CN114700873B - 集成臭氧发生装置的化学机械抛光机和抛光液供应装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于抛光设备技术领域，且公开了集成臭氧发生装置的化学机械抛光机和抛光液供应装置，包括抛光机大盘，所述抛光机大盘的顶端固定安装有固定顶板，所述抛光机大盘的顶面固定安装有抛光垫，所述固定顶板的中部活动连接有旋转轴。本发明通过抛光液进入固定盒内后推动扇叶旋转，进而带动延伸轴转动，延伸轴在旋转时带动传动轮一转动，通过传动带传动连接传动轮一和传动轮二带动驱动轮三转动，通过驱动带传动连接驱动轮三和驱动轮一，可以带动旋转轴旋转，进而带动晶圆在抛光垫上旋转，进而对晶圆进行抛光处理，在驱动晶圆运动时不需要设置驱动电机，从而降低了装置运行时的噪音，并且减少了装置的使用成本。

Description

集成臭氧发生装置的化学机械抛光机和抛光液供应装置

技术领域

本发明属于抛光设备技术领域，具体为集成臭氧发生装置的化学机械抛光机和抛光液供应装置。

背景技术

化合物半导体晶片在生产时，为了获得合格的晶片表面质量，需要对化合物半导体晶片进行抛光处理，在化合物半导体晶片精密化学机械抛光加工中，并且在抛光时需要在抛光液中添加氧化剂。

现有的抛光机在使用时，大多需要在晶圆固定后，驱动晶圆旋转，与抛光组件接触，进而进行抛光，但大多驱动组件大多直接采用驱动电机带动旋转轴旋转，进而带动晶圆转动，因此在对晶圆进行抛光处理时，需要驱动电机始终消耗电量，并且抛光液供应系统内常常设置有水泵抽取抛光液，在驱动电机工作时，驱动电机所产生的噪音会水泵产生的噪音叠加，增加了装置运行时的噪音，并且增加了装置的使用成本。

现有的抛光机在对晶圆抛光前，需要将晶圆与抛光组件紧密贴合，大多通过可移动的升降平台带动晶圆上下移动与抛光组件接触，但晶圆在抛光完毕放置新的晶圆时，需要操作人员控制升降平台的上下移动，操作复杂，降低了装置的工作效率。

现有的抛光机在工作时，在对晶圆进行固定时，大多采用夹具对晶圆进行装夹，但大多抛光机在进行抛光处理时，通常采用批量化加工的方式，在实际装夹时，需要将多个晶圆依次装夹，操作复杂，增加了操作人员的劳动强度。

发明内容

本发明的目的在于提供集成臭氧发生装置的化学机械抛光机和抛光液供应装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：集成臭氧发生装置的化学机械抛光机和抛光液供应装置，包括抛光机大盘，所述抛光机大盘的顶端固定安装有固定顶板，所述抛光机大盘的顶面固定安装有抛光垫，所述固定顶板的中部活动连接有旋转轴，所述旋转轴的底端固定安装有压紧盘，所述抛光机大盘的前侧面固定安装有抛光液盒，所述固定顶板的顶面固定安装有固定盒，所述固定盒的内腔活动连接有扇叶，所述扇叶的中部固定安装有延伸轴，所述延伸轴的顶端设有传动组件，所述旋转轴的顶端设有驱动组件，所述固定盒的右端固定安装有进液管和连接管，所述固定顶板的底面固定安装有水泵；

所述抛光机大盘的右端固定安装有臭氧发生装置，所述臭氧发生装置的右端固定安装有插接管，所述插接管的顶端插接在水泵的右端上，启动臭氧发生装置，臭氧发生装置产生臭氧并通过插接管向水泵传递，使臭氧在水泵内与抛光液混合，也可以将插接管的顶端从水泵上拆下，放置在抛光液盒内，此时臭氧发生装置产生的臭氧直接在抛光液盒内与抛光液接触混合，混合了臭氧的抛光液具有比传统氧化剂更强的氧化性，能有效提升化学机械抛光效率，臭氧的混合浓度在加工过程中可以根据工艺要求自由设定,工艺调节灵活性强，臭氧对环境无害，不影响操作人员身体健康，使用臭氧作为氧化剂成本的、可持续性强，减少了传统氧化剂的称量混合工作，可以提高生产效率。

优选的，所述连接管的右端固定安装有延伸管，所述延伸管的内腔活动连接有金属片，所述固定顶板的顶面固定安装有电磁铁，所述电磁铁的底面固定安装有接电端子，所述固定顶板的上方活动连接有永磁板，水泵在抽入抛光液时，抛光液会通过进液管、固定盒和连接管进入延伸管内，将金属片向上顶起，使金属片向上运动与接电端子接触，连通电磁铁内的电路，使电磁铁通电产生磁性，从而通过与永磁板相斥的磁力将永磁板向下推动，在永磁板下移时，通过夹环带动旋转轴向下运动，使吸盘与晶圆接触，并将晶圆压在抛光垫上。

优选的，所述压紧盘的底面固定安装有吸盘，所述压紧盘的顶面固定安装有圆管，所述圆管的内腔固定安装有固定环，所述固定环的中部活动连接有升降杆，所述旋转轴的中部固定安装有电磁环，对电磁环通电，使电磁环产生磁性将升降杆向上吸附，在升降杆上移时，可以将圆管内的空气向上抽动，进而将晶圆吸附在吸盘的底面。

优选的，所述传动组件包括传动轮一，所述传动轮一的滑动套接在延伸轴的顶端，所述传动轮一的表面传动连接有传动带，所述传动带的后端传动连接有传动轮二，所述传动轮一的底端活动连接有同步升降板，抛光液进入固定盒内后，会推动扇叶旋转，进而带动延伸轴转动，延伸轴在旋转时带动传动轮一转动，通过传动带传动连接传动轮一和传动轮二带动驱动轮三转动。

优选的，所述驱动组件包括驱动轮一，所述驱动轮一固定安装在旋转轴的顶端上，所述驱动轮一的传动连接有驱动带，所述驱动带的后端传动连接有驱动轮三，通过驱动带传动连接驱动轮三和驱动轮一，可以带动旋转轴旋转，进而带动晶圆在抛光垫上旋转，进而对晶圆进行抛光处理。

优选的，所述同步升降板的后端活动连接在传动轮二与驱动轮三之间，所述传动轮二固定安装在驱动轮三的顶端，所述传动轮一与延伸轴之间通过花键连接，设置传动轮二在上下移动时，可以保证传动轮一同步上下运动，保证了装置的顺利运行。

优选的，所述进液管位于连接管的前侧，所述进液管的底端放置在抛光液盒的内腔中，所述连接管的底端与水泵固定连接，保证了进入固定盒内的抛光液可以顺利驱动扇叶转动，保证了装置的顺利运行。

优选的，所述永磁板通过夹环与旋转轴和驱动轮三活动连接，所述永磁板位于电磁铁的下方，保证了永磁板上下运动时，可以带动旋转轴同时上下运动，从而保证了旋转轴的顺利运行。

优选的，所述接电端子位于延伸管的内腔中，所述金属片位于接电端子的正下方，保证了金属片向上运动时，可以顺利的与接电端子接触，保证了对电磁铁顺利的通电。

优选的，所述电磁环的底面与圆管的顶面接触，所述升降杆的直径值等于圆管的内径值，避免电磁环与圆管发生干涉，保证了装置的正常运行。

本发明的有益效果如下：

1、本发明通过抛光液进入固定盒内后推动扇叶旋转，进而带动延伸轴转动，延伸轴在旋转时带动传动轮一转动，通过传动带传动连接传动轮一和传动轮二带动驱动轮三转动，通过驱动带传动连接驱动轮三和驱动轮一，可以带动旋转轴旋转，进而带动晶圆在抛光垫上旋转，进而对晶圆进行抛光处理，在驱动晶圆运动时不需要设置驱动电机，从而降低了装置运行时的噪音，并且减少了装置的使用成本。

2、本发明通过抛光液会通过进液管、固定盒和连接管进入延伸管内，将金属片向上顶起，使金属片向上运动与接电端子接触，连通电磁铁内的电路，使电磁铁通电产生磁性，从而通过与永磁板相斥的磁力将永磁板向下推动，在永磁板下移时，通过夹环带动旋转轴向下运动，使吸盘与晶圆接触，并将晶圆压在抛光垫上，从而实现自动对晶圆进行压紧，操作简单，提高了装置的工作效率。

3、本发明通过对电磁环通电，使电磁环产生磁性将升降杆向上吸附，在升降杆上移时，可以将圆管内的空气向上抽动，从而将吸盘和圆管内位于升降杆下方的空间抽成负压，进而将晶圆吸附在吸盘的底面，操作简单，可以实现同时对多个晶圆进行装夹，操作简单，降低了操作人员的劳动强度。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明结构图1中A处放大示意图；

图3为本发明结构臭氧发生装置连接示意图；

图4为本发明结构传动组件爆炸连接示意图；

图5为本发明结构永磁板爆炸连接示意图；

图6为本发明结构固定盒爆炸连接示意图；

图7为本发明结构图6中B处放大示意图；

图8为本发明结构压紧盘剖视示意图。

图中：1、抛光机大盘；2、固定顶板；3、抛光垫；4、旋转轴；5、压紧盘；6、抛光液盒；7、固定盒；8、扇叶；9、延伸轴；10、传动组件；101、传动轮一；102、传动轮二；103、传动带；104、同步升降板；11、驱动组件；111、驱动轮一；112、驱动带；113、驱动轮三；12、进液管；13、连接管；14、水泵；15、延伸管；16、金属片；17、电磁铁；18、接电端子；19、永磁板；20、吸盘；21、固定环；22、升降杆；23、电磁环；24、臭氧发生装置；25、插接管。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1至图8所示，本发明实施例中，集成臭氧发生装置的化学机械抛光机和抛光液供应装置，包括抛光机大盘1，抛光机大盘1的顶端固定安装有固定顶板2，抛光机大盘1的顶面固定安装有抛光垫3，固定顶板2的中部活动连接有旋转轴4，旋转轴4的底端固定安装有压紧盘5，抛光机大盘1的前侧面固定安装有抛光液盒6，固定顶板2的顶面固定安装有固定盒7，固定盒7的内腔活动连接有扇叶8，扇叶8的中部固定安装有延伸轴9，延伸轴9的顶端设有传动组件10，旋转轴4的顶端设有驱动组件11，固定盒7的右端固定安装有进液管12和连接管13，固定顶板2的底面固定安装有水泵14；

抛光机大盘1的右端固定安装有臭氧发生装置24，臭氧发生装置24的右端固定安装有插接管25，插接管25的顶端插接在水泵14的右端上，启动臭氧发生装置24，臭氧发生装置24产生臭氧并通过插接管25向水泵14传递，使臭氧在水泵14内与抛光液混合，也可以将插接管25的顶端从水泵14上拆下，放置在抛光液盒6内，此时臭氧发生装置24产生的臭氧直接在抛光液盒6内与抛光液接触混合，混合了臭氧的抛光液具有比传统氧化剂更强的氧化性，能有效提升化学机械抛光效率，臭氧的混合浓度在加工过程中可以根据工艺要求自由设定,工艺调节灵活性强，臭氧对环境无害，不影响操作人员身体健康，使用臭氧作为氧化剂成本的、可持续性强，减少了传统氧化剂的称量混合工作，可以提高生产效率。

其中，连接管13的右端固定安装有延伸管15，延伸管15的内腔活动连接有金属片16，固定顶板2的顶面固定安装有电磁铁17，电磁铁17的底面固定安装有接电端子18，固定顶板2的上方活动连接有永磁板19，水泵14在抽入抛光液时，抛光液会通过进液管12、固定盒7和连接管13进入延伸管15内，将金属片16向上顶起，使金属片16向上运动与接电端子18接触，连通电磁铁17内的电路，使电磁铁17通电产生磁性，从而通过与永磁板19相斥的磁力将永磁板19向下推动，在永磁板19下移时，通过夹环带动旋转轴4向下运动，使吸盘20与晶圆接触，并将晶圆压在抛光垫3上。

其中，压紧盘5的底面固定安装有吸盘20，压紧盘5的顶面固定安装有圆管，圆管的内腔固定安装有固定环21，固定环21的中部活动连接有升降杆22，旋转轴4的中部固定安装有电磁环23，对电磁环23通电，使电磁环23产生磁性将升降杆22向上吸附，在升降杆22上移时，可以将圆管内的空气向上抽动，进而将晶圆吸附在吸盘20的底面。

其中，传动组件10包括传动轮一101，传动轮一101的滑动套接在延伸轴9的顶端，传动轮一101的表面传动连接有传动带103，传动带103的后端传动连接有传动轮二102，传动轮一101的底端活动连接有同步升降板104，抛光液进入固定盒7内后，会推动扇叶8旋转，进而带动延伸轴9转动，延伸轴9在旋转时带动传动轮一101转动，通过传动带103传动连接传动轮一101和传动轮二102带动驱动轮三113转动。

其中，驱动组件11包括驱动轮一111，驱动轮一111固定安装在旋转轴4的顶端上，驱动轮一111的传动连接有驱动带112，驱动带112的后端传动连接有驱动轮三113，通过驱动带112传动连接驱动轮三113和驱动轮一111，可以带动旋转轴4旋转，进而带动晶圆在抛光垫3上旋转，进而对晶圆进行抛光处理。

其中，同步升降板104的后端活动连接在传动轮二102与驱动轮三113之间，传动轮二102固定安装在驱动轮三113的顶端，传动轮一101与延伸轴9之间通过花键连接，设置传动轮二102在上下移动时，可以保证传动轮一101同步上下运动，保证了装置的顺利运行。

其中，进液管12位于连接管13的前侧，进液管12的底端放置在抛光液盒6的内腔中，连接管13的底端与水泵14固定连接，保证了进入固定盒7内的抛光液可以顺利驱动扇叶8转动，保证了装置的顺利运行。

其中，永磁板19通过夹环与旋转轴4和驱动轮三113活动连接，永磁板19位于电磁铁17的下方，保证了永磁板19上下运动时，可以带动旋转轴4同时上下运动，从而保证了旋转轴4的顺利运行。

其中，接电端子18位于延伸管15的内腔中，金属片16位于接电端子18的正下方，保证了金属片16向上运动时，可以顺利的与接电端子18接触，保证了对电磁铁17顺利的通电。

其中，电磁环23的底面与圆管的顶面接触，升降杆22的直径值等于圆管的内径值，避免电磁环23与圆管发生干涉，保证了装置的正常运行。

工作原理及使用流程：

在使用时，首先将晶圆放置在吸盘20的下方，在抛光液盒6的内腔添加抛光液，启动水泵14，水泵14通过连接管13和进液管12将抛光液盒6内的抛光液抽入水泵14内，然后启动臭氧发生装置24，臭氧发生装置24产生臭氧并通过插接管25向水泵14传递，使臭氧在水泵14内与抛光液混合，也可以将插接管25的顶端从水泵14上拆下，放置在抛光液盒6内，此时臭氧发生装置24产生的臭氧直接在抛光液盒6内与抛光液接触混合；

水泵14在抽入抛光液时，抛光液会通过进液管12、固定盒7和连接管13进入延伸管15内，将金属片16向上顶起，使金属片16向上运动与接电端子18接触，连通电磁铁17内的电路，使电磁铁17通电产生磁性，从而通过与永磁板19相斥的磁力将永磁板19向下推动，在永磁板19下移时，通过夹环带动旋转轴4向下运动，使吸盘20与晶圆接触，并将晶圆压在抛光垫3上；

然后对电磁环23通电，使电磁环23产生磁性将升降杆22向上吸附，在升降杆22上移时，可以将圆管内的空气向上抽动，进而将晶圆吸附在吸盘20的底面；

抛光液进入固定盒7内后，会推动扇叶8旋转，进而带动延伸轴9转动，延伸轴9在旋转时带动传动轮一101转动，通过传动带103传动连接传动轮一101和传动轮二102带动驱动轮三113转动，通过驱动带112传动连接驱动轮三113和驱动轮一111，可以带动旋转轴4旋转，进而带动晶圆在抛光垫3上旋转，进而对晶圆进行抛光处理，并且在抛光时，进入水泵14内的抛光液喷洒在晶圆抛光的位置上。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.集成臭氧发生装置的化学机械抛光机的抛光液供应装置，包括抛光机大盘（1），其特征在于：所述抛光机大盘（1）的顶端固定安装有固定顶板（2），所述抛光机大盘（1）的顶面固定安装有抛光垫（3），所述固定顶板（2）的中部活动连接有旋转轴（4），所述旋转轴（4）的底端固定安装有压紧盘（5），所述抛光机大盘（1）的前侧面固定安装有抛光液盒（6），所述固定顶板（2）的顶面固定安装有固定盒（7），所述固定盒（7）的内腔活动连接有扇叶（8），所述扇叶（8）的中部固定安装有延伸轴（9），所述延伸轴（9）的顶端设有传动组件（10），所述旋转轴（4）的顶端设有驱动组件（11），所述固定盒（7）的右端固定安装有进液管（12）和连接管（13），所述固定顶板（2）的底面固定安装有水泵（14）；所述连接管（13）的右端固定安装有延伸管（15），所述延伸管（15）的内腔活动连接有金属片（16），所述固定顶板（2）的顶面固定安装有电磁铁（17），所述电磁铁（17）的底面固定安装有接电端子（18），所述固定顶板（2）的上方活动连接有永磁板（19），所述压紧盘（5）的底面固定安装有吸盘（20），所述压紧盘（5）的顶面固定安装有圆管，所述圆管的内腔固定安装有固定环（21），所述固定环（21）的中部活动连接有升降杆（22），所述旋转轴（4）的中部固定安装有电磁环（23）；

所述抛光机大盘（1）的右端固定安装有臭氧发生装置（24），所述臭氧发生装置（24）的右端固定安装有插接管（25），所述插接管（25）的顶端插接在水泵（14）的右端上。

2.根据权利要求1所述的集成臭氧发生装置的化学机械抛光机的抛光液供应装置，其特征在于：所述传动组件（10）包括传动轮一（101），所述传动轮一（101）滑动套接在延伸轴（9）的顶端，所述传动轮一（101）的表面传动连接有传动带（103），所述传动带（103）的后端传动连接有传动轮二（102），所述传动轮一（101）的底端活动连接有同步升降板（104）。

3.根据权利要求1所述的集成臭氧发生装置的化学机械抛光机的抛光液供应装置，其特征在于：所述驱动组件（11）包括驱动轮一（111），所述驱动轮一（111）固定安装在旋转轴（4）的顶端上，所述驱动轮一（111）的传动连接有驱动带（112），所述驱动带（112）后端传动连接有驱动轮三（113）。

4.根据权利要求2所述的集成臭氧发生装置的化学机械抛光机的抛光液供应装置，其特征在于：所述同步升降板（104）的后端活动连接在传动轮二（102）与驱动轮三（113）之间，所述传动轮二（102）固定安装在驱动轮三（113）的顶端，所述传动轮一（101）与延伸轴（9）之间通过花键连接。

5.根据权利要求1所述的集成臭氧发生装置的化学机械抛光机的抛光液供应装置，其特征在于：所述进液管（12）位于连接管（13）的前侧，所述进液管（12）的底端放置在抛光液盒（6）的内腔中，所述连接管（13）的底端与水泵（14）固定连接。

6.根据权利要求1所述的集成臭氧发生装置的化学机械抛光机的抛光液供应装置，其特征在于：所述永磁板（19）通过夹环与旋转轴（4）和驱动轮三（113）活动连接，所述永磁板（19）位于电磁铁（17）的下方。

7.根据权利要求1所述的集成臭氧发生装置的化学机械抛光机的抛光液供应装置，其特征在于：所述接电端子（18）位于延伸管（15）的内腔中，所述金属片（16）位于接电端子（18）的正下方。

8.根据权利要求1所述的集成臭氧发生装置的化学机械抛光机的抛光液供应装置，其特征在于：所述电磁环（23）的底面与圆管的顶面接触，所述升降杆（22）的直径值等于圆管的内径值。