用于化学机械抛光的晶圆承载装置和化学机械抛光设备制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种用于化学机械抛光的晶圆承载装置和化学机械抛光设备，其中晶圆承载装置包括承载头和上部气动组件；上部气动组件包括第一气路以及连接在第一气路的支路上的压力传感器和第一电磁阀，第一气路连接在气源与承载头的主压力腔室之间，压力传感器通过第一电磁阀直接连接主压力腔室的气路端口以在压力传感器校对零点时使支路连通大气且不改变主压力腔室内的压力；上部气动组件与控制器连接以在承载头吸附晶圆的吸片过程中控制第一电磁阀得电使压力传感器快速连通大气从而缩短压力传感器校对零点的时间。化学机械抛光设备包括晶圆承载装置、抛光盘、修整器、和抛光液供应装置。

【技术实现步骤摘要】
用于化学机械抛光的晶圆承载装置和化学机械抛光设备
本专利技术涉及化学机械抛光
，尤其涉及一种用于化学机械抛光的晶圆承载装置和化学机械抛光设备。
技术介绍
化学机械抛光(ChemicalMechanicalPlanarization，CMP)是一种全局表面平坦化技术，在半导体制造过程中用以减小晶圆厚度变化和表面形貌的影响。由于CMP可精确并均匀地把晶圆平坦化为需要的厚度和平坦度，已经成为半导体制造过程中应用最广泛的一种表面平坦化技术。抛光压力不仅是工艺过程中影响材料去除率和去除非均匀性的重要工艺参数之一，而且是实现抛光前后装卸片等动作的关键因素。压力控制依赖于压力传感器对腔室内压力进行检测以获取压力值，然后根据测得的压力值进行调整以达到目标值。故，压力传感器输出压力值的准确性十分重要。由于压力传感器存在零点偏移的问题，会使得测量不准确，一旦压力传感器测得不准，不仅会影响压力控制效果，严重时还有可能造成晶圆碎片。所以，需要对压力传感器进行零点校对。然而由于与压力传感器连接的腔室内压力产生变化需要一定时间，在对压力传感器校对零点时耗费的时间较长，进而会使整体设备的产能降低。
技术实现思路
本专利技术实施例提供了一种用于化学机械抛光的晶圆承载装置和化学机械抛光设备，旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。本专利技术实施例的第一方面提供了一种用于化学机械抛光的晶圆承载装置，包括承载头和上部气动组件；所述承载头包括上部结构和下部结构，上部结构和下部结构之间通过柔性连接件连接，上部结构、下部结构和柔性连接件之间形成主压力腔室以控制主压力腔室内的压力大小使得柔性连接件伸缩从而实现下部结构相对于上部结构上下移动；所述上部气动组件包括第一气路以及连接在第一气路的支路上的压力传感器和第一电磁阀，所述第一气路连接在气源与所述主压力腔室之间，所述压力传感器用于检测所述主压力腔室内的压力值，所述压力传感器通过第一电磁阀直接连接所述主压力腔室的气路端口以在所述压力传感器校对零点时使所述支路连通大气且不改变所述主压力腔室内的压力；所述上部气动组件与控制器连接以在承载头吸附晶圆的吸片过程中控制所述第一电磁阀得电使所述压力传感器快速连通大气从而缩短所述压力传感器校对零点的时间。在一个实施例中，所述第一电磁阀为两位三通电磁阀，所述第一电磁阀的常通端口与所述主压力腔室的气路端口直接连通，所述第一电磁阀的常断端口连通大气，所述第一电磁阀的公共端口连接所述压力传感器。在一个实施例中，所述第一气路包括开关控制模块，所述开关控制模块的两个输入端分为连接正压源和负压源，所述开关控制模块的输出端连接所述主压力腔室。在一个实施例中，所述开关控制模块包括用于控制气体压力大小的电磁比例阀、用于正负压切换的第二电磁阀、用于通大气的第三电磁阀和用于保压的第四电磁阀。在一个实施例中，所述第二电磁阀、第三电磁阀和第四电磁阀均为两位三通电磁阀。在一个实施例中，所述电磁比例阀的第一端口连接正压源，电磁比例阀的第二端口连接第二电磁阀的常断端口，第二电磁阀的常通端口连接负压源，第二电磁阀的公共端口连接第三电磁阀的常断端口，第三电磁阀的常通端口连通大气，第三电磁阀的的公共端口连接第四电磁阀的常通端口，第四电磁阀的常断端口连通大气，第四电磁阀的公共端口连通所述主压力腔室的气路端口。在一个实施例中，所述下部结构包括平衡架、基座、弹性膜和保持环；平衡架可滑动地设置于上部结构的中心通孔内并可以带动基座上下移动，弹性膜设置于基座的底面，弹性膜的外周侧设置有与基座的底面连接的保持环。在一个实施例中，所述弹性膜内部设置有预设数量的同心的压力腔室，所述上部气动组件还包括所述预设数量的气路以与所述同心的压力腔室一一对应连接。本专利技术实施例的第二方面提供了一种化学机械抛光设备，包括：如上所述的晶圆承载装置；抛光盘，其覆盖有用于对晶圆进行抛光的抛光垫；修整器，用于对抛光垫的表面形貌进行修整；以及抛光液供应装置，用于将抛光液散布于抛光垫表面。本专利技术实施例的有益效果包括：通过控制第一电磁阀的通断，实现压力传感器在对主压力腔室内压力检测和通大气两种状态之间的快速切换，一方面能够解决压力传感器在校对零点时出现不准确的问题，另一方面可以缩短校对零点的耗时，快速完成压力传感器校对过程，从而提高整体设备的产能。附图说明通过结合以下附图所作的详细描述，本专利技术的优点将变得更清楚和更容易理解，但这些附图只是示意性的，并不限制本专利技术的保护范围，其中：图1为本专利技术一实施例提供的化学机械抛光设备的组成结构示意图；图2为本专利技术一实施例提供的承载头的结构示意图；图3(a)至3(c)为承载头吸附晶圆的吸片过程的示意图；图4为本专利技术一实施例提供的上部气动组件的部分示意图。具体实施方式下面结合具体实施例及其附图，对本专利技术所述技术方案进行详细说明。在此记载的实施例为本专利技术的特定的具体实施方式，用于说明本专利技术的构思；这些说明均是解释性和示例性的，不应理解为对本专利技术实施方式及本专利技术保护范围的限制。除在此记载的实施例外，本领域技术人员还能够基于本申请权利要求书及其说明书所公开的内容采用显而易见的其它技术方案，这些技术方案包括采用对在此记载的实施例的做出任何显而易见的替换和修改的技术方案。应当理解的是，除非特别予以说明，为了便于理解，以下对本专利技术具体实施方式的描述都是建立在相关设备、装置、部件等处于原始静止的未给与外界控制信号和驱动力的自然状态下描述的。此外，还需要说明的是，本申请中使用的例如前、后、上、下、左、右、顶、底、正、背、水平、垂直等表示方位的术语仅仅是为了便于说明，用以帮助对相对位置或方向的理解，并非旨在限制任何装置或结构的取向。为了说明本专利技术所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。在本专利技术中，“晶圆(wafer)”也可称为“晶圆(substrate)”，其含义和实际作用等同。图1是化学机械抛光设备中抛光单元100及装卸部200的位置示意图，装卸部200临近抛光单元100设置，以方便晶圆的传输。抛光单元100包括承载头10、抛光盘20、抛光垫30、修整装置40以及抛光液供应装置50；抛光垫30设置于抛光盘20上表面并与其一起沿轴线Ax1旋转；可水平移动的承载头10设置于抛光垫30上方，其下表面吸合有待抛光的晶圆W；修整装置40包括修整臂41及修整头42，修整臂41带动旋转的修整头42摆动以修整抛光垫30表面至适于抛光的状态；抛光液供应装置50将抛光液散布于抛光垫30表面；抛光作业时，承载头10将晶圆W的待抛光面抵压至抛光垫30的表面，抛光液分布于抛光垫30与晶圆W之间，在化学机械的作用下完成晶圆W表面材料的去除。在化学机械抛光中，每一片晶圆的操作工艺主要包括：1)吸片过程，也称为load，是使承载头10移动至装卸部上方然后将置于装卸部上的晶圆W吸附至承载头10下方；2)抛光过本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于化学机械抛光的晶圆承载装置，其特征在于，包括承载头和上部气动组件；/n所述承载头包括上部结构和下部结构，上部结构和下部结构之间通过柔性连接件连接，上部结构、下部结构和柔性连接件之间形成主压力腔室以控制主压力腔室内的压力大小使得柔性连接件伸缩从而实现下部结构相对于上部结构上下移动；/n所述上部气动组件包括第一气路以及连接在第一气路的支路上的压力传感器和第一电磁阀，所述第一气路连接在气源与所述主压力腔室之间，所述压力传感器用于检测所述主压力腔室内的压力值，所述压力传感器通过第一电磁阀直接连接所述主压力腔室的气路端口以在所述压力传感器校对零点时使所述支路连通大气且不改变所述主压力腔室内的压力；/n所述上部气动组件与控制器连接以在承载头吸附晶圆的吸片过程中控制所述第一电磁阀得电使所述压力传感器快速连通大气从而缩短所述压力传感器校对零点的时间。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于化学机械抛光的晶圆承载装置，其特征在于，包括承载头和上部气动组件；
所述承载头包括上部结构和下部结构，上部结构和下部结构之间通过柔性连接件连接，上部结构、下部结构和柔性连接件之间形成主压力腔室以控制主压力腔室内的压力大小使得柔性连接件伸缩从而实现下部结构相对于上部结构上下移动；
所述上部气动组件包括第一气路以及连接在第一气路的支路上的压力传感器和第一电磁阀，所述第一气路连接在气源与所述主压力腔室之间，所述压力传感器用于检测所述主压力腔室内的压力值，所述压力传感器通过第一电磁阀直接连接所述主压力腔室的气路端口以在所述压力传感器校对零点时使所述支路连通大气且不改变所述主压力腔室内的压力；
所述上部气动组件与控制器连接以在承载头吸附晶圆的吸片过程中控制所述第一电磁阀得电使所述压力传感器快速连通大气从而缩短所述压力传感器校对零点的时间。


2.如权利要求1所述的晶圆承载装置，其特征在于，所述第一电磁阀为两位三通电磁阀，所述第一电磁阀的常通端口与所述主压力腔室的气路端口直接连通，所述第一电磁阀的常断端口连通大气，所述第一电磁阀的公共端口连接所述压力传感器。


3.如权利要求1所述的晶圆承载装置，其特征在于，所述第一气路包括开关控制模块，所述开关控制模块的两个输入端分为连接正压源和负压源，所述开关控制模块的输出端连接所述主压力腔室。


4.如权利要求3所述的晶圆承载装置，其特征在于，所述开关控制模块包括用于控制气体压力大小的电...

【专利技术属性】
技术研发人员：王春龙，许振杰，
申请(专利权)人：华海清科股份有限公司，
类型：发明
国别省市：天津;12