一种抛光垫修整装置及抛光设备的制作方法

1.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：

2.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。
3.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；
4.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。


技术实现要素：

5.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。
6.本发明还提供一种抛光设备。
7.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：
8.支座；
9.摆臂，一端与支座转动连接；
10.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；
11.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；
12.防碰撞组件，设置在支撑座上；所述防碰撞组件具有防碰撞传感器。
13.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；
14.所述第一驱动装置包括：
15.气缸，设置在导向支架的上端；所述导向支架的下端设置在弹簧座上；；
16.花键轴，通过滑动块与所述导向支架滑动连接；所述花键轴的一端适于与所述滑动块转动连接，另一端滑动穿过所述安装座与所述修整头连接；
17.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，另一端与所述弹簧座抵接；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。
18.作为优选方案，所述修整头在第二驱动装置的驱动下通过齿轮组发生旋转运动。
19.作为优选方案，所述齿轮组具有第一齿轮和第二齿轮；所述第一齿轮与所述第二驱动装置的驱动端连接；所述第二齿轮与所述花键轴连接。
20.作为优选方案，还包括：
21.花键母，转动设置在所述安装座内；所述第二齿轮套设在所述花键母上，且所述花键母与所述花键轴滑动防转动连接。
22.作为优选方案，所述防碰撞组件包括：
23.放置槽，开设在所述安装座上；
24.封板，盖设在所述放置槽的槽口处；所述封板上开设有安装孔；
25.防碰撞传感器，设置在放置槽内；所述防碰撞传感器的一端具有可伸缩的触发头，所述触发头朝向所述安装孔伸出。
26.作为优选方案，还包括：
27.压力传感器，设置在气缸的驱动端和滑动块之间。
28.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。
29.作为优选方案，所述厚度检测组件包括：
30.接触式测距传感器，通过安装支架固定设置在滑动块上；
31.测距传感器接触板，固定设置在所述弹簧座上。
32.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。
33.本发明技术方案，具有如下优点：
34.1.本发明提供的抛光垫修整装置，包括：支座、摆臂、修整组件、厚度检测组件和防碰撞组件；通过修整头的上下移动和转动运动实现对抛光垫的修整；
35.在修整组件的合适位置安装防碰撞组件，当修整头部分与抛光头相接触后防碰撞组件中的防碰撞传感器被触发，通过信号反馈，使得机台所有的运动部件均停止，防止设备运行过程中二者碰撞带来严重的经济损失；
36.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。
37.2.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。
38.3.本发明提供的抛光垫修整装置，所述气缸的驱动端与花键轴之间通过浮动件连接，大大降低了加工难度和加工成本。
39.4.本发明提供的抛光垫修整装置，第二驱动装置通过齿轮组带动修整头发生转动，相对于现有技术中的皮带传送，避免了主动轮在在支座的另一端处的长距离的楔形带传送，杜绝了断带跳齿现象的发生；大大降低了传动距离，减少了楔形带磨损带来的颗粒度超标，提高了整个修整器的洁净度。
40.5.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。
41.6.本发明提供的抛光垫修整装置，在修整头的上下移动过程中，修整头的下降依
靠气缸的驱动来实现，修整头的上升，依靠弹性件的弹力进行上升，以快速实现修整头的归位，提高效率。
附图说明
42.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。
43.图1为本发明的抛光垫修整装置的主体结构示意图。
44.图2为图1所示的修整组件的剖视结构示意图。
45.图3为图1所示的修整组件的立体结构示意图。
46.图4为本发明的防碰撞组件的剖视结构示意图。
47.附图标记说明：
48.1、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、第一齿轮；12、第二齿轮；13、电机；14、减速机；15、弹性件；16、浮动件；17、压力传感器；18、安装支架；19、接触式测距传感器；20、测距传感器接触板；21、封板；22、防碰撞传感器；23、触发头；24、防碰撞组件。
具体实施方式
49.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。
50.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。
51.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。
52.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。
53.实施例1
54.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；支座1设置在摆臂2的一端，支座1部分安装有动力装置驱动摆臂2及相关部件的旋转，在本方案中，支座1上的动力装置中只负责摆臂2的旋转运动，极大的简化了支座1的传动设计及安装。
55.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。
56.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，在导向支架5的上端设置有气缸6，导向支架的下端设置有弹簧座；气缸6的驱动端与滑动块7浮动连接，滑动块7滑动设置在导向支架5上，导向支架的设置可以对滑动块起到导向作用，且防止滑动块发生转动。
57.在滑动块7内转动连接着花键轴8的一端，花键轴8的另一端穿过安装座4的腔体与修整头9连接，修整头9设置在安装座的腔体的下端；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；
58.在花键母上套设有第二齿轮12，且两者之间固定连接；与第二齿轮12啮合连接有第一齿轮11，第一齿轮11与第二驱动装置连接；具体的，第二驱动装置具有电机13和减速机14，开启电机13进行转动，再通过减速机14进行减速，通过第一齿轮11和第二齿轮12的传动，通过花键母10从而带动花键轴8进行转动，进而带动修整头9进行转动；对抛光垫进行修整；
59.电机13和修整头9在摆臂2的延伸方向的距离相对比较近，且通过齿轮组进行传动，进而带动修整头9发生转动，相对于现有技术中的皮带传送，避免了主动轮在在支座1的另一端处的长距离的楔形带传送，杜绝了断带跳齿现象的发生；大大降低了传动距离，减少了楔形带磨损带来的颗粒度超标，提高了整个修整装置的洁净度。
60.在花键轴8上套设有弹性件15，具体的，弹性件15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15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，当需要修整头9归位时，依靠弹性件15的弹力以及气缸6的小压力推力辅助实现，以快速实现修整头的提升，提高效率。
61.气缸6的驱动端与滑动块7之间通过浮动件16进行连接，大大降低了加工难度和加工成本。
62.在气缸6的驱动端与滑动块7之间安装有压力传感器17，检测气缸6对花键轴的压力，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。
63.如图3所示，在滑动块7上设置有安装支架18，在安装支架18上设置有接触式测距传感器19，在弹簧座上设置测距传感器接触板20，当滑动块7进行移动时，带动接触式测距传感器19的移动，通过测距传感器反馈的到达测距传感器接触板20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。
64.如图4所示，在安装座4的外表面设置有防碰撞组件24，在安装座4的外侧开设有放置槽，在放置槽的槽口处盖设有封板21，在封板21上开设有安装孔；在放置槽内放置有防碰撞传感器22，防碰撞传感器22上具有可伸缩的触发头23，触发头23伸出安装孔；
65.在检测过程中，当支撑座部分与抛光头相触碰后，即触发头23碰撞到抛光头，触发头23受到碰撞后缩回，同时触发防碰撞传感器22，防碰撞传感器22发出信号，使得机台所有的运动部件均停止运动，防止设备运行过程中二者碰撞带来严重的经济损失。
66.实施例2
67.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。
68.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。