CN105598805B - 一种晶圆干式抛光装置及方法 - Google Patents

一种晶圆干式抛光装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种晶圆干式抛光装置及方法，其中晶圆干式抛光装置包括：设置于工作台上用于检测抛光压力值的压力控制系统，压力控制系统包括抛光机构；与抛光机构和机架分别连接的气缸；以及与抛光机构和机架分别连接的用于驱动抛光机构运动的电机；其中，气缸与抛光机构固定连接，电机位于抛光机构的上方，与抛光机构连接。本发明实施例通过采用压力传感器控制压力实现恒压力抛光、气缸平衡抛光机构重力及实现缓冲、电机带动抛光机构进给的设计，使该装置整体结构紧凑，安装简单，结构可靠、运行平稳。

Description

一种晶圆干式抛光装置及方法
技术领域
本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种晶圆干式抛光装置及方法。
背景技术
在半导体专用设备制造过程中，晶圆干式抛光装置及相应的方法是一项关键技术。现有的磨削抛光设备中，常见的干式抛光装置是通过气缸压力来控制抛光过程中的进给的。这种干式抛光装置结构复杂，且对气缸等部件的精度要求较高，还存在难于控制的问题。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种晶圆干式抛光装置及方法，旨在解决现有技术中干式抛光装置结构复杂，对各个部件的精度要求较高，且存在的难于控制的问题。
本发明实施例提供一种晶圆干式抛光装置，包括：
设置于工作台上用于检测抛光压力值的压力控制系统，所述压力控制系统包括抛光机构；
与所述抛光机构和机架分别连接的气缸；以及与所述抛光机构和所述机架分别连接的用于驱动所述抛光机构运动的电机；其中，所述气缸与所述抛光机构固定连接，所述电机位于所述抛光机构的上方，与所述抛光机构连接。
其中，所述压力控制系统还包括：
与所述抛光机构连接的压力传感器连接板，设置于所述压力传感器连接板上的至少一压力传感器；
所述抛光机构包括：与工作台接触的抛光磨轮，位于所述抛光磨轮上与所述抛光磨轮连接的抛光主轴，所述抛光主轴穿设所述压力传感器连接板，所述抛光主轴的连接孔位于所述压力传感器连接板的下方，以及设置在所述抛光主轴上的抛光主轴轴套。
其中，所述抛光主轴轴套位于所述压力传感器连接板上，所述压力传感器设置于所述压力传感器连接板与所述抛光主轴轴套之间，所述压力传感器连接板、所述压力传感器和所述抛光主轴轴套通过螺栓依次连接。
其中，所述抛光磨轮与所述抛光主轴螺接，所述抛光主轴通过所述连接孔与所述压力传感器连接板螺接。
其中，所述气缸的数量为两个，分别对称设置于所述抛光机构的两侧。
其中，所述气缸的活塞端通过万向节固定在所述抛光主轴轴套上；所述电机通过丝杠导轨组件与所述抛光主轴轴套连接。
其中，所述压力传感器连接板的上端面、所述压力传感器连接板的下端面和所述抛光主轴轴套的下端面均设置为保证所述压力传感器测量结果的准确度的水平面。
其中，所述压力传感器连接板上设置有至少一凹槽，所述压力传感器设置于所述凹槽内。
其中，所述凹槽的底端设置第一通孔，所述压力传感器上设置第二通孔，所述抛光主轴轴套与所述压力传感器连接板接触的一端面设置有半封闭安装孔，所述螺栓依次穿设所述第一通孔、所述第二通孔和所述半封闭安装孔，所述压力传感器连接板、所述压力传感器和所述抛光主轴轴套连接。
其中，所述压力传感器连接板为一圆形板，所述圆形板的中央设置一开孔，所述圆形板上设置有螺栓孔，所述凹槽设置在所述圆形板的边缘位置。
本发明实施例还提供一种采用晶圆干式抛光装置进行晶圆干式抛光的方法，包括：
采用所述压力控制系统对抛光压力值进行检测，并获得检测结果；
将所述检测结果与预设压力值进行比较，得到比较结果；
根据所述比较结果启动或停止所述电机对所述抛光机构的进给。
其中，所述根据所述比较结果启动或停止所述电机对所述抛光机构的进给，包括：
当所述比较结果为所述检测结果的压力值小于所述预设压力值，驱动所述电机对所述抛光机构的进给；
当所述比较结果为所述检测结果的压力值等于所述预设压力值，停止所述电机对所述抛光机构的进给。
其中，所述压力控制系统包括：与所述抛光机构连接的压力传感器连接板，设置于所述压力传感器连接板上的至少一压力传感器；
所述采用所述压力控制系统对抛光压力值进行检测，并获得检测结果，具体为：通过所述压力传感器实时检测晶圆干式抛光装置上的抛光压力值。
本发明实施例的上述技术方案的有益效果如下：
通过采用压力传感器实时检测晶圆干式抛光装置的抛光压力值，将检测得到的抛光压力值与预设压力值进行比较，当检测得到的压力值小于预设压力值时，驱动电机对抛光机构进行进给；当检测得到的压力值等于预设压力值，停止电机对抛光机构的进给，保证实现恒压力抛光。且该装置整体结构紧凑，安装简单，结构可靠。
进一步的，通过采用气缸内的气压进行控制，起到平衡抛光机构重力及对抛光机构进行缓冲的作用，可保证抛光机构的运行平稳性。
附图说明
图1为本发明实施例的晶圆干式抛光装置结构示意图；
图2为本发明实施例的晶圆干式抛光装置的压力传感器连接板示意图；
图3为本发明实施例的采用晶圆干式抛光装置进行晶圆干式抛光的方法示意图。
其中图中：1、压力控制系统；11、压力传感器连接板；12、压力传感器；13、凹槽；2、抛光机构；21、抛光磨轮；22、抛光主轴；23、抛光主轴轴套；231、第一部分；232、第二部分；3、气缸；4、电机；5、机架。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
本发明实施例提供一种晶圆干式抛光装置，如图1所示，包括：设置于工作台上用于检测抛光压力值的压力控制系统1，压力控制系统1包括抛光机构2；与抛光机构2和机架5分别连接的气缸3；以及与抛光机构2和机架5分别连接的用于驱动抛光机构2运动的电机4；其中，气缸3与抛光机构2固定连接，电机4位于抛光机构2的上方，与抛光机构2连接。
具体的，本发明实施例用于对晶片进行加工的半导体专用设备。采用压力控制系统1对晶圆干式抛光装置的抛光压力值进行检测，获取当前晶圆干式抛光装置的抛光压力值，将检测得到的抛光压力值与预先设置的抛光压力值进行比较。当检测得到的抛光压力值小于预先设置的抛光压力值时，需要增加晶圆干式抛光装置的抛光压力值。这时需要启动电机4对抛光机构2进行进给，增加抛光装置对工作台的压力，当检测得到的抛光压力值增加到与预先设置的抛光压力值相等时，停止电机4对抛光机构2的进给。保证实现恒压力抛光。且该装置整体结构紧凑，安装简单，结构可靠。
且本发明实施例中还包括气缸3，通过设置连接于机架5与抛光机构2之间的气缸3，采用气缸3内的气压进行控制，起到平衡抛光机构2重力及对抛光机构2进行缓冲的作用，可保证抛光机构2的运行平稳性。
需要说明的是，较佳的，气缸3的数量为两个，对称设置于抛光机构2的两侧，通过在抛光机构2的两侧对称设置气缸3，既可以保证抛光机构2的运行平稳性，也可以进一步对抛光机构2起到缓冲的作用。
在本发明另一实施例中，如图1所示，压力控制系统1还包括：与抛光机构2连接的压力传感器连接板11，设置于压力传感器连接板11上的至少一压力传感器12；抛光机构2包括：与工作台接触的抛光磨轮21，位于抛光磨轮21上与抛光磨轮21连接的抛光主轴22，抛光主轴22穿设压力传感器连接板11，抛光主轴22的连接孔位于压力传感器连接板11的下方，以及设置在抛光主轴22上的抛光主轴轴套23。抛光主轴轴套23位于压力传感器连接板11上，压力传感器12设置于压力传感器连接板11与抛光主轴轴套23之间，压力传感器连接板11、压力传感器12和抛光主轴轴套23通过螺栓依次连接。
具体的，抛光磨轮21设置在工作台上，在抛光磨轮21上设置与抛光磨轮21连接的抛光主轴22，且抛光磨轮21与抛光主轴22通过螺栓连接，抛光主轴22穿设压力传感器连接板11，抛光主轴22的连接孔位于压力传感器连接板11的下方，与压力传感器连接板11通过螺栓连接，该连接方式简单有效且易于拆卸。抛光磨轮21、抛光主轴22以及压力传感器连接板11上均设置有连接孔，这里的连接孔可以为螺栓孔。
在抛光主轴22上设置抛光主轴轴套23，抛光主轴轴套23位于压力传感器连接板11上，压力传感器12设置于压力传感器连接板11与抛光主轴轴套23之间，压力传感器连接板11、压力传感器12和抛光主轴轴套23通过螺栓依次连接。
通过在压力传感器连接板11和抛光主轴轴套23之间设置至少一压力传感器12，采用压力传感器12对晶圆干式抛光装置的抛光压力值进行检测，将检测结果与预设压力值进行比较，得到比较结果，根据比较结果启动或停止电机4对抛光机构2的进给，实现恒压力抛光。
压力传感器12设置在压力传感器连接板11的上端面上，且与抛光主轴轴套23的下端面相接触，为了保证压力传感器12测量的准确度，需要保证压力传感器连接板11的上端面、压力传感器连接板11的下端面和抛光主轴轴套23的下端面均设置为较高的平面度。
如图1和图2所示，压力传感器连接板11上设置有至少一凹槽13，压力传感器12设置于凹槽13内，且凹槽13的底端设置第一通孔，压力传感器12上设置第二通孔，抛光主轴轴套23与压力传感器连接板11接触的一端面设置有半封闭安装孔，螺栓依次穿设第一通孔、第二通孔和半封闭安装孔，压力传感器连接板11、压力传感器12和抛光主轴轴套23连接。需要说明的是，在抛光主轴轴套23与压力传感器连接板11接触的一端面设置的半封闭安装孔，既可以保证压力传感器连接板11、压力传感器12和抛光主轴轴套23的连接，同时半封闭安装孔的设计保证了抛光主轴轴套23的美观性。需要说明的是，抛光主轴轴套23为一个铸造件，包括与压力传感器连接板11连接的第一部分231，和位于第一部分231上与第一部分231一体连接的第二部分232，且第一部分231和第二部分232均套设在抛光主轴22上。如图1所示，第一部分231可以设置为：在一实心圆柱上开设一通孔，第二部分232可以为：对空心圆柱沿一定角度进行切割形成的，第二部分232的横截面类似于椭圆。这里的半封闭安装孔具体为：安装孔的深度小于抛光主轴轴套23的第一部分231厚度，螺栓位于抛光主轴轴套23的第一部分231内，并非穿透抛光主轴轴套23的第一部分231。
需要说明的是，凹槽13的数量与压力传感器12的数量是一一对应的，每个凹槽13内设置一压力传感器12，且凹槽13的数量至少为一个，本领域技术人员可根据需要来设置凹槽13的数量，以及位于凹槽13内的压力传感器12的数量。压力传感器12的数量越多，则测量得到的结果越多，则对多个测量数值进行处理后，得到的结果就越接近于真实值。
如图2所示，压力传感器连接板11为一圆形板，圆形板的中央设置一开孔，圆形板上设置有螺栓孔，凹槽13设置在圆形板的边缘位置。
具体的，压力传感器连接板11可以设置为一中央开口的圆形板，且圆形板上设置有螺栓孔，可以连接压力传感器连接板11和抛光主轴22。可以将凹槽13设置在圆形板的边缘位置，不影响压力传感器连接板11与其他器件的连接。且由于安装空间的限定，圆形板的部分边缘需要被切割，以配合安装需求。
在本发明另一实施例中，如图1所示，气缸3的活塞端通过万向节固定在抛光主轴轴套23上；电机4通过丝杠导轨组件与抛光主轴轴套23连接。
具体的，将气缸3设置在机架5与抛光机构2之间，具体为气缸3一端固定在机架5上，气缸3的活塞端通过万向节固定在抛光主轴轴套23上，可以保证气缸3与抛光主轴轴套23连接的稳定性。
将电机4设置在机架5与抛光机构2之间，具体为将电机4设置在机架5与抛光主轴轴套23之间，可以便于电机4对抛光主轴轴套23施加压力，进而可以保证实现恒压力抛光。
本发明实施例还提供一种采用晶圆干式抛光装置进行晶圆干式抛光的方法，如图3所示，包括：
S100、采用压力控制系统对抛光压力值进行检测，并获得检测结果；
S200、将检测结果与预设压力值进行比较，得到比较结果；
S300、根据比较结果启动或停止电机对抛光机构的进给。
具体的，采用压力控制系统对晶圆干式抛光装置的抛光压力值进行检测，其中压力控制系统包括：与抛光机构连接的压力传感器连接板，设置于压力传感器连接板上的至少一压力传感器。抛光机构包括：与工作台接触的抛光磨轮，位于抛光磨轮上与抛光磨轮连接的抛光主轴，抛光主轴穿设压力传感器连接板，以及设置在抛光主轴上的抛光主轴轴套。且抛光主轴轴套位于压力传感器连接板上，压力传感器设置于压力传感器连接板与抛光主轴轴套之间。
通过压力传感器对压力传感器连接板与抛光主轴轴套之间抛光压力值进行检测，根据预先统计的计算关系可以获得抛光磨轮面的抛光压力值，得到晶圆干式抛光装置的抛光压力值。获得检测结果后，将检测结果与预设压力值进行比较，当比较结果为检测结果的压力值小于预设压力值，驱动电机对抛光机构的进给；当比较结果为检测结果的压力值等于预设压力值，停止电机对抛光机构的进给。
其中，电机通过丝杠导轨组件与抛光机构的抛光主轴轴套连接，在根据比较结果启动或停止电机对抛光机构的进给时，具体为：根据比较结果启动或停止电机对抛光主轴轴套的进给。
本发明实施例通过采用压力传感器实时检测晶圆干式抛光装置的抛光压力值，将检测得到的抛光压力值与预设压力值进行比较，当检测得到的压力值小于预设压力值时，驱动电机对抛光机构进行进给；当检测得到的压力值等于预设压力值，停止电机对抛光机构的进给，保证实现恒压力抛光。且该装置整体结构紧凑，安装简单，结构可靠。
进一步的，通过采用气缸内的气压进行控制，起到平衡抛光机构重力及对抛光机构进行缓冲的作用，可保证抛光机构的运行平稳性。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (12)

1.一种晶圆干式抛光装置，其特征在于，包括：
设置于工作台上用于检测抛光压力值的压力控制系统，所述压力控制系统包括抛光机构，与所述抛光机构连接的压力传感器连接板，设置于所述压力传感器连接板上的至少一压力传感器；所述抛光机构包括：与工作台接触的抛光磨轮，位于所述抛光磨轮上与所述抛光磨轮连接的抛光主轴，所述抛光主轴穿设所述压力传感器连接板，所述抛光主轴的连接孔位于所述压力传感器连接板的下方，以及设置在所述抛光主轴上的抛光主轴轴套；
与所述抛光机构和机架分别连接的气缸；以及与所述抛光机构和所述机架分别连接的用于驱动所述抛光机构运动的电机；其中，所述气缸与所述抛光机构固定连接，所述电机位于所述抛光机构的上方，与所述抛光机构连接。
2.如权利要求1所述的晶圆干式抛光装置，其特征在于，所述抛光主轴轴套位于所述压力传感器连接板上，所述压力传感器设置于所述压力传感器连接板与所述抛光主轴轴套之间，所述压力传感器连接板、所述压力传感器和所述抛光主轴轴套通过螺栓依次连接。
3.如权利要求1所述的晶圆干式抛光装置，其特征在于，所述抛光磨轮与所述抛光主轴螺接，所述抛光主轴通过所述连接孔与所述压力传感器连接板螺接。
4.如权利要求1所述的晶圆干式抛光装置，其特征在于，所述气缸的数量为两个，分别对称设置于所述抛光机构的两侧。
5.如权利要求1所述的晶圆干式抛光装置，其特征在于，所述气缸的活塞端通过万向节固定在所述抛光主轴轴套上；所述电机通过丝杠导轨组件与所述抛光主轴轴套连接。
6.如权利要求2所述的晶圆干式抛光装置，其特征在于，所述压力传感器连接板的上端面、所述压力传感器连接板的下端面和所述抛光主轴轴套的下端面均设置为保证所述压力传感器测量结果的准确度的水平面。
7.如权利要求2所述的晶圆干式抛光装置，其特征在于，所述压力传感器连接板上设置有至少一凹槽，所述压力传感器设置于所述凹槽内。
8.如权利要求7所述的晶圆干式抛光装置，其特征在于，所述凹槽的底端设置第一通孔，所述压力传感器上设置第二通孔，所述抛光主轴轴套与所述压力传感器连接板接触的一端面设置有半封闭安装孔，所述螺栓依次穿设所述第一通孔、所述第二通孔和所述半封闭安装孔，所述压力传感器连接板、所述压力传感器和所述抛光主轴轴套连接。
9.如权利要求7所述的晶圆干式抛光装置，其特征在于，所述压力传感器连接板为一圆形板，所述圆形板的中央设置一开孔，所述圆形板上设置有螺栓孔，所述凹槽设置在所述圆形板的边缘位置。
10.一种采用权利要求1所述的晶圆干式抛光装置进行晶圆干式抛光的方法，其特征在于，包括：
采用所述压力控制系统对抛光压力值进行检测，并获得检测结果；
将所述检测结果与预设压力值进行比较，得到比较结果；
根据所述比较结果启动或停止所述电机对所述抛光机构的进给。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述根据所述比较结果启动或停止所述电机对所述抛光机构的进给，包括：
当所述比较结果为所述检测结果的压力值小于所述预设压力值，驱动所述电机对所述抛光机构的进给；
当所述比较结果为所述检测结果的压力值等于所述预设压力值，停止所述电机对所述抛光机构的进给。
12.如权利要求10所述的方法，其特征在于，
所述采用所述压力控制系统对抛光压力值进行检测，并获得检测结果，具体为：
通过所述压力传感器实时检测晶圆干式抛光装置上的抛光压力值。
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