移动手臂、化学机械研磨修整器和研磨设备的制作方法

文档序号:16895898发布日期:2019-02-15 23:38阅读:165来源:国知局
移动手臂、化学机械研磨修整器和研磨设备的制作方法

本发明涉及半导体制作领域,尤其涉及一种移动手臂、化学机械研磨修整器和研磨设备。



背景技术:

在半导体制作工艺中,化学机械研磨(chemicalmechanicalpolishing,cmp)是非常重要的一道工序,有时也称之为化学机械抛光或平坦化。所谓化学机械研磨,它是采用化学与机械综合作用从半导体硅片上去除多余材料,并使其获得平坦表面的工艺过程。

化学机械研磨是通过化学机械研磨设备进行,现有的化学机械研磨设备一般包括:研磨台、研磨垫、研磨液供给端、研磨垫修整器和研磨头,其中研磨垫设置于研磨台上;研磨头用于固定待研磨晶圆,使所述待研磨晶圆与研磨垫接触;研磨液供给端用于供应研磨液(slurry)至研磨垫表面;研磨垫修整器的上装配有修整盘(disk),用于对研磨垫的表面进行修整,同时提高研磨液在所述研磨垫上分布的均匀性。在进行研磨时,研磨液以一定的速率流到研磨垫的表面,研磨头给待研磨晶圆施加一定的压力,使得待研磨晶圆的待研磨面与研磨垫产生机械接触,在研磨过程中,研磨头、研磨台、修整盘分别以一定的速度旋转,通过机械和化学作用去除待研磨晶圆表面的薄膜,从而达到待研磨晶圆表面平坦化的目的,并对研磨垫的表面进行修整。

但是现有的研磨垫修整器对研磨垫进行修整时存在液滴掉落到研磨垫上的可能。



技术实现要素:

本发明所要解决的技术问题是怎样防止对研磨垫进行修整时,液滴掉落到研磨垫上。

为了解决上述问题,本发明提供了一种移动手臂,包括:手臂主体、包覆手臂主体的外壳以及位于外壳表面的液体收纳装置,所述液体收纳装置用于收纳积累在外壳上的液滴,并将收纳的液滴排到下排管中。

可选的,所述液体收纳装置包括位于外壳顶部表面的收纳腔和与收纳腔连接的排液部,所述收纳腔用于收纳积累在外壳上的液滴,所述排液部用于将收纳腔中收纳的液滴排到下排管中。

可选的,所述收纳腔包括底板和位于底板上的环形的侧板,所述底板和侧板之间构成的空间用于容纳液滴。

可选的,所述底板上方还设置有盖板,盖板上具有若干孔洞,所述盖板两端与侧板接触,且盖板的表面低于侧板的顶部表面。

可选的,所述底板具有倾斜的表面,且所述倾斜表面向排液部的方向倾斜。

可选的,所述排液部包括排液管道和负压产生器,所述排液管道一端与收纳腔连接,所述排液管道另一端与负压产生器的出口端连接,负压产生器产生负压时,排液管道中也产生负压,将收纳腔中积累的液滴中抽出通过排液管道和出口端排到下排管中。

可选的,所述负压产生器包括连通的入口端和出口端,入口端连接压缩空气供入端,出口端分别与排液管道和下排管连接,压缩空气从空气供入端供入后,从入口端流入从出口端流出时会对排液管道产生一个负压。

可选的,所述移动手臂的移动包括垂直移动、水平移动和转动中的一种或几种。

本发明还提供了一种化学机械研磨修整器,包括前述所述的移动手臂。

本发明还提供了一种化学机械研磨设备,包括前述所述的化学机械研磨修整器。

与现有技术相比,本发明技术方案具有以下优点:

本发明的移动手臂包覆手臂主体的外壳以及位于外壳表面的液体收纳装置,所述液体收纳装置用于收纳积累在外壳上的液滴,并将收纳的液滴排到下排管中,因而本申请的移动手臂能够将外壳上积累的液滴收集,并将收集的液滴排到下排管中,当移动手臂移动时,能够防止手臂上积累的液滴掉落,防止对工艺腔室以及工艺腔室中的部件以及待处理晶圆的沾污。

进一步,所述底板上方还设置有盖板,盖板上具有若干孔洞,所述盖板两端与侧板接触,且盖板的表面低于侧板的顶部表面,盖板的存在,使得底板和盖板之间容易形成负压腔,更利于收纳腔中积累的液滴的排出,另一方面,盖板上设置若干孔洞时,不仅盖板表面的液滴能够通过孔洞流到底板上,而且孔洞的存在,增大了表面积能加速液滴的凝结速率。

进一步,所述排液部包括排液管道和负压产生器,所述排液管道一端与收纳腔连接,所述排液管道另一端与负压产生器的出口端连接,负压产生器产生负压时,排液管道中也产生负压,将收纳腔中积累的液滴中抽出通过排液管道和出口端排到下排管中。本发明这样的排液部结构,容纳腔中液滴残留少,排液效率较高,并且占据的体积较小。

进一步,所述底板具有倾斜的表面,且所述倾斜表面向排液部的方向倾斜,使得从盖板流到底板上的液滴可以很容易的向排液管道的方向流动,方便从排液管道中排出,使得液滴不会在底板上产生液滴的残留,保持底板的干燥。

本发明的化学机械研磨修整器和化学机械研磨设备,在对研磨垫进行修整时,能防止手臂上的液滴滴落到研磨垫上。

附图说明

图1为本发明第一实施例移动手臂的结构示意图;

图2为本发明第二实施例移动手臂的结构示意图;

图3为本发明第三实施例化学机械研磨设备的结构示意图。

具体实施方式

如背景技术所言,现有的研磨垫修整器对研磨垫进行修整时存在液滴掉落到研磨垫上的可能。

研究发现,现有的研磨垫修整器一般包括手臂和位于手臂上的修整盘,所述手臂中具有支撑部件、传动部件、驱动部件、液体管路和相关电路等部件,所述手臂表面包覆有外壳,所述外壳用于保护手臂中的部件。手臂上设置的外壳虽然能阻挡液滴(包括纯水)进入手臂内部,但是研磨腔室中的水汽仍会凝结在移动手臂的外壳上,形成液滴,随着手臂的移动,所述液滴可能会掉落到研磨垫上,污染研磨垫的表面。

为此,本发明提供了一种移动手臂、化学机械研磨修整器和研磨设备,其中所述移动手臂包覆手臂主体的外壳以及位于外壳表面的液体收纳装置,所述液体收纳装置用于收纳积累在外壳上的液滴,并将收纳的液滴排到下排管中,因而本申请的移动手臂能够将外壳上积累的液滴收集,并将收集的液滴排到下排管中,当移动手臂移动时,能够防止手臂上积累的液滴掉落,防止对工艺腔室以及工艺腔室中的部件以及待处理晶圆的沾污。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在详述本发明实施例时,为便于说明,示意图会不依一般比例作局部放大,而且所述示意图只是示例,其在此不应限制本发明的保护范围。此外,在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。

第一实施例

参考图1,所述移动手臂21包括:手臂主体、包覆手臂主体的外壳200以及位于外壳200表面的液体收纳装置202,所述液体收纳装置202用于收纳积累在外壳上的液滴,并将收纳的液滴排到下排管209中。

所述移动手臂21的手臂主体包括支撑部件,安装在支撑部件上的传动部件、驱动部件、液体管路和/或相关电路等部件,以使得手臂具有移动,加持或吸附等功能。所述移动包括水平移动、垂直移动、转动、或伸缩,所述加持或吸附包括加持或吸附修整盘、液体喷吐头。

在一实施例中,所述传动部件包括轴传动装置、齿轮传动装置或皮带传动装置。所述驱动装置包括电机驱动装置或气缸驱动装置。所述液体管路用于供应溶液,所述液体可以为研磨液、纯水、清洗液、溶剂或其他液体。所述相关电路为相关的控制电路,用于对传动部件、驱动装置和/液体管路提供控制信号。

所述移动手臂21的手臂主体被外壳200包覆,所述外壳200用于防止液滴进入到移动手臂内部。所述外壳200可以由金属材料或塑料制成。

本实施例中,所述液体收纳装置202包括位于外壳200顶部表面的收纳腔201和与收纳腔201连接的排液部206,所述收纳腔201用于收纳积累在外壳上的液滴,所述排液部206用于将收纳腔201中收纳的液滴排到下排管209中。

在一实施例中,所述收纳腔201覆盖所述外壳200的整个顶部表面,收纳腔201的底部至少与外壳的顶部边缘表面密闭连接,以使得外壳200顶部表面所有积累的液滴都位于收纳腔201中。

在一实施例中,所述收纳腔201包括底板201a和位于底板201a上的环形的侧板201b,所述底板201a和侧板201b之间构成的空间用于容纳液滴。所述收纳腔201的底板201a和环形的侧板201b通过一体成型工艺形成,或者所述底板201a和侧板201b通过焊接或粘接形成所述收纳腔201。

本实施例中,所述底板201a具有平坦的表面,以利于收集的液滴向排液部的方向流动。

所述底板201a上方还设置有盖板203,盖板203上具有若干孔洞204,所述盖板203两端与侧板201b接触,且盖板203的表面低于侧板201b的顶部表面。所述盖板203的存在,使得底板201a和盖板之间容易形成负压腔,在负压下外界气体从孔洞进入腔体,当有液体在孔洞上时,气体使残留的液体在负压下被吸入内收纳腔201中,更利于积累的液滴被收纳。

在一实施例中,所述侧板201b上部设置有卡合凹槽,所述盖板203的边缘卡合在卡合凹槽中,使得盖板203被固定。在另一实施例中,在所述侧板201b的内壁制作若干支撑柱,所述支撑柱低于侧板201b的顶部表面,将盖板设置于支撑柱上。在又一实施例中,在所述盖板的底部设置若干支撑柱,将盖板至于底板201上时,支撑柱将盖板支撑。在又一实施例中,在所述盖板的边缘设置若干挂钩,所述挂钩挂在侧板201a上时,将盖板固定于底板201a上。

所述排液部206包括排液管道210和负压产生器205,所述排液管道210一端与收纳腔201连接,所述排液管道210另一端与负压产生器205的出口端208连接,负压产生器205产生负压时,排液管道210中也产生负压,将收纳腔201中积累的液滴中抽出通过排液管道210和出口端208排到下排管209中。本发明这样的排液部结构,容纳腔201中液滴残留少,排液效率较高,并且占据的体积较小。

所述排液管道210与收纳腔201连接时,所述排液管道210的管口设置于侧板201b的与底板201a表面接触的区域、或者设置于底板201a中,以使得收纳腔201中的液滴容易被抽出。

在一实施例中,所述负压产生器206包括连通的入口端207和出口端208,入口端207连接压缩空气供入端(图中未示出),出口端208分别与排液管道210和下排管209连接,压缩空气22从空气供入端供入后,从入口端207流入从出口端208流出时会对排液管道210产生一个负压,负压使得容纳腔201中积累的液滴被抽出,从而通过排液管道210和出口端208排到下排管209中。本实施例中,所述负压产生器20对排液管道210一直产生负压。

在另一实施例中,所述负压产生器205中还可以包括控制阀,所述控制阀设置于压缩空气供入端和入口端207之间,用于控制负压的产生,当控制阀打开时,压缩空气22从入口端207流动到出口端208,产生负压,当控制阀关闭时,压缩空气22不能从入口端207流动到出口端208,负压消失。所述控制阀的打开和关闭通过电信号控制,所述移动手臂还可以包括控制单元,所述控制单元向控制阀发送打开和关闭的控制信号,控制阀在接收到打开和关闭的控制信号时进行相应的打开和关闭操作,使得容纳腔201中液滴的排出过程可以定时或根据需要进行,节约能源。

第二实施例

参考图2,本实施例与前述实施例的区别在于:本实施例中所述底板201a具有倾斜的表面,且所述倾斜表面向排液部206的方向倾斜,使得从盖板203流到底板201a上的液滴可以很容易的向排液管道210的方向流动,方便从排液管道210中排出,使得液滴不会在底板201a上产生液滴的残留,保持底板201a的干燥。

在一实施例中,所述底板201a表面的倾斜角度为30~80°。

需要说明的是,本实施例中与前述实施例中相同或相似结构的限定或描述,在本实施例中不再赘述,具体请参考前述实施例中相应部分的限定或描述。

第三实施例

参考图3,本发明还提供了一种化学机械研磨修整器,包括前述实施例中所述的移动手臂21;所述移动手臂21的头部安装有修整盘31。

本实施例中,所述移动手臂21可以进行垂直移动、水平移动和转动中的一种或几种动作。所述垂直移动和水平移动均为直线移动。

所述修整盘31可以旋转。

采用本发明实施例的修整器进行修整时,能防止手臂上的液滴滴落到底下待修整的研磨垫上。

需要说明的是,本实施例中与前述实施例中相同或相似结构的限定或描述,在本实施例中不再赘述,具体请参考前述实施例中相应部分的限定或描述。

第四实施例

请参考图3,一种化学机械研磨设备,包括前述实施例中所述的化学机械研磨修整器。

在进行修整时,修整盘31与研磨垫41表面接触,修整盘31旋转且移动手臂旋转或直线移动。

采用本发明实施例的化学机械研磨设备对研磨垫41进行修整时,能防止手臂上的液滴滴落到研磨垫41上。

以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

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