CN206464991U - 晶圆单面抛光装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种晶圆单面抛光装置，包括大盘、抛光垫、晶圆夹持装置、支撑装置、侦测杆、影像传感器；抛光垫设置在大盘的一个工作面；晶圆夹持装置设置在抛光垫上方；晶圆夹持装置下端用于固定住晶圆；侦测杆设置在抛光垫上方，影像传感器安装在侦测杆上并对准抛光垫；影像传感器的侦测范围至少包括晶圆夹持装置内侧边缘至晶圆夹持装置外侧边缘之间区域；侦测杆固定在支撑装置上；本实用新型能够通过实时监控抛光垫上面的颜色差异来判断抛光工艺进行的程度，使抛光工艺参数达到自动化优化，还可以发现可能发生的抛光液污染问题，抛光过程中的晶圆碎裂问题。
Description
技术领域
本实用新型涉及半导体设备技术领域，尤其是一种晶圆抛光装置。
背景技术
化学机械抛光（CMP）技术是晶圆表面加工的关键技术之一，在大尺寸裸晶片如太阳能电池用超薄硅单晶片，集成电路用超薄硅单晶片，LED用蓝宝石衬底晶片等的表面抛光工艺中得到广泛应用。
化学机械抛光的过程，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（polishing pad）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。
发明内容
本实用新型的目的在于克服现有技术中存在的不足，提供一种晶圆单面抛光装置，加入影像传感器来对抛光垫的颜色进行识别，以此来监控CMP抛光工艺，且能够及时发现晶圆碎裂问题。本实用新型采用的技术方案是：
一种晶圆单面抛光装置，包括大盘、抛光垫、晶圆夹持装置、支撑装置、侦测杆、影像传感器；
抛光垫设置在大盘的一个工作面；晶圆夹持装置设置在抛光垫上方；晶圆夹持装置下端用于固定住晶圆；
侦测杆设置在抛光垫上方，影像传感器安装在侦测杆上并对准抛光垫；影像传感器的侦测范围至少包括晶圆夹持装置内侧边缘至晶圆夹持装置外侧边缘之间区域；
侦测杆固定在支撑装置上，支撑装置位于大盘和抛光垫上方。
进一步地，晶圆夹持装置将晶圆压在抛光垫上，晶圆的一个待抛光面与抛光垫接触；大盘在大盘驱动机构带动下转动，同时晶圆夹持装置带动晶圆转动；使得晶圆能够相对抛光垫围绕晶圆中心自转和围绕抛光垫中心公转。
进一步地，支撑装置位于抛光垫中央，侦测杆为长条形，从抛光垫中心沿径向向外侧延伸。
进一步地，侦测杆为环形，围绕抛光垫中心间隔设有一圈或数圈环形侦测杆。
进一步地，侦测杆上面有孔洞，影像传感器安装在侦测杆的孔洞处。
进一步地，影像传感器为图像传感器或红外探测传感器。
进一步地，晶圆夹持装置下端通过吸附或粘附方式固定住晶圆。
进一步地，晶圆夹持装置围绕抛光垫中心沿周向均布数个。
进一步地，在影像传感器之间还设有照明灯。
本实用新型的优点在于：
1）能够通过实时监控抛光垫上面的颜色差异来判断抛光工艺进行的程度，使抛光工艺参数达到自动化优化。
2）对于可能发生的抛光液污染问题，抛光过程中的晶圆碎裂问题都能在抛光垫上形成痕迹，利用本装置可以在第一时间判断出事故的发生，并作出报警或停机，使损失降到最小。
附图说明
图1为本实用新型的结构组成示意图。
图2为本实用新型的实施例一俯视角度示意图。
图3为本实用新型的实施例二俯视角度示意图。
具体实施方式
下面结合具体附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
实施例一，如图1所示，一种晶圆单面抛光装置，包括大盘1、抛光垫2、晶圆夹持装置3、支撑装置4、侦测杆5、影像传感器6；
抛光垫2设置在大盘1的一个工作面；晶圆夹持装置3设置在抛光垫2上方，其一种较优的排布方式是，围绕抛光垫2中心沿周向均布数个；晶圆夹持装置3下端通过吸附或粘附方式固定住晶圆（图中未画出晶圆，实际位于晶圆夹持装置3与抛光垫2之间，吸附或粘附在晶圆夹持装置3下端）；晶圆夹持装置3将晶圆压在抛光垫2上，晶圆的一个待抛光面与抛光垫2接触；大盘1在其驱动机构带动下转动，大盘1的驱动机构可安装在大盘1下方；同时晶圆夹持装置3在其驱动机构作用下带动晶圆转动；此时晶圆相对抛光垫2就会形成围绕晶圆中心自转和围绕抛光垫2中心公转的状态，同时在抛光垫2上喷淋抛光液，晶圆表面就会被抛光；
如图2所示，侦测杆5设置在抛光垫2上方，此处侦测杆为5高分子材料或者复合材料，其上面有孔洞，影像传感器6安装在侦测杆5的孔洞处，对准下方的抛光垫2；影像传感器6的侦测范围至少包括晶圆夹持装置3内侧边缘至晶圆夹持装置3外侧边缘之间区域；
侦测杆5固定在支撑装置4上，支撑装置4位于大盘1和抛光垫2上方；支撑装置4可以如本例所示，位于抛光垫2中央，也可以在其它位置，只要不影响转动时的晶圆夹持装置3即可；本实施例中，侦测杆5为长条形，从抛光垫2中心沿径向向外侧延伸；
侦测杆5上影像传感器6的数量在1～100个，个数越多，实现的监控精度越强；侦测杆5的数量在1～10个之间，其位置在晶圆夹持装置4之间的空隙处。
更优地，在影像传感器6之间还可以设置照明灯，比如LED射灯，照到抛光垫2的一个区域，是影像传感器6能够更好地接收该区域的颜色变化；
影像传感器6可以是CIS影像传感器等图像传感器，也可以是红外探测MEMS等红外探测传感器，其作用是监控抛光垫的颜色变化和温度变化；
在晶圆进行CMP抛光工艺时，通过实时监控抛光垫2上的颜色差异来判断抛光工艺进行的程度，使抛光工艺参数达到自动化优化；同时，如果晶圆碎裂，抛光垫2上的颜色也会显著发生变化，能够被及时探测到。
实施例二，如图3所示，本实施例中的侦测杆5为环形，围绕抛光垫2中心间隔设有一圈或数圈环形侦测杆5。侦测杆5与抛光垫中央的支撑装置4连接，该侦测杆5的高度可以调节，根据不同工艺有不同的高度控制。
其余同实施例一。
Claims (9)
1.一种晶圆单面抛光装置，包括大盘(1)、抛光垫(2)、晶圆夹持装置(3)、支撑装置(4)、侦测杆(5)、影像传感器(6)；
抛光垫(2)设置在大盘(1)的一个工作面；晶圆夹持装置(3)设置在抛光垫(2)上方；晶圆夹持装置(3)下端用于固定住晶圆；
侦测杆(5)设置在抛光垫(2)上方，影像传感器(6)安装在侦测杆(5)上并对准抛光垫(2)；影像传感器(6)的侦测范围至少包括晶圆夹持装置(3)内侧边缘至晶圆夹持装置(3)外侧边缘之间区域；
侦测杆(5)固定在支撑装置(4)上，支撑装置(4)位于大盘(1)和抛光垫(2)上方。
2.如权利要求1所述的晶圆单面抛光装置，其特征在于，
晶圆夹持装置(3)将晶圆压在抛光垫(2)上，晶圆的一个待抛光面与抛光垫(2)接触；大盘(1)在大盘驱动机构带动下转动，同时晶圆夹持装置(3)带动晶圆转动；使得晶圆能够相对抛光垫(2)围绕晶圆中心自转和围绕抛光垫(2)中心公转。
3.如权利要求1所述的晶圆单面抛光装置，其特征在于，
支撑装置(4)位于抛光垫(2)中央，侦测杆(5)为长条形，从抛光垫(2)中心沿径向向外侧延伸。
4.如权利要求1所述的晶圆单面抛光装置，其特征在于，
侦测杆(5)为环形，围绕抛光垫(2)中心间隔设有一圈或数圈环形侦测杆(5)。
5.如权利要求1所述的晶圆单面抛光装置，其特征在于，
侦测杆(5)上面有孔洞，影像传感器(6)安装在侦测杆(5)的孔洞处。
6.如权利要求1所述的晶圆单面抛光装置，其特征在于，
影像传感器(6)为图像传感器或红外探测传感器。
7.如权利要求1所述的晶圆单面抛光装置，其特征在于，
晶圆夹持装置(3)下端通过吸附或粘附方式固定住晶圆。
8.如权利要求1所述的晶圆单面抛光装置，其特征在于，
晶圆夹持装置(3)围绕抛光垫(2)中心沿周向均布数个。
9.如权利要求1所述的晶圆单面抛光装置，其特征在于，
在影像传感器(6)之间还设有照明灯。
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