专利名称：一种cmp抛光垫修整器下压力控制系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种CMP抛光垫修整器下压力控制系统，特别是一种半导体晶圆 的CMP抛光垫修整器下压力控制系统。
背景技术：
化学机械抛光(CMP)是一种对半导体材料或是其它类型材料的衬底进行平坦化 或是抛光的方法。广泛应用于集成电路(IC)制造业中。化学机械抛光是结合抛光液中化 学溶液的腐蚀和磨粒的机械磨削双重作用，使硅晶片获得极高的平面度和平整度的一项工 艺。抛光垫是CMP系统中的主要耗材之一，抛光垫的结构和表面粗糙度对化学机械抛光过 程中的硅片材料去除率和表面粗糙度有很大影响。但是抛光垫经过一段时间的使用后，抛 光液中的磨粒与抛光过程中产生的碎屑、副产物，会造成抛光垫表面孔洞产生钝化的现象， 降低继续输送抛光液的功能从而降低抛光效果，进而影响晶圆材料的抛光去除率和表面平 整度。因此，需要使用抛光垫修整器对抛光垫进行修整，去除抛光垫表面的钝化层使其表面 再生露出新的孔洞，继续输送抛光液，使晶圆表面材料的去除率均勻。抛光垫修整效果取决 于修整器结构和修整工艺参数，修整器下压力是修整工艺的重要参数之一，不同的抛光条 件需要调节不同的修整器下压力来达到最佳的修整效果。目前，抛光垫修整器下压力控制大多采用气动控制，采用双气缸分别控制抛光垫 修整器的下压和上升，通过机械结构调节它们之间的平衡，但机械结构之间存在摩擦，控制 精度低；并且，在抛光过程中抛光垫的下压力是不变的，不能根据抛光条件的变化而变化， 达不到最佳的修整效果。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题是提供一种压力控制精确、修整效果好的CMP抛 光垫修整器下压力控制系统。本实用新型采用如下技术方案本实用新型包括双作用气缸和分别与双作用气缸的活塞两侧缸腔连通的双工作 压力回路，其中，在双作用气缸的活塞上侧缸腔与气源间的工作压力回路中依次安装有第 一单向节流阀、气压传感器和电气气压调节器，且第一单向节流阀背压安装，在双作用气缸 的活塞下侧缸腔与气源间的工作压力回路中依次安装有第二单向节流阀、二位五通电磁换 向阀和气压调节器。本实用新型的工作原理及积极效果如下本实用新型提供的CMP抛光垫修整器下压力控制系统中，用于驱动抛光垫修整器 的动力装置为双作用隔膜气缸，通过气缸活塞两侧的气压差产生作用力，驱动抛光垫修整 器上升和下压。隔膜气缸中活塞与缸壁不接触基本没有摩擦，精度比较高。气缸活塞两侧的 气压分别由减压阀和电气气压调整器控制，活塞两侧的气压均低于气源气压，且一侧高一 侧低，通过控制气缸活塞两侧气压差值的大小来控制抛光垫修整器下压力的大小，电气气
3压调整器通过电信号控制输出的气压。系统中的气压通过气压传感器测量转化成电流信号 输入控制系统，形成闭环控制，控制系统可以根据检测信号，调节输出到气缸一侧的气压， 使下压力更加精确，并且，可以根据抛光条件的改变调节修整器的下压力，达到最佳的修整 效果。系统中用一个两位五通换向阀切换气路，控制抛光垫修整器上升或是下压。在气缸 活塞两侧的入口处分别设置单向节流阀控制抛光垫修整器上升和下压的速度。本系统压力 控制精确，修整效果好，工作可靠。
图1是本CMP抛光垫修整器下压力控制系统一种实施例的气压原理示意图。在附图中1电气气压调节器、2气压调节器、3气压传感器、4 二位五通电磁换向 阀、5第一单向节流阀、6第二单向节流阀、7双作用气缸。
具体实施方式
下面将结合附图对本实用新型作进一步详述参见附图，设从气源处进入系统的气体压力为&，经过电气气压调节器1调整之后 的气压为&，经过气压调节器2调整之后的气压为P2，且& > Pi > P2。安装使用时，将两位 五通换向阀的EA 口和EB 口封堵，当阀芯处于附图1所示位置时，气缸7的活塞上侧气压为 P”活塞下侧气压为P2，由于Pi > P2，所以气缸活塞杆下移驱动抛光垫修整器下压，活塞下侧 的气压始终为P2，多余的气体从气压调节器2的溢流口溢出。若活塞的有效面积为S，则抛 光垫修整器下压力F= (Pi-P^XS。在实际应用中，将气压&设为固定值，通过电气气压调 节器调整气压Pi的大小来控制抛光垫修整器下压力的大小。当电磁换向阀4的电磁铁通 电时，电磁阀阀芯换位，气缸活塞下侧的气压为P。，由于P。> Pi，所以活塞杆上移驱动抛光 垫修整器上升，活塞上侧的气压始终为Pi，多余的气体从电气气压调整器1的溢流口溢出。 第一单向节流阀5背压安装，以便控制抛光垫修整器上升的速度；第二单向节流阀6控制抛 光垫修整器下压的速度，使抛光垫的上升和下压更加平稳。压力传感器3测量气缸活塞上 侧的气压，将测量值输入到控制器或电脑中计算抛光垫修整器的下压力。在本实施例中，电气气压调节器1采用电信号调节减压阀，气压调节器2采用手动 减压阀。
权利要求一种CMP抛光垫修整器下压力控制系统，其特征是它包括双作用气缸(7)和分别与双作用气缸(7)的活塞两侧缸腔连通的双工作压力回路，其中，在双作用气缸(7)的活塞上侧缸腔与气源间的工作压力回路中依次安装有第一单向节流阀(5)、气压传感器(3)和电气气压调节器(1)，且第一单向节流阀(5)背压安装，在双作用气缸(7)的活塞下侧缸腔与气源间的工作压力回路中依次安装有第二单向节流阀(6)、二位五通电磁换向阀(4)和气压调节器(2)。
专利摘要本实用新型涉及一种CMP抛光垫修整器下压力控制系统，它包括双作用气缸和分别与双作用气缸的活塞两侧缸腔连通的双工作压力回路，其中，在双作用气缸的活塞上侧缸腔与气源间的工作压力回路中依次安装有第一单向节流阀、气压传感器和电气气压调节器，且第一单向节流阀背压安装，在双作用气缸的活塞下侧缸腔与气源间的工作压力回路中依次安装有第二单向节流阀、二位五通电磁换向阀和气压调节器。本实用新型提供的CMP抛光垫修整器下压力控制系统中，用于驱动抛光垫修整器的动力装置为双作用隔膜气缸，通过气缸活塞两侧的气压差产生作用力，驱动抛光垫修整器上升和下压。本系统压力控制精确，修整效果好，工作可靠。
文档编号H01L21/304GK201579701SQ20092025464
公开日2010年9月15日 申请日期2009年11月26日 优先权日2009年11月26日
发明者廖垂鑫, 柳滨, 陈威 申请人:中国电子科技集团公司第四十五研究所