CN113561054A - 一种抛光垫修整装置及抛光设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供的一种抛光垫修整装置及抛光设备,属于抛光垫修整技术领域,抛光垫修整装置包括:支座;摆臂,一端与支座转动连接;修整组件,设置在摆臂的远离所述支座的一端;所述修整组件具有修整头;所述修整头通过支撑座设置所述摆臂的一侧;所述修整头相对于所述摆臂做上下移动运动和旋转运动;厚度检测组件,设置在修整组件上;所述厚度检测组件具有接触式测距传感器;本发明的抛光垫修整装置,设置有厚度检测组件,当修整头在下降的过程中,带动接触式测距传感器进行移动,通过接触式测距传感器感知到达固定位置的距离,进而推测出抛光垫的厚度,进而知道抛光垫的真实磨损情况,确定抛光垫的更换时间,保证抛光垫的使用寿命最长。
Description
技术领域
本发明涉及抛光垫修整技术领域,具体涉及一种抛光垫修整装置及抛光设备。
背景技术
化学机械抛光技术是目前最有效、最成熟的平坦化技术,被广泛应用于半导体制造中。CMP抛光垫在整个晶圆抛光工艺中起着存储和传输抛光液的重要作用,但是,抛光垫的寿命只有几十个小时而已,在经过一段时间的抛光后,由于其表面变成光滑,甚至釉面,会降低抛光过程的材料去除率和抛光均匀性,因此,需要在抛光的过程中使用抛光垫修整器对抛光垫进行实时修整,以使抛光垫维持所需的粗糙度,确保其使用功能。
同时,目前的修整器只具有对抛光垫的修整的功能,而对于抛光垫的寿命一般通过晶圆计数或累计小时来计算,并在抛光垫寿命终止时停止对抛光垫的修整,进行抛光垫的更换;
但是,该方式并不能反应抛光垫真实的磨损情况,从而无法获得抛光垫的最大的使用寿命。
发明内容
因此,本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的通过晶圆计数或累计小时来计算抛光垫寿命的方法并不能反应抛光垫真实的磨损情况,且计算得到的抛光垫寿命往往短于抛光垫的真实寿命的缺陷,从而提供一种抛光垫修整装置。
本发明还提供一种抛光设备。
为解决上述技术问题,本发明提供的一种抛光垫修整装置,包括:
支座;
摆臂,一端与支座转动连接;
修整组件,设置在摆臂的远离所述支座的一端;所述修整组件具有修整头;所述修整头通过安装座设置所述摆臂的一侧;所述修整头相对于所述摆臂做上下移动运动和旋转运动;
厚度检测组件,设置在修整组件上;所述厚度检测组件具有接触式测距传感器。
作为优选方案,所述修整头在第一驱动装置的驱动下发生上下移动;
所述第一驱动装置包括:
气缸,通过支撑板设置在摆臂上;
花键轴,一端适于与滑动块(7)转动连接,另一端滑动穿过所述安装座(4)的腔体与所述修整头(9)连接;所述滑动块滑动设置在导向支架上;
弹性件,套设在所述花键轴上;所述弹性件的一端与所述滑动块抵接,另一端与设置在导向支架下端的弹簧座连接;所述弹性件具有驱动所述修整头朝向气缸驱动的反方向移动的驱动力。
作为优选方案,所述修整头在第二驱动装置的驱动下发生旋转运动;
所述第二驱动装置包括:
电机,设置在摆臂的靠近所述支座的一端;
主动轮,与电机的驱动端连接;
从动轮,通过花键母与所述花键轴连接;所述主动轮和所述从动轮之间通过皮带连接;所述花键母与所述安装座的腔体的内壁通过轴承组件转动连接。
作为优选方案,所述轴承组件具有轴承座和若干个轴承;所述轴承座的底部与所述安装座之间通过密封组件密封连接;
所述密封组件包括:
密封套,套设在所述轴承座上;所述密封套具有朝向所述修整头方向开口的环形凹槽;
密封板,与安装座的下端连接;所述密封板上具有朝向密封套伸出,且与环形凹槽配合的环形凸起。
作为优选方案,所述安装座的内壁与密封套的间隙形成充气腔体;所述充气腔体通过开设在安装座内部的充气流道与设置在安装座外部的进气口连通。
作为优选方案,还包括:
波纹硅胶防护罩,套设在所述花键母上。
作为优选方案,还包括:
压力传感器,设置在气缸的驱动端和滑动块之间。
作为优选方案,所述气缸的驱动端和所述花键轴之间通过浮动件连接。
作为优选方案,所述厚度检测器包括:
接触式测距传感器,通过安装架固定设置在滑动块上;
测距传感器接触板,固定设置在所述弹簧座上。
本发明还提供一种抛光设备,包括上述中任一项所述的抛光垫修整装置。
本发明技术方案,具有如下优点:
1.本发明提供的抛光垫修整装置,包括:支座、修整组件和厚度检测组件;通过修整头的上下移动和转动运动实现对抛光垫的修整;
设置有厚度检测组件,当修整头在下降的过程中,带动接触式测距传感器进行移动,通过接触式测距传感器感知到达固定位置的距离,进而推测出抛光垫的厚度,进而知道抛光垫的真实磨损情况,确定抛光垫的更换时间,保证抛光垫的使用寿命最长。
2.本发明提供的抛光垫修整装置,为了检测气缸的可靠性,在气缸和花键轴之间安装压力传感器,检测气缸对花键轴的压力,避免气缸压力由于气路以及气缸本身问题造成的压力异常。
3.本发明提供的抛光垫修整装置,在抛光垫的上下移动和旋转的过程中,采用花键轴和花键母的配合设置,该结构摩擦系数小且自带密封组件结构,也能保证修整装置的洁净度。
4.本发明提供的抛光垫修整装置,在花键母的外侧套设有波纹硅胶防护罩,防止在运动过程中,零件中的油脂以及摩擦产生的硬质颗粒对晶圆抛光造成损伤。
5.本发明提供的抛光垫修整装置,在轴承座和安装座之间设置有密封套,且通过环形凹槽和环形凸起的设置,形成类似于迷宫式密封,保证密封性,防止在使用过程中,轴承因磨损而产生的硬质颗粒掉落在抛光平台,也可防止外界的硬质颗粒进入到内部损坏轴承;
气体由进气口充入,通过充气流道进入到充气腔体内,然后气体再经过环形凸起和环形凹槽之间的间隙流出,在整个的流动过程中,气压稍大于外部的气压,可以防止水汽沿环形凸起和环形凹槽之间的间隙进入,进而可以防止轴承生锈。
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为本发明的抛光垫修整装置的。
图2为本发明的修整组件的剖视结构示意图。
图3为本发明的安装座和轴承座的连接处的局部放大结构示意图。
图4为本发明的修整组件的立体结构示意图。
图5为本发明的气缸的控制结构示意图。
附图标记说明:
1、支座;2、摆臂;3、修整组件;4、安装座;5、导向支架;6、气缸;7、滑动块;8、花键轴;9、修整头;10、花键母;11、弹性件;12、浮动件;13、压力传感器;14、安装支架;15、接触式测距传感器;16、测距传感器接触板;17、从动轮;18、波纹硅胶防护罩;19、轴承座;20、轴承;21、密封套;22、密封板;23、支撑板;24、充气流道;25、充气腔体;26、进气口;27、第一减压阀;28、电-空变换器;29、高精度电气比例阀;30、第二减压阀。
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。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。
此外,下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
实施例1
本实施例提供的抛光垫修整装置,如图1所示,包括:支座1、摆臂2和修整组件3;具体的,支座1设置在摆臂2的一端,且支座1部分安装有动力驱动装置,该动力驱动装置可以驱动摆臂2围绕支座1旋转;修整组件3设置在摆臂2的另一端,修整组件3包括用于对抛光垫进行修整的修整头9,在对抛光垫的修整过程中,修整头9需要做上下运动和旋转运动。
如图2所示,在摆臂2的远离支座1的一端设置有安装座4,安装座4内设置有腔体;在安装座4的上方设置有导向支架5,导向支架下端设置有弹簧座;气缸通过支撑板23设置在摆臂上,气缸6的驱动端与滑动块7连接,滑动块7滑动设置在导向支架5上,在滑动块7内转动连接着花键轴8的一端,花键轴8的另一端穿过弹簧座、安装座4的腔体与修整头9连接,修整头9设置在安装座4的腔体的下端;所述花键轴8通过花键母10与安装座4的腔体进行转动连接;花键轴8和花键母10在竖直方向上可进行上下的滑动,在周向方向相对固定;
在花键轴8上套设有弹性件11,具体的,弹性件11的一端与滑动块7抵接,另一端与弹簧座的上端抵接;所述弹性件11具有朝向气缸6的驱动力的相反方向的驱动力;
在使用时,气缸6驱动滑动块7沿导向支架5进行滑动,进而推动花键轴8沿花键母10进行向下移动,进而带动修整头9进行向下移动,实现修整头9与抛光垫的接触;当需要修整头9归位时,依靠弹性件11的弹力,以快速实现修整头9的提升,提高效率。
在花键母10的外侧套设有波纹硅胶防护罩18,防止在运动过程中,零件中的油脂以及摩擦产生的硬质颗粒对晶圆抛光造成损伤。
在花键轴8上套设有从动轮17,从动轮17与花键母10固定连接;与从动轮17通过楔形带与主动轮连接,主动轮与电机的驱动端连接;电机设置在摆臂2的靠近所述支座1的一端,电机的设置远离修整头9,可以减少开启电机时,电机的振动对修整头9的影响。
开启电机,带动主动轮转动,通过楔形带带动从动轮17转动,进而带动花键轴8进行转动,带动修整头9的转动,从而实现修整头9对抛光垫的修整过程;
气缸6的驱动端与滑动块7之间通过浮动件12进行连接,大大降低了加工难度和加工成本。
在气缸6的驱动端与滑动块7之间安装有压力传感器13,检测气缸6对花键轴8的压力,避免了气缸6压力由于气路以及气缸6本身问题造成的压力异常。
如图3所示,所述花键母10与所述安装座4的腔体的内壁通过轴承组件转动连接,具体的,花键母10上连接有轴承座19,轴承座19和安装座4之间通过多个轴承20连接;在轴承座19上套设有密封套21,在密封套21上具有朝向所述修整的方向开口的环形凹槽;在安装座4的下端水平连接有一块密封板22,在所述密封板22板上具有朝向密封套21伸出且与环形凹槽配合设置的环形凸起;密封套21和密封板22的配合设置,实现迷宫式密封,可以阻挡轴承磨损的粉尘扩散出去,保证整个抛光区环境的洁净性,也可防止外界的硬质颗粒进入到内部损坏轴承。
在使用过程中,轴承座与密封套同时发生转动,即环形凸起和环形凹槽之间发生相对转动;而整个抛光的过程处于湿度比较大的环境中,为了保证靠近抛光头处的轴承的使用环境设置气密封结构;
具体的,在安装座的内壁与密封套的间隙形成充气腔体,充气腔体通过开设在安装座内部的充气流道与设置在外部的进气口连通;气体通过进气口26进入,依次进入充气流道24、充气腔体25,然后通过环形凹槽和环形凸起的间隙流出;气体在整个的流动过程中,气压稍大于外部的气压,可以防止水汽沿环形凸起和环形凹槽之间的间隙进入,进而可以防止靠近修整头位置的轴承20生锈。
如图4所示,在滑动块7上设置有安装支架14,在安装支架14上设置有接触式测距传感器15,在弹簧座上设置有测距传感器接触板16,当滑动块7进行移动时,带动接触式测距传感器15的移动,通过测距传感器反馈的到达测距传感器接触板16的距离,进而推算出抛光垫的厚度,进而知道抛光垫的真实磨损情况,确定抛光垫的更换时间,保证抛光垫的使用寿命最长。
进一步的,在修整头对抛光垫的修整过程中,需要气缸提供给修整头持续稳定的压力,以保证修整头对抛光垫的良好的修整过程;在本实施例中,气缸选择为低摩擦气缸;同时,在低摩擦气缸的进气端和出气端均设置有调节组件;
如图5所示,气源的出气端连接有第一减压阀27的进气端,第一减压阀27的出气端与电-空变换器28的进气端连通,电-空变换器28的出气端与高精度电气比例阀29的进气端连通,高精度电气比例阀29的出气端与低摩擦气缸的进气端连通,高精度电气比例阀29上还设置有缓冲口,缓冲口通过补偿气路与气源的出气端连通;低摩擦气缸的出气端与第二减压阀30的进气端连通,第二减压阀30的出气端与外部连通;
通过第一减压阀27调节气源的气体压力,气体的压力经过初始调节后,进入到电-空变换器28对气体进行初步稳压,然后再进入到高精度电气比例阀29进行精准调节,也可以通过缓冲口进行气流的补偿;通过第二减压阀30调节低摩擦气缸的出气端的气体压力,保证低摩擦气缸的出气口的气压的稳定。
实施例2
本实施例提供的一种抛光设备,包括实施例1所述的抛光垫修整装置。
显然,上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例,而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说,在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (10)
1.一种抛光垫修整装置,其特征在于,包括:
支座(1);
摆臂(2),一端与支座(1)转动连接;
修整组件(3),设置在摆臂(2)的远离所述支座(1)的一端;所述修整组件(3)具有修整头(9);所述修整头(9)通过安装座(4)设置所述摆臂(2)的一侧;所述修整头(9)相对于所述摆臂(2)做上下移动运动和旋转运动;
厚度检测组件,设置在修整组件(3)上;所述厚度检测组件具有接触式测距传感器(15)。
2.根据权利要求1所述的抛光垫修整装置,其特征在于,所述修整头(9)在第一驱动装置的驱动下发生上下移动;
所述第一驱动装置包括:
气缸(6),通过支撑板设置在摆臂上;
花键轴(8),一端适于与滑动块(7)转动连接,另一端滑动穿过所述安装座(4)的腔体与所述修整头(9)连接;所述滑动块滑动设置在导向支架上;
弹性件(11),套设在所述花键轴(8)上;所述弹性件(11)的一端与所述滑动块(7)抵接,另一端与设置在导向支架下端的弹簧座连接;所述弹性件(11)具有驱动所述修整头(9)朝向气缸(6)驱动的反方向移动的驱动力。
3.根据权利要求2所述的抛光垫修整装置,其特征在于,所述修整头(9)在第二驱动装置的驱动下发生旋转运动;
所述第二驱动装置包括:
电机,设置在摆臂(2)的靠近所述支座(1)的一端;
主动轮,与电机的驱动端连接;
从动轮(17),通过花键母(10)与所述花键轴(8)连接;所述主动轮和所述从动轮(17)之间通过皮带连接;所述花键母(10)与所述安装座(4)的腔体的内壁通过轴承组件转动连接。
4.据权利要求3述的抛光垫修整装置,其特征在于,所述轴承组件具有轴承座(19)和若干个轴承;所述轴承座(19)的底部与所述安装座(4)之间通过密封组件密封连接;
所述密封组件包括:
密封套(21),套设在所述轴承座(19)上;所述密封套(21)具有朝向所述修整头(9)方向开口的环形凹槽;
密封板(22),与安装座(4)的下端连接;所述密封板(22)上具有朝向密封套(21)伸出,且与环形凹槽配合的环形凸起。
5.根据权利要求4所述的抛光垫修整装置,其特征在于,所述安装座的内壁与密封套的间隙形成充气腔体;所述充气腔体通过开设在安装座内部的充气流道与设置在安装座外部的进气口连通。
6.根据权利要求3所述的抛光垫修整装置,其特征在于,还包括:
波纹硅胶防护罩(18),套设在所述花键母(10)上。
7.根据权利要求2所述的抛光垫修整装置,其特征在于,还包括:
压力传感器(13),设置在气缸(6)的驱动端和滑动块(7)之间。
8.根据权利要求2所述的抛光垫修整装置,其特征在于,所述气缸(6)的驱动端和所述花键轴(8)之间通过浮动件(12)连接。
9.根据权利要求2所述的抛光垫修整装置,其特征在于,所述厚度检测组件包括:
接触式测距传感器(15),通过安装支架(14)固定设置在滑动块(7)上;
测距传感器接触板(16),固定设置在所述弹簧座上。
10.一种抛光设备,其特征在于,包括权利要求1-9中任一项所述的抛光垫修整装置。
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