步驟A)包括通過所述機械手將多個晶圓從所述過渡裝置上分別搬運到所述多個化學機械拋光機上以便利用所述多個化學機械拋光機對所述多個晶圓進行拋光；所述步驟B)包括通過所述機械手將由所述多個化學機械拋光機拋光后的多個晶圓分別搬運到所述過渡裝置上。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述化學機械拋光機為三個，且所述機械手為多臂機械手，其中所述多臂機械手將三個晶圓同時從所述過渡裝置上搬運到所述三個化學機械拋光機上以便通過所述三個化學機械拋光機同時對三個晶圓進行拋光；其中所述多臂機械手將所述三個化學機械拋光機拋光后的三個晶圓同時搬運到所述過渡裝置上。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述化學機械拋光機為三個，且所述機械手為單臂機械手，其中所述單臂機械手將三個晶圓依次從過渡裝置上搬運到所述三個化學機械拋光機上以便通過所述三個化學機械拋光機對三個晶圓進行拋光；其中所述單臂機械手將拋光后的三個晶圓從所述三個化學機械拋光機搬運到所述過渡裝置上。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述步驟A)包括:A1)通過所述機械手將一個晶圓從所述過渡裝置上搬運到所述多個化學機械拋光機中的第一化學機械拋光機上進行第一次拋光·Μ通過所述機械手將經(jīng)過第一次拋光后的晶圓從所述第一化學機械拋光機搬運到第二化學機械拋光機進行第二次拋光并重復步驟Al)；和?。?)通過所述機械手將經(jīng)過第二次拋光后的晶圓從所述第二化學機械拋光機順序搬運到所述多個化學機械拋光機中的其余化學機械拋光機以順序進行拋光并重復步驟Α2)；所述步驟B)包括Bi)通過所述機械手將經(jīng)過最后一次拋光后的晶圓搬運到所述過渡裝置上。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述化學機械拋光機為三個，所述機械手為單臂機械手，且所述過渡裝置包括第一平臺和第二平臺，所述步驟Α)包括Α1)通過所述機械手將一個晶圓從所述第一平臺上搬運到所述三個化學機械拋光機中的第一化學機械拋光機上進行粗拋光；Α2)通過所述機械手將經(jīng)過粗拋光后的晶圓從所述第一化學機械拋光機搬運到第二化學機械拋光機進行細拋光并重復步驟Al)；和??； )通過所述機械手將經(jīng)過細拋光后的晶圓從所述第二化學機械拋光機搬運到第三化學機械拋光機以進行精拋光并重復步驟 Α2)；所述步驟B)包括Bi)通過所述機械手將經(jīng)過精拋光后的晶圓搬運到所述第二平臺上。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述化學機械拋光機為三個，所述機械手為四臂機械手，且所述過渡裝置包括第一平臺和第二平臺，所述步驟Α)包括Al)通過所述四臂機械手的第一手臂將一個晶圓從所述第一平臺上搬運到所述三個化學機械拋光機中的第一化學機械拋光機上進行粗拋光；Α》通過所述四臂機械手的第二手臂將經(jīng)過粗拋光后的晶圓從所述第一化學機械拋光機搬運到第二化學機械拋光機進行細拋光并重復步驟Al)；和?。?)通過所述四臂機械手的第三手臂將經(jīng)過細拋光后的晶圓從所述第二化學機械拋光機搬運到第三化學機械拋光機以進行精拋光并重復步驟Α2)；所述步驟B)包括Β1)通過所述四臂機械手的第四手臂將經(jīng)過精拋光后的晶圓搬運到所述第二平臺上。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述四臂機械手具有基座和可旋轉(zhuǎn)地安裝在所述基座上且成十字形布置的四個手臂，其中所述第一平臺的第一放置面的圓心、所述第二平臺的第二放置面的圓心和所述三個化學機械拋光機的三個裝卸平臺的工作面的圓心分布在以所述基座的中心線上的點為圓心的圓周上，其中兩個所述化學機械拋光機的裝卸平臺沿所述圓周的徑向相對，另一個所述裝卸平臺與所述第一平臺沿所述圓周的徑向相對，所述第二平臺設在所述第一平臺和與所述第一平臺相鄰的所述裝卸平臺之間，所述第一平臺的第一放置面的圓心與所述圓周的圓心的連線與所述第二平臺的第二放置面的圓心與所述圓周的圓心的連線之間的夾角為θ，
所述步驟A)包括Al)通過所述四臂機械手的第一手臂從所述第一平臺上抓取一個未拋光晶圓，然后所述四臂機械手旋轉(zhuǎn)九十度以使所述第一手臂將未拋光晶圓搬運到所述三個化學機械拋光機中的第一化學機械拋光機上進行粗拋光，隨后所述四臂機械手反向旋轉(zhuǎn)九十度；A2)通過所述四臂機械手的第二手臂從所述第一化學機械拋光機上抓取經(jīng)過粗拋光后的晶圓并重復步驟Al)以使所述第二手臂將經(jīng)過粗拋光后的晶圓從所述第一化學機械拋光機搬運到第二化學機械拋光機進行細拋光且使所述第一手臂將未拋光晶圓搬運到所述第一化學機械拋光機上進行粗拋光；A3)通過所述四臂機械手的第三手臂從所述第二化學機械拋光機上抓取經(jīng)過細拋光后的晶圓并重復步驟A2)以同時使所述第三手臂將經(jīng)過細拋光后的晶圓從所述第二化學機械拋光機搬運到第三化學機械拋光機進行精拋光、使所述第二手臂將經(jīng)過粗拋光后的晶圓從所述第一化學機械拋光機搬運到所述第二化學機械拋光機進行細拋光、以及使所述第一手臂將未拋光晶圓搬運到所述第一化學機械拋光機上進行粗拋光；和A4)通過所述四臂機械手的第四手臂從所述第三化學機械拋光機上抓取經(jīng)過精拋光后的晶圓、通過所述第三手臂從所述第二化學機械拋光機上抓取經(jīng)過細拋光后的晶圓、 通過所述第二手臂從所述第一化學機械拋光機上抓取經(jīng)過粗拋光后的晶圓、以及通過所述第一手臂從所述第一平臺上抓取一個未拋光晶圓，然后所述四臂機械手旋轉(zhuǎn)九十度以使所述第三手臂將經(jīng)過細拋光后的晶圓從所述第二化學機械拋光機搬運到第三化學機械拋光機進行精拋光、使所述第二手臂將經(jīng)過粗拋光后的晶圓從所述第一化學機械拋光機搬運到所述第二化學機械拋光機進行細拋光、以及使所述第一手臂將未拋光晶圓搬運到所述第一化學機械拋光機上進行粗拋光；所述步驟B)包括Bi)所述四臂機械手反向旋轉(zhuǎn)角度θ以使所述第四手臂將經(jīng)過精拋光后的晶圓搬運到所述第二平臺上，隨后所述四臂機械手反向旋轉(zhuǎn)90-θ度。本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實踐了解到。
本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點從結(jié)合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中圖1是用于執(zhí)行本發(fā)明實施例的化學機械拋光方法的化學機械拋光設備的化學機械拋光機的示意圖；圖2是用于執(zhí)行本發(fā)明實施例的化學機械拋光方法的化學機械拋光設備的一個示例；圖3是圖2的俯視圖；圖4是用于執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明實施例的化學機械拋光方法的化學機械拋光設備的另一個示例；圖5是用于執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明實施例的化學機械拋光方法的化學機械拋光設備的再一個示例；圖6是用于執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明實施例的化學機械拋光方法的化學機械拋光設備的又一個示例；和圖7是用于執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明實施例的化學機械拋光方法的化學機械拋光設備的再又一個示例。
具體實施例方式下面詳細描述本發(fā)明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術語“縱向”、“橫向”、“上”、“下”、“前”、“后”、 “左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底” “內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。此外，術語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。在本發(fā)明的描述中，除非另有規(guī)定和限定，需要說明的是，術語“安裝”、“相連”、 “連接”應做廣義理解，例如，可以是機械連接或電連接，也可以是兩個元件內(nèi)部的連通，可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，對于本領域的普通技術人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術語的具體含義。下面描述本發(fā)明實施例的化學機械拋光方法之前，為了更好地理解本發(fā)明的實施例，下面首先參考附圖描述用于執(zhí)行例本發(fā)明實施例的化學機械拋光方法的化學機械拋光設備。然而，需要理解的是，下面描述的化學機械拋光設備僅僅是用于執(zhí)行例本發(fā)明實施例的化學機械拋光方法的化學機械拋光設備的示例，而不能理解為對本發(fā)明的限制。下面參照圖1-7描述化學機械拋光設備10。如圖1-7所示，化學機械拋光設備10 包括多個化學機械拋光機100、機械手200和過渡裝置300，多個化學機械拋光機100分別用于拋光晶圓，機械手200用于搬運晶圓，過渡裝置300用于放置晶圓。其中，多個化學機械拋光機100和過渡裝置300圍繞機械手200布置以便機械手200將過渡裝置300上的未拋光晶圓搬運到化學機械拋光機100上且將拋光后的晶圓從化學機械拋光機100搬運到過渡裝置300上。根據(jù)本發(fā)明的示例，化學機械拋光設備10通過將過渡裝置300和多個化學機械拋光機100圍繞機械手200布置，從而可以大大地減小晶圓的傳輸距離，并大大地減少晶圓的傳輸時間。而且，多個化學機械拋光機100可以獨立地對晶圓進行拋光，當其中一個化學機械拋光機100停機時，其他的化學機械拋光機100可以繼續(xù)進行拋光。因此，化學機械拋光設備10具有工作效率高的優(yōu)點。如圖2-4所示，在本發(fā)明的一些示例中，機械手200可以是關節(jié)機械手，其中關節(jié)機械手可以包括基座210和安裝在基座210上的手臂220。關節(jié)機械手的手臂220可以抓取并搬運晶圓，而且手臂220可以以基座210為中心旋轉(zhuǎn)且可以進行伸縮。在本發(fā)明的一個具體示例中，機械手200可以是多臂機械手，例如多臂關節(jié)機械手，從而可以同時抓取并搬運多個晶圓。如圖5和圖6所示，機械手200可以是具有兩個手臂220的關節(jié)機械手，這兩個手臂220可以安裝在關節(jié)機械手的基座210上。如圖7所示，在本發(fā)明的一些示例中，機械手200可以是四臂機械手，所述四臂機械手可以具有基座210和可旋轉(zhuǎn)地安裝在基座210上且成十字形布置的四個手臂220，四個手臂220可以沿基座210的徑向方向可伸縮且可以沿基座210的軸向方向移動。其中，在圖7中，基座210的徑向方向為水平方向，基座210的軸向方向為上下方向(圖2中的箭頭 A所示方向)。如圖1所示，在本發(fā)明的一些示例中，每個化學機械拋光機100可以包括工作平臺 110、拋光盤120、修整器130、拋光液輸送器140、拋光頭支架、裝卸平臺160和拋光頭170。 具體而言，拋光盤120可以安裝在工作平臺110的上表面上，修整器130和拋光液輸送器 140可以分別安裝在工作平臺110的上表面上且鄰近拋光盤120。所述拋光頭支架可以安裝在工作平臺110的上表面上，裝卸平臺160可以安裝在工作平臺110的上表面上且可以位于工作平臺110的鄰近機械手200的基座210的一側(cè)，即裝卸平臺160可以設在基座210 和拋光盤120之間。拋光頭170可以可旋轉(zhuǎn)且可以在拋光盤120和裝卸平臺160之間可移動地安裝在所述拋光頭支架上。具體地，所述拋光頭支架可以包括水平基板151和支撐側(cè)板152，水平基板151可以形成有在其厚度方向上貫通的凹槽153，凹槽153可以在水平基板151的縱向一端敞開且可以朝向水平縱向另一端延伸。換言之，凹槽153的一端可以敞開而另一端可以封閉。支撐側(cè)板152可以分別與水平基板151相連且可以分別位于凹槽153的橫向兩側(cè)用于支撐水平基板151，其中水平基板151的所述縱向一端可以在縱向上延伸超出支撐側(cè)板152以構(gòu)成懸臂端，所述懸臂端可以伸到拋光盤120的上方。在本發(fā)明的一個具體示例中，如圖1所示，支撐側(cè)板152的上端可以分別與水平基板151的底面相連。兩個水平基板151在橫向上可以分別位于凹槽153的兩側(cè)，水平基板 151的左端可以沿縱向延伸超出支撐側(cè)板152的左側(cè)，從而水平基板151的左端可以構(gòu)成所述懸臂端。水平基板151的右端可以延伸出支撐側(cè)板152，也可以與它們平齊。所述拋光頭支架類似于跳臺的形式，因此也可以稱為跳臺式拋光頭支架。支撐側(cè)板152的底表面可以位于同一水平面上，由此當支撐側(cè)板152安裝到化學機械拋光機100的工作平臺110上時，可以保證水平基板151水平。具體地，水平基板151可以是U形，凹槽153的封閉端為弧形。如圖1所示，在本發(fā)明的一個示例中，工作平臺110可以是大體矩形框體。所述拋光頭支架可以安裝在工作平臺110上，且所述拋光頭支架的水平基板151的所述懸臂端可以延伸到拋光盤120的上面。裝卸平臺160可以安裝在工作平臺110的上表面上并且可以位于所述拋光頭支架的下方、兩個支撐側(cè)板152之間。例如，拋光盤120和裝卸平臺160的中心可以位于水平基板151上的凹槽153的縱向中心線上。在本發(fā)明的一個示例中，如圖1所示，在水平基板151的上表面上，在凹槽153的橫向兩側(cè)可以設有兩條平行的導軌154，拋光頭170可以通過承架155支撐在導軌巧4上。 具體地，在承架155的下方可以設有滑塊，所述滑塊可以移動地支撐在導軌巧4上。在承架 155上面可以設有驅(qū)動電機156，驅(qū)動電機156的輸出軸可以通過減速器與承架155下方的拋光頭170相連，以便驅(qū)動拋光頭170旋轉(zhuǎn)。承架155可以由伺服電機157驅(qū)動沿縱向在導軌巧4上移動和擺動，從而使拋光頭170可以分別移動到拋光盤120上方和裝卸平臺160上方。如圖2-7所示，在本發(fā)明的一些示例中，多個化學機械拋光機100的多個裝卸平臺 160的工作面可以在同一水平面上。這樣，在利用機械手200在多個化學機械拋光機100之間搬運晶圓時，機械手200的手臂220不需要在基座210的軸向方向(即圖2-7中的上下方向)上移動，只需要在基座210的徑向方向上移動和以基座210為中心進行旋轉(zhuǎn)即可，從而可以進一步地減小晶圓的傳輸距離和減少晶圓的傳輸時間，進一步提高了化學機械拋光設備10的工作效率。在本發(fā)明的一些示例中，如圖2-7所示，多個化學機械拋光機100的多個裝卸平臺 160與基座210之間的距離可以相同。換言之，基座210與每個化學機械拋光機100的裝卸平臺160的距離都可以是一個固定值。具體地，每個化學機械拋光機100的裝卸平臺160 的工作面可以是圓形，其中多個裝卸平臺160的多個所述工作面的圓心可以分布在以基座 210的中心線上的點為圓心的圓周上。這樣，在利用機械手200在多個化學機械拋光機100 之間搬運晶圓時，機械手200的手臂220不需要在基座210的徑向方向上移動，只需要在基座210的軸向方向上移動和以基座210為圓心進行旋轉(zhuǎn)即可，從而可以進一步地減小晶圓的傳輸距離和減少晶圓的傳輸時間，進一步提高了化學機械拋光設備10的工作效率。有利地，多個化學機械拋光機100的多個裝卸平臺160的所述多個工作面可以在同一水平面上，并且多個化學機械拋光機100的多個裝卸平臺160與基座210之間的距離可以相同。這樣，在利用機械手200在多個化學機械拋光機100之間搬運晶圓時，機械手 200的手臂220只需要以基座210為圓心進行旋轉(zhuǎn)，從而可以進一步地減小晶圓的傳輸距離和減少晶圓的傳輸時間，進一步提高了化學機械拋光設備10的工作效率。如圖2-7所示，在本發(fā)明的一些示例中，過渡裝置300可以是過渡平臺。其中，所述過渡平臺可以具有用于放置晶圓的放置面310。在本發(fā)明的一個具體示例中，如圖4和圖 6所示，所述過渡平臺可以設有多層放置面310以放置多個晶圓，其中多個放置面310的上部可以用于放置未拋光晶圓，多個放置面310的下部可以用于放置拋光后的晶圓。在本發(fā)明的另一個具體示例中，如圖5和圖7所示，所述過渡平臺可以包括第一平臺320和第二平臺330，第一平臺320可以具有用于放置未拋光晶圓的第一放置面321，且第二平臺330可以具有用于放置拋光后的晶圓的第二放置面331。如圖2、圖5和圖7所示，在本發(fā)明的一些示例中，第一放置面321、第二放置面331 和多個裝卸平臺160的多個工作面可以在同一水平面上。這樣，在利用機械手200搬運晶圓時，機械手200的手臂220不需要在基座210的軸向方向上移動，只需要在基座210的徑向方向上移動和以基座210為圓心進行旋轉(zhuǎn)即可，從而可以進一步地減小晶圓的傳輸距離和減少晶圓的傳輸時間，進一步提高了化學機械拋光設備10的工作效率。在本發(fā)明的一些示例中，如圖2、圖5和圖7所示，第一平臺320、第二平臺330和多個裝卸平臺160與基座210之間的距離可以相同。換言之，基座210與第一平臺320、第二平臺330和每個化學機械拋光機100的裝卸平臺160的距離都可以是一個固定值。具體地，第一放置面321和第二放置面331都可以是圓形，每個化學機械拋光機100的裝卸平臺 160的工作面可以是圓形，其中第一放置面321的圓心、第二放置面331的圓心和多個裝卸平臺160的多個所述工作面的圓心可以分布在以基座210的中心線上的點為圓心的圓周上。這樣，在利用機械手200搬運晶圓時，機械手200的手臂220不需要在基座210的徑向方向上移動，只需要在基座210的軸向方向上移動和以基座210為圓心進行旋轉(zhuǎn)即可，從而可以進一步地減小晶圓的傳輸距離和減少晶圓的傳輸時間，進一步提高了化學機械拋光設備10的工作效率。有利地，第一放置面321、第二放置面331和多個裝卸平臺160的多個工作面可以在同一水平面上，并且第一平臺320、第二平臺330和多個裝卸平臺160與基座210之間的距離可以相同。這樣，在利用機械手200搬運晶圓時，機械手200的手臂220只需要以基座 210為圓心進行旋轉(zhuǎn)，從而可以進一步地減小晶圓的傳輸距離和減少晶圓的傳輸時間，進一步提高了化學機械拋光設備10的工作效率。在本發(fā)明的一些示例中，第一放置面321的圓心和多個裝卸平臺160的多個所述工作面的圓心可以等間距地分布在以基座210的中心線上的點為圓心的圓周上。機械手 200可以是多臂機械手，其中機械手200的多個手臂220與第一平臺320和多個裝卸平臺 160 一一對應。如圖7所示，在本發(fā)明的一個示例中，裝卸平臺160可以是三個(即化學機械拋光機100可以是三個)，機械手200可以是四臂機械手，所述四臂機械手可以具有基座 210和可以可旋轉(zhuǎn)地安裝在基座210上且可以成十字形布置的四個手臂220，四個手臂220 可以沿基座210的徑向方向可伸縮，其中兩個裝卸平臺160可以沿所述圓周的徑向相對，另一個裝卸平臺160與第一平臺320可以沿所述圓周的徑向相對。也就是說，三個裝卸平臺 160和第一平臺320可以成十字形布置。這樣，所述四臂機械手可以同時抓取四個晶圓(一個手臂220抓取一個晶圓)，并可以通過將四個手臂220同時旋轉(zhuǎn)九十度來實現(xiàn)在三個化學機械拋光機100之間、以及化學機械拋光機100和第一平臺320之間搬運晶圓。在本發(fā)明的一個具體示例中，第二平臺330可以設在第一平臺320和與第一平臺320相鄰的裝卸平臺160之間。換言之，第一放置面321的圓心和所述圓周的圓心的連線與第二放置面331 的圓心和所述圓周的圓心的連線的夾角小于九十度。下面參照圖1-7描述根據(jù)本發(fā)明實施例的化學機械拋光的方法。本發(fā)明實施例的化學機械拋光方法例如可以利用化學機械拋光設備10進行，但并不限于此，根據(jù)本發(fā)明實施例的化學機械拋光方法可以包括以下步驟A)通過機械手200將過渡裝置300上的晶圓搬運到多個化學機械拋光機100中的至少一個上以便利用多個化學機械拋光機100對晶圓進行拋光；B)通過機械手200將拋光后的晶圓搬運到過渡裝置300上；和C)重復步驟A)和B)直到完成所有晶圓的拋光。根據(jù)本發(fā)明實施例的利用化學機械拋光設備10進行化學機械拋光的方法具有晶圓傳輸距離短、晶圓傳輸時間短和工作效率高的優(yōu)點。本領域技術人員可以理解的是，過渡裝置300上可以放置一個未拋光晶圓或多個未拋光晶圓。當過渡裝置300上的未拋光晶圓全部被取走后，可以再向過渡裝置300提供未拋光晶圓以使化學機械拋光持續(xù)進行。當拋光后的晶圓被搬運到過渡裝置300后，可以將拋光后的晶圓從過渡裝置300上取走以進行后續(xù)操作。在本發(fā)明的一些實施例中，所述步驟A)可以包括可以通過機械手200將多個晶圓從過渡裝置300上分別搬運到多個化學機械拋光機100上以便利用多個化學機械拋光機 100對所述多個晶圓進行拋光；所述步驟B)可以包括可以通過機械手200將由多個化學機械拋光機100拋光后的多個晶圓分別搬運到過渡裝置300上。這樣可以同時對多個晶圓進行化學機械拋光，從而進一步提高工作效率。具體地，化學機械拋光機100可以是三個，且機械手200可以是多臂機械手，即可以利用多臂機械手和三個化學機械拋光機100對晶圓進行化學機械拋光。其中，所述多臂機械手可以將三個晶圓同時從過渡裝置300上搬運到三個化學機械拋光機100上以便通過三個化學機械拋光機100同時對三個晶圓進行拋光。然后，所述多臂機械手可以將三個化學機械拋光機100拋光后的三個晶圓同時搬運到過渡裝置300上。在本發(fā)明的一個實施例中，化學機械拋光機100可以是三個(即第一、第二和第三化學機械拋光機)，且機械手200可以是單臂機械手，即可以利用單臂機械手和三個化學機械拋光機100對晶圓進行化學機械拋光。其中，所述單臂機械手可以將三個晶圓依次從過渡裝置300上搬運到三個化學機械拋光機100上以便通過三個化學機械拋光機100對三個晶圓進行拋光。然后，所述單臂機械手可以將拋光后的三個晶圓從三個化學機械拋光機100 搬運到過渡裝置300上。在本發(fā)明的一些示例中，所述步驟A)可以包括Al)可以通過機械手200將一個晶圓從過渡裝置300上搬運到多個化學機械拋光機100中的第一化學機械拋光機上進行第一次拋光；A2)可以通過機械手200將經(jīng)過第一次拋光后的晶圓從所述第一化學機械拋光機搬運到第二化學機械拋光機進行第二次拋光并可以重復步驟Al)；和A3)可以通過機械手200將經(jīng)過第二次拋光后的晶圓從所述第二化學機械拋光機順序搬運到多個化學機械拋光機100中的其余化學機械拋光機以順序進行拋光并可以重復步驟A2)。所述步驟B)可以包括B1)可以通過機械手200將經(jīng)過最后一次拋光后的晶圓搬運到過渡裝置300上。具體地，如圖2和圖3所示，化學機械拋光機100可以是三個，且機械手200可以是單臂機械手，過渡裝置300可以包括用于放置未拋光晶圓的第一平臺320和用于放置拋光后的晶圓的第二平臺330。其中，所述步驟A)可以包括Al)可以通過機械手200將一個晶圓從第一平臺320上搬運到這三個化學機械拋光機100中的第一化學機械拋光機上進行粗拋光。A2)可以通過機械手200將經(jīng)過粗拋光后的晶圓從所述第一化學機械拋光機搬運到第二化學機械拋光機進行細拋光并可以重復步驟Al)。具體而言，首先可以通過機械手 200將經(jīng)過粗拋光后的晶圓從所述第一化學機械拋光機搬運到第二化學機械拋光機進行細拋光，然后可以通過機械手200將一個晶圓從第一平臺320上搬運到所述第一化學機械拋光機上進行粗拋光。和A3)可以通過機械手200將經(jīng)過細拋光后的晶圓從所述第二化學機械拋光機搬運到第三化學機械拋光機以進行精拋光并可以重復步驟A2)。具體而言，首先可以通過機械手200將經(jīng)過細拋光后的晶圓從所述第二化學機械拋光機搬運到第三化學機械拋光機以進行精拋光，然后可以通過機械手200將經(jīng)過粗拋光后的晶圓從所述第一化學機械拋光機搬運到所述第二化學機械拋光機進行細拋光，最后可以通過機械手200將一個晶圓從第一平臺320上搬運到所述第一化學機械拋光機上進行粗拋光。
所述步驟B)可以包括B1)可以通過機械手200將經(jīng)過精拋光后的晶圓搬運到第二平臺330上。最后重復上述步驟直到完成所有晶圓的拋光。具體而言，在機械手200將經(jīng)過精拋光后的晶圓搬運到第二平臺330上后，首先可以通過機械手200將經(jīng)過細拋光后的晶圓從所述第二化學機械拋光機搬運到所述第三化學機械拋光機以進行精拋光，然后可以通過機械手200將經(jīng)過粗拋光后的晶圓從所述第一化學機械拋光機搬運到所述第二化學機械拋光機進行細拋光，最后可以通過機械手200將一個晶圓從第一平臺320上搬運到所述第一化學機械拋光機上進行粗拋光。換言之，第一平臺320、所述第一化學機械拋光機、所述第二化學機械拋光機、所述第三化學機械拋光機和第二平臺330可以組成一個化學機械拋光流水線，多個未拋光晶圓依次經(jīng)過第一平臺320、所述第一化學機械拋光機、所述第二化學機械拋光機、所述第三化學機械拋光機和第二平臺330(即經(jīng)過所述化學機械拋光流水線) 以進行化學機械拋光。在本發(fā)明的一個實施例中，化學機械拋光機100可以是三個，機械手200可以是四臂機械手，且過渡裝置300可以包括第一平臺320和第二平臺330。其中，所述步驟A)可以包括Al)可以通過所述四臂機械手的第一手臂將一個晶圓從第一平臺320上搬運到三個化學機械拋光機100中的第一化學機械拋光機上進行粗拋光；A2)可以通過所述四臂機械手的第二手臂將經(jīng)過粗拋光后的晶圓從所述第一化學機械拋光機搬運到第二化學機械拋光機進行細拋光并可以重復步驟Al)；和A3)可以通過所述四臂機械手的第三手臂將經(jīng)過細拋光后的晶圓從所述第二化學機械拋光機搬運到第三化學機械拋光機以進行精拋光并可以重復步驟A2)；所述步驟B)可以包括B1)可以通過所述四臂機械手的第四手臂將經(jīng)過精拋光后的晶圓搬運到第二平臺330上。具體地，如圖7所示，所述四臂機械手可以具有基座210和可以可旋轉(zhuǎn)地安裝在基座210上且可以成十字形布置的四個手臂220，其中第一平臺320的第一放置面321的圓心、第二平臺330的第二放置面331的圓心和三個化學機械拋光機100的三個裝卸平臺160 的工作面的圓心可以分布在以基座210的中心線上的點為圓心的圓周上，兩個化學機械拋光機100的裝卸平臺160可以沿所述圓周的徑向相對，另一個裝卸平臺160與第一平臺320 可以沿所述圓周的徑向相對，第二平臺330可以設在第一平臺320和與第一平臺320相鄰的裝卸平臺160之間。換言之，第一平臺320的第一放置面321的圓心和所述圓周的圓心的連線與第二平臺330的第二放置面331的圓心和所述圓周的圓心的連線的夾角θ小于九十度。其中所述步驟Α)可以包括Al)可以通過所述四臂機械手的第一手臂221從第一平臺320上抓取一個未拋光晶圓，然后所述四臂機械手可以旋轉(zhuǎn)九十度以使第一手臂221將未拋光晶圓搬運到三個化學機械拋光機100中的第一化學機械拋光機(例如圖7中右側(cè)的一個拋光機100)上進行粗拋光，隨后所述四臂機械手可以反向旋轉(zhuǎn)九十度以復位?？梢岳斫獾氖牵S后所述四臂機械手也可以繼續(xù)旋轉(zhuǎn)九十度，與反向旋轉(zhuǎn)九十度相比，所述四臂機械手的四個手臂依次換位。Α2)可以通過所述四臂機械手的第二手臂222從所述第一化學機械拋光機上抓取經(jīng)過粗拋光后的晶圓并可以重復步驟Al)。具體而言，可以通過所述四臂機械手的第二手臂222從所述第一化學機械拋光機上抓取經(jīng)過粗拋光后的晶圓且可以通過第一手臂221從第一平臺320上抓取一個未拋光晶圓，然后所述四臂機械手可以旋轉(zhuǎn)九十度以使第二手臂 222將經(jīng)過粗拋光后的晶圓從所述第一化學機械拋光機搬運到第二化學機械拋光機進行細拋光且使第一手臂221將未拋光晶圓搬運到所述第一化學機械拋光機上進行粗拋光，隨后所述四臂機械手可以反向針旋轉(zhuǎn)九十度。A3)可以通過所述四臂機械手的第三手臂223從所述第二化學機械拋光機上抓取經(jīng)過細拋光后的晶圓并重復步驟A2)。具體而言，可以通過所述四臂機械手的第三手臂223 從所述第二化學機械拋光機上抓取經(jīng)過細拋光后的晶圓、通過第二手臂222從所述第一化學機械拋光機上抓取經(jīng)過粗拋光后的晶圓、以及通過第一手臂221從第一平臺320上抓取一個未拋光晶圓，然后所述四臂機械手可以旋轉(zhuǎn)九十度以使第三手臂2 將經(jīng)過細拋光后的晶圓從所述第二化學機械拋光機搬運到第三化學機械拋光機進行精拋光、使第二手臂 222將經(jīng)過粗拋光后的晶圓從所述第一化學機械拋光機搬運到所述第二化學機械拋光機進行細拋光、以及使第一手臂221將未拋光晶圓搬運到所述第一化學機械拋光機上進行粗拋光，隨后所述四臂機械手可以反向旋轉(zhuǎn)九十度以復位。A4)可以通過所述四臂機械手的第四手臂2M從所述第三化學機械拋光機上抓取經(jīng)過精拋光后的晶圓、通過第三手臂223從所述第二化學機械拋光機上抓取經(jīng)過細拋光后的晶圓、通過第二手臂222從所述第一化學機械拋光機上抓取經(jīng)過粗拋光后的晶圓、以及通過第一手臂221從第一平臺320上抓取一個未拋光晶圓，然后所述四臂機械手可以旋轉(zhuǎn)九十度以使第三手臂223將經(jīng)過細拋光后的晶圓從所述第二化學機械拋光機搬運到第三化學機械拋光機進行精拋光、使第二手臂222將經(jīng)過粗拋光后的晶圓從所述第一化學機械拋光機搬運到所述第二化學機械拋光機進行細拋光、以及使第一手臂221將未拋光晶圓搬運到所述第一化學機械拋光機上進行粗拋光；所述步驟B)可以包括B1)所述四臂機械手可以反向旋轉(zhuǎn)角度θ以使第四手臂 2Μ將經(jīng)過第三化學機械拋光機精拋光后的晶圓搬運到第二平臺330上，隨后所述四臂機械手可以反向旋轉(zhuǎn)角度90-θ以復位。可以理解的是，隨后所述四臂機械手也可以正向旋轉(zhuǎn)角度θ以復位，與反向旋轉(zhuǎn)角度90-θ相比，所述四臂機械手的四個手臂依次換位。根據(jù)本發(fā)明實施例的化學機械拋光的方法具有晶圓傳輸距離短、晶圓傳輸時間短和工作效率高的優(yōu)點。在本說明書的描述中，參考術語“一個實施例”、“一些實施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點包含于本發(fā)明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不一定指的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結(jié)合。盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實施例，本領域的普通技術人員可以理解在不脫離本發(fā)明的原理和宗旨的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求及其等同物限定。
權(quán)利要求
1.一種利用化學機械拋光設備進行化學機械拋光的方法，其特征在于，所述化學機械拋光設備包括多個化學機械拋光機、機械手和過渡裝置，其中所述多個化學機械拋光機和所述過渡裝置圍繞所述機械手布置，所述方法包括以下步驟A)通過所述機械手將所述過渡裝置上的晶圓搬運到所述多個化學機械拋光機中的至少一個上以便利用所述多個化學機械拋光機對晶圓進行拋光；B)通過所述機械手將拋光后的晶圓搬運到所述過渡裝置上；和C)重復步驟A)和B)直到完成所有晶圓的拋光。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用化學機械拋光設備進行化學機械拋光的方法，其特征在于，所述步驟A)包括通過所述機械手將多個晶圓從所述過渡裝置上分別搬運到所述多個化學機械拋光機上以便利用所述多個化學機械拋光機對所述多個晶圓進行拋光；所述步驟B)包括通過所述機械手將由所述多個化學機械拋光機拋光后的多個晶圓分別搬運到所述過渡裝置上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的利用化學機械拋光設備進行化學機械拋光的方法，其特征在于，所述化學機械拋光機為三個，且所述機械手為多臂機械手，其中所述多臂機械手將三個晶圓同時從所述過渡裝置上搬運到所述三個化學機械拋光機上以便通過所述三個化學機械拋光機同時對三個晶圓進行拋光；其中所述多臂機械手將所述三個化學機械拋光機拋光后的三個晶圓同時搬運到所述過渡裝置上。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的利用化學機械拋光設備進行化學機械拋光的方法，其特征在于，所述化學機械拋光機為三個，且所述機械手為單臂機械手，其中所述單臂機械手將三個晶圓依次從過渡裝置上搬運到所述三個化學機械拋光機上以便通過所述三個化學機械拋光機對三個晶圓進行拋光；其中所述單臂機械手將拋光后的三個晶圓從所述三個化學機械拋光機搬運到所述過渡裝置上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用化學機械拋光設備進行化學機械拋光的方法，其特征在于，所述步驟A)包括Al)通過所述機械手將一個晶圓從所述過渡裝置上搬運到所述多個化學機械拋光機中的第一化學機械拋光機上進行第一次拋光；A2)通過所述機械手將經(jīng)過第一次拋光后的晶圓從所述第一化學機械拋光機搬運到第二化學機械拋光機進行第二次拋光并重復步驟Al)；和A3)通過所述機械手將經(jīng)過第二次拋光后的晶圓從所述第二化學機械拋光機順序搬運到所述多個化學機械拋光機中的其余化學機械拋光機以順序進行拋光并重復步驟A2)；所述步驟B)包括B1)通過所述機械手將經(jīng)過最后一次拋光后的晶圓搬運到所述過渡1 ο
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的利用化學機械拋光設備進行化學機械拋光的方法，其特征在于，所述化學機械拋光機為三個，所述機械手為單臂機械手，且所述過渡裝置包括第一平臺和第二平臺，所述步驟A)包括Al)通過所述機械手將一個晶圓從所述第一平臺上搬運到所述三個化學機械拋光機中的第一化學機械拋光機上進行粗拋光；A2)通過所述機械手將經(jīng)過粗拋光后的晶圓從所述第一化學機械拋光機搬運到第二化學機械拋光機進行細拋光并重復步驟Al)；和A3)通過所述機械手將經(jīng)過細拋光后的晶圓從所述第二化學機械拋光機搬運到第三化學機械拋光機以進行精拋光并重復步驟A2)；所述步驟B)包括Bi)通過所述機械手將經(jīng)過精拋光后的晶圓搬運到所述第二平臺上。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的利用化學機械拋光設備進行化學機械拋光的方法，其特征在于，所述化學機械拋光機為三個，所述機械手為四臂機械手，且所述過渡裝置包括第一平臺和第二平臺，所述步驟A)包括Al)通過所述四臂機械手的第一手臂將一個晶圓從所述第一平臺上搬運到所述三個化學機械拋光機中的第一化學機械拋光機上進行粗拋光；A2)通過所述四臂機械手的第二手臂將經(jīng)過粗拋光后的晶圓從所述第一化學機械拋光機搬運到第二化學機械拋光機進行細拋光并重復步驟Al)；和A3)通過所述四臂機械手的第三手臂將經(jīng)過細拋光后的晶圓從所述第二化學機械拋光機搬運到第三化學機械拋光機以進行精拋光并重復步驟A2)；所述步驟B)包括B1)通過所述四臂機械手的第四手臂將經(jīng)過精拋光后的晶圓搬運到所述第二平臺上。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的利用化學機械拋光設備進行化學機械拋光的方法，其特征在于，所述四臂機械手具有基座和可旋轉(zhuǎn)地安裝在所述基座上且成十字形布置的四個手臂， 其中所述第一平臺的第一放置面的圓心、所述第二平臺的第二放置面的圓心和所述三個化學機械拋光機的三個裝卸平臺的工作面的圓心分布在以所述基座的中心線上的點為圓心的圓周上，其中兩個所述化學機械拋光機的裝卸平臺沿所述圓周的徑向相對，另一個所述裝卸平臺與所述第一平臺沿所述圓周的徑向相對，所述第二平臺設在所述第一平臺和與所述第一平臺相鄰的所述裝卸平臺之間，所述第一平臺的第一放置面的圓心與所述圓周的圓心的連線與所述第二平臺的第二放置面的圓心與所述圓周的圓心的連線之間的夾角為θ，所述步驟Α)包括Al)通過所述四臂機械手的第一手臂從所述第一平臺上抓取一個未拋光晶圓，然后所述四臂機械手旋轉(zhuǎn)九十度以使所述第一手臂將未拋光晶圓搬運到所述三個化學機械拋光機中的第一化學機械拋光機上進行粗拋光，隨后所述四臂機械手反向旋轉(zhuǎn)九十度；Α2)通過所述四臂機械手的第二手臂從所述第一化學機械拋光機上抓取經(jīng)過粗拋光后的晶圓并重復步驟Al)以使所述第二手臂將經(jīng)過粗拋光后的晶圓從所述第一化學機械拋光機搬運到第二化學機械拋光機進行細拋光且使所述第一手臂將未拋光晶圓搬運到所述第一化學機械拋光機上進行粗拋光；A3)通過所述四臂機械手的第三手臂從所述第二化學機械拋光機上抓取經(jīng)過細拋光后的晶圓并重復步驟Α2)以同時使所述第三手臂將經(jīng)過細拋光后的晶圓從所述第二化學機械拋光機搬運到第三化學機械拋光機進行精拋光、使所述第二手臂將經(jīng)過粗拋光后的晶圓從所述第一化學機械拋光機搬運到所述第二化學機械拋光機進行細拋光、以及使所述第一手臂將未拋光晶圓搬運到所述第一化學機械拋光機上進行粗拋光；和A4)通過所述四臂機械手的第四手臂從所述第三化學機械拋光機上抓取經(jīng)過精拋光后的晶圓、通過所述第三手臂從所述第二化學機械拋光機上抓取經(jīng)過細拋光后的晶圓、通過所述第二手臂從所述第一化學機械拋光機上抓取經(jīng)過粗拋光后的晶圓、以及通過所述第一手臂從所述第一平臺上抓取一個未拋光晶圓，然后所述四臂機械手旋轉(zhuǎn)九十度以使所述第三手臂將經(jīng)過細拋光后的晶圓從所述第二化學機械拋光機搬運到第三化學機械拋光機進行精拋光、使所述第二手臂將經(jīng)過粗拋光后的晶圓從所述第一化學機械拋光機搬運到所述第二化學機械拋光機進行細拋光、以及使所述第一手臂將未拋光晶圓搬運到所述第一化學機械拋光機上進行粗拋光；所述步驟B)包括Bi)所述四臂機械手反向旋轉(zhuǎn)角度θ以使所述第四手臂將經(jīng)過精拋光后的晶圓搬運到所述第二平臺上，隨后所述四臂機械手反向旋轉(zhuǎn)90-θ度。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種利用化學機械拋光設備進行化學機械拋光的方法，所述化學機械拋光設備包括多個化學機械拋光機、機械手和過渡裝置，其中所述多個化學機械拋光機和所述過渡裝置圍繞所述機械手布置，所述方法包括以下步驟A)通過所述機械手將所述過渡裝置上的晶圓搬運到所述多個化學機械拋光機中的至少一個上以便利用所述多個化學機械拋光機對晶圓進行拋光；B)通過所述機械手將拋光后的晶圓搬運到所述過渡裝置上；和C)重復步驟A)和B)直到完成所有晶圓的拋光。根據(jù)本發(fā)明實施例的利用化學機械拋光設備進行化學機械拋光的方法具有晶圓傳輸距離短、晶圓傳輸時間短和工作效率高的優(yōu)點。
文檔編號B24B1/00GK102240927SQ20111014328
公開日2011年11月16日 申請日期2011年5月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月30日
發(fā)明者沈攀, 路新春 申請人:清華大學