CN215942558U - 化学机械研磨装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种化学机械研磨装置，包括混合器和研磨机台。其中，混合器包括壳体、至少两个进料端口、至少一个出料端口以及至少一个挡板。壳体具有一腔体，至少一个挡板位于腔体内，以将腔体分为若干个子腔体。挡板上具有通孔区域，各个子腔体经通孔区域相连通；相邻两个挡板上的通孔区域相对旋转设定角度，以使物料在挡板之间呈曲线流动。各个挡板上的通孔区域的设置位置不同，增加了物料的流经路程，使得物料得到充分混合，充分混合后的物料经出料端口流入研磨机台，提高研磨效果。因此，本实用新型不仅能够实现研磨液的高均匀度，提高研磨效果，还能够满足研磨液成分个性化组合的需要，适用范围广，拓展性强。

Description

化学机械研磨装置

技术领域

本实用新型涉及半导体器件制作设备技术领域，特别涉及一种化学机械研磨装置。

背景技术

化学机械研磨，亦称为化学机械抛光(Chemical mechanical polish，CMP)，其原理是采用化学腐蚀和机械去除相结合的作用下实现表面局部和整体平坦化，现广泛应用于集成电路(Integrated circuit，IC)和超大规模集成电路中(Very Large ScaleIntegration Circuit，VLSI)中对基体材料硅晶片的抛光。化学机械研磨中使用的研磨液利用了磨损中“软磨硬”原理，即用较软的材料来进行抛光以实现高质量的抛光表面，是机械削磨和化学腐蚀的组合技术，它借助超微粒子的研磨作用和化学腐蚀作用在被研磨的介质表面形成光洁平坦表面。因此，研磨液在化学机械研磨中具有重要作用，在其物理和化学的双重作用下，实现高质量的晶圆平坦化。

对此，根据工艺要求的不同，所使用的研磨液的成分不同。通常包括水、双氧水、表面活性剂或者颗粒物等多种浆料。因此，在化学机械研磨中会将两种或多种不同型号的浆料混合，以有效调控浆料的物理和化学性质。现有的用于混合调节浆料的装置为三通管，将两种浆料分别通过一个管道，再经同一个管道流出。但三通管的混合方式极易造成混合不均匀的问题，从而导致混合后的浆料物理和化学性质不均匀，不利于平坦化过程的可控性和重复性。此外，三通管无法实现多种浆料的混合，无法满足研磨液个性化的需求。

因此，需要一种新的化学机械研磨装置，以解决浆料混合不均匀的问题。

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装置，以解决研磨液混合不均匀以及提高研磨效果中的至少一个的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种化学机械研磨装置，包括混合器和研磨机台；其中，

所述混合器包括壳体、至少两个进料端口、至少一个出料端口以及至少一个挡板；所述壳体具有一腔体，所述至少两个进料端口和所述至少一个出料端口均间隔设置于所述壳体的外壁，且与所述腔体相连通；

所述至少一个挡板位于所述至少两个进料端口和所述至少一个出料端口之间的所述腔体内，以将所述腔体分为若干个子腔体；其中，所述挡板具有一通孔区域，各个所述子腔体经所述通孔区域相连通；并且，相邻两个所述挡板上的所述通孔区域相对旋转设定角度，以使物料在所述挡板之间呈曲线流动；

所述至少一个出料端口与所述研磨机台连接，以向所述研磨机台提供混合后的所述物料。

可选的，在所述的化学机械研磨装置中，所述通孔区域位于所述挡板的边缘，且所述通孔区域的面积小于或等于所述挡板面积的三分之一。

可选的，在所述的化学机械研磨装置中，所述设定角度的范围为：90度-180度。

可选的，在所述的化学机械研磨装置中，所述通孔区域具有至少两个所述通孔，各个所述通孔等间距分布，且排布方式包括线性、弧形、波浪形、阵列式、圆形、环形、椭圆形、半圆形或多边形。

可选的，在所述的化学机械研磨装置中，所述通孔的直径范围为：500微米-6000微米。

可选的，在所述的化学机械研磨装置中，所述壳体具有至少两个端部，且所述至少一个挡板沿每一所述端部的延伸方向间隔设置。

可选的，在所述的化学机械研磨装置中，至少两个所述进料端口设置于同一所述子腔体所对应的部分所述壳体的外壁上。

可选的，在所述的化学机械研磨装置中，所述至少一个出料端口设置于一个所述子腔体所对应的部分所述壳体的外壁上，或者，当所述出料端口的数量大于1时，每一所述出料端口分别设置于一个所述子腔体所对应的部分所述壳体的外壁上。

可选的，在所述的化学机械研磨装置中，所述挡板与所述壳体可拆卸连接。

可选的，在所述的化学机械研磨装置中，所述化学机械研磨装置还包括流量控制器，所述流量控制器设置于所述出料端口和所述研磨机台之间，以控制并监测所述物料流量。

综上所述，本实用新型提供一种化学机械研磨装置，包括混合器和研磨机台。其中，所述混合器包括壳体、至少两个进料端口、至少一个出料端口以及至少一个挡板。所述壳体具有一腔体，所述至少两个进料端口和所述至少一个出料端口均间隔设置于所述壳体的外壁，且与所述腔体相连通。所述进料端口和出料端口的数量可根据工艺需要选定，能够满足研磨液成分个性化组合的需要。

所述至少一个挡板位于所述至少两个进料端口和所述至少一个出料端口之间的所述腔体内，以将所述腔体分为若干个子腔体；其中，所述挡板具有一通孔区域，各个所述子腔体经所述通孔区域相连通；并且，相邻两个所述挡板上的所述通孔区域相对旋转设定角度，以使物料在所述挡板之间呈曲线流动。所述挡板的作用在于充分混合物料，以保证物料混合后的均匀性。由于各个所述挡板上的通孔区域的设置位置不同，从而增加物料的流经路程，使得物料得到充分混合，充分混合后的物料经所述至少一个出料端口流入所述研磨机台，以提高研磨效果。

因此，本实用新型不仅能够实现研磨液的高均匀度，提高研磨效果，还能够满足研磨液成分个性化组合的需要，适用范围广，拓展性强。

附图说明

图1是本实用新型实施例中的一种混合器的结构示意图；

图2是本实用新型实施例中的挡板的结构示意图；

图3是本实用新型实施例中的一种混合器的结构示意图；

图4-5是本实用新型实施例中的相邻挡板中的通孔区域位置示意图；

其中，附图标记为：

101-壳体；102-进料端口；103-出料端口；104-挡板；1041-通孔区域；1042-通孔；20-腔体；201-子腔体。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、优点和特征更加清楚，以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且未按比例绘制，仅用以方便、明晰地辅助说明本实用新型实施例的目的。此外，附图所展示的结构往往是实际结构的一部分。特别的，各附图需要展示的侧重点不同，有时会采用不同的比例。还应当理解的是，除非特别说明或者指出，否则说明书中的术语“第一”、“第二”、“第三”等描述仅仅用于区分说明书中的各个组件、元素、步骤等，而不是用于表示各个组件、元素、步骤之间的逻辑关系或者顺序关系等。

为解决上述技术问题，本实施例提供一种化学机械研磨装置，包括混合器和研磨机台(未图示)。请参阅图1-2，所述混合器用于均匀混合各种物料，以达到研磨液的物理和化学性质的要求。所述混合器包括壳体101、至少两个进料端口102、至少一个出料端口103以及至少一个挡板104。其中，所述壳体101具有一腔体20，所述至少两个进料端口102和所述至少一个出料端口103均间隔设置于所述壳体101的外壁，且与所述腔体20相连通。所述至少一个挡板104位于所述至少两个进料端口102和所述至少一个出料端口103之间的所述腔体20内，且与所述壳体101可拆卸连接，以将所述腔体20分为若干个子腔体201；其中，所述挡板104具有一通孔区域1041，各个所述子腔体201经所述通孔区域1041相连通；并且，相邻两个所述挡板104上的所述通孔区域1041相对旋转设定角度，以使物料在所述挡板104之间呈曲线流动。换言之，基于所述通孔区域1041的位置设置方式，物料流经各个所述挡板104的流动路径形状呈曲线状，例如呈蛇形或波浪形，以实现充分混合各个物料。

所述至少一个出料端口103与所述研磨机台连接，以向所述研磨机台提供混合后的所述物料。可选的，通过物料管件相连接。

因此，在所述挡板104的作用下，不同种类的物料分别经对应的所述进料端口102进入所述腔体20后，沿曲线路径流通，能够实现对物料的充分混合，提高研磨效果。并且，所述至少两个进料端口102和所述至少一个出料端口103的数量和位置可根据研磨要求确定，能够满足混合研磨液的不同物料种类的需要。以及，所述挡板104与所述壳体101之间为可拆卸连接，能够满足混合研磨液不同均匀度的需求，适用范围广，可拓展性强。

以下结合附图1-5进一步介绍所述化学机械研磨装置。

本实施例提供的所述进料端口102和所述出料端口103的数量可根据研磨液需要决定。因此，本实施例不限定所述进料端口102的数量，可以为2个、3个、4个或5个等，即根据研磨液的配料需要设置，从而能够满足研磨液的个性化组合需求。优选的，一个所述进料端口102通入同一种物料，当然通入的所述物料也可以为混合物料。同样，本实施例也不限定所述出料端口103的数量，可以为1个、2个、3个或4个等。当为2个及以上时，可同时为两台以上的研磨机器提供混合后的研磨液。

进一步的，本实施例对于所述进料端口102和所述出料端口103的位置也不做限定。如图1和3所示，至少两个所述进料端口102设置于同一所述子腔体201所对应的部分所述壳体101的外壁上。即，可以设置两个及以上的所述进料端口102与同一个子腔体201直接连通。同样，根据工艺需要，可以将所述至少一个出料端口103设置于一个所述子腔体201所对应的部分所述壳体101的外壁上。即，当设置一个所述出料端口103时，所述出料端口103设置与一个所述子腔体201直接连通。当所述出料端口103的数量大于1时，所有的所述出料端口103均可与一个所述子腔体201直接连通。或者，每一所述出料端口103分别设置于一个所述子腔体201所对应的部分所述壳体101的外壁上。即，每一所述出料端口103分别与一个所述子腔体201直接连通。并且，根据物料均匀度的需要不同，所述出料端口103可以设置于物料流经的最后一个所述子腔体所对应部分所述壳体101的外表面，也可以设置于物料流经过程中的任意一个所述子腔体201所对应部分所述壳体101的外表面，从而实现对物料不同程度的匀化。

进一步的，本实施例不限定所述壳体101的形状，可以为多面体、圆柱体、圆锥、圆台、球体、半球体或椭圆体，或多种形状的组合等。例如，图1所示的一种圆柱体壳体101，所述壳体101具有相对的两端部，所述至少两个进料端口102设置于其中一个所述端部，所述至少一个所述出料端口103设置于另一个所述端部。并且，所述至少一个挡板104沿所述壳体101的轴向(X方向)间隔设置。其中，各个所述挡板104的间距可以相同或不同。不同的物料经所述至少两个进料端口102进入所述腔体20，在依次经过呈X方向排列的所述挡板104，得到充分的混合和匀化，最后从所述至少一个出料端口103流出。

或者，所述壳体101具有多个端部，且所述至少一个挡板104沿每一个所述端部的延伸方向间隔设置。并且，至少两个所述进料端口102设置于同一个所述子腔体201所对应的部分所述壳体101的外壁上。如图3所示，所述壳体101为两个圆柱体的组合形状，具有三个端部。其中，左侧和右侧的两个所述端部均设置有两个所述进料端口102，且两个所述进料端口10位于同一子腔体所在的部分所述壳体101的外表面。不同的所述物料可以先两两混合，再进入同一子腔体中，以进一步提高了物料的均匀度。其中，多个所述挡板104沿每一所述端部的延伸方向间隔设置。图3中左右两侧的端部在同一延展方向(X方向)上，上侧的端部在另一延展方向(Y方向)上。因此，部分所述挡板104沿X方向间隔设置，剩余部分所述挡板104沿Y方向间隔设置。

其中，在上侧端部的顶端设置有一个所述出料端口103，所有物料流经所有子腔体，得到最大化混合后，从上侧端部的所述出料端口103流出。为了满足个性化物料混合的需求，还可以将所述出料端口103设置于物料流经过程中的某个子腔体所对应的部分所述壳体101的外表面。如图3所示，其中一个所述出料端口103相较于上部顶端的所述出料端口103相差3个子腔体，即物料少流经3个所述挡板104，则可满足均匀度稍低的研磨液的需求。

进一步的，所述至少一个挡板104位于所述腔体20内，以将所述腔体20分为若干个子腔体201。换言之，所述至少一个挡板104可以将所述壳体101内的空间划分为多个区域，且利用所述挡板104间隔开每个区域。其中，如图2所示，所述挡板104具有一通孔区域1041，各个所述子腔体201经所述通孔区域1041相连通。所述通孔区域1041具有至少一个通孔1042，各个所述子腔体201经所述至少一个通孔1042相连通。并且，多个所述通孔1042等间距分布，且排布方式包括但不限定为线性、弧形、波浪形、阵列式、圆形、环形、椭圆形、半圆形、月牙形、花瓣形或多边形。同时，所述通孔1042的形状包括但不限定为圆形、矩形或椭圆形。本实施例优选为圆形通孔，避免在通孔1042上残留物料。

进一步的，因研磨液中包括的所述物料为液体、颗粒或气体中的至少一种，则所述通孔1042的直径大于所述颗粒的直径。优选的，所述通孔1042的直径范围为：500微米-6000微米，例如：500微米、600微米、1000微米、2500微米或者6000微米等。因所述颗粒的直径一般为纳米级，故在所述通孔1042的直径范围内能够保证所述物料中的颗粒可以自由的穿进或穿出所述通孔1042。

请参阅图1和3，相邻两个所述挡板104上的所述通孔区域1041相对旋转设定角度，以使得二者错开，避免一一对应。其中，图1所示的所有所述挡板104上的所述通孔区域1041上下错开，即相邻的所述通孔区域1041旋转180度。这种设置方式能够使得物料的路径呈蛇形状，则相较于直线形，物料的路径增加了数倍，使得不同种的物料充分混合，同时经过通孔1042的匀化作用，物料的混合均匀度更高，很好地避免了因均匀度差，而导致的研磨液物理和化学性质不均匀。同样，图3所示的混合器中的所述挡板104，一部分沿X方向排布，剩余部分沿Y方向排布，但物料的流经的路径依旧呈蛇形状，以满足充分混合物料的目的。

进一步的，所述通孔区域1041位于所述挡板104的边缘，而不设置于中间位置，且所述通孔区域1041的面积小于或等于所述挡板104面积的三分之一。并且，所述设定角度的范围为：90度-180度。具体的，如图4和5所示，相邻的两个所述挡板104中的所述通孔区域1041分别相差设定角度为180度和90度。

进一步的，所述至少一个挡板104与所述壳体101为可拆卸连接，且连接方式包括但不限于为卡扣连接或者螺纹连接。这种连接方式可根据物料的种类以及混合均匀程度的需要，灵活增加或减少所述挡板104的数量。例如，当物料密度大，均匀度要求高时，可装入多个所述挡板104，以保证混合均匀度。当均匀度要求不高时，可拆卸一部分所述挡板104，从而能够在达到均匀度要求的前提下，缩短流经路程，提高效率。

此外，所述化学机械研磨装置还包括流量控制器，所述流量控制器设置于所述出料端口103和所述研磨机台之间的物料管件中。进一步的，每一所述物料管件与至少一个所述流量控制器相接，以控制并监测所述物料管件中的物料流量，保证研磨过程中研磨液的供给量达到工艺需求，以及保证研磨液匀速流动，提高工艺的稳定性。其中，所述流量控制器包括流量计和控制阀门。一个所述流量计与至少一个所述控制阀门相接。当一个所述流量计设置多个所述控制阀门时，可以实现多级流量的控制，控制效果更好。

综上所述，本实施例提供一种化学机械研磨装置，包括混合器和研磨机台。其中，所述混合器利用至少一个所述挡板104，实现提高物料的混合均匀度。所述挡板104上具有通孔区域1041，各个子腔体201经通孔区域1041相连通；相邻两个挡板104上的通孔区域1041相对旋转设定角度，以使物料在挡板104之间呈曲线流动。各个挡板104上的通孔区域1041的设置位置不同，增加了物料的流经路程，使得物料得到充分混合，充分混合后的物料经出料端口流入研磨机台，提高研磨效果。此外，所述挡板104和所述壳体101可拆卸连接，能够根据物料的种类以及混合均匀程度的需要，增加或减少所述挡板104的数量。并且，所述混合器的进料端口102和出料端口103的数量可以为多个，则利用满足研磨液的个性化组合需要。因此，本实施例提供的化学机械研磨装置不仅能够实现研磨液的高均匀度，保证研磨液的物理和化学性能的稳定，提高研磨效果，还能够满足研磨液成分个性化组合的需要，适用范围广，拓展性强。

此外还应该认识到，虽然本实用新型已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本实用新型。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本实用新型技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本实用新型技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本实用新型技术方案保护的范围。

Claims (10)

1.一种化学机械研磨装置，其特征在于，包括混合器和研磨机台；其中，

所述混合器包括壳体、至少两个进料端口、至少一个出料端口以及至少一个挡板；所述壳体具有一腔体，所述至少两个进料端口和所述至少一个出料端口均间隔设置于所述壳体的外壁，且与所述腔体相连通；

所述至少一个挡板位于所述至少两个进料端口和所述至少一个出料端口之间的所述腔体内，以将所述腔体分为若干个子腔体；其中，所述挡板具有一通孔区域，各个所述子腔体经所述通孔区域相连通；并且，相邻两个所述挡板上的所述通孔区域相对旋转设定角度，以使物料在所述挡板之间呈曲线流动；

所述至少一个出料端口与所述研磨机台连接，以向所述研磨机台提供混合后的所述物料。

2.根据权利要求1所述的化学机械研磨装置，其特征在于，所述通孔区域位于所述挡板的边缘，且所述通孔区域的面积小于或等于所述挡板面积的三分之一。

3.根据权利要求1所述的化学机械研磨装置，其特征在于，所述设定角度的范围为：90度-180度。

4.根据权利要求1所述的化学机械研磨装置，其特征在于，所述通孔区域具有至少两个所述通孔，各个所述通孔等间距分布，且排布方式包括线性、弧形、波浪形、阵列式、圆形、环形、椭圆形、半圆形或多边形。

5.根据权利要求4所述的化学机械研磨装置，其特征在于，所述通孔的直径范围为：500微米-6000微米。

6.根据权利要求1所述的化学机械研磨装置，其特征在于，所述壳体具有至少两个端部，且所述至少一个挡板沿每一所述端部的延伸方向间隔设置。

7.根据权利要求1所述的化学机械研磨装置，其特征在于，至少两个所述进料端口设置于同一所述子腔体所对应的部分所述壳体的外壁上。

8.根据权利要求1所述的化学机械研磨装置，其特征在于，所述至少一个出料端口设置于一个所述子腔体所对应的部分所述壳体的外壁上，或者，当所述出料端口的数量大于1时，每一所述出料端口分别设置于一个所述子腔体所对应的部分所述壳体的外壁上。

9.根据权利要求1所述的化学机械研磨装置，其特征在于，所述挡板与所述壳体可拆卸连接。

10.根据权利要求1所述的化学机械研磨装置，其特征在于，所述化学机械研磨装置还包括流量控制器，所述流量控制器设置于所述出料端口和所述研磨机台之间，以控制并监测所述物料流量。

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