一种压力控制装置、抛光头装置及化学机械抛光设备的制作方法

1.本发明涉及晶圆加工设备技术领域，具体涉及一种压力控制装置、抛光头装置及化学机械抛光设备。


背景技术：

2.集成电路制造工艺过程通常是指将导体、半导体、绝缘层以一定的工艺顺序沉积在特定的基板(如硅晶圆)上。在制造工艺过程中，化学机械平坦化(chemical mechanical planarization，简称cmp)设备主要用于对晶圆在膜沉积工艺后的微观粗糙表面进行全局平坦化处理。这种平坦化方法通常需要将晶圆安装在cmp设备的抛光头上，将需要抛光侧的晶圆抵靠在旋转的抛光垫上。
3.其中，抛光头通常由3－10个腔体组成，每个腔体为晶圆提供不同的压力，故需要一种供气装置对抛光头内的腔体供气以提供压力。


技术实现要素：

4.因此，本发明提供了一种压力控制装置、抛光头装置及化学机械抛光设备。
5.为解决上述技术问题，本发明提供了一种压力控制装置，包括：
6.底座，开设有间隔设置的第一管路和第二管路；
7.所述第一管路具有适于连通气源的第一进口，所述第一管路还具有适于连通使用设备的第一出口；
8.所述第二管路具有适于连通真空设备的第二进口，所述第二管路还具有适于连通外界空气的第二出口；
9.所述第一管路和第二管路之间设有支路；
10.所述第一管路上设有第一阀门，位于所述支路的上游位置处；
11.所述第二管路上设有第二阀门和第三阀门，所述第二阀门和第三阀门分别位于所述支路的上游和下游位置处。
12.可选的，还包括有控制阀，设置在所述第一管路上，并位于所述第一阀门的上游位置处。
13.可选的，还包括有i/o采集模组，所述第一阀门、第二阀门和第三阀门均与所述i/o采集模组电连接。
14.可选的，所述第一管路上还设有第一压力传感器，位于所述第一阀门的上游位置处。
15.可选的，所述第一管路上还设有第二压力传感器，位于所述支路与所述第一管路的连接位置处。
16.可选的，所述第一管路上还设有湿度传感器，靠近所述第一出口设置。
17.可选的，所述第一阀门、第二阀门和第三阀门均为电磁阀。
18.还提供了抛光头装置，包括上述的压力控制装置，还包括抛光头，所述抛光头开设
有多个腔体；
19.所述压力控制装置设有多个。
20.可选的，所述第一出口适于与所述抛光头内的腔体连通；
21.所述第一进口适于与气源连通，所述第二进口适于与真空设备连通。
22.还提供了化学机械抛光设备，包括上述的抛光头装置。
23.本发明技术方案，具有如下优点：
24.1.本发明提供的压力控制装置，底座上开设有间隔设置的第一管路和第二管路，第一管路和第二管路之间设有支路，在第一管路上设有第一阀门，第二管路上设有第二阀门和第三阀门，在使用时，将第一管路的第一进口与气源连通，第一出口与使用设备连通，第二管路的第二进口与真空设备连通。在需对使用设备进行压力调节时，只需控制第一阀门、第二阀门和第三阀门的开启和关闭即可，如开启第一阀门、关闭第二阀门和第三阀门，此时气源通过第一管路进入使用设备中，为使用设备提供压力；开启第二阀门、关闭第一阀门和第三阀门，此时，真空设备通过部分第二管路、支路及部分第一管路对使用设备进行抽真空；开启第三阀门、关闭第一阀门和第二阀门时，使用设备通过部分第一管路、支路及部分第二管路与外界空气相通，使用设备与内气压与外界大气压相同；第一阀门、第二阀门和第三阀门全部关闭时，使用设备内的气体无法流出，处于保压状态。故此压力控制装置可实现四种状态的切换，更好的满足使用需求。
25.2.本发明提供的压力控制装置，在第一管路上设有控制阀，控制阀为电气比例阀，可以对进入使用设备的气体进行调压。
26.3.本发明提供的压力控制装置，在第一管路上设有第一压力传感器，可以检测第一管路的压力变化。
27.4.本发明提供的压力控制装置，第一管路上设有第二压力传感器，在阀门全部关闭时可以监测管路是否漏气。
28.5.本发明提供的抛光头装置，抛光头内的腔体与压力控制装置的第一出口连通，压力控制装置的第一进口与气源连通，第二进口与真空设备连通，通过压力控制装置可以对抛光头内腔体的压力进行调节，并且压力控制装置具有四种调节模式，可以对抛光头内腔体进行多模式调节，以适应更多使用需求。
附图说明
29.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
30.图1为本发明实施例提供的压力控制装置的结构示意图；
31.图2为本发明实施例提供的多个压力控制装置的连接结构示意图；
32.图3为本发明实施例提供的压力控制装置与i/o采集模组的连接示意图。
33.附图标记说明：
34.1、第一管路；2、第二管路；3、第一进口；4、第一出口；5、第二进口；6、第二出口；7、控制阀；8、第一阀门；9、第二阀门；10、第三阀门；11、第一压力传感器；12、第二压力传感器；
13、湿度传感器；14、支路；15、总进口；16、总出口；17、i/o采集模组。
具体实施方式
35.下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
36.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
37.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
38.此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
39.实施例1
40.本实施例提供了压力控制装置的一种具体的实施方式，如图1所示，底座上开设有间隔设置的第一管路1和第二管路2，第一管路1的两端具有第一进口3和第一出口4，第一进口3适于与气源连通，第一出口4适于与使用设备连通；第二管路2的两端具有第二进口5和第二出口6，第二进口5适于与真空设备连通，第二出口6适于与外界空气相通；并且在第一管路1和第二管路2之间设有支路14；第一管路1上设有第一阀门8，第一阀门8位于支路14的上游位置处，第二管路2上设有第二阀门9和第三阀门10，第二阀门9和第三阀门10分别位于支路14的上游位置和下游位置处。在使用时，将第一管路1的第一进口3与气源连通，第一出口4与使用设备连通，第二管路2的第二进口5与真空设备连通。在需对使用设备进行压力调节时，只需控制第一阀门8、第二阀门9和第三阀门10的开启和关闭即可，如开启第一阀门8、关闭第二阀门9和第三阀门10，此时气源通过第一管路1进入使用设备中，为使用设备提供压力；开启第二阀门9、关闭第一阀门8和第三阀门10，此时，真空设备通过部分第二管路2、支路14及部分第一管路1对使用设备进行抽真空；开启第三阀门10、关闭第一阀门8和第二阀门9时，使用设备通过部分第一管路1、支路14及部分第二管路2与外界空气相通，使用设备与内气压与外界大气压相同；第一阀门8、第二阀门9和第三阀门10全部关闭时，使用设备内的气体无法流出，处于保压状态。故此压力控制装置可实现四种状态的切换，更好的满足使用需求。
41.具体的，气源可以是氮气罐，也可以是氮气发生装置，还可以是其他不与使用设备内气体发生化学反应的气体，如不活泼气体或惰性气体。
42.本实施例中，在第一管路1上设有控制阀7，设置在第一管路1上，并位于第一阀门8的上游位置处，优选的，控制阀7为电气比例阀，可以对进入使用设备的气体进行调压。
43.作为一种可替换的实施方式，控制阀7还可以是流量调节阀等可以对管路内气体流量进行调节的阀体。
44.具体的，第一阀门8、第二阀门9和第三阀门10均为电磁阀，作为一种可替换的实施方式，还可以使用电动阀等。
45.本实施例中，第一管路1上设有第一压力传感器11，第一压力传感器11位于第一阀门8的上游位置处，可以监测第一管路1的压力变化。
46.本实施例中，第一管路1上还设有第二压力传感器12，位于支路14与第一管路1的连接位置处，在阀门全部关闭时通过第二压力传感器12可以监测管路是否漏气。
47.本实施例中，第一管路1上还设有湿度传感器13，靠近第一出口4设置，可以监测第一管路1内靠近使用设备的气体湿度情况。
48.本实施例中，压力控制装置在各种模式运行时，均可通过第一压力传感器11和第二传感对管路内气体压力进行监测，如，第一阀门8开启、第二阀门9和第三阀门10关闭时，第一压力传感器11和第二压力传感器12共同对第一管路1内气体压力进行监测；第二阀门9开启、第一阀门8和第三阀门10关闭时，电气比例阀关闭，第一压力传感器11监测电气比例阀是否正常变比，第二压力传感器12监测第一出口4的气体压力；第一阀门8、第二阀门9和第三阀门10均关闭时，第二压力传感器12可以监测第一管路1内是否存在压力，以监测使用设备是否漏气。
49.如图3所示，本实施例中还包括i/o采集模组17，压力控制装置中的第一阀门8、第二阀门9和第三阀门10均与i/o采集模组17电连接。具体的，i/o采集模组17为总线式，可以控制阀7门的开启和关闭。i/o采集模组17包括总线耦合器、数字量输出模块、模拟量输入模块和模拟量输出模块。
50.实施例2
51.本实施例提供了抛光头装置的一种具体的实施方式，采用实施例1中的压力控制装置进行实施，抛光头装置包括抛光头，抛光头上开设有多个腔体，每个腔体可单独连接一个压力控制装置的第一出口4，如图2所示，压力控制装置设有多个，每个压力控制装置均为独立设置，并且多个压力控制装置的第一管路1汇集在一起形成总进口15，总出口16适于与气源连通；多个第二管路2汇集在一起形成总出口16，总出口16适于与真空设备连通。抛光头内的腔体与压力控制装置的第一出口4连通，压力控制装置的第一进口3与气源连通，第二进口5与真空设备连通，通过压力控制装置可以对抛光头内腔体的压力进行调节，并且压力控制装置具有四种调节模式，可以对抛光头内腔体进行多模式调节，以适应更多使用需求。
52.具体的，真空设备可以是螺杆真空泵、双螺杆真空泵等。
53.实施例3
54.本实施例提供了化学机械抛光设备的一种具体的实施方式，采用实施例2中的抛光头装置进行实施。
55.显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。