CN104416462A - 抛光垫修整盘的清洗装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种抛光垫修整盘的清洗装置，其包括清洗杯、清洗刷承载装置、清洗刷、中心喷嘴、第一阀门、动力纯水管路、驱动轴、轴承、气缸、电机、控制器；清洗刷，固定在清洗刷承载装置顶面；轴承上端固定在清洗刷承载装置，下端连接到气缸，气缸驱动轴承上下移动；驱动设置有通孔，枢固定在轴承内，上端穿出清洗刷承载装置，下端连接到电机；电机固定在轴承内，用于驱动轴旋转；中心喷嘴固定在驱动轴上端并同驱动轴的通孔连通；第一阀门连接在驱动轴下端的通孔及动力纯水管路间；动力纯水管路用于提供高压去离子水；控制器用于根据清洗触发信号及清洗结束信号控制气缸、电机及第一阀门工作。本发明，能确保抛光垫修整盘表面清洁。
Description
技术领域
本发明涉及半导体制造设备，特别涉及一种抛光垫修整盘的清洗装置。
背景技术
化学机械抛光（Chemical mechanical polisher，简称CMP）工艺，对硅片背面加压，并利用抛光垫使用化学研磨浆料研磨硅片正面，在研磨过程中需要抛光垫修整盘（conditional disk，简称CD）实时修整抛光垫，抛光垫修整盘由于接触到抛光垫研磨下来的废弃物和研磨浆料，抛光垫修整盘的表面金刚石颗粒间隙容易有结晶。抛光垫修整盘上结晶过多，无法有效地对抛光垫进行修整，未经有效修整的抛光垫会引起对硅片的研磨速率异常和引起硅片微划伤。
CMP业界常见的抛光垫修整盘的清洗装置，如图1所示，包括清洗杯（CLEAN CUP）7、喷嘴2；喷嘴2设置在清洗杯7边缘，喷嘴7喷射去离子水（Deionization Water），对抛光垫修整盘4进行冲洗。常见的抛光垫修整盘的清洗装置，对于研磨时间较长的抛光垫修整盘的表面的清洁作用很微弱，基本只能保持其表面湿润。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种抛光垫修整盘的清洗装置，能及时有效清除抛光垫修整盘表面的研磨浆料结晶，确保抛光垫修整盘表面清洁。
为解决上述技术问题，本发明提供的抛光垫修整盘的清洗装置，其包括清洗杯、清洗刷承载装置、清洗刷、中心喷嘴、第一阀门、动力纯水管路、驱动轴、轴承、气缸、电机、控制器；
所述清洗刷，固定在所述清洗刷承载装置顶面；
所述轴承，上端固定在所述清洗刷承载装置底面中部，下端穿出所述清洗杯的底部，并连接到所述气缸；
所述气缸，用于驱动所述轴承上下移动；
所述驱动轴，沿轴线设置有通孔；
所述驱动轴，枢固定在所述轴承内，上端穿出所述清洗刷承载装置的中央并同所述所述清洗刷承载装置固定在一起，下端连接到所述电机；
所述电机，固定在所述轴承内，用于驱动所述驱动轴绕轴线旋转；
所述中心喷嘴，固定在所述驱动轴上端并同所述驱动轴的通孔连通；
所述第一阀门，一端同所述驱动轴下端的通孔连通，另一端同动力纯水管路连通；
所述动力纯水管路，用于提供高压去离子水；
所述控制器，用于根据清洗触发信号及清洗结束信号，控制所述气缸、电机及第一阀门工作。
较佳的，抛光垫修整盘的清洗装置，还包括边缘喷嘴、第二阀门；
所述边缘喷嘴，设置在所述清洗杯的外侧上方；
所述第二阀门，一端同所述边缘喷嘴连通，另一端同动力纯水管路连通；
所述控制器，还用于根据清洗触发信号及清洗结束信号，控制所述第二阀门动作。
较佳的，所述清洗杯的侧壁，设置有一溢流孔；
所述清洗杯的底部，设置有一排液阀；
所述排液阀，上端连通到所述清洗杯内，下端连通到所述清洗杯外；
所述控制器，还用于根据清洗触发信号及清洗结束信号，控制所述排液阀动作。
较佳的，所述控制器，当接收到清洗触发信号：
控制所述电机，驱动所述驱动轴绕轴线以设定转速旋转，经过第一时间后停止驱动；
控制所述气缸，驱动所述轴承向上移动设定高度；
控制所述第一阀门到喷射开度，经过第一时间后控制所述第一阀门到溢流开度，溢流开度小于喷射开度并大于0；
控制所述第二阀门打开，经过第一时间后控制所述第二阀门关闭；
控制所述排液阀关闭；
所述控制器，当接收到清洗结束信号：
控制所述电机，停止驱动所述驱动轴；
控制所述气缸，驱动所述轴承向下移动设定高度；
控制所述第一阀门到溢流开度；
控制所述第二阀门关闭；
控制所述排液阀，先打开第二时间，然后关闭；
A>B+C-D,A为所述排液阀在第二时间内的排液量，B为所述清洗杯到溢流孔下沿的容量，C为所述第一阀门为溢流开度时在第二时间内的喷水量，D为清洗刷承载装置同清洗刷的体积。
较佳的，抛光垫修整盘的清洗装置，还包括一抛光垫修整盘位置传感器；
所述抛光垫修整盘位置传感器，当所述抛光垫修整盘移动到所述清洗杯的溢流孔下沿所对应水平面时，输出清洗触发信号到所述控制器；当所述抛光垫修整盘移出所述清洗杯时，输出清洗结束信号到所述控制器。
较佳的，所述设定高度，加上清洗刷的厚度及所述清洗刷承载装置的厚度的和，小于所述清洗杯的溢流孔下沿到杯底的距离。
较佳的，设定转速为200转每秒；
第一时间为15秒；
第二时间为20秒。
较佳的，抛光垫修整盘的清洗装置，还包括触发键；
所述触发键，用于由人工触发，发送清洗结束信号或清洗触发信号到所述控制器。
较佳的，所述清洗刷，包括清洗刷底座和刷毛；
所述清洗刷底座，为长条状；
所述刷毛，固定在所述清洗刷底座上面；
所述清洗刷承载装置，为圆盘形，上面开有十字形分布的四个卡槽；
四个清洗刷通过将其底座分别卡进所述四个卡槽中从而固定在所述清洗刷承载装置顶面。
较佳的，所述四个清洗刷，在卡进所述四个卡槽中后，并在外端通过挡块和定位螺丝固定在承载装置上。
较佳的，所述清洗刷承载装置，在中央设置有一圆孔，在十字形分布的四个卡槽间分别设有一圆孔；
中央的圆孔，用于驱动轴上端穿出清洗刷承载装置的中央并同清洗刷承载装置固定在一起。
较佳的，刷毛、清洗刷底座、清洗刷承载装置、驱动轴、轴承、喷嘴、挡块和定位螺丝为耐酸耐碱材质。
较佳的，所述清洗刷承载装置的直径，大于抛光垫修整盘的直径4～8毫米。
本发明的抛光垫修整盘的清洗装置，清洗刷承载装置可以由气缸驱动上下移动，并可以由电机驱动实现转动，当需要对抛光垫修整盘清洗时，气缸动作实现清洗刷承载装置上升，并通过电机驱动实现清洗刷承载装置转动，当对抛光垫修整盘清洗完毕时，气缸工作实现清洗刷承载装置下降，并且电机停止工作使清洗刷承载装置停转。本发明的抛光垫修整盘的清洗装置，安装在清洗刷承载装置上的清洗刷及中心喷嘴喷射的去离子水可以对抛光垫修整盘进行充分清洗，及时有效清除抛光垫修整盘表面出现的研磨浆料结晶，确保抛光垫修整盘表面清洁，避免抛光垫引起对硅片的研磨速率异常和引起硅片微划伤，保持化学机械抛光的工艺稳定性和产品安全性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面对本发明所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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的附图。
图1是CMP业界常见的抛光垫修整盘的清洗装置示意图；
图2是本发明的抛光垫修整盘的清洗装置一实施例不清洗时的示意图；
图3是本发明的抛光垫修整盘的清洗装置一实施例清洗时的示意图；
图4是本发明的抛光垫修整盘的清洗装置一实施例的清洗刷及承载装置俯视图；
图5是本发明的抛光垫修整盘的清洗装置一实施例的清洗刷及承载装置剖面图；
图6是本发明的抛光垫修整盘的清洗装置一实施例的清洗刷承载装置俯视图。
具体实施方式
下面将结合附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
抛光垫修整盘的清洗装置，如图2、图3、图4、图5、图6所示，包括清洗杯7、清洗刷承载装置5、清洗刷8、中心喷嘴10、第一阀门、动力纯水管路、驱动轴、轴承、气缸、电机、控制器；
所述清洗刷8，固定在所述清洗刷承载装置5顶面；
所述轴承，上端固定在所述清洗刷承载装置5底面中部，下端穿出所述清洗杯7的底部，并连接到所述气缸；
所述气缸，用于驱动所述轴承上下移动；
所述驱动轴，沿轴线设置有通孔；
所述驱动轴，枢固定在所述轴承内，上端穿出所述清洗刷承载装置5的中央并同所述所述清洗刷承载装置5固定在一起，下端连接到所述电机；
所述电机，固定在所述轴承内，用于驱动所述驱动轴绕轴线旋转；
所述中心喷嘴10，固定在所述驱动轴上端并同所述驱动轴的通孔连通，用以喷出发散状水雾；
所述第一阀门，一端同所述驱动轴下端的通孔连通，另一端同动力纯水管路连通；
所述动力纯水管路，用于提供高压（高于1个大气压）去离子水；
所述控制器，用于根据清洗触发信号及清洗结束信号，控制所述气缸、电机及第一阀门工作。
实施例一的抛光垫修整盘的清洗装置，清洗刷承载装置5可以由气缸驱动上下移动，并可以由电机驱动实现转动，当需要对抛光垫修整盘4清洗时，气缸动作实现清洗刷承载装置5上升，并通过电机驱动实现清洗刷承载装置5转动，当对抛光垫修整盘4清洗完毕时，气缸工作实现清洗刷承载装置5下降，并且电机停止工作使清洗刷承载装置5停转。实施例一的抛光垫修整盘的清洗装置，安装在清洗刷承载装置5上的清洗刷8及中心喷嘴10喷射的去离子水可以对抛光垫修整盘4进行充分清洗，及时有效清除抛光垫修整盘4表面出现的研磨浆料结晶，确保抛光垫修整盘4表面清洁，避免抛光垫引起对硅片的研磨速率异常和引起硅片微划伤，保持化学机械抛光的工艺稳定性和产品安全性。
实施例二
基于实施例一的抛光垫修整盘的清洗装置，还包括边缘喷嘴2、第二阀门；
所述边缘喷嘴2，设置在所述清洗杯7的外侧上方，用以喷出发散状水雾；
所述第二阀门，一端同所述边缘喷嘴2连通，另一端同动力纯水管路连通；
所述控制器，还用于根据清洗触发信号及清洗结束信号，控制所述第二阀门动作。
边缘喷嘴2喷射的去离子水，可以对抛光垫修整盘侧面进行清洁。
实施例三
基于实施例二的抛光垫修整盘的清洗装置，所述清洗杯7的侧壁，设置有一溢流孔；所述清洗杯7的底部，设置有一排液阀6；
所述排液阀6，上端连通道所述清洗杯7内，下端连通到所述清洗杯7外；
所述控制器，还用于根据清洗触发信号及清洗结束信号，控制所述排液阀6动作。
实施例三的抛光垫修整盘的清洗装置，溢流孔的设置可以限定清洗杯内液面高度，排液阀的设置可以排空清洗杯内的液体。
实施例四
基于实施例三的抛光垫修整盘的清洗装置，所述控制器，当接收到清洗触发信号：
控制所述电机，驱动所述驱动轴绕轴线以设定转速旋转，经过第一时间后停止驱动；
控制所述气缸，驱动所述轴承向上移动设定高度；
控制所述第一阀门到喷射开度，经过第一时间后控制所述第一阀门到溢流开度，溢流开度小于喷射开度并大于0；
控制所述第二阀门打开，经过第一时间后控制所述第二阀门关闭（即开度为0）；
控制所述排液阀关闭；
所述控制器，当接收到清洗结束信号：
控制所述电机，停止驱动所述驱动轴；
控制所述气缸，驱动所述轴承向下移动设定高度；
控制所述第一阀门到溢流开度；
控制所述第二阀门关闭；
控制所述排液阀，先打开第二时间，然后关闭；A>B+C-D,A为所述排液阀在第二时间内的排液量，B为所述清洗杯到溢流孔下沿的容量，C为所述第一阀门为溢流开度时在第二时间内的喷水量，D为清洗刷承载装置同清洗刷的体积。
较佳的，抛光垫修整盘的清洗装置，还包括一抛光垫修整盘位置传感器；所述抛光垫修整盘位置传感器，当所述抛光垫修整盘移动到所述清洗杯的溢流孔下沿所对应水平面时，输出清洗触发信号到所述控制器；当所述抛光垫修整盘移出所述清洗杯时，输出清洗结束信号到所述控制器。
较佳的，所述设定高度，加上清洗刷的厚度及所述清洗刷承载装置的厚度的和，小于所述清洗杯的溢流孔下沿到杯底的距离。
较佳的，设定转速为200转每秒。
较佳的，第一时间、第二时间可以自行设定，例如第一时间可以为15秒，第二时间可以为20秒。
实施例四的抛光垫修整盘的清洗装置，其工作过程如下：
抛光垫修整盘4移动到所述清洗杯7的溢流孔下沿所对应水平面时，所述控制器接收到清洗触发信号，控制器控制气缸驱动轴承向上移动设定高度从而使清洗刷承载装置5上升，控制器控制电机驱动所述驱动轴旋转从而带动清洗刷承载装置5旋转，控制器控制第一阀门到喷射开度从而使中心喷嘴10喷射去离子水，控制第二阀门打开从而使边缘喷嘴2喷射去离子水，经过第一时间后，控制器控制清洗刷承载装置5停止旋转，控制第二阀门关闭从而使边缘喷嘴2停止出水，控制第一阀门到溢流开度从而使中心喷嘴10溢流去离子水，由于此时排液阀6关闭，清洗杯7内会充满去离子水，浸润抛光垫修整盘4和清洗刷8。当抛光垫修整盘4离开清洗杯7时，所述控制器接收到清洗结束信号，控制器控制排液阀6打开，排空清洗杯7内全部去离子水，然后控制关闭排液阀6。
实施例五
基于实施例四的抛光垫修整盘的清洗装置，还包括触发键；
所述触发键，用于由人工触发，发送清洗结束信号或清洗触发信号到所述控制器。
实施例五的抛光垫修整盘的清洗装置，可以通过人工触发，控制抛光垫修整盘的清洗装置开始或结束工作。
实施例六
基于实施例五的抛光垫修整盘的清洗装置，所述清洗刷8，包括清洗刷底座和刷毛；
所述清洗刷底座，为长条状；
所述刷毛，固定在所述清洗刷底座上面；
所述清洗刷承载装置，如图4、图5、图6所示，为圆盘形，上面开有十字形分布的四个卡槽；
四个清洗刷8通过将其底座分别卡进所述四个卡槽中从而固定在所述清洗刷承载装置5顶面；
较佳的，所述四个清洗刷8，在卡进所述四个卡槽中后，并在外端通过挡块12和定位螺丝11固定在承载装置5上，防止转动时清洗刷8沿径向移位。
较佳的，所述清洗刷承载装置5，在中央设置有一圆孔9，在十字形分布的四个卡槽间分别设有一圆孔13；中央的圆孔9，用于驱动轴上端穿出清洗刷承载装置5的中央并同清洗刷承载装置5固定在一起；卡槽间的四个圆孔用于防止液体残留在清洗刷承载装置5表面。
较佳的，刷毛为耐酸耐碱材质（如聚四氟乙烯，PTEF），刷子底座、清洗刷承载装置材料为耐酸耐碱材质（如聚偏二氟乙烯，PVDF），驱动轴、轴承为耐酸耐碱材质（如聚偏二氟乙烯，PVDF），喷嘴为耐酸耐碱材质（如可熔性聚四氟乙烯，PFA），挡块和定位螺丝为耐酸耐碱材质（如聚四氟乙烯）。
较佳的，所述清洗刷承载装置的直径，大于抛光垫修整盘的直径4～8毫米。
实施例六的抛光垫修整盘的清洗装置，采用十字形分布的清洗刷，可以有效去除抛光垫修整盘表面的残渍，同时不会沾污刷毛自身，适中的刷毛硬度也不易因引起抛光垫修整盘表面金刚石颗粒脱落。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。
Claims (10)
1.一种抛光垫修整盘的清洗装置，其特征在于，包括清洗杯、清洗刷承载装置、清洗刷、中心喷嘴、第一阀门、动力纯水管路、驱动轴、轴承、气缸、电机、控制器；
所述清洗刷，固定在所述清洗刷承载装置顶面；
所述轴承，上端固定在所述清洗刷承载装置底面中部，下端穿出所述清洗杯的底部，并连接到所述气缸；
所述气缸，用于驱动所述轴承上下移动；
所述驱动轴，沿轴线设置有通孔；
所述驱动轴，枢固定在所述轴承内，上端穿出所述清洗刷承载装置的中央并同所述所述清洗刷承载装置固定在一起，下端连接到所述电机；
所述电机，固定在所述轴承内，用于驱动所述驱动轴绕轴线旋转；
所述中心喷嘴，固定在所述驱动轴上端并同所述驱动轴的通孔连通；
所述第一阀门，一端同所述驱动轴下端的通孔连通，另一端同动力纯水管路连通；
所述动力纯水管路，用于提供高压去离子水；
所述控制器，用于根据清洗触发信号及清洗结束信号，控制所述气缸、电机及第一阀门工作。
2.根据权利要求1所述的抛光垫修整盘的清洗装置，其特征在于，
抛光垫修整盘的清洗装置，还包括边缘喷嘴、第二阀门；
所述边缘喷嘴，设置在所述清洗杯的外侧上方；
所述第二阀门，一端同所述边缘喷嘴连通，另一端同动力纯水管路连通；
所述控制器，还用于根据清洗触发信号及清洗结束信号，控制所述第二阀门动作。
3.根据权利要求2所述的抛光垫修整盘的清洗装置，其特征在于，
所述清洗杯的侧壁，设置有一溢流孔；
所述清洗杯的底部，设置有一排液阀；
所述排液阀，上端连通到所述清洗杯内，下端连通到所述清洗杯外；
所述控制器，还用于根据清洗触发信号及清洗结束信号，控制所述排液阀动作。
4.根据权利要求3所述的抛光垫修整盘的清洗装置，其特征在于，
所述控制器，当接收到清洗触发信号：
控制所述电机，驱动所述驱动轴绕轴线以设定转速旋转，经过第一时间后停止驱动；
控制所述气缸，驱动所述轴承向上移动设定高度；
控制所述第一阀门到喷射开度，经过第一时间后控制所述第一阀门到溢流开度，溢流开度小于喷射开度并大于0；
控制所述第二阀门打开，经过第一时间后控制所述第二阀门关闭；
控制所述排液阀关闭；
所述控制器，当接收到清洗结束信号：
控制所述电机，停止驱动所述驱动轴；
控制所述气缸，驱动所述轴承向下移动设定高度；
控制所述第一阀门到溢流开度；
控制所述第二阀门关闭；
控制所述排液阀，先打开第二时间，然后关闭；
A>B+C-D,A为所述排液阀在第二时间内的排液量，B为所述清洗杯到溢流孔下沿的容量，C为所述第一阀门为溢流开度时在第二时间内的喷水量，D为清洗刷承载装置同清洗刷的体积。
5.根据权利要求4所述的抛光垫修整盘的清洗装置，其特征在于，
抛光垫修整盘的清洗装置，还包括一抛光垫修整盘位置传感器；
所述抛光垫修整盘位置传感器，当所述抛光垫修整盘移动到所述清洗杯的溢流孔下沿所对应水平面时，输出清洗触发信号到所述控制器；当所述抛光垫修整盘移出所述清洗杯时，输出清洗结束信号到所述控制器。
6.根据权利要求4所述的抛光垫修整盘的清洗装置，其特征在于，
抛光垫修整盘的清洗装置，还包括触发键；
所述触发键，用于由人工触发，发送清洗结束信号或清洗触发信号到所述控制器。
7.根据权利要求4所述的抛光垫修整盘的清洗装置，其特征在于，
所述清洗刷，包括清洗刷底座和刷毛；
所述清洗刷底座，为长条状；
所述刷毛，固定在所述清洗刷底座上面；
所述清洗刷承载装置，为圆盘形，上面开有十字形分布的四个卡槽；
四个清洗刷通过将其底座分别卡进所述四个卡槽中从而固定在所述清洗刷承载装置顶面。
8.根据权利要求7所述的抛光垫修整盘的清洗装置，其特征在于，
所述四个清洗刷，在卡进所述四个卡槽中后，并在外端通过挡块和定位螺丝固定在承载装置上。
9.根据权利要求8所述的抛光垫修整盘的清洗装置，其特征在于，
所述清洗刷承载装置，在中央设置有一圆孔，在十字形分布的四个卡槽间分别设有一圆孔；
中央的圆孔，用于驱动轴上端穿出清洗刷承载装置的中央并同清洗刷承载装置固定在一起。
10.根据权利要求9所述的抛光垫修整盘的清洗装置，其特征在于，
刷毛、清洗刷底座、清洗刷承载装置、驱动轴、轴承、喷嘴、挡块和定位螺丝为耐酸耐碱材质；
所述清洗刷承载装置的直径，大于抛光垫修整盘的直径4～8毫米；
所述设定高度，加上清洗刷的厚度及所述清洗刷承载装置的厚度的和，小于所述清洗杯的溢流孔下沿到杯底的距离；
设定转速为200转每秒；
第一时间为15秒；
第二时间为20秒。
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