CN111318071A - 复合过滤器以及具备该复合过滤器的化学机械研磨装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种用于过滤化学机械研磨浆料的复合过滤器以及化学机械研磨装置，该复合过滤器包括：内层过滤器(10)以及外层过滤器(20)，外层过滤器(20)收容内层过滤器(10)，第二内侧面与内层过滤器(10)的第一外侧面(120)的至少一部分接触，沿着内层过滤器(10)的周向方向，在第一外侧面(120)上沿靠近轴心的方向凹设有多个外侧凹部(1120)和/或在第一内侧面(110)上沿远离轴心的方向凹设有多个内侧凹部(1110)，内层过滤器(10)的材料选自尼龙、聚丙烯、玻璃纤维、聚酯、棉花、聚酰胺、聚四氟乙烯、氟聚合物中的至少一种。通过上述构成，可以增加内层过滤器(10)的使用寿命，并能够减少非稼动工时并提高研磨产量。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于过滤化学机械研磨(CMP，Chemical Mechanical Polishing)浆料的复合过滤器以及具备该复合过滤器的化学机械研磨装置。
背景技术
随着半导体工业制造水平的提高，电子元件的尺寸逐步缩小，要求晶圆表面平整度达到纳米级。其中，化学机械研磨技术被广泛应用于半导体的晶圆、小尺寸的导线、栅极等的平坦化制造工艺中。
公知的化学机械研磨装置60通常而言如图4所示，包括：过滤器61、供给部62、研磨台63、研磨台旋转构件64、研磨垫65、搭载部66、搭载部旋转构件67、软垫68以及马达69。浆料70通过过滤器61去除大颗粒的磨粒，之后经由供给部62供给至具有研磨垫65上，研磨对象71例如晶圆通过真空吸附或粘接剂等搭载于搭载部，在研磨作业时，研磨台旋转构件64和搭载部旋转构件67在马达的作用下进行旋转运动，并且，搭载部旋转构件67还可以相对于研磨台63沿方向72平移运动。研磨用浆料通常由亚微米或纳米磨粒、腐蚀介质、散射剂和氧化剂等组成，其被供给至研磨台63的研磨垫65上，并在旋转构件的离心作用下分布在研磨垫65的整个表面，晶圆71的表面在浆料70的腐蚀介质作用下形成软化层，并且浆料的磨粒在晶圆71相对于研磨垫65旋转、平移运动的过程中，对该软化层磨削以形成平坦的表面。
然而，浆料中的亚微米级以下的颗粒可能会受到静电力、范德华力、化学键合等影响而团聚成大颗粒，这些大颗粒若被供给至研磨垫，则可能会对晶圆等研磨对象的表面造成损伤，从而影响器件性能。
图5是在图4所示的化学机械研磨装置中使用的现有的深度过滤器，该深度过滤器通常是由聚合纤维或玻璃纤维制成的管状。浆料从过滤器的外侧进入，经由过滤器过滤后流入管状的中空处的导流部并引导至供给部。
发明内容
本发明所要解决的技术问题
上述现有的复合过滤器中，存在大量的被滤掉的大颗粒残留在内层过滤器的外侧面的情况，因此需要对内层过滤器进行经常性更换，导致非稼动工时增加，研磨产量降低。
本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的在于，提供一种可增加内层过滤器的使用寿命，并能够减少非稼动工时并提高研磨产量的用于过滤化学机械研磨(CMP，ChemicalMechanical Polishing)浆料复合过滤器以及具备该复合过滤器的化学机械研磨装置。
用于解决技术问题的技术方案
为解决上述问题，本发明的一实施方式所涉及的复合过滤器，其是用于过滤化学机械研磨浆料的复合过滤器，包括：
内层过滤器，其包括第一外侧面及第一内侧面；以及
外层过滤器，其为中空圆柱状并包括第二内侧面，所述外层过滤器用于收容所述内层过滤器，所述第二内侧面与所述内层过滤器的所述第一外侧面的至少一部分接触，
沿着所述内层过滤器的周向方向，在所述第一外侧面上沿靠近轴心的方向凹设有多个外侧凹部和/或在所述第一内侧面上沿远离轴心的方向凹设有多个内侧凹部，
所述内层过滤器的材料选自尼龙、聚丙烯、玻璃纤维、聚酯、棉花、聚酰胺、聚四氟乙烯、氟聚合物中的至少一种。
另外，本发明的另一实施方式所涉及的化学机械研磨装置包括：上述复合过滤器。
有益效果
根据本发明构成，可以提供一种可增加内层过滤器的使用寿命，并能够减少非稼动工时并提高研磨产量的复合过滤器以及具备该复合过滤器的化学机械研磨装置。
附图说明
图1A是第一实施方式的复合过滤器的示意性立体图。
图1B是沿图1A的A-A’线的剖视图。
图2A是第二实施方式的复合过滤器的示意性立体图。
图2B是沿图2A的B-B’线的剖视图。
图3A是第三实施方式的复合过滤器的示意性立体图。
图3B是沿图3A的C-C’线的剖视图。
图4是示出现有的化学机械研磨装置的示意图。
图5是示出图4中使用的现有的深度过滤器的示意图。
具体实施方式
下面参照附图说明各实施方式。
[第一实施方式]
以下参照图1A以及图1B详细说明本发明的第一实施方式。图1A是第一实施方式的复合过滤器1a的示意性立体图，图1B是沿图1A的A-A’线的剖视图。
本发明的复合过滤器包括：大致中空管状的内层过滤器10、收容内层过滤器10且为中空圆柱状的外层过滤器20以及位于内层过滤器10的中空部的导流通道30。
内层过滤器10具有第一内侧面110和第一外侧面120。外层过滤器20具有第二内侧面210和第二外侧面220。内层过滤器10同轴地收容于外层过滤器20的中空部，并且其第一外侧面120与外层过滤器20第二内侧面210接触。
其中，内层过滤器10的材料选自尼龙、聚丙烯、玻璃纤维、聚酯、棉花、聚酰胺、聚四氟乙烯、氟聚合物中的至少一种。外层过滤器20的材料选自聚烯烃纤维、纤维素衍生物、聚酰胺、聚酯、玻璃纤维、聚四氟乙烯、氟聚合物中的至少一种。
沿着内层过滤器10的第一内侧面110的周向方向凹设有多个内侧凹部1110，多个内侧凹部1110的每一个在第一内侧面110上沿远离轴心的方向凹陷。多个内侧凹部1110在轴向方向(Z方向)上贯穿内层过滤器10。将沿远离轴心方向凹陷的点中的最远的点设为内侧凹陷点1111，将未沿远离轴心方向凹陷的点设为内侧原始点1112。
假设将各内侧凹部1110的内侧凹陷点1111连接成一外接圆，并将该外接圆的直径定义为导流通道30的直径(即，第一内侧面的直径)D1，则D1的范围为140mm～180mm。另外，将内侧原始点1112沿轴向方向距第一外侧面120的距离定义为内层过滤器10的厚度T1，其范围为30mm～40mm，内层过滤器10的高度范围为10.16cm～76.2cm。
外层过滤器20的直径D2、即第二外侧面的直径D2范围为150mm～400mm，厚度T2的范围为10mm～20mm，高度与内层过滤器10的高度相同，范围也为10.16cm～76.2cm。
根据本实施方式的构成，浆料从外部先后经由外层过滤器20和内层过滤器10的过滤后，流向导流通道30，由于内层过滤器10中的第一内侧面110的表面积增加，而增加了过滤浆料的有效面积，因此可以提供一种可增加内层过滤器的使用寿命，并能够减少非稼动工时并提高研磨产量的复合过滤器。
[第二实施方式]
参照图2A以及图2B详细说明本发明第二实施方式。图2A是第二实施方式的复合过滤器1b的示意性立体图，图2B是沿图2A的B-B’线的剖视图。此外，为了便于说明，对与在上述的实施方式中说明的构件具有相同功能的构件，标注相同的附图标记，并省略其说明。
本实施方式与第一实施方式的不同之处在于，第二实施方式仅在第一外侧面120上形成有外侧凹部1120以替代在第一内侧面的内侧凹部1110。
此时，沿着内层过滤器10的第一外侧面120的周向方向凹设有多个外侧凹部1120，多个外侧凹部1120的每一个在第一外侧面120上沿靠近轴心的方向凹陷。多个外侧凹部1120在轴向方向上贯穿内层过滤器10。将沿靠近轴心方向凹陷的点中的最近的点设为外侧凹陷点1121，将未沿靠近轴心方向凹陷的点设为外侧原始点1122。并且内层过滤器10的外侧原始点1122与外层过滤器20第二内侧面210接触。
另外，导流通道30的直径(即，第一内侧面的直径)D1的范围为140mm～180mm。并且，本实施方式的内层过滤器10的厚度T1定义为外侧原始点1122沿轴向方向距第一内侧面110的距离，则T1的范围为30mm～40mm。
根据本实施方式的构成，浆料从导流通道30先后经由内层过滤器10和外层过滤器20的过滤后，流向外部，由于内层过滤器10中的第一外侧面120的表面积增加，而增加了过滤浆料的有效面积，因此可以提供一种可增加内层过滤器的使用寿命，并能够减少非稼动工时并提高研磨产量的复合过滤器。
[第三实施方式]
参照图3A以及图3B详细说明本发明第三实施方式。图3A是第三实施方式的复合过滤器1c的示意性立体图，图3B是沿图3A的B-B’线的剖视图。此外，为了便于说明，对与在上述的第一与第二实施方式中说明的构件具有相同功能的构件，标注相同的附图标记，并省略其说明。
本实施方式与第一实施方式与第二实施方式的不同之处在于，第三实施方式在第一内侧面上形成有内侧凹部1110的同时，在第一外侧面120上形成有外侧凹部1120。
此时，沿着内层过滤器10的第一内侧面110的周向方向凹设有多个内侧凹部1110，多个内侧凹部1110的每一个在第一内侧面110上沿远离轴心的方向凹陷。并且沿着内层过滤器10的第一外侧面120的周向方向凹设有多个外侧凹部1120，多个外侧凹部1120的每一个在第一外侧面120上沿靠近轴心的方向凹陷。多个内侧凹部1110以及多个外侧凹部1120在轴向方向上贯穿内层过滤器10。本实施方式中的内侧凹部1110与外侧凹部1120均设有7个，并且相互错开设置。将沿远离轴心方向凹陷的点中的最远的点设为内侧凹陷点1111，将未沿远离轴心方向凹陷的点设为内侧原始点1112。将沿靠近轴心方向凹陷的点中的最近的点设为外侧凹陷点1121，将未沿靠近轴心方向凹陷的点设为外侧原始点1122。并且内层过滤器10的外侧原始点1122与外层过滤器20第二内侧面210接触。
假设将各内侧凹部1110的内侧凹陷点1111连接成一外接圆，并将该外接圆的直径定义为导流通道30的直径(即，第一内侧面的直径)D1，则D1的范围为140mm～180mm。另外，本实施方式的内层过滤器10的厚度T1定义为内侧凹陷点1111沿轴向方向距外侧原始点1122的距离(等同于外侧凹陷点1121沿轴向方向距内侧原始点1112的距离)，则T1的范围为30mm～40mm。
根据本实施方式的构成，浆料可以如图1A所示从外部流向导流通道30，也可以如图2A所示从导流通道30流向外部，由于内层过滤器10中的第一内侧面110以及第一外侧面120的表面积增加，不管浆料的流向如何，均能够增加过滤浆料的有效面积，因此可以提供一种可增加内层过滤器的使用寿命，并能够减少非稼动工时并提高研磨产量的复合过滤器。
另外，本实施方式中虽示出了内侧凹部与外侧凹部为相同数量的情况，但也可以为不同。
另外，本发明第一至第三实施方式中虽示出了多个凹部均为V字形的情况，但凹部也可为其他形状，例如弧形、多边形、不规则形状等。另外，附图中虽示出了多个凹部的数量是7个的情况，但凹部数量的范围可以是5个以上且不超过100个。
[化学机械研磨装置的实施例]
上述第一至第三实施方式均可应用于图4所示的化学机械研磨装置中，由此，可以提供一种可增加内层过滤器的使用寿命，并能够减少非稼动工时并提高研磨产量的化学机械研磨装置。
本发明不限于上述各实施方式，能在权利要求所示的范围中进行各种变更，将不同的实施方式中分别公开的技术手指段适当组合得到的实施方式也包含于本发明的技术范围。进一步地，能够通过组合各实施方式分别公开的技术手指段来形成新的技术特征。
附图标记说明
1a、1b、1c 复合过滤器
10 内层过滤器
110 第一内侧面
120 第一外侧面
1110 内侧凹部
1120 外侧凹部
1111 内侧凹陷点
1112 内侧原始点
1121 外侧凹陷点
1122 外侧原始点
20 外层过滤器
220 第二内侧面
230 第二外侧面
30 导流通道
D1 外层过滤器直径
D2 导流通道直径
T1 外层过滤器厚度
T2 内层过滤器厚度
Claims (10)
1.一种复合过滤器，其用于过滤化学机械研磨浆料，其特征在于，所述复合过滤器包括：
内层过滤器，其包括第一外侧面及第一内侧面；以及
外层过滤器，其为中空圆柱状并包括第二内侧面，所述外层过滤器用于收容所述内层过滤器，所述第二内侧面与所述内层过滤器的所述第一外侧面的至少一部分接触，
沿着所述内层过滤器的周向方向，在所述第一外侧面上沿靠近轴心的方向凹设有多个外侧凹部和/或在所述第一内侧面上沿远离轴心的方向凹设有多个内侧凹部，
所述内层过滤器的材料选自尼龙、聚丙烯、玻璃纤维、聚酯、棉花、聚酰胺、聚四氟乙烯、氟聚合物中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的复合过滤器，其特征在于，
所述多个外侧凹部、所述多个内侧凹部在轴向方向上贯穿所述内层过滤器。
3.根据权利要求1或2所述的复合过滤器，其特征在于，
当所述内层过滤器均具有所述多个外侧凹部和所述多个内侧凹部时，
所述多个外侧凹部与所述多个内侧凹部的数量相同并错开设置。
4.根据权利要求1或2所述的复合过滤器，其特征在于，
所述第一内侧面的直径范围为140mm～180mm。
5.根据权利要求1或2所述的复合过滤器，其特征在于，
所述第一外侧面与所述第一内侧面之间的最大厚度范围为30mm～40mm。
6.根据权利要求1或2所述的复合过滤器，其特征在于，
所述外层过滤器还具有第二外侧面，所述第二外侧面的直径范围为150mm～400mm，
所述外层过滤器的厚度范围为10mm～20mm。
7.根据权利要求1或2所述的复合过滤器，其特征在于，
所述外层过滤器和所述内层过滤器的高度相同，高度范围为10.16cm～76.2cm。
8.根据权利要求1或2所述的复合过滤器，其特征在于，
所述多个外侧凹部和所述多个内侧凹部的数量范围为5～100个。
9.根据权利要求1所述的复合过滤器，其特征在于，
所述外层过滤器的材料选自聚烯烃纤维、纤维素衍生物、聚酰胺、聚酯、玻璃纤维、聚四氟乙烯、氟聚合物中的至少一种。
10.一种化学机械研磨装置，其特征在于，所述化学机械研磨装置包括：
权利要求1至8中任一项所述的复合过滤器。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20200623 |
|
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