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CN111843832B - 一种化学机械研磨的水冷式研磨头 - Google Patents

一种化学机械研磨的水冷式研磨头 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种化学机械研磨的水冷式研磨头，包括研磨部、连接部、进出水部和隔离管，研磨部内设有涡旋槽道，涡旋槽道连接有进水管和出水管，进水管和出水管与进出水部连接，隔离管将进水管和出水管隔开。本发明通过在研磨头内设置冷却水路，可快速、有效的对研磨头进行冷却，改善化学机械研磨的缺陷。

Description

一种化学机械研磨的水冷式研磨头
技术领域
本发明涉及半导体生产技术领域，具体涉及一种化学机械研磨的水冷式研磨头。
背景技术
在半导体制造设备中，化学械研磨抛光(CMP)是非常重要的工艺。化学机械研磨工艺中，研磨区域的温度对工艺的影响非常重要，过热问题可能带来潜在的缺陷风险。为了克服化学机械研磨工艺过程中由于机械研磨产生的热量，达到控制晶圆表面温度的目的，目前现有的技术方案是在晶圆研磨平台下方安装冷却水回路，来控制研磨平台的温度。但该种重方案是对整个研磨平台进行冷却，由于实际热量产生主要集中在磨头和接触的硅片之间，因此冷却效果一般。针对现有的化学机械抛光设备在研磨平台进行冷却存在冷却效果不佳，无法实现对热量聚集的磨头进行快速、有效降温的问题。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种化学机械研磨的水冷式研磨头，它通过在研磨头内设置冷却水路，可快速、有效的对研磨头进行冷却，改善化学机械研磨的缺陷。
本发明解决所述技术问题的方案是：
一种化学机械研磨的水冷式研磨头，包括研磨部、连接部、进出水部和隔离管，所述研磨部呈圆台状，研磨部上成型有上侧开口的凹止口，凹止口的底面上成型有涡旋槽道，涡旋槽道的底面中部固定有进水管，进水管的下侧成型有与其相通的成型在研磨部内部的进水通道，涡旋槽道的底面外侧成型有多个与进水通道相通的进水孔；
所述连接部成型有与凹止口相配合的凸止口，凸止口插套并固定在凹止口内，所述凸止口的下底面压靠在涡旋槽道的上端面上；所述凸止口的中部成型有与涡旋槽道相通的出水管，出水管与进水管同轴心设置且位于进水管的外侧；
所述隔离管插套在出水管和进水管之间，隔离管的下端固定在涡旋槽道的底面上；
所述进出水部成型有由下而上直径依次减小的四级台阶孔，进出水部的侧壁上成型有四级台阶孔的第二级孔相通的出水接口，进出水部的上底面上成型有四级台阶孔的第四级孔相通的进水接口；所述出水管的上端通过第一密封轴承铰接在四级台阶孔的第一级孔上，隔离管的上端通过第二密封轴承铰接在四级台阶孔的第三级孔上。
所述连接部上成型有一对对称设置的连接块。
所述进水管的上端外壁上套接有密封圈，密封圈压靠在隔离管的上端内壁上。
所述进水通道包括多条进行贯穿研磨部的通水孔及与多条通水孔中部相通的通水口，通水口与进水管相通；所述进水孔与通水孔的外端相通；所述通水孔的两端开口处固定有堵头。
所述隔离管的外壁和出水管的内壁之间、隔离管的内壁与进水管的外壁之间都留有间隙。
本发明的突出效果是：与现有技术相比，它通过在研磨头内设置冷却水路，可快速、有效的对研磨头进行冷却，改善化学机械研磨的缺陷。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为图1关于A-A的剖视图；
图中箭头表示冷却水的流向。
具体实施方式
实施例，见如图1至图2所示，一种化学机械研磨的水冷式研磨头，包括研磨部1、连接部2、进出水部3和隔离管4，所述研磨部1呈圆台状，研磨部1上成型有上侧开口的凹止口11，凹止口11的底面上成型有涡旋槽道12，涡旋槽道12的底面中部固定有进水管13，进水管13的下侧成型有与其相通的成型在研磨部1内部的进水通道14，涡旋槽道12的底面外侧成型有多个与进水通道14相通的进水孔15；
所述连接部2成型有与凹止口11相配合的凸止口21，凸止口21插套并固定在凹止口11内，所述凸止口21的下底面压靠在涡旋槽道12的上端面上；所述凸止口21的中部成型有与涡旋槽道12相通的出水管22，出水管22与进水管13同轴心设置且位于进水管13的外侧；
所述隔离管4插套在出水管22和进水管13之间，隔离管4的下端固定在涡旋槽道12的底面上；
所述进出水部3成型有由下而上直径依次减小的四级台阶孔31，进出水部3的侧壁上成型有四级台阶孔31的第二级孔相通的出水接口32，进出水部3的上底面上成型有四级台阶孔31的第四级孔相通的进水接口33；所述出水管22的上端通过第一密封轴承51铰接在四级台阶孔31的第一级孔上，隔离管4的上端通过第二密封轴承52铰接在四级台阶孔31的第三级孔上。
更进一步的说，所述连接部2上成型有一对对称设置的连接块23。
更进一步的说，所述进水管13的上端外壁上套接有密封圈53，密封圈53压靠在隔离管4的上端内壁上。
更进一步的说，所述进水通道14包括多条进行贯穿研磨部1的通水孔141及与多条通水孔141中部相通的通水口142，通水口142与进水管13相通；所述进水孔15与通水孔141的外端相通；所述通水孔141的两端开口处固定有堵头54。
更进一步的说，所述隔离管4的外壁和出水管22的内壁之间、隔离管4的内壁与进水管13的外壁之间都留有间隙。
工作原理：进水接口33与外界的冷却水进管连接，出水接头32与外界的冷却水回流罐连接，外界的冷却水经进水接头33进入到四级台阶孔的第四级孔内，然后经进水管13进入到进水通道14内，进水通道14内的水经多个进水孔15进入到涡旋槽道12内，然后沿着涡旋槽道12的涡旋方向向内移动从而对研磨部1进行冷却，当冷却水流到涡旋槽槽12的中部时，水从隔离管4和出水管13的间隙向上流出至四级台阶孔的第二级孔内，最后从出水接口32流出。；
隔离管4可隔离进水管和出水管进行热传递，可有效提高冷却水的冷却效果。
最后，以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (5)

1.一种化学机械研磨的水冷式研磨头，包括研磨部(1)、连接部(2)、进出水部(3)和隔离管(4)，其特征在于：所述研磨部(1)呈圆台状，研磨部(1)上成型有上侧开口的凹止口(11)，凹止口(11)的底面上成型有涡旋槽道(12)，涡旋槽道(12)的底面中部固定有进水管(13)，进水管(13)的下侧成型有与其相通的成型在研磨部(1)内部的进水通道(14)，涡旋槽道(12)的底面外侧成型有多个与进水通道(14)相通的进水孔(15)；
所述连接部(2)成型有与凹止口(11)相配合的凸止口(21)，凸止口(21)插套并固定在凹止口(11)内，所述凸止口(21)的下底面压靠在涡旋槽道(12)的上端面上；所述凸止口(21)的中部成型有与涡旋槽道(12)相通的出水管(22)，出水管(22)与进水管(13)同轴心设置且位于进水管(13)的外侧；
所述隔离管(4)插套在出水管(22)和进水管(13)之间，隔离管(4)的下端固定在涡旋槽道(12)的底面上；
所述进出水部(3)成型有由下而上直径依次减小的四级台阶孔(31)，进出水部(3)的侧壁上成型有四级台阶孔(31)的第二级孔相通的出水接口(32)，进出水部(3)的上底面上成型有四级台阶孔(31)的第四级孔相通的进水接口(33)；所述出水管(22)的上端通过第一密封轴承(51)铰接在四级台阶孔(31)的第一级孔上，隔离管(4)的上端通过第二密封轴承(52)铰接在四级台阶孔(31)的第三级孔上。
2.根据权利要求1所述的一种化学机械研磨的水冷式研磨头，其特征在于：所述连接部(2)上成型有一对对称设置的连接块(23)。
3.根据权利要求1所述的一种化学机械研磨的水冷式研磨头，其特征在于：所述进水管(13)的上端外壁上套接有密封圈(53)，密封圈(53)压靠在隔离管(4)的上端内壁上。
4.根据权利要求1所述的一种化学机械研磨的水冷式研磨头，其特征在于：所述进水通道(14)包括多条进行贯穿研磨部(1)的通水孔(141)及与多条通水孔(141)中部相通的通水口(142)，通水口(142)与进水管(13)相通；所述进水孔(15)与通水孔(141)的外端相通；所述通水孔(141)的两端开口处固定有堵头(54)。
5.根据权利要求1所述的一种化学机械研磨的水冷式研磨头，其特征在于：所述隔离管(4)的外壁和出水管(22)的内壁之间、隔离管(4)的内壁与进水管(13)的外壁之间都留有间隙。
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