抛光垫清洗装置和抛光设备

技术领域

本发明涉及半导体产品制作技术领域，尤其涉及一种抛光垫清洗装置和抛光设备。

背景技术

抛光是指利用机械、化学或者电学的方法，去除一定厚度使工件表面粗糙度降低，以获得光亮、平整表面的加工方法，是利用抛光工具和磨砂颗粒或其他抛光介质对工件表面进行修饰的加工方法。在最终抛光过程中，抛头吸附Wafer(硅片)，通过真空压力使Wafer紧贴Pad(抛光垫)上，通过高速旋转Head(抛光头)和Table(承载台)，使Wafer与Pad摩擦，来进行Wafer表面的抛光。平坦度是Wafer工艺中重要的一环。

目前在实际应用中，抛光机研磨结束后，设备会利用毛刷自动清洗Pad表面，防止Pad脏污堆积，当毛刷清洗结束会回位至毛刷保湿盘中，保湿盘持续供水，用于毛刷保湿，但是不会对毛刷进行清洗，毛刷保湿盘中会堆积大量脏污，导致毛刷持续脏污，在采用毛刷对抛光垫再次进行清洗时，上述杂质颗粒又被转移至抛光垫上，进而使Wafer品质受损，若发生品质不良，则需要设备清空，重新清洗所有抛光垫，甚至需要更换毛刷，浪费大量时间，影响到了设备加工效率。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种抛光垫清洗装置和抛光设备，解决毛刷保湿盘内堆积脏污而导致硅片受损的问题。

为了达到上述目的，本发明实施例采用的技术方案是：一种抛光垫清洗装置，包括毛刷结构，所述毛刷结构包括驱动结构、毛刷臂和毛刷槽，所述毛刷臂的一端设置有毛刷，所述毛刷槽用于容纳所述毛刷，所述驱动结构用于控制所述毛刷臂移动，以使得所述毛刷臂上的毛刷容纳于所述毛刷槽内，或者使得所述毛刷臂上的毛刷离开所述毛刷槽；

沿着从所述毛刷槽的顶部到所述毛刷槽的底部的方向，所述毛刷槽划分为第一部分和第二部分，所述第一部分用于容纳所述毛刷，所述第二部分的内壁上设置有传感器，所述传感器被配置为感应所述毛刷槽内的杂质大于或等于预设阈值时进行报警。

可选的，沿着从所述第一部分到所述第二部分的方向，所述第二部分的横截面积逐渐变小。

可选的，在所述毛刷槽的深度方向上，所述第二部分的截面的形状为三角形、梯形或半球形。

可选的，在所述毛刷槽的深度方向上，所述传感器与所述毛刷槽的底部之间的距离a与所述第二部分的深度b满足以下公式：1/2b≥a≥1/3b。

可选的，所述传感器为对射传感器，包括位于所述毛刷槽的内壁的相对的两侧的发射器和接收器。

可选的，所述毛刷槽的底部设置有出口，所述抛光清洗装置还包括抽真空结构，所述抽真空结构包括通过管道与所述出口连通的真空泵，所述出口处设置有用于开启或关闭所述出口的阀门。

可选的，所述毛刷槽的内壁上设置有进液口和出液口，所述抛光清洗装置还包括液体提供结构和液体回收结构，所述液体提供结构通过管道与所述进液口连通，所述液体回收结构通过管道与所述出液口连通。

可选的，所述出液口设置有可伸缩设置的出液管，所述出液管被配置为在位于第一高度时，使得所述毛刷槽内的液体的液位维持在预设液位，以用于所述毛刷的保湿，所述出液管位于第二高度时，所述出液管在第二高度时排出所述毛刷槽内的液体。

可选的，所述液体提供结构提供的液体为去离子水。

本发明实施例还提供一种抛光设备，包括上述的抛光垫清洗装置。

本发明的有益效果是：沿着从所述毛刷槽的顶部到所述毛刷槽的底部的方向，所述毛刷槽划分为第一部分和第二部分，所述第一部分用于容纳所述毛刷，所述第二部分的内壁上设置有传感器，所述传感器被配置为感应所述毛刷槽内的杂质大于或等于预设阈值时进行报警。加深了所述毛刷槽的深度，毛刷带来的杂质可以下沉到所述第二部分，并且在所述第二部分内堆积的杂质颗粒等脏污累积到预设阈值时，进行报警以及时进行清理所述毛刷槽和毛刷，避免杂质被毛刷再次转移到抛光垫上，影响抛光质量。

附图说明

图1表示本发明实施例中的抛光垫清洗装置示意图一；

图2表示本发明实施例中的抛光垫清洗装置示意图二；

1毛刷臂；2毛刷；3毛刷槽；31第一部分；32第二部分；33进液口；4传感器；100脏污。

具体实施方式

为使本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开实施例的附图，对本公开实施例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公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本公开的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。

除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”、“一”或者“该”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

参考图1和图2，本实施例提供一种抛光垫清洗装置，包括毛刷结构，所述毛刷结构包括驱动结构、毛刷臂1和毛刷槽3，所述毛刷臂1的一端设置有毛刷2，所述毛刷槽3用于容纳所述毛刷2，所述驱动结构用于控制所述毛刷臂1移动，以使得所述毛刷臂1上的毛刷2容纳于所述毛刷槽3内，或者使得所述毛刷臂1上的毛刷2离开所述毛刷槽3；

沿着从所述毛刷槽3的顶部到所述毛刷槽3的底部的方向，所述毛刷槽3划分为第一部分31和第二部分32，所述第一部分31用于容纳所述毛刷2，所述第二部分32的内壁上设置有传感器4，所述传感器4被配置为感应所述毛刷槽3内的杂质大于或等于预设阈值时进行报警。

需要说明的是，在相关技术中，不会对毛刷槽3仅仅用于对毛刷2进行保湿，不会对毛刷2进行清洗，毛刷2刷洗完毕抛光垫后会把杂质颗粒等脏污带进毛刷槽3中，进而导致毛刷槽3中会积累大量的杂质颗粒等脏污，且毛刷槽3一般深度较浅，毛刷2容纳于毛刷槽3内时，可直接接触到沉积在毛刷槽3内的脏污，因此，当毛刷2在此清洗抛光垫时，毛刷槽3中的杂质会被转移到抛光垫上，导致在最终抛光过程中对硅片的表面造成损伤。

本实施例中，将沿着从所述毛刷槽3的顶部到所述毛刷槽3的底部的方向，所述毛刷槽3划分为第一部分31和第二部分32，即增加了所述毛刷槽3的深度，将所述第一部分31配置为用于容纳毛刷2的容纳空间，由于所述第二部分32位于所述第一部分31的下方，若有杂质颗粒等脏污进入到所述毛刷槽3，杂质颗粒等脏污会沉积到所述第二部分32，从而使得所述毛刷2远离所述杂质等颗粒，减少对所述毛刷2的污染。并且，本实施例中，在所述第二部分32的内壁上设置传感器4，所述传感器4被配置为感应所述毛刷槽3内的杂质大于或等于预设阈值时进行报警。所述传感器4的设置，避免杂质颗粒等脏污与所述毛刷2接触，且可以使得所述毛刷槽3和所述毛刷2均可以被及时清洗，提升所述毛刷槽3和毛刷2的洁净度，解决了毛刷槽3内的脏污不易发现，易造成脏污堆积，影响产品品质的问题，且解决了由于毛刷槽3积累较多脏污不易被清洗彻底，清洗浪费时间，降低加工效率的问题。

需要说明的是，所述毛刷槽3内的杂质颗粒等脏污是由所述毛刷2带入的，在所述传感器4感应到所述毛刷槽3内的杂质大于或等于预设阈值进行报警时，说明所述毛刷槽3内的杂质颗粒等脏污需要及时清洗，且所述毛刷2也需要被清洗，以免毛刷2再次清洗抛光垫时，杂质颗粒等脏污会被转移到抛光垫上，导致在最终抛光过程中对硅片的表面造成损伤。

示例性的实施方式中，沿着从所述第一部分31到所述第二部分32的方向，所述第二部分32的横截面积逐渐变小。使得杂质颗粒等脏污风容易下沉到所述毛刷槽3的底部，而远离所述毛刷2。

并且沿着从所述第一部分31到所述第二部分32的方向，所述第二部分32的横截面积逐渐变小。利于进入到所述毛刷槽3内的杂质颗粒等脏污堆积在一起，从而能够及时的被所述传感器4感知到，以对所述毛刷槽3和毛刷2等及时进行清洗。

所述第二部分32的具体结构形式可以根据实际需要进行设定，示例性的实施方式中，在所述毛刷槽3的深度方向上，所述第二部分32的截面的形状为三角形、梯形或半球形，但并不以此为限。

所述传感器4可以设置于所述毛刷槽3的底部，只要所述传感器4感应到杂质颗粒等脏污即可进行报警，但这样的操作，会增加清洗的频率。且存在毛刷2上的少量杂质颗粒等脏污下沉到所述毛刷槽3的底部，而毛刷2上存在少量杂质颗粒等脏污(杂质颗粒等脏污的量在允许范围内)或者不存在杂质颗粒等脏污，这样的情况下，进行清洗操作，反而浪费时间。

针对上述问题，示例性的实施方式中，在所述毛刷槽3的深度方向上，所述传感器4与所述毛刷槽3的底部之间的距离a与所述第二部分32的深度b满足以下公式：1/2b≥a≥1/3b。

将所述传感器4设置在距离所述毛刷槽3的底部一段距离的位置，即将所述传感器4设置于所述第二部分32靠近所述第一部分31的一端和所述第二部分32远离所述第一部分31的一端之间的位置，这样可以及时的进行报警，且减少没有必要的清洗的次数，提高效率。

需要说明的是，所述传感器4的设定位置可以根据实际需要设定，并不限制于上述所述中，在所述毛刷槽3的深度方向上，所述传感器4与所述毛刷槽3的底部之间的距离a与所述第二部分32的深度b满足以下公式：1/2b≥a≥1/3b。

需要说明的是，所述传感器4的具体结构形式以及感应原理可以根据实际需要设定，示例性的实施方式中，所述传感器4为对射传感器，包括位于所述毛刷槽3的内壁的相对的两侧的发射器和接收器。

所述发射器的中心点和所述接收器的接收点的连线的延伸方向，与所述毛刷槽3的深度方向相垂直，这样，在所述发射器和所述接收器之间没有遮挡物时，即所述毛刷槽3中没有杂质颗粒等脏污，或者所述毛刷槽3内的杂质颗粒等脏污没有累积到能够遮挡于所述发射器和所述接收器之间的高度时，所述发射器朝向所述接收器发射光束，所述接收器可以正常接收所述发射器所发出的光束，当所述发射器和所述接收器之间存在遮挡物，即所述毛刷槽3内的杂质颗粒等脏污累积到能够遮挡于所述发射器和所述接收器之间的高度时，所述接收器就不能正常接收到所述发射器所发出的光束，则发出报警。

图2中的箭头的方向为所述发射器发出的光的传输方向，图2中的杂质颗粒等脏污100堆积到预设阈值时，即被所述触感器感应到，以及时发出警报。

在一些实施方式中，所述传感器4可以为反射式传感器，所述反射式传感器4包括集成设置的发射单元和光接收单元，即所述发射单元和所述光接收单元位于同侧，所述发射单元发出的光被待测物体反射后，被所述光接收单元的光敏元件接收，所述发射单元发出的光的路径可以是与所述毛刷槽3的深度方向相垂直，在所述发射单元发出的光的路径上没有杂质颗粒等脏污遮挡时，所述发射单元发出的光经所述毛刷槽3的对向侧壁反射后被所述光接收单元接收，在所述发射单元发出的光的路径上有杂质颗粒等脏污遮挡时，所述发射单元发出的光经杂质颗粒等脏污反射后被所述光接收单元接收，两者反射的时长是不同的，后者发生时，则所述传感器4会发出警报。

需要说明的是，所述反射式传感器4可以是反射式光电传感器，也可以是反射式红外传感器，在此并不作限制。

示例性的实施方式中，所述毛刷槽3的底部设置有出口，所述抛光清洗装置还包括抽真空结构，所述抽真空结构包括通过管道与所述出口连通的真空泵，所述出口处设置有用于开启或关闭所述出口的阀门。

所述抽真空结构被配置为在所述传感器4发出警报时，打开所述阀门，并启动所述真空泵，以将所述毛刷槽3底部堆积的杂质颗粒等脏污排出，实现所述毛刷槽3的自动清洁。

示例性的实施方式中，所述毛刷槽3的内壁上设置有进液口33和出液口，所述抛光清洗装置还包括液体提供结构和液体回收结构，所述液体提供结构通过管道与所述进液口33连通，所述液体回收结构通过管道与所述出液口连通。

所述液体提供结构提供的液体从所述进液口33进入到所述毛刷槽3内，并通过所述出液口排出，从而可以使得所述毛刷槽3内的杂质颗粒等脏污随着液体的流动一起从所述出液口排出。

需要说明的是，所述液体回收结构和所述出液口之间的管道上设置有阀门，在所述传感器4发出警报时，可打开所述液体回收结构和所述出液口之间的阀门，通过所述液体提供结构向所述毛刷槽3内提供液体，液体从所述出液口排出，并使得杂质颗粒等脏污随着液体的流动一并从出液口排出，以实现所述毛刷槽3的自动清洁。

示例性的，为了便于所述毛刷槽3内的杂质颗粒等脏污从所述毛刷槽3内排出，所述出液口设置于所述毛刷槽3的底部，且在所述第二部分32的横截面的形状为三角形时，所述出液口设置于所述第二部分32的内壁上，并且所述出液口尽可能的靠近所述毛刷槽3的最底部设置。

需要说明的是，所述液体提供结构背配置为提供液体，从所述进液口33进入到所述毛刷槽3内，并从所述出液口中排出，以便于所述毛刷槽3内的杂质颗粒等脏污一并排出。在对所述毛刷槽3的上述清洗工作结束后，关闭所述出液口(所述出液口和所述液体回收结构之间的管道上设置有阀门)，所述液体提供结构还被配置为，继续通过所述进液口33向所述毛刷槽3内提供液体，使得所述毛刷槽3内的液体的液位上升至预设液位，以实现毛刷2的保湿。

需要说明的是，所述液体提供结构所提供的液体可以为去离子水等清洗液，具体可根据实际需要设定。

示例性的实施方式中，所述毛刷槽3内还设置有液体喷嘴，所述清洗液喷嘴和所述进水孔被构造成向所述毛刷槽3中供给液体以清洗所述毛刷2，从而使得所述毛刷2缝隙的杂质颗粒被清除。

可以理解的是，在清洗毛刷2及毛刷槽3的过程中，所述液体喷嘴和所述进液口33同时向所述毛刷槽3内供给液体以保证液体以最大的流速冲洗所述毛刷2和以最快的速度使得所述毛刷槽3内的液位上升，此外，液体采用最大的流速向所述毛刷槽3供给，也能够保证所述毛刷槽3内的杂质颗粒等脏污不会沉积在所述毛刷槽3的底部，而是会与液体一起流动以便于排出所述毛刷槽3。当清洗工作完成后，所述毛刷2需要保湿，因此此时不需要供给大量的液体，因而此时所述液体喷嘴可以被关闭，只打开所述进液口33以向所述毛刷槽3中供给液体即可达到保湿所述毛刷2的目的。

示例性的实施方式中，所述出液口设置有可伸缩设置的出液管，所述出液管被配置为在位于第一高度时，使得所述毛刷槽3内的液体的液位维持在预设液位，以用于所述毛刷2的保湿，所述出液管位于第二高度时，所述出液管在第二高度时排出所述毛刷槽3内的液体。

当所述毛刷2自动清洗完成后，所述出液管上升至设定的最大高度位置(即所述第一高度)以保证所述毛刷槽3中的液体的液位维持在设定目标液位(即所述预设液位)即能够进行所述毛刷2的保湿，应当理解的是，所述出液管的设定的最大高度位置可以为所述毛刷槽3设定的目标液位。

在所述出液管位于第二高度时，也就是此时所述出液管的高度与所述毛刷槽3的内壁平齐时，能够使得液体中的杂质颗粒等脏污随着液体一起排出所述毛刷槽3。

需要说明的是，在所述第二部分32的横截面的形状为三角形时，所述出液口可以设置为所述第二部分32的内壁上，此时，在所述出液管位于所述第二高度时，所述出液管的高度与所述毛刷槽3的内壁平齐。在所述第二部分32的横截面为梯形或者矩形等形状时，所述出液口可以设置为所述第二部分32的底部，此时，在所述出液管位于所述第二高度时，所述出液管的高度与所述毛刷槽3的底部平齐。

且在所述毛刷2转动离开所述毛刷槽3以清洗抛光垫时，通过下降所述出液管至设定的最小高度位置(即所述第二高度时)，使得所述毛刷槽3中保湿过所述毛刷2的液体被排出，换言之，当保湿过所述毛刷2的液体包含有杂质颗粒等脏污时，也能够随之一起排出所述毛刷槽3，减少了所述毛刷槽3中沉积的杂质颗粒等脏污的含量。

本实施例还提供一种通过上述抛光垫清洗装置进行清洁毛刷结构的方法，具体包括如下步骤：

当抛光垫清洗完毕，毛刷2返回至毛刷槽3；

所述传感器4发出警报；

通过所述抽真空结构排出所述毛刷槽3内的杂质颗粒等脏污。

示例性的，所述清洁毛刷结构的方法还包括如下步骤：

打开所述液体提供结构向所述毛刷槽3中供给液体，以清洗所述毛刷2，同时使得所述毛刷槽3中的杂质颗粒等脏污被清除。

示例性的，所述清洁毛刷结构的方法还包括如下步骤：

关闭液体喷嘴，保持进液口33继续向所述毛刷槽3中供给液体，同时上升所述出液管至设定的最大高度位置(即所述第一高度)，以保证所述毛刷槽3中的液位维持在设定目标液位以保湿所述毛刷2；

在所述毛刷2离开所述毛刷槽3以清洗抛光垫的过程中，停止向所述毛刷槽3中供给液体并下降所述出液管以排出所述毛刷槽3中的液体。

示例性的，所述清洁毛刷结构的方法还包括如下步骤：

每隔预设时间对所述毛刷结构进行清洗一次，并在每次清洗所述毛刷结构后使得所述毛刷槽3中的杂质颗粒等脏污排出所述毛刷槽3。也就是说，在本发明实施例中能够定期对所述毛刷结构进行清洗，并定期排出所述毛刷槽3中沉积的杂质颗粒等脏污，保证了最终抛光设备内部的洁净度。

本发明实施例还提供一种抛光设备，包括上述的抛光垫清洗装置。

有以下几点需要说明：

(1)本公开实施例附图只涉及到与本公开实施例涉及到的结构，其他结构可参考通常设计。

(2)为了清晰起见，在用于描述本公开的实施例的附图中，层或区域的厚度被放大或缩小，即这些附图并非按照实际的比例绘制。可以理解，当诸如层、膜、区域或基板之类的元件被称作位于另一元件“上”或“下”时，该元件可以“直接”位于另一元件“上”或“下”或者可以存在中间元件。

(3)在不冲突的情况下，本公开的实施例及实施例中的特征可以相互组合以得到新的实施例。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。