抛光机的制作方法

1.本实用新型涉及化学机械抛光技术领域，具体而言，涉及一种抛光机。


背景技术：

2.硬脆性材料由于其优良的机械性能、介电性能和化学稳定性而在电子信息及精密工程领域被广泛运用，成为制备高温超导薄膜、红外光学材料、微电子器件等的优质基片和衬底材料。这些衬底晶片是经过长晶、切片、研磨、倒角、退火、抛光和清洗等工艺制作而成。其中，化学机械抛光(cmp抛光)协同机械作用与化学作用，能得到超精密无损伤的加工表面，一般作为表面加工的最后一道工序，去除量一般为1
‑
2um。
3.硬脆性材料加工的cmp抛光过程中，需要使用抛光垫对晶片表面进行化学机械抛光处理。cmp中材料去除率和表面质量受到众多因素的影响，其中抛光界面温度就是主要因素之一。抛光界面包括晶片的被抛光表面和抛光垫上表面及两者之间的抛光液。抛光界面温度升高，会导致抛光液活性提高，从而加快化学反应速度，提高材料去除率。但是，当抛光界面温度过高时，会导致抛光液ph值变化，进而使得抛光液中的纳米粒子产生团聚，造成刮伤；还会改变抛光垫表面纤维的特性，造成抛光垫表面的粗糙峰硬度降低，使得抛光垫逐渐釉化，不仅影响抛光速率，还使抛光垫寿命降低；还可能使放置晶片的载具受热变形，晶片有脱离载具而导致整盘晶片毁掉的可能性；由此可见，在cmp过程中温度对于晶片抛光质量和成功率具有重要的影响。
4.但是，相关技术中对于抛光温度的控制存在误差和滞后性，且控制不准确，也不稳定，导致抛光质量不佳，成功率降低。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于提供一种抛光机，其能够改善抛光温度控制的误差和滞后性，提高控制的准确性和稳定性，进而改善抛光的质量和成功率。
6.本实用新型的实施例是这样实现的：
7.本实用新型提供一种抛光机，包括：
8.基盘；
9.抛光垫，抛光垫设置于基盘的第一端面；
10.抛光头，抛光头设置于抛光垫的上方，且抛光头用于设置待抛光的晶片，在晶片设置于抛光头的情况下，晶片位于抛光头和抛光垫之间；
11.温度传感器，温度传感器设置于基盘，用于检测抛光垫的温度；
12.水冷组件，用于将冷却水输送至基盘的第二端面。
13.在可选的实施方式中，温度传感器为非接触式红外温度传感器。
14.在可选的实施方式中，抛光机包括温度检测组件，温度检测组件包括多个温度传感器，抛光头的截面呈圆形，温度检测组件能够与抛光头相对，且在温度检测组件与抛光头相对的情况下，多个温度传感器沿抛光头的径向间隔分布。
15.在可选的实施方式中，温度检测组件包括三个温度传感器，在温度检测组件与抛光头相对的情况下，其中一个温度传感器与抛光头的中心相对，另外两个温度传感器分布于抛光头的中心的两侧。
16.在可选的实施方式中，抛光机包括多个抛光头，多个抛光头环绕基盘的轴线分布。
17.在可选的实施方式中，水冷组件包括冷水机和与冷水机连接的冷却管道，冷却管道设置于基盘的第二端面，冷水机用于向冷却管道输送冷却水，以使冷却水在冷却管道的引导下流向基盘的第二端面。
18.在可选的实施方式中，温度传感器与水冷组件通信连接。
19.在可选的实施方式中，抛光机还包括数据采集装置，温度传感器通过数据采集装置与水冷组件通信连接。
20.在可选的实施方式中，抛光机还包括显示器，温度传感器与显示器通信连接。
21.在可选的实施方式中，抛光机还包括机架，基盘和抛光头均安装于机架。
22.本实用新型实施例的抛光机的有益效果包括：本实用新型实施例提供的抛光机包括基盘、抛光垫、抛光头、温度传感器和水冷组件，抛光垫设置于基盘的第一端面；抛光头设置于抛光垫的上方，且抛光头用于设置待抛光的晶片，在晶片设置于抛光头的情况下，晶片位于抛光头和抛光垫之间；温度传感器设置于基盘，用于检测抛光垫的温度；水冷组件用于将冷却水输送至基盘的第二端面。这样一来，可以利用设置于基盘的温度传感器实时的检测抛光垫的温度，即检测在抛光过程中实时、可靠、准确的检测抛光界面的温度，并根据温度传感器检测温度利用水冷组件将冷却水输送至基盘的第二端面调节抛光盘的温度，由于将温度传感器设置于基盘，改善了温度传感器检测温度的误差和滞后性，故在根据温度传感器检测到的温度利用水冷组件输送冷却水调整抛光的温度时，能够改善误差和滞后性，提高控制的准确性和稳定性，有利于改善抛光的质量和成功率。
附图说明
23.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
24.图1为本实用新型实施例中抛光机的结构示意图；
25.图2为本实用新型实施例中基盘、抛光头和温度触感器的结构示意图；
26.图3为本实用新型实施例中温度传感器的结构示意图。
27.图标：010
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抛光机；100
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机架；110
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基盘；120
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抛光垫；130
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抛光头；140
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温度传感器；141
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温度检测组件；150
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水冷组件；151
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冷水机；152
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冷却管道；161
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数据采集装置；162
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显示器。
具体实施方式
28.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和
示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
29.因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
30.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
31.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
32.在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
33.请参照图1，本实施例提供一种抛光机010，其能够用于对晶片进行化学机械抛光处理。
34.请参照图1，抛光机010包括机架100、基盘110、抛光垫120和抛光头130，基盘110和抛光头130均设置于机架100，抛光垫120设置于基盘110的第一端面，抛光头130位于抛光垫120的上方，且用于设置待抛光的晶片，在晶片设置于抛光头130的情况下，晶片位于抛光头130和抛光垫120之间。在使用时，可以将抛光液滴加于抛光垫120，使得晶片朝向抛光垫120的一侧、抛光垫120朝向晶片的一侧以及两者之间的抛光液之间形成抛光界面，并能够对晶片朝向抛光垫120的一侧进行抛光处理。
35.可选地，抛光机010还包括基盘驱动机构，基盘驱动机构与基盘110传动连接，用于驱动基盘110绕自身的转轴转动；其中，当基盘驱动机构驱动基盘110绕自身的转轴转动时，设置于基盘110的抛光垫120随基盘110同步转动。
36.进一步地，抛光机010还包括抛光头驱动机构，抛光头驱动机构与抛光头130传动连接，用于驱动抛光头130绕自身的转轴转动。
37.如此设置，可以利用抛光垫120和抛光头130的转动，高效地对设置于抛光头130的晶片进行抛光处理。
38.需要说明的是，基盘驱动机构和抛光头驱动机构均设置于机架100，且基盘驱动机构和抛光头驱动机构的结构和工作原理均与相关技术类似，在此不再赘述。
39.当然，在其他实施例中，可以择一的设置基盘驱动机构和抛光头驱动机构，即可以仅使基盘110和抛光头130两者中的一者能够绕自身的转轴转动。
40.抛光垫120设置于基盘110的第一端面的方式可以根据需要选择，本实施例的抛光垫120粘接于基盘110的第一端面。当然，在其他实施例中，抛光垫120还可以通过螺钉等紧
固件连接于基盘110等，在此不作具体限定。
41.在抛光头130上设置待抛光的晶片的方式可以根据需要选择，例如：贴蜡、真空吸附或通过载具放置等，具体地设置方式与相关技术类似，在此不再赘述。
42.请参照图1、图2和图3，本实施例的抛光机010还包括温度传感器140和水冷组件150，温度传感器140设置于基盘110，用于检测抛光垫120的温度；水冷组件150用于将冷却水输送至基盘110的第二端面。这样一来，可以利用设置于基盘110的温度传感器140实时的检测抛光垫120的温度，即检测在抛光过程中实时、可靠、准确的检测抛光界面的温度，并根据温度传感器140检测温度利用水冷组件150将冷却水输送至基盘110的第二端面调节抛光盘的温度，由于将温度传感器140设置于基盘110，改善了温度传感器140检测温度的误差和滞后性，故在根据温度传感器140检测到的温度利用水冷组件150输送冷却水调整抛光的温度时，能够改善误差和滞后性，提高控制的准确性和稳定性，有利于改善抛光的质量和成功率。
43.相关技术中，将温度传感器140设置于抛光头130的上方，检测距离远，检测结果误差大且具有延时性，在此基础上进行冷却，则会进一步导致误差和滞后性，则难以保证抛光过程中的温度控制的准确性和稳定性，不利于抛光的质量和成功率。而本实施例将温度传感器140设置于基盘110，间距距离近，能够有效地降低检测误差和延时性，在此基础上通过冷却控制抛光温度，有效地确保了准确性和稳定性，有利于提升抛光的质量和成功率。
44.抛光机010设置的抛光头130的数量可以根据需要选择，本实施例的抛光机010包括多个抛光头130，多个抛光头130环绕基盘110的轴线分布。具体地，本实施例的抛光机010包括四个抛光头130，四个抛光头130环绕基盘110的轴线均匀地分布。当然，在其他实施例中，抛光机010的抛光头130的数量还可以是一个、两个、三个等，在此不作具体限定。
45.请参照图2，本实施例的抛光机010包括温度检测组件141，温度检测组件141包括多个温度传感器140，抛光头130的截面呈圆形，温度检测组件141能够与抛光头130相对，且在温度检测组件141与抛光头130相对的情况下，多个温度传感器140沿抛光头130的径向间隔分布。如此设置，能够利用温度检测组件141更加可靠地检测到抛光界面的温度，以便于更加可靠、及时地控制抛光温度。
46.需要说明的是，上述温度检测组件141能够与抛光头130相对是指：在基盘110绕自身的轴线转动的过程中，基盘110能够转动至使温度检测组件141与抛光头130相对的位置。
47.进一步地，本实施例的抛光机010包括四个温度检测组件141，四个温度检测组件141能够与四个抛光头130一一对应；每个温度检测组件141均包括三个温度传感器140，在温度检测组件141与抛光头130相对的情况下，其中一个温度传感器140与对应地抛光头130的中心相对，另外两个温度传感器140分布于抛光头130的中心的两侧。如此设置，能够使每个抛光头130相对的抛光界面的温度都由对应的温度检测组件141可靠地进行检测。
48.需要说明的是，本实施例的四个温度检测组件141一共具有12个温度传感器140，12个温度传感器140中每4个组成环绕基盘110的中心轴均匀分布，以形成三个同心圆。
49.当然，在其他实施例中，温度检测组件141的数量还可以是一个、两个等，在此不作具体限定。在其他实施例中，温度检测组件141的温度传感器140的数量还可以是一个、两个或四个等，在此不作具体限定。
50.应当理解，在其他实施例中，温度检测组件141的多个温度传感器140可以呈环状
分布，或者还可以呈矩形阵列分布等，在此不作具体限定。
51.可选地，温度传感器140为非接触式红外温度传感器，这样一来，即可利用设置于基盘110的温度传感器140采用非接触的测温方法，测量化学机械抛光过程中抛光垫120的温度，由于非接触式的测温，不需要温度传感器140接触到抛光垫120，即可利用红外辐射原理得到抛光垫120的表面温度，检测结果准确、可靠性，而且非接触式红外温度传感器的反应速度快，测得的抛光盘温度时效性高，有效地改善了延时性问题。
52.需要说明的是，非接触式红外温度传感器的检测原理与相关技术类似，在此不再赘述。
53.应当理解，在其他实施例中，温度传感器140还可以选择具有其他工作原理的温度传感器。
54.需要说明的是，本实施例的温度传感器140可以设置于基盘110内，以确保检测的准确性，而且不会干涉抛光过程的进行。在其他实施例中，温度传感器140还可以设置于基盘110的第二端面，只要使温度传感器140能够检测到抛光垫120的温度，且不会受到抛光过程的损伤即可。
55.请参照图1，本实施例的水冷组件150包括冷水机151和与冷水机151连接的冷却管道152，冷却管道152设置于基盘110的第二端面，冷水机151用于向冷却管道152输送冷却水，以使冷却水在冷却管道152的引导下流向基盘110的第二端面。如此设置，通过基盘110的第二端面的冷却管道152内的冷却水使基盘110以及设置于基盘110的抛光垫120降温，进而实现对抛光界面温度的控制；而且使与冷水机151连接的冷却管道152设置于基盘110的第二端面，还能够避免对抛光作业的干涉。
56.需要说明的是，冷却管道152和冷水机151的连接可以形成循环流动的形式，即从冷水机151流入冷却管道152内的冷却水，可以再经冷却管道152流回冷水机151，这样一来，能节省冷却水的投入。当然，在其他实施例中，冷水机151可以与水源连接，从冷水机151流入冷却管道152的冷却水可以直接排出。
57.需要说明的是，冷却管道152设置于基盘110的第二端面的方式可以根据需要选择，例如：冷却管道152可以粘接于基盘110的第二端面，或者卡接于基盘110的第二端面等，在此不作具体限定。
58.本实施例中，温度传感器140与水冷组件150通信连接；具体地，温度传感器140与冷水机151通信连接；这样一来，可以通过温度传感器140输出的温度检测信号调整冷水机151提供的冷却水的流量和温度。
59.请参照图1，进一步地，抛光机010还包括数据采集装置161，温度传感器140通过数据采集装置161与水冷组件150通信连接；具体地，温度传感器140通过数据采集装置161与冷水机151通信连接。如此设置，可以通过数据采集装置161接收温度传感器140输出的检测信号，并根据检测信号控制冷水机151调整冷却水的流量和温度，例如：当温度传感器140检测到的抛光垫120的温度高于抛光所需的温度时，控制冷水机151增大冷却水在冷却管道152中的流量和降低冷却水的温度；当温度传感器140检测到抛光垫120的温度低于抛光所需的温度时，控制冷水机151减小冷却水在冷却管道152中的流量和增大冷却水的温度。
60.应当理解，在其他实施例中，当温度传感器140检测到抛光垫120的温度不符合需要时，可以仅调整冷却水在冷却管道152中的流量或只调整冷却水的温度。
61.需要说明的是，温度传感器140和数据采集装置161可以通过无线通信的方式传递检测信号，例如：wifi、蓝牙等，即温度传感器140通过无线通信的方向给数据采集装置161发送检测信号。当然，在其他实施例中，温度传感器140还可以通过电缆与数据采集装置161电连接，以使两者形成有线通信。
62.进一步地，数据采集装置161和冷水机151的通信连接可以采用无线或有线的方式，在此不作具体限定。
63.还需要说明的是，数据采集装置161可以采用相关技术提供的可编辑逻辑控制器等，其具有数据采集部分和数据传输部分，数据采集部分用于采集温度传感器140的检测数据，数据传输部分用于将采集的检测数据对应的控制信号发送至冷水机151。
64.请参照图1，本实施例的抛光机010还包括显示器162，显示器162与温度传感器140通信连接；具体地，显示器162通过数据采集装置161与温度传感器140通信连接。如此设置，便于在温度传感器140将检测到的抛光垫120的温度的检测信号发送至数据采集装置161时，由数据采集装置161控制显示器162显示对应的温度值，以便于用户快速的掌握抛光垫120的工作温度，有利于确保抛光的顺利开展。
65.需要说明的是，显示器162与数据采集装置161可以采用有线或无线的通信连接方式，在此不作具体限定。
66.本实施例提供的抛光机010能够用于对晶片进行抛光，使用方法包括：将晶片设置于抛光头130朝向基盘110的一端，将抛光垫120设置于基盘110的第一端面，使得设置于抛光头130的晶片与抛光垫120接触，向抛光垫120滴加抛光液即可开始进行抛光作业。
67.综上所述，本实用新型的抛光机010可以利用设置于基盘110的温度传感器140实时的检测抛光垫120的温度，即检测在抛光过程中实时、可靠、准确的检测抛光界面的温度，并根据温度传感器140检测温度利用水冷组件150将冷却水输送至基盘110的第二端面调节抛光盘的温度，由于将温度传感器140设置于基盘110，改善了温度传感器140检测温度的误差和滞后性，故在根据温度传感器140检测到的温度利用水冷组件150输送冷却水调整抛光的温度时，能够改善误差和滞后性，提高控制的准确性和稳定性，有利于改善抛光的质量和成功率。
68.以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。