CN218891678U - 一种用于化学机械抛光的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种用于化学机械抛光的装置，包括：抛光主体、护罩和注液组件；所述护罩围绕所述抛光主体设置，所述护罩的内部具有环形的流道，所述流道的底部开设有与外部连通的槽；所述注液组件与所述护罩可拆卸地连接，用于向所述流道内注液，液体由所述槽流出后形成环形液帘。采用本实用新型提供的保湿装置可以使得保湿液形成液帘，并沿护罩侧壁流下进行保湿，防止护罩下方的零部件外壁出现结晶；同时，相比于传统的正对侧壁的喷淋保湿方式，本实用新型形成的液帘可以贴壁下流，不会在喷射至外壁时造成液体飞溅，防止对其他区域造成二次污染。

Description

一种用于化学机械抛光的装置

技术领域

本实用新型属于晶圆生产技术领域，具体而言，涉及一种用于化学机械抛光的装置。

背景技术

集成电路的制造过程通常分为：硅片制造、前道工艺(芯片加工)和后道工艺(封装测试)。硅片制造的主要目的是将自然原材料(砂石等)转变为晶片状的基础衬底。前道工艺(芯片加工)的主要目的是在基础衬底上生长电路器件，前道工艺的制造过程按照技术分工主要可分为：薄膜淀积、化学机械抛光(CMP)、光刻、刻蚀、离子注入等工艺环节，各工艺环节要进行多次循环。

CMP是晶圆处理工艺中最为重要的环节，CMP采用化学和机械相结合共同作用于晶圆表面，首先，晶圆表面材料与抛光液中的氧化剂、催化剂等发生化学反应，生成一层相对容易去除的软质层，然后在抛光液中的磨料和抛光垫的机械作用下去除软质层，使晶圆表面重新裸露出来，然后再进行化学反应，这样在化学作用过程和机械作用过程的交替进行中完成对晶圆表面的抛光操作。

在化学机械抛光设备中，驱动模块为抛光头提供动力源，驱动抛光头以特定的压力压在抛光盘上进行旋转和摆动的动作。抛光过程中会加入抛光液，抛光液可以提高抛光效率，抛光液具有结晶的特点。抛光过程中研磨垫携带抛光液高速运动，抛光液会溅射到抛光驱动护罩侧面以及抛光头侧壁等区域，如果不能及时对这些区域进行保湿清洗，抛光液会形成结晶进而掉落到研磨垫上，对晶圆表面造成划伤，降低机台的良品率，甚至可能产生废片。

实用新型内容

本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本实用新型提出一种用于化学机械抛光的装置。

本实用新型的一实施例中提供了一种用于化学机械抛光的装置，包括：

抛光主体、护罩和注液组件；

所述护罩围绕所述抛光主体设置，所述护罩的内部具有环形的流道，所述流道的底部开设有与外部连通的槽；

所述注液组件与所述护罩可拆卸地连接，用于向所述流道内注液，液体由所述槽流出后形成环形液帘。

在一些实施例中，所述抛光主体包括至少两个驱动模块，所述驱动模块的底部配置有承载头；

所述护罩围绕所述驱动模块的外周设置。

在一些实施例中，所述抛光主体还包括与所述驱动模块连接的旋转架，所述旋转架用于带动多个所述驱动模块以所述旋转架的中心为轴旋转。

在一些实施例中，所述槽与所述承载头的外壁对齐，所述环形液帘沿所述承载头的外壁流下。

在一些实施例中，所述护罩的侧壁处开设有与所述流道连通的注液口，所述注液组件的出口端被配置为与所述注液口的位置对应。

在一些实施例中，所述护罩分为护罩上部和护罩下部，所述护罩上部的外周直径大于所述护罩下部的外周直径，所述护罩上部的外壁面突出于所述护罩下部的外壁面；

所述流道开设于所述护罩上部内，所述槽的敞口位于所述护罩上部的突出部分的底面。

在一些实施例中，所述槽与所述护罩下部的外壁对齐，由所述槽流出的液体沿所述护罩下部的外壁流下形成所述环形液帘。

在一些实施例中，所述注液组件包括：

固定基座，其内部具有沿轴向贯通的行程腔；

注液件，其贯穿所述行程腔，且内部沿轴向开设有贯通的注液通道；

弹性件，其位于所述行程腔内并围绕所述注液件设置，所述护罩抵贴或脱离所述注液件的一端，使得所述弹性件被压缩或复位。

在一些实施例中，所述注液件与所述护罩接触的一端设置有密封件。

在一些实施例中，所述注液件的外壁形成有用于对接的限位结构，所述固定基座的敞口一端配置有压盖以封闭所述固定基座，所述压盖抵住所述限位结构。

本实用新型实施例的有益效果包括：

采用本实用新型提供的护罩和注液组件可以使得保湿液通过护罩流出形成环形液帘，并沿护罩侧壁流下，对其下方的各类零部件进行保湿，防止护罩下方的零部件外壁出现结晶。此外，相比于传统的正对侧壁的喷淋保湿方式，本实用新型形成的环形液帘可以沿零部件的外壁缓慢流下，不会在喷射至外壁时因液体飞溅导致对其他区域造成二次污染。

附图说明

通过结合以下附图所作的详细描述，本实用新型的优点将变得更清楚和更容易理解，这些附图只是示意性的，并不限制本实用新型的保护范围，其中：

图1是本实用新型一实施例提供的用于化学机械抛光的装置的结构示意图；

图2是本实用新型一实施例提供的用于化学机械抛光的装置的主视图；

图3是本实用新型一实施例提供的护罩的主视图；

图4是本实用新型一实施例提供的护罩与注液件的对接状态图；

图5是本实用新型一实施例提供的护罩的结构示意图；

图6是本实用新型一实施例提供的护罩的局部剖视图。

具体实施方式

下面结合具体实施例及其附图，对本实用新型所述技术方案进行详细说明。在此记载的实施例为本实用新型的特定的具体实施方式，用于说明本实用新型的构思；这些说明均是解释性和示例性的，不应理解为对本实用新型实施方式及本实用新型保护范围的限制。除在此记载的实施例外，本领域技术人员还能够基于本申请权利要求书及其说明书所公开的内容采用显而易见的其它技术方案，这些技术方案包括采用对在此记载的实施例的做出任何显而易见的替换和修改的技术方案。

本说明书的附图为示意图，辅助说明本实用新型的构思，示意性地表示各部分的形状及其相互关系。应当理解的是，为了便于清楚地表现出本实用新型实施例的各部件的结构，各附图之间并未按照相同的比例绘制，相同的参考标记用于表示附图中相同的部分。下面通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。

在本实用新型中，“化学机械抛光(Chemical Mechanical Polishing,CMP)”也称为“化学机械平坦化(Chemical Mechanical Planarization,CMP)”，晶圆(Wafer,W)也称基板(Substrate)，其含义和实际作用等同。

图1为根据本实用新型一实施例提供的一种用于化学机械抛光的装置，包括：

抛光主体、护罩220和注液组件210；

护罩220围绕抛光主体设置，护罩220的内部具有环形的流道224，流道224的底部开设有与外部连通的槽225(如图6所示)；

注液组件210与护罩220可拆卸地连接，用于向流道224内注液，液体由槽225流出后形成环形液帘。

在本实施例中，注液组件210将保湿液注入护罩220内部的流道224，通过流道224流到护罩220的圆周各处并由流道224的底部开设的槽225中流出形成环形液帘，环形液帘对护罩220以下区域内的各个零部件进行保湿，包括但不限于护罩220下方区域的外壁以及抛光头130的侧壁等，防止护罩220下方的零部件外壁因沾有抛光液出现结晶。相比于传统的正对侧壁的喷淋保湿方式，本实施例形成的液帘可以贴壁下流，不会在喷射至外壁时造成液体飞溅，防止对其他区域造成二次污染。

图1所示的实施例中，抛光主体包括至少两个驱动模块120，驱动模块120的底部配置有承载头。

护罩220围绕驱动模块120的外周设置。

图1所示的实施例中，抛光主体还包括与驱动模块120连接的旋转架110，旋转架110用于带动多个驱动模块120以旋转架110的中心为轴旋转。

化学机械抛光设备可包括多个驱动模块120，如图2所示，包括第一驱动模块121和第二驱动模块122，设置两组驱动模块120可以明显提高机台的抛光效率。第一驱动模块121和第二驱动模块122并列安装在旋转架110下方，第一驱动模块121和第二驱动模块122的底部分别配置有第一抛光头131和第二抛光头132，每一驱动模块120可直线摆动从而带动底部的抛光头130进行线性往复移动，满足抛光时的工艺需求。同时，第一驱动模块121和第二驱动模块122可沿旋转架110的中心轴进行旋转，实现快速切换抛光头130的工位。

本实施例借助驱动模块120自身的直线摆动，实现与注液组件210的对接和脱离；使用时，注液组件210保持固定，当驱动模块120和护罩220向注液组件210方向移动时，护罩220上的注液口223与注液组件210对接，注液组件210向护罩220内的流道224中注入保湿液；当驱动模块120和护罩220向远离注液组件210的方向移动时，护罩220上的注液口223与注液组件210脱离。在此基础上，注液组件210也可以同步向驱动模块120方向移动，护罩220和注液组件210相对移动完成注液口223与注液件211的对接，护罩220和注液组件210相背移动完成注液口223与注液件211的脱离。

在图1所示的实施例中，当第一驱动模块121的护罩220保湿完成后，旋转架带动第一驱动模块121和第二驱动模块122旋转，将第二驱动模块122切换至保湿工位，通过注液组件210对第二驱动模块122的护罩220进行注液保湿。

在本实施例中，流道224底部开设的槽225与承载头的外壁对齐，环形液帘沿承载头的外壁流下。

为了实现对护罩220下方的抛光头130侧壁进行保湿，需要控制环形液帘的形成位置，也即需要流道224的底部的槽225与抛光头130的侧壁对齐，使得保湿液液帘得以沿抛光头130侧壁流下。

图5所示的实施例中，护罩220的侧壁处开设有与流道224连通的注液口223，注液组件210的出口端217被配置为与注液口223的位置对应。

图3所示的实施例中，护罩220分为护罩上部221和护罩下部222，护罩上部221的外周直径大于护罩下部222的外周直径，护罩上部221的外壁面突出于护罩下部222的外壁面。流道224开设于护罩上部221内，槽225的敞口位于护罩上部221的突出部分的底面。

槽225与护罩下部222的外壁对齐，由槽225流出的液体沿护罩下部222的外壁流下形成环形液帘。

在本实施例中，保湿液由护罩上部221底面的槽225内流出形成环形液帘，开槽225位置与护罩下部222外壁对齐，使得由槽225内流出的保湿液沿护罩下部222的周向外壁流出，形成环形液帘，对护罩下部222的周向外壁以及其下方的抛光头130的侧壁进行保湿。

图4所示的实施例中，注液组件210包括：

固定基座215，其内部具有沿轴向贯通的行程腔；

注液件211，其贯穿行程腔，且内部沿轴向开设有贯通的注液通道216；

弹性件212，其位于行程腔内并围绕注液件211设置，护罩220抵贴或脱离注液件211的一端，使得弹性件212被压缩或复位。

在本实施例中，注液件211可沿固定基座215的轴线方向移动，当护罩220的侧壁抵至注液件211一端时，固定基座215内的弹性件212会被压缩，实现固定基座215在伸缩方向的位移容差，同时，注液通道216的出口端217接入注液口223，实现保湿水路的连通，开启保湿水路，保湿液通过注液组件210由注液口223注入到护罩220内部的流道224中并充满整个流道224，通过流道224底部的狭缝开槽225流下形成环形液帘，对护罩220以下的各零部件进行360°圆周保湿作业。

图4所示的实施例中，注液件211与护罩220接触的一端设置有密封件213。

本实施例在注液件211和护罩220间增加了密封件213，当注液口223与注液件211紧密对接后，密封件213可以进一步提高注液口223和注液件211的出口端217之间的密封性，防止注液口223和注液件211对接后因密封问题导致保湿液侧漏。

需要说明的是，本实施例对注液件211、弹性件212和密封件213的结构不作具体要求和特殊限定，示例性地，注液件211可以是杆状结构，弹性件212可以是弹簧，密封件213可以是密封圈等。

图4所示的实施例中，注液件211的外壁形成有用于对接的限位结构，固定基座215的敞口一端配置有压盖214以封闭固定基座215，压盖214抵住限位结构。在图4所示的实施例中，压盖214为环形结构，其端面宽度大于固定基座215的端面宽度，压盖214的外壁面与固定基座215的外壁面对齐，压盖214的内壁面向内突出于固定基座215的内壁面，从而在压盖214与固定基座215之间的接触区域形成台阶面。

图4所示的实施例中，固定基座215内的行程腔沿固定基座215的轴向分为第一行程腔和第二行程腔，其中，第一行程腔更靠近护罩220，第一行程腔的直径大于第二行程腔的直径，第一行程腔和第二行程腔之间的对接处形成阶梯面。

注液件211外壁设置的限位结构可选为沿周向形成有环形凸台，注液前，弹性件212处于初始状态下，环形凸台的一端面抵住固定基座215的内侧面，此时，环形凸台的另一端面与行程腔内的阶梯面之间留有间隔。当护罩220向注液组件210方向移动和/或注液组件210向护罩220方向移动时，护罩220侧壁处的注液口223抵住注液件211的出口端217，弹性件212被压缩，环形凸台的一端面与压盖214的内侧面脱离，注液件211向第二行程腔方向移动，直至环形凸台的另一端面抵住行程腔内的阶梯面时，注液件211停止移动，此时注液口223与注液件211的出口端217紧密对接，实现注液件211的注液通道216与护罩220内的流道224的连通。注液完成后，护罩220与注液组件210脱离，在弹性件212的作用下，注液件211向压盖214方向移动，注液件211和弹性件212复位。本实施例通过限位结构、压盖214与弹性件212的配合应用可为注液件211提供一定的预压力，保证固定基座215与护罩220脱离后可回到设定位置。

本实施例对护罩220与注液组件210之间的对接和脱离过程进行如下说明：

驱动模块120在保湿位时，会带动抛光头130进行线性摆动，各驱动模块120分别对应一个护罩220并共用一个注液件211，通过支撑模块带动驱动模块120沿支撑模块的中心周向旋转，从而将不同的护罩220切换至保湿位，通过驱动模块120的线性摆动和/或注液组件210的移位来实现护罩220与注液组件210之间的对接和脱离；

当护罩220的注液口223与注液件211的出口端217对接后形成连通的保湿水路，保湿液通过注液件211注入到护罩220的流道224内，并通过流道224底部的槽225中流出形成环形液帘，对护罩下部222的外壁以及护罩220的下方的抛光头130等零部件进行360°圆周保湿作业。保湿完成后，关闭保湿水路，注液件211和护罩220随驱动模块120和/或注液组件210的位移而脱离。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种用于化学机械抛光的装置，其特征在于，包括：

抛光主体、护罩和注液组件；

所述护罩围绕所述抛光主体设置，所述护罩的内部具有环形的流道，所述流道的底部开设有与外部连通的槽；

所述注液组件与所述护罩可拆卸地连接，用于向所述流道内注液，液体由所述槽流出后形成环形液帘。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述抛光主体包括至少两个驱动模块，所述驱动模块的底部配置有承载头；

所述护罩围绕所述驱动模块的外周设置。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述抛光主体还包括与所述驱动模块连接的旋转架，所述旋转架用于带动多个所述驱动模块以所述旋转架的中心为轴旋转。

4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述槽与所述承载头的外壁对齐，所述环形液帘沿所述承载头的外壁流下。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述护罩的侧壁处开设有与所述流道连通的注液口，所述注液组件的出口端被配置为与所述注液口的位置对应。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述护罩分为护罩上部和护罩下部，所述护罩上部的外周直径大于所述护罩下部的外周直径，所述护罩上部的外壁面突出于所述护罩下部的外壁面；

所述流道开设于所述护罩上部内，所述槽的敞口位于所述护罩上部的突出部分的底面。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述槽与所述护罩下部的外壁对齐，由所述槽流出的液体沿所述护罩下部的外壁流下形成所述环形液帘。

8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述注液组件包括：

固定基座，其内部具有沿轴向贯通的行程腔；

注液件，其贯穿所述行程腔，且内部沿轴向开设有贯通的注液通道；

弹性件，其位于所述行程腔内并围绕所述注液件设置，所述护罩抵贴或脱离所述注液件的一端，使得所述弹性件被压缩或复位。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述注液件与所述护罩接触的一端设置有密封件。

10.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述注液件的外壁形成有用于对接的限位结构，所述固定基座的敞口一端配置有压盖以封闭所述固定基座，所述压盖抵住所述限位结构。

Images