一种晶圆研磨抛光系统的制作方法

本发明涉及晶圆加工，具体涉及一种晶圆研磨抛光系统。

背景技术：

1、随着半导体工业的飞速发展，集成电路制造技术已跨入5nm甚至更小水平。化学机械抛光简称cmp，是目前能提供超大规模集成电路制造过程中全面平坦化的主要技术，同时也是晶圆由200mm向300mm乃至更大直径过渡、提高生产率、降低制造成本、衬底全局平坦化所必需的工艺技术。

2、目前的化学机械抛光设备大都是只对晶圆的双面进行研磨抛光，无法同时对晶圆的侧壁抛光，导致研磨成本较高，同时，研磨抛光过程中，抛光垫的作用至关重要，抛光垫长时间工作过程中，若不及时更换将会造成研磨抛光的质量下降，若经常更换，又会增加生产成本。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种晶圆研磨抛光系统，解决上述技术问题。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

3、一种晶圆研磨抛光系统，包括执行系统和控制系统，所述执行系统包括支撑组件，所述支撑组件的上方设有转动组件，所述转动组件的上方设有研磨组件，所述研磨组件的上方设有抛光组件，所述研磨组件的侧方设有抛光液添加组件；

4、所述控制系统包括主控制器、驱动模块、信号采集模块和信号处理分析模块，主控制器与驱动模块、信号采集模块和信号处理分析模块连接，用于控制整个系统运行，

5、驱动模块，与主控制器连接，用于执行系统中各驱动源工作；

6、信号采集模块，与主控制器连接，用于采集研磨抛光过程中的压力和振动信号；

7、信号处理分析模块，与主控制器连接，用于分析信号采集的相关数据，判断抛光垫的磨损程度。

8、通过上述技术方案，研磨系统用于对晶圆的上下两面和侧面分别进行研磨抛光，在同一工序可以同时实现对晶圆的上下两面和侧面抛光，降低了设备投入成本，同时，用同一驱动源带动研磨盘和承载头以不同速度同一方向旋转，降低研磨成本的同时，提高了研磨精度，控制系统不仅用于驱动执行系统工作，还能实时监测抛光垫状态，便于使用者及时更换抛光垫，提高抛光质量。

9、作为本发明方案的进一步描述，所述支撑组件包括支撑板，所述支撑板的顶部一侧设有对称分布的两块第一安装板，所述支撑板的顶部另一侧设有第一安装杆，所述第一安装杆的顶部设有对称分布的两块第二安装板，所述支撑板的顶部中间设有第二安装杆，所述第二安装杆的一端设有支撑筒。

10、作为本发明方案的进一步描述，所述转动组件包括第一电动机，所述第一电动机固定在位于一侧的第一安装板上，所述第一电动机的输出轴贯穿第一安装板固定连接有蜗杆，所述蜗杆的侧方设有蜗轮，所述蜗轮与蜗杆啮合，所述蜗轮的两侧设有对称分布的两个第一齿轮，且两个第一齿轮与蜗轮啮合，所述第一齿轮和蜗轮的底部都与支撑板啮合，位于一侧的第一齿轮的顶部设有连接杆，所述连接杆的顶部设有第二齿轮。

11、作为本发明方案的进一步描述，所述研磨组件包括第三齿轮，所述第三齿轮和第一齿轮规格一样，所述第三齿轮与第二齿轮啮合，所述第三齿轮的顶部设有转动柱，所述转动柱套设在支撑筒内部，且转动柱与支撑筒转动连接，所述转动柱的顶部设有研磨盘，所述研磨盘底部和侧壁都设有抛光垫。

12、作为本发明方案的进一步描述，所述抛光组件包括转动杆，所述转动杆与位于另一侧的第一齿轮的顶部固定连接，所述转动杆依次贯穿第三齿轮、转动柱和研磨盘，且所述转动杆的顶部设有第三安装板，所述第三安装板上开设有对称分布的两个安装槽，所述转动杆的两侧设有对称分布的两个抛光机构，所述抛光机构设置在研磨盘的上方。

13、作为本发明方案的进一步描述，所述抛光机构包括固定板，所述固定板的两侧设有对称分布的两个螺栓组件，固定板通过螺栓组件可拆卸固定在安装槽内，所述固定板的底部设有电动气缸，所述电动气缸的输出轴固定连接有第四安装板，所述第四安装板的一端顶部固定有第二电动机，所述第二电动机的输出轴贯穿第四安装板固定连接有晶圆承载头。

14、作为本发明方案的进一步描述，所述抛光液添加组件包括安装筒，所述安装筒的两侧设有对称分布的两个转动轴，所述转动轴与第二安装板活动连接，所述安装筒内活动安装有抛光液添加管，所述抛光液添加管的一端设置在研磨盘上方。

15、作为本发明方案的进一步描述，所述控制系统的的具体工作包括控制执行系统对晶圆进行研磨抛光和在晶圆进行研磨抛光过程中实时监测抛光垫的状态。

16、通过上述技术方案，驱动模块先启动电动气缸，电动气缸带动待研磨抛光的晶圆向下压紧研磨盘的底部，驱动模块控制第一电动机启动，第二电动机关闭，完成对晶圆的上下两面的研磨抛光，移动抛光机构，使待研磨抛光的晶圆贴紧研磨盘的侧壁，驱动模块控制第一电动机关闭，第二电动机启动，完成对晶圆的侧壁的研磨抛光。

17、作为本发明方案的进一步描述，所述执行系统对晶圆进行研磨抛光的具体过程为：

18、当对晶圆的上下两面研磨抛光时，驱动模块先启动电动气缸，电动气缸带动待研磨抛光的晶圆向下压紧研磨盘的底部，驱动模块控制第一电动机启动，第二电动机关闭，第一电动机运转带动蜗杆转动，所述蜗杆转动带动两个第一齿轮转动，位于一侧的第一齿轮转动带动第二齿轮转动，第二齿轮转动带动第三齿轮转动，第三齿轮转动带动研磨盘转动，位于另一侧的第一齿轮转动带动转动杆转动，转动杆转动带动整个抛光组件转动，保证研磨盘快速转动的同时，抛光组件阳研磨盘转动方向低速转动，从而完成对晶圆的上下两面的研磨抛光；

19、当对晶圆的侧壁研磨抛光时，拧松螺栓组件，移动抛光机构，使待研磨抛光的晶圆贴紧研磨盘的侧壁，驱动模块控制第一电动机关闭，第二电动机启动，然后第二电动机启动带动晶圆承载头转动，从而带动晶圆转动，从而完成对晶圆的侧壁的研磨抛光。

20、作为本发明方案的进一步描述，所述实时监测抛光垫的状态的具体过程为：

21、晶圆在研磨抛光的过程中，信号采集模块实时采集加工过程中的一段时间t内的抛光垫的振动信号，构成数据序列p，抛光垫磨损指标记为s：

22、s＝kpi；

23、式中，i是数据序列p中的第i个点，k是振动信号的补偿系数；

24、信号处理分析模块将采集到的序列p代入磨损指标公式并生成曲线，将曲线平滑处理并可视化，取一段抛光垫稳定运行的磨损指标曲线，求取s的平均值s0作为初始阈值，当抛光垫的磨损指标s大于s0时，抛光垫开始进入磨损状态，反之，抛光垫处于稳定状态，当s连续n个点都大于si时，说明抛光垫已失效。

25、通过上述技术方案，信号采集模块实时采集加工过程中抛光垫的振动信号，信号处理分析模块将采集到的信号与阈值比较，实时监测抛光垫状态，便于使用者及时更换抛光垫，提高抛光质量。

26、本发明的有益效果：

27、本发明研磨系统用于对晶圆的上下两面和侧面分别进行研磨抛光，在同一工序可以同时实现对晶圆的上下两面和侧面抛光，降低了设备投入成本，同时，用同一驱动源带动研磨盘和承载头以不同速度同一方向旋转，降低研磨成本的同时，提高了研磨精度，控制系统不仅用于驱动执行系统工作，还能实时监测抛光垫状态，便于使用者及时更换抛光垫，提高抛光质量。