CN105290956A - 抛光盘及其冷却装置 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种抛光盘的冷却装置，应用于抛光盘，该冷却装置包括：开设在抛光盘上的冷却水入口和冷却水出口；开设在抛光盘中的环形的回液槽和回液通道，回液通道的一端与回液槽连通，回液通道的另一端与冷却水出口连通；开设在抛光盘中的冷却水沟槽，冷却水沟槽位于抛光盘中被回液槽包围的区域，冷却水沟槽均匀分布且呈树枝状，每一冷却水沟槽包括主沟槽和侧沟槽，主沟槽的一端与冷却水入口连通，主沟槽的另一端与回液槽连通，侧沟槽的一端分别与主沟槽连通，侧沟槽的另一端分别与回液槽连通。本发明还揭示了一种采用上述冷却装置的抛光盘。

Description

抛光盘及其冷却装置

技术领域

本发明涉及化学机械抛光技术领域，尤其涉及一种抛光盘及其冷却装置。

背景技术

化学机械抛光(CMP)是一种化学腐蚀与机械磨削相结合的平坦化技术，其工作原理是将待抛光工件放在抛光头内，抛光垫粘贴在抛光盘表面，通过抛光头对待抛光工件施加一定压力，使待抛光工件压在抛光垫表面，依靠待抛光工件与抛光垫之间的相对运动，并借助于抛光液中的磨粒实现对待抛光工件的平坦化。抛光过程中，由于待抛光工件与抛光垫之间的摩擦，将会产生大量的热，使得抛光垫和抛光盘温度升高。如果抛光盘温度过高并且各部分温度严重不均匀，将使得抛光盘在热应力的作用下产生微变形，影响待抛光工件表面的平整度。因此，需要将抛光盘和抛光工作区域的温度控制在一定范围，以提高待抛光工件的加工质量。

申请号为CN200910083720.8、公开号为CN101549484，题为“一种内循环冷却抛光盘”的中国专利申请公开了一种内循环冷却抛光盘，该抛光盘主要由组合式抛光盘、旋转接头、内部管路系统和外部管路系统构成，组合式抛光盘由上盘和下盘组成，下盘上设置循环螺旋沟槽，包括进液螺旋沟槽和回液螺旋沟槽，两螺旋沟槽相互交错并成中心对称，两螺旋沟槽在最外圈汇合，进液螺旋沟槽的起始点设置通螺纹孔作为入水口，回液螺旋沟槽的起始点设置通螺纹孔作为出水口，下盘和上盘在外沿用螺栓联接，在组合式抛光盘内部形成循环沟槽。冷却液经进液螺旋沟槽由内向外循环后，再经回液螺旋沟槽由外向内循环，以实现对抛光盘的冷却。

上述抛光盘的冷却结构设计虽然易于加工，然而，这种冷却结构设计只能实现对抛光盘整体的温度控制，无法实现对抛光工作区域的温度控制。考虑到在抛光过程中，抛光头主要在抛光垫的圆心至抛光垫的外边缘的半径范围内运动，因此，抛光垫的圆心至抛光垫的外边缘的半径范围内的中间区域会一直被研磨，从而导致这部分区域的温度高于其他区域的温度。如果仅仅对抛光盘整体进行降温，仍然会存在抛光盘温度分布不均匀的情况，也就是抛光盘的圆心至抛光盘的外边缘的半径范围内的中间区域的温度始终高于其他区域的温度。

发明内容

本发明的目的是针对上述背景技术存在的缺陷提供一种能够降低抛光盘的温度，并且能够提高抛光盘温度分布均匀性的抛光盘的冷却结构。

根据本发明的一实施例，提出一种抛光盘的冷却装置，应用于抛光盘，该冷却装置包括：

开设在抛光盘上的冷却水入口和冷却水出口；

开设在抛光盘中的环形的回液槽和回液通道，回液通道的一端与回液槽连通，回液通道的另一端与冷却水出口连通；

开设在抛光盘中的冷却水沟槽，冷却水沟槽位于抛光盘中被回液槽包围的区域，冷却水沟槽均匀分布且呈树枝状，每一冷却水沟槽包括主沟槽和侧沟槽，主沟槽的一端与冷却水入口连通，主沟槽的另一端与回液槽连通，侧沟槽的一端分别与主沟槽连通，侧沟槽的另一端分别与回液槽连通。

在一个实施例中，侧沟槽从主沟槽距离抛光盘中心的四分之一处向主沟槽的侧方延伸。

在一个实施例中，侧沟槽为两个，分别位于主沟槽的两侧。

根据本发明的一实施例，提出一种抛光盘，抛光盘包括上盘和下盘，上盘和下盘固定连接，下盘具有冷却装置，该冷却装置包括：

开设在下盘底部的冷却水入口和冷却水出口；

开设在下盘的顶表面的环形的回液槽；

开设在下盘内的回液通道，回液通道的一端与回液槽连通，回液通道的另一端与冷却水出口连通；

开设在下盘的顶表面的冷却水沟槽，冷却水沟槽位于下盘的顶表面上被回液槽包围的区域，冷却水沟槽均匀分布且呈树枝状，每一冷却水沟槽包括主沟槽和侧沟槽，主沟槽的一端与冷却水入口连通，主沟槽的另一端与回液槽连通，侧沟槽的一端分别与主沟槽连通，侧沟槽的另一端分别与回液槽连通。

在一个实施例中，侧沟槽的数量为两个，分别从主沟槽距离下盘中心的四分之一处向主沟槽的两侧延伸。

在一个实施例中，冷却水入口位于下盘的中心，冷却水出口的数量为两个或两个以上且对称分布在冷却水入口的周围。

在一个实施例中，该抛光盘还包括旋转接头和冷却水供应装置；冷却水供应装置包括：供水管路、回水管路和盛放冷却水的蓄水槽，蓄水槽分别与供水管路和回水管路连接；冷却水入口和冷却水出口分别与旋转接头连接，旋转接头与冷却水供应装置的供水管路和回水管路连接。

在一个实施例中，冷却水供应装置还包括供应泵，蓄水槽通过供应泵与供水管路连接。

在一个实施例中，蓄水槽内设置有液位传感器，液位传感器检测到蓄水槽内的冷却水液位低于预设液位时，向蓄水槽内补充冷却水。

在一个实施例中，蓄水槽内设置有温度计，温度计检测到蓄水槽内冷却水的温度高于预设温度时，将蓄水槽内的冷却水排出蓄水槽，并向蓄水槽内补充低温冷却水。

本发明抛光盘及其冷却装置通过将冷却水沟槽设计成树枝状，使得抛光盘的圆心至抛光盘的外边缘的半径范围内的中间区域沟槽的分布密度高于抛光盘的其他区域，从而使抛光盘的圆心至抛光盘的外边缘的半径范围内的中间区域降温力度高于抛光盘的其他区域，降低了抛光盘温度的同时，进一步提高了抛光盘温度分布均匀性。

附图说明

图1揭示了根据本发明的一实施例的抛光盘的结构示意图。

图2揭示了根据本发明的一实施例的抛光盘中下盘的结构示意图，其中显示了冷却水沟槽的分布。

图3揭示了根据本发明的一实施例的抛光盘中冷却水供应装置的结构示意图。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所达成目的及效果，下面将结合实施例并配合图式予以详细说明。

参考图1和图2所示，揭示了根据本发明的一实施例的抛光盘的结构。其中图1揭示了抛光盘的侧视结构图，图2揭示了抛光盘的下盘的俯视结构图，图2示出了抛光盘的下盘上冷却水沟槽的分布。

如图1所示，抛光盘包括上盘110和下盘120。上盘110的顶表面粘贴抛光垫(图中未示)，上盘110的底表面与下盘120的顶表面对接，并通过螺钉等固定件将上盘110和下盘120固定连接在一起。

抛光盘的下盘120上具有冷却装置，该冷却装置包括：开设在下盘120底部的冷却水入口121和冷却水出口122、开设在下盘120的顶表面的环形的回液槽123、开设在下盘120内的回液通道124以及开设在下盘120的顶表面的冷却水沟槽125。

冷却水入口121位于下盘120的中心，冷却水出口122的数量为两个或两个以上且对称分布在冷却水入口121的周围。在本实施例中，冷却水出口122的数量为两个，该两个冷却水出口122对称分布在冷却水入口121的两侧。环形的回液槽123开设在下盘120的顶表面，并且在靠近外边缘的位置(参考图2所示)。回液通道124开设在下盘120内，在图示的实施例中，在下盘120内开设有两条以下盘120的中心轴对称的回液通道124，回液通道124的一端与回液槽123连通，回液通道124的另一端与冷却水出口122连通。回液通道124的数量与冷却水出口122的数量相对应。下盘120的顶表面被回液槽123包围的区域开设有若干均匀分布的冷却水沟槽125(参考图2所示)，冷却水沟槽125呈树枝状，每一冷却水沟槽125包括一主沟槽125a和侧沟槽125b。主沟槽125a的一端与冷却水入口121连通，主沟槽125a的另一端与回液槽123连通。侧沟槽125b的一端分别与主沟槽125a连通，侧沟槽125b的另一端分别与回液槽123连通。较佳地，侧沟槽125b分别从主沟槽125a距离下盘120中心的四分之一处向主沟槽125a的侧方延伸。在图示的实施例中，两个侧沟槽125b分别向主沟槽125a的两侧延伸。

该抛光盘还包括旋转接头和冷却水供应装置。下盘120的冷却水入口121和两个冷却水出口122分别与旋转接头130连接，旋转接头130与冷却水供应装置的供水管路141和两个回水管路142连接。通过设置旋转接头130，下盘120的冷却水入口121和两个冷却水出口122分别与冷却水供应装置的供水管路141和两个回水管路142连接。

如图3所示，揭示了本发明冷却水供应装置的示意图。该冷却水供应装置包括供水管路141、回水管路142和盛放冷却水的蓄水槽140。蓄水槽140分别与供水管路141和两个回水管路142连接。优选地，蓄水槽140通过供应泵143与供水管路141连接。蓄水槽140开设有冷却水供应口144和冷却水排放口145。蓄水槽140内设置有液位传感器146和温度计147。液位传感器146检测到蓄水槽140内的冷却水液位低于预设液位时，通过冷却水供应口144向蓄水槽140内补充冷却水。温度计147检测到蓄水槽140内冷却水的温度高于预设温度时，通过冷却水排放口145将蓄水槽140内的冷却水排出蓄水槽140，然后通过冷却水供应口144向蓄水槽140内补充低温冷却水，避免蓄水槽140内的冷却水循环使用数次后冷却水的温度升高，导致降温效果变差。

下面结合图1至图3对本发明抛光盘的冷却方式予以详细说明。抛光盘旋转，供应泵143将蓄水槽140内的冷却水通过供水管路141和旋转接头130供应至下盘120的冷却水入口121，冷却水从下盘120的冷却水入口121进入冷却水沟槽125，冷却水流经主沟槽125a和两个侧沟槽125b后汇入回液槽123，回液槽123内的冷却水依次通过回液通道124、冷却水出口122、旋转接头130及回水管路142流回蓄水槽140。

本发明抛光盘的冷却结构通过将冷却水沟槽125设计成树枝状，使得抛光盘的圆心至抛光盘的外边缘的半径范围内的中间区域沟槽的分布密度高于抛光盘的其他区域，从而使抛光盘的圆心至抛光盘的外边缘的半径范围内的中间区域降温力度高于抛光盘的其他区域，降低了抛光盘温度的同时，进一步提高了抛光盘温度分布均匀性。

需要说明的是，但本发明提出的冷却装置不局限于图1至图3所示的抛光盘。对于其它抛光盘，亦可使用该冷却装置，该冷却装置可以包括：

开设在抛光盘上的冷却水入口和冷却水出口；

开设在抛光盘中的环形的回液槽和回液通道，回液通道的一端与回液槽连通，回液通道的另一端与冷却水出口连通；

开设在抛光盘中的冷却水沟槽，冷却水沟槽位于抛光盘中被回液槽包围的区域，冷却水沟槽均匀分布且呈树枝状，每一冷却水沟槽包括主沟槽和侧沟槽，主沟槽的一端与冷却水入口连通，主沟槽的另一端与回液槽连通，侧沟槽的一端分别与主沟槽连通，侧沟槽的另一端分别与回液槽连通。

主沟槽和侧沟槽的形式可以采用图2所示的形式。

本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改，因此，本发明的保护范围应当以本发明权利要求所界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种抛光盘的冷却装置，应用于抛光盘，其特征在于，该冷却装置包括：

开设在抛光盘上的冷却水入口和冷却水出口；

开设在抛光盘中的环形的回液槽和回液通道，回液通道的一端与回液槽连通，回液通道的另一端与冷却水出口连通；

开设在抛光盘中的冷却水沟槽，冷却水沟槽位于抛光盘中被回液槽包围的区域，冷却水沟槽均匀分布且呈树枝状，每一冷却水沟槽包括主沟槽和侧沟槽，主沟槽的一端与冷却水入口连通，主沟槽的另一端与回液槽连通，侧沟槽的一端分别与主沟槽连通，侧沟槽的另一端分别与回液槽连通。

2.如权利要求1所述的抛光盘的冷却装置，其特征在于，所述侧沟槽从主沟槽距离抛光盘中心的四分之一处向主沟槽的侧方延伸。

3.如权利要求2所述的抛光盘的冷却装置，其特征在于，所述侧沟槽为两个，分别位于主沟槽的两侧。

4.一种抛光盘，所述抛光盘包括上盘和下盘，所述上盘和下盘固定连接，其特征在于，所述下盘具有冷却装置，该冷却装置包括：

开设在下盘底部的冷却水入口和冷却水出口；

开设在下盘的顶表面的环形的回液槽；

开设在下盘内的回液通道，回液通道的一端与回液槽连通，回液通道的另一端与冷却水出口连通；

开设在下盘的顶表面的冷却水沟槽，冷却水沟槽位于下盘的顶表面上被回液槽包围的区域，冷却水沟槽均匀分布且呈树枝状，每一冷却水沟槽包括主沟槽和侧沟槽，主沟槽的一端与冷却水入口连通，主沟槽的另一端与回液槽连通，侧沟槽的一端分别与主沟槽连通，侧沟槽的另一端分别与回液槽连通。

5.如权利要求4所述的抛光盘，其特征在于，所述侧沟槽的数量为两个，分别从主沟槽距离下盘中心的四分之一处向主沟槽的两侧延伸。

6.如权利要求4所述的抛光盘，其特征在于，所述冷却水入口位于下盘的中心，冷却水出口的数量为两个或两个以上且对称分布在冷却水入口的周围。

7.如权利要求4所述的抛光盘，其特征在于，还包括旋转接头和冷却水供应装置；

所述冷却水供应装置包括：供水管路、回水管路和盛放冷却水的蓄水槽，所述蓄水槽分别与供水管路和回水管路连接；

所述冷却水入口和冷却水出口分别与旋转接头连接，旋转接头与冷却水供应装置的供水管路和回水管路连接。

8.如权利要求7所述的抛光盘，其特征在于，所述冷却水供应装置还包括供应泵，蓄水槽通过供应泵与供水管路连接。

9.如权利要求7所述的抛光盘，其特征在于，所述蓄水槽内设置有液位传感器，所述液位传感器检测到蓄水槽内的冷却水液位低于预设液位时，向蓄水槽内补充冷却水。

10.如权利要求7所述的抛光盘，其特征在于，所述蓄水槽内设置有温度计，所述温度计检测到蓄水槽内冷却水的温度高于预设温度时，将蓄水槽内的冷却水排出蓄水槽，并向蓄水槽内补充低温冷却水。