[发明专利]应用于化学机械抛光设备中的硅片定位装载装置

说明书

技术领域

本发明涉及硅片化学机械抛光(CMP)设备及硅片定位装载装置技术领域。

背景技术

在集成电路生产中，绝大多数工序都会涉及到晶圆定位装载这一环节，晶圆定位装载效果的好坏对晶圆加工有重要的影响，处理不当，可能使晶圆报废，或者制造出来的器件性能低劣，稳定性和可靠性很差。因此研制出高定位精度、高效的晶圆定位装载方法，不管是对于从事晶圆加工，还是对于从事半导体器件生产来说都有着重要的意义。正是由于晶圆定位装载是半导体器件制造中最重要最频繁的步骤，而且其效率将直接影响到器件的成品率、性能和可靠性，所以国内外对晶圆定位装载工艺的研究一直在不断地进行。

化学机械抛光(CMP)是目前在硅片表面实现全局平坦化的唯一的方法。在化学机械抛光过程中，硅片定位装载装置是化学机械抛光(CMP)设备中的重要部件，硅片装载装置起着定位硅片和将硅片准确的运送到承载器(抛光头)内以备抛光的作用。随着大规模集成电路的发展，硅片尺寸的不断增大，集成度的不断提高等，对硅片抛光片的表面质量要求也越来越严格。

在目前的化学机械抛光设备中，硅片装载装置主要特点是直接采用承载器真空吸附或水悬浮的方式装载硅片，这些方式在实现装片的同时也带来一些弊端，比如直接控制承载器真空吸附硅片很困难，庞大的系统很有可能将硅片弄碎；当装载直径比较大的硅片时，必须同时采用多个喷射器对硅片进行水悬浮，这就带来调节各喷射器水压的难度，另外在装片过程中也浪费了大量的去离子水，增加了成本。因此为了顺利的将硅片装载到承载器内并提高硅片装载效率急需更先进的硅片装载技术。

发明内容

本发明的目的就在于提供一种应用于化学机械抛光设备中的硅片定位装载装置，它不仅能实现硅片的准确定位并将其运送到承载器内以便加工；而且其结构简单、定位准确、装载安全、操作方便、性能可靠，有利于实现硅片的自动化装载，提高硅片的定位装载和加工效率。特别适用于化学机械抛光设备中的硅片装载，也可应用于晶体管和集成电路生产各工序中晶圆的装载。

本发明实现上述发明目的所采用的主要技术方案为：一种应用于化学机械抛光设备中的硅片定位装载装置，其特征在于具有基板，基板通过支杆与上面的装载导向环连接；装载导向环和基板间设有将硅片放入的空间；提升驱动机构的固定部装在基板上，升降驱动机构上面的伸缩部与上面的晶片夹固定连接；晶片夹和其外面的晶片引导环连接，晶片夹和晶片引导环共同形成方便从机械手接收硅片的凹处；晶片夹和晶片引导环位于装载导向环的下中部；装载导向环上设有硅片承载装置对接导向机构，以及硅片顶接导向机构；基板或升降驱动机构的下部设有自动位移调整机构及其自动复位机构。

自动位移调整机构可实现在X和Y方向上的导向对准时整个硅片定位装载装置的位移自动调节校正。自动复位机构可实现整个硅片定位装载装置的位移自动调节校正后，能自动回复到原来位置；以待进行下一个装载循环。

所述的晶片夹和其外面的晶片引导环的连接为具有一定弹性空间的柔性连接较好。一有缓冲作用，二更方便继续上升缓慢对接，安全性更高。

所述的晶片夹和其外面的晶片引导环的连接为具有一定弹性空间的柔性连接结构较好为：晶片夹从晶片引导环的中间穿过，晶片夹通过其上的法兰式结构用至少3个拉簧和晶片引导环上的拉簧座连接。

所述的装载导向环上设有的硅片承载装置对接导向机构为倒圆台式倒角较好，其结构简单、可靠。也可为至少具有3个滑面导轨式结构；或为外倒角式接构等。

所述的硅片顶接导向机构为圆台式倒角较好，其结构简单、可靠。也可为至少具有3个滑面导轨式结构等。

所述的升降驱动机构可为油缸活塞式升降驱动机构，活塞杆上端与上面的晶片夹连接；活塞杆外面设有伸缩式防护罩。也可为气压式升降驱动机构，或电机-丝缸式升降驱动机构等。伸缩式防护罩可保护升降驱动机构不受水和抛光液等污染物得影响。

所述的在晶片引导环外侧壁面上设置有确认硅片是否被定位的光电传感器，可便于实现电路的自动控制。

所述的自动位移调整机构可为X、Y二维位移机构，其结构为：包括层叠式的三个底盘：底盘一、底盘二以及底盘三；在底盘一和底盘二之间以及在底盘二(和底盘三之间分别安装有呈相互垂直的、允许该定位装载装置在X和Y方向上的对准调节的线性导轨装置和各一对能够使得该装载装置在装载之后能够返回到原来的中心位置的偏置复位弹簧；所述一对偏置复位弹簧的两端分别与上下底盘相连，每对偏置复位弹簧中两根弹簧所构成的平面平行于和该对偏置复位弹簧对应的线性导轨装置的运行方向。