CN103692359B

CN103692359B - 研磨液手臂

Info

Publication number: CN103692359B
Application number: CN201210366048.5A
Authority: CN
Inventors: 王坚; 杨贵璞; 王晖
Original assignee: ACM (SHANGHAI) Inc
Priority date: 2012-09-27
Filing date: 2012-09-27
Publication date: 2018-03-02
Anticipated expiration: 2032-09-27
Also published as: CN103692359A

Abstract

本发明公开了一种研磨液手臂，包括：壳体、固定轴、传感器、转动轴、被侦测件及控制器。壳体的一端与转动轴固定连接，固定轴开设有收容腔，传感器设置于收容腔的底部，转动轴收容于固定轴的收容腔并能够绕固定轴转动，被侦测件设置于转动轴的底部，并与收容腔的底部相对，被侦测件能够随着转动轴的转动而移至传感器的上面从而被传感器检测到，如果被侦测件被传感器检测到，则研磨液手臂位于设定位置，如果被侦测件没有被传感器检测到，则研磨液手臂没有位于设定位置，传感器发出一信号至控制器，控制器接收该信号后发出报警信号。本发明通过设置被侦测件和传感器，从而可以准确检测研磨液手臂是否在设定位置。

Description

研磨液手臂

技术领域

本发明涉及化学机械研磨领域，尤其涉及一种用于化学机械研磨的研磨液手臂。

背景技术

化学机械研磨（CMP）是半导体集成电路制造过程中对衬底进行全局平坦化的一项重要的制作工艺技术。通常，CMP装置包括研磨台、研磨垫、研磨头和研磨液手臂。研磨时，将待研磨的衬底附着在研磨头上，使衬底的待研磨面与研磨垫对向配置，通过在研磨头上施加下压力，使衬底紧压于研磨垫上，表面贴有研磨垫的研磨台在电机的带动下旋转，研磨头也进行同向转动，与此同时，研磨液通过研磨液手臂中的研磨液供应管输送到研磨垫上，通过研磨台的旋转使研磨液在研磨垫上均匀分布，结合机械作用和化学反应从而将衬底表面的材料去除，实现机械研磨。

在化学机械研磨过程中，研磨液的流量和输送位置对于研磨的结果有很大的影响，在目前的CMP装置中，研磨液的输送位置是固定的，即研磨液手臂的位置是固定的，研磨液手臂通常设置在研磨台上方的某个固定位置处，根据不同的工艺需求，在化学机械研磨前，就已设计好研磨液手臂的位置，根据设计，研磨液能够均匀分布在研磨垫上，化学机械研磨时，将研磨液手臂移到已设计好的位置上。研磨液手臂的移动都是靠操作人员手动完成的，而且，在移动之后，没有相应的检测装置对研磨液手臂的位置进行检测，因而，很难确保研磨液手臂被刚好移到已设计好的位置上，如果研磨液手臂没有移到设计的位置上，那么研磨液在研磨垫上的分布就会不均匀，从而降低研磨的均匀性。此外，在更换耗材如研磨垫时，需要将研磨液手臂从研磨台的上方移开，耗材更换完毕且开始研磨之前，必须将研磨液手臂移至设计好的位置上，而在实际操作过程中，会出现操作人员忘记将研磨液手臂归位的现象，导致研磨液滴落在研磨台外，这样一方面会造成研磨液的浪费，另一方面，研磨时，由于研磨垫上没有研磨液，会使衬底被损坏，降低了产品的良率。

发明内容

本发明的目的是提供一种研磨液手臂，该研磨液手臂具有位置检测装置，能够准确检测研磨液手臂是否在设定位置。

为实现上述目的，本发明提供的一种研磨液手臂，包括：壳体、固定轴、传感器、转动轴、被侦测件及控制器，其中，壳体的一端与转动轴固定连接，固定轴开设有收容腔，传感器设置于收容腔的底部，转动轴收容于固定轴的收容腔并能够绕固定轴转动，被侦测件设置于转动轴的底部，并与收容腔的底部相对，被侦测件能够随着转动轴的转动而移至传感器的上面从而被传感器检测到，如果被侦测件被传感器检测到，则研磨液手臂位于设定位置，如果被侦测件没有被传感器检测到，则研磨液手臂没有位于设定位置，传感器发出一信号至控制器，控制器接收该信号后发出报警信号。

综上所述，本发明通过设置被侦测件和传感器，如果被侦测件没有被传感器检测到，则研磨液手臂不在设定位置，传感器发出信号至控制器，控制器接收该信号后发出报警信号，该报警信号能够提醒操作人员对研磨液手臂位置进行校正。由此可知，本发明研磨液手臂通过设置被侦测件和传感器，从而可以准确检测研磨液手臂是否在设定位置，提高了化学机械研磨的可靠性，保证了衬底研磨的均匀性和产品良率。

附图说明

图1是本发明化学机械研磨装置的一实施例的结构示意图。

图2是本发明研磨液手臂的结构示意图。

图3是本发明研磨液手臂的固定轴与转动轴组装后的俯视图。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所达成目的及功效，下面将结合实施例并配合图式予以详细说明。

请参阅图1，揭示了本发明化学机械研磨装置的一实施例的结构示意图，该化学机械研磨装置包括研磨头10、研磨台20及研磨液手臂30，研磨台20的上表面贴有研磨垫（图中未示）。研磨头10可与研磨台20同向转动。研磨液手臂30设置在研磨台20上方的一设定位置处，用以向研磨台20上的研磨垫输送研磨液。

请参阅图2和图3，本发明研磨液手臂30包括长条形的壳体31，壳体31的顶部设有上盖32，上盖32与壳体31通过例如螺丝等连接部件33固定在一起。壳体31的底部设有长条形的开口311，该开口311与外界相连通。壳体31上远离研磨液输送位置的一端通过例如螺丝等连接部件33与转动轴34固定相连，转动轴34具有数个连接孔341，以供连接部件33插入，从而将转动轴34与壳体31固定在一起。转动轴34底部的外周边缘处设有被侦测件40，在本实施例中，该被侦测件40为一金属块。转动轴34的侧壁沿其径向方向凸伸出止挡块342，该止挡块342与被侦测件40在转动轴34的同一径向上。转动轴34收容于固定轴35内，固定轴35的顶部开设有收容腔（图中未示）用以收容转动轴34，转动轴34能够在固定轴35的收容腔中绕固定轴35的轴线转动。固定轴35的顶部还开设有扇形的用以收容止挡块342的容置槽351，该容置槽351与收容腔相连通，容置槽351具有第一端壁352和第二端壁353，第一端壁352和第二端壁353分别位于容置槽351相对的两端。收容腔的底部设有传感器70，在本实施例中，该传感器70为一接近开关传感器。

本发明研磨液手臂30还包括第一研磨液供应管36、第二研磨液供应管37及去离子水供应管38。第一研磨液供应管36和第二研磨液供应管37可分别向研磨垫输送研磨液，研磨液的种类可以根据不同的工艺需求选定。去离子水供应管38用于向研磨垫和研磨头10喷射去离子水，目的是清洗研磨垫和研磨头10。第一研磨液供应管36和第二研磨液供应管37分别收容于固定轴35、转动轴34和壳体31。第一研磨液供应管36和第二研磨液供应管37的一端分别从壳体31的与转动轴34相对的一端中穿出，从而向研磨垫输送研磨液，第一研磨液供应管36和第二研磨液供应管37的另一端分别从固定轴35的底部穿出并分别与一三通阀50相连接，连接三通阀50的目的是使第一研磨液供应管36和第二研磨液供应管37可以在输送研磨液和去离子水之间切换，第一研磨液供应管36和第二研磨液供应管37输送去离子水的目的是清洗第一研磨液供应管36和第二研磨液供应管37的管内壁，防止研磨液结晶而导致衬底被刮伤。去离子水供应管38收容于固定轴35、转动轴34和壳体31，去离子水供应管38的一端收容于壳体31内并开设有数个喷嘴381，该数个喷嘴381通过壳体31底部的开口311向研磨垫和研磨头10喷射去离子水。去离子水供应管38的另一端从固定轴35的底部穿出并与两通阀60相连接。

使用本发明化学机械研磨装置对衬底进行研磨时，先将研磨液手臂30移至研磨台20上方的设定位置处，具体地，转动研磨液手臂30的壳体31，从而使转动轴34绕固定轴35的轴线转动，当转动轴34底部的被侦测件40随着转动轴34的转动而移至传感器70的上面时，传感器70检测到被侦测件40，即表明研磨液手臂30的壳体31已到达研磨台20上方的设定位置，此时，转动轴34上的止挡块342被容置槽351的第一端壁352止挡，设置止挡块342的目的是为了更快更容易的使研磨液手臂30的壳体31到达研磨台20上方的设定位置。研磨液手臂30的壳体31到达研磨台20上方的设定位置后，可以通过第一研磨液供应管36或第二研磨液供应管37向研磨垫输送研磨液进行化学机械研磨。如果传感器70检测不到被侦测件40，即表明研磨液手臂30的壳体31没有到达研磨台20上方的设定位置，传感器70向一控制器（图中未示）发出信号，控制器接收该信号后发出报警信号。

当需要更换研磨垫等耗材时，先将研磨液手臂30的壳体31从研磨台20的上方移开，转动壳体31，转动轴34上的止挡块342被容置槽351的第二端壁353止挡，以避免壳体31被过度转动，影响壳体31中的第一研磨液供应管36、第二研磨液供应管37及去离子水供应管38的使用寿命。此时，由于被侦测件40已从传感器70上移开，传感器70检测不到被侦测件40，传感器70向控制器发出信号，控制器接收该信号后发出报警信号，该报警信号有助于提醒操作人员在更换完毕耗材后，将研磨液手臂30的壳体31移至研磨台20上方的设定位置。

由上述可知，本发明研磨液手臂30通过设置被侦测件40和传感器70，从而可以准确检测研磨液手臂30是否在研磨台20上方的设定位置处，提高了化学机械研磨的可靠性，保证了衬底研磨的均匀性和产品良率。

综上所述，本发明一种研磨液手臂通过上述实施方式及相关图式说明，己具体、详实的揭露了相关技术，使本领域的技术人员可以据以实施。而以上所述实施例只是用来说明本发明，而不是用来限制本发明的，本发明的权利范围，应由本发明的权利要求来界定。至于本文中所述元件数目的改变或等效元件的代替等仍都应属于本发明的权利范围。

Claims

1.一种研磨液手臂，其特征在于，包括：壳体、固定轴、传感器、转动轴、被侦测件及控制器，其中，壳体的一端与转动轴固定连接，固定轴开设有收容腔，传感器设置于收容腔的底部，转动轴收容于固定轴的收容腔并能够绕固定轴转动，被侦测件设置于转动轴的底部，并与收容腔的底部相对，被侦测件能够随着转动轴的转动而移至传感器的上面从而被传感器检测到，如果被侦测件被传感器检测到，则研磨液手臂位于设定位置，如果被侦测件没有被传感器检测到，则研磨液手臂没有位于设定位置，传感器发出一信号至控制器，控制器接收该信号后发出报警信号；其中，所述转动轴的侧壁沿其径向方向凸伸出止挡块，所述止挡块与被侦测件在转动轴的同一径向上，固定轴开设有用以收容止挡块的容置槽，所述容置槽与收容腔相连通，所述容置槽具有第一端壁和第二端壁，所述第一端壁和第二端壁分别位于容置槽相对的两端。

2.根据权利要求1所述的研磨液手臂，其特征在于，所述被侦测件为一金属块，所述传感器为一接近开关传感器。

3.根据权利要求1所述的研磨液手臂，其特征在于，还包括至少一研磨液供应管，所述研磨液供应管收容于固定轴、转动轴和壳体，所述研磨液供应管的一端从壳体的另一端穿出，所述研磨液供应管的另一端从固定轴的底部穿出。

4.根据权利要求3所述的研磨液手臂，其特征在于，从固定轴的底部穿出的所述研磨液供应管的另一端与一三通阀相连接。

5.根据权利要求1所述的研磨液手臂，其特征在于，还包括一去离子水供应管，所述去离子水供应管收容于固定轴、转动轴和壳体，所述去离子水供应管的一端收容于壳体内并开设有数个喷嘴，壳体的底部开设有一开口，所述去离子水供应管的数个喷嘴通过壳体底部的开口向外喷射去离子水，所述去离子水供应管的另一端从固定轴的底部穿出。

6.根据权利要求5所述的研磨液手臂，其特征在于，从固定轴的底部穿出的所述去离子水供应管的另一端与一两通阀相连接。