CN113290507A - 抛光液输送装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及精密抛光技术领域，尤其是涉及一种抛光液输送装置。所述抛光液输送装置，包括：供液组件、输送管道、匀液器、抛光台以及设置在所述抛光台上的抛光垫；所述匀液器包括自转驱动件、与所述自转驱动件传动连接的基体以及与所述基体连接的多个分流管道组；所述输送管道的一端与所述供液组件连通；所述自转驱动件驱动所述基体自转，沿远离所述基体的自转中心轴的径向，多个所述分流管道组间隔设置，所述分流管道组包括多个沿同一圆周方向间隔设置的分流管道；所述基体上设有与所述输送管道的另一端连通的接液腔，所述分流管道的一端与所述接液腔连通，所述分流管道的另一端用于向所述抛光垫输送抛光液。
Description
技术领域
本发明涉及精密抛光技术领域，尤其是涉及一种抛光液输送装置。
背景技术
在目前碲镉汞、碲锌镉等特种半导体衬底片材料加工工序中，最常用的表面平坦化加工和抛光一般使用(CMP)化学机械抛光设备，化学抛光设备等，这些设备的共同特点是有一套抛光液输送装置对其抛光过程进行化学液的输送。目前的抛光液输送装置大多数都是简单管道连接，或者人工控制开闭，或者是直接安装在抛光盘上。现有一种抛光液输送装置实现多点定位的抛光液供应，这种抛光液输送装置的末端的滴注管直接滴落抛光液，从滴注管流出的抛光液直接累积在抛光垫上，造成抛光液高低不均匀，导致抛光垫上的抛光液的均匀性差。
发明内容
本发明的目的在于提供一种抛光液输送装置，以在一定程度上解决现有技术中存在的抛光垫上的抛光液的均匀性差技术问题。
本发明提供了一种抛光液输送装置，包括：供液组件、输送管道、匀液器、抛光台以及设置在所述抛光台上的抛光垫；所述匀液器包括自转驱动件、与所述自转驱动件传动连接的基体以及与所述基体连接的多个分流管道组；所述输送管道的一端与所述供液组件连通；所述自转驱动件驱动所述基体自转，沿远离所述基体的自转中心轴的径向，多个所述分流管道组间隔设置，所述分流管道组包括多个沿同一圆周方向间隔设置的分流管道；所述基体上设有与所述输送管道的另一端连通的接液腔，所述分流管道的一端与所述接液腔连通，所述分流管道的另一端用于向所述抛光垫输送抛光液。
本发明提供的抛光液输送装置工作时，可以将抛光件(例如芯片)放置在匀液器和抛光垫之间，供液组件先给输送管道内供入输送管道，输送管道将抛光液供入匀液器的接液腔内，抛光液又分别进入多个分流管道，抛光液又通过分流管道流向抛光垫；同时，匀液器的自转驱动件带动基体自转，多个分流管道与基体连接固定，与基体一同旋转，从而将抛光液甩落在抛光垫上，多个分流管道组沿基体的自转中心轴的径向间隔设置，且每个分流管道组包括多个沿统一圆周间隔设置的分流管道，也即，沿基体的自转中心轴的径向设有多圈分流管道，从而实现多点向抛光垫上输送抛光液，避免单点直接滴落抛光液导致抛光液高低不一，提高了抛光垫上的抛光液的均匀性；分流管道跟随基体运动，则能够避免在定点向抛光垫上输送抛光液，实现将抛光液平铺在抛光垫上，也进一步避免抛光液在同一点上持续堆积；抛光液由分流管道甩落时自身带有速度，当抛光液到达抛光垫上时，由于惯性继续运动，从而能够在抛光垫上快速摊开，避免堆积，进一步提高抛光垫上的抛光液的均匀性；另外，通过设置匀液器相对抛光垫的高度，能够实现匀液器和抛光垫对抛光液进行挤压，从而能够将抛光液中的空洞或者气泡挤压、除去，进一步提高抛光液的均匀性，还能够气泡或者空洞贴服在抛光件的表面导致抛光件表面缺陷。经过匀液器输送的抛光液能够在抛光垫上形成均匀性较佳的抛光液层，抛光液层填充在抛光件和抛光垫之间。
进一步地，所述匀液器还包括升降驱动件，所述升降驱动件与所述基体传动连接，以驱动所述基体沿远离或者靠近所述抛光垫的方向运动。
进一步地，所述抛光液输送装置还包括机架，所述匀液器与所述机架可拆卸连接。
进一步地，所述基体内设有多个流道，所述基体的靠近所述抛光垫的壁上设有多个分液孔，多个所述分液孔与多个所述流道一一对应设置，所述流道的远离所述分液孔的一端与所述接液腔连通；所述流道形成所述分流管道。
进一步地，所述基体呈圆柱体设置。
进一步地，抛光液输送装置还包括控制模块和抛光件识别模块，所述抛光件识别模块至少用于识别抛光件的外形和尺寸；所述供液组件包括储液罐、计量泵和流量检测元件，所述输送管道的一端与所述储液罐连通，所述计量泵和所述流量检测元件设置在所述输送管道上；所述匀液器、所述抛光件识别模块、所述计量泵和所述流量检测均与所述控制模块通讯连接。
进一步地，所述抛光液输送装置还包括识别驱动件，所述识别驱动件与所述抛光件识别模块传动连接，以驱动所述抛光件识别模块运动。
进一步地，所述储液罐的上部设有进液控制阀，所述储液罐的下部设有排液控制阀。
进一步地，抛光液输送装置还包括机架，所述机架包括识别层、抛光层和供液层；所述抛光件识别模块位于所述识别层，所述匀液器、所述抛光台和所述抛光垫位于所述抛光层，所述控制模块和所述供液组件位于所述供液层；所述识别层、所述抛光层和所诉供液层均设有密封隔离罩。
进一步地，所述抛光液输送装置还包括抛光台转动驱动件，所述抛光台转动驱动件位于所述供液层；所述抛光台转动驱动件与所述抛光台驱动连接以驱动所述抛光台自转，所述抛光台的自转方向与所述匀液器的自转方向相反。
应当理解，前述的一般描述和接下来的具体实施方式两者均是为了举例和说明的目的并且未必限制本公开。并入并构成说明书的一部分的附图示出本公开的主题。同时，说明书和附图用来解释本公开的原理。
附图说明
为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施方式，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为本发明实施例的抛光液输送装置的结构示意图；
图2为如图1所示的抛光液输送装置的原理图；
图3为如图1所示的抛光液输送装置中匀液器的结构示意图；
图4为如图1所示的抛光液输送装置中供液组件的原理图。
图标：10-供液组件；20-输送管道；30-匀液器；40-抛光台；50-抛光垫；60-抛光件；70-控制模块；80-抛光件识别模块；90-机架；100-密封隔离罩；110-抛光台转动驱动件；120-支撑架；130-玻璃隔板；31-基体；32-接液腔；33-分流管道；34-分液孔；35-自转驱动件；36-升降驱动件；11-储液罐；12-计量泵；13-流量检测元件；14-进液控制阀；15-排液控制阀；91-识别层；92-抛光层；93-供液层。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明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一部分实施例，而不是全部的实施例。
通常在此处附图中描述和显示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。
基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，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发明和简化描述，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发明的限制。在本发明的描述中，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发明中的具体含义。
如图1至图4所示，本发明提供一种抛光液输送装置，包括：供液组件10、输送管道20、匀液器30、抛光台40以及设置在抛光台40上的抛光垫50；匀液器30包括自转驱动件35、与自转驱动件35传动连接的基体31以及与基体31连接的多个分流管道33组；输送管道20的一端与供液组件10连通；自转驱动件35与基体31传动连接以驱动基体31自转，沿远离基体31的自转中心轴的径向，多个分流管道33组间隔设置，分流管道33组包括多个沿同一圆周方向间隔设置的分流管道33；基体31上设有与输送管道20的另一端连通的接液腔32，分流管道33的一端与接液腔32连通，分流管道33的另一端用于向抛光垫50输送抛光液。
本实施例提供的抛光液输送装置工作时，可以将抛光件60(例如芯片)放置在匀液器30和抛光垫50之间，供液组件10给输送管道20内供入抛光液，输送管道20将抛光液供入匀液器30的接液腔32内，抛光液又分别进入多个分流管道33，抛光液又通过分流管道33流向抛光垫50；同时，匀液器30的自转驱动件带动基体31自转，多个分流管道33与基体31连接固定，与基体31一同旋转，从而将抛光液甩落在抛光垫50上，多个分流管道33组沿基体31的自转中心轴的径向间隔设置，且每个分流管道33组包括多个沿统一圆周间隔设置的分流管道33，也即，沿基体31的自转中心轴的径向设有多圈分流管道33，从而实现多点向抛光垫50上输送抛光液，避免单点直接滴落抛光液导致抛光液高低不一，提高了抛光垫50上的抛光液的均匀性；分流管道跟随基体运动，则能够避免在定点向抛光垫上输送抛光液，实现将抛光液平铺在抛光垫上，也进一步避免抛光液在同一点上持续堆积；抛光液由分流管道33甩落时自身带有速度，当抛光液到达抛光垫50上时，由于惯性继续运动，从而能够在抛光垫50上快速摊开，避免堆积，进一步提高抛光垫50上的抛光液的均匀性；另外，通过设置匀液器30相对抛光垫50的高度，能够实现匀液器30和抛光垫50对抛光液进行挤压，从而能够将抛光液中的空洞或者气泡挤压、除去，减少甚至消除空洞或者气泡，进一步提高抛光液的均匀性，还能够避免气泡或者空洞贴服在抛光件60的表面导致抛光件60表面缺陷。经过匀液器30输送的抛光液能够在抛光垫50上形成均匀性较佳的抛光液层，抛光液层填充在抛光件60和抛光垫50之间。
需要说明的是，匀液器的数量可以为一个，也可以为两个、三个、是个或者五个等等多个。当匀液器的数量为多个时，多个匀液器可以共用一个供液组件，也可以部分共用一个供液组件，也可以每个匀液器均有一个与之对应的供液组件。
如图1至图3所示，在上述实施例基础之上，进一步地，匀液器30还包括升降驱动件36，升降驱动件36与基体31传动连接，以驱动基体31沿远离或者靠近抛光垫50的方向运动。
本实施例中，升降驱动件36可以驱动基体31向靠近抛光垫50的方向运动，即下降，也可以驱动基体31向远离抛光垫50的方向运动，即上升；从而带动分流管道33下降或者上升，从而调整分流管道33的出液端相对抛光垫50的高度。设置升降驱动件可以实现匀液器30相对抛光垫50具有设定高度，从而能够适应不同抛光件60的抛光，另外能够保障对抛光液进行挤压，以除去抛光液中的空洞或者气泡。自转驱动件35和升降驱动件36可以同时工作，也即匀液器30在自转的同时，还可以上升或者下降，有利于更加均匀的将抛光液涂布在抛光垫50上。
本实施例提供的抛光液输送装置通过匀液器的分流管道，实现了抛光液的分流和均匀化；匀液器通过自旋转，将抛光液均匀的渗透到抛光位置，抛光液内的高低不平的气泡和空洞等被自旋转不断的挤压出去，通过升降运动，可以在抛光垫上厚度均匀的化学液薄膜层。
其中，自转驱动件35可以为伺服电机，伺服电机的输出轴可以直接与基体31固定连接，也可以通过齿轮组件的传动传动机构与基体31间接连接。升降驱动件36可以为电动伸缩杆、气缸或者液压缸；或者，升降驱动件36包括电机、丝杠和螺母，电机与丝杠固定连接以带动丝杠转动，螺母套设在丝杠上，螺母与基体31连接；或者，升降驱动件36包括电机、齿轮和齿条，电机与齿轮传动连接，齿轮与齿条啮合传动，齿条与基体31连接。抛光液输送装置还包括机架90，所有部件设置在机架90上，可以将升降驱动件36的固定部(例如：电动伸缩杆的壳体、气缸的缸体、液压缸的缸体、丝杠机构中的电机、齿轮齿条结构中的电机)固定在机架90上，升降驱动件36的活动部(例如：电动伸缩杆的伸缩杆、气缸的活塞杆、液压缸的活塞杆、丝杠机构中的螺母、齿轮齿条机构中的齿条)与基体31连接。
可选的，匀液器30与机架90可拆卸连接，本实施例中，抛光件60的规格不同，需要不同规格的匀液器30，匀液器30与机架90可拆卸连接，则能够根据抛光件60的规格选择更换相应的匀液器，从而保障匀液器30能够将抛光件60全面覆盖，从而保障抛光液能够更好的填充在抛光件60和抛光垫50之间，从而保障抛光效果。本实施例提供的抛光液输送装置灵活性强，实用性强。
在上述实施例基础之上，进一步地，分流管道可以与基体相互独立设置，例如：基体呈块状设置，分流管道为中空管，中空管的一段与基体通过焊接、粘结或者螺纹连接等方式固定连接，且与基体上的接液腔连通。
可选的，如图3所示，基体31内设有多个流道，基体31的靠近抛光垫50的壁上设有多个分液孔34，多个分液孔34与多个流道一一对应设置，流道的远离分液孔34的一端与接液腔32连通；流道形成分流管道33。本实施例中，基体上的流道形成分流管道，也即分流管道33与基体31一体成型，方便加工、方便装配，且基体31的面向抛光垫50的一侧形成壁面，能够使抛光液依附，可以避免抛光液乱飞，更有利于抛光液滴落在抛光垫50上。
其中，基体31可以呈方形、五边形或者椭圆形等。
可选的，基体31呈圆柱体设置，也即基体31的设有分液孔34的壁为圆盘面，抛光液经过多个分液孔34，在流过分液孔34的边缘后，分散地、均匀地沿着匀液器30的圆盘形表面，甩落到抛光垫50的表面，更有利于提高抛光液的均匀性。
如图1、图2和图3所示，在上述实施例基础之上，进一步地，抛光液输送装置还包括控制模块70和抛光件识别模块80，抛光件识别模块至少用于识别抛光件60的外形和尺寸；供液组件10包括储液罐11、计量泵12和流量检测元件13，输送管道20的一端与储液罐11连通，计量泵12和流量检测元件13设置在输送管道20上；匀液器30、抛光件识别模块80、计量泵12和流量检测均与控制模块70通讯连接。
本实施例中可以通过实验或者经验，将一定规格的抛光件(具有一定外形和尺寸)所需要的相应的抛光液的量对应起来，不同规格的抛光件对应的所需抛光液的量不同，将这些数据储存在控制模块中，这些数据在控制模块中形成数据库；当抛光件识别模块将采集到的当前抛光件的外形、尺寸等信息传输给控制模块后，控制模块通过计算、分析、对比等过程在数据库中选定与当前抛光件规格相对应的抛光液的量，然后控制计量泵工作，并时刻接受流量检测元件反馈的信息，当控制模块计算得出抛光液的输送量达到选定的量后，控制计量泵停止工作，本实施例提供的抛光液输送装置能够实现定量输送、精密输送，避免过量抛光液在抛光垫50上堆积。
其中，抛光件识别模块可以采用常规或者已经公开的技术，例如：抛光识别模块采用CCD视觉装置，或者抛光件识别模块包括图像采集元件(例如相机)和图像处理元件等，凡是能够用于对物体进行识别的技术结构均可以采用。
其中，可以在输送管道20上设置单向阀，也可以采用集成有单向阀的数控计量泵，单向阀允许抛光液由计量泵12向匀液器30方向流动，阻止抛光液由匀液器30向计量泵12方向流动，从而防止抛光液的逆流造成浓度变化，防止浓度变化影响精密抛光的效果，同时也保护了计量泵12。
在上述实施例基础之上，进一步地，抛光液输送装置还包括识别驱动件，识别驱动件与抛光件识别模块传动连接，以驱动抛光件识别模块80运动。识别驱动能够使抛光件识别模块80具有自动位移和定位功能，能在设定的一个或多个位置之间移动并定位在相应位置停留和获取工作界面。
其中，识别驱动件可以包括横向驱动件和纵向驱动件，横向驱动件可以驱动抛光件识别模块沿第一方向运动，纵向驱动件可以驱动抛光件识别模块沿第二方向运动，第一方向和第二方向相交，从而可以将抛光件识别模块移动至任意位置。横向驱动件和纵向驱动件均可以采用电动伸缩杆、气缸、液压缸、丝杠机构或者齿轮齿条机构等能够实现直线运动的结构。
如图4所示，在上述任一实施例基础之上，进一步地，储液罐11的上部设有进液控制阀14，储液罐11的下部设有排液控制阀15，进液控制阀可以与外部供液装置连通，当进液控制阀打开时，外部的供液装置可以向储液罐内供入抛光液，排液控制阀可以与外部收集装置连通，当排液控制阀打开时，可以将储液罐内的抛光液排出，避免人工进行充液和排液，降低含有毒性的抛光液造成事故的风险。
其中，进液控制阀和排液控制阀均可以采用气动控制阀、液动控制阀或者电动控制阀等。
流量检测元件可以采用流量传感器或者能够输出信息的流量计等。
储液罐的罐体采用耐腐蚀的材质。抛光液为多种液体混合的，需要先混合完成后再注入抛光液罐中。
如图1所示，在上述任一实施例基础之上，进一步地，抛光液输送装置还包括机架90，机架90包括识别层91、抛光层92和供液层93；抛光件识别模块80位于识别层91，匀液器30、抛光台40和抛光垫50位于抛光层92，控制模块和供液组件10位于供液层93；识别层91、抛光层92和供液层93均设有密封隔离罩100。
本实施例中，识别层91、抛光层92和供液层93都是密封和隔离的，需要透光的区域有玻璃等隔离器件，其余区域使用耐腐蚀的防毒材料进行密封和隔离，目的是避免挥发的毒性气体扩散到该装置的周围，装置内部的毒气可以被连接的抽风系统的排风通道抽走。
其中，可以在识别层设置支撑架120来固定抛光件识别模块，或者来固定抛光件识别模块和识别驱动件。
识别层和抛光层之间的隔板上设有开窗，在开窗处设置玻璃隔板130，抛光件识别模块可以通过玻璃隔板130对抛光件进行识别。
在上述任一实施例基础之上，进一步地，抛光液输送装置还包括抛光台转动驱动件110，抛光台转动驱动件110位于供液层93；抛光台转动驱动件110与抛光台40驱动连接以驱动抛光台40自转，抛光台40的自转方向与匀液器30的自转可以相同。
可选的，抛光台40的自转方向与匀液器30的自转方向相反。
本实施例中，抛光液流入分流管道内，经过多个分流管道，再流过分液孔的边缘后，分散地、均匀地沿着匀液器的圆盘形表面，甩落到抛光垫50的表面；再经过匀液器30的自旋转和抛光垫50的逆旋转相互合力作用后，抛光液的液面被均匀铺平，从而避免出现高低不平的状况，而且能将气泡、空洞等通过接触运动挤压出去，最终得到液面均匀，少含或者不含气泡的抛光液层。
需要说明的是，图2中显示了抛光件60，在此只是示意具有抛光件，但并不是限定实际抛光过程中抛光件所处的位置。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，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发明各实施例技术方案的范围。在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。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发明的范围之内并且形成不同的实施例。
Claims (10)
1.一种抛光液输送装置，其特征在于，包括：供液组件、输送管道、匀液器、抛光台以及设置在所述抛光台上的抛光垫；所述匀液器包括自转驱动件、与所述自转驱动件传动连接的基体以及与所述基体连接的多个分流管道组；所述输送管道的一端与所述供液组件连通；
所述自转驱动件驱动所述基体自转，沿远离所述基体的自转中心轴的径向，多个所述分流管道组间隔设置，所述分流管道组包括多个沿同一圆周方向间隔设置的分流管道；所述基体上设有与所述输送管道的另一端连通的接液腔，所述分流管道的一端与所述接液腔连通，所述分流管道的另一端用于向所述抛光垫输送抛光液。
2.根据权利要求1所述的抛光液输送装置，其特征在于，所述匀液器还包括升降驱动件，所述升降驱动件与所述基体传动连接，以驱动所述基体沿远离或者靠近所述抛光垫的方向运动。
3.根据权利要求1所述的抛光液输送装置，其特征在于，所述抛光液输送装置还包括机架，所述匀液器与所述机架可拆卸连接。
4.根据权利要求1所述的抛光液输送装置，其特征在于，所述基体内设有多个流道，所述基体的靠近所述抛光垫的壁上设有多个分液孔，多个所述分液孔与多个所述流道一一对应设置，所述流道的远离所述分液孔的一端与所述接液腔连通；所述流道形成所述分流管道。
5.根据权利要求4所述的抛光液输送装置，其特征在于，所述基体呈圆柱体设置。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的抛光液输送装置，其特征在于，抛光液输送装置还包括控制模块和抛光件识别模块，所述抛光件识别模块至少用于识别抛光件的外形和尺寸；所述供液组件包括储液罐、计量泵和流量检测元件，所述输送管道的一端与所述储液罐连通，所述计量泵和所述流量检测元件设置在所述输送管道上；所述匀液器、所述抛光件识别模块、所述计量泵和所述流量检测均与所述控制模块通讯连接。
7.根据权利要求6所述的抛光液输送装置，其特征在于，所述抛光液输送装置还包括识别驱动件，所述识别驱动件与所述抛光件识别模块传动连接，以驱动所述抛光件识别模块运动。
8.根据权利要求6所述的抛光液输送装置，其特征在于，所述储液罐的上部设有进液控制阀，所述储液罐的下部设有排液控制阀。
9.根据权利要求6所述的抛光液输送装置，其特征在于，抛光液输送装置还包括机架，所述机架包括识别层、抛光层和供液层；所述抛光件识别模块位于所述识别层，所述匀液器、所述抛光台和所述抛光垫位于所述抛光层，所述控制模块和所述供液组件位于所述供液层；所述识别层、所述抛光层和所诉供液层均设有密封隔离罩。
10.根据权利要求9所述的抛光液输送装置，其特征在于，所述抛光液输送装置还包括抛光台转动驱动件，所述抛光台转动驱动件位于所述供液层；所述抛光台转动驱动件与所述抛光台驱动连接以驱动所述抛光台自转，所述抛光台的自转方向与所述匀液器的自转方向相反。
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