專利名稱：一種脈動緩沖器及研磨液供應系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及半導體制造中的化學機械研磨技術領域，特別涉及一種脈動緩沖器及研磨液供應系統(tǒng)。
背景技術：
化學機械拋光(CMP)為芯片加工中必不可少的一道工藝，隨著半導體芯片技術的進一步發(fā)展，機械研磨拋光技術的作用舉足輕重，對研磨液本身質量及供應條件的要求也更為苛刻。在研磨液供應系統(tǒng)中，通常采用泵將研磨液存儲容器中的研磨液抽取至研磨液供應管道中，最終將將研磨液供應到研磨機臺上。在輸送研磨液時，當泵在起動和關閉時，液體沖擊研磨液供應管道，會產(chǎn)生的嚴重水擊，即存在水錘現(xiàn)象。同時，泵采用的“吸取-壓送”的往返動作使研磨液供應管道中的液體存在著與泵體中活塞作用頻率相同的明顯的壓力波動即存在脈動現(xiàn)象。由于脈動現(xiàn)象的存在，泵運轉供出的研磨液壓力幾乎成正弦函數(shù)變化，當設定壓力為IlOKpa時，研磨液供應管道中的壓力變化范圍可達lOOKpa，這樣產(chǎn)生的水錘現(xiàn)象和脈動現(xiàn)象對研磨液供應管道的損耗較為嚴重，不穩(wěn)定的管道壓力對研磨液本身及其供應質量也具有負面影響。為避免產(chǎn)生上述的水錘和脈動現(xiàn)象，現(xiàn)有技術中通常采用增設緩沖器使研磨液供應管道中流出的液體壓力和流量平穩(wěn)?，F(xiàn)有技術中的緩沖器分為氣囊式、空氣式和膜片式等。氣囊式緩沖器為在殼體的內部設置有一個皮囊，皮囊內有一定壓力的氣體。當流經(jīng)緩沖器的液體壓力過大時，在液體壓力的作用下，壓迫皮囊吸收一定的壓力能；當流經(jīng)緩沖器的液體壓力偏低時，皮囊將在囊內壓縮氣體的作用下釋放能量，以求保證管道內的液體壓力平衡，消除脈動現(xiàn)象。空氣式緩沖器通過向殼體內通入一定氣壓的氣體使流經(jīng)緩沖器的液體壓力保持平衡。膜片式緩沖器通過在殼體內設置一個隔膜將殼體分為上下兩個腔體。 下腔體通過被輸送液體，上腔體通入壓縮氣體，通過上腔體內的壓縮氣體吸收液體的脈動， 使管道內的液體壓力和流量平穩(wěn)。但現(xiàn)有技術中的各種脈動緩沖器均具有其各自的缺點空氣式緩沖器會因氣體在輸送液體中溶解而使其緩沖效果衰減；膜片式緩沖器通過隔膜分隔的壓縮氣體腔室的伸縮活動范圍有限，其只能上下伸縮，不能左右伸縮，而氣囊式緩沖器中的氣囊伸縮空間靈活， 其上下左右均可被壓縮或釋放，因此膜片式緩沖器的緩沖效果不如氣囊式緩沖器，而氣囊式緩沖器的成本又較高。

發(fā)明內容
本發(fā)明要解決的技術問題在于提供脈動緩沖器，以解決通過泵向管道抽取液體時產(chǎn)生水錘現(xiàn)象和脈動現(xiàn)象的問題。本發(fā)明要解決的技術問題還在于提供一種研磨液供應系統(tǒng)，以解決過泵向管道抽取研磨液時產(chǎn)生水錘現(xiàn)象和脈動現(xiàn)象的問題。
為解決上述技術問題，本發(fā)明提供一種脈動緩沖器，包括殼體，所述殼體的兩側分別設置有液體入口和液體出口 ；所述殼體內設置有氣體腔，其特征在于，所述氣體腔的側壁由可伸縮的伸縮膜組成，所述氣體腔的頂面和底面由隔膜和所述殼體的底面組成，所述伸縮膜的一端固定于所述殼體的底面，另一端固定連接所述隔膜；所述氣體腔內設置有中心軸和中心軸套，所述中心軸套的底面固定于所述殼體的底面，所述中心軸套的頂面設置有開口，所述中心軸通過所述中心軸套頂面的開口，其第一端連接所述隔膜，第二端位于所述中心軸套內；所述中心軸的第二端具有限位末端，所述限位末端的寬度大于所述中心軸套頂面的開口的間距；所述氣體腔的底面設置有氣體入口，用于向所述氣體腔內通入壓縮氣體?？蛇x的，所述限位末端與所述中心軸一體形成。可選的，所述限位末端為獨立部件，通過螺紋與所述中心軸連接。可選的，所述殼體底面的外側還固定有中心軸套底座，所述中心軸底座與所述中心軸套的底面連接固定，使所述中心軸套固定于所述殼體的底面?？蛇x的，所述隔膜和所述伸縮膜的材質為聚四氟乙烯。本發(fā)明還提供了一種采用了上述脈動緩沖器的研磨液供應系統(tǒng)，包括研磨液存儲裝置、研磨液供應管道、研磨液供給口、泵和脈動緩沖器，所述研磨液供應管道依次將所述研磨液存儲裝置、泵、脈動緩沖器和所述研磨液供給口連接?？蛇x的，還包括研磨液回流管道，所述研磨液回流管道的一端連接所述研磨液供給口，另一端連接所述研磨液供應裝置?？蛇x的，所述研磨液供給口還連接將研磨液分配到研磨機臺的分配管道?？蛇x的，所述分配管道為多個，用于將研磨液分配至不同的研磨機臺?？蛇x的，所述研磨液存儲裝置為多個，所述研磨液供應管道同時連接至所述多個研磨液存儲裝置中。可選的，所述研磨液存儲裝置為多個，所述研磨液供應管道和所述研磨液回流管道同時連接至所述多個研磨液存儲裝置中。本發(fā)明提供的脈動緩沖器綜合了氣囊式脈動緩沖器和膜片式脈動緩沖器的特點， 通過隔膜和伸縮膜組成的氣體腔密封性極好且耐酸堿耐高壓；氣體腔內的中心軸不但能夠上下自由伸縮，且可在一定范圍的左右擺動，使得氣體腔的體積變化更為靈活；同時中心軸上位于中心軸套內的限位末端限制氣體腔膨脹到一定體積時不再繼續(xù)膨脹，從而可以保護隔膜不會因氣體腔的過度膨脹而變形。本發(fā)明的脈動緩沖器結構簡單，結構內無金屬部件， 相較其他種類的脈動緩沖器體積更小，基本上可消除水錘現(xiàn)象和脈動現(xiàn)象，具有很好的平滑脈動效果。本發(fā)明提供的研磨液供應系統(tǒng)由于采用了本發(fā)明的脈動緩沖器，可很好的消除研磨液供應管道的脈動現(xiàn)象，保證了研磨的供應質量，延長了研磨液供應系統(tǒng)特別是研磨液過濾器的壽命。


圖1為本發(fā)明的脈動緩沖器的結構示意圖；圖2為使用了本發(fā)明的脈動緩沖器的研磨液供應系統(tǒng)的結構示意圖；圖3為實驗驗證使用和未使用本發(fā)明的脈動緩沖器時研磨液系統(tǒng)管道液體壓力變化的曲線圖。
具體實施例方式為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面結合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
做詳細的說明。本發(fā)明的脈動緩沖器及研磨液供應系統(tǒng)可被廣泛地應用到許多工藝中，并且可以利用多種適當?shù)牟牧现谱?，下面是通過較佳的實施例來加以說明，當然本發(fā)明并不局限于該具體實施例，本領域內的普通技術人員所熟知的一般的替換無疑地涵蓋在本發(fā)明的保護范圍內。其次，本發(fā)明利用示意圖進行了詳細描述，在詳述本發(fā)明實施例時，為了便于說明，示意圖不依一般比例局部放大，不應以此作為對本發(fā)明的限定。請參看圖1，圖1為本發(fā)明的脈動緩沖器的結構示意圖。如圖1所示，本發(fā)明的脈動緩沖器100包括殼體101，所述殼體101的兩側分別設置有液體入口 102和液體出口 103 ； 所述殼體101內設置有氣體腔106，所述氣體腔106的側壁由可伸縮的伸縮膜105組成，所述氣體腔106的頂面和底面由隔膜104和所述殼體101的底面組成，所述伸縮膜105的一端固定于所述殼體101的底面，另一端固定連接所述隔膜104 ；所述氣體腔106內設置有中心軸107和中心軸套108，所述中心軸套108的底面固定于所述殼體101的底面，所述中心軸套108的頂面設置有開口，所述中心軸107通過所述中心軸套108頂面的開口，其第一端連接所述隔膜104，第二端位于所述中心軸套108內；所述中心軸107的第二端具有限位末端 109，所述限位末端109的寬度大于所述中心軸套108頂面的開口的間距；所述氣體腔106 的底面設置有氣體入口 110，用于向所述氣體腔106內通入壓縮氣體。所述限位末端109可以與所述中心軸107—體形成，也可以是獨立部件，通過螺紋與所述中心軸107連接。所述殼體101底面的外側還固定有中心軸套底座111，所述中心軸套底座111與所述中心軸套108的底面連接固定，使所述中心軸套108固定于所述殼體101的底面。所述隔膜104和伸縮膜105的材質為聚四氟乙烯。聚四氟乙烯具有很好的耐酸堿性和伸縮性，能夠起到很好的密閉和伸縮作用，由其形成的所述氣體腔106具備耐腐蝕、耐摩擦和伸縮性好等優(yōu)良特性。本發(fā)明的脈動緩沖器在使用時，通過氣體腔106的底面設置的氣體入口 110向氣體腔106內通入一定壓強的壓縮空氣，與脈動緩沖器相連的管道內的液體通過液體入口 102進入脈動緩沖器。當管道內的液體壓力升高時，進入脈動緩沖器的液體壓縮氣體腔 106，中心軸107上的限位末端109向中心軸套108的底面方向移動，氣體腔106的體積變小，使得脈動緩沖器內的液體壓力被氣體腔106吸收，通過液體出口 103流出到管道中的液體壓力得以平緩；當管道內的液體壓力下降時，氣體腔106內的壓縮氣體膨脹，中心軸107 上的限位末端109向中心軸套108的頂面方向移動，進而將脈沖緩沖器內的液體通過液體出口 103壓入管道。但由于限位末端109的寬度大于中心軸套108頂面開口的間距，當限位末端109移動至中心軸套108頂面時隔膜104即不可再向上移動，即氣體腔106達到可伸縮的最大體積，從而可以保護隔膜104不會因氣體腔106的過度膨脹而變形。同時由于中心軸套108頂面設置有開口，當氣體腔106被壓縮或膨脹時，中心軸107除了可以在中心軸套108內進行上下移動之外，還可以在中心軸套108頂面的開口范圍內進行一定角度的左右傾斜移動，使得氣體腔106能夠更為靈活的被壓縮和膨脹，可更好的平緩脈沖緩沖器內的液體脈動現(xiàn)象。請參看圖2，圖2為使用了本發(fā)明的脈動緩沖器的研磨液供應系統(tǒng)的結構示意圖。 如圖2所示，本發(fā)明的研磨液供應系統(tǒng)包括研磨液存儲裝置200、研磨液供應管道300、研磨液供給口 400、泵600和脈動緩沖器100，還可包括研磨液回流管道500。所述研磨液供應管道300依次將所述研磨液存儲裝置200、泵600、脈動緩沖器100和所述研磨液供給口 400 連接。所述研磨液回流管道500的一端連接所述研磨液供給口 400，另一端連接所述研磨液供應裝置200。所述研磨液供給口 400還可連接將研磨液分配到研磨機臺的分配管道700， 所述分配管道700可以有多個，將研磨液分配至不同的研磨機臺。所述研磨液存儲裝置200 可以為多個，所述研磨液供應管道300和所述研磨液回流管道500可同時連接至所述多個研磨液存儲裝置200中。使用時，所述研磨液存儲裝置200內存儲的研磨液通過所述泵600被抽取至所述研磨液供應管道300內，研磨液通過所述脈沖緩沖器100時，其液體的脈動現(xiàn)象被消除，所述研磨液供應管道300內研磨液的壓力和流量被平衡；使得穩(wěn)定壓力和流量的研磨液被輸送至所述研磨液供給口 400，其后研磨液通過所述分配管道700被分配到不同研磨機臺。由于不同研磨制程所需研磨液供應流量及壓力的不同，多余的研磨液還可通過連接至所述研磨液供給口 400上的研磨液回流管道500回流到所述研磨液存儲裝置200中。請參看圖3，圖3為實驗驗證使用和未使用本發(fā)明的脈動緩沖器時研磨液系統(tǒng)管道液體壓力變化的曲線圖。圖3中橫軸代表時間，縱軸代表管道壓力，如圖3所示，通過實驗驗證，在使用研磨液為SS25E、流速為5Gpa蠕動泵、管道背壓調節(jié)為IlOKpa的條件下，實驗結果表明無脈動緩沖器時管道實際背壓變化范圍達到lOOKpa，而使用了本發(fā)明的脈動緩沖器之后的管道背壓變化范圍降低為IOKpa以內。因此設置了本發(fā)明的脈動緩沖器后的研磨液供應系統(tǒng)內管道壓力變化范圍可由IOOKpa降低到IOKpa左右，可消除管道內研磨液脈動90%的脈動現(xiàn)象。顯然，本領域的技術人員可以對本發(fā)明進行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權利要求及其等同技術的范圍之內，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內。
權利要求
1.一種脈動緩沖器，包括殼體，所述殼體的兩側分別設置有液體入口和液體出口 ；所述殼體內設置有氣體腔，其特征在于，所述氣體腔的側壁由可伸縮的伸縮膜組成，所述氣體腔的頂面和底面由隔膜和所述殼體的底面組成，所述伸縮膜的一端固定于所述殼體的底面，另一端固定連接所述隔膜；所述氣體腔內設置有中心軸和中心軸套，所述中心軸套的底面固定于所述殼體的底面，所述中心軸套的頂面設置有開口，所述中心軸通過所述中心軸套頂面的開口，其第一端連接所述隔膜，第二端位于所述中心軸套內；所述中心軸的第二端具有限位末端，所述限位末端的寬度大于所述中心軸套頂面的開口的間距；所述氣體腔的底面設置有氣體入口，用于向所述氣體腔內通入壓縮氣體。
2.如權利要求1所述的脈動緩沖器，其特征在于，所述限位末端與所述中心軸一體形成。
3.如權利要求1所述的脈動緩沖器，其特征在于，所述限位末端為獨立部件，通過螺紋與所述中心軸連接。
4.如權利要求1所述的脈動緩沖器，其特征在于，所述殼體底面的外側還固定有中心軸套底座，所述中心軸底座與所述中心軸套的底面連接固定，使所述中心軸套固定于所述殼體的底面。
5.如權利要求1所述的脈動緩沖器，其特征在于，所述隔膜的材質為聚四氟乙烯。
6.如權利要求1所述的脈動緩沖器，其特征在于，所述伸縮膜的材質為聚四氟乙烯。
7.一種采用了如權利要求1至6中任一權利要求所述的脈動緩沖器的研磨液供應系統(tǒng)，包括研磨液存儲裝置、研磨液供應管道、研磨液供給口、泵和脈動緩沖器，所述研磨液供應管道依次將所述研磨液存儲裝置、泵、脈動緩沖器和所述研磨液供給口連接。
8.如權利要求7所述的研磨液供應系統(tǒng)，其特征在于，還包括研磨液回流管道，所述研磨液回流管道的一端連接所述研磨液供給口，另一端連接所述研磨液供應裝置。
9.如權利要求7所述的研磨液供應系統(tǒng)，其特征在于，所述研磨液供給口還連接將研磨液分配到研磨機臺的分配管道。
10.如權利要求9所述的研磨液供應系統(tǒng)，其特征在于，所述分配管道為多個，用于將研磨液分配至不同的研磨機臺。
11.如權利要求7所述的研磨液供應系統(tǒng)，其特征在于，所述研磨液存儲裝置為多個， 所述研磨液供應管道同時連接至所述多個研磨液存儲裝置中。
12.如權利要求8所述的研磨液供應系統(tǒng)，其特征在于，所述研磨液存儲裝置為多個， 所述研磨液供應管道和所述研磨液回流管道同時連接至所述多個研磨液存儲裝置中。
全文摘要
本發(fā)明提供一種脈動緩沖器，包括殼體，殼體的兩側分別設置有液體入口和液體出口；殼體內設置有氣體腔，氣體腔的側壁由可伸縮的伸縮膜組成，氣體腔的頂面和底面由隔膜和殼體的底面組成，伸縮膜的一端固定于殼體的底面，另一端固定連接隔膜；氣體腔內設置有中心軸和中心軸套，中心軸套的底面固定于殼體的底面，中心軸套的頂面設置有開口，中心軸通過中心軸套頂面的開口，其第一端連接隔膜，第二端位于中心軸套內；中心軸的第二端具有限位末端，限位末端的寬度大于中心軸套頂面的開口的間距；氣體腔的底面設置有氣體入口，用于向氣體腔內通入壓縮氣體。該脈動緩沖器結構簡單，相較其他種類的脈動緩沖器體積更小，具有很好的平滑脈動效果。
文檔編號F16L55/045GK102248489SQ20101018129
公開日2011年11月23日 申請日期2010年5月21日 優(yōu)先權日2010年5月21日
發(fā)明者余文軍, 曹開瑋, 柴求軍, 王懷鋒 申請人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司, 武漢新芯集成電路制造有限公司