DE10322496B4

DE10322496B4 - Device for automatic cleaning and conditioning of polishing cloths used in polishing processes

Info

Publication number: DE10322496B4
Application number: DE2003122496
Authority: DE
Inventors: Susanne Schiegerl; Thomas Detzel
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2003-05-18
Filing date: 2003-05-18
Publication date: 2006-08-24
Anticipated expiration: 2023-05-19
Also published as: DE10322496A1

Abstract

Vorrichtung zur automatischen Reinigung und Konditionierung von bei Polierprozessen eingesetzten Poliertüchern, die einen mit Bürsten besetzten Körper aufweist, der an einer Aufnahmehalterung einer Poliermaschine fixierbar ist, wobei die Bürsten aus Faserbüscheln bestehen, die über die beborstete Fläche des Körpers annähernd gleichmäßig verteilt sind, dadurch gekennzeichnet, daß zur Reinigung und Konditionierung der poromeren oder filzartigen Poliertücher (13) ausschließlich die Besatzfasern (16) der Faserbüschel (4) vorgesehen sind, die eine Dicke zwischen 0,05 und 1 mm besitzen und mit einer Länge zwischen 1 und 20 mm über die beborstete, geschlossene Fläche des Körpers (5) vorstehen.contraption for automatic cleaning and conditioning of polishing processes used polishing cloths, some with brushes occupied body which can be fixed to a receiving holder of a polishing machine is, with the brushes made of tufts exist that over the bristled area of the body nearly equally distributed are characterized in that for cleaning and conditioning the poromeric or felt-like polishing cloths (13) exclusively the stocking fibers (16) the tufts (4) are provided, which have a thickness between 0.05 and 1 mm and with a length between 1 and 20 mm across the bristled, closed area of the body (5).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 zum automatischen Reinigen und Konditionieren von Poliertüchern, die bei Polierprozessen beispielsweise bei der Herstellung von Halbleitern, magnetischen Speichermedien oder polierten Gläsern eingesetzt werden. Außerdem bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren zum Reinigen und Konditionieren von Poliertüchern, wobei vorzugsweise eine solche Vorrichtung verwendet wird.The The present invention relates to a device according to the preamble of claim 1 for automatic cleaning and conditioning of Polishing cloths in polishing processes, for example in the production of semiconductors, magnetic storage media or polished glasses are used. In addition, refers the present invention relates to a method for cleaning and Conditioning of polishing cloths, preferably, such a device is used.

Chemisch-mechanische Polierverfahren stellen Schlüsselprozesse bei der heutigen sowie zukünftigen Herstellung von Halbleitersubstraten, integrierten Schaltkreisen, magnetischen Speichermedien und Spezialglassubstraten dar. Bei der Produktion von Halbleitersubstraten, dem Ausgangsmaterial für integrierte Schaltkreise, kommen beispielsweise sogenannte Abtrags- und Feinpolierprozesse zum Einsatz. Ziel ist es, eine möglichst perfekte, atomar glatte und kratzerfreie Substratoberfläche zu erzeugen. Bei der Weiterverarbeitung des Substrates zu integrierten Schaltkreisen werden ebenfalls Prozess-Schritte mit chemisch-mechanischen Polierverfahren angewendet, um auf den Substraten über topographischen Strukturen abgeschiedenes Material wohl definiert abzutragen und eine möglichst ebene und defektfreie Oberfläche zu erzeugen (vgl. J. M. Steigerwald, S. P. Murarka und R. J. Gutmann "Chemical Mechanical Planarization of Microelectronic Materials", John Wiley & Sons, INC. 1997, ISBN 0-471-13827-4). Bei diesen chemo-mechanischen Polierverfahren werden unter anderem filzartige oder poromere Poliertücher (vgl. www.rodel.com) auf einen Polierteller aufgebracht. Beim Polierprozeß wird das zu polierende Substrat von oben, mit der zu bearbeitenden Seite nach unten gerichtet, auf das Poliertuch gedrückt, das seinerseits auf dem rotierenden Polierteller aufgeklebt ist. Zudem wird eine Poliersuspension zugeführt, um die gewünschte chemisch-mechanische Abtragstätigkeit zu erreichen. Wesentliche Bestandteile von Poliersuspensionen sind abrasive Partikel beispielsweise aus SiO₂, Al₂O₃ oder CeO₂. Im allgemeinen rotiert auch der Substratträger mit dem sich darauf befindenden Substrat, um die Abtragsuniformität zu verbessern.Chemical-mechanical polishing processes are key processes in the present and future production of semiconductor substrates, integrated circuits, magnetic storage media and special glass substrates. In the production of semiconductor substrates, the starting material for integrated circuits, so-called ablation and fine polishing processes are used. The goal is to create a perfect, atomically smooth and scratch-free substrate surface. Further processing of the substrate into integrated circuits also uses process steps with chemical-mechanical polishing methods in order to remove material deposited on the substrates via topographical structures in a well-defined manner and to produce a flat and defect-free surface (see JM Steigerwald, SP Murarka and RJ Gutmann "Chemical Mechanical Planarization of Microelectronic Materials," John Wiley & Sons, INC. 1997, ISBN 0-471-13827-4). In these chemo-mechanical polishing processes, among other things, felt-like or poromeric polishing cloths (see www.rodel.com) are applied to a polishing plate. During the polishing process, the substrate to be polished is pressed from above, with the side to be machined facing down, onto the polishing cloth, which in turn is glued to the rotating polishing plate. In addition, a polishing suspension is supplied in order to achieve the desired chemical-mechanical removal activity. Essential constituents of polishing suspensions are abrasive particles, for example of SiO ₂ , Al ₂ O ₃ or CeO ₂ . In general, the substrate carrier also rotates with the substrate thereon to improve the removal uniformity.

Während des Polierprozesses kommt es aufgrund der Ab- bzw. Einlagerung von Nebenprodukten, die beim Materialabtrag entstehen, sowie durch Partikel aus der Poliersuspension zur Verunreinigung der Poliertücher. Dabei können sich beispielsweise Partikel in die Poren der Poliertücher einlagern und damit die Eigenschaften der Poliertücher nachteilig verändern. Auch kommt es häufig durch die Einlagerung von abgetragenem Material zum sogenannten Verglasen der Poliertuchoberfläche. Die Verschmutzung der Poliertücher hat zur Folge, dass zum einen die Oberflächengüte des zu polierenden Substrates beeinträchtigt wird. Unerwünschte Partikel in oder auf dem Poliertuch können zu Kratzern und damit zum Verwurf des gesamten Substrates oder zumindest zu Ausbeuteverlusten, beispielsweise bei der Chipherstellung, führen. Andererseits hat das Verglasen der Tücher eine Verringerung der Materialabtragsrate zur Folge, was einen Austausch des Poliertuches notwendig macht und zudem eine unerwünschte Maschinenleerstandzeit mit sich bringt.During the Polishing process occurs due to the storage or storage of by-products, which arise during material removal, as well as by particles from the Polishing suspension for contamination of the polishing cloths. It can be For example, store particles in the pores of the polishing cloths and thus the Properties of the polishing cloths adversely affect. It also happens frequently by the incorporation of removed material for so-called vitrification the polishing cloth surface. The pollution of the polishing cloths As a result, on the one hand, the surface quality of the substrate to be polished is impaired. unwanted Particles in or on the polishing cloth can cause scratches and thus Discarding the entire substrate or at least yield losses, For example, in the chip production lead. On the other hand, that has Glazing the towels a reduction in material removal rate, resulting in an exchange the polishing cloth makes necessary and also an undesirable machine idle time brings with it.

Weiters führt der Polierprozeß, bei dem das zu polierende Substrat auf das Poliertuch gedrückt wird, dazu, dass bedingt durch diesen Druck das Volumen des Poliertuches nach und nach verringert wird, wobei auch die im Poliertuch befindlichen Hohlräume reduziert werden. Diese aber dienen vor allem als Reservoir für die Poliersuspension und bestimmen die Tucheigenschaften wie beispielsweise Kompressibilität, Elastizität und Härte. Die Änderung dieser Eigenschaften führt zu einem unerwünscht veränderten Polierverhalten, was wiederum den Austausch des Poliertuches mit den bereits genannten Nachteilen notwendig macht. Die annähernde Wiederherstellung des ursprünglichen Poliertuchzustandes wird im folgenden mit den Begriffen „Konditionieren" oder „Konditionierung" beschrieben. Durch die Konditionierung der Poliertücher wird die mögliche Einsatzzeit des einzelnen Tuches um ein erhebliches Maß verlängert.Furthermore, leads the Polishing process, in which the substrate to be polished is pressed onto the polishing cloth, in addition, due to this pressure, the volume of the polishing cloth is gradually reduced, including those in the polishing cloth cavities be reduced. But these serve primarily as a reservoir for the polishing suspension and determine the cloth properties such as compressibility, elasticity and hardness. The change leads to these properties to an undesirable changed Polishing behavior, which in turn requires the replacement of the polishing cloth makes the disadvantages already mentioned necessary. The approximate restoration of the original one Polishing cloth condition is described below by the terms "conditioning" or "conditioning". By the conditioning of the polishing cloths is the possible deployment time of the individual cloth extended to a considerable extent.

Nach dem eigentlichen Polierprozeß werden die polierten Substratoberflächen häufig auf einem weiteren Polierteller mit Hilfe beispielsweise poromerer oder filzartiger Poliertücher unter Zugabe von Wasser oder gegebenenfalls einer Spülflüssigkeit gereinigt. Hierbei ist das Ziel, die polierte Oberfläche von Rückständen der Poliersuspension zu befreien. Wiederum ist die Sauberkeit und der Zustand des verwendeten Poliertuches von entscheidender Bedeutung.To the actual polishing process will be the polished substrate surfaces often on another polishing plate using, for example, poromeric or felt-like polishing cloths under Addition of water or optionally a rinsing liquid cleaned. in this connection The goal is to use the polished surface of residues of the polishing slurry to free. Again, the cleanliness and condition of the used Polishing cloth of vital importance.

Bisher wurden bei modernen Polierprozessen zur Herstellung von integrierten Schaltkreisen für das Abrichten von relativ harten, gebackenen Polyurethan-Poliertüchern wie beispielsweise Rodel^® IC1000 (vgl. www.rodel.com) diamantbeschichtete Vorrichtungen verwendet (vgl. R. Baker, "Conditioning for Removal Rate Stability", CMP-MIC Conference, February 1997, ISMIC-200 P/97/0339). Diese Methode eignet sich jedoch nur für diese Art von Poliertuch, da sie den Abrieb von Poliertuchmaterial verursacht, das Poliertuch aufrauht und dadurch in einen wohldefinierten Zustand überführt. Ausführung und Einsatz einer solchen Grinding Disk zum Konditionieren, d.h. zum Wiederherstellen der Reinheit, Ebenheit und/oder Rauhigkeit einer Polierfläche ist beispielsweise bei der DE 19938781 A1 beschrieben. Die diamantbeschichtete Vorrichtung zeigt jedoch keine reinigende und konditionierende Wirkung bei relativ weichen Poliertüchern wie beispielsweise Rodel Suba IV oder Rodel^® Politex, da auf diese Weise weder die samt- oder schaumstoffartigen Oberflächen noch die tiefer liegenden Poren und Hohlräume weicher Poliertücher von unerwünschten Partikeln befreit werden können.So far, "Conditioning for Removal rates were in modern polishing processes for the production of integrated circuits for dressing relatively hard, baked polyurethane polishing cloths such as toboggan ^® IC1000 (see. Www.rodel.com) diamond-coated devices used (see. R. Baker Stability ", CMP-MIC Conference, February 1997, ISMIC-200 P / 97/0339). However, this method is only suitable for this type of polishing cloth, since it causes the abrasion of polishing cloth, roughen the polishing cloth and thereby transferred to a well-defined state. Design and use of such a grinding disk for conditioning, ie for restoring the purity, flatness and / or roughness of a polishing surface is, for example, in the DE 19938781 A1 described. However, the diamond-coated device does not have a cleaning and conditioning effect on relatively soft polishing cloths such as Rodel Suba IV or Rodel ^® Politex, since in this way neither the velvet or foam-like surfaces nor the deeper pores and voids of soft polishing cloths can be removed from unwanted particles ,

Derzeit werden zur Reinigung von oben angesprochenen weichen Poliertüchern Vorrichtungen eingesetzt, bei denen ein Wasserstrahl, ein Gas-Wasser-Gemisch oder eine Reinigungsflüssigkeit aus Düsen unter hohem Druck auf die Tuchoberfläche gerichtet werden. Die Beschreibung einer solchen Vorrichtung zum Reinigen von Poliertüchern, gekennzeichnet durch einen Verteiler zur Abgabe eines Gas-Wasser-Gemisches unter hohem Druck auf das zu reinigende Poliertuch kann bei der DE 19737854 C2 nachgelesen werden.At present, devices for cleaning a soft polishing cloth mentioned above are used in which a jet of water, a gas-water mixture or a cleaning liquid are directed from nozzles under high pressure to the cloth surface. The description of such a device for cleaning polishing cloths, characterized by a manifold for delivering a gas-water mixture under high pressure to the polishing cloth to be cleaned in the DE 19737854 C2 be read.

Eine Vorrichtung der im Patentanspruch 1 angegebenen Gattung ist aus WO 00/59681 bekannt. Bezüglich der Bürsten ist dabei angegeben, daß diese an dem Körper oder Konditionierkopf angebracht sind und aus einem chemisch widerstandsfähigen Material bestehen, beispielsweise Kunststoff oder Teflon (PTFE). Zur Wirkungsweise ist erläutert, daß dem Kopf über einen Versorgungsanschluß Behandlungselemente zugeführt werden, die aus einer basischen oder sauren Flüssigkeit oder aus Lösungsmitteln bestehen können. Die Bearbeitungselemente werden innerhalb des Kopfes zu Öffnungen geleitet, wo sie aus dem Kopf austreten und zu den Bürsten gelangen.A Device of the type specified in claim 1 is made WO 00/59681 known. In terms of the brushes it is stated that this on the body or conditioning head are attached and made of a chemically resistant material exist, for example plastic or Teflon (PTFE). To the effect is explained that the head about a Supply connection treatment elements supplied Be made of a basic or acidic liquid or solvents can exist. The processing elements are directed within the head to openings, where they emerge from the head and get to the brushes.

Die DE 696 06 669 T2 zeigt und beschreibt einen Abrichtkopf mit einem "Einwirkungselement", das aus einer Lochplatte aus rostfreiem Stahl besteht, die mit einer Diamantkruste überzogen ist. Bei der Rotation verteilt die Lochplatte auf der Polierauflage eine Polierpaste und bildet dadurch eine Schmierschicht zwischen der Lochplatte und der Polierauflage. Dabei dringt die Polierpaste durch die Öffnungen der Lochplatte in eine Vertiefung zwischen dem Kopf und der Lochplatte.The DE 696 06 669 T2 shows and describes a dressing head with an "impact element", which consists of a perforated plate made of stainless steel, which is coated with a diamond crust. During rotation, the perforated plate spreads a polishing paste on the polishing pad and thereby forms a lubricating layer between the perforated plate and the polishing pad. The polishing paste penetrates through the openings of the perforated plate in a recess between the head and the perforated plate.

Gegenstand der FR 2 580 974 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Polieren metallischer Oberflächen, beispielsweise Uhrgehäuse oder Schmuckgegenstände, mit Hilfe einer beborsteten, rotierenden Scheibe und unter Zugabe eines abrasiven Mediums, das über eine Düse oder über Öffnungen in der Scheibe zugeführt wird, um den notwendigen Materialabtrag zu erzielen.Subject of the FR 2 580 974 are a method and apparatus for polishing metallic surfaces, such as watch cases or trinkets, with the aid of a bristled, rotating disk and adding an abrasive medium which is supplied via a nozzle or via apertures in the disk to achieve the necessary material removal.

Es ist Aufgabe der vorliegende Erfindung eine Vorrichtung unzugeben die erlaubt, bei Polierprozessen eingesetzte relativ weiche Poliertücher von unerwünschten Partikeln und Ablagerungen zu befreien, möglichst lange einen stabilen Zustand der Poliertücher zu garantieren, und auf schnelle und einfache Weise ausgetauscht werden zu können, was zur Reduktion von Maschinenleerstandzeiten extrem wichtig erscheint; außerdem soll ein Verfahren angegeben werden, bei dem vorzugsweise eine solche Vorrichtung verwendet werden kann.It The object of the present invention is not to provide a device which allows relatively soft polishing cloths used in polishing processes of undesirable To liberate particles and deposits, as long as possible a stable Condition of the polishing cloths to guarantee and quickly and easily exchanged to be able to which seems extremely important for the reduction of machine idle times; Furthermore a method should be given, in which preferably such a device can be used.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.These The object is achieved by a Device solved with the features of claim 1.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung besteht aus einem beborsteten Körper, bei dem Borstenlänge, Borstenstärke, Borstenmaterial und Besatzdichte in idealer Weise auf die zu reinigenden und zu konditionierenden Poliertücher abgestimmt sind. Dabei muss darauf geachtet werden, dass die Borsten nicht zu hart sind, um eine Zerstörung des Poliertuches bei der Reinigung zu vermeiden. Andererseits kann nur mit einer gewissen Borstenhärte eine ausreichende Reinigungswirkung erzielt werden. In einer bevorzugten Ausführungsform befinden sich auf der Körperrückseite Einkerbungen und Erhebungen in einer bestimmten Anordnung, die erlauben, die Vorrichtung mit dem Prinzip eines Schnappverschlusses auf die dafür vorgesehene Halterung an der Poliermaschine anzubringen. Weiters erlauben Sacklochbohrungen, die günstigerweise auf einem konzentrischen Ring angeordnet sind, die Übertragung des Drehmomentes für eine Rotationsbewegung von der Halterung der Poliermaschine auf die Vorrichtung. Zur Zentrierung der Vorrichtung bei der Montage, ist eine zylinderförmige Erhöhung eingearbeitet. In eine Nut kann ein Federmechanismus einrasten, dessen Gegenstück auf der Halterung der Poliermaschine angebracht ist. Dadurch ist die Befestigung gegen die Schwerkraft gewährleistet. In einer weiteren Ausführungsform kann die Rückseite aus einem magnetischen Material bestehen, was erlaubt, die Vorrichtung mit magnetischen Kräften entgegen der Schwerkraft auf der Halterung zu befestigen.The inventive device consists of a bristled body, at the bristle length, Bristle thickness, Bristle material and stocking density in an ideal way to be cleaned and polishing cloths to be conditioned are coordinated. It must be ensured that the bristles are not too hard to destroy the polishing cloth at the To avoid cleaning. On the other hand, only with a certain bristle hardness a sufficient cleaning effect can be achieved. In a preferred embodiment are on the back of the body Notches and elevations in a particular arrangement that allow the device with the principle of a snap on the designated Attach bracket to the polishing machine. Furthermore allow blind holes, the favorably arranged on a concentric ring, the transmission of torque for a rotational movement of the holder of the polishing machine the device. For centering the device during assembly, is a cylindrical one increase incorporated. A spring mechanism can snap into a groove its counterpart is mounted on the holder of the polishing machine. This is ensures the attachment against gravity. In another embodiment can the back made of a magnetic material, which allows the device with magnetic forces to be secured against the force of gravity on the holder.

Mit de erfindungsgemäßen Vorrichtung können Poliertücher, die bei Polierprozessen zur Herstellung von Halbleitern, magnetischen Speichermedien oder speziellen Gläsern eingesetzt werden, vorteilhaft gereinigt beziehungsweise konditioniert werden. Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird dabei an einem Roboterarm der Poliermaschine befestigt, wobei auf die Vorrichtung über den Roboterarm eine Rotationsbewegung mit Rotationsachse in vertikaler Richtung übertragen werden kann. Weiters wird die Vorrichtung mit Hilfe des Roboterarmes mit einer wohldefinierten Kraft auf das zu reinigende Poliertuch gedrückt. Während der Reinigung rotiert der Polierteller und die Vorrichtung wird durch den Roboterarm automatisch in radialer Richtung vom äußeren Rand bis zum Zentrum des Poliertuches bewegt, so dass die gesamte Poliertuchfläche gleichmäßig gereinigt beziehungsweise konditioniert werden kann. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann auch in einer bogen- oder kreisförmigen Bahn vom äußeren Rand bis zum Zentrum des Poliertuches bewegt werden. Ferner wird beim Reinigungsvorgang zusätzlich ausreichend Wasser oder eine Reinigungsflüssigkeit zugeführt, um die durch die Reinigungswirkung der Vorrichtung abgelösten Partikel vom Poliertuch abzuspülen. Die mechanische Reinigungs- und Konditionierwirkung wird unter anderem durch die Relativgeschwindigkeit zwischen Vorrichtung und Poliertuch sowie dem auf die Vorrichtung applizierten Druck bestimmt.With the device according to the invention polishing cloths which are used in polishing processes for the production of semiconductors, magnetic storage media or special glasses, can be advantageously cleaned or conditioned. In this case, the device according to the invention is fastened to a robot arm of the polishing machine, wherein a rotational movement with an axis of rotation in the vertical direction can be transmitted to the device via the robot arm. Furthermore, the device is pressed by means of the robot arm with a well-defined force on the polishing cloth to be cleaned. During cleaning, the polishing plate rotates and the device is automatically moved by the robot arm in the radial direction from the outer edge to moved to the center of the polishing cloth, so that the entire polishing cloth surface can be uniformly cleaned or conditioned. The device according to the invention can also be moved in a curved or circular path from the outer edge to the center of the polishing cloth. Furthermore, sufficient water or a cleaning liquid is additionally supplied during the cleaning process in order to rinse off the particles detached by the cleaning action of the device from the polishing cloth. The mechanical cleaning and conditioning effect is determined inter alia by the relative speed between the device and the polishing cloth and the pressure applied to the device.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich gegenüber dem Stand der Technik speziell durch die folgenden Vorteile aus:
Im Gegensatz zu diamantbeschichteten Vorrichtungen eignet sich die erfindungsgemäße Vorrichtung speziell zum Reinigen und Konditionieren von relativ weichen Poliertüchern wie beispielsweise Tücher der Rodel^® Suba-, Politex-, SPM, DPC oder DPM-Serien (vgl. www.rodel.com). Weiche Poliertücher konnten bisher im Hinblick auf Lebensdauer und kratzerfreies Funktionieren nicht optimal gereinigt werden.The device according to the invention is distinguished from the prior art specifically by the following advantages:
Unlike diamond-coated devices, the device according to the invention of the toboggan ^® Suba-, Politex, SPM, DPC or DPM series (see FIG. Www.rodel.com) is especially suitable for cleaning and conditioning of relatively soft polishing cloths, such as towels. Soft polishing cloths have so far not been optimally cleaned in terms of life and scratch-free functioning.

Der mechanische oder magnetische Schnappverschluß erlaubt einen schnellen Wechsel der Bürste nach deren Verschleiß. Dadurch können kostspielige Maschinenleerstandzeiten minimiert werden. Andere Verfahren wie beispielsweise Kleben haben folgende Nachteile: Die gebräuchlichen Klebstoffe werden durch Wasser oder die beim Polieren verwendeten sauren und basischen Chemikalien angegriffen und dadurch in ihrer Klebewirkung beeinträchtigt, die Folge kann ein Ablösen der Vorrichtung von der Halterung sein. Auch würden solche Klebeverbindungen eine saubere Oberfläche auf der Halterung an der Poliermaschine erfordern, was zusätzlichen Reinigungsaufwand beim Wechseln der Vorrichtung und damit eine Erhöhung der Maschinenleerstandzeiten bedeuten würde. Insbesondere ist das restlose Entfernen von Kleberrückständen zeit- und kostenintensiv.Of the mechanical or magnetic snap closure allows quick change of brush after their wear. This can be costly Machine idle times are minimized. Other methods like For example, bonding has the following disadvantages: The common ones Adhesives are used by water or when polishing acidic and basic chemicals attacked and thereby in their Adhesive effect impaired, the consequence can be a detachment the device of the holder. Also, such adhesive bonds would a clean surface on the bracket on the polishing machine require something extra Cleaning effort when changing the device and thus increasing the Machine idle times would mean. In particular, the restless Removing adhesive residues time and cost intensive.

Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich gegenüber dem Stand der Technik speziell durch die folgenden Vorteile aus:
Verglichen mit Lösungen, die lediglich die Reinigungswirkung eines Spülstrahles aus Düsen ausnutzen, besitzt die mechanische Reinigung durch Borsten einen deutlich besseren Wirkungsgrad. Partikel und Poliernebenprodukte werden effizient aus den Tuchporen entfernt und von der Tuchoberfläche abgelöst. Dies führt zu einer Verringerung der Anzahl an Kratzern auf den polierten Substraten und damit direkt zu einer Verringerung der Menge an Ausschußware. Weiters können bei poromeren Tüchern die Fasern und Hohlräume wiederaufgerichtet werden. Die ursprünglichen Tucheigenschaften können annähernd wiederhergestellt werden, und somit eine deutlich längere Tuchlebensdauer erzielt und die Prozesskosten drastisch gesenkt werden.The method according to the invention is distinguished from the prior art specifically by the following advantages:
Compared with solutions that only use the cleaning effect of a flushing jet from nozzles, the mechanical cleaning by bristles has a much better efficiency. Particles and polymer by-products are efficiently removed from the cloth pores and peeled off the cloth surface. This leads to a reduction in the number of scratches on the polished substrates and thus directly to a reduction in the amount of rejects. Furthermore, with poromeric wipes, the fibers and voids can be rebuilt. The original cloth properties can be approximately restored, thus achieving a significantly longer cloth life and dramatically lowering process costs.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:following The invention will be explained in more detail with reference to the drawings. Show it:

1 einen schematischen Querschnitt durch eine mögliche Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Reinigung und Konditionierung von bei Polierprozessen eingesetzten Poliertüchern mit Beborstung auf der Vorderseite und Elementen zur Befestigung nach dem Prinzip eines mechanischen Schnappverschlusses auf der Rückseite. 1 a schematic cross-section through a possible embodiment of the device according to the invention for cleaning and conditioning of polishing cloths used in polishing processes with bristles on the front and elements for attachment according to the principle of a mechanical snap closure on the back.

2 eine schematische Aufsicht auf die Rückseite einer möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Reinigung und Konditionierung von bei Polierprozessen eingesetzten Poliertüchern mit Elementen zur Befestigung nach dem Prinzip eines mechanischen Schnappverschlusses. 2 a schematic plan view of the back of a possible embodiment of the device according to the invention for the cleaning and conditioning of polishing cloths used in polishing with elements for attachment according to the principle of a mechanical snap closure.

3 eine schematische Aufsicht auf die beborstete Vorderseite einer möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Reinigung und Konditionierung von bei Polierprozessen eingesetzten Poliertüchern. 3 a schematic plan view of the bristled front of a possible embodiment of the device according to the invention for cleaning and conditioning of polishing cloths used in polishing processes.

4 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Reinigung und Konditionierung von bei Polierprozessen eingesetzten Poliertüchern mit Polierteller und darauf aufgeklebtem Poliertuch, mit Polierkopf und daran befestigtem zu polierenden Substrat sowie mit Roboterarm und daran befestigter erfindungsgemäßer Vorrichtung. 4 a schematic representation of the inventive method for cleaning and conditioning of polishing pads used polishing pads with polishing plate and glued thereto polishing cloth, with polishing head and attached thereto to be polished substrate and with robotic arm and attached thereto device according to the invention.

Die 1, 2 und 3 zeigen Querschnitt, Aufsicht auf die Rückseite und Aufsicht auf die beborstete Vorderseite einer möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Der bezüglich einer vertikalen Achse A-A' rotationssymmetrische Körper 5 kann beispielsweise aus Edelstahl, Aluminium, Titan, Polyamid, Polyvinylchlorid, Delrin^® oder PPS Techtron^® bestehen. Auf der Vorderseite sind in Sacklochbohrungen 15 Borstenbüschel 4 eingestanzt. Besatzdichte (Anzahl an Borstenbüschel 4 pro Flächeneinheit), Anzahl der einzelnen Borsten 16 pro Borstenbüschel 4, Material, Länge, sowie Dicke der Borsten 16 bestimmen Härte sowie Reinigungs- und Konditioniereigenschaften der erfindungsgemäßen Vorrichtung und sind auf Härte, Kompressibilität und Struktur des zu reinigenden und zu konditionierenden Poliertuches abgestimmt. Die Borsten 16 können beispielsweise aus Polyamid, Polypropylen, Nylon oder einem anderen Material bestehen. Zur Reinigung und Konditionierung von poromeren Poliertüchern eignen sich beispielsweise Polyamidborsten mit einer Länge von 3 mm und einer Dicke von 0.1 mm, wobei die Borstenbüschel 4 einen Durchmesser von 2.5 mm besitzen und die mittlere Besatzdichte vier Borstenbüschel 4 pro Quadratzentimeter beträgt.The 1 . 2 and 3 show cross section, plan view of the back and top view of the bristled front of a possible embodiment of the device according to the invention. The with respect to a vertical axis AA 'rotationally symmetrical body 5 may for example be made of stainless steel, aluminum, titanium, polyamide, polyvinyl chloride, Delrin ^® or PPS Techtron ^® exist. On the front are in blind holes 15 tufts 4 stamped. Stocking density (number of bristle tufts 4 per unit area), number of individual bristles 16 per bristle tufts 4 , Material, length, and thickness of the bristles 16 determine hardness and cleaning and conditioning properties of the device according to the invention and are matched to hardness, compressibility and structure of the cleaned and to be conditioned polishing cloth. The bristles 16 For example, they may be made of polyamide, polypropylene, nylon or other material. For cleaning and conditioning of poromeric polishing cloths are, for example, polyamide bristles with a length of 3 mm and a thickness of 0.1 mm, wherein the bristle tufts 4 have a diameter of 2.5 mm and the average stocking density four bristle tufts 4 per square centimeter.

Zur Reinigung und Konditionierung von Poliertüchern, die aus mit Polyurethanimpregnierten Polyester-Filzen bestehen, ist beispielsweise ein Besatz aus Polyamidfasern mit einer Länge von 6 mm, einer Dicke von 0.35 mm, einem Büscheldurchmesser von 2.5 mm und einer Besatzdichte von vier Borstenbüschel 4 pro Quadratzentimeter vorteilhaft.For cleaning and conditioning of polishing cloths consisting of polyurethane-impregnated polyester felts, for example, a trim of polyamide fibers with a length of 6 mm, a thickness of 0.35 mm, a tuft diameter of 2.5 mm and a stocking density of four bristle tufts 4 per square centimeter advantageous.

Bei der Wahl des Borstenmaterials ist auf die Verträglichkeit mit den bei den Polier- und Reinigungsprozessen eingesetzten Chemikalien zu achten. Zur Wahrung ausreichender Lebensdauern sollte das Borstenmaterial nicht von den verwendeten Chemikalien angegriffen werden können. So eignen sich beispielsweise Polypropylen-Borsten bei Polierprozessen, bei denen Wasserstoff-Peroxid der Polierchemikalie 14 (vgl. 4) zugesetzt wird.When choosing the bristle material, the compatibility with the chemicals used in the polishing and cleaning processes must be ensured. To ensure sufficient lifetimes, the bristle material should not be attacked by the chemicals used. For example, polypropylene bristles are useful in polishing processes, where hydrogen peroxide is the polishing chemical 14 (see. 4 ) is added.

Auf der Körperrückseite befinden sich zum Zweck der Befestigung an einem Roboterarm 6 der Poliermaschine mit dem Prinzip eines mechanischen Schnappverschlusses auf bestimmte Weise angeordnete Erhöhungen und Einkerbungen. In einen Ring 17 ist eine Nut 1 eingearbeitet, in die bei der Montage ein Federmechanismus, der sich auf der Halterung 7 (vgl. 4) am Roboterarm 6 befindet, einrastet und so die Vorrichtung auf der Halterung 7 in vertikaler Richtung gegen die Schwerkraft fixiert. Der Ring 17 kann dabei beispielsweise eine Höhe von ca. 5 mm und eine Breite von ca. 3 mm besitzen. Die Nut 1 kann sich dabei auf ca. halber Höhe befinden und deren Tiefe typischerweise 0.4–1.0 mm betragen. Die Nut kann auf dem Ring 17 in vertikaler Richtung auch außerhalb der Mitte angeordnet sein. Ferner befindet sich auf der Rückseite der Vorrichtung in der Mitte eine zylinderförmige Erhöhung 3, die die Zentrierung der Vorrichtung auf der Halterung 7 erleichtert. Der Durchmesser d der Erhebung 3 beträgt beispielsweise 38 mm und deren Höhe beispielsweise 2.4 mm. Weiters sind auf der Rückseite Sacklochbohrungen 2 vorgesehen, in die bei der Montage der Vorrichtung auf der Halterung 7 Stifte eingeführt werden, die die Übertragung des Drehmomentes von der Halterung 7 auf die erfindungsgemäße Vorrichtung bewirken, so dass die Vorrichtung eine Rotationsbewegung mit der Drehachse in Richtung des Roboterarmes 6 ausführen kann. Die Tiefe der Sacklochbohrungen beträgt typischerweise 2–4 mm und deren Durchmesser 2–6 mm. Zusammengefasst lösen die Strukturen auf der Rückseite vorteilhaft folgende Aufgaben:
Die Zentrierung der Vorrichtung 8 auf der Halterung 7 am Roboterarm 6, die Befestigung der Vorrichtung 8 in vertikaler Richtung gegen die Schwerkraft auf der Halterung 7 am Roboterarm 6, die Übertragung des Drehmomentes von der Halterung 7 auf die Vorrichtung 8 sowie die Möglichkeit des schnellen Austauschens der Vorrichtung 8 nach Verschleiß ohne zusätzlichen Reinigungs- und Montageaufwand.On the back of the body are for the purpose of attachment to a robot arm 6 the polishing machine with the principle of a mechanical snap in a certain way arranged elevations and indentations. In a ring 17 is a groove 1 incorporated, in which during assembly a spring mechanism, which is located on the holder 7 (see. 4 ) on the robot arm 6 is located, snaps and so the device on the bracket 7 fixed in the vertical direction against gravity. The ring 17 can for example have a height of about 5 mm and a width of about 3 mm. The groove 1 can be at about half the height and the depth is typically 0.4-1.0 mm. The groove can be on the ring 17 be arranged in the vertical direction outside the center. Further, located on the back of the device in the middle of a cylindrical elevation 3 Centering the device on the holder 7 facilitated. The diameter d of the survey 3 For example, 38 mm and the height, for example, 2.4 mm. Furthermore, on the back are blind holes 2 provided in the assembly of the device on the holder 7 Pins are inserted which limit the transmission of torque from the bracket 7 effect on the device according to the invention, so that the device a rotational movement with the axis of rotation in the direction of the robot arm 6 can perform. The depth of the blind holes is typically 2-4 mm and their diameter 2-6 mm. In summary, the structures on the backside advantageously solve the following tasks:
The centering of the device 8th on the bracket 7 on the robot arm 6 , the attachment of the device 8th in the vertical direction against the force of gravity on the holder 7 on the robot arm 6 , the transmission of torque from the bracket 7 on the device 8th as well as the possibility of quick replacement of the device 8th after wear without additional cleaning and assembly costs.

In einer weiteren möglichen Ausführungsform besteht der Körper 5 aus einem magnetischen Material, beispielsweise magnetischem Edelstahl, so dass die erfindungsgemäße Vorrichtung 8 über eine magnetische Kraft auf der Halterung 7 am Roboterarm 6 gegen die Schwerkraft fixiert werden kann. Hierzu ist auf der Halterung 7 das magnetische Gegenstück angebracht, wobei es sich dabei um einen Permanent- oder Elektromagneten handeln kann. Die magnetische Befestigung kann dabei den oben beschriebenen Federmechanismus ersetzen.In a further possible embodiment, the body is made 5 from a magnetic material, for example magnetic stainless steel, so that the device according to the invention 8th via a magnetic force on the holder 7 on the robot arm 6 can be fixed against gravity. This is on the bracket 7 attached the magnetic counterpart, which may be a permanent or electromagnet. The magnetic attachment can replace the spring mechanism described above.

3 zeigt eine Aufsicht auf die beborstete Vorderseite einer möglichen Ausführungsform der Vorrichtung. Die Borstenbüschel 4 sind beispielsweise auf konzentrischen Kreisen angeordnet. Die Borstenbüschel 4 können aber auch beliebig auf der Vorderseite des Vorrichtungskörpers 5 verteilt sein. Die Besatzdichte kann dabei einen konstanten Wert betragen oder in Abhängigkeit von der Stelle auf der Vorderseite der Vorrichtung variieren. 3 shows a plan view of the bristled front of a possible embodiment of the device. The bristle tufts 4 For example, they are arranged on concentric circles. The bristle tufts 4 but can also be arbitrary on the front of the device body 5 be distributed. The stocking density can be a constant value or vary depending on the location on the front of the device.

In einer weiteren möglichen Ausführungsform sind, zum Zweck der Befestigung an der Halterung 7 mit Schrauben, in den Körper 5 rückseitig Gewindebohrungen oder durchgehende Bohrungen eingearbeitet. Auch können in die Bohrungen Gewindehülsen eingeführt werden.In another possible embodiment, for the purpose of attachment to the holder 7 with screws, in the body 5 on the back threaded holes or through holes incorporated. Also threaded sleeves can be inserted into the holes.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Reinigen und Konditionieren von bei Polierprozessen eingesetzten Poliertüchern ist schematisch in 4 dargestellt. Auf einem Polierteller 12, der während des Polier- und/oder Reinigungsprozesses eine Rotationsbewegung ausführt, befindet sich ein Poliertuch 13. An einem Roboterarm 9 ist auf einer Halterung 10 das zu polierende Substrat 11 befestigt, wobei die Halterung 10 beziehungsweise der Roboterarm 9 ebenfalls eine Rotationsbewegung ausführen. Über Leitungen 18 werden die Polierchemikalien, das Spülwasser oder Reinigungsmedien auf die Poliertuchoberfläche zugeführt. Die erfindungsgemäße Reinigungs- und Konditioniervorrichtung 8 ist an einem weiteren Roboterarm 6 befestigt. Zur Reinigung und Konditionierung des Poliertuches wird die Vorrichtung mit Hilfe des Roboterarmes 6 auf das Poliertuch gedrückt. Aufgrund der Rotationsbewegung des Poliertellers bewegt sich das Poliertuch unter der Vorrichtung 8 hinweg, so dass bei einer Umdrehung des Poliertellers ein Kreisring des Poliertuches gereinigt beziehungsweise konditioniert wird. Um die gesamte Poliertuchoberfläche zu erfassen, wird die Vorrichtung mit Hilfe des Roboterarmes 6 entweder in radialer Richtung oder kreis- oder bogenförmig über das Poliertuch hin und her bewegt. Zur Verbesserung der Wirkung der Vorrichtung 8 rotiert diese angetrieben durch den Roboterarm 6. Die Reinigung und Konditionierung des Poliertuches kann prinzipiell entweder während des Polierprozesses oder in der Zeit während des Auswechselns des zu polierenden oder zu reinigenden Substrates erfolgen.The inventive method for cleaning and conditioning of polishing cloths used in polishing processes is shown schematically in FIG 4 shown. On a polishing plate 12 , which performs a rotational movement during the polishing and / or cleaning process, there is a polishing cloth 13 , On a robot arm 9 is on a bracket 10 the substrate to be polished 11 fastened, with the bracket 10 or the robot arm 9 also perform a rotational movement. Via cables 18 the polishing chemicals, rinse water or cleaning media are applied to the polishing cloth surface. The cleaning and conditioning device according to the invention 8th is on another robotic arm 6 attached. For cleaning and conditioning of the polishing cloth, the device is using the robot arm 6 pressed on the polishing cloth. Due to the rotational movement of the polishing plate, the polishing cloth moves under the device 8th so that with one revolution of the polishing plate a circular ring of the polishing cloth gerei is conditioned or conditioned. To grasp the entire surface of the polishing cloth, the device is moved by means of the robot arm 6 either in the radial direction or in a circular or arcuate manner over the polishing cloth moves back and forth. To improve the effect of the device 8th it rotates driven by the robot arm 6 , The cleaning and conditioning of the polishing cloth can in principle be done either during the polishing process or in the time during the replacement of the substrate to be polished or cleaned.

11: Nutgroove
22: MitnahmebohrungenTake holes
33: ZentrierungserhebungZentrierungserhebung
44: Im Körper der erfindungsgemäßen Vorrichtung eingestanztein the body the device according to the invention stamped
: Borstenbüscheltufts
55: Vorrichtungskörperdevice body
66: Roboterarm zur Aufnahme der erfindungsgemäßen Vorrichtungrobot arm for receiving the device according to the invention
77: Aufnahmehalterungreceiving holder
88th: Erfindungsgemäße Reinigungs- und KonditioniervorrichtungCleaning according to the invention and conditioning device
99: Roboterarm für Substratrobot arm for substrate
1010: Aufnahmehalterung für Substratreceiving holder for substrate
1111: Substratsubstratum
1212: Poliertellerpolishing plate
1313: Poliertuchpolishing cloth
1414: Polierchemikaliepolishing chemicals
1515: SacklochbohrungenBlind holes
1616: Einzelne BorsteSeparate bristle
1717: Ringförmige Erhöhung 1 RingRing-shaped elevation 1 ring
1818: Leitungen für Polierchemikalien und Reinigungsmediencables for polishing chemicals and cleaning media
A-A'A-A ': Rotationsachse der erfindungsgemäßen Vorrichtungaxis of rotation the device according to the invention
dd: Durchmesser der Zentrierungserhebungdiameter the centering survey

Claims

Apparatus for automatic cleaning and conditioning of polishing cloths used in polishing processes, comprising a brush-occupied body which is fixable to a receiving holder of a polishing machine, wherein the brushes consist of tufts which are approximately evenly distributed over the bristled surface of the body, characterized in that for cleaning and conditioning the poromeric or felt-like polishing cloths ( 13 ) excluding the stocking fibers ( 16 ) of tufts ( 4 ) are provided which have a thickness between 0.05 and 1 mm and with a length between 1 and 20 mm over the bristled, closed surface of the body ( 5 ) protrude.

Device according to claim 1, characterized in that the stocking fibers ( 16 ) have a length of 3 mm and a thickness of 0.1 mm.

Device according to claim 1, characterized in that the stocking fibers ( 16 ) have a length of 6 mm and a thickness of 0.35 mm.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the tufts ( 4 ) have a diameter of 2.5 mm.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the tufts ( 4 ) with a stocking density of four tufts ( 4 ) per square centimeter on the body ( 5 ) are arranged.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the stocking fibers ( 16 ) consist of polyamide, polyurethane or polypropylene.

Devices according to one of the preceding claims, characterized in that the tufts ( 4 ) in blind holes ( 15 ) of the body ( 5 ) are attached.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the body ( 5 ) consists of stainless steel.

Device according to one of claims 1 to 7, characterized in that the body ( 5 ) consists of aluminum or titanium.

Device according to one of claims 1 to 7, characterized in that the body ( 5 ) consists of polyamide, polyvinyl chloride, polyacetal or polyphenylene sulfide (PPS).

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the body ( 5 ) via a snap closure on the receiving holder ( 7 ) of the polishing machine can be fixed while being held by magnetic force against gravity.