CN215147959U - 一种用于晶圆表面处理的抛光设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及抛光机设备技术领域，具体涉及一种用于晶圆表面处理的抛光设备，旨在解决现有技术中的抛光机无法对抛光进度进行监控，自动化程度不高的问题，包括夹持件；抛光盘；控制子系统，控制子系统包括：若干组数字化传感器，设置于夹持件、抛光盘的一侧，用于检测晶圆片的实时抛光量；第一执行件，与夹持件相连接；第二执行件，与抛光盘相连接；控制端，与各数字化传感器、第一执行件及第二执行件通信连接，将数字化传感器检测的实时抛光量与对应的目标抛光量比对，并控制第一执行件及第二执行件动作。本实用新型能够自动作出启动、报警或停机操作，使抛光工艺参数达到最优，有效降低劳动强度，提高工作效率，更加地安全可靠。

Description

一种用于晶圆表面处理的抛光设备

技术领域

本实用新型涉及抛光机设备技术领域，具体涉及一种用于晶圆表面处理的抛光设备。

背景技术

在半导体行业中，将用于制作半导体集成电路的硅晶片称为晶圆，在晶圆加工的过程中，一般包括外围研磨、切片、研磨、蚀刻和抛光等步骤，其中抛光的过程，主要是通过抛光垫、抛光液和化学试剂的作用从晶圆基板去除材料的过程，其中抛光垫和抛光液是CMP工艺中主要的耗材。抛光垫(polishingpad)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，抛光垫的使用寿命严重影响CMP的成本。典型的抛光垫材质分为聚氨酯抛光垫，无纺布抛光垫等，其表面有一层多孔层，该层的暴露表面包含微孔，其可在CMP过程中存储抛光液并捕获由废抛光浆料组成的磨粉浆和从晶圆去除的材料。

在抛光不同的材料的时候，抛光液和晶圆材料会发生化学反应，当这一层材料抛光结束的时候，材料表面的颜色粗糙度等会发生变化。对于高级CMP机台，一般采用侦测末端电流变化来识别停止层；对于普通抛光机台来说，没有技术措施来监控抛光工艺进行的程度；另外在CMP工艺进行时如果发生碎片情况，普通抛光机台无法及时发现。

实用新型内容

因此，本实用新型的目的是提供一种用于晶圆表面处理的抛光设备，解决现有技术中的抛光机无法对抛光进度进行监控，自动化程度不高的问题。

本实用新型的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种用于晶圆表面处理的抛光设备，包括：

夹持件，用于夹持固定晶圆片；

抛光盘，用于抵紧晶圆片的抛光面；

一控制子系统，所述控制子系统包括：

若干组数字化传感器，设置于夹持件、抛光盘的一侧，用于检测晶圆片的实时抛光量；

第一执行件，与夹持件相连接，用于控制夹持件自转；

第二执行件，与抛光盘相连接，用于控制抛光盘自转；

控制端，与各数字化传感器、第一执行件及第二执行件通信连接，将数字化传感器检测的实时抛光量与对应的目标抛光量比对，并控制第一执行件及第二执行件动作。

可选地，所述第一执行件为第一驱动电机，所述第一驱动电机的输出轴与夹持件的中轴固定连接。

可选地，所述第二执行件为第二驱动电机，所述第二驱动电机的输出轴与抛光盘的中轴固定连接。

可选地，所述夹持件一侧设有竖板，所述竖板上开有沿其长度方向设置的滑槽，所述滑槽内滑动连接有用于安置第二执行件的横板，所述横板通过螺栓螺母与竖板固定连接。

可选地，所述第二执行件上设有放置台，所述放置台上设有配重块。

可选地，所述控制端包括至少一台个人计算机及至少一台采用堆栈算法进行数据存储的可编程逻辑控制器，所述个人计算机与所述可编程逻辑控制器之间进行数据同步。

可选地，所述个人计算机与所述可编程逻辑控制器通过心跳信号的交互进行工作状态的相互检查。

可选地，所述控制端与所述数字化传感器通过握手信号的交互进行工作状态的相互检查。

本实用新型的有益效果：

1、本实用新型的抛光设备，数字化传感器为CCD相机或红外探测传感器，一方面监控抛光盘的颜色变化和温度变化，另一方面监控晶圆片与抛光盘接触面的消除量，以此综合计算实时抛光量，从而工作时将数字化传感器的检测数据实时传输至控制端，使得控制端能够根据比对判断结果来控制第一执行件及第二执行件动作，使抛光工艺参数达到最优，自动作出报警或停机操作，有效降低劳动强度，提高工作效率，更加地安全可靠。

2、本实用新型的抛光设备，横板通过滑槽在竖板上滑移并由螺栓螺母固定，可调节第二执行件的高度，使得抛光盘与晶圆片相抵接，便于操作，并且根据晶圆片的实际抛光要求，在第二执行件上增减配重块，以此调节抛光盘与晶圆片的抵紧度，使抛光工艺参数达到最优。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施方式，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。

图1为本实用新型的一种实施方式的用于晶圆表面处理的抛光设备的结构示意图；

图2为本实用新型的一种实施方式的用于晶圆表面处理的抛光设备的模块连接示意图。

附图标记说明：

1、夹持件；2、抛光盘；3、数字化传感器；4、第一执行件；5、第二执行件；6、控制端；61、个人计算机；62、可编程逻辑控制器；63、数据库单元；64、逻辑控制单元；65、警报单元；71、竖板；72、滑槽；73、横板；8、放置台；81、配重块。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在本申请中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”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。这些术语主要是为了更好地描述本申请及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。

并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本申请中的具体含义。

另外，术语“多个”的含义应为两个以及两个以上。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

一种用于晶圆表面处理的抛光设备，如图1和图2所示，包括用于夹持固定晶圆片的夹持件1、用于抵紧晶圆片抛光面的抛光盘2及一控制子系统，该控制子系统包括若干组数字化传感器3，设置于夹持件1、抛光盘2的一侧，用于检测晶圆片的实时抛光量；第一执行件4，与夹持件1相连接，用于控制夹持件1自转；第二执行件5，与抛光盘2相连接，用于控制抛光盘2自转；控制端6，与各数字化传感器3、第一执行件4及第二执行件5通信连接，将数字化传感器3检测的实时抛光量与对应的目标抛光量比对，并控制第一执行件4及第二执行件5动作。因此，在本实用新型此实施例中，数字化传感器3为CCD相机或红外探测传感器，一方面监控抛光盘2的颜色变化和温度变化，另一方面监控晶圆片与抛光盘2接触面的消除量，以此综合计算实时抛光量，从而工作时将数字化传感器3的检测数据实时传输至控制端6，使得控制端6能够根据比对判断结果来控制第一执行件4及第二执行件5动作，使抛光工艺参数达到最优，自动作出报警或停机操作，有效降低劳动强度，提高工作效率，更加地安全可靠。

具体地，如图1所示，第一执行件4为第一驱动电机，将第一驱动电机的输出轴与夹持件1的中轴固定连接；第二执行件5为第二驱动电机，将第二驱动电机的输出轴与抛光盘2的中轴固定连接。进一步的，第一驱动电机和第二驱动电机均为步进调速电机，便于控制夹持件1、抛光盘2的旋转速度。另外，在本实用新型此实施例中，夹持件1为与晶圆片半径匹配的吸附基座，该吸附基座连接有真空治具(图中未示出)，从而真空治具将中空的吸附基座抽成真空以形成负压，可有效固定住晶圆片。

如图1所示，夹持件1一侧安装有竖板71，竖板71上开有沿其长度方向设置的滑槽72，滑槽72内滑动连接有用于安置第二执行件5的横板73，横板73通过螺栓螺母与竖板71固定连接。因此，横板73通过滑槽72在竖板71上滑移并由螺栓螺母固定，可调节第二执行件5的高度，使得抛光盘2与晶圆片相抵接，便于操作。

如图1所示，第二执行件5上安装有放置台8，放置台8上设有配重块81，从而根据晶圆片的实际抛光要求，增减配重块81，以此调节抛光盘2与晶圆片的抵紧度，使抛光工艺参数达到最优。

如图2所示，控制端6包括至少一台个人计算机61及至少一台采用堆栈算法进行数据存储的可编程逻辑控制器62，个人计算机61与可编程逻辑控制器62之间进行数据同步，使工作人员可通过远程的个人计算机61对可编程逻辑控制器62进行控制操作。因为可编程逻辑控制器62的存储数据量较小,且采用堆栈算法临时存储数据，而个人计算机61采用硬盘存储，其存储数据量较大，可编程逻辑控制器62接收新的预设信息后即同步至个人计算机61进行存储，以防止数据丢失，同时其自身实现了数据的重复覆盖，即最近的数据若有新的数据到来将覆盖替换旧数据，以实现数据的迭代。更具体地，可编程逻辑控制器62包括数据库单元63、逻辑控制单元64、警报单元65，其中数据库单元63以及警报单元65均连接于逻辑控制单元64，将数字化传感器3的反馈信息发送到逻辑控制单元64进行信号转换，并根据数据库单元63的存储信息比对，判断抛光工艺进行的程度，以此控制第一执行件4及第二执行件5动作。

为了提高系统的稳定性，如图2所示，控制端6与数字化传感器3之间通过握手信号的交互进行工作状态的相互检查。即在控制端6每次启动时给数字化传感器3一个信号，数字化传感器3再反馈一个信号给控制端6，该反馈信号包括各数字化传感器3的ID信息，控制端6对反馈的信号与数据库单元63中的对应ID信息进行比对判断，若数字化传感器3存在问题，或出现某种症状需要处理但暂时不会影响正常运行时，以及传感器的变化在误差范围内时候，做出拒绝使用、警告或正常启用的指示信息。

为了防止信息丢失，如图2所示，个人计算机61与可编程逻辑控制器62通过心跳信号的交互进行工作状态的相互检查。即设定可编程逻辑控制器62及个人计算机61在预设时间内相互收不到对方信号时，则判断个人计算机61或可编程逻辑控制器62宕机，在个人计算机61或可编程逻辑控制器62其中一方宕机的情况下，系统停止运行，等待处于宕机状态的个人计算机61或可编程逻辑控制器62重启，或系统继续运行，但数据直接存入正常工作的个人计算机61或可编程逻辑控制器62，待宕机方重启后，再将数据传输至宕机方。其中，判断个人计算机61或可编程逻辑控制器62是否正常的预设时间不大于1分钟。

本用于晶圆表面处理的抛光设备的工作原理：首先将晶圆片放置到夹持件1上，然后通过真空治具抽吸形成负压以实现固定，随之横板73通过滑槽72在竖板71上滑移并由螺栓螺母固定，调节第二执行件5的高度，使得抛光盘2与晶圆片相抵接，并且在放置台8上增减配重块81，调节抛光盘2与晶圆片的抵紧度；工作时，由数字化传感器3一方面监控抛光盘2的颜色变化和温度变化，另一方面监控晶圆片与抛光盘2接触面的消除量，以此综合计算实时抛光量，从而将此检测数据实时传输至逻辑控制单元64进行信号转换，并根据数据库单元63的存储信息比对，判断抛光工艺进行的程度，以此控制第一执行件4及第二执行件5动作，使抛光工艺参数达到最优，自动作出报警或停机操作。

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实用新型创造的保护范围之中。

Claims (8)

1.一种用于晶圆表面处理的抛光设备，其特征在于，包括：

夹持件(1)，用于夹持固定晶圆片；

抛光盘(2)，用于抵紧晶圆片的抛光面；

一控制子系统，所述控制子系统包括：

若干组数字化传感器(3)，设置于夹持件(1)、抛光盘(2)的一侧，用于检测晶圆片的实时抛光量；

第一执行件(4)，与夹持件(1)相连接，用于控制夹持件(1)自转；

第二执行件(5)，与抛光盘(2)相连接，用于控制抛光盘(2)自转；

控制端(6)，与各数字化传感器(3)、第一执行件(4)及第二执行件(5)通信连接，将数字化传感器(3)检测的实时抛光量与对应的目标抛光量比对，并控制第一执行件(4)及第二执行件(5)动作。

2.根据权利要求1所述的一种用于晶圆表面处理的抛光设备，其特征在于，所述第一执行件(4)为第一驱动电机，所述第一驱动电机的输出轴与夹持件(1)的中轴固定连接。

3.根据权利要求1所述的一种用于晶圆表面处理的抛光设备，其特征在于，所述第二执行件(5)为第二驱动电机，所述第二驱动电机的输出轴与抛光盘(2)的中轴固定连接。

4.根据权利要求3所述的一种用于晶圆表面处理的抛光设备，其特征在于，所述夹持件(1)一侧设有竖板(71)，所述竖板(71)上开有沿其长度方向设置的滑槽(72)，所述滑槽(72)内滑动连接有用于安置第二执行件(5)的横板(73)，所述横板(73)通过螺栓螺母与竖板(71)固定连接。

5.根据权利要求4所述的一种用于晶圆表面处理的抛光设备，其特征在于，所述第二执行件(5)上设有放置台(8)，所述放置台(8)上设有配重块(81)。

6.根据权利要求1所述的一种用于晶圆表面处理的抛光设备，其特征在于，所述控制端(6)包括至少一台个人计算机(61)及至少一台采用堆栈算法进行数据存储的可编程逻辑控制器(62)，所述个人计算机(61)与所述可编程逻辑控制器(62)之间进行数据同步。

7.根据权利要求6所述的一种用于晶圆表面处理的抛光设备，其特征在于，所述个人计算机(61)与所述可编程逻辑控制器(62)通过心跳信号的交互进行工作状态的相互检查。

8.根据权利要求6所述的一种用于晶圆表面处理的抛光设备，其特征在于，所述控制端(6)与所述数字化传感器(3)通过握手信号的交互进行工作状态的相互检查。

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