CN108636159A - 研磨液搅拌装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种研磨液搅拌装置，包括：存储机构、旋转机构及搅拌机构，旋转机构包括基座和旋转单元，基座的承载面支撑旋转单元，旋转单元套接在存储机构的外壁上以驱动存储机构绕其中心轴旋转，并且，存储机构的中心轴平行于基座的承载面；搅拌机构具有主动轴和从动轴，从动轴位于存储机构内，主动轴的一端与从动轴连接，另一端伸出存储机构，并且，主动轴的轴线与从动轴的轴线垂直，从动轴末端安装有搅拌叶片，当主动轴旋转时，驱动搅拌叶片随之旋转。本发明具有使研磨液均匀混合、防止研磨液颗粒沉淀的效果。

Description

研磨液搅拌装置

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及一种研磨液搅拌装置。

背景技术

化学机械研磨(CMP)设备在集成电路生产中具有极其重要的作用，化学机械研磨设备的主要部件有研磨头、固定环、研磨机台、研磨垫、研磨液搅拌装置、修整盘以及清洗装置等。其中研磨液搅拌装置的主要作用是对研磨液进行预搅拌，防止研磨液中的研磨颗粒产生沉淀，保证研磨液中的各个组分均匀分布，以及根据研磨机台的实际需求对研磨液进行稀释，然后输送研磨液给研磨机台。由于研磨液在静置一段时间后，研磨颗粒会发生沉淀的现象，特别是当研磨颗粒较大或者含有密度较高的金属氧化物时，例如含有氧化铈、氧化铝等，这种沉淀现象更为明显，所以通过研磨液搅拌装置进行预搅拌是研磨液供给过程中极为重要的一环。

发明内容

本发明的目的在于提供一种研磨液搅拌装置，以保证研磨液始终处于流动状态，从而起到防止研磨液颗粒沉淀的作用。

为了达到上述目的，本发明提供了一种研磨液搅拌装置，包括：存储机构、旋转机构及搅拌机构，所述旋转机构包括基座和旋转单元，所述基座的承载面支撑所述旋转单元，所述旋转单元套接在所述存储机构的外壁上以驱动所述存储机构绕其中心轴旋转，并且，所述存储机构的中心轴平行于所述基座的承载面；所述搅拌机构具有主动轴和从动轴，所述从动轴位于所述存储机构内，所述主动轴的一端与所述从动轴连接，另一端伸出所述存储机构，并且，所述主动轴的轴线与所述从动轴的轴线垂直，所述从动轴末端安装有搅拌叶片，当所述主动轴旋转时，驱动所述搅拌叶片随之旋转。

可选的，所述研磨液搅拌装置还包括循环机构，所述循环机构位于所述存储机构的一侧，所述存储机构设置所述循环机构的一侧与设置所述主动轴的一侧相对。

可选的，所述循环机构包括循环泵、输入管路及输出管路，所述循环泵具有输入口和输出口，所述输入管路的一端伸入所述存储机构内，另一端与所述循环泵的输入口连接，所述输出管路的一端伸入所述存储机构内，另一端与所述循环泵的输出口连接。

可选的，所述旋转机构还包括驱动电机，所述驱动电机驱动所述旋转单元旋转。

可选的，所述旋转单元为转动齿轮。

可选的，所述从动轴位于所述存储机构的中心位置。

可选的，所述搅拌机构还包括搅拌电机，所述搅拌电机与所述主动轴连接以驱动所述主动轴旋转。

可选的，所述存储机构的侧壁上设置有第一密封轴承、第二密封轴承及第三密封轴承，所述第一密封轴承位于所述存储机构的侧壁与所述主动轴之间，所述第二密封轴承位于所述存储机构的侧壁与所述输入管路之间，所述第三密封轴承位于所述存储机构的侧壁与所述输出管路之间。

可选的，在所述存储机构的外壁上设置有液位检测器，所述液位检测器与所述存储机构底壁之间的距离较所述搅拌叶片与所述存储机构底壁之间的距离大。

可选的，所述存储机构的形状为圆柱形。

本发明通过旋转机构使存储机构沿水平方向绕中心轴旋转，以带动存储机构底部的沉淀物流动，同时将其搅拌机构设置成可转向的搅拌轴，其主动轴从存储机构的侧面一端伸入，并与从动轴垂直连接，通过从动轴末端的搅拌叶片实现搅拌作业，从而起到使研磨液始终处于流动状态，防止研磨液颗粒沉淀的效果。

附图说明

图1为一种研磨液搅拌装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的研磨液搅拌装置的结构示意图。

其中，10a-原液桶；31a-电机；32a-搅拌棒；33a-搅拌叶片；41a-循环泵；42a-循环管路；60a-液位检测器；70a-研磨液液位；

10-存储机构；20-旋转机构；21-基座；22-旋转单元；30-搅拌机构；31-搅拌电机；32-直角转向搅拌轴；321-主动轴；322-从动轴；33-搅拌叶片；40-循环机构；41-循环泵；42-循环管路；421-输入管路；422-输出管路；51-第一密封轴承；52-第二密封轴承；53-第三密封轴承；60-液位检测器；70-研磨液液位；80-研磨液极限液位。

具体实施方式

下面将结合示意图对本发明的具体实施方式进行更详细的描述。根据下列描述，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

请参阅图1，其为一种研磨液搅拌装置，所述研磨液搅拌装置包括原液桶10a、电机31a、搅拌棒32a、搅拌叶片33a、循环泵41a、循环管路42a、液位检测器60a等，在平底的原液桶10a中放置一个带有搅拌叶片33a的搅拌棒32a，搅拌叶片33a横向与桶底平行，由电机31a驱动搅拌棒32a转动，同时循环泵41a抽动研磨液桶内自循环，使研磨液在桶内保持流动状态，从而达到预搅拌的目的。然而，由于原液桶10a的桶底为平底，而搅拌叶片33a和桶底又有一定距离(10-15cm)，当液位检测器60a检测到桶内液位降到接近搅拌叶片33a时，为防止研磨液飞溅，搅拌叶片33a会停止搅拌，此时，桶底剩余研磨液量较大，仅通过自循环无法完全防止研磨颗粒沉淀。而且，当研磨液中的研磨颗粒含有密度较高的金属氧化物时，限于搅拌速度不能无限提升，导致桶底容易产生沉淀而影响研磨液的颗粒分布均匀性。

请参阅图2，其为本实施例提供的研磨液搅拌装置的结构示意图，所述研磨液搅拌装置，包括：

存储机构10、旋转机构20及搅拌机构30，所述旋转机构20包括基座21和旋转单元22，所述基座21的承载面支撑所述旋转单元22，所述旋转单元22套接在所述存储机构10的外壁上以驱动所述存储机构10绕其中心轴旋转，并且，所述存储机构10的中心轴平行于所述基座21的承载面；所述搅拌机构30具有主动轴321和从动轴322，所述从动轴322位于所述存储机构10内，所述主动轴321的一端与所述从动轴322连接，另一端伸出所述存储机构10，并且，所述主动轴321的轴线与所述从动轴322的轴线垂直，所述从动轴322末端安装有搅拌叶片33，当所述主动轴321旋转时，驱动所述搅拌叶片33随之旋转。

所述旋转机构20驱动存储机构10围绕其中心轴旋转，存储机构10的旋转运动可以带动其底部的沉淀物流动起来，使其内部的研磨液始终处于流动状态，从而起到防止研磨液颗粒沉淀的效果。

所述研磨液搅拌装置还包括循环机构40，所述循环机构40位于所述存储机构10的一侧，所述存储机构10设置所述循环机构40的一侧与设置所述主动轴321的一侧相对。

所述循环机构40包括循环泵41，具有输入口和输出口；还包括循环管路42，具有输入管路421和输出管路422，所述输入管路421的一端伸入所述存储机构10内，另一端与所述循环泵41的输入口连接，所述输出管路422的一端伸入所述存储机构10内，另一端与所述循环泵41的输出口连接。通过设置循环泵41和循环管路42，循环泵41作业时，经由循环管路42抽动存储机构10内的研磨液实现其自循环，更有效地促使研磨液在其内部处于流动状态。

所述旋转单元22为转动齿轮，套接于所述存储机构10的外壁。转动齿轮至少为2个，其旋转轴线方向平行于所述基座21的承载表面，使所述存储机构10绕其中心轴线作旋转运动。所述旋转机构20还包括驱动电机(图中未示出)，并且与转动齿轮啮合有配合齿轮(图中未示出)，驱动电机作业驱动配合齿轮旋转，配合齿轮带动转动齿轮实现旋转运动。

所述从动轴322位于所述存储机构10的中心位置，当实施搅拌作业时，以使从动轴322上连接的搅拌叶片33充分发挥作用，全面搅拌到存储机构10内的研磨液，使得研磨液内的颗粒分布更均匀。

所述搅拌叶片33向所述存储机构10的底壁延伸，在实施旋转搅拌作业过程中，搅拌叶片33与存储机构10的底壁之间的距离至少为相互不触碰的距离，以避免触碰存储机构10的底壁。

进一步地，所述搅拌机构30还包括搅拌电机31，所述搅拌电机31的输出端与直角转向搅拌轴32的主动轴321连接。搅拌电机31作业驱动直角转向搅拌轴32的主动轴321作旋转运动，从而带动直角转向搅拌轴32的从动轴322作旋转运动，使搅拌叶片33实现旋转搅拌作业，使研磨液得到充分搅拌和均匀的混合，防止研磨液颗粒沉淀。

可选的，所述存储机构10的侧壁上设置有第一密封轴承51、第二密封轴承52及第三密封轴承53，所述第一密封轴承51位于所述存储机构10的侧壁与所述主动轴321之间，所述第二密封轴承52位于所述存储机构10的侧壁与所述输入管路421之间，所述第三密封轴承53位于所述存储机构10的侧壁与所述输出管路422之间。所述主动轴321的一端通过所述第一密封轴承51伸入所述存储机构10内。将所述直角转向搅拌轴32的主动轴321从存储机构10一端侧壁的中心位置伸入，以使在存储机构10自旋转过程中，主动轴321相对于存储机构10底壁的距离始终不变，从而确保搅拌叶片33相对于存储机构10底壁的距离始终不变，以便搅拌叶片33能够充分搅拌研磨液，从而使研磨液得以混合均匀。

进一步地，所述输入管路421的一端和输出管路422的一端，分别通过所述第二密封轴承52和第三密封轴承53伸入所述存储机构10内，并向所述存储机构10的底壁延伸。循环泵41始终工作，研磨液经由循环管路42的输入管路421进入循环泵41，再经由输出管路422输出到存储机构10，如此往复，保持研磨液在存储机构10内的自循环状态。

所述存储机构10的形状优选为圆柱形，存储机构10的外壁上设置有液位检测器60，所述液位检测器60与所述存储机构10底壁之间的距离较所述搅拌叶片33与所述存储机构10底壁之间的距离大。当所述液位检测器60检测到所述存储机构10内的研磨液液位70降低到接近搅拌叶片33时，所述搅拌叶片33停止，以防止研磨液飞溅。具体的，所述液位检测器60的设置位置略高于搅拌叶片33的位置，当研磨液的液位70降低到设定的研磨液极限液位80(研磨液液位1略高于搅拌叶片的位置)时，液位检测器60发出信号，搅拌电机31接收信号后停止工作，从而使搅拌叶片33停止搅拌作业，避免发生研磨液飞溅的情况。此时，虽然搅拌叶片33停止搅拌，但由于存储机构10始终处于绕其中心轴自旋转状态，使其底部的研磨液始终处于流动状态，从而避免研磨颗粒沉淀，加之辅助循环泵41的循环作业，使得研磨液在搅拌叶片33不工作时，也能得到充分混合，起到防止研磨液磨粒沉淀的效果。当承载的研磨颗粒含有密度较高的金属氧化物，例如氧化铈、氧化铝等时，由于存储机构10始终处于绕其中心轴自旋转状态，使底部不易产生沉淀，进而有利于研磨液的颗粒分布均匀性。

综上所述，本发明中的研磨液搅拌装置，通过旋转机构使存储机构沿中心轴向水平放置后，使其绕中心轴旋转运动，使研磨液处于流动状态，同时将其搅拌机构设置成直角转向搅拌轴，通过从动轴末端连接的搅拌叶片实现搅拌作业，从而达到使研磨液均匀混合，防止研磨液颗粒沉淀的效果。

上述仅为本发明的优选实施例而已，并不对本发明起到任何限制作用。任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的技术方案的范围内，对本发明揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动，均属未脱离本发明的技术方案的内容，仍属于本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种研磨液搅拌装置，其特征在于，包括：存储机构、旋转机构及搅拌机构，所述旋转机构包括基座和旋转单元，所述基座的承载面支撑所述旋转单元，所述旋转单元套接在所述存储机构的外壁上以驱动所述存储机构绕其中心轴旋转，并且，所述存储机构的中心轴平行于所述基座的承载面；所述搅拌机构具有主动轴和从动轴，所述从动轴位于所述存储机构内，所述主动轴的一端与所述从动轴连接，另一端伸出所述存储机构，并且，所述主动轴的轴线与所述从动轴的轴线垂直，所述从动轴末端安装有搅拌叶片，当所述主动轴旋转时，驱动所述搅拌叶片随之旋转。

2.如权利要求1所述的研磨液搅拌装置，其特征在于，所述研磨液搅拌装置还包括循环机构，所述循环机构位于所述存储机构的一侧，所述存储机构设置所述循环机构的一侧与设置所述主动轴的一侧相对。

3.如权利要求2所述的研磨液搅拌装置，其特征在于，所述循环机构包括循环泵、输入管路及输出管路，所述循环泵具有输入口和输出口，所述输入管路的一端伸入所述存储机构内，另一端与所述循环泵的输入口连接，所述输出管路的一端伸入所述存储机构内，另一端与所述循环泵的输出口连接。

4.如权利要求1所述的研磨液搅拌装置，其特征在于，所述旋转机构还包括驱动电机，所述驱动电机驱动所述旋转单元旋转。

5.如权利要求4所述的研磨液搅拌装置，其特征在于，所述旋转单元为转动齿轮。

6.如权利要求1所述的研磨液搅拌装置，其特征在于，所述从动轴位于所述存储机构的中心位置。

7.如权利要求1所述的研磨液搅拌装置，其特征在于，所述搅拌机构还包括搅拌电机，所述搅拌电机与所述主动轴连接以驱动所述主动轴旋转。

8.如权利要求3所述的研磨液搅拌装置，其特征在于，所述存储机构的侧壁上设置有第一密封轴承、第二密封轴承及第三密封轴承，所述第一密封轴承位于所述存储机构的侧壁与所述主动轴之间，所述第二密封轴承位于所述存储机构的侧壁与所述输入管路之间，所述第三密封轴承位于所述存储机构的侧壁与所述输出管路之间。

9.如权利要求1所述的研磨液搅拌装置，其特征在于，在所述存储机构的外壁上设置有液位检测器，所述液位检测器与所述存储机构底壁之间的距离较所述搅拌叶片与所述存储机构底壁之间的距离大。

10.如权利要求1-9中任一项所述的研磨液搅拌装置，其特征在于，所述存储机构的形状为圆柱形。