CN107695867B - 化学机械研磨装置 - Google Patents

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Abstract

一种化学机械研磨装置，包括：研磨主腔装置，研磨主腔装置包括承载墙壁，研磨主腔装置包括底主腔体和固定于底主腔体顶部的顶主腔体，顶主腔体中具有研磨液供给器；位于底主腔体的承载墙壁中的第一维护门；位于顶主腔体的承载墙壁中的第二维护门，第二维护门中具有贯穿第二维护门的第一开口；固定于研磨主腔装置外壁的顶悬挂腔体，顶悬挂腔体包括悬挂腔壁，悬挂腔壁与承载墙壁固定，悬挂腔壁中具有贯穿悬挂腔壁的第二开口，第二开口与第一开口连通；位于顶悬挂腔体底部表面的第一引流槽。所述化学机械研磨装置改善了漏水现象。

Description

化学机械研磨装置
技术领域
本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及一种化学机械研磨装置。
背景技术
在半导体制造工艺中，化学机械研磨(Chemical Mechanical Polishing，CMP)工艺为一种重要的表面平坦化技术。化学机械研磨工艺综合了化学研磨和机械研磨的优势，可以保证材料去除效率的同时获得较完美的表面，且材料表面平整度较高。
所述化学机械研磨工艺依赖使用化学机械研磨机。化学机械研磨机大致包括：研磨头、研磨盘、固定在研磨盘上的研磨垫(Pad)、研磨头清洗及硅片装卸单元(head cleanload/unload，HCLU)。目前使用的化学机械研磨机中，增加了研磨盘和研磨垫的数量，使得能够同时研磨较多的晶圆，从而提高研磨晶圆的工艺效率。
然而，上述化学机械研磨机存在严重的漏水现象。
发明内容
本发明解决的问题是提供一种化学机械研磨装置，以改善化学机械研磨装置的漏水现象。
为解决上述问题，本发明提供一种化学机械研磨装置，包括：研磨主腔装置，研磨主腔装置包括承载墙壁，研磨主腔装置包括底主腔体和固定于底主腔体顶部的顶主腔体，顶主腔体中具有研磨液供给器；位于底主腔体的承载墙壁中的第一维护门；位于顶主腔体的承载墙壁中的第二维护门，第二维护门中具有贯穿第二维护门的第一开口；固定于研磨主腔装置外壁的顶悬挂腔体，顶悬挂腔体包括悬挂腔壁，悬挂腔壁与承载墙壁固定，悬挂腔壁中具有贯穿悬挂腔壁的第二开口，第二开口与第一开口连通；位于顶悬挂腔体底部表面的第一引流槽。
可选的，所述第一引流槽的数量为一个或多个。
可选的，还包括：固定于顶悬挂腔体底部的底悬挂腔体，所述底悬挂腔体和顶悬挂腔体之间包括悬挂隔板；所述第一引流槽贯穿悬挂隔板，使底悬挂腔体和顶悬挂腔体连通；位于底悬挂腔体中的第一引流管，所述第一引流管和第一引流槽连接。
可选的，还包括：第一研磨修整器，所述第一研磨修整器包括第一固定部；所述第一固定部位于所述顶悬挂腔体中且与顶悬挂腔体的底部表面固定。
可选的，所述第一引流槽的数量为两个；所述第一引流槽分别位于所述第一固定部的两侧，自第一引流槽的中心点至第一固定部的中心点的方向平行于悬挂腔壁表面。
可选的，所述第一引流槽呈圆孔形；所述第一引流槽的孔径为20mm～50mm。
可选的，所述第一研磨修整器还包括第一连接杆和第一修整部，所述第一连接杆穿过所述第一开口和第二开口，第一连接杆的两端分别为第一杆端和第二杆端，第一杆端与所述第一固定部可活动连接，第二杆端位于所述顶主腔体中，所述第一修整部固定在第二杆端，所述第一修整部用于和部分研磨垫的表面相互摩擦。
可选的，所述顶悬挂腔体和所述研磨主腔装置可拆卸安装。
可选的，所述研磨液供给器的数量为若干个；所述顶主腔体中还具有：固定在顶主腔体的底部表面的若干研磨盘和分别固定在研磨盘表面的研磨垫；各个研磨盘的周围分别具有研磨液供给装置，所述研磨液供给装置用于给研磨垫表面喷撒研磨液。
可选的，所述底主腔体和顶主腔体之间包括主腔隔板；所述化学机械研磨装置还包括：贯穿所述主腔隔板的若干第二引流槽，所述第二引流槽分别位于各研磨盘的周围；位于底主腔体中的第二引流管，所述第二引流管和第二引流槽连接。
与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：
本发明技术方案提供的化学机械研磨装置中，在顶悬挂腔体的底部表面设置有第一引流槽，研磨液供给器通过第一开口和第二开口溅射至顶悬挂腔体中的积水能够通过第一引流槽排出顶悬挂腔体，从而避免积水从第一开口和第二开口的连接处溢出并通过第一维护门至底主腔体中，改善了漏水现象。
附图说明
图1是一种化学机械研磨装置的外部结构示意图；
图2至图3是本发明一实施例中化学机械研磨装置的结构示意图。
具体实施方式
正如背景技术所述，现有技术的化学机械研磨装置存在严重的漏水现象。
图1是一种化学机械研磨装置的外部结构示意图，化学机械研磨装置包括：研磨主腔装置100，研磨主腔装置100包括承载墙壁，研磨主腔装置100包括底主腔体和固定于底主腔体顶部的顶主腔体，顶主腔体中具有研磨液供给器；位于底主腔体的承载墙壁中的第一维护门121；位于顶主腔体的承载墙壁中的第二维护门122，第二维护门122中具有贯穿第二维护门122的第一开口；固定于研磨主腔装置100外壁的修整器悬挂腔装置110，修整器悬挂腔装置110包括悬挂腔壁，悬挂腔壁与承载墙壁固定，悬挂腔壁中具有贯穿悬挂腔壁的第二开口，第二开口与第一开口连通。
所述顶主腔体中具有若干研磨盘和固定在研磨盘表面的研磨垫，所述研磨液供给装置位于研磨盘的周围，所述研磨液供给装置用于给研磨垫表面喷撒研磨液。
修整器悬挂腔装置110和研磨主腔装置100可拆卸安装，好处包括：方便运输。由于修整器悬挂腔装置110和研磨主腔装置100可拆卸安装，因此修整器悬挂腔装置110和研磨主腔装置100的连接处的密封性较差。
所述研磨液供给装置在给研磨垫表面喷撒研磨液的过程中，会将研磨液通过所述第一开口和第二开口溅射至修整器悬挂腔装置110中，因此修整器悬挂腔装置110中会不断积累研磨液。当修整器悬挂腔装置110中积累的研磨液较多时，修整器悬挂腔装置110中的研磨液通过第一开口和第二开口的连接处溢出，进而沿着承载墙壁流动并通过第一维护门121的缝隙进入底主腔体中，因此底主腔体存在严重的漏水现象。而底主腔体中包括电路系统，底主腔体中漏水现象会严重影响电路系统的正常工作。
在此基础上，本发明提供一种化学机械研磨装置，通过在顶悬挂腔体中设置第一引流槽，减少顶悬挂腔体中的积水，从而避免积水从第一开口和第二开口的连接处溢出并通过第一维护门至底主腔体中，改善了漏水现象。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
图2至图3是本发明一实施例中化学机械研磨装置的结构示意图。
结合参考图2和图3，化学机械研磨装置包括：
研磨主腔装置200，研磨主腔装置200包括承载墙壁206，研磨主腔装置200包括底主腔体和固定于底主腔体顶部的顶主腔体，顶主腔体中具有研磨液供给器(未图示)；
位于底主腔体的承载墙壁206中的第一维护门204；
位于顶主腔体的承载墙壁206中的第二维护门205，第二维护门205中具有贯穿第二维护门205的第一开口；
固定于研磨主腔装置外壁的修整器悬挂腔装置210，修整器悬挂腔装置210包括悬挂腔壁(未标示)，悬挂腔壁与承载墙壁206固定，修整器悬挂腔装置210包括顶悬挂腔体2102和固定于顶悬挂腔体2102底部的底悬挂腔体2101，顶悬挂腔体2102的悬挂腔壁中具有贯穿悬挂腔壁的第二开口，第二开口与第一开口连通；
位于顶悬挂腔体2102底部表面的第一引流槽212。
所述底悬挂腔体2101和顶悬挂腔体2102之间包括悬挂隔板，所述第一引流槽212贯穿悬挂隔板，使底悬挂腔体2101和顶悬挂腔体2102连通。
所述研磨液供给器的数量为若干个。
所述顶主腔体中还具有：固定在顶主腔体的底部表面的若干研磨盘201和分别固定在研磨盘201表面的研磨垫202。
各个研磨盘201的周围分别具有研磨液供给装置，所述研磨液供给装置用于给研磨垫202表面喷撒研磨液。
传统的化学机械研磨装置中，通常具有三个研磨盘和三个研磨盘。本实施例中，为了提高研磨晶圆的工艺效率，顶主腔体中增加了研磨盘201和研磨垫202的数量，具体的，所述研磨盘201的数量和研磨垫202的数量均分别大于等于4个。本实施例中，以研磨盘201的数量为4个，且研磨垫202的数量为4个作为示例。
为了方便说明，所述若干研磨盘201分为第一研磨盘和第二研磨盘，所述若干研磨垫202分为第一研磨垫和第二研磨垫，第一研磨垫固定在第一研磨盘表面，第二研磨垫固定在第二研磨盘表面。
所述底主腔体中包括电路系统。
所述化学机械研磨装置中还包括：位于底悬挂腔体2101中的第一引流管，所述第一引流管和第一引流槽212连接。
本实施例中，在顶悬挂腔体2102的底部表面设置有第一引流槽212，研磨液供给器通过第一开口和第二开口溅射至顶悬挂腔体2102中的积水能够通过第一引流槽212排出顶悬挂腔体2102，从而避免积水从第一开口和第二开口的连接处溢出并通过第一维护门204至底主腔体中，改善了漏水现象。
本实施例中，第一开口和第二开口的连接处还设置有密封层，所述密封层用于密封第一开口和第二开口的连接处的缝隙，进一步减少积水从第一开口和第二开口的连接处溢出的几率。
本实施例中，化学机械研磨装置还包括：第一研磨修整器211，所述第一研磨修整器211包括第一固定部，所述第一固定部位于所述顶悬挂腔体2102中且与顶悬挂腔体2102的底部表面固定。
所述第一研磨修整器211还包括第一连接杆和第一修整部，所述第一连接杆穿过所述第一开口和第二开口，第一连接杆的两端分别为第一杆端和第二杆端，第一杆端与所述第一固定部可活动连接，第二杆端位于所述顶主腔体中，所述第一修整部固定在第二杆端，所述第一修整部用于和部分研磨垫的表面相互摩擦。
具体的，第一研磨修整器211位于第一研磨盘的周围，所述第一修整部用于和第一研磨垫的表面相互摩擦。第一修整部和第一研磨垫的表面相互摩擦的作用包括：提高第一研磨垫的粗糙度，使第一研磨垫保持一定的研磨能力。
所述底悬挂腔体中还具有驱动第一研磨修整器211相对第一研磨垫运动的第一马达。
本实施例中，化学机械研磨装置还包括：若干第二研磨修整器，各个第二研磨盘的周围分别具有第二研磨修整器。
所述第二研磨修整器包括第二固定部、第二连接杆和第二修整部，第二连接杆的两端分别为第三杆端和第四杆端，第三杆端与所述第二固定部可活动连接，所述第二修整部固定在第四杆端。所述第二研磨修整器整个部件均位于顶主腔体中。
所述第二固定部位于第二研磨盘周围且和顶主腔体的底部表面相互固定。所述第二修整部用于和第二研磨垫的表面相互摩擦。第二修整部和第二研磨垫的表面相互摩擦的作用包括：提高第二研磨垫的粗糙度，使第二研磨垫保持一定的研磨能力。
所述底主腔体中还具有驱动第二研磨修整器相对第二研磨垫运动的第二马达。
所述修整器悬挂腔装置210和所述研磨主腔装置200可拆卸安装，具体的，所述顶悬挂腔体2102和所述研磨主腔装置200可拆卸安装，所述底悬挂腔体2101和所述研磨主腔装置200可拆卸安装，好处包括：方便运输。
本实施例中，在顶主腔体中设置有较多研磨盘和研磨垫的基础上，将第一研磨修整器211的第一固定部设置在修整器悬挂腔装置210中，这样第一固定部不会占用顶主腔体的空间；其次，修整器悬挂腔装置210的体积较小，且修整器悬挂腔装置210悬挂于研磨主腔装置200的承载墙壁206表面。综上，使化学机械研磨装置占用的工艺场地面积不至于过大。
所述第一引流槽212的数量为一个或多个。
本实施例中，所述第一引流槽212的数量为两个，所述第一引流槽212分别位于所述第一固定部的两侧，自第一引流槽212的中心点至第一固定部的中心点的方向平行于悬挂腔壁表面。在此情况下，在一个实施例中，所述第一引流槽212呈圆孔形，所述第一引流槽212的孔径为20mm～50mm。
在其它实施例中，所述第一引流槽212的形状和尺寸可根据工艺需要和可利用的空间具体进行设置。
所述底主腔体和顶主腔体之间包括主腔隔板。
所述化学机械研磨装置还包括：贯穿所述主腔隔板的若干第二引流槽(未图示)，所述第二引流槽分别位于各研磨盘的周围。
所述化学机械研磨装置还包括：位于底主腔体中的第二引流管，所述第二引流管和第二引流槽连接。
所述第二引流槽的作用包括：将顶主腔体底部表面积累的研磨液通过第二引流槽排出。
所述第一引流管的两端端口分别为第一端口和第二端口，第一端口与第一引流槽212连接，第二端口与位于底主腔体中的排水总管道连接。
所述第二引流管的两端端口分别第三端口和第四端口，第三端口与第二引流槽连接，第四端口与位于底主腔体中的排水总管道连接。
所述化学机械研磨装置还包括：位于所述顶主腔体中的研磨头清洗及硅片装卸单元(head clean load/unload，HCLU)，研磨头清洗及硅片装卸单元用于放置硅片并给硅片润湿清洗，硅片经研磨头清洗及硅片装卸单元传递至研磨垫表面，之后对硅片进行研磨。
虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (10)

1.一种化学机械研磨装置，其特征在于，包括：
研磨主腔装置，研磨主腔装置包括承载墙壁，研磨主腔装置包括底主腔体和固定于底主腔体顶部的顶主腔体，顶主腔体中具有研磨液供给器；
位于底主腔体的承载墙壁中的第一维护门；
位于顶主腔体的承载墙壁中的第二维护门，第二维护门中具有贯穿第二维护门的第一开口；
固定于研磨主腔装置外壁的顶悬挂腔体，顶悬挂腔体包括悬挂腔壁，悬挂腔壁与承载墙壁固定，悬挂腔壁中具有贯穿悬挂腔壁的第二开口，第二开口与第一开口连通；
位于顶悬挂腔体底部表面的第一引流槽。
2.根据权利要求1所述的化学机械研磨装置，其特征在于，所述第一引流槽的数量为一个或多个。
3.根据权利要求1所述的化学机械研磨装置，其特征在于，还包括：固定于顶悬挂腔体底部的底悬挂腔体，所述底悬挂腔体和顶悬挂腔体之间包括悬挂隔板；所述第一引流槽贯穿悬挂隔板，使底悬挂腔体和顶悬挂腔体连通；
位于底悬挂腔体中的第一引流管，所述第一引流管和第一引流槽连接。
4.根据权利要求1所述的化学机械研磨装置，其特征在于，还包括：第一研磨修整器，所述第一研磨修整器包括第一固定部；所述第一固定部位于所述顶悬挂腔体中且与顶悬挂腔体的底部表面固定。
5.根据权利要求4所述的化学机械研磨装置，其特征在于，所述第一引流槽的数量为两个；所述第一引流槽分别位于所述第一固定部的两侧，自第一引流槽的中心点至第一固定部的中心点的方向平行于悬挂腔壁表面。
6.根据权利要求5所述的化学机械研磨装置，其特征在于，所述第一引流槽呈圆孔形；所述第一引流槽的孔径为20mm～50mm。
7.根据权利要求4所述的化学机械研磨装置，其特征在于，所述第一研磨修整器还包括第一连接杆和第一修整部，所述第一连接杆穿过所述第一开口和第二开口，第一连接杆的两端分别为第一杆端和第二杆端，第一杆端与所述第一固定部可活动连接，第二杆端位于所述顶主腔体中，所述第一修整部固定在第二杆端，所述第一修整部用于和部分研磨垫的表面相互摩擦。
8.根据权利要求1所述的化学机械研磨装置，其特征在于，所述顶悬挂腔体和所述研磨主腔装置可拆卸安装。
9.根据权利要求1所述的化学机械研磨装置，其特征在于，所述研磨液供给器的数量为若干个；所述顶主腔体中还具有：固定在顶主腔体的底部表面的若干研磨盘和分别固定在研磨盘表面的研磨垫；各个研磨盘的周围分别具有研磨液供给装置，所述研磨液供给装置用于给研磨垫表面喷撒研磨液。
10.根据权利要求9所述的化学机械研磨装置，其特征在于，所述底主腔体和顶主腔体之间包括主腔隔板；所述化学机械研磨装置还包括：贯穿所述主腔隔板的若干第二引流槽，所述第二引流槽分别位于各研磨盘的周围；位于底主腔体中的第二引流管，所述第二引流管和第二引流槽连接。
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