CN108145593A - 晶圆加工装置及其工作方法 - Google Patents

Abstract

一种晶圆加工装置及其工作方法，其中，加工装置包括研磨垫，所述研磨垫包括研磨面，用于对晶圆进行研磨；研磨头，所述研磨头包括接触面，所述接触面包括安装区和包围所述安装区的修整区，所述安装区用于安装晶圆；固定于所述接触面修整区的修整环，所述修整环用于对所述研磨面进行研磨，增加所述研磨面的粗糙度。所述晶圆加工装置的操作简单、结构简单、且成本较低；修整环与晶圆不容易发生碰撞，能够增加晶圆加工装置的加工精度。

Description

晶圆加工装置及其工作方法

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种晶圆加工装置及其工作作法。

背景技术

化学机械研磨(Chemical mechanical Polishing，CMP)装置是半导体制造领域常用的一种平坦化装置，能够提高晶圆表面的平整度。化学机械研磨装置是通过晶圆与研磨垫之间的摩擦，并在研磨液的帮助下使晶圆表面平整度增加。当晶圆与研磨垫发生摩擦之后，研磨垫表面的粗糙度会下降，从而导致研磨垫与晶圆之间的摩擦力减小，且研磨垫表面容易残留被去除的晶圆颗粒，导致研磨效果下降。

为了防止研磨过程中研磨垫表面的粗糙度下降，且防止研磨垫表面残留晶圆颗粒。需要通过研磨垫修整装置对研磨垫进行修整。

然而，现有的研磨垫修整装置结构复杂，且操作困难。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种晶圆加工装置及其工作方法，能够简化晶圆加工装置的结构，且操作简单。

为解决上述问题，本发明提供一种晶圆加工装置，包括：研磨垫，所述研磨垫包括研磨面，用于对晶圆进行研磨；研磨头，所述研磨头包括接触面，所述接触面包括安装区和包围所述安装区的修整区，所述安装区用于安装晶圆；固定于所述接触面修整区的修整环，所述修整环用于对所述研磨面进行研磨，增加所述研磨面的粗糙度。

可选的，所述修整环包括：位于所述接触面修整区的基材和位于所述基材表面的修整涂层，所述修整涂层用于对研磨垫进行修整。

可选的，所述修整涂层的材料为金刚石；所述基材的材料为镍。

可选的，所述修整环的宽度为4cm～6cm。

可选的，所述修整环为圆环，所述修整环中具有沟槽，所述沟槽沿所述修整环直径方向自所述修整环外壁贯穿至所述修整环内壁。

可选的，还包括：第一压力控制装置，第一压力控制装置控制所述研磨头对修整环的压力；第二压力控制装置，第二压力控制装置控制晶圆对研磨垫的压力；所述第一压力控制装置包括：连接所述研磨头的第一弹性结构，所述第一弹性结构用于通入第一气体，对所述研磨头施加第一压力；连接所述第一弹性结构的第一气体控制设备，第一气体控制设备控制所述第一弹性结构中第一气体的压强；或者，所述第一压力控制装置包括：连接所述研磨头的活塞，用于推动所述研磨头沿垂直于所述接触面的方向移动；所述第二压力控制装置包括位于所述安装区表面的第二弹性结构，所述第二弹性结构用于与晶圆接触，所述第二弹性结构用于通入第二气体，对晶圆施加第二压力；连接所述第二弹性结构的第二气体控制设备，第二气体控制设备控制所述第二弹性结构中通入的第二气体的压强。

相应的，本发明技术方案还提供一种晶圆加工装置的工作方法，包括：提供晶圆加工装置；提供晶圆，所述晶圆包括相对的处理面和背面；将所述晶圆安装于所述安装区，使所述晶圆背面朝向所述接触面；将所述晶圆安装于所述安装区之后，通过研磨垫对晶圆处理面进行研磨处理；通过所述修整环对所述研磨垫进行修整处理，增加所述研磨面的粗糙度。

可选的，所述研磨处理和修整处理的步骤包括：使所述晶圆处理面相对于所述研磨垫研磨面平移；在所述平移过程中，使所述研磨垫绕所述研磨垫的中心轴旋转；所述晶圆处理面的中心经过所述研磨面中心、以及所述研磨面边缘上的任意一点。

可选的，所述研磨处理和修整处理的步骤还包括：所述平移过程中，使所述研磨头沿垂直于所述接触面的直线旋转。

可选的，所述晶圆加工装置还包括：第一压力控制装置，第一压力控制装置控制所述修整环对研磨垫的压力；第二压力控制装置，第二压力控制装置控制晶圆对研磨垫的压力；在对晶圆进行研磨处理的过程中，对研磨垫进行修整处理；或者，所述研磨处理之后，对所述研磨垫进行修整处理；当所述研磨处理之后，对所述研磨垫进行修整处理时，所述研磨处理之后，修正处理之前，还包括：使所述研磨头释放所述晶圆；或者，所述研磨处理之后，修正处理之前，所述工作方法还包括：通过所述第一压力控制装置使所述修整环对研磨垫的压力大于零；通过所述第二压力控制装置使所述晶圆与研磨垫的压力为零。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：

本发明技术方案提供的晶圆加工装置中，所述加工装置包括固定于所述修整区表面的修整环。由于所述修整环固定于所述研磨头的修整区，所述研磨头安装区用于安装晶圆，则所述研磨头能够带动修整环运动。所述晶圆加工装置在工作过程中，通过控制研磨头的运动，使修整环与研磨垫相互摩擦，从而对研磨垫进行修整，同时能够使研磨垫对晶圆进行研磨，因此，所述晶圆加工装置的操作简单、结构简单、且成本较低。另外，由于所述修整区包围所述安装区，所述晶圆安装于安装区，所述修整环位于所述修整区，能够增加晶圆加工装置的加工精度。另外，所述修整环能够限制晶圆沿平行于所述接触面的方向移动，从而能够防止晶圆脱离研磨头。

进一步，所述晶圆加工装置包括第一压力控制装置和第二压力控制装置，可以分别控制所述研磨头对修整环的压力，以及晶圆对研磨垫的压力，从而能够灵活控制晶圆施加于研磨垫的压力，以及修整环施加于研磨垫的压力，进而能够增加晶圆加工装置的加工精度。

本发明技术方案提供的晶圆加工装置的工作方法中，所述晶圆加工装置在工作过程中，通过控制研磨头的运动，使修整环与研磨垫相互摩擦，从而对研磨垫进行修整，同时能够使研磨垫对晶圆进行研磨，因此，所述晶圆加工装置的操作简单、结构简单且成本较低。另外，由于所述修整区包围所述安装区，所述晶圆安装于安装区，所述修整环位于所述修整区，能够增加晶圆加工装置的加工精度。同时，所述修整环能够限制晶圆沿平行于所述接触面的方向移动，从而能够防止晶圆脱离研磨头。

进一步，使所述研磨垫绕所述研磨垫的中心轴旋转，且所述晶圆中心经过所述研磨面中心、以及所述研磨面边缘上任意一点，则能够使研磨垫研磨面内各区域均能够对晶圆进行研磨，且能够使修整环对研磨垫研磨面内各区域均进行修整。因此，所述形成方法能够使所述研磨垫研磨面的粗糙度较均匀，从而能够增加研磨垫的寿命，进而能够降低成本。

进一步，在对晶圆研磨处理的过程中，对研磨垫进行修整处理，能够提高效率。此外，所述修整环和晶圆均与所述研磨垫接触，能够在平行于研磨面的方向上，增加修整环对晶圆的限制作用，从而能够防止晶圆脱离研磨头。

附图说明

图1是一种晶圆加工装置的结构示意图；

图2至图5是本发明的晶圆加工装置一实施例的结构示意图；

图6至图8是本发明的晶圆加工装置的工作方法一实施例各步骤的结构示意图。

具体实施方式

现有的晶圆加工装置的结构复杂，且操作较困难。

现结合一种晶圆加工装置，分析其结构复杂，且操作较困难的原因：

图1是一种晶圆加工装置的结构示意图。

所述晶圆加工装置包括：研磨垫100，所述研磨垫100包括研磨面；研磨装置110，用于安装晶圆111，并带动晶圆111与研磨垫100研磨面进行摩擦，实现对晶圆111的研磨；修整装置120，用于对所述研磨垫100研磨面进行修整。

其中，所述修整装置120通过与研磨垫100进行摩擦去除所述研磨面表面残留的颗粒，并增加所述研磨垫100研磨面的粗糙度。为了提高工作效率，并延长所述研磨垫100的寿命，所述研磨装置110对晶圆111进行平坦化的过程中，通过所述修整装置120对所述研磨垫100进行修整。所述研磨面为圆形。在对晶圆111进行平坦化的过程以及对研磨垫100进行修整的过程中，所述研磨垫100绕研磨垫100的中心轴旋转。为了能够使所述研磨面的圆心也对晶圆111进行研磨，从而能够充分利用研磨垫100，所述晶圆的运动轨迹需要通过所述研磨面的圆心。为了使所述修整装置120能够对研磨面的圆心进行修整，所述修整装置120的运动轨迹也需要通过所述研磨面的圆心。因此，所述晶圆加工装置工作过程中，为了防止所述修整装置120与所述研磨装置110发生碰撞，需要分别精确控制所述修整装置120与所述研磨装置110的运动轨迹，从而导致所述修整装置120的操作较复杂。另外，所述修整装置120和研磨装置110的运动轨迹需要通过不同的控制装置进行控制，从而导致所述晶圆加工装置的结构较复杂。

为了解决上述问题，本发明提供一种晶圆加工装置，包括：研磨垫，所述研磨垫包括研磨面，用于对晶圆进行研磨；研磨头，所述研磨头包括接触面，所述接触面包括安装区和包围所述安装区的修整区，所述安装区用于安装晶圆；固定于所述接触面修整区的修整环，所述修整环用于对所述研磨面进行研磨，增加所述研磨面的粗糙度。所述晶圆加工装置的操作简单、结构简单、且成本较低；修整环与晶圆不容易发生碰撞，能够增加晶圆加工装置的加工精度。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

图2至图5是本发明的晶圆加工装置一实施例的结构示意图。

请参考图2至图5，图3是图2中区域3的仰视图，图3中忽略了晶圆201，图4是图3沿a方向的视图，图5是图3沿切割线1-2的剖面图，所述晶圆加工装置包括：研磨垫200，用于对晶圆201进行研磨，所述研磨垫200包括研磨面；研磨头220，所述研磨头220包括接触面，所述接触面用于与晶圆201接触，所述接触面包括安装区和包围所述安装区的修整区，所述安装区用于安装晶圆201，并使所述晶圆201与研磨面进行摩擦；固定于所述接触面修整区的修整环222，所述修整环222用于对所述研磨面进行研磨，增加所述研磨面的粗糙度。

所述加工装置包括固定于所述修整区表面的修整环222。由于所述修整环222固定于所述研磨头220的修整区，所述研磨头220安装区用于安装晶圆201，则所述研磨头220能够带动修整环222运动。所述晶圆加工装置在工作过程中，通过控制研磨头220的运动，使修整环222与研磨垫200相互摩擦，从而对研磨垫200进行修整，同时能够使研磨垫200对晶圆201进行研磨，因此，所述晶圆加工装置的操作简单、结构简单、且成本较低。另外，由于所述修整区包围所述安装区，所述晶圆201安装于安装区，所述修整环222位于所述修整区，从而修整环222与晶圆201不容易发生碰撞，能够增加晶圆加工装置的加工精度。同时，所述修整环222能够限制晶圆201沿平行于所述接触面的方向移动，从而能够防止晶圆201脱离研磨头220。

所述加工装置还包括：第一压力控制装置：用于控制所述研磨头220对修整环222的压力；第二压力控制装置，用于控制晶圆201对研磨垫200的压力。

所述晶圆加工装置包括第一压力控制装置和第二压力控制装置，可以分别控制所述研磨头220对修整环222的压力，以及晶圆201对研磨垫200的压力，从而能够灵活性控制晶圆201施加于研磨垫200的压力，以及修整环222施加于研磨垫200的压力，进而能够增加晶圆加工装置的加工精度。

本实施例中，所述研磨头220的接触面为圆形。在其他实施例中，所述研磨头的接触面可以为方形。

本实施例中，所述安装区为圆形。相应的，所述修整区为圆环形。在其他实施例中，所述安装区为方形；所述修整区为方环形。

所述安装区接触面的直径等于或大于所述晶圆201的直径。具体的，本实施例中，所述安装区接触面的直径等于晶圆201的直径。所述晶圆201的直径为270mm～330mm。

所述晶圆201包括相对的背面和处理面，所述研磨垫200用于对所述处理面进行研磨。

本实施例中，所述安装区接触面包括多个压力区，所述晶圆201背面包括多个分别与多个压力区对应的受力区。

所述压力区的个数为3～7个。具体的，本实施例中，所述压力区的个数为5个。

所述第二压力控制装置包括：位于所述安装区表面的第二弹性结构211，所述第二弹性结构211用于与晶圆201接触，所述第二弹性结构211用于通入第二气体，对晶圆201施加第二压力；连接所述第二弹性结构211的第二气体控制设备242，用于向所述第二弹性结构211中通入第二气体，并控制所述第二弹性结构211中通入的第二气体的压强。

具体的，本实施例中，所述第二弹性结构211包括：分别位于各压力区表面的多个气囊。

所述气囊为分别粘贴于各压力区表面的弹性薄膜，且所述气囊的形状与相应压力区的形状相同。

通过第二气体控制设备242分别向各气囊中通入第一气体，控制各气囊中第一气体的压强，从而控制各气囊对受力区的压力，进而能够调节各气囊对受力区施加的压力，增加晶圆201表面的平整度。

当需要减小所述气囊中的压强时，所述第二气体控制设备242还用于抽出所述第二弹性结构211中的气体。

所述第二气体控制设备242包括多个分设备243，多个分设备243分别用于对各气囊充气，或抽出各气囊中的第二气体。

在其他实施例中，所述装置还可以不包括所述第二压力控制装置。所述接触面安装区用于与晶圆接触。

本实施例中，所述安装区包括中心区和包围所述中心区的外围区。

所述中心区包括一个压力区，所述中心区的压力区为圆形，且所述中心区的压力区的圆心与所述接触面的圆心重合。相应的，所述中心区气囊的个数为一个，所述中心区气囊充气之后为圆柱体。

所述外围区包括多个压力区，多个外围区的压力区为同心圆环，且所述外围区的压力区的圆心与所述中心区的圆心重合。相应的，所述外围区的气囊的个数为多个，所述多个外围区的气囊在不通入气体时为同心圆环形，且外围区的气囊的圆心与中心区的圆心重合。

所述修整环222包括修整面，所述修整面用于与所述研磨垫200接触。

所述修整环222包括：位于所述接触面修整区的基材和位于所述基材表面的修整涂层，所述修整涂层用于对研磨垫200进行修整。

本实施例中，所述修整涂层的材料为金刚石。金刚石具有很大的硬度，能够减少修整涂层的损耗。在其他实施例中，所述修整环的材料可以为硬质合金或高速钢。

所述基材的材料为镍。

如果所述修整涂层的厚度过小，容易降低所述修整环222的寿命；如果所述修整涂层的厚度过大，容易增加成本，从而应当根据研磨垫的尺寸和寿命合理选择修整涂层的厚度。

本实施例中，所述修整环222修整面为圆环形，且所述修整环222的中心轴过所述接触面的圆心。在其他实施例中，所述修整环修整面为方环形。

所述修整环222的内径等于所述安装区接触面的直径。

修整环222的宽度为修整环222沿其半径方向上，从外壁贯穿至内壁的尺寸。

如果所述修整环222的宽度过小，修整环222的修整面面积较小，容易降低通过修整环222对研磨垫200进行修整的效率，且容易使所述晶圆201脱离所述研磨头220；如果所述修整环222的宽度过大，容易增加晶圆加工装置的工作难度，且容易增加成本。具体的，本实施例中，所述修整环222的宽度为4.5cm～5.5cm，例如5cm。

本实施例中，所述加工装置还包括：位于所述修整环222和接触面修整区之间的保持环224，所述保持环224安装于所述研磨头220修整区，所述修整环222安装于所述保持环224表面。

本实施例中，所述保持环224与所述研磨头220可拆卸安装。所述保持环224与所述研磨头220可拆卸安装，则当所述研磨环222磨损较严重时，可以拆卸下所述保持环224，对所述修整环222进行修复，或者通过更换保持环224和修整环222，对修整环222进行更换，从而能够使研磨头220重复利用，进而能够降低成本。所述保护环224还用于限制晶圆201沿平行于接触面方向的移动，从而防止晶圆201脱离所述研磨头。

本实施例中，所述保持环224为圆环形。所述保持环224的宽度为沿所述保持环224半径方向，自保持环224内壁贯穿至内壁的尺寸。

本实施例中，所述保持环224的宽度等于所述修整环222的宽度。在其他实施例中，所述保持环的宽度可以大于所述修整环的宽度。

在其他实施例中，所述晶圆加工装置可以不包括所述保持环。

本实施例中，所述保持环224、修整环222和第二弹性结构211围成容纳槽，所述容纳槽用于容纳晶圆。在其他实施例中，所述晶圆加工装置不包括所述保持环，则所述修整环和第二弹性结构围成容纳槽；或者所述晶圆加工装置不包括所述第二弹性结构，则保持环、修整环和接触面安装区围成容纳槽；或者，所述晶圆加工装置不包括所述第二弹性结构和保持环，则所述修整环和接触面安装区围成容纳槽。

本实施例中，所述修整环222中具有沟槽221，所述沟槽221沿所述修整环222半径方向，自所述修整环222外壁贯穿至所述修整环222内壁。

所述沟槽221用做研磨液流入流出所述研磨头220接触面的通道。

所述沟槽221的个数为单个或多个。

如果所述沟槽221的个数过少，不利于提高研磨液的更换速度，从而容易影响所述晶圆加工装置对晶圆201进行研磨的效率；如果所述沟槽221的个数过多，容易降低所述修整涂层的面积，从而降低对研磨垫200进行修整的效率。具体的，本实施例中，所述沟槽221的个数为6个～10个。本实施例中，所述沟槽221的个数为8个。

在沟槽221个数一定的情况下，如果所述沟槽221的宽度过小，容易降低研磨液流入晶圆201与研磨垫200之间接触面的速度，从而容易影响所述晶圆加工装置对晶圆201进行研磨的效率；如果所述沟槽221的宽度过大，容易降低所述修整涂层的面积，从而降低对研磨垫200进行修整的效率。具体的，本实施例中，所述沟槽221的宽度为1.8cm～2.8cm，例如2cm。

如果所述沟槽221的深度过大，容易降低所述修整环222的刚度，从而容易使所述修整环222断裂；如果所述沟槽221的深度过小，容易降低研磨液流入晶圆201与研磨垫200之间接触面的速度，降低对晶圆201进行研磨的效率。具体的，本实施例中，所述沟槽221的深度等于所述修整涂层的厚度。

本实施例中，相邻沟槽221中心之间的距离相等。相邻沟槽221中心之间的距离相等，有利于使研磨液在所述晶圆201与研磨垫200接触面之间均匀分布，从而有利于所述晶圆加工装置对晶圆201去除量的控制。

本实施例中，所述第一压力控制装置包括：连接所述研磨头220的第一弹性结构230，所述第一弹性结构230用于通入第一气体，对所述研磨头220施加第一压力；连接所述第一弹性结构230的第一气体控制设备241，用于向所述第一弹性结构230中通入第一气体，并控制所述第一弹性结构230中第一气体的压强。

在其他实施例中，所述第一压力控制装置包括：连接所述研磨头的活塞，用于推动所述研磨头220沿垂直于所述接触面的方向移动。

具体的，所述第一气体控制设备241通过向所述第一弹性结构230中通入第一气体，或者抽出所述第一弹性结构230中的第一气体，控制所述第一弹性结构230中第一气体的压强。

本实施例中，所述第一弹性结构230为弹性管道。

所述第一弹性结构230包括相对的第一端和第二端，所述第一端连接所述第一弹性结构230。

本实施例中，所述晶圆加工装置还包括：固定装置250，所述第一弹性结构230第二端连接所述固定装置250，所述固定装置250用于使第一弹性结构230第二端固定。

所述晶圆加工装置在工作过程中，所述固定装置250使第一弹性结构230第二端固定，修整环222与所述研磨垫200接触之后，当向所述第一弹性结构230中通入第二气体时，所述第一弹性结构230中的压强增加，从而使第一弹性结构230对研磨头220的压力增加，进而增加研磨头对修整环222的压力，使所述修整环222对所述研磨垫200施加压力。当通过所述第一气体控制设备241向所述第一弹性结构230中通入第一气体时，所述第一弹性结构230中的气体压强增加时，所述修整环222对所述研磨垫200施加的压力增加；当通过所述第一气体控制设备241抽出所述第一弹性结构230中的第二气体时，所述第一弹性结构230中的气体压强减小时，所述修整环222对所述研磨垫200施加的压力减小，因此，所述第一压力控制装置能够控制所述修整环222对所述研磨垫200施加的压力。

本实施例中，所述修整环222和所述研磨头220还用于绕所述接触面中心轴旋转。

本实施例中，所述第一压力控制设备还用于控制所述研磨头220沿垂直于所述接触面方向上的运动。具体的，所述修整环222与所述研磨垫200不接触时，当向所述第一弹性结构230中通入第一气体时，所述第一弹性结构230的长度增加，由于所述固定装置250使所述第一弹性结构230第二端固定，则所述研磨头220向背离所述固定装置250的方向移动；同理，当抽出所述第一弹性结构230中的第一气体时，所述第一弹性结构230的长度减小，所述研磨头220朝向所述固定装置250移动。

本实施例中，所述晶圆加工装置还包括：第一运动控制装置，用于使所述研磨头220在平行于所述接触面的平面内平移；第二运动控制装置，用于使所述研磨垫200绕研磨垫200中心轴旋转。

第一运动控制装置还用于使所述修整环222和研磨头220绕过所述接触面中心轴旋转。

图6至图8是本发明的晶圆加工装置的工作方法一实施例各步骤的结构示意图。

提供晶圆加工装置；提供晶圆201，所述晶圆201包括相对的处理面和背面。

本实施例中，所述晶圆加工装置与上一实施例中图2至图5所示的晶圆加工装置的结构相同，在此不做赘述。

本实施例中，对所述晶圆201的处理面进行研磨，从而增加所述晶圆201处理面的平整度。

本实施例中，所述晶圆201的直径为270mm～330mm。

请参考图6，将所述晶圆201安装于所述安装区，使所述晶圆201背面朝向所述接触面。

具体的，本实施例中，使所述晶圆201的背面与所述第一弹性结构230贴合，并使所述第一弹性结构230吸附所述晶圆201。在其他实施例中，可以通过保持环夹持所述晶圆，使晶圆安装于所述安装区。

本实施例中，通过静电引领或真空吸附作用，使所述第一弹性结构230吸附所述晶圆201。

当所述第二弹性结构211中不具有第二气体时，所述晶圆201的厚度小于或等于第二弹性结构211表面与修整面之间的距离，则所述修整面凸出于所述晶圆201处理面。具体的，本实施例中，当所述第二弹性结构211中不具有第二气体时，所述晶圆201的厚度小于第二弹性结构211表面与修整面之间的距离，则所述整面齐平于所述晶圆处理面。

后续将所述晶圆安装于所述安装区之后，通过研磨垫对晶圆处理面进行研磨处理；通过所述修整环对所述研磨垫进行修整处理，增加所述研磨面的粗糙度。

本实施例中，所述研磨处理和修正处理的步骤如图7和图8所示。

请参考图7，将所述晶圆201安装于所述安装区之后，使晶圆201处理面与所述研磨面接触；使所述修整环222修整面与所述研磨面接触。

本实施例中，由于当所述第二弹性结构211中不具有第二气体时，所述晶圆201的厚度小于第二弹性结构211与修整面之间的距离，则当所述修整环222与研磨垫200的研磨面接触时，所述晶圆201未与所述研磨垫200接触。

本实施例中，使晶圆201处理面与所述研磨面接触，且修整面与研磨垫200研磨面接触的步骤包括：使所述研磨头220朝向所述研磨垫200运动，至所述修整环222的修整面与研磨垫200研磨面接触；所述修整环222的修整面与研磨垫200研磨面接触之后，使所述晶圆201处理面与研磨垫200研磨面接触。

本实施例中，使所述研磨头220朝向所述研磨垫200运动的步骤包括：使所述研磨头220位于所述研磨垫200正上方，且所述第一弹性结构230的长度方向平行于所述研磨面的法线方向；通过第一气体控制设备241向所述第一弹性结构230中通入第一气体，使所述第一弹性结构230长度增加，至修整环222的修整面与研磨面接触。

所述研磨头220位于所述研磨垫200正上方指的是所述研磨头220在所述研磨面所在平面内的投影位于所述研磨面内。

本实施例中，使所述晶圆201处理面与研磨垫200研磨面接触的步骤包括：通过第二气体控制设备242向所述第二弹性结构211中通入第二气体，使所述第二弹性结构211沿垂直于所述接触面方向的尺寸增加，至所述晶圆201处理面与研磨面接触。

所述第二弹性结构211沿垂直于所述接触面方向的尺寸增加，则使所述第二弹性结构211推动所述晶圆201朝所述研磨垫200研磨面移动，从而使晶圆201处理面与研磨面接触。

在其他实施例中，所述修整面齐平于所述晶圆处理面，使晶圆处理面与所述研磨面接触的步骤包括：通过所述第一弹性结构使所述研磨头朝所述研磨垫研磨面移动，至所述修整环修整面与研磨垫研磨面接触。

本实施例中，使所述修整环222与所述研磨垫200接触之后，还包括：通过所述第一弹性装置调节所述修整环222对研磨垫200施加的压力。

所述修整环222的修整面与所述研磨垫200的研磨面接触之后，通过调节向所述第一弹性结构230中通入的第一气体的体积，能够控制所述第一弹性结构230中的第一气体压强，从而控制所述修整环222对研磨垫200施加的压力。

本实施例中，所述研磨头接触面包括多个压力区，所述第二弹性装置包括分别与所述压力区对应的多个气囊。所述第二气体控制设备242包括多个分设备243，多个分设备243分别用于对各气囊充气，或抽出各气囊中的第二气体。

所述第二弹性装置包括多个气囊，能够通过控制各气囊中第二气体的压强，从而使气囊对晶圆201施加的压力较均匀，且能够灵活控制各晶圆201的各受力区的压力。

所述晶圆201处理面与研磨垫200的研磨面接触之后，通过分别调节向各个气囊中通入的第二气体的体积，能够控制所述各个气囊中第二气体的压强，从而控制各受力区晶圆201对研磨垫200施加的压力，进而使各受力区晶圆201对研磨垫200施加的压力相同或不相同，从而控制各受力区晶圆201的去除量。

本实施例中，向各气囊中的第二气体的材料相同，且所述第二气体与第一气体相同。具体的，所述第一气体和第二气体的材料为空气或氮气。在其他实施例中，向各气囊中的第一气体的材料可以不相同，所述第一气体与第二气体可以不相同。

由于当通过第一弹性结构230向所述研磨头220施加压力时，所述研磨头220向所述修整环222施加压力，且所述研磨头220向所述第二弹性结构211施加压力，从而对晶圆201施加压力。为了使所述修整环222和晶圆201均与所述研磨垫200接触，从而能够在后续对晶圆201研磨处理的过程中，对研磨垫200进行修整处理，由于第二弹性结构211施加给晶圆201的压力等于第二弹性结构211施加给研磨头220的压力，且等于研磨头220施加给第二弹性结构211的压力，研磨头220施加给第二弹性结构211的压力与研磨头220施加给修整环222的压力之和等于第一弹性结构230施加给研磨头220的压力。因此，所述第一弹性结构230施加给研磨头220的第一压力大于所述第二弹性结构211施加给晶圆201的第二压力。

所述第一压力大于第二压力，能够使修整环222和晶圆201均与所述研磨垫200接触，从而能够在后续对晶圆201研磨处理的过程中，对研磨垫200进行修整处理，从而能够提高效率。此外，所述修整环222和晶圆201均与所述研磨垫200接触，能够在平行于研磨面的方向上，增加修整环222对晶圆201的限制作用，从而能够防止晶圆201脱离研磨头220。

需要说明的是，本实施例中，所述晶圆201对研磨垫200施加压力的过程中，修整环222对所述研磨垫200进行修整。所述晶圆201对研磨垫200的压力大于零，修整环222对研磨垫200的压力大于零，则第一弹性结构230对研磨头220的压力大于第二弹性结构211对晶圆201的压力。

在其他实施例中，要使后续的研磨处理之后，进行所述修整处理，则在所述研磨处理过程中，所述修整环对研磨垫的压力为零。调节所述修整环对研磨垫的压力的步骤包括：使所述第一弹性结构对研磨头的压力等于第二弹性结构对晶圆的压力。

需要说明的是，当通过增加第二弹性结构211对晶圆201的压力，增加晶圆201对研磨垫200的压力时，由于第二弹性结构211对研磨头220的压力增加，如果所述第一弹性结构230对研磨头220的压力不变，则研磨头220对修整环222的压力减小，导致修整环222对研磨垫200的压力减小，修整环222对研磨垫200的修整力度减小。因此，若要增加晶圆201对研磨垫200的压力，而使所述修整环222对研磨垫200的压力保持不变，则既要增加第二弹性结构211对晶圆201压力，又要增加第一弹性结构230对研磨头220的压力。因此，若要增加晶圆201对研磨垫200的压力，而使所述修整环222对研磨垫200的压力保持不变，所述工作方法还包括：所述修整处理和研磨处理之前，向第一弹性结构230中通入第一气体，并向所述第二弹性结构211中通入第二气体。反之，若要减小晶圆201对研磨垫200的压力，而使所述修整环222对研磨垫200的压力保持不变，则既要减小第二弹性结构211对晶圆201压力，又要减小第一弹性结构230对研磨头220的压力，即所述工作方法还包括：所述修整处理和研磨处理之前，抽出第一弹性结构230中的部分第一气体，并抽出所述第二弹性结构211中部分第二气体。

当增加第一弹性结构230对研磨头220的压力时，所述研磨头220对修整环222的压力增加，从而能够增加修整环222对研磨垫200的压力。由于研磨垫200、修整环222和研磨头220围成的容纳槽的尺寸变化较小，所述第二弹性装置的变形较小，从而第二弹性装置对晶圆201的压力不变，晶圆201对研磨垫200的压力不变。因此，若要增加修整环222对研磨垫200的压力，且使晶圆201对研磨垫200的压力保持不变，只要增加第一弹性结构230对研磨头220的压力即可，即，所述工作方法还包括：所述修整处理和研磨处理之前，向第一弹性结构230中通入第一气体。反之，若要减小修整环222对研磨垫200的压力，且使晶圆201对研磨垫200的压力保持不变，则减小第一弹性结构230对研磨头220的压力即可，即所述工作方法还包括：所述修整处理和研磨处理之前，抽出部分第一弹性结构230中的第一气体。

请参考图8，通过所述研磨头220带动晶圆201和修整环222移动，使研磨垫200对晶圆201处理面进行研磨处理，并使所述修整环222对所述研磨垫200研磨面进行修整处理，增加所述研磨面的粗糙度。

所述研磨处理和修整处理的步骤包括：使所述晶圆201处理面相对于所述研磨垫200研磨面平移；在所述平移过程中，使所述研磨垫200绕研磨垫200的中心轴旋转。

本实施例中，所述第二弹性结构211施加给研磨头220的第一压力大于所述第二弹性结构211施加给晶圆201的第二压力，则所述修整环222对研磨垫200的压力大于零，所述晶圆201对研磨垫200的压力大于零。因此，当通过所述研磨头220带动晶圆201和修整环222运动的过程中，所述研磨垫200对晶圆201处理面进行研磨处理的同时，所述修整环222对所述研磨垫200进行修整处理。

第一弹性结构230施加给研磨头220的压强为第一压强；各气囊对晶圆施加的压强相等。所述第二弹性结构211施加给晶圆201的压强为第二压强；所述修整环222对研磨垫200的压强为第三压强。所述第三压强乘以修整面的面积加第二压强乘以处理面面积等于第一压强乘以接触面的面积。

如果第三压强大于第二压强，且第三压强与第二压强的差值过大，则容易导致与晶圆201接触的研磨垫200发生变形，从而导致研磨垫200对晶圆201处理面施加的压力不均匀，从而导致所述晶圆201处理面的平整度较低。如果第二压强大于第三压强，且第二压强与第三压强的差值过大，则容易导致与修整环222接触的研磨垫200发生变形，从而导致修整环222对研磨垫的修整效果较差，研磨垫200的研磨面的粗糙度不均匀，从而容易影响对晶圆201的研磨处理后处理面的平整度。具体的，所述第二压强与第三压强之差的绝对值为小于1psi。

本实施例中，如果所述第二压强过大，所述研磨垫200与晶圆201之间的摩擦力较大，从而容易导致所述晶圆处理面较粗糙，且容易增加研磨垫的损耗；如果所述第二压强过小容易降低研磨处理的效率。具体的，本实施例中，所述第二压强为3psi～4psi。

如果所述第一压强过大，容易导致所述修整环222对研磨垫200的压力过大，从而容易增加修整涂层的损耗；如果所述第一压强过小，容易降低修整环222对研磨垫200的压力，从而降低所述修整处理的效率。具体的，本实施例中，所述第一压强为3psi～5psi。

本实施例中，在平移过程中，所述处理面中心经过所述研磨面中心、以及所述研磨面边缘上的任意一点。

所述平移过程中，使所述研磨垫200绕所述研磨垫中心轴旋转，且所述处理面中心经过所述研磨面中心、以及所述研磨面边缘上的任意一点，则能够使研磨垫200研磨面内各区域均能够对晶圆201进行研磨，且能够使修整环222对研磨垫200研磨面内各区域均进行修整处理。因此，所述形成方法能够有效利用所述研磨垫200，进而能够降低成本。

本实施例中，所述研磨处理和修整处理的步骤还包括：所述平移过程中，使所述研磨头220沿垂直于所述接触面的直线旋转。

所述平移过程中，使所述研磨头220沿垂直于所述接触面的直线旋转，能够减小所述沟槽221对研磨垫200修整处理的均匀性的影响，从而能够提高研磨垫200的修整质量。

需要说明的是，在其他实施例中，当所述修整环施加给研磨垫的压力为零时，所述研磨处理的过程中，不对所述研磨垫进行修整。可以在所述研磨处理之后，对所述研磨垫进行修整处理。即，在所述平移过程中，使所述修整环对研磨垫的压力为零。

具体的，所述研磨处理之后，修正处理之前，所述加工方法还包括：使所述研磨头释放所述晶圆。或者，使所述修整环对研磨垫的压力为零的步骤包括：使所述第一弹性结构施加给研磨头的压力等于所述第二弹性结构施加给晶圆的压力。对所述研磨垫进行修整处理之前，所述修正处理之后，所述加工方法还包括：使所述研磨头释放所述晶圆；或者，所述研磨处理之后，修正处理之前，所述工作方法还包括：通过所述第一压力控制装置使所述修整环对研磨垫的压力大于零；通过所述第二压力控制装置使所述晶圆与研磨垫的压力为零。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (10)

1.一种晶圆加工装置，其特征在于，包括：

研磨垫，所述研磨垫包括研磨面，用于对晶圆进行研磨；

研磨头，所述研磨头包括接触面，所述接触面包括安装区和包围所述安装区的修整区，所述安装区用于安装晶圆；

固定于所述接触面修整区的修整环，所述修整环用于对所述研磨面进行研磨，增加所述研磨面的粗糙度。

2.如权利要求1所述的晶圆加工装置，其特征在于，所述修整环包括：位于所述接触面修整区的基材和位于所述基材表面的修整涂层，所述修整涂层用于对研磨垫进行修整。

3.如权利要求1所述的晶圆加工装置，其特征在于，所述修整涂层的材料为金刚石；所述基材的材料为镍。

4.如权利要求1所述的晶圆加工装置，其特征在于，所述修整环的宽度为4cm～6cm。

5.如权利要求1所述的晶圆加工装置，其特征在于，所述修整环为圆环，所述修整环中具有沟槽，所述沟槽沿所述修整环直径方向自所述修整环外壁贯穿至所述修整环内壁。

6.如权利要求1所述的晶圆加工装置，其特征在于，还包括：第一压力控制装置，第一压力控制装置控制所述研磨头对修整环的压力；第二压力控制装置，第二压力控制装置控制晶圆对研磨垫的压力；

所述第一压力控制装置包括：连接所述研磨头的第一弹性结构，所述第一弹性结构用于通入第一气体，对所述研磨头施加第一压力；连接所述第一弹性结构的第一气体控制设备，第一气体控制设备控制所述第一弹性结构中第一气体的压强；或者，所述第一压力控制装置包括：连接所述研磨头的活塞，用于推动所述研磨头沿垂直于所述接触面的方向移动；

所述第二压力控制装置包括位于所述安装区表面的第二弹性结构，所述第二弹性结构用于与晶圆接触，所述第二弹性结构用于通入第二气体，对晶圆施加第二压力；连接所述第二弹性结构的第二气体控制设备，第二气体控制设备控制所述第二弹性结构中通入的第二气体的压强。

7.一种晶圆加工装置的工作方法，其特征在于，包括：

提供如权利要求1至权利要求6任意一项所述的晶圆加工装置；

提供晶圆，所述晶圆包括相对的处理面和背面；

将所述晶圆安装于所述安装区，使所述晶圆背面朝向所述接触面；

将所述晶圆安装于所述安装区之后，通过研磨垫对晶圆处理面进行研磨处理；

通过所述修整环对所述研磨垫进行修整处理，增加所述研磨面的粗糙度。

8.如权利要求7所述的晶圆加工装置的工作方法，其特征在于，所述研磨处理和修整处理的步骤包括：使所述晶圆处理面相对于所述研磨垫研磨面平移；

在所述平移过程中，使所述研磨垫绕所述研磨垫的中心轴旋转；所述晶圆处理面的中心经过所述研磨面中心、以及所述研磨面边缘上的任意一点。

9.如权利要求7所述的晶圆加工装置的工作方法，其特征在于，所述研磨处理和修整处理的步骤还包括：所述平移过程中，使所述研磨头沿垂直于所述接触面的直线旋转。

10.如权利要求7所述的晶圆加工装置的工作方法，其特征在于，所述晶圆加工装置还包括：第一压力控制装置，第一压力控制装置控制所述修整环对研磨垫的压力；第二压力控制装置，第二压力控制装置控制晶圆对研磨垫的压力；

在对晶圆进行研磨处理的过程中，对研磨垫进行修整处理；或者，所述研磨处理之后，对所述研磨垫进行修整处理；

当所述研磨处理之后，对所述研磨垫进行修整处理时，所述研磨处理之后，修正处理之前，还包括：使所述研磨头释放所述晶圆；或者，所述研磨处理之后，修正处理之前，所述工作方法还包括：通过所述第一压力控制装置使所述修整环对研磨垫的压力大于零；通过所述第二压力控制装置使所述晶圆与研磨垫的压力为零。