CN112405327A - 化学机械研磨设备防碰撞侦测系统 - Google Patents

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Abstract

本发明属于化学机械研磨设备技术领域，具体的说是化学机械研磨设备防碰撞侦测系统，包括支撑单元和打磨单元；支撑单元包括转轴、转盘和研磨垫；支撑单元的一侧打磨单元；打磨单元包括转动杆、横杆、电机和研磨头；电机与研磨头之间设有圆柱形状的基板；基板的下端面与研磨头的上端面之间留有间隙，基板的外圈上设有距离传感器；在研磨头一旁安置距离传感器，实时检测研磨垫用调节器与研磨头之间的距离，一旦距离传感器检测距离小于用户设置的安全距离时，危险距离信息传到操控电脑上，操控电脑将信号反馈给研磨垫用调节器的驱动器，电机停止工作，报警并对检修和清理研磨垫上的金属碎屑。

Description

化学机械研磨设备防碰撞侦测系统
技术领域
本发明属于化学机械研磨设备技术领域，具体的说是化学机械研磨设备防碰撞侦测系统。
背景技术
化学机械研磨，晶圆制造中，随着制程技术的升级、导线与栅极尺寸的缩小，光刻技术对晶圆表面的平坦程度(Non-uniformity)的要求越来越高，IBM公司于1985年发展CMOS产品引入，并在1990年成功应用于64MB的DRAM生产中。1995年以后，CMP技术得到了快速发展，大量应用于半导体产业。化学机械研磨亦称为化学机械抛光，其原理是化学腐蚀作用和机械去除作用相结合的加工技术，是机械加工中唯一可以实现表面全局平坦化的技术。
现有技术中化学机械研磨设备在研磨期间需要研磨垫用调节器手臂来回摆动，而且研磨头也同时在做摆动动作，研磨垫用调节器手臂和研磨头运动部件都是由马达控制，而且固定研磨垫用调节器的研磨头是由多颗螺丝固定在设备底座上，且化学机械研磨设备运行工作长时间后，研磨垫用调节器前端会与研磨头外壁发生碰撞的可能，导致的后果就是如果研磨垫用调节器与研磨头之间的位置没有及时发现修正，研磨垫用调节器前端与研磨头外壁发生碰撞产生的金属碎屑会直接掉落在研磨垫表面，对加工的晶圆表面造成致命的损伤，为此在研磨头一旁安置距离传感器，实时检测研磨垫用调节器与研磨头之间的距离。
发明内容
为了弥补现有技术的不足，以解决背景技术所描述的问题，本发明提出了化学机械研磨设备防碰撞侦测系统。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明所述的化学机械研磨设备防碰撞侦测系统，包括支撑单元和打磨单元；所述支撑单元包括转轴、转盘和研磨垫；所述转轴通过一端外接马达驱动转动，转轴的另一端固接在转盘的一端面中间位置；所述转盘的另一端面固接研磨垫的一表面，研磨垫的另一表面承载有所要研磨的晶元体；所述支撑单元的一侧打磨单元；
所述打磨单元包括转动杆、横杆、电机和研磨头；所述转动杆的一端通过外接马达驱动转动，转动杆的另一端固接横杆的一端，横杆的另一端固接电机，电机的输出轴端部固接研磨头，研磨头的研磨端面伸向研磨垫；
所述电机与研磨头之间设有圆柱形状的基板；所述基板的上端面固接在电机的下端面，基板的中间位置开设通孔，通孔的内圈间隙配合电机的输出轴外圈，基板的下端面与研磨头的上端面之间留有间隙，基板的外圈上设有距离传感器，距离传感器电性连接外界操控电脑。
优选的，所述基板的外圈侧壁上开环形槽，环形槽内设有多个连接板；每个所述连接板的剖切面呈字母“T”形状，每个连接板的竖直两端嵌在环形槽内，每个连接板的水平端上固接距离传感器，且距离传感器的发射端指向外界的研磨垫用调节器。
优选的，每个所述连接板的竖直端侧壁上设有弹簧；所述弹簧的一端固接在连接板的竖直端侧壁上，弹簧的另一端贴附挤压在环形槽的侧壁上。
优选的，所述环形槽的槽口上开设通槽，通槽的槽口长度和宽度与大于连接板的竖直端长度和宽度。
优选的，所述横杆的下方设有支撑杆和滑轨；所述支撑杆的一端固接在横杆的中间位置，支撑杆的另一端滑动连接在滑轨内；所述滑轨呈半圆环状，滑轨的轴线与转动杆的轴线同线。
优选的，所述支撑杆的另一端开设凹槽，凹槽内设有滚珠；所述滚珠滚动连接在凹槽内，滚珠滚动连接在滑轨内。
本发明的技术效果和优点：
在研磨头一旁安置距离传感器，实时检测研磨垫用调节器与研磨头之间的距离，一旦距离传感器检测距离小于用户设置的安全距离时，危险距离信息传到操控电脑上，操控电脑将信号反馈给研磨垫用调节器的驱动器，电机停止工作，报警并对检修和清理研磨垫上的金属碎屑；
以及可在基板上的环形槽内安置多个距离传感器，调节每个距离传感器，使得研磨垫用调节器与研磨头之间的距离处于安全距离，当多个距离传感器中的其中一个距离传感器测得危险距离时，可避免研磨垫用调节器前端与研磨头外壁发生碰撞的现象，提高研磨垫用调节器前端与研磨头之间的安全性，继而避免晶圆表面在加工时造成致命的损伤；
同时连接板通过弹簧连接在环形槽内，弹簧的弹力作用在环形槽的侧壁上以及连接板上，增强连接板与环形槽之间的连接稳定性，避免电机转动带动研磨头打磨作业时，电机转动产生的振动带动连接板振动，影响距离传感器检测距离的准确性；
此外通过在环形槽的槽口上开设通槽，将连接板的弹簧对准通槽，然后按压连接板，使得连接板上竖直端嵌入在环形槽内，然后转动连接板绕基板稳定中心轴线滑动，调节相邻连接板之间的角度，通过在环形槽的槽口上开设通槽，既方便连接板的嵌入环形槽内，实现距离传感器的安置，又可以实现连接板的取下，方便对距离传感器发射端的清理；
再者通过支撑杆支撑横杆的摆动，增强横杆水平方向移动的稳定性，同时避免电机和研磨头的质量下压横杆的另一端，致使横杆倾斜，影响研磨头研磨端的水平精度，以及通过支撑杆另一端安装的滚珠滚动连接在滑轨内，减小支撑杆与滑轨之间的摩擦力，使得支撑杆支撑横杆稳定摆动，减小对距离传感器检测距离工作的影响。
附图说明
下面结合附图和实施方式对本发明进一步说明。
图1是本发明的立体图；
图2是图1中A处的局部放大图；
图3是本发明的俯视图；
图4是图3中B处的局部放大图；
图5是本发明的等轴测视图；
图6是图5中C处的局部放大图；
图7是本发明的侧视图；
图8是图7中D处的局部放大图；
图中：支撑单元1、转轴11、转盘12、研磨垫13、打磨单元2、转动杆21、横杆22、支撑杆221、滑轨222、滚珠223、电机23、研磨头24、基板25、通孔251、距离传感器26、环形槽27、连接板271、弹簧272、通槽273。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合实施方式，进一步阐述本发明。
如图1至图8所示，本发明所述的化学机械研磨设备防碰撞侦测系统，包括支撑单元1和打磨单元2；所述支撑单元1包括转轴11、转盘12和研磨垫13；所述转轴11通过一端外接马达驱动转动，转轴11的另一端固接在转盘12的一端面中间位置；所述转盘12的另一端面固接研磨垫13的一表面，研磨垫13的另一表面承载有所要研磨的晶元体；所述支撑单元1的一侧打磨单元2；
所述打磨单元2包括转动杆21、横杆22、电机23和研磨头24；所述转动杆21的一端通过外接马达驱动转动，转动杆21的另一端固接横杆22的一端，横杆22的另一端固接电机23，电机23的输出轴端部固接研磨头24，研磨头24的研磨端面伸向研磨垫13；
所述电机23与研磨头24之间设有圆柱形状的基板25；所述基板25的上端面固接在电机23的下端面，基板25的中间位置开设通孔251，通孔251的内圈间隙配合电机23的输出轴外圈，基板25的下端面与研磨头24的上端面之间留有间隙，基板25的外圈上设有距离传感器26，距离传感器26电性连接外界操控电脑；
作为本发明的一种具体实施方式，所述基板25的外圈侧壁上开环形槽27，环形槽27内设有多个连接板271；每个所述连接板271的剖切面呈字母“T”形状，每个连接板271的竖直两端嵌在环形槽27内，每个连接板271的水平端上固接距离传感器26，且距离传感器26的发射端指向外界的研磨垫用调节器；
化学机械研磨设备在研磨期间需要研磨垫用调节器手臂来回摆动，而且研磨头24也同时在做摆动动作，研磨垫用调节器手臂和研磨头24运动部件都是由马达控制，而且固定研磨垫用调节器的研磨头24是由多颗螺丝固定在设备底座上，且化学机械研磨设备运行工作长时间后，研磨垫用调节器前端会与研磨头24外壁发生碰撞的可能，导致的后果就是如果研磨垫用调节器与研磨头24之间的位置没有及时发现修正，研磨垫用调节器前端与研磨头24外壁发生碰撞产生的金属碎屑会直接掉落在研磨垫13表面，对加工的晶圆表面造成致命的损伤，为此在研磨头24一旁安置距离传感器26，实时检测研磨垫用调节器与研磨头24之间的距离，一旦距离传感器26检测距离小于用户设置的安全距离时，危险距离信息传到操控电脑上，然后操控电脑将信号反馈给研磨垫用调节器的驱动器，电机23停止工作，报警并对检修和清理研磨垫13上的金属碎屑；以及可在基板25上的环形槽27内安置多个距离传感器26，调节每个距离传感器26，使得研磨垫用调节器与研磨头24之间的距离处于安全距离，当多个距离传感器26中的其中一个距离传感器26测得危险距离时，可避免研磨垫用调节器前端与研磨头24外壁发生碰撞的现象，提高研磨垫用调节器前端与研磨头24之间的安全性，继而避免晶圆表面在加工时造成致命的损伤。
作为本发明的一种具体实施方式，每个所述连接板271的竖直端侧壁上设有弹簧272；所述弹簧272的一端固接在连接板271的竖直端侧壁上，弹簧272的另一端贴附挤压在环形槽27的侧壁上；连接板271通过弹簧272连接在环形槽27内，弹簧272的弹力作用在环形槽27的侧壁上以及连接板271上，增强连接板271与环形槽27之间的连接稳定性，避免电机23转动带动研磨头24打磨作业时，电机23转动产生的振动带动连接板271振动，影响距离传感器26检测距离的准确性。
作为本发明的一种具体实施方式，所述环形槽27的槽口上开设通槽273，通槽273的槽口长度和宽度与大于连接板271的竖直端长度和宽度；通过在环形槽27的槽口上开设通槽273，将连接板271的弹簧272对准通槽273，然后按压连接板271，使得连接板271上竖直端嵌入在环形槽27内，然后转动连接板271绕基板25稳定中心轴线滑动，调节相邻连接板271之间的角度，通过在环形槽27的槽口上开设通槽273，既方便连接板271的嵌入环形槽27内，实现距离传感器26的安置，又可以实现连接板271的取下，方便对距离传感器26发射端的清理。
作为本发明的一种具体实施方式，所述横杆22的下方设有支撑杆221和滑轨222；所述支撑杆221的一端固接在横杆22的中间位置，支撑杆221的另一端滑动连接在滑轨222内；所述滑轨222呈半圆环状，滑轨222的轴线与转动杆21的轴线同线；
作为本发明的一种具体实施方式，所述支撑杆221的另一端开设凹槽，凹槽内设有滚珠223；所述滚珠223滚动连接在凹槽内，滚珠223滚动连接在滑轨222内；通过支撑杆221支撑横杆22的摆动，增强横杆22水平方向移动的稳定性，同时避免电机23和研磨头24的质量下压横杆22的另一端，致使横杆22倾斜，影响研磨头24研磨端的水平精度，以及通过支撑杆221另一端安装的滚珠223滚动连接在滑轨222内，减小支撑杆221与滑轨222之间的摩擦力，使得支撑杆221支撑横杆22稳定摆动，减小对距离传感器26检测距离工作的影响。
工作原理：在研磨头24一旁安置距离传感器26，实时检测研磨垫用调节器与研磨头24之间的距离，一旦距离传感器26检测距离小于用户设置的安全距离时，危险距离信息传到操控电脑上，然后操控电脑将信号反馈给研磨垫用调节器的驱动器，电机23停止工作，报警并对检修和清理研磨垫13上的金属碎屑；以及可在基板25上的环形槽27内安置多个距离传感器26，调节每个距离传感器26，使得研磨垫用调节器与研磨头24之间的距离处于安全距离，当多个距离传感器26中的其中一个距离传感器26测得危险距离时，可避免研磨垫用调节器前端与研磨头24外壁发生碰撞的现象，提高研磨垫用调节器前端与研磨头24之间的安全性，继而避免晶圆表面在加工时造成致命的损伤；
以及连接板271通过弹簧272连接在环形槽27内，弹簧272的弹力作用在环形槽27的侧壁上以及连接板271上，增强连接板271与环形槽27之间的连接稳定性，避免电机23转动带动研磨头24打磨作业时，电机23转动产生的振动带动连接板271振动，影响距离传感器26检测距离的准确性；
同时通过在环形槽27的槽口上开设通槽273，将连接板271的弹簧272对准通槽273，然后按压连接板271，使得连接板271上竖直端嵌入在环形槽27内，然后转动连接板271绕基板25稳定中心轴线滑动，调节相邻连接板271之间的角度，通过在环形槽27的槽口上开设通槽273，既方便连接板271的嵌入环形槽27内，实现距离传感器26的安置，又可以实现连接板271的取下，方便对距离传感器26发射端的清理；
再者通过支撑杆221支撑横杆22的摆动，增强横杆22水平方向移动的稳定性，同时避免电机23和研磨头24的质量下压横杆22的另一端，致使横杆22倾斜，影响研磨头24研磨端的水平精度，以及通过支撑杆221另一端安装的滚珠223滚动连接在滑轨222内，减小支撑杆221与滑轨222之间的摩擦力，使得支撑杆221支撑横杆22稳定摆动，减小对距离传感器26检测距离工作的影响。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.化学机械研磨设备防碰撞侦测系统，其特征在于：包括支撑单元(1)和打磨单元(2)；所述支撑单元(1)包括转轴(11)、转盘(12)和研磨垫(13)；所述转轴(11)通过一端外接马达驱动转动，转轴(11)的另一端固接在转盘(12)的一端面中间位置；所述转盘(12)的另一端面固接研磨垫(13)的一表面，研磨垫(13)的另一表面承载有所要研磨的晶元体；所述支撑单元(1)的一侧打磨单元(2)；
所述打磨单元(2)包括转动杆(21)、横杆(22)、电机(23)和研磨头(24)；所述转动杆(21)的一端通过外接马达驱动转动，转动杆(21)的另一端固接横杆(22)的一端，横杆(22)的另一端固接电机(23)，电机(23)的输出轴端部固接研磨头(24)，研磨头(24)的研磨端面伸向研磨垫(13)；
所述电机(23)与研磨头(24)之间设有圆柱形状的基板(25)；所述基板(25)的上端面固接在电机(23)的下端面，基板(25)的中间位置开设通孔(251)，通孔(251)的内圈间隙配合电机(23)的输出轴外圈，基板(25)的下端面与研磨头(24)的上端面之间留有间隙，基板(25)的外圈上设有距离传感器(26),距离传感器(26)电性连接外界操控电脑。
2.根据权利要求1所述的化学机械研磨设备防碰撞侦测系统，其特征在于：所述基板(25)的外圈侧壁上开环形槽(27)，环形槽(27)内设有多个连接板(271)；每个所述连接板(271)的剖切面呈字母“T”形状，每个连接板(271)的竖直两端嵌在环形槽(27)内，每个连接板(271)的水平端上固接距离传感器(26)，且距离传感器(26)的发射端指向外界的研磨垫用调节器。
3.根据权利要求2所述的化学机械研磨设备防碰撞侦测系统，其特征在于：每个所述连接板(271)的竖直端侧壁上设有弹簧(272)；所述弹簧(272)的一端固接在连接板(271)的竖直端侧壁上，弹簧(272)的另一端贴附挤压在环形槽(27)的侧壁上。
4.根据权利要求3所述的化学机械研磨设备防碰撞侦测系统，其特征在于：所述环形槽(27)的槽口上开设通槽(273)，通槽(273)的槽口长度和宽度与大于连接板(271)的竖直端长度和宽度。
5.根据权利要求1所述的化学机械研磨设备防碰撞侦测系统，其特征在于：所述横杆(22)的下方设有支撑杆(221)和滑轨(222)；所述支撑杆(221)的一端固接在横杆(22)的中间位置，支撑杆(221)的另一端滑动连接在滑轨(222)内；所述滑轨(222)呈半圆环状，滑轨(222)的轴线与转动杆(21)的轴线同线。
6.根据权利要求5所述的化学机械研磨设备防碰撞侦测系统，其特征在于：所述支撑杆(221)的另一端开设凹槽，凹槽内设有滚珠(223)；所述滚珠(223)滚动连接在凹槽内，滚珠(223)滚动连接在滑轨(222)内。
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