[发明专利]抛光介质制备装置和方法、机械化学抛光设备和方法

说明书

本发明涉及抛光领域，公开了一种抛光介质制备装置和方法、机械化学抛光设备和方法。其中，所述一种抛光介质制备装置包括用于储存抛光液的储液罐、用于向所述储液罐内释放预定压力气体的气压泵、第一管道和第二管道；所述第一管道的一端与所述气压泵的出气口连接，另一端从所述储液罐的进液口延伸至所述储液罐的底部；所述第二管道从所述储液罐的底部延伸至所述储液罐外；所述第一管道延伸至所述储液罐的底部的一端设置有螺旋增压结构，所述螺旋增压结构用于促进从所述第一管道释放的气体与所述储液罐内的抛光液充分混合，以形成抛光介质。通过上述技术上方案，能够制备满足高效率抛光和高品质抛光的抛光介质。

技术领域

本发明涉及抛光技术领域，具体地涉及一种抛光介质制备装置和方法、机械化学抛光设备和方法。

背景技术

随着工业产品，自动化、智能化的进程不断加深，半导体芯片在尖端领域以及民生领域的应用市场快速成长。据统计，我国每年进口芯片2000亿美元以上，超过石油成为第一大进口产品。然而我国虽然具有比较完善的半导体产业链，但制造能力却只能满足低密度晶体管芯片的生产，在新能源汽车、大功率电器、5G通讯网络以及航空航天等尖端科技领域，还无法自给自足，需求上存在着巨大缺口。高端电子芯片严重依赖于进口，其主要原因是制造能力无法满足设计要求。因此，对于半导体产业链的构建以及关键工艺的自主突破，已经势在必行。

随着芯片布线的微细化、3D多层配线以及外延层生长的需要，对于半导体基板的表面必须具有TTV1um、Ra0.3nm、无划痕、无损伤层等等，极为严格的要求。为实现上述要求，作为半导体制程前端的机械化学抛光工艺，成为半导体从材料到芯片的至关重要的一步。机械化学抛光需要将前道工序，如切割、研磨、研销等工艺过程中，在半导体基板表面产生的划伤、表面损伤等，必须全部清除并且不能产生新的损伤，因此对抛光时使用的抛光液、抛光垫以及抛光设备的要求极为严格，这样就造成加工后半导体表面基板的精度和品质极高，但加工效率极为低下，根据半导体材料的不同，机械化学抛光效率通常为数纳米/分～数微米/分的范围，尤其是近年第三代半导体材料的出现，由于其物理化学特性极为稳定，硬度也仅次于金刚石，其机械化学抛光效率只有几十纳米/小时。这使得机械化学抛光成为半导体前段工程耗材消耗成本最高的一道工序。因此，迫切需要一种既能保证半导体基板表面高品质，又具有高效率的抛光设备和方法。

发明内容

针对现有半导体材料机械化学抛光技术的不足，本发明提出一种抛光介质制备装置和方法以及机械化学抛光设备和方法，以实现对半导体材料进行高效率、高品质的机械化学抛光。

为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种抛光介质制备装置，所述抛光介质制备装置包括用于储存抛光液的储液罐、用于向所述储液罐内释放预定压力气体的气压泵、第一管道和第二管道；所述第一管道的一端与所述气压泵的出气口连接，另一端从所述储液罐的进液口延伸至所述储液罐的底部；所述第二管道从所述储液罐的底部延伸至所述储液罐外；所述第一管道延伸至所述储液罐的底部的一端设置有螺旋增压结构，所述螺旋增压结构用于促进从所述第一管道释放的气体与所述储液罐内的抛光液充分混合，以形成抛光介质。

反应气体经过气压泵的增压后沿所述第一管道注入所述储液罐，基于螺旋增压结构的设置，能够使得所述反应气体与所述抛光液形成漩涡，充分混合形成抛光介质；反应气体一部分在高压下溶解于抛光液中，另一部分以气泡结构悬浮于抛光液中；混合了反应气体的抛光液经所述第二管道流出。通过上述技术上方案，反应气体的成分、压力以及抛光液的成分均可以根据生产需求进行调配设置，以能够制备满足高效率抛光和高品质抛光的抛光介质。

进一步地，所述抛光介质制备装置还包括第三管道和储气罐，所述第三管道的一端与所述气压泵的进气口连接，另一端与所述储气罐的出气口连接。

进一步地，所述第二管道上设置有用于控制所述第二管道中流体的流量的阀门。