[发明专利]一种晶圆抛光装置

说明书

本发明公开了一种晶圆抛光装置，包括第二压力介质腔体，用于感应压力变化；多孔盘，带有多个通孔，下表面包覆柔性单腔膜；导通阀单元，用于第二压力介质腔体和第三压力介质腔体之间的导通或隔离，其至少包括导通阀座，导通阀，及弹性件，导通阀座下端伸入通孔内，导通阀的下端突出于导通阀座的下端面；导通阀座与多孔盘由柔性单腔膜覆盖配合形成第三压力介质腔体；第一压力介质腔体；于第三压力介质腔体形成负压，使得多孔盘和柔性单腔膜上吸附有晶圆时，导通阀克服弹性件的力相对导通阀座发生移动，将第二压力介质腔体和第三压力介质腔体相连通。本发明实现了柔性单腔膜正导通机制，可准确、快速判断晶圆的装载状态，碎片风险小。

技术领域

本发明属于半导体集成电路芯片制造技术领域，尤其是涉及一种晶圆抛光装置。

背景技术

在CMP设备工艺过程中，抛光头会在晶圆装载支架处，通过晶圆装载系统进行装片后传输至抛光垫上，平坦化工艺前需要检测并确保晶圆被紧密吸附于抛光头上，在此抛光台完成抛光后，抛光头会将晶圆从抛光垫上重新吸附起来，转移至下一抛光垫进行进一步的平坦化或转移至晶圆装载支架处进行卸载。因此抛光头必须具备装载晶圆的能力，且有检测晶圆相应的机制。

在晶圆装载过程中，通过对抛光头中的介质腔体加压，使得与介质腔体相连的柔性膜膨胀并与晶圆接触逐步排除晶圆与柔性膜之间的空气与液体，待晶圆与柔性膜之间紧密接触后，再向介质腔体中施加负压，柔性膜上吸附的晶圆在大气向上负向力的作用下，晶圆被理想装载至抛光头上。

考虑到使用成本问题，市面上大多采用单腔介质腔体搭配柔性单腔膜的抛光头。单腔介质腔体和柔性单腔膜的使用机制为负导通机制，即对单腔介质腔体施加负压，当晶圆理想装载于柔性膜上，较大横截面积的PIN会卸载部分传导至导杆上的力，使得导通阀无法导通；而当柔性膜上无晶圆或晶圆与柔性膜之间非理想装载时，大气压力挤压孔洞中的柔性膜与PIN进行硬接触，并将大气压力传导至导杆进而导通导通阀。换句话说，这种负压时晶圆理想装载所述介质腔体不导通，无晶圆或晶圆以非理想装载时的所述介质腔体导通的机制称为负导通机制。

负导通机制相较于正向导通机制，存在如下两个缺点：1）延时性，负导通机制中晶圆只有在装载动作完成后，保持封闭状态的检测腔体压力反馈值维持稳定时，方能进行逻辑判断，而正导通机制，晶圆装载时，会在极短时间导通所述介质腔体，可提前进行逻辑判断；2）误判风险，正导通机制中，与晶圆接触的多腔柔性膜作用面积占比（作用面积/晶圆面积比）大，且PIN小，导通阀导通需要的负压较小，而负导通机制中作用到晶圆上的力主要通过多孔，作用面积占比小，PIN大，无晶圆/非理想加载状态时导通阀相对快速导通(无晶圆/非理想加载判定)需要的负压较大，高的负压会导致理想加载时作用在多孔处的压力过大，进而导通导通阀，存在误判风险。另一方面，柔性膜弹性模量随寿命变小等因素都会导致导通阀误导通；3）碎片风险高，负导通时，过高负压条件时作用到晶圆表面的大气压力值过大，存在碎片风险。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种晶圆吸附与否的判断准确性高，判断速度快，不存在碎片风险的晶圆抛光装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种晶圆抛光装置，包括：

第二压力介质腔体，用于感应压力变化；

多孔盘，带有多个通孔，其下表面包覆有柔性单腔膜，用于支撑晶圆；

导通阀单元，设于第二压力介质腔体和第三压力介质腔体之间，用于第二压力介质腔体和第三压力介质腔体之间的导通或隔离，其至少包括导通阀座，可相对导通阀座移动的导通阀，及与导通阀相抵的弹性件，所述导通阀座下端伸入通孔内，所述导通阀的下端突出于导通阀座的下端面；

所述导通阀座与多孔盘由柔性单腔膜覆盖配合形成第三压力介质腔体；

第一压力介质腔体，用于控制多孔盘、第二压力介质腔体和第三压力介质腔体的上、下移动；