CN117300904B - 一种抛光垫修整装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于化学机械抛光技术领域，公开了一种抛光垫修整装置，抛光垫修整装置包括上抛头、下抛盘、修整盘、冲刷组件和吹气件，上抛头用于固定待抛光工件，上抛头能绕自身轴向转动；下抛盘设置于上抛头的下方，下抛盘上设置有抛光垫，下抛盘能绕自身轴向转动以带动抛光垫抛光待抛光工件；修整盘设置于下抛盘的上方，修整盘能绕自身轴向转动以修整抛光垫；冲刷组件和吹气件均设置于修整盘沿自身径向凸出于下抛盘的部分区域的下方，且冲刷组件和吹气件沿修整盘的转动方向依次设置，冲刷组件用于冲刷修整盘，吹气件用于朝修整盘喷射压缩空气。本发明提供的抛光垫修整装置，有效保证抛光垫修整装置的有效抛光时效，且有效保证抛光品质。

Description

一种抛光垫修整装置

技术领域

本发明涉及化学机械抛光技术领域，尤其涉及一种抛光垫修整装置。

背景技术

化学机械抛光（CMP）是机械削磨和化学腐蚀的组合技术，借助超微离子研磨作用以及浆料的化学腐蚀作用在被研磨的介质表面上形成光洁的平面。

其中，化学机械抛光技术是半导体晶片表面加工的关键技术之一。具体地，通过抛光垫（又称抛光布）、抛光液和化学试剂去除晶片基板材料。抛光垫和抛光液是化学机械抛光工艺中的主要耗材，抛光垫具有储存、运输抛光液、去除加工残余物质、传递机械载荷及维持抛光环境等功能，抛光垫的使用寿命直接影响化学机械抛光的成本。

现有技术中，单面抛光机在进行抛光时，随着加工的进行，抛光垫会磨损，抛光垫由于不均匀的磨损，会导致抛光垫表面面型变差，同时抛光液可能会在抛光垫表面结晶或沉积，导致抛光垫容纳抛光液的能力下降，进而造成抛光时切削力下降，影响抛光效率。

目前，在传统的单面抛光加工过程中，一般抛光一段时间后，就要对抛光垫进行修正，会影响设备的有效抛光时间，降低产能。且近年来，随着蓝宝石和碳化硅等超硬材料在半导体行业的兴起，因蓝宝石和碳化硅等超硬材料的抛光时间通常比较长，可能会导致在工件还未抛光完成前，抛光垫的面型或切削力已经降低至不符合需求，导致抛光效率变低，抛光品质变差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种抛光垫修整装置，可以在保证抛光效率的同时，保证抛光品质。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

提供一种抛光垫修整装置，包括：

上抛头，所述上抛头用于固定待抛光工件，所述上抛头能绕自身轴向转动；

下抛盘，设置于所述上抛头的下方，所述下抛盘上设置有抛光垫，所述下抛盘能绕自身轴向转动以带动所述抛光垫抛光所述待抛光工件；

修整盘，设置于所述下抛盘的上方，所述修整盘能绕自身轴向转动以修整所述抛光垫，且所述修整盘的部分区域沿自身径向凸出于所述下抛盘设置；

冲刷组件，设置于所述修整盘沿自身径向凸出于所述下抛盘的部分区域的下方，所述冲刷组件用于冲刷所述修整盘；

吹气件，设置于所述修整盘沿自身径向凸出于所述下抛盘的部分区域的下方，且所述冲刷组件和所述吹气件沿所述修整盘的转动方向依次设置，所述吹气件用于朝所述修整盘喷射压缩空气。

可选地，所述吹气件设置有至少一个喷气嘴。

可选地，还包括与所述抛光垫对应设置的温度传感器，所述温度传感器用于检测所述抛光垫的温度。

可选地，所述冲刷组件包括至少一个冲洗件，所述冲洗件用于朝所述修整盘喷射清洁液。

可选地，所述冲刷组件还包括毛刷件，所述冲洗件设置有多个且沿所述修整盘的转动方向依次设置，至少部分相邻的所述冲洗件之间设置有所述毛刷件，所述毛刷件用于清刷所述修整盘。

可选地，所述冲刷组件包括两个所述冲洗件和一个所述毛刷件，两个所述冲洗件之间设置所述毛刷件。

可选地，所述冲洗件设置有至少一个喷液嘴。

可选地，所述冲洗件喷射朝向与所述修整盘之间的夹角小于90°。

可选地，还包括废液箱，所述废液箱内设置所述修整盘、所述冲刷组件和所述吹气件。

可选地，所述废液箱设置有让位通道，部分所述修整盘经所述让位通道穿至所述废液箱外并与部分所述抛光垫沿轴向重合，且所述废液箱于所述让位通道处设置有密封唇。

有益效果：

本发明提供的抛光垫修整装置，上抛头、下抛盘和修整盘同时转动，以使抛光垫抛光待抛光工件的同时，修整盘修整抛光垫，不需要额外停机修整抛光垫，保证抛光垫修整装置的有效抛光时效。且在此过程中，通过冲刷组件冲刷修整盘后，通过吹气件朝修整盘喷射压缩空气，以实现对修整盘的清洁，且修整盘的部分区域沿自身径向凸出于下抛盘设置，可以避免修整盘上的颗粒污物掉落至抛光垫上并随抛光垫转至上抛头处，有效保证抛光品质。

附图说明

图1是本发明提供的抛光垫修整装置的俯视图；

图2是本发明提供的抛光垫修整装置的剖视图。

图中：

10、待抛光工件；

100、上抛头；

200、下抛盘；210、抛光垫；

300、修整盘；

400、冲刷组件；410、冲洗件；420、毛刷件；

500、吹气件；

600、废液箱；610、弧形让位壁；611、让位通道。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。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。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，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。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

参照图1至图2所示，本实施例提供了一种抛光垫修整装置，抛光垫修整装置包括上抛头100、下抛盘200、修整盘300、冲刷组件400和吹气件500。

其中，上抛头100用于固定待抛光工件10，上抛头100能绕自身轴向转动；下抛盘200设置于上抛头100的下方，下抛盘200上设置有抛光垫210，下抛盘200能绕自身轴向转动以带动抛光垫210抛光待抛光工件10；修整盘300设置于下抛盘200的上方，修整盘300能绕自身轴向转动以修整抛光垫210，且修整盘300的部分区域沿自身径向凸出于下抛盘200设置；冲刷组件400和吹气件500均设置于修整盘300沿自身径向凸出于下抛盘200的部分区域的下方，且冲刷组件400和吹气件500沿修整盘300的转动方向依次设置，冲刷组件400用于冲刷修整盘300，吹气件500用于朝修整盘300喷射压缩空气。

在本实施例中，上抛头100、下抛盘200和修整盘300同时转动，以使抛光垫210抛光待抛光工件10的同时，修整盘300修整抛光垫210，不需要额外停机修整抛光垫210，保证抛光垫修整装置的有效抛光时效。且在此过程中，通过冲刷组件400冲刷修整盘300后，通过吹气件500朝修整盘300喷射压缩空气，以实现对修整盘300的清洁，修整盘300的部分区域沿自身径向凸出于下抛盘200设置，可以避免修整盘300上的颗粒污物掉落至抛光垫210上并随抛光垫210转至上抛头100处，有效保证抛光品质。

示例性地，冲刷组件400通过清洁液冲刷修整盘300。示例性地，清洁液包括但不限于纯水。在本实施例中，通过吹气件500朝修整盘300喷射压缩空气，吹干修整盘300上的清洁液，有效防止清洁液随抛光垫210转至上抛头100处稀释抛光液并降低PH值，有效保证抛光品质。

示例性地，抛光垫210包括但不限于聚氨酯抛光垫、无纺布抛光垫。其中，抛光垫210表面设有一层多孔层，类似海绵状，在待抛光工件10抛光的过程中，多孔层能够储存抛光液，并捕获从待抛光工件10上去除的材料，此外还能够收集由废抛光桨料组成的磨粉浆。

示例性地，抛光垫210可以呈环状，且抛光垫210的中心与下抛盘200的转动中心重合设置，以节省抛光垫210的用料。在本实施例中，修整盘300的转动中心可以与抛光垫210的外边重合，以保证结构紧凑。

示例性地，下抛盘200的转动方向与修整盘300的转动方向相同，其中，图1中由虚线构成的空心箭头为修整盘300的转动方向，由实线构成的空心箭头为下抛盘200的转动方向。

示例性地，修整盘300朝向下抛盘200的一端粘接有金刚石丸片或电镀金刚石，以保证对抛光垫210的修整品质。

示例性地，吹气件500设置有至少一个喷气嘴。当吹气件500设置多个喷气嘴时，多个喷气嘴沿修整盘300的径向排布。在本实施例中，吹气件500可以设置为风刀。

示例性地，上抛头100可以沿轴向移动，以使待抛光工件10紧压在抛光垫210上，有效保证抛光品质。

示例性地，上抛头100上可以固定至少一个待抛光工件10。例如二至六个。

于本实施例中，参照图1所示，冲刷组件400包括至少一个冲洗件410，冲洗件410用于朝修整盘300喷射清洁液。在本实施例中，冲洗件410可以通过高压冲洗的方式清洁修整盘300，以去除修整盘300上的颗粒污物。

具体地，当冲刷组件400包括多个冲洗件410时，多个冲洗件410沿修整盘300的转动方向依次设置，实现对修整盘300的多次冲洗，以更加有效地去除修整盘300上的颗粒污物。

示例性地，冲洗件410设置有至少一个喷液嘴，喷液嘴的个数和布置方位可以依据修整盘300表面适应性设置。当冲洗件410设置多个喷液嘴时，多个喷液嘴沿修整盘300的径向排布。在本实施例中，冲洗件410可以设置为水刀。

示例性地，冲洗件410可以通过高压柱塞泵连通清洁液的源头。其中高压柱塞泵为现有技术，本实施例不做过多赘述。

在一种可行的实施方式中，冲洗件410喷射朝向与修整盘300之间的夹角小于90°。例如该夹角可以为75°、60°、45°或30°。可以理解的是，冲洗件410喷射朝向相对于修整盘300的投影与修整盘300的旋转方向相同或相反，即修整盘300或顺或逆冲洗件410喷射的清洁液旋转，以达到更好的冲洗效果。

在一种可行的实施方式中，以冲刷组件400包括多个冲洗件410为例，冲刷组件400还包括毛刷件420，至少部分相邻的冲洗件410之间设置有毛刷件420，毛刷件420用于清刷修整盘300，以进一步地去除修整盘300上的颗粒污物，且可以带走修整盘300上的部分清洁液，毛刷件420清刷后的修整盘300经下一冲洗件410冲洗时，可以带走更多的颗粒污物。示例性地，毛刷件420可以是固定不动的，也可以被驱动件驱动转动，本实施例不做限定。

示例性地，相邻的冲洗件410之间可以设置至少一个毛刷件420，以去除或松动修整盘300上附着较顽固的颗粒污物。

示例性地，冲刷组件400包括两个冲洗件410和一个毛刷件420，两个冲洗件410之间设置毛刷件420。在本实施例中，修整盘300修整抛光垫210后的区域先经一冲洗件410冲洗，去除大部分颗粒污物，然后经毛刷件420清刷，去除或松动修整盘300上附着较顽固的颗粒污物，并带走清洁液，最后经另一冲洗件410冲洗以进一步地去除颗粒污物后，通过吹气件500吹干修整盘300，以完成对修整盘300的清洁作业，对修整盘300的清洁效果较好，且结构紧凑。

于本实施例中，抛光垫修整装置还包括与抛光垫210对应设置的温度传感器（未示出），温度传感器用于检测抛光垫210的温度。在本实施例中，当温度传感器检测的抛光垫210的温度高于或低于设定的温度范围时，可以通过控制冲洗件410的液体流速和/或吹气件500的气体流速以调节修整盘300的表面温度，通过修整盘300与抛光垫210之间的接触换热，以实现对抛光垫210的降温或升温，采用反馈式闭环温度控制方式，实现了稳定抛光垫210表面工作环境温度的效果，抛光垫210表面工作环境温度的稳定可以保证抛光品质的稳定性，进一步地改善抛光效果。

示例性地，温度传感器包括但不限于通过红外测温或激光测温的方式实时测量抛光垫210的表面温度。

具体地，温度传感器设置于抛光垫210上方或外侧。

具体地，抛光垫210未与上抛头100和修整盘300重合的区域包括清洁前区域和清洁后区域。其中，沿抛光盘的转动方向，清洁前区域指的是抛光垫210抛光完待抛光工件10至沿自身转动方向未与修整盘300重合的区域，清洁后区域指的是抛光垫210沿自身转动方向脱离修整盘300至沿自身转动方向未与上抛头100重合的区域。

具体地，清洁前区域和清洁后区域的面积可以相等，也可以不等。在本实施例中，优选清洁前区域和清洁后区域的面积相等，即上抛头100的转动中心与下抛盘200的转动中心之间的连线和修整盘300的转动中心与下抛盘200的转动中心之间的连线之间的夹角为180°。

在一种可行的实施方式中，温度传感器设置有一个，该温度传感器可以位于清洁前区域或清洁后区域，且可以靠近修整盘300设置，以保证温度传感器的检测精度，可以更好的调节抛光垫210的表面温度。

在一种可行的实施方式中，温度传感器设置有两个且分别位于清洁前区域和清洁后区域，对两个温度传感器的检测温度进行比较，可以更好的调节抛光垫210的表面温度。

在本实施例中，温度传感器的个数和设置方位，还可以是其他形式的，本实施例不做限定。

于本实施例中，参照图1和图2所示，抛光垫修整装置还包括废液箱600，废液箱600内设置修整盘300、冲刷组件400和吹气件500。在本实施例中，通过废液箱600可以收集清洁后的清洁液以及颗粒污物，保证周围环境的清洁。

具体地，废液箱600设置有让位通道611，部分修整盘300经让位通道611穿至废液箱600外并与部分抛光垫210沿轴向重合，且废液箱600于让位通道611处设置有密封唇（未示出），通过密封唇止挡清洁液和颗粒污物，以防止清洁液和颗粒污物溅射到抛光垫210上。

示例性地，废液箱600朝向下抛盘200的一侧内凹形成有弧形让位壁610，弧形让位壁610上设置让位通道611，有效保证抛光垫修整装置的结构紧凑。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种抛光垫修整装置，其特征在于，包括：

上抛头（100），所述上抛头（100）用于固定待抛光工件（10），所述上抛头（100）能绕自身轴向转动；

下抛盘（200），设置于所述上抛头（100）的下方，所述下抛盘（200）上设置有抛光垫（210），所述下抛盘（200）能绕自身轴向转动以带动所述抛光垫（210）抛光所述待抛光工件（10）；

修整盘（300），设置于所述下抛盘（200）的上方，所述修整盘（300）能绕自身轴向转动以修整所述抛光垫（210），且所述修整盘（300）的部分区域沿自身径向凸出于所述下抛盘（200）设置；

冲刷组件（400），设置于所述修整盘（300）沿自身径向凸出于所述下抛盘（200）的部分区域的下方，所述冲刷组件（400）用于冲刷所述修整盘（300）；其中，

所述冲刷组件（400）包括冲洗件（410）和毛刷件（420），所述冲洗件（410）用于朝所述修整盘（300）喷射清洁液，所述毛刷件（420）用于清刷所述修整盘（300），所述冲洗件（410）设置有多个且沿所述修整盘（300）的转动方向依次设置，至少部分相邻的所述冲洗件（410）之间设置有所述毛刷件（420）；以及

吹气件（500），设置于所述修整盘（300）沿自身径向凸出于所述下抛盘（200）的部分区域的下方，且所述冲刷组件（400）和所述吹气件（500）沿所述修整盘（300）的转动方向依次设置，所述吹气件（500）用于朝所述修整盘（300）喷射压缩空气；

温度传感器，与所述抛光垫（210）对应设置，所述温度传感器用于检测所述抛光垫（210）的温度；

废液箱（600），所述废液箱（600）内设置所述修整盘（300）、所述冲刷组件（400）和所述吹气件（500）；其中，

所述废液箱（600）设置有让位通道（611），部分所述修整盘（300）经所述让位通道（611）穿至所述废液箱（600）外并与部分所述抛光垫（210）沿轴向重合，且所述废液箱（600）于所述让位通道（611）处设置有密封唇。

2.根据权利要求1所述的抛光垫修整装置，其特征在于，所述吹气件（500）设置有至少一个喷气嘴。

3.根据权利要求1所述的抛光垫修整装置，其特征在于，所述冲刷组件（400）包括两个所述冲洗件（410）和一个所述毛刷件（420），两个所述冲洗件（410）之间设置所述毛刷件（420）。

4.根据权利要求1所述的抛光垫修整装置，其特征在于，所述冲洗件（410）设置有至少一个喷液嘴。

5.根据权利要求1所述的抛光垫修整装置，其特征在于，所述冲洗件（410）喷射朝向与所述修整盘（300）之间的夹角小于90°。