本實用新型涉及半導體制作領域，特別是涉及一種應用于化學機械研磨的防護裝置。

背景技術：

化學機械研磨(CMP)是一個移除制程，亦稱為化學機械拋光，其原理是化學腐蝕作用和機械去除作用相結合的加工技術，是目前機械加工中唯一可以實現表面全局平坦化的技術。當前的半導體制造工藝中，很多情況下會用到化學機械研磨工藝，比如淺溝槽隔離(STI)氧化硅拋光、局部互聯(LI)氧化硅拋光、層間介質(ILD)氧化硅拋光以及雙大馬式革銅拋光等。針對研磨機臺環境對晶圓良率和拋光/研磨速率(removal rate)的研究，目前業界人員可能會忽視以下幾個問題。

如圖1所示，為現有技術中化學機械研磨裝置示意圖，首先，化學機械研磨過程中會產生廢氣和殘留顆粒3’，從而污染研磨機臺的環境，雖然CMP機臺的防護罩1’上方裝配的排氣系統2’(Exhaust system)適于排除研磨平臺P1、P2、P3上產生的廢氣和殘留顆粒3’，但是在抽氣過程中，廢氣和殘留顆粒3’會污染到晶圓，影響晶圓的良率，目前，業界沒有一個較好的方法應對該問題。

其次，影響拋光/研磨速率的因素很多，業界普遍研究的幾大因素包括：CMP機臺的硬件(hardware)，控制CMP機臺的軟件(software)，研磨墊的旋轉速率，晶片的下壓力(down force)，供應研磨液的流動速率(slurry fow rate)，研磨液的溫度(temperature)等，拋光速率也會隨著研磨墊消耗時間的增長而變化。當機臺拋光速率有異常時，我們需要停機，然后調節研磨盤壓力、研磨頭壓力、研磨液流量等等才能控制拋光速率，而且至少要花一兩個小時的時間。

最后，我們通過實驗發現，在上述影響因素之外的研磨機臺環境(environment)，特別是研磨機臺的排氣系統2’也是極大地影響了拋光速率，在CMP制程中，當我們改變排氣系統2’的抽氣速率值拋光速率也會改變，它們是呈反比。但是，由于排氣系統2’靠近P1的上方，如圖1所示，如果直接調整排氣系統2’會很大程度影響P1的拋光速率，但不能控制P2和P3的拋光速率；排氣系統2’很大程度上會影響P1的溫度，但較少影響到P2和P3的溫度，且我們已經知道溫度和拋光速率之間呈正比例的關系。

所以，如何方便有效的調整拋光速率也是一個亟待解決的問題。

技術實現要素：

鑒于以上所述現有技術的缺點，本實用新型的目的在于提供一種應用于化學機械研磨的防護裝置，用于解決現有技術中化學機械研磨產生的廢氣和殘留顆粒影響晶圓良率及難以調控拋光速率的問題。

為實現上述目的，本實用新型提供一種應用于化學機械研磨的防護裝置，包括：防護罩，由活動板與固定板組成一密閉空間；排氣系統，位于所述防護罩上方，適于排除化學機械研磨時產生的廢氣和污染顆粒；活性炭過濾器，位于所述防護罩內，且靠近所述排氣管道，適于通過吸附去除廢氣和污染顆粒。

于本實用新型的一實施方式中，所述活性炭過濾器安裝于所述活動板的內側壁。

于本實用新型的一實施方式中，所述活性炭過濾器包括間距設置的內活性炭過濾器和外活性炭過濾器，所述內活性炭過濾器和所述外活性炭過濾器分別位于所述排氣系統的兩側，且所述內活性炭過濾器和所述外活性炭過濾器均安裝于所述活動板的內側壁。

于本實用新型的一實施方式中，所述防護罩上開設有若干個窗口，所述窗口的頂部鉸接有窗門。

于本實用新型的一實施方式中，所述窗門的開合角度范圍為0-90°。

于本實用新型的一實施方式中，還包括拋光速率控制裝置，所述拋光速率控制裝置包括：排氣管道，適于通過排除一定壓強的氣體控制所述窗門的開合角度；閥門，位于所述排氣管道上，用于增大或減小所述排氣管道中的氣體壓強；拋光速率檢測系統，用于實時監測和獲取當前拋光速率，將獲取的所述當前拋光速率與目標拋光速率相比較，并發出反饋信號；傳感器，用于接收所述拋光速率檢測系統發送的反饋信號，并根據接收的所述反饋信號控制所述閥門增大或減小所述排氣管道中的氣體壓強。

于本實用新型的一實施方式中，所述反饋信號包括第一信號和第二信號，若當前拋光速率大于目標拋光速率，則通過所述信號反饋向所述傳感器發送第一信號，若當前拋光速率小于目標拋光速率，則向所述傳感器發送第二信號。

于本實用新型的一實施方式中，所述傳感器根據接收的所述第一信號控制所述閥門增大所述排氣管道中的氣體壓強，或者所述傳感器根據接收的所述第二信號控制所述閥門減小所述排氣管道中的氣體壓強。

于本實用新型的一實施方式中，所述第一信號是高電平信號，所述第二信號是低電平信號，或所述第一信號是低電平信號，所述第二信號是高電平信號。

于本實用新型的一實施方式中，所述反饋信號控制所述閥門增大或減小所述排氣管道中的氣體壓強的范圍均為1-7帕斯卡。

如上所述，本實用新型的應用于化學機械研磨的防護裝置，具有以下有益效果：

1、利用活性炭過濾器吸附機臺內研磨產生的有害氣體，減少產品缺陷，提高產品良率；

2、設置了拋光速率控制裝置調節拋光速率，在防護罩上開設窗口，通過改變窗口開合的角度改變整體吸附機臺內側壓力，自動調控拋光速率，有效提高了機臺的正常運行時間。

附圖說明

圖1顯示為現有技術中化學機械研磨裝置示意圖。

圖2為本實用新型應用于化學機械研磨的防護裝置于實施例一中的結構示意圖。

圖3為本實用新型應用于化學機械研磨的防護裝置于實施例二中的結構示意圖

元件標號說明

1’ 防護罩

2’ 排氣系統

3’ 污染顆粒

P1-P3 研磨平臺

1 防護罩

2 排氣系統

3 活性炭過濾器

31 內活性炭過濾器

32 外活性炭過濾器

4 窗口

5 窗門

6 排氣管道

7 閥門

8 拋光速率檢測系統

9 傳感器

具體實施方式

以下由特定的具體實施例說明本實用新型的實施方式，熟悉此技術的人士可由本說明書所揭露的內容輕易地了解本實用新型的其他優點及功效。

請參閱圖2至圖3。須知，本說明書所附圖式所繪示的結構、比例、大小等，均僅用以配合說明書所揭示的內容，以供熟悉此技術的人士了解與閱讀，并非用以限定本實用新型可實施的限定條件，故不具技術上的實質意義，任何結構的修飾、比例關系的改變或大小的調整，在不影響本實用新型所能產生的功效及所能達成的目的下，均應仍落在本實用新型所揭示的技術內容得能涵蓋的范圍內。同時，本說明書中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中間”及“一”等的用語，亦僅為便于敘述的明了，而非用以限定本實用新型可實施的范圍，其相對關系的改變或調整，在無實質變更技術內容下，當亦視為本實用新型可實施的范疇。

眾所周知，活性炭過濾器是一個可以同時去除酸堿物質的過濾器，永久去除氣態污染物，氣態污染物通過被吸附和不可逆轉的化學反應被去除。活性炭的吸附原理是：在其顆粒表面形成一層平衡的表面濃度，再把有機物質雜質吸附到活性炭顆粒內。

本實用新型應用于化學機械研磨的防護裝置正是利用活性炭的上述吸附原理有效去除氣態和固態污染物，并通過設置拋光速率控制裝置自動調控拋光速率。下面以兩個實施例做詳細說明。

實施例一

請參閱圖2，本實用新型提供一種應用于化學機械研磨的防護裝置，包括：防護罩1，由活動板(未示出)與固定板(未示出)組成一密閉空間；排氣系統2，位于所述防護罩1上方，適于排除化學機械研磨時產生的廢氣和污染顆粒；活性炭過濾器3，位于所述防護罩1內，且靠近所述排氣管道6，適于通過吸附去除廢氣和污染顆粒。

作為示例，所述活性炭過濾器3安裝于所述活動板的內側壁，方便定期清洗或更換。

因為活性炭使用初期的吸附效果很高，但時間一長，活性炭的吸附能力會不同程度地減弱，吸附效果也隨之下降。如果水族箱中水質混濁，水中有機物含量高，活性炭很快就會喪失過濾功能。所以，活性炭應定期清洗或更換。

作為示例，所述防護罩1上開設有若干個窗口4，所述窗口4的頂部鉸接有窗門5，所述窗門5的開合角度范圍為0-90°。

作為示例，本實用新型還包括拋光速率控制裝置，所述拋光速率控制裝置包括：排氣管道6，適于通過排除一定壓強的氣體控制所述窗門5的開合角度；閥門7，位于所述排氣管道6上，用于增大或減小所述排氣管道6中的氣體壓強；拋光速率檢測系統8，用于實時監測和獲取當前拋光速率，將獲取的所述當前拋光速率與目標拋光速率相比較，并發出反饋信號；傳感器9，用于接收所述拋光速率檢測系統8發送的反饋信號，并根據接收的所述反饋信號控制所述閥門7增大或減小所述排氣管道6中的氣體壓強。

作為示例，所述反饋信號包括第一信號和第二信號，若當前拋光速率大于目標拋光速率，則通過所述信號反饋向所述傳感器9發送第一信號，若當前拋光速率小于目標拋光速率，則向所述傳感器9發送第二信號。

作為示例，所述傳感器9根據接收的所述第一信號控制所述閥門7增大所述排氣管道6中的氣體壓強，或者所述傳感器9根據接收的所述第二信號控制所述閥門7減小所述排氣管道6中的氣體壓強。

作為示例，所述第一信號是高電平信號，所述第二信號是低電平信號，或所述第一信號是低電平信號，所述第二信號是高電平信號。

需要注意的是，由于只有兩種信號類型，所以本實用新型的第一信號和第二信號可以分別用數字信號“0”和“1”表示，具體實現可以用高電平信號和低電平信號來區分，例如，將高電平信號作為第一信號，低電平信號作為第二信號，當然也可以將第一信號設置為低電平信號，第二信號設置為高電平信號。

作為示例，當傳感器9接收拋光速率檢測系統8發送的第一信號之后，根據接收的第一信號，控制排氣管道6上的閥門7進一步開啟，增大排氣管道6中的氣體壓強。同理，如果接收的是第二信號，則控制閥門7進一步關閉，減小排氣管道6中的氣體壓強。

作為示例，所述反饋信號控制所述閥門7增大或減小所述排氣管道6中的氣體壓強的范圍均為1-7帕斯卡。

如需要高的拋光速率，則傳感器9反饋信號給閥門7，閥門7以2磅的壓力打開窗門5的角度為30度，則整體吸附機臺內側壓力小，拋光速率提高；如需要穩定的中等拋光速率，則傳感器9反饋信號給閥門7，以4磅的壓力打開活性炭窗門5的角度為60度，則整體吸附機臺內側壓力均勻，拋光速率穩定；如需要低的拋光速率，則傳感器9反饋信號給閥門7，以6磅的壓力打開活性炭窗門5的角度為90度，則整體吸附機臺內側壓力變大，拋光速率減小。

在此需要注意三點，第一，這里的“信號”包括第一信號和第二信號，因為第一信號或第二信號的“高”“低”電平是相對而言的，要將當前的排氣管道6中的氣體壓強和所需要調整的排氣管道6中的氣體壓強相比較，若需要增大壓強，則所述信號為第一信號；若需要減小壓強，則所述信號為第二信號；如果當前拋光速率與目標拋光速率相同，則不改變排氣管道6內的氣體壓強。第二，這里所述的打開窗門5“30度”“60度”“90度”對應所需的壓力分別為“2磅”、“4磅”和“6磅”是一個估算值，實際的角度和壓力的大小關系需要根據實際試驗數據獲得。第三，整體吸附機臺的內側壓力是影響拋光速率的直接因素，而整體吸附機臺的內側壓力除了與窗門5的角度也即閥門7壓力大小有關，還與所述排氣系統2的壓力/抽氣速率有關，一般情況下，我們會將排氣系統2的抽氣速率設為一定值，然后再通過調節窗門5的角度也即閥門7壓力大小來調節整體吸附機臺內側壓力值，進而調節拋光速率。

本實施例中，通過第一次當前拋光速率的檢測以及閥門7以2磅的壓力打開窗門530度，則整體吸附機臺內側壓力小，必然實現拋光速率的提高，然后，重復上述步驟再次檢測獲取當前拋光速率，用再次獲取的當前拋光速率與目標拋光速率相比有差異時，根據比較結果增大或減小排氣管道6內的氣體壓強。如此循環，直到CMP過程結束。

實施例二

請參閱圖3，實施例二與實施例一的區別在于，所述活性炭過濾器3包括間距設置的內活性炭過濾器31和外活性炭過濾器32，所述內活性炭過濾器31和所述外活性炭過濾器32分別位于所述排氣系統2的兩側，且所述內活性炭過濾器31和所述外活性炭過濾器32均安裝于所述活動板的內側壁。

在所述排氣系統2的兩側設置內活性炭過濾器31和外活性炭過濾器32有利于更好的吸附廢氣和污染顆粒，當然，在條件允許情況下，還可以設置更多個活性炭過濾器3。

綜上所述，本實用新型通過設置活性炭過濾器吸附機臺內產生的有害氣體，減少產品缺陷，進而提高產品良率，且所述活性炭過濾器安裝于活動板上，方便清洗和更換；通過設置拋光速率控制裝置自動調控拋光速率，有效提高了機臺的正常運行時間。

上述實施例僅例示性說明本實用新型的原理及其功效，而非用于限制本實用新型。任何熟悉此技術的人士皆可在不違背本實用新型的精神及范疇下，對上述實施例進行修飾或改變。因此，舉凡所屬技術領域中具有通常知識者在未脫離本實用新型所揭示的精神與技術思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應由本實用新型的權利要求所涵蓋。