CN111230741B - 一种抛光盘冷却结构、抛光盘以及抛光机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种抛光盘冷却结构、抛光盘以及抛光机，所述抛光盘冷却结构包括：转轴，所述转轴的内部中空；插设于所述转轴内部的中空管，所述中空管的内部形成为进水通道，所述中空管的外壁与所述转轴的内壁之间的空腔形成为出水通道；呈上下设置的上冷却盘和下冷却盘，所述上冷却盘的内部空腔与所述出水通道连通，所述下冷却盘的内部空腔与所述进水通道连通；与上冷却盘的底面进水孔的数量相同的若干三通管，用于连通上冷却盘和下冷却盘。根据本发明实施例的抛光盘冷却结构，通过分流的三通管将冷却水在离心力的作用下迅速分流到上、下冷却盘，实现冷却水的快速循环，从而对研磨盘的温度进行有效控制，确保抛光质量。

Description

一种抛光盘冷却结构、抛光盘以及抛光机

技术领域

本发明涉及抛光技术领域，具体涉及一种抛光盘冷却结构、抛光盘以及抛光机。

背景技术

在半导体行业，硅片抛光设备从过去的单层单面抛光技术发展到如今的单层双面抛光技术(DSP)，实现了抛光效率的翻倍。硅片在抛光过程中，由于硅片与抛光垫之间的摩擦作用，将会产生大量的热，如果抛光盘温度过高，将会使得抛光盘在热应力的作用下产生微小形变，影响硅片表面的平整度。然而，现有的抛光盘水冷却结构装置循环速率慢、冷却效果不佳，难以适应由于抛光效率加快而带来的产热速度加快的情况。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种抛光盘冷却结构、抛光盘以及抛光机，以解决现有技术中的抛光盘冷却装置循环速度慢、冷却效果不佳的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

本发明第一方面提供了一种抛光盘冷却结构，包括：

转轴，所述转轴的内部中空；

插设于所述转轴内部的中空管，所述中空管的内部形成为进水通道，所述中空管的外壁与所述转轴的内壁之间的空腔形成为出水通道，所述中空管的管壁开设有与所述进水通道连通的第一进水口和第二进水口；

呈上下设置的上冷却盘和下冷却盘，所述上冷却盘和所述下冷却盘均呈空心圆柱状且内部具有空腔，所述转轴穿过所述上冷却盘以及所述下冷却盘并与所述上冷却盘和所述下冷却盘同轴设置，所述上冷却盘的内部空腔与所述出水通道连通，所述下冷却盘的内部空腔通过所述第一进水口与所述进水通道连通，所述上冷却盘的底面边缘周向间隔开设有若干底面进水孔，所述下冷却盘的顶面边缘对应周向间隔开设有若干顶面进水孔；

与所述底面进水孔的数量相同的若干三通管，所述三通管的第一端通过所述第二进水口与所述进水通道连通，所述三通管的第二端与所述底面进水孔连通，所述三通管的第三端与所述顶面进水孔连通。

可选的，所述上冷却盘和所述下冷却盘之间还设置有转台，所述三通管嵌设于所述转台的内部。

可选的，所述三通管的数量为8个。

可选的，所述上冷却盘、所述下冷却盘以及所述三通管均采用黄铜材料制作。

可选的，还包括：

调节阀，所述调节阀设置于所述中空管内，用于控制所述进水通道内的流量和压力。

本发明第二方面实施例还提供了一种抛光盘，包括如上任一项所述的抛光盘冷却结构，还包括：

设置于上冷却盘的顶面的上研磨盘；

设置于下冷却盘的底面的下研磨盘。

可选的，所述上研磨盘粘接于所述上冷却盘的顶面，所述下研磨盘粘接于所述下冷却盘的底面。

本发明第三方面还提供了一种抛光机，包括如上任一项所述的抛光盘。

可选的，还包括：

驱动装置，所述驱动装置与转轴的一端连接，用于驱动所述转轴自转。

本发明上述技术方案的有益效果如下：

根据本发明实施例的抛光盘冷却结构，通过分流的三通管将冷却水在离心力的作用下迅速分流到上、下冷却盘，实现冷却水的快速循环，从而对研磨盘的温度进行有效控制，确保抛光质量。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种抛光盘冷却结构的示意图；

图2为本发明实施例提供的一种三通管的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种抛光机的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。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。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在半导体行业，双面抛光技术实现了抛光效率的翻倍，然而，由于硅片于抛光垫之间的摩擦作用，将会产生大量的热量，如果抛光盘温度过高，将会使得抛光盘在热应力的作用下产生形变，从而影响硅片表面的平整度。

由此，本发明实施例提供了一种抛光盘冷却结构，如图1所示，所述冷却结构可以包括：转轴11、中空管12、上冷却盘15、下冷却盘16以及若干三通管17。其中，转轴11的内部中空，当然，为了确保能够传递足够的动力而不至于变形，转轴11具有一定的厚度；而中空管12则插设于转轴11的内部，也就是说，中空管12的直径小于转轴11的内径，由此，中空管12的外壁与转轴11的内壁之间的空腔形成为出水通道，而中空管12的内部则形成为进水通道，进一步的，在中空管12的管壁上开设有与所述进水通道连通的第一进水口13和第二进水口14；上冷却盘15和下冷却盘16呈上下设置，也即两者一上一下水平设置，上冷却盘15和下冷却盘16均呈空心圆柱状，并且两者的内部均具有用于盛装冷却液的空腔，而转轴11则穿过上冷却盘15和下冷却盘16，也即从两者轴线上的空心位置穿过，转轴11、上冷却盘15以及下冷却盘16三者呈同轴设置，从而当转轴11绕其中心轴旋转的时候，上冷却盘15和下冷却盘16也随之绕转轴的中心轴旋转；进一步的，上冷却盘15的内部空腔通过出水口111与出水通道连通，而下冷却盘16的内部空腔则通过中空管12的管壁上开设的第一进水口13与进水通道连通，从而中空管12中的冷却液可以从第一进水口13进入到下冷却盘16的内部空腔。

本发明实施例中，上冷却盘15的底面边缘周向间隔开设有与其内部空腔连通的若干底面进水孔，而下冷却盘16的顶面边缘则周向间隔开设有其内部空腔连通的若干顶面进水孔，较优的，若干底面进水孔和若干顶面进水孔的数量相同，且位置一一对应；而三通管17的数量则与底面进水孔(或顶面进水孔)的数量相同，由此，三通管17的第一端通过中空管12的管壁上开设的第二进水口14与进水通道连通，三通管17的第二端与上冷却盘15的底面进水孔连通，而三通管17的第三端则与下冷却盘16的顶面进水孔连通，由此，中空管12中的冷却液可以从三通管17的第一端进入，并分别流入到上冷却盘15和下冷却盘16的内部空腔中，其中，三通管17的第一端可以适当延长一定长度以便于中空管12的第二进水口14连接，也可以通过导流管连接到中空管12上的第二进水口14；由于在抛光过程中，转轴11高速旋转，上冷却盘15和下冷却盘16也与之同步高速旋转，因此，当中空管12中注入冷却液时，一方面，冷却液将由中空管12的管壁上开设的第一进水口13直接进入到下冷却盘16的内部空腔中，另一方面，冷却液还将在强大离心力的作用下，由中空管12的管壁上开设的第二进水口14迅速流入到三通管17的第一端，并在三通管17的分流作用下，快速进入到上冷却盘15和下冷却盘16的内部空腔中，从而迅速吸收抛光面产生的摩擦热，在下冷却盘16的内部空腔被冷却液充满之后，冷却液无法再由三通管17的第三端向下冷却盘16的内部空腔流动，而在上冷却盘15的内部空腔也被冷却液充满之后，上冷却盘15中的冷却液将由出水口111流到出水通道中，实现冷却液的排出，由此，冷却液在压力作用下从中空管12的进水通道由第一进水口13进入到下冷却盘16的内部空腔，并从三通管17的第三端向第二端流动并进入到上冷却盘15的内部空腔中，而从中空管12的进水通道由第二进水口14进入到三通管17的第一端冷却液也只能往第二端流动并进入到上冷却盘15的内部空腔中，最终上冷却盘15中的冷却液再由出水口111流出到出水通道中，从而实现冷却液的循环。

本发明实施例中，上冷却盘15和下冷却盘16为空心圆柱状，内部全部作为盛装冷却液的空间，不存在现有的冷却装置中的分隔筋结构，可避免分隔筋结构占据盘内空间继而影响冷却效果，而由于出水口111设置在上冷却盘15的靠上的位置，可以避免冷却液走捷径，造成冷却效果不佳的问题，并且，在离心力的作用下，三通管内的冷却液可以快速分流到上冷却盘15和下冷却盘16中，确保了冷却速率。

本发明实施例中，在上冷却盘15和下冷却盘16之间还设置有转台18，也就是说，转轴11与转台18固定连接，从而转台18可以在转轴11的带动下绕转轴11的中心轴旋转；而在转台18的上表面固定有上冷却盘15，在转台18的下表面固定有下冷却盘16，具体来说，转台18的上表面和上冷却盘15的底面之间可以通过螺丝固定，而转台18的下表面和下冷却盘16的顶面之间同样通过螺丝固定，从而转轴11在带动转台18旋转时，转台18也将带动上冷却盘15和下冷却盘16同步旋转。

如图2所示，本发明的一些实施例中，三通管17的数量具体为8个，8个三通管17呈同圆周间隔设置，为了增强其结构强度，在相邻两个三通管17可以设置加强板。而为了节省空间，三通管17可以嵌设于转台18的内部，从而避免占用上冷却盘15和下冷却盘16的内部空间继而影响冷却效果。

在本发明的一些实施例中，上冷却盘15、下冷却盘16以及三通管17均采用黄铜材料制成，从而增加使用寿命，避免腐蚀。

在本发明的另一些实施例中，在中空管12的内部还设置有调节阀(图中未示出)，也即在进水通道中设置有调节阀，所述调节阀可以调节进水通道内的流量和压力，从而实现不同的冷却速率的控制。

根据本发明实施例的抛光盘冷却结构，通过分流的三通管将冷却水在离心力的作用下迅速分流到上、下冷却盘，实现冷却水的快速循环，从而对研磨盘的温度进行有效控制，确保抛光质量。

本发明另一方面实施例还提供了一种抛光盘，所述抛光盘包括上述任一实施例中所述的抛光盘冷却结构，还包括上研磨盘19和下研磨盘110，其中，上研磨盘19设置在上冷却盘15的上表面，而下研磨盘110则设置在下冷却盘16的下表面，更具体的说，上研磨盘19通过粘接的方式固定在上冷却盘15的上表面，而下研磨盘110也是通过粘接的方式固定在下冷却盘16的下表面，从而，当上冷却盘15和下冷却盘16的内部空腔中有冷却液循环时，可以快速带走上研磨盘19和下研磨盘110的研磨面产生的热量，确保上研磨盘19和下研磨盘110的温度稳定，从而确保硅片的抛光质量，提高平整度。

如图3所示，本发明又一实施例提供了一种抛光机，所述抛光机包括如上实施例中任一项所述的抛光盘，还包括驱动装置，驱动装置与转轴11的一端连接，用于驱动转轴11做自转运动。

在一些具体实施例中，所述抛光机为三抛光盘抛光机，包括上抛光盘38、中抛光盘37和下抛光盘36，三者呈上下设置，其中上抛光盘38和下抛光盘36只具有一个研磨盘，而中抛光盘37则具有两个研磨盘，本实施例中的中抛光盘37具体应用如上实施例中所述的抛光盘。抛光机的驱动装置可以包括第一电机31、第二电机39以及第三电机312，其中，第一电机31通过第一主动带轮32、一级传动带33以及一级带轮34将动力输出给下抛光盘36，以驱动下抛光盘36自转，而第二电机39则通过第二主动带轮310、二级传动带311将动力输出给转轴15，同样，第三电机312也通过第三主动带轮313、三级传动带314将动力输出给转轴15，从而转轴15带动与其连接的上抛光盘38以及中抛光盘37做自转运动，从而对硅片表面进行抛光；同时，中抛光盘由于具体采用上述实施例中的抛光盘，因此，上述实施例中的抛光盘冷却结构可以对中抛光盘的两个研磨盘在抛光过程中产生的热量进行快速吸收转移，从而在满足双层双面抛光的加工需求、极大提高硅片的加工效率的同时，确保研磨盘的冷却效率，保证了硅片的抛光加工质量。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种抛光盘冷却结构，其特征在于，包括：

转轴，所述转轴的内部中空；

插设于所述转轴内部的中空管，所述中空管的内部形成为进水通道，所述中空管的外壁与所述转轴的内壁之间的空腔形成为出水通道，所述中空管的管壁开设有与所述进水通道连通的第一进水口和第二进水口；

呈上下设置的上冷却盘和下冷却盘，所述上冷却盘和所述下冷却盘均呈空心圆柱状且内部具有空腔，所述转轴穿过所述上冷却盘以及所述下冷却盘并与所述上冷却盘和所述下冷却盘同轴设置，所述上冷却盘的内部空腔与所述出水通道连通，所述下冷却盘的内部空腔通过所述第一进水口与所述进水通道连通，所述上冷却盘的底面边缘周向间隔开设有若干底面进水孔，所述下冷却盘的顶面边缘对应周向间隔开设有若干顶面进水孔；

与所述底面进水孔的数量相同的若干三通管，所述三通管的第一端通过所述第二进水口与所述进水通道连通，所述三通管的第二端与所述底面进水孔连通，所述三通管的第三端与所述顶面进水孔连通。

2.根据权利要求1所述的抛光盘冷却结构，其特征在于，所述上冷却盘和所述下冷却盘之间还设置有转台，所述三通管嵌设于所述转台的内部。

3.根据权利要求1所述的抛光盘冷却结构，其特征在于，所述三通管的数量为8个。

4.根据权利要求1所述的抛光盘冷却结构，其特征在于，所述上冷却盘、所述下冷却盘以及所述三通管均采用黄铜材料制作。

5.根据权利要求1所述的抛光盘冷却结构，其特征在于，还包括：

调节阀，所述调节阀设置于所述中空管内，用于控制所述进水通道内的流量和压力。

6.一种抛光盘，其特征在于，包括如权利要求1-5中任一项所述的抛光盘冷却结构，还包括：

设置于上冷却盘的顶面的上研磨盘；

设置于下冷却盘的底面的下研磨盘。

7.根据权利要求6所述的抛光盘，其特征在于，所述上研磨盘粘接于所述上冷却盘的顶面，所述下研磨盘粘接于所述下冷却盘的底面。

8.一种抛光机，其特征在于，包括如权利要求6-7中任一项所述的抛光盘。

9.根据权利要求8所述的抛光机，其特征在于，还包括：

驱动装置，所述驱动装置与转轴的一端连接，用于驱动所述转轴自转。

Images