CN109623662A - 一种带有压力检测的修整装置 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提出了一种带有压力检测的修整装置，包括：设置有气囊的修整装置本体、其中，所述修正装置本体中还设置有内腔；所述内腔内设置有压力传感器，设置有压力传感器的内腔位于修整装置本体的中间的下端，以通过所述压力传感器检测所述修整装置本体在对抛光垫进行修整过程中压力的检测。优化设计了新的修整系统，实现了紧凑的气囊结构下的压力在线监测功能。
Description
技术领域
本发明涉及修整装置领域，特别涉及一种带有压力检测的修整装置。
背景技术
CMP技术是化学腐蚀作用和机械磨削作用协同效应的组合技术。基本原理是在研磨抛光液存在条件下，承载在抛光头底部的晶圆相对于抛光垫作同方向的旋转运动，同时施加一定的压力。晶圆表面材料与研磨抛光液发生化学反应生成一层相对容易去除的反应膜，这一表面层通过抛光液中的研磨剂，在研磨压力的作用下与抛光垫相对运动从而被机械地磨去。
抛光垫是CMP技术所需要的关键部件，其机械性能如硬度，弹性，表面粗糙度，表面空隙的密度及分布情况等会影响晶圆质量。而参与工作的抛光液主要是由超细颗粒，化学氧化剂和液体介质组成的混合液，抛光液被填充在抛光垫的空隙中，晶圆表面反应膜被不断地剥离，新抛光液补充进来，反应产物随抛光浆液带走，循环往复。然而在工作过程中，会有部分旧浆液残存在抛光垫的缝隙内，抛光垫也会粘附晶圆去除物或大颗粒的研磨介质，导致新的抛光液无法正常流动更替，从而影响晶圆的良品率。
而抛光垫修整器是用在CMP加工过程中，有规律的修整抛光垫，使其保证较高的平整度和锋利性，以及更多的容纳性从而更多的容纳研磨液达到高效稳定的磨削性。因此，抛光垫修整器被广泛应用在CMP抛光工艺过程中，以保证晶圆的成品率。
修整器在对抛光垫修整过程中，需要施加一定的压力，通过气路供给系统控制内部腔室压力大小调整对抛光垫的研磨，从而清除缝隙中的残余浆料。其中，大的修整深度能够获得较高的抛光去除率，较小的的修整深度则更有利于获得较好的平坦化效果。
现有的技术方案中，一种是在对抛光垫的修整过程中使用气囊结构，给内腔一个正压或者负压实现修整机构的上下移动，但是在给抛光垫下压力的时候，无法得到实时压力数据，及时修正压力参数。另外一种是用气缸结构，实现修整机构的下压，但是气缸结构的整个修整器系统结构复杂，气缸的尺寸占地空间非常大，修整器重量加大，传动系统、需要更大的电机去实现修整器的旋转和摆动，一台设备通常会用到多个修整器，因此大幅度增加了成本，占用设备内部空间。给设备装配，操作，维护，清洗，都带来了困难。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明提出了一种带有压力检测的修整装置,设置有压力传感器，可以随时根据需要检测压力值，利于后续基于所检测到的压力值进行修正过程的调整，且设备简单，操作维护都很方便。
具体的，本发明提出了以下具体的实施例：
本发明实施例提出了一种带有压力检测的修整装置，包括：设置有气囊的修整装置本体、其中，所述修正装置本体中还设置有内腔；所述内腔内设置有压力传感器，设置有压力传感器的内腔位于修整装置本体的中间的下端，以通过所述压力传感器检测所述修整装置本体在对抛光垫进行修整过程中压力的检测。
在一个具体的实施例中，所述修正装置本体还包括：气阀、齿轮、转轴系统、修整系统；其中，
所述气阀设置在所述转轴系统的顶端，所述转轴系统的下端连接有修整系统，以通过所述气阀驱动所述修整系统的上下运动；
所述齿轮固定在所述转轴系统的上端，以通过所述齿轮带动所述转轴系统转动；
所述修整系统通过键连接套设在所述转轴系统上，所述修整系统随所述转轴系统一起转动，且可沿着所述转轴系统的轴向上向下滑动；
所述压力传感器固定在所述修整系统的内腔的底端。
在一个具体的实施例中，所述修正装置本体还包括气囊座系统、轴承组、轴承座；
所述气囊的一端装卡在所述修整系统上，另一端被所述转轴系统压装在所述气囊座系统上；
所述转轴系统固定在所述气囊座系统上；
所述气囊座系统外部装有所述轴承组，所述轴承组装在所述轴承座内。
在一个具体的实施例中，所述齿轮与所述转轴系统之间通过螺钉实现连接。
在一个具体的实施例中，所述齿轮与所述转轴系统之间的连接为卡接连接。
在一个具体的实施例中，所述气囊是由橡胶材料制成的弹性结构，可随着所述修整系统的上下滑动而向上下拉伸形变。
在一个具体的实施例中，所述气阀连接所述修整系统的内腔；当通过所述气阀向所述修整系统的内腔施加正压时，所述修整系统会在压力作用下，沿着所述转轴系统向下滑动，直到接触抛光垫之后，继续给一个持续的压力，使修整系统的修整头压紧抛光垫；并在修整完成后，给一个负压，修整系统会沿转轴系统向上滑动。
在一个具体的实施例中，所述压力传感器包括无线压力传感器或有线压力传感器。
在一个具体的实施例中，还包括：调整装置，其中，所述调整装置带有显示器，所述显示器连接所述压力传感器。
在一个具体的实施例中，所述修整系统接收到持续正压作用以向下运动时，当修整系统接触到抛光垫开设进行修正工作时，通过所述压力传感器检测实时的压力大小，并通过所述压力传感器将所检测到的压力值大小显示在调整装置的显示器上，以便用户基于所检测到的压力值通过所述调整装置调整施加在所述修整系统上的工作压力。
以此，本发明实施例提出了一种带有压力检测的修整装置，包括：设置有气囊的修整装置本体、其中，所述修正装置本体中还设置有内腔；所述内腔内设置有压力传感器，设置有压力传感器的内腔位于修整装置本体的中间的下端，，以通过所述压力传感器检测所述修整装置本体在对抛光垫进行修整过程中压力的检测。优化设计了新的修整系统，实现了紧凑的气囊结构下的压力在线监测功能，且设备简单，操作维护都很方便。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
图1为本发明实施例提出的一种带有压力检测的修整装置的结构示意图；
图2为本发明实施例提出的一种带有压力检测的修整装置的结构示意图；
图3为本发明实施例提出的一种带有压力检测的修整装置的结构示意图。
图例说明：
100-修整装置本体；
1-气阀；2-齿轮；3-转轴系统；
4-气囊；5-气囊座系统；6-轴承组；7-轴承座；
8-修整系统；81-内腔；
9-压力传感器；10-抛光垫；
11-调整装置。
具体实施方式
在下文中，将更全面地描述本公开的各种实施例。本公开可具有各种实施例，并且可在其中做出调整和改变。然而，应理解：不存在将本公开的各种实施例限于在此公开的特定实施例的意图，而是应将本公开理解为涵盖落入本公开的各种实施例的精神和范围内的所有调整、等同物和/或可选方案。
在下文中，可在本公开的各种实施例中使用的术语“包括”或“可包括”指示所公开的功能、操作或元件的存在，并且不限制一个或更多个功能、操作或元件的增加。此外，如在本公开的各种实施例中所使用，术语“包括”、“具有”及其同源词仅意在表示特定特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合，并且不应被理解为首先排除一个或更多个其它特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的存在或增加一个或更多个特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的可能性。
在本公开的各种实施例中，表述“或”或“A或/和B中的至少一个”包括同时列出的文字的任何组合或所有组合。例如，表述“A或B”或“A或/和B中的至少一个”可包括A、可包括B或可包括A和B二者。
在本公开的各种实施例中使用的表述(诸如“第一”、“第二”等)可修饰在各种实施例中的各种组成元件，不过可不限制相应组成元件。例如，以上表述并不限制所述元件的顺序和/或重要性。以上表述仅用于将一个元件与其它元件区别开的目的。例如，第一用户装置和第二用户装置指示不同用户装置，尽管二者都是用户装置。例如，在不脱离本公开的各种实施例的范围的情况下，第一元件可被称为第二元件，同样地，第二元件也可被称为第一元件。
应注意到：如果描述将一个组成元件“连接”到另一组成元件，则可将第一组成元件直接连接到第二组成元件，并且可在第一组成元件和第二组成元件之间“连接”第三组成元件。相反地，当将一个组成元件“直接连接”到另一组成元件时，可理解为在第一组成元件和第二组成元件之间不存在第三组成元件。
在本公开的各种实施例中使用的术语“用户”可指示使用电子装置的人或使用电子装置的装置(例如，人工智能电子装置)。
在本公开的各种实施例中使用的术语仅用于描述特定实施例的目的并且并非意在限制本公开的各种实施例。如在此所使用，单数形式意在也包括复数形式，除非上下文清楚地另有指示。除非另有限定，否则在这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本公开的各种实施例所属领域普通技术人员通常理解的含义相同的含义。所述术语(诸如在一般使用的词典中限定的术语)将被解释为具有与在相关技术领域中的语境含义相同的含义并且将不被解释为具有理想化的含义或过于正式的含义，除非在本公开的各种实施例中被清楚地限定。
实施例
本发明实施例公开了一种带有压力检测的修整装置，如图1与图2所示所示，包括：设置有气囊4的修整装置本体100、其中，所述修正装置本体中还设置有内腔81；所述内腔81内设置有压力传感器99，设置有压力传感器9的内腔81位于修整装置本体100的中间的下端，以通过所述压力传感器9检测所述修整装置本体100在对抛光垫10进行修整过程中压力的检测。
具体的，设置有压力传感器9的内腔81位于修整装置本体100的中间的下端，
而带有气囊结构的修整装置本体100本身会涉及到上下滑动以及旋转，通过设置有压力传感器9的内腔81位于修整装置本体100的中间的下端，可以有效的接收到的压力，而压力传感器9的位置又不会与施压的位置存在相对转动。
在一个具体的实施例中，如图2所示，所述修正装置本体还包括：气阀1、齿轮2、转轴系统3、修整系统8；其中，
所述气阀1设置在所述转轴系统3的顶端，所述转轴系统3的下端连接有修整系统8，以通过所述气阀1驱动所述修整系统8的上下运动；
所述齿轮2固定在所述转轴系统3的上端，以通过所述齿轮2带动所述转轴系统3转动；
所述修整系统8通过键连接套设在所述转轴系统3上，所述修整系统8随所述转轴系统3一起转动，且可沿着所述转轴系统3的轴向上向下滑动；
所述压力传感器9固定在所述修整系统8的内腔81的底端。
具体的，气阀1装在转轴系统3顶端，而齿轮2固定在转轴系统3上端，带动转轴系统3转动。修整系统8通过键连接套设在转轴系统3上，随转轴系统3一起转动，并且可以沿着转轴系统3的轴向上下滑动，直到接触抛光垫10之后，继续给一个持续的压力，使修整系统8的修整头压紧抛光垫10；并在修整完成后，给一个负压，修整系统会沿转轴系统3向上滑动。
压力传感器9固定在修整系统8内腔81的底端，当通过气阀1向修整器内腔81施加正压时，修整系统8会在压力作用下沿着转轴系统3向下滑动。
具体的，通过齿轮2带动转动系统没，而修整系统8岁转动系统一起转动，且可以沿着的轴实现向上向下的运动，
而为了便于修整系统8的转动以及向上向下的运动，所述修正装置本体还包括气囊座系统5、轴承组6、轴承座7；
所述气囊4的一端装卡在所述修整系统8上，另一端被所述转轴系统3压装在所述气囊座系统5上；
所述转轴系统3固定在所述气囊座系统5上；
所述气囊座系统5外部装有所述轴承组6，所述轴承组6装在所述轴承座7内。
具体的，气囊4一端装卡在修整机构，一端被转轴系统3压装在气囊座系统5上。转轴系统3固定在气囊座系统5上。气囊座系统5外部装轴承，装在轴承座7内。
在一个具体的实施例中，所述齿轮2与所述转轴系统3之间通过螺钉实现连接。
具体的，以啮合的方式实现连接，也异常齿轮2可以通过啮合的方式实现对转轴系统3的驱动。
除了啮合的方式以外，还可以以固定的方式来实现驱动，所述齿轮2与所述转轴系统3之间的连接为卡接连接。
具体的，将齿轮2与转轴系统3以卡接的方式连接在一起，以此齿轮2转动的时候，可以带动转轴系统3一起转动，该卡接的连接方式只在水平面实现固定，在垂直方向则可以相对自由上下滑动。
具体的，所述气囊4是由橡胶材料制成的弹性结构，可随着所述修整系统8的上下滑动而向上下拉伸形变。
具体的气囊4是一种橡胶材料所制成的弹性结构，可随着修整系统8的上下滑动而向上下拉伸形变
在一个具体的实施例中，所述气阀1连接所述修整系统8的内腔81；当通过所述气阀1向所述修整系统8的内腔81施加正压时，所述修整系统8会在压力作用下，沿着所述转轴系统3向下滑动。
在一个具体的实施例中，所述压力传感器9包括无线压力传感器9或有线压力传感器9。
具体的，可以选用有线压力传感器9或有线压力传感器9，以此应对不同的工作环境，拓展适用范围。
在一个具体的实施例中没，如图3所示，还包括，调整装置11，其中，所述调整装置带有显示器，所述显示器连接所述压力传感器9。
具体的，可以用于控制调整气阀1，以调整施加在修整系统8的压力。
在一个具体的实施例中，所述修整系统8接收到持续正压作用以向下运动时，当修整系统8接触到抛光垫10开设进行修正工作时，通过所述压力传感器9检测实时的压力大小，并通过所述压力传感器9将所检测到的压力值大小显示在调整装置11的显示器上，以便用户基于所检测到的压力值通过所述调整装置11调整施加在所述修整系统8上的工作压力。
当持续正压作用在修整系统8使其向下运动，接触到抛光垫10开设进行修正工作时，再继续给一个压力，期间需要调整压力大小来控制对抛光垫10的研磨修整，通过调整装置11可以实时查看所施加的压力，并以此通过对压力的控制实现对抛光垫10的修整深度，并基于不同的修整深度以实现不同的工艺需求。
本发明方案中的修整装置带有气囊结构，其存在两个运动，一个是齿轮2带动转轴系统3、修整系统8、气囊4、气囊座系统5、压力传感器9以及轴承内圈转动，轴承座7和轴承外圈是不转动的。一个是通过气阀1给内腔81正压，或者负压，将修整系统8压下或者吸起，沿着转轴系统3上下滑动，气囊4随之发生上下形变。
为此，本方案中的压力传感器9安装在修整系统8的内腔81中，具体的位置为位于中间下部的位置，这个位置既可以接收到压力，且安装位置与施压位置没有相对转动的地方，又不会干涉修整系统8带动气囊4的上下运动。结构紧凑，且提供了压力在线监测的功能。相较于依靠气缸实现修整系统8上下运动的结构，避免了占地空间过大，整个机构重量加大，使用成本过高的缺陷。
本发明的方案，优化设计了新的修整系统8，在实现功能的前提下，加大了内腔81空间，在修整器内腔81中，安装了压力传感器9，实现了紧凑的气囊结构的压力在线监测功能，整个机构结构简单，便于应用，拆装维护方便，适合广泛应用在同类设备结构当中。
本领域技术人员可以理解附图只是一个优选实施场景的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。
本领域技术人员可以理解实施场景中的装置中的模块可以按照实施场景描述进行分布于实施场景的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施场景的一个或多个装置中。上述实施场景的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。
上述本发明序号仅仅为了描述，不代表实施场景的优劣。
以上公开的仅为本发明的几个具体实施场景，但是，本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种带有压力检测的修整装置，其特征在于，包括：设置有气囊的修整装置本体、其中，修整装置本体中还设置有内腔；所述内腔内设置有压力传感器，设置有压力传感器的内腔位于修整装置本体的中间的下端，以通过所述压力传感器检测所述修整装置本体在对抛光垫进行修整过程中压力的检测。
2.如权利要求1所述的一种带有压力检测的修整装置，其特征在于，所述修正装置本体还包括：气阀、齿轮、转轴系统、修整系统；其中，
所述气阀设置在所述转轴系统的顶端，所述转轴系统的下端连接有修整系统，以通过所述气阀驱动所述修整系统的上下运动；
所述齿轮固定在所述转轴系统的上端，以通过所述齿轮带动所述转轴系统转动；
所述修整系统通过键连接套设在所述转轴系统上，所述修整系统随所述转轴系统一起转动，且可沿着所述转轴系统的轴向上向下滑动；
所述压力传感器固定在所述修整系统的内腔的底端。
3.如权利要求2所述的一种带有压力检测的修整装置，其特征在于，所述修正装置本体还包括气囊座系统、轴承组、轴承座；
所述气囊的一端装卡在所述修整系统上，另一端被所述转轴系统压装在所述气囊座系统上；
所述转轴系统固定在所述气囊座系统上；
所述气囊座系统外部装有所述轴承组，所述轴承组装在所述轴承座内。
4.如权利要求2所述的一种带有压力检测的修整装置，其特征在于，所述齿轮与所述转轴系统之间通过螺钉实现连接。
5.如权利要求2所述的一种带有压力检测的修整装置，其特征在于，所述齿轮与所述转轴系统之间的连接为卡接连接。
6.如权利要求1所述的一种带有压力检测的修整装置，其特征在于，所述气囊是由橡胶材料制成的弹性结构，可随着所述修整系统的上下滑动而向上下拉伸形变。
7.如权利要求1所述的一种带有压力检测的修整装置，其特征在于，所述气阀连接所述修整系统的内腔；当通过所述气阀向所述修整系统的内腔施加正压时，所述修整系统会在压力作用下，沿着所述转轴系统向下滑动，直到接触抛光垫之后，继续给一个持续的压力，使修整系统的修整头压紧抛光垫；并在修整完成后，给一个负压，修整系统会沿转轴系统向上滑动。
8.如权利要求1所述的一种带有压力检测的修整装置，其特征在于，所述压力传感器包括无线压力传感器或有线压力传感器。
9.如权利要求1所述的一种带有压力检测的修整装置，其特征在于，还包括：调整装置，其中，所述调整装置带有显示器，所述显示器连接所述压力传感器。
10.如权利要求1或9所述的一种带有压力检测的修整装置，其特征在于，所述修整系统接收到持续正压作用以向下运动时，当修整系统接触到抛光垫开设进行修正工作时，通过所述压力传感器检测实时的压力大小，并通过所述压力传感器将所检测到的压力值大小显示在调整装置的显示器上，以便用户基于所检测到的压力值通过所述调整装置调整施加在所述修整系统上的工作压力。
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2019
- 2019-01-11 CN CN201910027859.4A patent/CN109623662B/zh active Active
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