CN112677019B - 压力检测装置及抛光设备 - Google Patents

Abstract

本申请涉及半导体制造设备技术领域，尤其是涉及一种压力检测装置及抛光设备。压力检测装置用于抛光设备，所述压力检测装置包括载荷传感器、球面滑动轴承和底盘；所述底盘的底部用于连接所述抛光设备的抛光头，所述底盘的顶部与所述球面滑动轴承的内圈连接；所述载荷传感器的测量端与所述球面滑动轴承的外圈连接；所述载荷传感器的安装端与所述抛光设备的驱动轴连接。本申请提供的压力检测装置结构简单实用、运行平稳且控制精度高，可适用于对成批芯片进行抛光加工的专用抛光设备。

Description

压力检测装置及抛光设备

技术领域

本申请涉及半导体制造设备技术领域，尤其是涉及一种压力检测装置及抛光设备。

背景技术

在芯片的制造过程中，在对芯片进行抛光时，需要对抛光压力进行监测。现有的对抛光压力监测的方式存在控制难度大，且难以保证芯片的抛光精度。

发明内容

本申请的目的在于提供一种压力检测装置及抛光设备，用于对抛光设备的抛光压力进行监测。

本申请提供了一种压力检测装置，用于抛光设备，所述压力检测装置包括载荷传感器、球面滑动轴承和底盘；

所述底盘的底部用于连接所述抛光设备的抛光头，所述底盘的顶部与所述球面滑动轴承的内圈连接；所述载荷传感器的测量端与所述球面滑动轴承的外圈连接；

所述载荷传感器的安装端与所述抛光设备的驱动轴连接。

在上述技术方案中，进一步地，所述球面滑动轴承为杆端关节轴承，所述杆端关节轴承的连接杆与所述载荷传感器的测量端连接。

在上述技术方案中，进一步地，所述底盘与所述球面滑动轴承之间设置有销轴，所述销轴贯穿所述球面滑动轴承的内圈，且所述销轴的两端与所述底盘连接。

在上述技术方案中，进一步地，还包括支撑架，所述支撑架包括顶板、底板、导向杆、弹性垫和锁紧件；

所述顶板用于连接所述抛光设备的驱动轴，且所述载荷传感器安装于所述顶板的底面；

所述导向杆的底端与所述底板相连接，所述杆端关节轴承的连接杆与所述底板相连接；

所述导向杆的顶端贯穿所述顶板和所述弹性垫，且所述锁紧件将所述导向杆的顶端锁紧于所述弹性垫处，以抵消所述载荷传感器下部的零件的重量。

在上述技术方案中，进一步地，所述底盘形成有凸起的连接部，所述销轴的两端与所述连接部连接；

所述底板形成有容置腔，所述连接部、所述销轴和所述杆端关节轴承的主体部位于所述容置腔内。

在上述技术方案中，进一步地，所述底板包括环状部、侧壁部和连接盘；

所述环状部位于所述侧壁部的周向，且所述侧壁部向远离所述底盘的一侧凸出于所述环状部；所述侧壁部和所述连接盘围设形成所述容置腔，所述连接杆贯穿所述连接盘；

所述导向杆的数量为多个，且多个所述导向杆间隔设置于所述侧壁部的周向，并与所述环状部连接。

在上述技术方案中，进一步地，所述载荷传感器和所述顶板之间设置有推力球轴承组件；

所述推力球轴承组件包括平面推力球轴承和轴承座；

所述轴承座与所述顶板连接，所述轴承座形成有承托部，所述平面推力球轴承的座圈安装于所述承托部；

所述平面推力球轴承的轴圈与所述载荷传感器的安装端连接。

在上述技术方案中，进一步地，所述推力球轴承组件还包括安装座；

所述安装座包括贯穿部和安装部，所述贯穿部的底端与所述载荷传感器连接，所述安装部与所述贯穿部的另一端连接；

所述安装部穿过所述平面推力球轴承的座圈和轴圈，且所述安装部安装于所述轴圈的顶面和所述顶板之间。

在上述技术方案中，进一步地，位于所述导向杆的顶端的所述锁紧件为防松螺母；

所述载荷传感器连接有电压放大器。

本申请还提供了一种抛光设备，包括上述方案所述的压力检测装置。

与现有技术相比，本申请的有益效果为：

本申请提供的压力检测装置，通过设置载荷传感器和球面滑动轴承，实现抛光头的万向浮动和自重找正，且可以实时测量抛光头的抛光压力，结构简单实用、运行平稳且控制精度高，可适用于对成批芯片进行抛光加工的专用抛光设备。

本申请还提供了抛光设备，包括上述方案所述的压力检测装置。基于上述分析可知，抛光设备同样具有上述有益效果，在此不再赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本申请具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施方式，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的附图。

图1为本申请提供的压力检测装置的剖视结构示意图；

图2为本申请提供的压力检测装置的外形结构示意图。

图中：101-支撑架；102-载荷传感器；103-底盘；104-顶板；105-导向杆；106-弹性垫；107-锁紧件；108-杆端关节轴承；109-销轴；110-底板；111-连接部；112-容置腔；113-侧壁部；114-连接盘；115-平面推力球轴承；116-轴承座；117-安装座；118-锁紧螺母；119-螺钉。

具体实施方式

下面将结合附图对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

实施例一

参见图1和图2所示，本申请提供的压力检测装置用于抛光设备，具体设置于抛光设备的驱动轴和抛光头之间。

压力检测装置包括载荷传感器102、球面滑动轴承和底盘103；其中，载荷传感器102的安装端与抛光设备的驱动轴连接，底盘103的底部用于连接抛光设备的抛光头，抛光头用于对晶圆表面抛光；底盘103的顶部与球面滑动轴承的内圈连接，载荷传感器102的测量端与球面滑动轴承的外圈连接，球面滑动轴承使得连接有抛光头的底盘103能够转动，以调节对晶圆的抛光角度，便于底盘103的万向浮动和自重找正。

载荷传感器102用于测量抛光头轴向上的压力，在该实施例中，载荷传感器102直接测得的数值包括下部所承载的零件的重量，由于该部分重量为恒定值，可以将测量数值减去下部所承载的零件的重量数值，即可得到抛光头轴向上的压力。

本申请提供的压力检测装置，通过设置载荷传感器102和球面滑动轴承，实现抛光头的万向浮动和自重找正，且可以实时测量抛光头的抛光压力，结构简单实用、运行平稳且控制精度高，可适用于对成批芯片进行抛光加工的专用抛光设备。

该实施例可选的方案中，球面滑动轴承为杆端关节轴承108，杆端关节轴承108的连接杆与载荷传感器102的测量端连接。

在该实施例中，杆端关节轴承108包括一个和轴承外圈连接的连接杆，一般来说，连接杆可形成有外螺纹或内螺纹，图1中示出的连接杆形成有外螺纹，以和载荷传感器102的测量端连接，从而实现轴向压力传递。

该实施例可选的方案中，底盘103与球面滑动轴承之间设置有销轴109，销轴109贯穿球面滑动轴承的内圈，且销轴109的两端与底盘103连接，以实现与底盘103的稳定连接。

该实施例可选的方案中，压力检测装置还包括支撑架101，支撑架101包括顶板104、导向杆105、弹性垫106和锁紧件107；顶板104用于连接抛光设备的驱动轴，且载荷传感器102安装于顶板104的底面；导向杆105的底端与球面滑动轴承的外圈连接，导向杆105贯穿顶板104和弹性垫106，且锁紧件107将导向杆105的顶端锁紧于弹性垫106处，以抵消载荷传感器102下部的零件的重量。

在该实施例中，支撑架101一方面用于固定载荷传感器102，另一方面，载荷传感器102下部吊装有球面滑动轴承和底盘103等零件，为了使载荷传感器102可以直接输出抛光头的抛光压力，需要利用支撑架101承载这部分重量。

具体地，导向杆105的底端与球面滑动轴承的外圈连接，导向杆105的上部与顶板104连接，可利用顶板104承载下部零件的重量。在抛光头的抛光过程中，抛光头翻转带动底盘103翻转，此时导向杆105的上部与顶板104产生相对运动，弹性垫106能够随着导向杆105的运动形变，弹性垫106始终支撑于导向杆105和顶板104之间，维持对下部零件的支撑作用。

具体地，支撑架101还包括底板110，导向杆105的底端与底板110相连接，且导向杆105的顶端与顶板104相连接，从而形成支撑架101的框架结构。杆端关节轴承108的连接杆贯穿底板110的中部，且连接杆与底板110相连接，以使支撑架101承载下部结构的重量。

该实施例可选的方案中，底盘103形成有凸起的连接部111，销轴109的两端与连接部111连接；底板110形成有容置腔112，连接部111、销轴109和杆端关节轴承108的主体部位于容置腔112内，避免抛光产生的异物进入轴承内，影响轴承的润滑度。

具体地，底板110包括环状部、侧壁部113和连接盘114；环状部位于侧壁部113的周向，且侧壁部113向远离底盘103的一侧凸出于环状部；侧壁部113和连接盘114围设形成容置腔112，容置腔112和底盘103上凸起的连接部111对应设置；连接杆贯穿连接盘114，且通过锁紧螺母118将连接杆固定至连接盘114外侧。

导向杆105的数量为多个，且多个导向杆105间隔设置于侧壁部113的周向，并与环状部连接，以保证对下部装置均匀的承载效果。

实施例二

该实施例二中的压力检测装置是在上述实施例基础上的改进，上述实施例中公开的技术内容不重复描述，上述实施例中公开的内容也属于该实施例二公开的内容。

该实施例可选的方案中，载荷传感器102和顶板104之间设置有推力球轴承组件；推力球轴承组件包括平面推力球轴承115和轴承座116；轴承座116与顶板104连接，轴承座116形成有承托部，平面推力球轴承115的座圈安装于承托部；平面推力球轴承115的轴圈与载荷传感器102的安装端连接。

当载荷传感器102安装球头节等时，需避免载荷传感器102承受过大的拧紧扭矩。在该实施例中，在载荷传感器102的安装端处设置有推力球轴承组件，以实现载荷传感器102的周向的旋转应力释放。

具体地，推力球轴承组件还包括安装座117，安装座117用于连接载荷传感器102和平面推力球轴承115，具体地，螺钉119可贯穿安装座117与载荷传感器102相连接。

安装座117包括贯穿部和安装部，贯穿部的底端与载荷传感器102贴合连接，安装部与贯穿部的另一端连接；安装部穿过平面推力球轴承115的座圈和轴圈，且安装部安装于轴圈的顶面和顶板104之间。

该实施例可选的方案中，位于导向杆105的顶端的锁紧件107为防松螺母，避免导向杆105的顶端和弹性垫106之间连接失效。

载荷传感器102连接有电压放大器，从而可将模拟量信号输出至控制器和显示屏上，对抛光压力进行实时显示和控制。具体地，载荷传感器102额定容量为2kN。

实施例三

本申请实施例三提供了一种抛光设备，包括上述任一实施例的压力检测装置，因而，具有上述任一实施例的压力检测装置的全部有益技术效果，在此，不再赘述。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本申请的范围之内并且形成不同的实施例。

Claims (8)

1.一种压力检测装置，用于抛光设备，其特征在于，所述压力检测装置包括载荷传感器、球面滑动轴承和底盘；

所述底盘的底部用于连接所述抛光设备的抛光头，所述底盘的顶部与所述球面滑动轴承的内圈连接；所述载荷传感器的测量端与所述球面滑动轴承的外圈连接；

所述载荷传感器的安装端与所述抛光设备的驱动轴连接，所述抛光头用于对晶圆表面抛光，所述球面滑动轴承使得连接有所述抛光头的所述底盘能够转动，以调节对晶圆的抛光角度，所述载荷传感器用于测量抛光头轴向上的压力，

所述球面滑动轴承为杆端关节轴承，所述杆端关节轴承的连接杆与所述载荷传感器的测量端连接；

所述压力检测装置还包括支撑架，所述支撑架包括顶板、底板、导向杆、弹性垫和锁紧件；

所述顶板用于连接所述抛光设备的驱动轴，且所述载荷传感器安装于所述顶板的底面；

所述导向杆的底端与所述底板相连接，所述杆端关节轴承的连接杆与所述底板相连接；

所述导向杆的顶端贯穿所述顶板和所述弹性垫，且所述锁紧件将所述导向杆的顶端锁紧于所述弹性垫处，以抵消所述载荷传感器下部的零件的重量。

2.根据权利要求1所述的压力检测装置，其特征在于，所述底盘与所述球面滑动轴承之间设置有销轴，所述销轴贯穿所述球面滑动轴承的内圈，且所述销轴的两端与所述底盘连接。

3.根据权利要求2所述的压力检测装置，其特征在于，所述底盘形成有凸起的连接部，所述销轴的两端与所述连接部连接；

所述底板形成有容置腔，所述连接部、所述销轴和所述杆端关节轴承的主体部位于所述容置腔内。

4.根据权利要求3所述的压力检测装置，其特征在于，所述底板包括环状部、侧壁部和连接盘；

所述环状部位于所述侧壁部的周向，且所述侧壁部向远离所述底盘的一侧凸出于所述环状部；所述侧壁部和所述连接盘围设形成所述容置腔，所述连接杆贯穿所述连接盘；

所述导向杆的数量为多个，且多个所述导向杆间隔设置于所述侧壁部的周向，并与所述环状部连接。

5.根据权利要求1所述的压力检测装置，其特征在于，所述载荷传感器和所述顶板之间设置有推力球轴承组件；

所述推力球轴承组件包括平面推力球轴承和轴承座；

所述轴承座与所述顶板连接，所述轴承座形成有承托部，所述平面推力球轴承的座圈安装于所述承托部；

所述平面推力球轴承的轴圈与所述载荷传感器的安装端连接。

6.根据权利要求5所述的压力检测装置，其特征在于，所述推力球轴承组件还包括安装座；

所述安装座包括贯穿部和安装部，所述贯穿部的底端与所述载荷传感器连接，所述安装部与所述贯穿部的另一端连接；

所述安装部穿过所述平面推力球轴承的座圈和轴圈，且所述安装部安装于所述轴圈的顶面和所述顶板之间。

7.根据权利要求1所述的压力检测装置，其特征在于，位于所述导向杆的顶端的所述锁紧件为防松螺母；

所述载荷传感器连接有电压放大器。

8.一种抛光设备，其特征在于，包括如权利要求1至7中任一项所述的压力检测装置。

Images