CN110977772A - 一种修整头 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种修整头，包括修整组件和用于承载修整组件的基座组件，所述修整组件可相对于基座组件旋转并竖直移动以修整抛光垫；并且，所述修整头中设置有传感器以监测修整组件相对于基座组件的竖直位置。本申请提供的修整头用于化学机械抛光设备中抛光垫的修整活化，其结构合理，内部设置传感器实时监测修整组件相对于基座组件的竖直位置，实时获取修整组件底面距离抛光垫的距离，以保证良好的修整效果。
Description
技术领域
本发明属于化学机械抛光技术领域，具体而言，涉及一种修整头。
背景技术
化学机械抛光是一种可接受的基板全局抛光的方法。这种抛光方法通常将基板吸合在承载头的下部，基板具有沉积层的一面抵接于旋转的抛光垫上，承载头在驱动部件的带动下与抛光垫同向旋转并给予基板向下的载荷；同时，抛光液供给于抛光垫的上表面并分布在基板与抛光垫之间，在化学及机械的综合作用下使基板完成全局抛光。
为了达到期望的抛光结果，抛光垫的表面必须定期修整，以移除累积在抛光垫上的抛光副产物，保证抛光垫具有良好的抛光特性。
修整盘设置于修整头下部，修整头下降并与旋转中的抛光表面接触，修整头在驱动装置作用下自转以与抛光垫相对旋转，同时，修整头在抛光垫的表面沿径向移动，以完成抛光垫的修整作业。修整盘在移动过程中，修整盘距离抛光垫的距离以及修整盘作用在抛光垫上的载荷都会影响修整盘的修整效果。
因此，亟需设计一种修整头，定期对抛光垫修整，以保证基板的抛光效果。
发明内容
本发明旨在至少一定程度上解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明公开了一种修整头，包括修整组件和用于承载修整组件的基座组件，所述修整组件可相对于基座组件旋转并竖直移动以修整抛光垫；并且，所述修整头中设置有传感器以监测修整组件相对于基座组件的竖直位置。
优选地，所述传感器为非接触式位置传感器。
优选地，所述修整组件的连接轴的上部具有定位环，并且所述传感器为固定连接至所述基座组件的磁性开关，所述磁性开关位于所述定位环圆周外侧以测量其竖直方向的移动。
优选地，所述传感器的数量至少两个，其设置于基座组件竖直方向的不同位置。
优选地，所述基座组件包括同心地套设于所述连接轴的外侧的承载盘，所述承载盘上具有至少两个用于设置所述传感器的凹槽。
优选地，所述凹槽沿承载盘的中轴线均匀对称分布。
优选地，所述基座组件包括基座、上旋转套及下旋转套，所述上旋转套与下旋转套连接为一体并同心设置于基座内，所述传感器设置在上旋转套与下旋转套之间的竖向空间内。
优选地，所述上旋转套及下旋转套为磁导率低的金属材料。
优选地，所述上旋转套及下旋转套为复合材料。
优选地，所述上旋转套及下旋转套为被玻璃填充的聚苯硫醚(PPS)或被玻璃填充的聚醚醚酮(PEEK)。
本申请公开的修整头，其有益效果：修整头的内部设置传感器，以实时监测修整组件相对于基座组件的竖直位置，定期对抛光垫修整，以保证基板的抛光效果。
附图说明
通过结合以下附图所作的详细描述，本发明的优点将变得更清楚和更容易理解，这些附图只是示意性的，并不限制本发明的保护范围，其中：
图1是根据本发明所述修整头一个实施例的结构示意图；
图2是根据本发明所述修整头另一实施例的结构示意图；
图3是本发明之承载盘的结构示意图；
图4是本发明用于设置传感器的承载盘在基座组件内部的俯视图。
其中，数字附图标记的含义如下：
100-修整头；
10-修整组件；11-修整组件本体；12-连接轴；121-通道；13-修整单元；131-修整盘；132-修整刷；14-腔室；15-弹性膜；16-底板；17-直线轴承；
20-基座组件；21-基座；22-上旋转套；23-下旋转套；24-键；25-第一通孔；26-承载盘；261-凹槽；27-管接头；
30-传动带轮；
40-传感器；
50-定位环。
具体实施方式
下面结合具体实施例及其附图，对本发明所述技术方案进行详细说明。在此记载的实施例为本发明的特定的具体实施方式，用于说明本发明的构思；这些说明均是解释性和示例性的，不应理解为对本发明实施方式及本发明保护范围的限制。除在此记载的实施例外，本领域技术人员还能够基于本申请权利要求书及其说明书所公开的内容采用显而易见的其它技术方案，这些技术方案包括采用对在此记载的实施例的做出任何显而易见的替换和修改的技术方案。
本说明书的附图为示意图，辅助说明本发明的构思，示意性地表示各部分的形状及其相互关系。应当理解的是，为了便于清楚地表现出本发明实施例的各部件的结构，各附图之间并未按照相同的比例绘制，相同的参考标记用于表示附图中相同的部分。
本发明所述修整头的结构示意图，如图1所示，所述修整头100包括修整组件10及基座组件20，所述基座组件20用于承载所述修整组件10，所述修整组件10可相对于基座组件20旋转并竖直移动以修整抛光垫，使得磨损的抛光垫活化，保证抛光垫具备良好的抛光条件，以获得良好的抛光效果；同时，修整头100的内部设置有传感器40，所述传感器40能够监测所述修整组件10相对于基座组件20的竖直位置，当修整组件10沿基座组件20向下移动，修整组件10的底面与抛光垫的上表面接触时，传感器40触发获得信号，这样通过传感器40监测修整组件10的竖直位置，以保证修整头对抛光垫修整作业的效果。
在图1所示的实施例中，所示传感器40的数量为两个，其设置在竖直方向的不同位置，以监测修整组件10相对于抛光垫的距离，实现修整作业的实时监控。
作为本发明的一个实施例，所述修整组件10包括修整组件本体11、连接轴12及修整单元13，所述连接轴12自修整组件本体11的中心位置沿竖直方向、向上延伸设置，修整组件10的连接轴12与基座组件20滑动连接，修整组件10的连接轴12可沿基座组件20上下滑动，所述修整单元13设置在修整组件本体11的底部，从而使得修整单元13与抛光垫接触以实现修整作业。
抛光垫可以为双层抛光垫，其包括邻接抛光盘表面的衬背层和具有抛光表面的覆盖层，抛光表面用于抛光基板，覆盖层通常硬于衬背层，覆盖层可以由泡沫或模制聚氨酯组成；衬背层可以由用氨基甲酸乙酯浸取的压缩纤维组成。作为本实施例的一个方面，所述修整单元13可以为修整盘131(disk)，修整盘131用于修整硬度较大的抛光垫，修整盘131的下部镶嵌有金刚石，抛光过程产生的微小颗粒及抛光液中的微小颗粒可能将抛光垫上的微孔封堵，即而影响抛光垫的抛光特性，修整盘131下部镶嵌的金刚石可以将封堵的微孔划开，使得抛光液充满微孔，以实现抛光垫的修整作业。
作为本实施例的另一方面，所述修整单元13可以为修整刷132，如图2所示，其用于修整硬度较小的抛光垫，修整刷132的下部设置有刷毛，所述刷毛与抛光垫接触，从而及时修整抛光垫上附着的微小颗粒，以保证良好的抛光条件。
在一些实施例中，所述修整盘131和修整刷132需要定期切换使用，为了节省抛光垫上部的空间，通常设置一绕定点旋转的修整摆臂，在修整摆臂的末端安装有修整头，根据工艺需要定期切换修整盘131及修整刷132。一般情况下，修整盘131的厚度要小于修整刷132的厚度，在由修整盘131切换为修整刷132时，为实现修整刷与抛光垫的表面接触，必须将修整组件10沿竖直方向上移一定距离，修整头100的内部的传感器40能够监测修整组件10相对于基座组件20的竖直位置，以保证修整盘转换为修整刷时，刷毛与抛光垫直接接触，从而及时刷除抛光垫上的微小颗粒，以保证良好的抛光条件。
作为本发明的一个实施例，所述基座组件20包括基座21、上旋转套22及下旋转套23，所述上旋转套22与下旋转套23连接为一体并同心设置于基座21内。具体地，传动带轮30与所述上旋转套22的上端连接，所述上旋转套22通过键24与下旋转套23连接，所述下旋转套23的内部设置有第一通孔25，所述修整组件10的连接轴12通过直线轴承17连接于所述第一通孔25内。所述基座21上设置有轴承孔，轴承设置在轴承孔内壁与上旋转套22及下旋转套23形成的组件之间，在传动带轮30的带动下，上旋转套22、下旋转套23及修整组件10一起旋转，修整组件10的修整单元13与抛光垫接触，以完成抛光垫的修整作业。
图1所示的实施例中，所述下旋转套23的顶部气密连接有管接头27，所述管接头27与下旋转套23之间设置有旋转接头(未示出)，所述管接头27通过管路与未示出的气源连接，流体经由管接头27、第一通孔25、连接轴12内部的通道121与修整组件10内的腔室14连通，所述腔室14由环状的弹性膜15、底板16围接而成，所述通道121在连接轴12的下部与腔室14连通；向所述腔室14内充入或抽出流体，改变腔室14内的压力，使得修整组件10上的连接轴12在竖直方向上下移动，以调节修整组件10上的修整单元13距离抛光垫之间的距离。
作为本发明的一个实施例，所述传感器为非接触式位置传感器。具体地，所述传感器40可以为磁性开关，其固定连接于所述基座组件20内，所述修整组件10的连接轴12的上部设置有定位环50，所述磁性开关位于所述定位环50圆周外侧以测量修整组件10竖直方向的移动。作为本实施例的一个方面，所述定位环50为磁性环状结构，其可以为永磁铁，相应的，修整组件10的连接轴12为非磁性体，定位环50设置在连接轴12的周向外侧；当连接轴12上的定位环50靠近磁性开关时，磁性开关内的舌簧开关的两根簧片被磁化而相互吸引，触点闭合；当定位环50移开所述磁性开关后，舌簧开关的两根簧片失磁而相互分离，触点断开；从而通过磁性开关触点的断开及闭合能够监测定位环50相对于磁性开关的竖向移动。
作为本发明的另一个实施例，所述传感器的数量至少为两个，其设置于基座组件20竖直方向的不同位置，如图1及图2所示，传感器40分别设置在基座组件20的竖直方向的不同位置，当修整组件10的定位环50接近某一传感器40时，通过传感器40的触点的断开及闭合，间接监测修整组件10的竖直位置。
在图1所示的实施例中，所述基座组件20包括同心地套设于所述连接轴12的外侧的承载盘26，所述承载盘26卡接于基座21上的轴承孔内并位于上旋转套22与下旋转套23之间，即承载盘26为相对静止的部件，其不随上旋转套22与下旋转套23形成的组件一体旋转，这样有利于传感器的线路连接固定。
图3是本发明所述承载盘的结构示意图，在本实施例中，所述承载盘26为具有一定厚度的环形盘状结构，承载盘26的中部设置的通孔用于穿过下旋转套23，以使承载盘26与上旋转套22及下旋转套23形成的组件分离；所述承载盘26上具有三个凹槽261，所述传感器设置在凹槽261内。可以理解的是，所述凹槽261的数量与传感器的数量匹配设置，即凹槽261的数量应不少于传感器的数量，传感器沿承载盘26的厚度方向安装并位于厚度方向的不同位置，以检测修整组件10上的定位环11的竖向移动。在图4所示的实施例中，所述承载盘26上均布有三个凹槽261，所述传感器40为磁性开关，所述磁性开关设置在承载盘26的厚度方向的不同位置，以监测定位环50的竖向移动，即而获得修整组件10上的修整单元13的竖直位置。
作为本实施例的一个方面，所述凹槽261沿承载盘26的中轴线均匀对称分布，以减少安装在凹槽261内传感器的相互干扰，提高检测的准确性。可以理解的是，所述凹槽261也可以不沿承载盘26的轴线均匀对称分布，只要相互间隔分布，减少相邻传感器的相互干扰即可。
作为本发明的一个实施例，所述上旋转套22及下旋转套23为磁导率低的金属材料，如304奥氏体不锈钢，用于安装传感器的承载盘26设置在上旋转套22及下旋转套23形成的组件的外侧，磁导率低的金属材料能够降低金属材料的磁性对传感器检测的干扰，提高检测的准确性。
作为本发明的另一实施例，所述上旋转套22及下旋转套23为复合材料，所述复合材料具有较底的磁导率或为不导磁体，用于安装传感器的承载盘26设置在上旋转套22及下旋转套23形成的组件的外侧，复合材料对传感器检测的干扰几乎为零，有效提高检测的准确性。作为本实施例的一个方面，所述上旋转套22及下旋转套23为被玻璃填充的聚苯硫醚(PPS)或被玻璃填充的聚醚醚酮(PEEK)，其具有一定的刚度且不导磁，上旋转套22及下旋转套23形成的组件对传感器检测的干扰几乎为零，有效提高检测的准确性。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.一种修整头，包括：修整组件和用于承载修整组件的基座组件，所述修整组件可相对于基座组件旋转并竖直移动以修整抛光垫；并且，所述修整头中设置有传感器以监测修整组件相对于基座组件的竖直位置。
2.如权利要求1所述的修整头，其特征在于，所述传感器为非接触式位置传感器。
3.如权利要求1所述的修整头，其特征在于，所述修整组件的连接轴的上部具有定位环，并且所述传感器为固定连接至所述基座组件的磁性开关，所述磁性开关位于所述定位环圆周外侧以测量其竖直方向的移动。
4.如权利要求1所述的修整头，其特征在于，所述传感器的数量至少两个，其设置于基座组件竖直方向的不同位置。
5.如权利要求3所述的修整头，其特征在于，所述基座组件包括同心地套设于所述连接轴的外侧的承载盘，所述承载盘上具有至少两个用于设置所述传感器的凹槽。
6.如权利要求5所述的修整头，其特征在于，所述凹槽沿承载盘的中轴线均匀对称分布。
7.如权利要求1所述的修整头，其特征在于，所述基座组件包括基座、上旋转套及下旋转套，所述上旋转套与下旋转套连接为一体并同心设置于基座内，所述传感器设置在上旋转套与下旋转套之间的竖向空间内。
8.如权利要求7所述的修整头，其特征在于，所述上旋转套及下旋转套为磁导率低的金属材料。
9.如权利要求7所述的修整头，其特征在于，所述上旋转套及下旋转套为复合材料。
10.如权利要求9所述的修整头，其特征在于，所述上旋转套及下旋转套为被玻璃填充的聚苯硫醚(PPS)或被玻璃填充的聚醚醚酮(PEEK)。
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