[发明专利]一种Roll-to-Roll化学机械抛光装置及方法

说明书

本发明公开了一种Roll‑to‑Roll化学机械抛光装置及方法，该装置包括：抛光机构，用于对待抛光的衬底材料进行抛光；抛光包括：粗抛、半精抛和精抛；检测机构，与抛光机构连接，用于采集完成抛光的衬底材料的表面图像数据；上位机，分别与抛光机构和检测机构连接，用于根据表面图像数据通过神经网络算法生成抛光评价结果，并将抛光评价结果传输给抛光机构；抛光机构还用于根据抛光评价结果调整抛光参数；抛光参数包括衬底材料进料速度、抛光液流量、研抛轮转速、抛光界面压力、气体压力值和冲洗压力值。本发明采用神经网络算法对采集的参数进行实时的评估，提升工件表面加工质量以及化学机械抛光效率。

技术领域

本发明涉及化学机械抛光技术领域，特别是涉及一种Roll-to-Roll化学机械抛光装置及方法。

背景技术

超精密加工是高端机械制造领域的一个重要方向，是实现超高精度及全局平坦化的唯一加工技术，也是发展LED、芯片及高端集成电路技术的前提与基础。传统化学机械抛光方法都是在定压力、抛光液流量及研磨颗粒数量下进行，即界面抛光压力、抛光液流量及研磨颗粒数量一旦设定好之后，在整个研抛过程中维持恒定不变。事实上化学机械抛光过程中不同阶段对工件表面材料去除率、表面质量的要求都是不同的。粗抛光初始阶段工件表面存在较大粗糙度，要求材料去除率要高，这样能够提高化学机械抛光效率。而精抛阶段主要是为了提升工件表面加工质量，此时要求材料的去除率及发热量要低。此外，工件表面粗糙形貌、抛光垫表面特性等参数也都是实时变化的，定界面压力、抛光液流量及研磨颗粒流量的化学机械抛光工艺方法既不能得到最佳的工件表面质量，也不能进一步提升化学机械抛光效率。

发明内容

本发明的目的是提供一种Roll-to-Roll化学机械抛光装置及方法，能够提升工件表面加工质量以及化学机械抛光效率。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种Roll-to-Roll化学机械抛光装置，所述装置包括：

抛光机构，用于对待抛光的衬底材料进行抛光；所述抛光包括：粗抛、半精抛和精抛；

检测机构，与所述抛光机构连接，用于采集完成抛光的衬底材料的表面图像数据；

上位机，分别与所述抛光机构和所述检测机构连接，用于根据所述表面图像数据通过神经网络算法生成抛光评价结果，并将所述抛光评价结果传输给所述抛光机构；

所述抛光机构还用于根据所述抛光评价结果调整抛光参数；所述抛光参数包括衬底材料进料速度、抛光液流量、研抛轮转速、抛光界面压力、气体压力值和冲洗压力值。

可选地，所述抛光机构包括研抛轮、第一伺服电机、第一变频器和步进电机；

所述研抛轮，包括上研抛轮和下研抛轮，用于对所述待抛光的衬底材料进行抛光；所述抛光轮上设置有抛光垫；

所述第一变频器，分别与所述上位机和所述第一伺服电机连接，用于根据所述衬底材料进料速度控制所述第一伺服电机的转速；

所述第一伺服电机，与所述下研抛轮连接，用于带动所述下研抛轮转动；

所述步进电机，分别与所述上位机和所述上研抛轮连接，用于根据所述抛光界面压力调整所述上研抛轮与所述下研抛轮之间的中心距。

可选地，所述抛光机构还包括第一喷头、抛光液存储罐和电磁流量阀；

所述抛光液存储罐用于存储抛光液和研磨颗粒；

所述第一喷头用于向相邻所述研抛轮之间的所述衬底材料喷洒抛光液和研磨颗粒；

所述电磁流量阀，分别与所述上位机、所述第一喷头和所述抛光液存储罐连接，用于根据所述抛光液流量控制所述第一喷头喷洒的抛光液和研磨颗粒的流量。

可选地，所述抛光机构还包括第二喷头、清洗罐和压力泵；