CN115106870B - 一种双面抛光机及其排液槽 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种双面抛光机及其排液槽，其包括：槽外壳，采用环形结构，所述环形结构的上表面由内侧壁和外侧壁构成；所述内侧壁的内侧与抛光机的主基体、下抛光盘及外齿圈外侧密封连接；所述外侧壁与所述内侧壁之间形成用于容置抛光废液的V型槽；该V型槽的底部为左高右低，在右端最低点的位置设置有排放口。本发明能使抛光废液在流经排液槽时，不会发生液体飞溅的现象，降低粘滞损耗，实现迅速排放，避免磨粒等废料堆积，提高了排液槽的使用寿命。本发明能在半导体晶圆制作领域中应用。

Description

一种双面抛光机及其排液槽

技术领域

本发明涉及一种半导体晶圆制作技术领域，特别是关于一种双面抛光机及其排液槽。

背景技术

在半导体晶圆的抛光、研磨等工艺过程中，需要大量地使用抛光液。抛光液的主要成分为磨粒和化学药剂，其中的磨粒对晶圆进行机械研磨，化学药剂与晶圆的表面材料发生反应，从而将表面凹凸不平的物质去除。抛光液在工作完成之后，连同抛磨碎屑都需要经过排液槽收集、排放，避免污染设备和环境。

现有的排液槽结构较为简单，大量的抛光液容易在排液槽的内、外壁上飞溅，导致抛光液流速下降，造成堆积。长时间废液的累积会对设备造成腐蚀，影响设备的性能，同时废液中的晶圆颗粒也会在排液槽的内壁上结晶，粘连在一起，不仅减缓了抛光液的流动速度，对清洗过程增加难度。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种双面抛光机及其排液槽，其能使抛光废液在流经排液槽时，不会发生液体飞溅的现象，降低粘滞损耗，实现迅速排放，避免磨粒等废料堆积，提高了排液槽的使用寿命。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种双面抛光机的排液槽，其包括：槽外壳，采用环形结构，所述环形结构的上表面由内侧壁和外侧壁构成；所述内侧壁，其内侧与抛光机的主基体、下抛光盘及外齿圈的外侧密封连接；所述外侧壁，与所述内侧壁之间形成用于容置抛光废液的V型槽；该V型槽的底部为左高右低，在右端最低点的位置设置有排放口。

进一步，所述内侧壁与所述下抛光盘或设置在所述下抛光盘上部的行星齿轮机构之间活动连接，所述内侧壁不与所述下抛光盘或所述行星齿轮机构同时转动；所述内侧壁与所述外侧壁从底部连接在一起，构成截面为V型截面的所述V型槽。

进一步，构成所述V型截面的内侧壁的截面线从最高点至最低点依次由第一抛物线、第一斜直线和第一最速曲线一体而成；

构成所述V型截面的所述外侧壁的截面线从最高点至最低点依次由第二抛物线、第二斜直线和第二最速曲线一体而成，并在所述第二抛物线的最高处设置有第一竖直线。

进一步，所述内侧壁与所述下抛光盘或设置在所述下抛光盘上部的行星齿轮机构固定连接，由所述下抛光盘或所述行星齿轮机构带动所述内侧壁进行同步旋转；所述内侧壁与所述外侧壁不接触，所述内侧壁的最低点高于所述外侧壁的最低点。

进一步，所述内侧壁的截面线从最高点至最低点依次由抛物线、斜直线和最速曲线一体而成；

所述外侧壁的截面线从最高点至最低点依次由竖直线、斜直线和最速曲线一体而成。

进一步，所述槽外壳的一侧底部设置有废液收集桶；所述废液收集桶废液收集桶与所述排放口连接。

进一步，所述槽外壳的底部与上表面之间的环形空间为过渡槽；

在所述过渡槽内，位于所述槽外壳的底部对应V型槽最低端的位置开设有一圈用于废液流通的环形凹槽，所述环形凹槽在对应所述排放口的位置开设有直径大于所述排放口直径的孔。

进一步，所述槽外壳的外环壁上设置有开口，所述开口外侧设置有用于清洗排液槽的活动的挡板。

一种双面抛光机，其包括上述各实施例中的所述排液槽。

进一步，双面抛光机还包括：驱动轴，设置在所述主基体的中部；具有所述外齿圈的行星齿轮机构，设置在位于所述主基体上部的所述下抛光盘上，所述行星齿轮机构中的行星轮上设置有用于承载晶圆的抛光盘，所述驱动轴的端部与所述下抛光盘的中间驱动连接，带动所述行星齿轮机构旋转；上抛光头，与所述下抛光盘位于同一中心线上，设置在机头下方，由所述机头驱动所述上抛光头与所述下抛光盘相对运动。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：

1、本发明三种曲线结合而形成的排液槽面型，使得抛光废液在流经排液槽时，不会发生液体飞溅的现象，降低粘滞损耗，实现迅速排放，避免磨粒等废料堆积，提高了排液槽的使用寿命。

2、本发明通过设置抛物面，契合抛光废液排开初段水平初速度，实现初段无飞溅流动，当粘滞力消耗大部分流体运动能量后，采用最速曲线方式将废液以能量消耗速度最快方式继续排出，减少大流量引起的堆积，提升排放效率。

3、本发明三种曲线的长度、位置和连接关系，在不同型号的抛光机中具有不同的设计参数，均根据抛光废液流动的初速度、表观粘度进行设计和优化，使得排液槽形成的曲线能够在不同工况下均能达到最优排液效果。

4、本发明采用左高右低的V型底面，使得只有排放口处于整个底面的最低处，防止了抛光废液在其他位置的堆积。

5、本发明排液槽表面采用低表面能材料涂层处理，实现低表面能，降低抛光液与排液槽之间的粘滞阻力，进一步提升液体排出效率。

6、本发明排液槽下方设置有冗余的过渡槽，能够防止排液槽发生损坏时的抛光废液泄露，保护设备的稳定运行，避免造成安全事故。

附图说明

图1是本发明一实施例中双面抛光机结构示意图；

图2是本发明一实施例中静态排液槽的结构示意图；

图3是本发明一实施例中动态排液槽的面型示意图；

附图标记：

1主基体，2下抛光盘，3机头，4上抛光头，5驱动轴，6排液槽，7太阳轮，8行星轮，9外齿圈，10槽外壳，11内侧壁，12外侧壁，13排放口，14废液收集桶，15过渡槽，16环形凹槽，17孔，18第一抛物线，19第一斜直线，20第一最速曲线，21第二抛物线，22第二斜直线，23第二最速曲线，24第一竖直线，25抛物线，26斜直线，27最速曲线，28竖直线，29斜直线，30最速曲线。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

实施例一：本实施例中提供一种双面抛光机，该双面抛光机具有下述各实施例中的排液槽6。如图1所示，该双面抛光机包括：

主基体1，其中部设置有驱动轴5；

下抛光盘2，设置在主基体1的上部，下抛光盘2上部设置有行星齿轮机构，行星齿轮机构上设置有用于承载晶圆的抛光盘（未图示），驱动轴5的端部与下抛光盘2的中间驱动连接，带动行星齿轮机构旋转；

排液槽6，设置在主基体1的上部，位于下抛光盘2的下方；

上抛光头4，与下抛光盘2位于同一中心线上，设置在机头3下方，由机头3驱动上抛光头4与下抛光盘2相对运动。

上述实施例中，行星齿轮机构包括太阳轮7、行星轮8和外齿圈9。太阳轮7与驱动轴5的端部连接，由驱动轴5带动太阳轮7旋转；行星轮8与太阳轮7啮合传动，抛光盘设置在行星轮8的上方，随着行星轮8的转动一同旋转。外齿圈9设置在行星轮8的外缘处，与行星轮8啮合传动。外齿圈9的外侧密封设置有排液槽6。

使用时，上抛光头4与下抛光盘2可以贴合在一起，相互独立地进行旋转，从而对晶圆进行抛光。抛光废液进入排液槽6内排出。

实施例二：在本实施例中提供一种双面抛光机的排液槽。如图2所示，本实施例中的排液槽6包括：

槽外壳10，采用环形结构，环形结构的上表面由内侧壁11和外侧壁12构成；

内侧壁11，用于接收因离心作用从抛光盘甩落流下的抛光废液，内侧壁11的内侧与抛光机的主基体1、下抛光盘2及外齿圈9的外侧密封连接，防止抛光液流入设备内部的传动装置中，腐蚀、破坏齿轮、传动轴等结构；

外侧壁12，与内侧壁11之间形成用于容置抛光废液的V型槽；

该V型槽的底部为左高右低，在右端最低点的位置设置有排放口13。

现有技术中一般将排液槽底部设置为同一水平面，则底部一圈均为最低点，会使得抛光液堆积在底端一圈的位置。相比于现有技术，本发明采用左高右低的结构使得只有排放口13的位置为最低点，抛光废液在重力的作用下能够顺利的完成排放，避免堆积。

上述实施例中，内侧壁11的高度低于外侧壁12的高度，用于防止抛光液飞溅出排液槽6。

上述实施例中，位于槽外壳10的一侧底部设置有废液收集桶14；废液收集桶14与排放口13连接，用于将废液统一收集进行处理，防止污染环境。

上述实施例中，槽外壳10的外环壁上设置有开口（未图示），开口外侧设置有可以活动的挡板（未图示），可以方便排液槽的清洗。

上述实施例中，槽外壳10的底部与上表面之间的环形空间为过渡槽15，该过渡槽15将排液槽6与下方的传动装置隔开，使得排液槽6损坏发生泄露时，抛光废液进入过渡槽15中储存，而不是直接流入下方的传动装置中，损坏设备。

上述实施例中，在过渡槽15内，位于槽外壳10的底部对应V型槽最低端的位置开设有一圈环形凹槽16，用于废液的流通，环形凹槽16在对应排放口13的位置开设有直径大于排放口13直径的孔17，用于排放泄露的抛光废液至废液收集桶14。

实施例三：本实施例中提供的双面抛光机的排液槽，与实施例二中的排液槽6结构基本类似。本实施例中的排液槽6采用静态排液槽。具体为：

内侧壁11与下抛光盘2或行星齿轮机构之间活动连接，内侧壁11不与下抛光盘2或行星齿轮机构同时转动。内侧壁11与外侧壁12从底部连接在一起，构成V型槽，V型槽的截面近似为V型截面。

上述实施例中，构成V型截面的内侧壁11的截面线和外侧壁12的截面线均由三种曲线组合而成。内侧壁11的截面线从最高点至最低点依次由第一抛物线18、第一斜直线19和第一最速曲线20一体而成。

外侧壁12的截面线同样从最高点至最低点依次由第二抛物线21、第二斜直线22和第二最速曲线23一体而成，并在第二抛物线21的最高处设置有第一竖直线24，用于拦截飞溅而出的抛光废液。

第一、第二抛物线18、21用于使抛光液具备更好地横向加速度，第一、第二斜直线19、22利用抛光液本身的重力效应，使得抛光液具有更好地向下排出的重力加速度。

其中，第一、第二最速曲线20、23是根据抛光液自身的性质以及其中磨粒的影响，所计算出的使这种固液混合流体流动最快的路径曲线，能够让抛光液最快速地从排液槽6中排出。

使用时，通过三段曲线结合而形成的V型截面，能够使抛光液尽可能快地从排放口13中排出，并且减少液体的飞溅，并且使得抛光液中的磨粒一同排出，防止堆积，造成排液槽6的损坏，提高设备使用寿命。

在本实施例中，静态排液槽的工作原理为：当晶圆在上抛光头4和下抛光盘2的作用下，进行抛光作业时，抛光液在与晶圆的表面发生作用后，在行星齿轮机构的旋转而产生的离心力的作用下，甩入排液槽6之中进行排液，速度较低的抛光废液经过排液槽6的内侧壁11流入排液槽之中，速度较高的抛光废液经过较高的外侧壁12的阻拦，顺着外侧壁12流入排液槽之中，接着流经V型截面，由于V型截面是由抛物线、斜直线和最速曲线结合而成的面型，使得抛光废液能够带着废液中的磨粒等物质快速地流到V型槽的底端，由于V型槽为左高右低的结构，在重力的影响下，所有的抛光废液都流到V型槽右端的最低点处的排放口13，通过排放口13排放至废液收集桶14中，从而完成整个的废液收集过程。

实施例四：本实施例中提供的双面抛光机的排液槽，与实施例三中的排液槽6结构基本相同。如图3所示，本实施例中的排液槽6采用动态排液槽，具体为：

内侧壁11与下抛光盘2或行星齿轮机构固定连接，由下抛光盘2或行星齿轮机构带动内侧壁11进行同步旋转；内侧壁11与外侧壁12不接触。内侧壁11的最低点高于外侧壁12的最低点。

上述实施例中，内侧壁11的截面线与实施例二中的结构原理相同，从最高点至最低点依次由抛物线25、斜直线26和最速曲线27一体而成。

上述实施例中，外侧壁12的截面线从最高点至最低点依次由竖直线28、斜直线29和最速曲线30一体而成。竖直线28用于拦截从内侧面甩出的抛光废液；斜直线29用于使拦截下来的抛光废液聚集，并通过重力效应向下流动；最速曲线30一方面使得拦截下来的抛光废液迅速地排出，另一方面使得沿着内侧壁流下的抛光废液减少飞溅和沉积，最终达到快速排放的效果。

使用时，本实施例采用的动态排液槽结构能够提高抛光废液的初始能量，使得磨粒更加不易堆积，抛光废液能够以更快的速度从排液槽中排放干净，提高了排液效率和设备的使用寿命。通过三段曲线结合而形成的V型截面能够使抛光液在内侧壁的旋转惯性力带动下，沿着组合曲线迅速流动，尽可能快地从排放口13中排出，并且减少液体的飞溅。

本实施例中，动态排液槽的工作原理为：当晶圆在上抛光头4和下抛光盘2的作用下，进行抛光作业时，抛光液在与晶圆的表面发生作用后，由于排液槽6的内侧壁11与行星齿轮机构或下抛光盘2一同旋转，在内侧壁11离心力的作用下，抛光废液被甩入排液槽6之中进行排液，速度较低的抛光废液经过排液槽6的内侧壁11流入排液槽6中，速度较高的抛光废液经过较高的外侧壁12的阻拦，顺着外侧壁12流入排液槽6之中，接着流经各自的截面，由于内侧壁11截面是由抛物线、直线和最速曲线结合而成的面型，外侧壁12的截面是由竖直线、斜直线和最速曲线结合而成的面型，使得抛光废液能够带着废液中的磨粒等物质快速地流过排液槽6的内侧壁11和外侧壁12，而后从最底部的排放口13中排放，并通过废液收集桶14进行收集，从而完成整个的废液排放、收集过程。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：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；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (5)

1.一种双面抛光机的排液槽，其特征在于，包括：

槽外壳（10），采用环形结构，所述环形结构的上表面由内侧壁（11）和外侧壁（12）构成；

所述内侧壁（11），其内侧与抛光机的主基体（1）、下抛光盘（2）及外齿圈(9)的外侧密封连接；

所述外侧壁（12），与所述内侧壁（11）之间形成用于容置抛光废液的V型槽；该V型槽的底部最低点位置处设置有排放口（13）；

所述内侧壁（11）与所述下抛光盘（2）固定连接，由所述下抛光盘（2）带动所述内侧壁（11）进行同步旋转；所述内侧壁（11）与所述外侧壁（12）不接触，所述内侧壁（11）的最低点高于所述外侧壁（12）的最低点；

所述内侧壁（11）的截面线从最高点至最低点依次由抛物线（25）、斜直线（26）和最速曲线（27）一体而成；

所述外侧壁（12）的截面线从最高点至最低点依次由竖直线（28）、斜直线（29）和最速曲线（30）一体而成。

2.如权利要求1所述双面抛光机的排液槽，其特征在于，所述槽外壳（10）的一侧底部设置有废液收集桶（14）；所述废液收集桶废液收集桶（14）与所述排放口（13）连接。

3.如权利要求1所述双面抛光机的排液槽，其特征在于，所述槽外壳（10）的底部与上表面之间的环形空间为过渡槽（15）；

在所述过渡槽（15）内，位于所述槽外壳（10）的底部对应V型槽最低端的位置开设有一圈用于废液流通的环形凹槽（16），所述环形凹槽（16）在对应所述排放口（13）的位置开设有直径大于所述排放口（13）直径的孔（17）。

4.如权利要求1所述双面抛光机的排液槽，其特征在于，所述槽外壳（10）的外环壁上设置有开口，所述开口外侧设置有用于清洗排液槽的活动的挡板。

5.一种双面抛光机，其特征在于，包括：如权利要求1至4任一项所述排液槽。