專利名稱：用于化學機械拋光的氣路正壓系統(tǒng)及化學機械拋光設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于化學機械拋光的氣路正壓系統(tǒng)，特別設置一種采用該系統(tǒng)的化學機械拋光設備。
背景技術：
化學機械拋光是半導體制造工藝中晶圓全局平坦化最有效的技術。在化學機械拋光拋銅/拋硅領域中，拋光頭夾持硅片將待拋銅層/硅表面壓向旋轉的拋光盤，通過拋光盤上的拋光墊摩擦以及拋光液腐蝕實現有效快速的銅/硅移除。其中，拋光頭可以通過控制硅片背面各環(huán)形區(qū)腔室壓力實現對硅片拋光壓力的全局動態(tài)調節(jié)。拋光頭內部腔室等效于多個密閉腔室，可膨脹與收縮，腔室之間可互相擠壓或者無擠壓。當化學機械拋光拋光時，各腔室之間相互耦合，腔室之間的耦合主要有兩種情況 一種是體積耦合，即各腔室之間的擠壓或收縮引發(fā)腔室容積的變化，另一種是氣源輸入耦合，各腔室同時加壓時引發(fā)氣源瞬間供氣壓力波動。對于體積耦合的情況通常解決的辦法是改變結構設計或軟件補償等辦法；而氣源輸入耦合卻可以通過改變氣路控制結構設計實現。此外，對于某些容積較大腔室的充氣往往從真空狀態(tài)開始加壓，所需氣源能量較大，加壓時間較長，然而如果更換大流量的比例閥進行加壓卻又損失了精度，因此如何保證加壓的精度又能縮短充氣的時間也是氣路控制結構設計的關鍵所在。

發(fā)明內容
本發(fā)明旨在至少解決上述技術問題之一。為此，本發(fā)明的一個目的在于提出一種既保證不損失壓力精度又具有快速充氣的特點的用于化學機械拋光的氣路正壓系統(tǒng)。本發(fā)明的另一目的在于提出一種具有上述化學機械拋光氣路正壓系統(tǒng)的化學機械拋光設備。為了實現上述目的，本發(fā)明實施例的第一方面提供了一種用于化學機械拋光的氣路正壓系統(tǒng)，包括氣源和多條正壓通路，所述多條正壓通路彼此并聯(lián)且分別與所述氣源相連，每條所述正壓通路均包括過濾器、開關閥組及正壓支路和供氣支管，所述開關閥組與所述過濾器相連；所述正壓支路和所述供氣支管并聯(lián)在所述氣源與所述開關閥組之間以便所述開關閥組選擇性地通過所述正壓支路和所述供氣支管將所述氣源與所述過濾器連通， 其中所述正壓支路包括電控比例閥。根據本發(fā)明實施例的用于化學機械拋光的氣路正壓系統(tǒng)，有效的克服氣源輸入耦合的影響，各正壓通路之間互不影響，而且由于氣源與開關閥組串接相連的正壓支管具有快速充氣的能力，使得該供氣支管的添加在保證不損失壓力精度的情況下有利于進一步縮短腔室的充氣時間，將現有的充氣時間由大致10秒縮短為大致為3秒。另外，根據本發(fā)明上述實施例的用于化學機械拋光的氣路正壓系統(tǒng)還可以具有如下附加的技術特征
根據本發(fā)明的一個實施例，所述正壓支路還包括與所述電控比例閥串聯(lián)的氣囊。
根據本發(fā)明的一些示例，所述正壓支路還包括與所述電控比例閥和所述氣囊串聯(lián)的減壓閥。根據本發(fā)明的一些實施例，所述開關閥組為一個三位三通閥。根據本發(fā)明的一些實施例，所述開關閥組由兩個兩通閥并聯(lián)組成。根據本發(fā)明的一些實施例，所述開關閥組由一個兩位三通和一個兩通閥串聯(lián)組成。本發(fā)明第二方面提出一種化學機械拋光設備，包括拋光頭和氣路正壓系統(tǒng)，所述拋光頭內限定有多個密封腔室；所述氣路正壓系統(tǒng)為本發(fā)明第一方面所述的用于化學機械拋光的氣路正壓系統(tǒng)，其中所述氣路正壓系統(tǒng)的所述多條正壓通路的多個過濾器分別一一對應地與所述多個密封腔室連通。本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實踐了解到。


本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點從結合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中圖1是根據本發(fā)明實施例化學機械拋光的氣路正壓系統(tǒng)的結構示意圖；和圖2-圖6是根據本發(fā)明不同實施例開關閥組的結構示意圖。
具體實施例方式下面詳細描述本發(fā)明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術語“中心”、“縱向”、“橫向”、“上”、“下”、“前”、 “后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底” “內”、“外”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。此外，術語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連接”應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通。對于本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本發(fā)明中的具體含義。下面參考附圖描述根據本發(fā)明實施例的化學機械拋光的氣路正壓系統(tǒng)及化學機械拋光設備。參見圖1-2，根據本發(fā)明提供的化學機械拋光的氣路正壓系統(tǒng)，包括氣源20和多條正壓通路10 (如圖1中示出的Ll-Ln分別代表每條正壓通路)，多條正壓通路10彼此并聯(lián)且分別與氣源20相連。通過多條正壓通路10將氣源20內的壓力氣體分別傳送給多個腔室30(如圖1中的Zl-Si分別代表每一個腔室)，各個腔室與拋光頭對應設置，可以通過控制各個腔室內的壓力，實現對硅片拋光壓力的全局調節(jié)。具體地，每條正壓通路(如圖1中的Ll-Ln)均包括過濾器15、開關閥組15及正壓支路Al和供氣支管A2，開關閥組14與過濾器15相連；正壓支路Al和供氣支管A2并聯(lián)在氣源20與開關閥組14之間以便開關閥組14選擇性地通過正壓支路Al和供氣支管A2 將氣源20與過濾器15連通，這樣可以根據需要來對腔室(如圖中Zl-Zn)的壓力及充壓速度進行調整。多條正壓通路10與多個腔室對應(如圖1中Ll-Ln與Zl-Si —一對應)，為了方便控制，提高控制的準確度，其中正壓支路Al中可以包括有電控比例閥13。根據本發(fā)明實施例的用于化學機械拋光的氣路正壓系統(tǒng)，有效的克服氣源輸入耦合的影響，各正壓通路之間互不影響，而且由于氣源20與開關閥組14串接相連的供氣支管 A2具有快速充氣的能力，使得該供氣支管A2的添加在保證不損失壓力精度的情況下有利于進一步縮短腔室的充氣時間，將現有的充氣時間由大致10秒縮短為大致為3秒。參見圖1，根據本發(fā)明的一個實施例，正壓支路Al還包括與電控比例閥13串聯(lián)的氣囊12。通過設置氣囊12可以提高正壓支路Al的壓力控制精度，使腔室的膨脹和收縮更加精確，提高拋光頭的拋光效率。參見圖1，根據本發(fā)明的一些示例，正壓支路Al還包括與電控比例閥13和氣囊12 串聯(lián)的減壓閥11。減壓閥11方便對輸入正壓支路的氣體的壓力進行控制，提高了正壓支路 Al輸出壓力氣體的壓力的準確度。參見圖2，根據本發(fā)明的一些實施例，開關閥組14可以為一個三位三通閥63_1，正壓支路Al和供氣支管A2直接通過三位三通閥63_1與過濾器相連通。參見圖3，根據本發(fā)明的一些實施例，開關閥組14可以由兩個兩通閥(如圖3中的 63_2和63J3)并聯(lián)組成，正壓支路Al和供氣支管A2分別被分成兩個并聯(lián)的支路與過濾器 15連通。參見圖4，根據本發(fā)明的一些實施例，開關閥組14由一個兩位三通63_1和一個兩通閥63_2串聯(lián)組成。其中，供氣支管A2與兩通閥63_2串聯(lián)，經過兩通閥63_2和正壓支路 Al與兩位三通63_1并聯(lián)。參見圖5-6，根據本發(fā)明的一些實施例，所述開關閥組14可以根據是否接通大氣或真空的需求，來組合開關閥組14。例如，開關閥組14可以由多個兩位兩通閥構成，或者兩位兩通閥組合兩位三通閥構成。下面描述根據本發(fā)明實施例的化學機械拋光設備，包括拋光頭和氣路正壓系統(tǒng)， 拋光頭內限定有多個密封腔室(如圖1中的Zl-Zn)；氣路正壓系統(tǒng)為本發(fā)明上述實施例的用于化學機械拋光的氣路正壓系統(tǒng)，其中氣路正壓系統(tǒng)的多條正壓通路10的多個過濾器 15分別一一對應地與多個密封腔室(如圖1中的Zl-Zn)連通。根據本發(fā)明實施例的化學機械拋光設備，有效的克服氣源輸入耦合的影響，各正壓通路之間互不影響，而且由于氣源20與開關閥組14串接相連的供氣支管A2具有快速充氣的能力，使得該供氣支管A2的添加在保證不損失壓力精度的情況下有利于進一步縮短腔室的充氣時間，將現有的充氣時間由大致10秒縮短為大致為3秒。
在本說明書的描述中，參考術語“一個實施例”、“一些實施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特征、結構、材料或者特點包含于本發(fā)明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不一定指的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結構、材料或者特點可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。盡管已經示出和描述了本發(fā)明的實施例，本領域的普通技術人員可以理解在不脫離本發(fā)明的原理和宗旨的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由權利要求及其等同物限定。
權利要求
1.一種用于化學機械拋光的氣路正壓系統(tǒng)，其特征在于，包括氣源；和多條正壓通路，所述多條正壓通路彼此并聯(lián)且分別與所述氣源相連，每條所述正壓通路均包括過濾器；開關閥組，所述開關閥組與所述過濾器相連；及正壓支路和供氣支管，所述正壓支路和所述供氣支管并聯(lián)在所述氣源與所述開關閥組之間以便所述開關閥組選擇性地通過所述正壓支路和所述供氣支管將所述氣源與所述過濾器連通，其中所述正壓支路包括電控比例閥。
2.根據權利要求1所述的用于化學機械拋光的氣路正壓系統(tǒng)，其特征在于所述正壓支路還包括與所述電控比例閥串聯(lián)的氣囊。
3.根據權利要求2所述的用于化學機械拋光的氣路正壓系統(tǒng)，其特征在于所述正壓支路還包括與所述電控比例閥和所述氣囊串聯(lián)的減壓閥。
4.根據權利要求1-3中任一項所述的用于化學機械拋光的氣路正壓系統(tǒng)，其特征在于所述開關閥組為一個三位三通閥。
5.根據權利要求1-3中任一項所述的用于化學機械拋光的氣路正壓系統(tǒng)，其特征在于所述開關閥組由兩個兩通閥并聯(lián)組成。
6.根據權利要求1-3中任一項所述的用于化學機械拋光的氣路正壓系統(tǒng)，其特征在于所述開關閥組由一個兩位三通和一個兩通閥串聯(lián)組成。
7.一種化學機械拋光設備，其特征在于，包括拋光頭，所述拋光頭內限定有多個密封腔室；和氣路正壓系統(tǒng)，所述氣路正壓系統(tǒng)為根據權利要求1-6中任一項所述的用于化學機械拋光的氣路正壓系統(tǒng)，其中所述氣路正壓系統(tǒng)的所述多條正壓通路的多個過濾器分別一一對應地與所述多個密封腔室連通。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于化學機械拋光的氣路正壓系統(tǒng)及化學機械拋光設備，包括氣源和多條正壓通路，多條正壓通路彼此并聯(lián)且分別與氣源相連，每條正壓通路均包括過濾器、開關閥組及正壓支路和供氣支管，開關閥組與過濾器相連；正壓支路和供氣支管并聯(lián)在氣源與開關閥組之間以便開關閥組選擇性地通過正壓支路和供氣支管將氣源與過濾器連通，其中正壓支路包括電控比例閥。根據本發(fā)明實施例的用于化學機械拋光的氣路正壓系統(tǒng)，各正壓通路之間互不影響，使得該供氣支管的添加在保證不損失壓力精度的情況下有利于進一步縮短腔室的充氣時間。
文檔編號B24B37/00GK102205522SQ20111013543
公開日2011年10月5日 申請日期2011年5月24日 優(yōu)先權日2011年5月24日
發(fā)明者葉佩青, 張輝, 王同慶, 路新春, 門延武 申請人:清華大學