一种化学机械研磨装置和化学机械研磨方法与流程

本发明涉及化学机械研磨技术领域，具体为一种化学机械研磨装置和化学机械研磨方法。

背景技术：

化学机械研磨，晶圆制造中，随着制程技术的升级、导线与栅极尺寸的缩小，光刻(lithography)技术对晶圆表面的平坦程度(non-uniformity)的要求越来越高，ibm公司于1985年发展cmos产品引入，并在1990年成功应用于64mb的dram生产中。1995年以后，cmp技术得到了快速发展，大量应用于半导体产业。化学机械研磨亦称为化学机械抛光，其原理是化学腐蚀作用和机械去除作用相结合的加工技术，是机械加工中唯一可以实现表面全局平坦化的技术。

现有的技术存在功能不完善，不方便使用的问题，研磨完成的物料不能自动运出设备外。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供了一种化学机械研磨装置和化学机械研磨方法，达到解决上述问题的目的。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种化学机械研磨装置，包括箱体，所述箱体内壁底部的右侧安装有传送装置，所述传送装置由传送带和支架组成，所述箱体内部的上方安装有夹取装置，所述夹取装置由滑块一、夹爪和丝杠一组成，所述箱体的中部安装有浸泡机构，所述浸泡机构有底座和浸泡箱组成，所述浸泡箱的内部安装有工装夹具，所述箱体的顶部安装有传动机构，所述浸泡箱的上方设有研磨机构，所述浸泡箱的左侧固定连接有水箱内装有化学研磨药水，所述水箱通过管道与浸泡箱连接。

优选的，所述箱体的右端安装有箱门，所述箱门对置安装，所述箱门的一端通过铰接柱与箱体的右侧铰接，使传送装置可以平移到箱体的外部，从而方便放置物料。

优选的，所述支架固定连接在传送带的底部，所述支架的形状为直角梯形，所述支架的底部固定连接有滑板，所述滑板的下表面与箱体的内壁底部滑动连接，所述滑板的左侧固定连接有液压推杆一，所述液压推杆一通过凸块固定连接在箱体的内壁底部。

优选的，所述夹爪安装在滑块一的底部，所述滑块一顶部的限位块与箱体内壁顶部的限位槽滑动连接，所述夹爪的顶部与滑块一底部的凹槽之间固定连接有液压推杆二，所述丝杠一的两端在箱体的内壁两端固定连接有轴承一，所述丝杠一的两端与轴承一传动连接，所述滑块一的一侧与丝杠一通过丝杠螺母连接。

优选的，所述所述丝杠一的右端安装有步进电机一，所述步进电机一通过连接板与箱体的内壁侧面固定连接，所述丝杠一的右端与步进电机一的左端均固定连接有皮带轮一，两个所述皮带轮一之间通过皮带一传动连接。

优选的，所述浸泡箱固定连接在底座的顶部，所述底座的底部与浸泡箱之间安装有两个活动杆，两个所述活动杆的中部互相铰接，两个所述活动杆之间铰接有液压推杆三，两个所述活动杆的上下两端在浸泡箱的底部和底座的内壁底部均开有滑孔，两个所述活动杆的两端固定连接有滑柱，所述滑柱与滑孔滑动连接，所述工装夹具的底部固定连接有液压推杆二，所述液压推杆二的底部固定连接有底板，所述底板固定连接在浸泡箱的内壁底部。

优选的，所述传动机构包括步进电机二，所述步进电机二固定连接在箱体的内壁底部，所述箱体的顶部安装有丝杠二，所述丝杠二的两端在箱体的顶部固定连接有轴承二，所述丝杠二的两端与轴承二转动连接，所述丝杠二的左端和步进电机二的左端均固定连接有皮带轮二，两个所述皮带轮二通过皮带二传动连接。

优选的，所述研磨机构包括滑块二，所述滑块二位于箱体的顶部并且通过丝杠螺母与丝杠二连接，所述滑块二的底部贯穿进箱体内部固定连接有固定块，所述滑块二下表面的两端固定连接有滚轮，所述滚轮与箱体顶部的滚槽连接，所述固定块的下方设有活动板，所述固定块的底部固定连接有限位杆，所述活动板的四角与限位杆滑动连接，所述活动板与固定块之间固定连接有液压推杆四，所述固定块的底部凹槽内固定连接有步进电机三，所述步进电机三底部固定连接有转轴，所述转轴的底部与活动板中部的轴承三转动连接，所述活动板的下方设有研磨轮，所述转轴的底部与研磨轮的顶部固定连接。

一种化学机械研磨方法，包括以下步骤：

s1、将需要研磨的物料放置在传送装置上，然后传送装置正转将物料运行到传送装置的左侧，然后夹取装置上的夹爪工作将物料夹起，并且液压推杆二工作将夹爪向上运动，使物料上升；

s2、当物料被夹取装置夹起并且上升后，步进电机一转动，带动丝杠一转动，然后经过丝杠螺母的作用使夹取装置向左移动，然后移动至工装夹具的上方，并且工装夹具将物料夹持牢固，进行下一道工序；

s3、液压推杆三伸缩使活动杆向内运动，两个活动杆运动使浸泡箱上升，并且浸泡箱内部的液压推杆二控制工装夹具的高度，从而方便物料可以获得合适的工作高度；

s4、步进电机二带动丝杠二转动，从而使研磨机构可以左右平移，并且研磨机构上的步进电机三带动研磨轮转动，并且液压推杆四带动活动板下降或上升，使研磨轮可以与物料挤压，达到研磨的作用。

本发明提供了一种化学机械研磨装置和化学机械研磨方法。具备以下有益效果：

1、本发明通过将需要研磨的物料放置在传送装置上，然后传送装置正转将物料运行到传送装置的左侧，然后夹取装置上的夹爪工作将物料夹起，并且液压推杆二工作将夹爪向上运动，使物料上升。

2、本发明通过步进电机一转动，带动丝杠一转动，然后经过丝杠螺母的作用使夹取装置向左移动，然后移动至工装夹具的上方，并且工装夹具将物料夹持牢固，从而方便进行下一道工序。

3、本发明通过液压推杆三伸缩使活动杆向内运动，两个活动杆运动使浸泡箱上升，并且浸泡箱内部的液压推杆二控制工装夹具的高度，从而方便物料可以获得合适的工作高度。

4、本发明通过步进电机二带动丝杠二转动，从而使研磨机构可以左右平移，并且研磨机构上的步进电机三带动研磨轮转动，并且液压推杆四带动活动板下降或上升，使研磨轮可以与物料挤压，达到研磨的作用，并且浸泡箱的装置化学研磨剂，最终可以达到化学机械研磨的作用。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明俯视图；

图3为本发明研磨机构的结构图；

图4为本发明右视图；

图5为本发明夹取装置的结构图；

图6为本发明传动装置的结构图；

图7为本发明浸泡机构的结构图。

图中：1箱体、2箱门、3传送装置、301传送带、302支架、303滑板、304液压推杆一、4夹取装置、401滑块一、402夹爪、403液压推杆一、404丝杠一、405轴承一、406步进电机一、407皮带轮一、408皮带一、5浸泡机构、501底座、502浸泡箱、503活动杆、504滑柱、505滑孔、506液压推杆三、507工装夹具、508底板、509液压推杆二、6传动机构、601步进电机二、602丝杠二、603轴承二、604皮带轮二、605皮带二、7研磨机构、701滑块二、702丝杠二、703滚轮、704活动板、705限位杆、706液压推杆四、707研磨轮、708步进电机三、709转轴、710轴承三、8水箱。

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。

所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1-7所示，本发明提供一种技术方案：一种化学机械研磨装置，包括箱体1，箱体1内壁底部的右侧安装有传送装置3，传送装置3由传送带301和支架302组成，箱体1内部的上方安装有夹取装置4，夹取装置4由滑块一401、夹爪402和丝杠一404组成，箱体1的中部安装有浸泡机构5，浸泡机构5有底座501和浸泡箱502组成，浸泡箱502的内部安装有工装夹具507，箱体1的顶部安装有传动机构6，浸泡箱502的上方设有研磨机构7，浸泡箱502的左侧固定连接有水箱8内装有化学研磨药水，水箱8通过管道与浸泡箱502连接。

箱体1的右端安装有箱门2，箱门2对置安装，箱门2的一端通过铰接柱与箱体1的右侧铰接，使传送装置3可以平移到箱体1的外部，从而方便放置物料。

支架302固定连接在传送带301的底部，支架302的形状为直角梯形，支架302的底部固定连接有滑板303，滑板303的下表面与箱体1的内壁底部滑动连接，滑板303的左侧固定连接有液压推杆一304，液压推杆一304通过凸块固定连接在箱体1的内壁底部。

夹爪402安装在滑块一401的底部，滑块一401顶部的限位块与箱体1内壁顶部的限位槽滑动连接，夹爪402的顶部与滑块一401底部的凹槽之间固定连接有液压推杆二403，丝杠一404的两端在箱体1的内壁两端固定连接有轴承一405，丝杠一404的两端与轴承一405传动连接，滑块一401的一侧与丝杠一404通过丝杠螺母连接。

丝杠一404的右端安装有步进电机一406，步进电机一406通过连接板与箱体1的内壁侧面固定连接，丝杠一404的右端与步进电机一406的左端均固定连接有皮带轮一407，两个皮带轮一407之间通过皮带一408传动连接。

浸泡箱502固定连接在底座501的顶部，底座501的底部与浸泡箱502之间安装有两个活动杆503，两个活动杆503的中部互相铰接，两个活动杆503之间铰接有液压推杆三506，两个活动杆503的上下两端在浸泡箱502的底部和底座501的内壁底部均开有滑孔505，两个活动杆503的两端固定连接有滑柱504，滑柱504与滑孔505滑动连接，工装夹具507的底部固定连接有液压推杆二509，液压推杆二509的底部固定连接有底板508，底板508固定连接在浸泡箱502的内壁底部。

传动机构6包括步进电机二601，步进电机二601固定连接在箱体1的内壁底部，箱体1的顶部安装有丝杠二602，丝杠二602的两端在箱体1的顶部固定连接有轴承二603，丝杠二602的两端与轴承二603转动连接，丝杠二602的左端和步进电机二601的左端均固定连接有皮带轮二604，两个皮带轮二604通过皮带二605传动连接。

研磨机构7包括滑块二701，滑块二701位于箱体1的顶部并且通过丝杠螺母与丝杠二602连接，滑块二701的底部贯穿进箱体1内部固定连接有固定块702，滑块二701下表面的两端固定连接有滚轮703，滚轮703与箱体1顶部的滚槽连接，固定块702的下方设有活动板704，固定块702的底部固定连接有限位杆705，活动板704的四角与限位杆705滑动连接，活动板704与固定块702之间固定连接有液压推杆四706，固定块702的底部凹槽内固定连接有步进电机三708，步进电机三708底部固定连接有转轴709，转轴709的底部与活动板704中部的轴承三710转动连接，活动板704的下方设有研磨轮707，转轴709的底部与研磨轮707的顶部固定连接。

一种化学机械研磨方法，包括以下步骤：

s1、将需要研磨的物料放置在传送装置3上，然后传送装置正转将物料运行到传送装置3的左侧，然后夹取装置4上的夹爪402工作将物料夹起，并且液压推杆二403工作将夹爪402向上运动，使物料上升；

s2、当物料被夹取装置4夹起并且上升后，步进电机一506转动，带动丝杠一404转动，然后经过丝杠螺母的作用使夹取装置4向左移动，然后移动至工装夹具507的上方，并且工装夹具507将物料夹持牢固，进行下一道工序；

s3、液压推杆三506伸缩使活动杆503向内运动，两个活动杆503运动使浸泡箱502上升，并且浸泡箱502内部的液压推杆二509控制工装夹具507的高度，从而方便物料可以获得合适的工作高度；

s4、步进电机二601带动丝杠二602转动，从而使研磨机构7可以左右平移，并且研磨机构7上的步进电机三708带动研磨轮707转动，并且液压推杆四706带动活动板704下降或上升，使研磨轮707可以与物料挤压，达到研磨的作用。

在使用时，将需要研磨的物料放置在传送装置3上，然后传送装置正转将物料运行到传送装置3的左侧，然后夹取装置4上的夹爪402工作将物料夹起，并且液压推杆二403工作将夹爪402向上运动，步进电机一506转动，带动丝杠一404转动，然后经过丝杠螺母的作用使夹取装置4向左移动，然后移动至工装夹具507的上方，并且工装夹具507将物料夹持牢固，液压推杆三506伸缩使活动杆503向内运动，两个活动杆503运动使浸泡箱502上升，并且浸泡箱502内部的液压推杆二509控制工装夹具507的高度，从而方便物料可以获得合适的工作高度，步进电机二601带动丝杠二602转动，使研磨机构7可以左右平移，并且研磨机构7上的步进电机三708带动研磨轮707转动，液压推杆四706带动活动板704下降或上升，使研磨轮707可以与物料挤压，达到研磨的作用，浸泡箱502的装置化学研磨剂，最终可以达到化学机械研磨的作用。

综上可得，本发明通过将需要研磨的物料放置在传送装置3上，然后传送装置正转将物料运行到传送装置3的左侧，然后夹取装置4上的夹爪402工作将物料夹起，并且液压推杆二403工作将夹爪402向上运动，使物料上升，通过步进电机一506转动，带动丝杠一404转动，然后经过丝杠螺母的作用使夹取装置4向左移动，然后移动至工装夹具507的上方，并且工装夹具507将物料夹持牢固，从而方便进行下一道工序，通过液压推杆三506伸缩使活动杆503向内运动，两个活动杆503运动使浸泡箱502上升，并且浸泡箱502内部的液压推杆二509控制工装夹具507的高度，从而方便物料可以获得合适的工作高度，通过步进电机二601带动丝杠二602转动，从而使研磨机构7可以左右平移，并且研磨机构7上的步进电机三708带动研磨轮707转动，并且液压推杆四706带动活动板704下降或上升，使研磨轮707可以与物料挤压，达到研磨的作用，并且浸泡箱502的装置化学研磨剂，最终可以达到化学机械研磨的作用。

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。

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