一種化學機械拋光設備的制作方法

本發明涉及晶片加工領域，尤其涉及一種化學機械拋光設備。

背景技術：

大規模集成電路生產過程中，對晶片上的沉積物進行平坦化是一道必需且頻繁的工序。目前，完成這一道工序主要采用化學機械拋光(cmp)工藝。化學機械拋光機是完成這道工序的主要設備。當前的拋光工藝中，需要更換拋光液的時候，必須將拋光設備停機，然后將使用過的拋光液排廢，按照拋光液中各個組分的比例進行配料，倒入拋光設備自帶的料桶后再攪拌一定時間，這種配料方式費時費力，工作效率低；并且拋光液混合不充分，化學穩定性差，影響碳化硅晶片的拋光效果。

專利號為cn201824235u的專利提出了一種新型化學機械拋光裝置，僅僅是通過對拋光機構進行優化，提高拋光效果，但是仍然未對拋光液的配制工藝作出改進，無法使拋光效果達到最優化。

專利號為cn201833275u的專利提出了一種化學機械拋光機，包括工作平臺、拋光盤、修整器和拋光液輸送裝置、裝卸平臺、拋光頭、機械手和拋光頭支架，拋光頭支架安裝在工作平臺上表面上且包括水平基板和支撐側板，水平基板形成有在其厚度方向上貫通的凹槽，凹槽在水平基板的縱向一端敞開且朝向水平縱向另一端延伸，支撐側板分別與水平基板相連且分別位于凹槽的橫向兩側用于支撐水平基板，其中水平基板的縱向一端在縱向上延伸超出支撐側板以構成懸臂端，懸臂端伸到所述拋光盤的上方。該專利雖然對現有拋光設備的拋光效率有所改進但是仍然無法配制出最優的拋光液。

本申請人在本發明中提出了一種化學機械拋光設備，旨在解決現有技術中拋光液質量不達標的問題。

技術實現要素：

針對上述情況，為克服現有技術之缺陷，本發明的目的就是提供一種化學機械拋光設備，通過改進拋光液的配料機構，提高拋光液的質量，提升拋光效果，解決了現有技術中拋光液質量不達標的問題。

為了實現上述目的，本發明采用了如下技術方案：

一種化學機械拋光設備，包括配料桶和拋光器，所述拋光器通過輸送管與配料桶連接，輸送管將配料桶內的拋光液輸送至拋光器，所述配料桶內設有攪拌裝置，攪拌裝置包括攪拌軸和固定在攪拌軸上的攪拌葉片，所述攪拌葉片數量為三組，三組攪拌葉片沿攪拌軸的軸向依次固定，其所處的平面都與水平面之間呈一定的夾角，而且上下相鄰的兩個攪拌葉片之間在其選裝平面內錯位布置；所述配料桶內還固定有一個豎直狀態的中心筒，中心筒的下端固定在配料桶的下表面上，同時所有的攪拌葉片均位于中心筒內；所述中心筒的上端開口，下端的側面上也開有開口，即中心筒內部的物料與外部的物料是相通的；所述攪拌軸與設于桶蓋頂部的電機傳動連接；

所述料桶下端設置有排料口，排料口上設有閥門，排料口通過輸送管與拋光器連接，所述拋光器包括拋光盤、固定于拋光盤上方的拋光液輸送口、位于拋光盤上方的拋光頭、以及安裝于拋光頭下表面的具有曲線輪廓的拋光墊，待拋光的晶片安置在拋光盤上，并隨拋光盤旋轉，拋光液輸出口直接向晶片輸送拋光液。

優選地，所述配料桶底部設置有支架，頂部設置有桶蓋。

優選地，所述桶蓋上開有投料口。

優選地，所述拋光頭及拋光墊的尺寸不小于晶片的直徑。

優選地，所述拋光頭依次連接有壓電陶瓷、功率放大器和超聲發生器。

優選地，所述攪拌軸上還固定有攪拌槳，所述攪拌槳為倒置的u型。

優選地，所述攪拌槳的側邊固定有縱向設置的桶壁刮刀，桶壁刮刀的側面與配料桶內壁的間距為0.2cm。

優選地，所述電機由四個螺絲垂直固定于桶蓋中心的表面。

優選地，所述料桶的外圍設置有冷卻水套，所述冷卻水套上設置有進水口和出水口。

優選地，所述配料桶由耐酸堿材料制成，且配料桶表面設置有耐酸堿層。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：

1、本發明方便、快捷、實用，無需將拋光設備停機以更換拋光液，能夠保證化學機械拋光工序的連續進行，省時省力，提高了工作效率，降低了生產成本；采用此配料桶配制的拋光液化學穩定性好，保證了碳化硅晶片良好的拋光效果。

2、拋光盤的尺寸僅為旋轉式化學機械拋光機的一半，材料去除率能達到旋轉式化學機械拋光機的40％以上，而設備的占地面積小，僅為旋轉式化學機械拋光機的1/4，面積利用率高，能夠提高單位面積下設備的產量。

3、攪拌裝置的能夠實現中心筒內外的物料上下循環攪拌，消除渦輪推進式存在的渦流現象，同時提高物料的混合效果，降低動力的消耗，具有很好的實用性。

4、攪拌槳的側邊固定有縱向設置的桶壁刮刀，在進行攪拌工作時，桶壁刮刀隨攪拌軸旋轉，將粘附在攪拌桶內壁的物料刮下，達到清理桶壁的目的。

附圖說明

圖1為本發明提出的一種化學機械拋光設備的結構示意圖；

圖2為本發明提出的一種化學機械拋光設備的料桶的內部結構示意圖；

圖3為本發明提出的一種化學機械拋光設備的拋光器的結構示意圖；

圖4為本發明提出的一種化學機械拋光設備的拋光頭高頻振動的發生方式示意圖。

圖中：1、料桶，2、桶蓋，3、支架，4、電機，5、冷卻水套，6、進水口，7、出水口，8、輸送管，9、閥門，10、拋光器，11、攪拌軸，12、攪拌槳，13、攪拌葉片，14、中心筒，15、桶壁刮刀，16、拋光頭，17、拋光盤，18、拋光墊，19、拋光液輸送口，20、晶片。

具體實施方式

下面將對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。

實施例一

參照圖1-4，一種化學機械拋光設備，包括用于配制拋光液的配料桶1以及用于對晶片20進行拋光的拋光器10，所述拋光器10通過輸送管8與配料桶1連接，配料桶1完成對拋光液的配制后，由輸送管8將拋光液輸送至拋光器10，進而對晶片20進行拋光。

所述配料桶1底部設置有支架3，頂部設置有桶蓋2，所述桶蓋2上開有投料口，所述料桶1下端設置有排料口，排料口處設置有閥門9。所述配料桶1內設有攪拌裝置，攪拌裝置包括攪拌軸11和固定在攪拌軸11上的攪拌葉片13，所述攪拌葉片13數量為三組，三組攪拌葉片13沿攪拌軸11的軸向依次固定，其所處的平面都與水平面之間呈一定的夾角，而且上下相鄰的兩個攪拌葉片13之間在其選裝平面內錯位布置。當傾斜設置的攪拌葉片13高速旋轉時，不僅會驅動周邊的物料隨其旋轉，而且會驅動攪拌葉片13上下位置的物料上移或者是下移，而物料的移動方向與攪拌葉片13的傾斜方向和旋轉方向有關。所述配料桶1內還固定有一個豎直狀態的中心筒14，中心筒14的下端固定在配料桶1的下表面上，同時所有的攪拌葉片13均位于中心筒14內，由攪拌軸11驅動在中心筒14內高速旋轉。所述中心筒14的上端開口，下端的側面上也開有開口，即中心筒14內部的物料與外部的物料是相通的。所述攪拌軸11與設于桶蓋2頂部的電機4傳動連接。

配料時，啟動電機4，攪拌葉片13在中心筒14內高速旋轉，由于攪拌葉片13所處的平面是與水平面之間具有夾角的，所以中心筒14內的物料在攪拌葉片13的作用下會從其下端開口排出，同時中心筒14外部的物料會從中心筒14的上端開口補充進去。這種結構能夠實現中心筒14內外的物料上下循環攪拌，消除渦輪推進式存在的渦流現象，同時提高物料的混合效果。

所述排料口上設有閥門9，排料口通過輸送管8與拋光器10連接，所述拋光器10包括拋光盤17、固定于拋光盤17上方的拋光液輸送口19、位于拋光盤17上方的拋光頭16、以及安裝于拋光頭16下表面的具有曲線輪廓的拋光墊18，待拋光的晶片20安置在拋光盤17上，并隨拋光盤17旋轉，拋光液輸出口直接向晶片20輸送拋光液。拋光頭16及拋光墊18的尺寸不小于晶片20的直徑。

所述拋光頭16依次連接有壓電陶瓷、功率放大器和超聲發生器，所述超聲發生器將產生的高頻交流電信號輸送到功率放大器；功率放大器將高頻交流電信號進行功率放大，并輸送到壓電陶瓷；壓電陶瓷將高頻交流電信號轉化成機械振動；拋光頭16由壓電陶瓷驅動進行高頻振動，并帶動其下拋光墊18一起振動，提高拋光效率，保證拋光效果。

實施例二

所述攪拌軸11上還固定有攪拌槳12，所述攪拌槳12為倒置的u型，攪拌槳12可對中心筒14外的物料進行攪拌。所述攪拌槳12的側邊固定有縱向設置的桶壁刮刀15，桶壁刮刀15的側面與配料桶1內壁的間距為0.2cm，在進行攪拌工作時，桶壁刮刀15隨攪拌軸11旋轉，將粘附在配料桶1內壁的物料刮下，達到清理桶壁的目的。

實施例三

所述電機4由四個螺絲垂直固定于桶蓋2中心的表面，這樣可以方便拆卸。

實施例四

由于拋光液中大多都是化學酸堿物質，在攪拌過程中容易產生大量熱量，所述料桶1的外圍設置有冷卻水套5，所述冷卻水套5上設置有進水口6和出水口7，這樣可以起到降溫冷卻的作用。

實施例五

由于拋光液中大多都是化學酸堿物質，所述配料桶1均是由耐酸堿材料制成，并且所述配料桶1表面設置有耐酸堿層，以保證人身安全，延長配料桶1的使用壽命，降低使用成本。

以上所述，僅為本發明較佳的具體實施方式，但本發明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術范圍內，根據本發明的技術方案及其發明構思加以等同替換或改變，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。