一种碳化硅晶圆抛光表面压力监测装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种碳化硅晶圆抛光表面压力监测装置及方法，包括抛光盘、抛光垫、压力传感器以及无线采集装置，抛光盘和抛光垫相互抵接配合，压力传感器设置在抛光盘的表面，无线采集装置设置在抛光盘的内腔中，并与压力传感器信号连接。本发明专利技术通过多点分布压力传感器对碳化硅晶圆抛光过程中晶圆表面受到的压力进行在线监测并通过物联网系统实时显示。因此，使得操作者可以根据测得的抛光状态采取合适的操作，提供加工效率和质量。提供加工效率和质量。提供加工效率和质量。

【技术实现步骤摘要】
一种碳化硅晶圆抛光表面压力监测装置及方法


[0001]本专利技术属于半导体制造
，涉及高硬脆半导体基片智慧生产，尤其是一种碳化硅晶圆抛光表面压力监测装置及方法。

技术介绍

[0002]在半导体基片晶圆的抛光加工过程中，晶圆表面所受的抛光压力是影响抛光质量的重要因素。常见的抛光压力检测技术主要是基于主轴上，在抛光上下盘安装传感器，检测的是抛光时候晶圆表面受到的整体压力。这种检测方式无法监测晶圆表面的压力分布，从而调整抛光压力，使得抛光过程更加有效，提高晶圆质量，降低不良品率。

技术实现思路

[0003]为了弥补现有技术的不足，本专利技术旨在现有的抛光压力检测装置均存在压力参数单一，笼统，精度不高，范围较大的问题，提供了一种晶圆表面抛光压力分布的在线监测装置及方法，其能够生成抛光时候的晶圆表面压力分布云图，通过实时生成的压力云图去直观的展现表面压力，便于操作人员调整压力参数，能够提供抛光晶圆的表面平坦度与抛光质量。
[0004]所述的一种碳化硅晶圆抛光表面压力监测装置，包括抛光盘、抛光垫、压力传感器以及无线采集装置，抛光盘和抛光垫相互抵接配合，压力传感器设置在抛光盘的表面，无线采集装置设置在抛光盘的内腔中，并与压力传感器信号连接。
[0005]进一步的，抛光盘包括晶圆承载盘和底座承载盘，晶圆承载盘和底座承载盘的边缘设置有环状连接部，连接部上设置有螺孔，通过螺栓配合将晶圆承载盘和底座承载盘固定连接。
[0006]进一步的，晶圆承载盘的上表面设置有通孔，压力传感器从通孔中穿出，与设置在晶圆承载盘表面的抛光垫抵接配合。
[0007]进一步的，通孔均布设置在晶圆承载盘的表面，每个通孔中分别设置有压力传感器。
[0008]进一步的，底座承载盘与晶圆承载盘装配后形成腔体，无线采集装置包括PCB控制板，压力传感器通过柔性连接线连接至PCB控制板，PCB控制板上设置有控制芯片。
[0009]进一步的，控制芯片与PCB控制板组合形成单片机，无线采集装置还包括电池，电池设置在腔体内，并对单片机供能。
[0010]进一步的，单片机上设置有放大电路、模数转换电路以及无线模块，无线模块为WIFI数据传输模块和/或4G信号数据传输模块和/或蓝牙信号姝传输模块，晶圆承载盘的侧边设置有天线开孔，信号天线从天线开孔穿出，并与无线模块通过连接线连接。
[0011]进一步的，单片机上还设置有充放电电路，充放电电路分别与设置在晶圆承载盘侧边的充电口以及电池连接。
[0012]一种碳化硅晶圆抛光表面压力监测方法，包括以下步骤：
S1通过抛光盘表面的压力传感器进行采集晶圆表面的压力信号；S2通过单片机将采集的压力信号传输至计算机，并搭建物联网系统；S3将每个监测装置作为一个物联网设备，并通过物联网协议实现设备连接；S4通过编程代码讲采集的压力信号形成压力分布云图，实现碳化硅晶圆表面抛光压力在线监测。
[0013]进一步的，步骤S1中，压力信号通过压力传感器进行采集；步骤S2中，物联网系统为开源的物联网平台，通过公开的源码运行，并在源码的基础上开发形成涉及以及需要的物联网功能，并部署在阿里云服务器平台上，注册申请物联网域名，通过域名与账户密码即可登录物联网系统；步骤S3中，物联网协议包括MQTT,CoAP和HTTP。
[0014]与现有技术相比，本专利技术有以下有益效果：1．本专利技术通过多点分布压力传感器对碳化硅晶圆抛光过程中晶圆表面受到的压力进行在线监测并通过物联网系统实时显示。因此，使得操作者可以根据测得的抛光状态采取合适的操作，提供加工效率和质量。
[0015]2.本专利技术可以作为一个物联网设备，便于以后的其他参数的采集与升级，并且通过网址域名和账号密码就可以实时在线登录查看抛光状态，并且通过手机APP的蓝牙连接实现对单片机的控制，简化调参过程，实现半导体基片产业的数字化、智能化与智慧生产。
附图说明
[0016]图1为本专利技术抛光盘结构示意图；图2为本专利技术抛光盘俯视结构示意图；图3为本专利技术抛光盘侧视结构示意图；图4为本专利技术抛光盘仰视结构示意图；图5为本专利技术抛光盘爆炸结构示意图；图6为本专利技术信号采集装置的组成框图。
[0017]图中：1信号天线；2柔性压力传感器2，压力传感器与PCB控制板连接方形孔隙3，上下抛光盘连接螺母4，电池充电口5，控制芯片6，PCB控制板7，电池8，底座连接螺母9，底座承载盘10。
具体实施方式
[0018]下面结合附图对本专利技术作进一步说明。
[0019]如图1
‑
5所示， 一种碳化硅晶圆抛光表面压力监测装置，包括抛光盘、抛光垫、压力传感器2以及无线采集装置，抛光盘和抛光垫相互抵接配合，压力传感器设置在抛光盘的表面，无线采集装置设置在抛光盘的内腔中，并与压力传感器信号连接。抛光盘包括晶圆承载盘11和底座承载盘10，晶圆承载盘和底座承载盘的边缘设置有环状连接部，连接部上设置有螺孔4，通过螺栓配合将晶圆承载盘和底座承载盘固定连接。
[0020]晶圆承载盘的上表面设置有通孔3，压力传感器从通孔中穿出，与设置在晶圆承载盘表面的抛光垫抵接配合。通孔均布设置在晶圆承载盘的表面，每个通孔中分别设置有压力传感器。
[0021]底座承载盘与晶圆承载盘装配后形成腔体，无线采集装置包括PCB控制板7，压力传感器通过柔性连接线连接至PCB控制板，PCB控制板上设置有控制芯片6。控制芯片与PCB控制板组合形成单片机，无线采集装置还包括电池，电池设置在腔体内，并对单片机供能。单片机上设置有放大电路、模数转换电路以及无线模块，无线模块为WIFI数据传输模块和/或4G信号数据传输模块和/或蓝牙信号姝传输模块，晶圆承载盘的侧边设置有天线开孔，信号天线1从天线开孔穿出，并与无线模块通过连接线连接。单片机上还设置有充放电电路，充放电电路分别与设置在晶圆承载盘侧边的充电口5以及电池连接。
[0022]具体来说，晶圆承载盘11和底座承载盘10上下两层通过螺栓螺母连接组成一块完整的抛光盘，并且组成的抛光盘内部镂空，形成腔体，在其中安装有单片机，电池，压力传感器。
[0023]压力传感器2为柔性压力传感器，压力传感器的圆形部分为压力接触面，其余部分是柔性连接线，通过通孔3与PCB控制板7上的引脚电路相连接。通孔为方形孔隙，用来通过压力传感器的柔性扁平长条导线与引脚，方形能够使挖孔的面积最小，使得晶圆承载台能够承受更大压力。压力传感器的接触面为圆形接触面，压力传感器穿出后粘贴在晶圆承载盘上，用于接触抛光垫感应压力。在本专利技术视图为了直观可视，因此只放置一个压力传感器，在实施例中为布满晶圆承载层表面。
[0024]晶圆放在垫有抛光垫的晶圆承载层上，通过抛光盘的自转带动晶圆的自转进行抛光。
[0025]压力传感器分布的设于抛光盘表面与抛光垫之间，压力传感器采集抛光过程中所受的压力，经过放大电路到模数转换电路，再经过单片机处理输出至无线模块。压力传感器是通过表面的金属形变使得电阻值产生变化，电阻信号通过本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种碳化硅晶圆抛光表面压力监测装置，其特征在于包括抛光盘、抛光垫、压力传感器（2）以及无线采集装置，抛光盘和抛光垫相互抵接配合，压力传感器设置在抛光盘的表面，无线采集装置设置在抛光盘的内腔中，并与压力传感器信号连接。2.根据权利要求1所述的一种碳化硅晶圆抛光表面压力监测装置，其特征在于抛光盘包括晶圆承载盘（11）和底座承载盘（10），晶圆承载盘和底座承载盘的边缘设置有环状连接部，连接部上设置有螺孔（4），通过螺栓配合将晶圆承载盘和底座承载盘固定连接。3.根据权利要求2所述的一种碳化硅晶圆抛光表面压力监测装置，其特征在于晶圆承载盘的上表面设置有通孔（3），压力传感器从通孔中穿出，与设置在晶圆承载盘表面的抛光垫抵接配合。4.根据权利要求3所述的一种碳化硅晶圆抛光表面压力监测装置，其特征在于通孔均布设置在晶圆承载盘的表面，每个通孔中分别设置有压力传感器。5.根据权利要求2所述的一种碳化硅晶圆抛光表面压力监测装置，其特征在于底座承载盘与晶圆承载盘装配后形成腔体，无线采集装置包括PCB控制板（7），压力传感器通过柔性连接线连接至PCB控制板，PCB控制板上设置有控制芯片（6）。6.根据权利要求5所述的一种碳化硅晶圆抛光表面压力监测装置，其特征在于控制芯片与PCB控制板组合形成单片机，无线采集装置还包括电池，电池设置在腔体内，并对单片机供能。7.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵文宏，郭俊阳，黄智明，沈宽，桂州，程旭，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：