[发明专利]一种晶圆抛光主轴的密封结构

说明书

本发明公开了一种晶圆抛光主轴的密封结构，包含主轴转子，其端部有旋转法兰与主轴转子同步转动，旋转法兰内部设有旋转密封圈，主轴定子与旋转法兰同侧的端面上设置倒置法兰，倒置法兰中含有吸气通道，所述旋转法兰与所述倒置法兰通过旋转密封圈贴合密封，比如通过O型圈预紧。旋转密封圈和倒置法兰的间隙保持在0.15mm‑0.25mm范围。本发明通过在主轴定子的端面上设置倒置法兰，旋转法兰与倒置法兰通过旋转密封圈贴合密封，可以形成一种稳定可靠的密封结构，以隔绝外部加工环境的酸碱气体对主轴内部结构进行侵蚀。由于倒置法兰的内部设有气路，可以清除间隙部位的气体和杂质，使得旋转密封圈因摩擦而析出的杂质不会直接掉落在抛光头和晶圆表面上。

技术领域

本发明属于半导体集成电路芯片制造的设备领域，具体涉及一种半导体晶圆抛光主轴的旋转密封结构。

技术背景

随着半导体工艺制程的不断进步,集成电路特征尺寸不断缩小。化学机械抛光(Chemical Mechanical Planarization,CMP)技术是化学作用和机械作用相结合的技术。其工作原理是，首先工件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该软质层,使工件表面重新裸露出来，随后再进行化学反应,藉此在化学作用过程和机械作用过程的交替进行中完成工件表面抛光。

目前，化学机械抛光技术已经发展成集在线量测、在线终点检测、清洗等技术于一体的化学机械抛光技术是集成电路向微细化、多层化、薄型化、平坦化工艺发展的产物。同时也是晶圆由200mm向300mm乃至更大直径过渡、提高生产率、降低制造成本、衬底全局平坦化所必需的工艺技术。

一个典型的化学机械平坦化设备通常包括多个抛光单元以及清洗、晶圆运输、干燥等辅助装置。现有抛光单元的抛光主轴，由于在抛光的工作环境下会有酸碱性的气体腐蚀抛光轴内部，所以需要对主轴进行密封。如果对旋转部位直接进行接触式密封，旋转密封圈和密封面就会因相对摩擦而析出杂质，摩擦颗粒会直接掉落到抛光晶圆的表面，由于这些杂质颗粒的不可控，会给晶圆加工带来隐患，甚至导致晶圆的报废。

发明内容

本发明针对上述问题提供一种稳定可靠的密封结构，来隔绝外部加工环境的酸碱气体对主轴内部结构进行侵蚀，析出的杂质不会直接掉落在抛光头和晶圆表面上。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为一种晶圆抛光主轴的密封结构，包含主轴转子，其端部有旋转法兰与主轴转子同步转动，旋转法兰内部设有旋转密封圈，主轴定子与旋转法兰同侧的端面上设置倒置法兰，倒置法兰中含有吸气通道，所述旋转法兰与所述倒置法兰通过旋转密封圈贴合密封。

作为密封的一种可行性方案，贴合密封可以是通过O型圈预紧。

贴合密封可以是端面密封或径向密封。

旋转密封圈和倒置法兰的间隙保持在0.15mm-0.25mm范围，作为优选，以0.2为最优方案。

理论上，密封圈材料的选择范围很广，作为优选采用聚四氟乙烯。

为显著增加密封材料的使用寿命，作为优选，倒置法兰和旋转密封圈的接触面的硬度不低于HRC50，倒置法兰和旋转密封圈的光洁度不低于Ra0.1。

与现有晶圆抛光主轴旋转密封结构技术相比，本发明具有以下有益技术效果：

1，本发明通过在主轴定子的端面上设置倒置法兰，旋转法兰与倒置法兰通过旋转密封圈贴合密封，可以形成一种稳定可靠的密封结构，以隔绝外部加工环境的酸碱气体对主轴内部结构进行侵蚀。

2，由于倒置法兰的内部设有气路，形成吸气通道，可以清除间隙部位的气体和杂质，使得旋转密封圈因摩擦而析出的杂质不会直接掉落在抛光头和晶圆表面上。

3，密封圈材料的选择范围很广，有利于本发明晶圆抛光主轴密封结构的维修或者保养。