CN213197048U - 化学机械研磨抛光机台 - Google Patents

Abstract

一种化学机械研磨抛光机台，涉及半导体技术领域，该化学机械研磨抛光机台包括机台本体和盖板，机台本体具有一带有开口的腔室，开口的边缘设置有密封槽，盖板的边缘设置有密封圈，盖板盖合在开口上并覆盖密封槽，密封圈压合在密封槽的底壁和盖板之间，以使盖板和机台密封连接，盖板上还设置有抽气结构，抽气结构与密封槽连通，用于对密封槽抽气，以防止密封槽内的气体泄漏到外部。相较于现有技术，本实用新型可通过抽气结构的抽气动作将泄漏气体从密封槽中抽走，防止腔室内部的气体由密封槽泄漏到外部，防止腔室内部气体大量外泄，有效防止AMC扩散，并提高了整个装置的安全可靠性。

Description

化学机械研磨抛光机台

技术领域

本实用新型涉及半导体技术领域，具体而言，涉及一种化学机械研磨抛光机台。

背景技术

随着半导体工业的飞速发展，电子器件尺寸缩小，同时要求晶片表面平整度达到纳米级。传统的研磨技术，仅仅能够实现晶片的局部平坦化，但是当最小特征尺寸达到0.25μm以下时，需要进行全局平坦化，而在半导体领域，通常是利用化学机械研磨抛光技术(CMP，chemical mechanical polish)来实现的，CMP机台的腔室上通常设置有一盖板，盖板通过橡胶圈密封盖合在机台上，以防止腔室内部的气体外泄。

现有技术中，CMP机台常常会因为盖板橡胶圈的老化造成密合不良，以至于腔室内部气体向外溢散，而造成气体性分子污染物(AMC)扩散，在芯片厂，AMC过高会影响半导体芯片良率，进而影响生产。此外，室内部气体常常包含对人体有害的气体，气体外泄也会对无尘车间内的工作人员造成伤害。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种化学机械研磨抛光机台，其能够防止腔室内部气体大量外泄，有效防止AMC扩散，并提高了其安全可靠性。

本实用新型的实施例是这样实现的：

第一方面，本实用新型实施例提供一种化学机械研磨抛光机台，包括机台本体和盖板，所述机台本体具有一带有开口的腔室，所述开口的边缘设置有密封槽，所述盖板的边缘设置有密封圈，所述盖板盖合在所述开口上并覆盖所述密封槽，所述密封圈压合在所述密封槽的底壁和所述盖板之间，以使所述盖板和所述机台密封连接，所述盖板上还设置有抽气结构，所述抽气结构与所述密封槽连通，用于对所述密封槽抽气，以防止所述密封槽内的气体泄漏到外部。

在可选的实施方式中，所述抽气结构包括抽气管和快速接头，所述盖板上开设有与所述密封槽连通的抽气孔，所述快速接头与所述抽气孔连通，所述抽气管与所述快速接头连接，用于通过所述快速接头将所述密封槽中的气体抽出。

在可选的实施方式中，所述抽气结构还包括抽气泵，所述抽气泵与所述抽气管连接。

在可选的实施方式中，所述抽气孔开设在所述盖板的外侧表面，所述盖板具有相对的内侧表面和外侧表面，所述密封圈设置在所述内侧表面，所述抽气孔开设在所述外侧表面，所述内侧表面开设有多个均压孔，且所述盖板内部设置有均压环腔，所述均压环腔位于所述内侧表面和所述外侧表面之间，多个所述均压孔与所述均压环腔连通，所述抽气孔与所述均压环腔连通。

在可选的实施方式中，所述均压孔的孔径小于所述抽气孔的孔径。

在可选的实施方式中，多个所述均压孔开设在所述密封圈外周缘的所述盖板上。

在可选的实施方式中，所述抽气孔为多个，每个所述抽气孔上设置有所述快速接头，所述抽气管包括抽气主管和多个抽气分管，多个所述抽气分管一一对应地设置与多个快速接头连接，所述抽气主管与多个所述抽气分管连接。

在可选的实施方式中，所述快速接头具有相对的插拔端和连接端，所述插拔端包覆有密封胶层，并用于过盈装配在所述抽气孔中，所述连接端与所述抽气管连接。

在可选的实施方式中，所述快速接头的外周面还设置有止挡环，所述止挡环位于所述插拔端和所述连接端之间。

在可选的实施方式中，所述快速接头为单向接头。

本实用新型实施例的有益效果包括：

本实用新型实施例提供的化学机械研磨抛光机台，通过在盖板上设置抽气结构，同时抽气结构与密封圈所在的密封槽连通，从而能够对密封槽抽气，当密封圈出现老化等现象导致密封不良时，可通过抽气结构的抽气动作将泄漏气体从密封槽中抽走，防止腔室内部的气体由密封槽泄漏到外部，防止腔室内部气体大量外泄，有效防止AMC扩散，并提高了整个装置的安全可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实用新型第一实施例提供的化学机械研磨抛光机台的整体结构示意图；

图2为本实用新型第一实施例提供的化学机械研磨抛光机台的局部结构示意图；

图3为图1中盖板的剖视图；

图4为图2中快速接头的结构示意图；

图5为本实用新型第二实施例提供的盖板与抽气结构的连接结构示意图。

图标：100-化学机械研磨抛光机台；110-机台本体；130-盖板；131-腔室；133-开口；135-密封槽；137-抽气孔；138-均压环腔；139-均压孔；150-抽气结构；151-抽气管；1511-抽气主管；1513-抽气分管；153-快速接头；1531-插拔端；1533-连接端；1535-密封胶层；1537-止挡环；155-抽气泵；170-密封圈。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

正如背景技术中所提及的，现有技术中对于机台腔室，通常是直接利用盖板上分密封圈(通常为橡胶圈)来实现密封的，在长时间使用的状态下，橡胶圈会发生老化、局部变形等，容易造成盖板盖合上后出现局部的泄漏点，进而造成腔室内的气体向外扩散，其中AMC向外扩散会影响机台上其他部位或者其他机台上芯片制程，甚至影响芯片良率，进而影响生产。同时AMC向外扩散至无尘车间内，则有可能会对工作人员造成伤害，影响人体健康。

为了防止腔室内的气体泄漏、扩散，本实用新型提供一种新型的化学机械研磨抛光机台，其通过在机台腔室开口上盖设盖板，并通过抽气结构对盖板边缘内侧的密封槽进行抽气，使得从密封圈泄漏出的气体能够由抽气结构抽走，避免泄漏到外部空间。

第一实施例

请参照图1至图4，本实施例提供了一种化学机械研磨抛光机台100，其能够避免腔室131内部气体大量外泄，有效防止AMC扩散，并提高了其安全可靠性。

本实施例提供的化学机械研磨抛光机台100，包括机台本体110和盖板130，机台本体110具有一带有开口133的腔室131，开口133的边缘设置有密封槽135，盖板130的边缘设置有密封圈170，盖板130盖合在开口133上并覆盖密封槽135，密封圈170压合在密封槽135的底壁和盖板130之间，以使盖板130和机台密封连接，盖板130上还设置有抽气结构150，抽气结构150与密封槽135连通，用于对密封槽135抽气，以防止密封槽135内的气体泄漏到外部。

在本实施例中，密封槽135的形状与开口133的形状相配合，并环设在开口133周缘，密封圈170压合在密封槽135中，并靠近密封槽135的内侧壁设置。具体地，密封圈170的形状略小于密封槽135的形状，从而在密封槽135的外侧壁与密封圈170之间形成间隙通道，抽气结构150与该间隙通道连通，从而实现了对密封槽135内密封圈170外侧空间进行抽气，以防止气体由密封槽135泄漏到外部空间。

需要说明的是，本实施例中的密封圈170的横截面积小于密封槽135的横截面积。具体地，密封圈170在垂直于盖板130的方向上的宽度与密封槽135的深度相适配，并略大于该密封槽135的深度，从而使得盖板130在盖合时密封圈170能够挤压抵持在密封槽135的底壁上，实现常规的密封动作。同时，密封圈170在平行于盖板130的方向上的宽度小于密封槽135的宽度，从而使得盖板130在盖合时密封圈170并不能完全填满密封槽135，并在外侧预留一间隙通道，方便抽气结构150从密封槽135内抽气。当然，在其他较佳的实施例中，抽气结构150也可以从密封槽135的其他位置进行抽气，但凡是能够实现在密封圈170周围进行抽气的动作即可。

在密封圈170处于正常密封状态时，腔室131内的气体并不会从密封槽135中泄漏，当密封圈170长时间使用发生老化或者局部变形后，有可能会使得密封圈170与密封槽135的底壁之间出现微小的间隙，从而发生泄漏，泄漏的气体会聚集在密封槽135内，由于密封槽135与盖板130之间并没有直接进行密封处理，或者进行密封处理后密封效果不佳，则会导致密封槽135内聚集的气体向外溢散。此时通过抽气结构150向密封槽135内抽气，将聚集的气体抽出，避免了气体的聚集，也防止了气体向外溢散。

在本实施例中，密封圈170为橡胶圈，其能够实现腔室131与外部空间的隔绝作用。在其他较佳的实施例中，密封圈170也可以是多层结构，从而实现多重密封。

抽气结构150包括抽气管151、快速接头153和抽气泵155，盖板130上开设有与密封槽135连通的抽气孔137，快速接头153与抽气孔137连通，抽气管151与快速接头153连接，用于通过快速接头153将密封槽135中的气体抽出。抽气泵155与抽气管151连接。

在本实施例中，抽气泵155设置在盖板130上，并始终处于工作状态，从而使得抽气管151始终对密封槽135进行抽气，以防止气体溢散。当然，此处也可以在密封圈170使用一定时间后再进行抽气动作，以提高经济性、节约成本。

在本实用新型其他较佳的实施例中，抽气管151也可以与外部的负压管道连通，其同样能够实现对密封槽135的抽气动作，且避免了使用抽气泵155，节约了成本，并使得盖板130结构更加简单。

在本实施例中，抽气孔137开设在盖板130的外侧表面，盖板130具有相对的内侧表面和外侧表面，密封圈170设置在内侧表面，抽气孔137开设在外侧表面，内侧表面开设有多个均压孔139，且盖板130内部设置有均压环腔138，均压环腔138位于内侧表面和外侧表面之间，多个均压孔139与均压环腔138连通，抽气孔137与均压环腔138连通。

需要说明的是，本实施例中所提及的外侧表面，指的是盖板130上远离腔室131的一侧表面，本实施例中所提及的内侧表面，指的是靠近腔室131的一侧表面，密封圈170设置在内侧表面上，均压孔139开设在盖板130上设置有密封圈170的一侧表面。

在本实施例中，均压环腔138设置在盖板130的内部，并呈环状结构，且该环状结构的形状与密封圈170的形状相配合，多个均压孔139均匀间隔设置在内侧表面，从而能够从多处对密封槽135进行抽气动作，以防止抽气不均导致气体溢散。

在本实施例中，均压孔139的孔径小于抽气孔137的孔径。具体地，均压孔139的孔径大于或等于3mm，且均压孔139的孔径小于抽气孔137的孔径的1/5，一方面保证密封槽135的抽气效果，另一方面保证了抽气孔137对均压环腔138的抽气效果，避免出现局部气流凝滞现象。

在本实施例中，快速接头153的一端与抽气孔137相接合，另一端与抽气管151相接合，抽气管151采用柔性材料制成，以方便向外延伸、折弯。并且，抽气管151的外径在20mm-80mm之间，从而能够保证较佳的抽气速率。优选地，抽气管151的外径为60mm，且其抽气速率在5m/s，能够快速地通过快速接头153、抽气孔137、均压孔139等结构将密封圈170周围的密封槽135内的气体抽出，防止气体溢散情况的发生。当然，本实施例中所提及的任何与尺寸、直径、速率等相关数据，仅仅是举例说明，并不起到实际的限定作用。

需要说明的是，本实施例中抽气管151的抽气速率与密封槽135与盖板130之间的直接密封情况有关，当密封槽135与盖板130之间仅仅是通过密封圈170连接，且密封槽135的两端面与盖板130的内侧表面之间存在较大间隙时，抽气管151的抽气速率较大，甚至会导致外部气体由密封槽135的端面与盖板130之间的间隙进入密封槽135，再由均压孔139抽出；当密封槽135的两端面与盖板130的内侧表面之间存在的间隙较小时，或者具有一定的密封结构时，抽气管151的抽气速率较小，以满足能够将密封槽135内的气体完全抽出为宜。

在本实施例中，多个均压孔139开设在密封圈170外周缘的盖板130上。具体地，多个均压孔139呈一环状带结构分布，该环状带结构与均压环腔138的环状结构尺寸相同，且该环状带结构沿密封圈170的外周缘设置，从而对密封圈170外侧的间隙通道进行抽气，进一步防止气体从密封圈170处泄漏后由密封槽135向外溢散。

需要说明的是，本实施例中所提及的密封圈170的外周缘，指的是密封圈170远离盖板130几何中心的外侧边缘，即密封圈170在盖板130的内侧表面上的投影位于多个均压孔139形成的环状带结构的内部，多个均压孔139包围在密封圈170外。

在本实施例中，快速接头153具有相对的插拔端1531和连接端1533，插拔端1531包覆有密封胶层1535，并用于过盈装配在抽气孔137中，连接端1533与抽气管151连接。具体地，插拔端1531的尺寸与抽气孔137的孔径相配合，并通过密封胶层1535装配，能够实现插板端与盖板130之间密封连接。连接端1533的尺寸与抽气管151的内径相配合，且由于抽气管151采用软性材料制成，其同样能够实现连接端1533过盈装配在抽气管151中，实现密封连接。

需要说明的是，本实施例中密封胶层1535的外周面还凸设有若干密封环，在装配时，密封环挤压并抵持在抽气孔137的孔壁上，从而进一步保证插拔端1531密封插接在抽气孔137中。

在本实施例中，快速接头153由于设置有密封胶层1535，密封胶层1535为橡胶等软性材料，具备老化条件，故需要每两年进行更换。当然，在其他较佳的实施例中，密封胶层1535也可以采用可拆卸装配的方式套接在插拔端1531，使得在密封胶层1535老化后，通过直接更换密封胶层1535即可，无需整个更换快速接头153，节约了使用成本。

在本实用新型其他较佳的实施例中，快速接头153也可以整体采用橡胶等软性材料制成，从而可以省去密封胶层1535的使用，直接实现过盈装配。

在本实施例中，快速接头153的外周面还设置有止挡环1537，止挡环1537位于插拔端1531和连接端1533之间。通过设置止挡环1537，起到定位止挡作用，能够使得插拔端1531插接到位，并且能够防止应插入深度过深导致连接端1533的高度较小，影响抽气管151与连接端1533之间的过盈装配。

在本实施例中，快速接头153为单向接头。具体地，快速接头153内部具有单向瓣膜，从而实现单向连通，即抽气管151能够从均压环腔138以及均压孔139处向外抽气，而当抽气管151从快速接头153上取下时，外部的气体并不会通过快速接头153进入到均压环腔138以及均压孔139处，从而防止了外部气体向内污染腔室131内部。

综上所述，本实施例提供了一种化学机械研磨抛光机台100，通过在盖板130上设置抽气结构150，同时抽气结构150与密封圈170所在的密封槽135连通，即抽气管151通过抽气孔137、均压环腔138和均压孔139与密封槽135连通，从而能够抽气管151对密封槽135抽气，当密封圈170出现老化等现象导致密封不良时，可通过抽气管151的抽气动作将泄漏气体从密封槽135中抽走，防止腔室131内部的气体由密封槽135泄漏到外部，防止腔室131内部气体大量外泄，有效防止AMC扩散，并提高了整个装置的安全可靠性。

第二实施例

请参照图5，本实施例提供了一种化学机械研磨抛光机台100，其基本结构和原理及产生的技术效果和第一实施例相同，为简要描述，本实施例部分未提及之处，可参考第一实施例中相应内容。

在本实施例中，化学机械研磨抛光机台100包括机台本体110和盖板130，机台本体110具有一带有开口133的腔室131，开口133的边缘设置有密封槽135，盖板130的边缘设置有密封圈170，盖板130盖合在开口133上并覆盖密封槽135，密封圈170压合在密封槽135的底壁和盖板130之间，以使盖板130和机台密封连接，盖板130上还设置有抽气结构150，抽气结构150与密封槽135连通，用于对密封槽135抽气，以防止密封槽135内的气体泄漏到外部。

抽气结构150包括抽气管151、快速接头153和抽气泵155，盖板130上开设有与密封槽135连通的抽气孔137，快速接头153与抽气孔137连通，抽气管151与快速接头153连接，用于通过快速接头153将密封槽135中的气体抽出。抽气泵155与抽气管151连接。抽气孔137开设在盖板130的外侧表面，盖板130具有相对的内侧表面和外侧表面，密封圈170设置在内侧表面，抽气孔137开设在外侧表面，内侧表面开设有多个均压孔139，且盖板130内部设置有均压环腔138，均压环腔138位于内侧表面和外侧表面之间，多个均压孔139与均压环腔138连通，抽气孔137与均压环腔138连通。

在本实施例中，抽气孔137为多个，每个抽气孔137上设置有快速接头153，抽气管151包括抽气主管1511和多个抽气分管1513，多个抽气分管1513一一对应地与多个快速接头153连接，抽气主管1511与多个抽气分管1513连接。通过开设多个抽气孔137，多个抽气孔137均匀设置，从而使得均压环腔138内的气压更加均衡，多个均压孔139的抽气能力区域平衡，提高了抽气的均匀度，能够避免出现局部气压不足的情况。

具体地，多个抽气孔137均匀分布在盖板130的外侧表面，多个抽气分管1513由盖板130的中心位置向四周发散延伸，并与抽气孔137上装配的快速接头153连接，抽气主管1511的一端与设置在盖板130上的抽气泵155连接，另一端与多个抽气分管1513连接。

在本实施例中，抽气分管1513的管径小于抽气主管1511的管径，且抽气主管1511通过一分接头与多个抽气分管1513连接，分接头具有一主接口和多个分接口，多个分接口设置在分接头的一侧，并与多个抽气分管1513连接，主接口设置在分接头的另一侧，并与抽气主管1511连接。且抽气主管1511和抽气分管1513均采用软性材料制成，方便进行布置和调整。

在本实用新型其他较佳的实施例中，分接头可直接设置在抽气泵155上，主接口装配在抽气泵155的气口上，分接口与多个抽气分管1513连接，从而省去了抽气主管1511，整体结构更加简洁，并节约了成本。

综上所述，本实施例提供的化学机械研磨抛光机台100，通过设置多个抽气孔137，能够起到均压作用，使得多个均压孔139处的气压趋于等同，提高了抽气的均匀度，能够避免出现局部气压不足的情况。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种化学机械研磨抛光机台，其特征在于，包括机台本体和盖板，所述机台本体具有一带有开口的腔室，所述开口的边缘设置有密封槽，所述盖板的边缘设置有密封圈，所述盖板盖合在所述开口上并覆盖所述密封槽，所述密封圈压合在所述密封槽的底壁和所述盖板之间，以使所述盖板和所述机台本体密封连接，所述盖板上还设置有抽气结构，所述抽气结构与所述密封槽连通，用于对所述密封槽抽气，以防止所述密封槽内的气体泄漏到外部。

2.根据权利要求1所述的化学机械研磨抛光机台，其特征在于，所述抽气结构包括抽气管和快速接头，所述盖板上开设有与所述密封槽连通的抽气孔，所述快速接头与所述抽气孔连通，所述抽气管与所述快速接头连接，用于通过所述快速接头将所述密封槽中的气体抽出。

3.根据权利要求2所述的化学机械研磨抛光机台，其特征在于，所述抽气结构还包括抽气泵，所述抽气泵与所述抽气管连接。

4.根据权利要求2或3所述的化学机械研磨抛光机台，其特征在于，所述盖板具有相对的内侧表面和外侧表面，所述密封圈设置在所述内侧表面，所述抽气孔开设在所述外侧表面，所述内侧表面开设有多个均压孔，且所述盖板内部设置有均压环腔，所述均压环腔位于所述内侧表面和所述外侧表面之间，多个所述均压孔与所述均压环腔连通，所述抽气孔与所述均压环腔连通。

5.根据权利要求4所述的化学机械研磨抛光机台，其特征在于，所述均压孔的孔径小于所述抽气孔的孔径。

6.根据权利要求4所述的化学机械研磨抛光机台，其特征在于，多个所述均压孔开设在所述密封圈外周缘的所述盖板上。

7.根据权利要求2或3所述的化学机械研磨抛光机台，其特征在于，所述抽气孔为多个，每个所述抽气孔上设置有所述快速接头，所述抽气管包括抽气主管和多个抽气分管，多个所述抽气分管一一对应地与多个所述快速接头连接，所述抽气主管与多个所述抽气分管连接。

8.根据权利要求2或3所述的化学机械研磨抛光机台，其特征在于，所述快速接头具有相对的插拔端和连接端，所述插拔端包覆有密封胶层，并用于过盈装配在所述抽气孔中，所述连接端与所述抽气管连接。

9.根据权利要求8所述的化学机械研磨抛光机台，其特征在于，所述快速接头的外周面还设置有止挡环，所述止挡环位于所述插拔端和所述连接端之间。

10.根据权利要求8所述的化学机械研磨抛光机台，其特征在于，所述快速接头为单向接头。

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