CN109015345A - 研磨平台及研磨设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种研磨平台，包括第一真空吸附区和第二真空吸附区，第一真空吸附区上设有多个贯穿研磨平台的第一吸附孔，且至少有一个第一吸附孔位于第一真空吸附区的中心，其中，至少在部分第一吸附孔上设置有弹性吸附管，弹性吸附管的管体内设置有上下贯通的通孔，以暴露出第一吸附孔；第二真空吸附区位于第一真空吸附区的外围，第二真空吸附区上设有多个贯穿研磨平台的第二吸附孔。本发明的研磨平台，能有效解决因硅晶圆表面的不平整而造成的硅晶圆与研磨平台之间的吸附力不强的问题，提高研磨过程的稳定性和安全性，从而有助于提高研磨良率，提高生产效率。采用本发明的研磨设备，能够提高研磨过程中的安全性，提高取样效率。

Description

研磨平台及研磨设备

技术领域

本发明涉及晶圆制造领域，特别是涉及一种研磨平台及研磨设备。

背景技术

硅晶圆(wafer)即表面没有制作任何器件的晶圆，是制造半导体芯片最基础也是最重要的材料。硅晶圆的生产流程包括多个步骤，比如先将在自然界中以硅酸盐或二氧化硅的形式广泛存在于岩石、砂砾中的硅原料进行提炼及提纯以得到电子级硅材料，然后进行单晶硅生长生成单晶硅棒，之后按客户需要的尺寸将单晶硅棒进行切割和研磨，将凹凸的切痕磨掉，再用化学机械抛光工艺使其至少一面光滑如镜，硅晶圆的生产过程就算基本完成。

随着半导体制造技术的发展，硅晶圆的尺寸越来越大，12寸的硅晶圆已经成为市场主流，这对硅晶圆的品质提出了越来越高的要求，也因此针对硅晶圆需要进行多个项目的测试，要取片快/检测快/测试全，这样才能在最短时间内得到硅晶圆的品质数据。其中取片后的工序就是研磨样片，晶块研磨设备就是将单晶硅棒上切下的厚度在2-3mm左右的晶块进行面的研磨，最后得到厚度和平面度均符合测试标准的晶圆。现有的晶块研磨设备存在的最大问题是，由于现有的普通的研磨平台为热处理后的金属材质的硬平台，在晶块的面平整度不是很好的情况下，研磨平台对晶块的真空吸附效果很差，无法对晶块进行有效研磨，甚至会导致晶块在研磨过程中从研磨平台飞出，不仅造成经济损失，且飞出的晶块还可能伤到工作人员，存在极大的安全隐患。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种研磨平台及研磨设备，用于解决现有技术中因晶块表面不平整，研磨平台对晶块表面的真空吸附效果不好，导致晶块容易从研磨平台表面飞出去等问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种研磨平台，所述研磨平台包括第一真空吸附区和第二真空吸附区，所述第一真空吸附区上设有多个贯穿所述研磨平台的第一吸附孔，且至少有一个所述第一吸附孔位于所述第一真空吸附区的中心，其中，至少在部分所述第一吸附孔上设置有弹性吸附管，所述弹性吸附管的管体内设置有上下贯通的通孔，以暴露出所述第一吸附孔；所述第二真空吸附区位于所述第一真空吸附区的外围，所述第二真空吸附区上设有多个贯穿所述研磨平台的第二吸附孔。

优选地，所述弹性吸附管的数量为多个，多个所述弹性吸附管以所述第一真空吸附区的中心呈中心对称分布。

优选地，所述第一真空吸附区上分布有5个所述弹性吸附管，其中，一个所述弹性吸附管位于所述第一真空吸附区的中心，其他4个所述弹性吸附管以所述第一真空吸附区的中心呈中心对称分布。

优选地，位于所述第一真空吸附区的中心的所述弹性吸附管的直径大于位于所述中心以外的位置的所述弹性吸附管的直径。

优选地，位于所述第一真空吸附区的中心的所述弹性吸附管的直径介于20～40mm之间。

优选地，所述研磨平台上还设有若干个横向沟槽和若干个纵向沟槽，若干个所述横向沟槽和若干个所述纵向沟槽纵横交错排布，以于所述研磨平台表面形成包括若干个交点的网格区域；所述网格区域自所述第一真空吸附区延伸至所述第二真空吸附区；所述第一吸附孔位于所述第一真空吸附区内的所述交点处，所述第二吸附孔位于所述第二真空吸附区内的所述交点处。

优选地，所述第一吸附孔和所述第二吸附孔的直径均介于1～3mm之间。

优选地，所述第一吸附孔连接至第一真空吸附装置，所述第二吸附孔连接至第二真空吸附装置。

优选地，所述第一真空吸附区和所述第二真空吸附区一体无缝连接。

在另一示例中，所述第一真空吸附区和所述第二真空吸附区可拆卸连接。

优选地，所述弹性吸附管的材质为橡胶，所述弹性吸附管的底部呈吸盘状，以使所述弹性吸附管能固定在所述第一真空吸附区。

优选地，所述弹性吸附管的高度介于1.0～1.5mm之间。

本发明还提供一种研磨设备，所述研磨设备包括如上述任一方案中所述的研磨平台。

如上所述，本发明的研磨平台及研磨设备，具有以下有益效果：本发明的研磨平台通过改善的结构设计，使得研磨平台对晶圆片的真空吸附效果极大改善，因而即便晶圆片与所述研磨平台接触的表面不平整，也能和整个研磨平台很好地贴合，从而使得研磨过程能够顺利进行，有助于提高研磨效果，提高晶圆取样效率。

附图说明

图1显示为本发明的研磨平台的平面结构示意图。

图2显示为图1中的弹性吸附管的平面结构示意图。

图3显示为图1中的弹性吸附管的截面结构示意图。

元件标号说明

1 第一真空吸附区

11 第一吸附孔

2 弹性吸附管

21 通孔

22 辅助通孔

3 第二真空吸附区

31 第二吸附孔

41 横向沟槽

42 纵向沟槽

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

请参阅图1至图3。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质技术内容的变更下，当亦视为本发明可实施的范畴。

如图1所示，本发明提供一种研磨平台，所述研磨平台适用于取片后的研磨样片工序，所述研磨平台包括第一真空吸附区1和第二真空吸附区3，所述第一真空吸附区1上设有多个贯穿所述研磨平台的第一吸附孔11，且至少有一个所述第一吸附孔11位于所述第一真空吸附区1的中心，其中，至少在部分所述第一吸附孔11上设置有弹性吸附管2，所述弹性吸附管2的管体内设置有上下贯通的通孔21，以暴露出所述第一吸附孔11；所述第二真空吸附区3位于所述第一真空吸附区1的外围，所述第二真空吸附区3上设有多个贯穿所述研磨平台的第二吸附孔31。

所述第一真空吸附区1和所述第二真空吸附区3的具体形状和尺寸可以根据需要设置，尤其是根据待研磨的硅晶圆的尺寸设置，本实施例中，所述第一真空吸附区1的形状为圆形，直径大于300mm,比如介于305～315mm之间，以适于放置300mm尺寸的硅晶圆；所述第二真空吸附区3可以环绕所述第一真空吸附区1设置，或者部分环绕所述第一真空吸附区1设置，本实施例中，所述第二真空吸附区3部分环绕所述第一真空吸附区1，所述第二真空吸附区3和所述第一真空吸附区1构成一矩形，其中，所述矩形的短边与所述第一真空吸附区1的直径相等。当然，所述第一真空吸附区1和所述第二真空吸附区3还可以有其他设置，具体不做限制。需要再做说明的是，本实施例中在描述数值时使用的“介于……之间”的描述均包含端点值，对此再后续内容中不再重复说明。

作为示例，所述弹性吸附管2的数量为多个，多个所述弹性吸附管2以所述第一真空吸附区1的中心呈中心对称分布。本实施例中，所述第一真空吸附区1上分布有5个所述弹性吸附管2，其中，一个所述弹性吸附管2位于所述第一真空吸附区1的中心，其他4个所述弹性吸附管2以所述第一真空吸附区1的中心呈中心对称分布。位于所述第一真空吸附区1的中心的所述弹性吸附管2的直径和位于所述中心以外的位置的所述弹性吸附管2的直径可以根据需要设置，可以相同，也可以不同，本实施例中，综合待研磨的硅晶圆的尺寸和设置的方便，将位于所述第一真空吸附区1的中心的所述弹性吸附管2的直径设置为位于所述中心以外的位置的所述弹性吸附管2的直径的2倍左右。具体的，将位于所述第一真空吸附区1的中心的所述弹性吸附管2的直径设置于20～40mm之间，而将位于所述中心位置以外的所述弹性吸附管2的直径设置在10～20mm之间，这样的设置能保证在尽量减小所述弹性吸附管2的设置数量的情况下还能保证待研磨的硅晶圆和研磨平台能实现很好的吸附贴合。

所述研磨平台表面可以是一个光滑表面，也可以根据需要布置网格线，以便能够将硅晶圆放置到预定的位置，且还可以于所述网格线的边缘处标记坐标值以便于定位。本实施例中，在所述研磨平台上设有若干个横向沟槽41和若干个纵向沟槽42，若干个所述横向沟槽41和若干个所述纵向沟槽42纵横交错排布，以于所述研磨平台表面形成包括若干个交点的网格区域；所述网格区域的长度大于所述第一真空吸附区1的直径，且所述网格区域的宽度不小于所述第一真空吸附区1的直径，所述网格区域自所述第一真空吸附区1延伸至所述第二真空吸附区3；所述第一吸附孔11位于所述第一真空吸附区1内的所述交点处，所述第二吸附孔31位于所述第二真空吸附区3内的所述交点处。所述横向沟槽41和所述纵向沟槽42除起到对位的作用，还可以在研磨过程中收纳因研磨而产生的颗粒，避免颗粒物四处扩散给硅晶圆造成损伤，而且，所述横向沟槽41和所述纵向沟槽42也在一定程度上起到增强所述研磨平台的吸附能力的作用。

所述第一吸附孔11和所述第二吸附孔31的直径可以根据需要设置，本实施中，所述第一吸附孔11和所述第二吸附孔31的直径相同，且均介于1～3mm之间，更具体的，比如设定为2mm，有助于保持各处的吸附力的一致。

为实现对所述第一真空吸附区1和所述第二真空吸附区3的彼此独立的真空控制，所述第一吸附孔11连接至第一真空吸附装置(未图示)，所述第二吸附孔31连接至第二真空吸附装置(未图示)，所述第一真空吸附装置和所述第二真空吸附装置可以相同，也可以不同，或者同样型号的吸附装置，根据待研磨物的表面情况不同而在研磨过程中使用不同的吸附功率。通过对不同区域的真空吸附的分开控制，因而在仅使用所述第一真空吸附区1进行研磨时，可以关闭所述第二真空吸附装置，节省电力消耗。

所述第一真空吸附区1和所述第二真空吸附区3可以是一体无缝连接，也可以是可拆卸连接，这样根据硅晶圆的大小不同，可以通过所述第二真空吸附区3的安装或拆卸来调整研磨区域的大小，最大程度实现研磨区域和硅晶圆尺寸的匹配，以尽量减少研磨过程中对不必要区域的污染。此外，还可以于所述第二真空吸附区3的外围继续设置第三真空吸附区(未图示)，以进一步增加研磨区域的大小的可调性。

所述弹性吸附管2需选择弹性好且表面柔软的材质，以避免吸附过程中对硅晶圆的磨损。作为示例，所述弹性吸附管2的材质为橡胶，所述弹性吸附管2的底部呈吸盘状，以使所述弹性吸附管2能固定在所述第一真空吸附区1，具体的底部表面的尺寸可以依需要而定，在大于所述横向沟槽41和所述纵向沟槽42的尺寸且不会遮挡相邻的所述第一吸附孔11的情况下越大越好。为增强吸附力，所述弹性吸附管2沿所述通孔21的周向还均匀分布有若干个辅助通孔22，具体如图2及图3所示，所述辅助通孔22的数量可以依据需要，综合所述弹性吸附管2的尺寸以及制造工艺的难度而综合设定，比如设置为3个及以上，本示例中，所述辅助通孔22的数量为6个，直径为2mm。

所述弹性吸附管2的高度根据需要以及所述弹性吸附管2的材质的弹性而设定，本实施例中，所述弹性吸附管2的高度介于1.0～1.5mm之间，因为本发明人经过反复的实验后发现在这个高度区间内，当在研磨过程中开启所述第一真空吸附装置后，所述弹性吸附管2在真空吸附力的作用下产生一定程度的收缩，通过调整真空吸附力，最终所述弹性吸附管2能够填充硅晶圆与所述研磨平台接触的表面的不平坦处而使整个硅晶圆表面与所述研磨平台产生良好的贴合，而且所述弹性吸附管2的表面本身为非金属材质，与硅晶圆表面有较好的贴合，因而整个研磨过程中所述硅晶圆能平稳地位于所述研磨平台上，不会发生错位，更不会飞出所述研磨平台，能够极大提升研磨效果，提高研磨过程中的安全性。

需要说明的是，所述弹性吸附管2的具体设置位置和设置数量可以根据待研磨硅晶圆的表面情况而定，本实施例中，本发明人根据本企业的硅晶圆的情况设定了所述弹性吸附管2的位置，因为大尺寸的单晶硅棒在切割过程中，切割刀容易产生漂移，导致切割出来的硅晶圆的表面平坦度很差，尤其是中心区域的厚度相较于边缘要小，因而本发明通过在所述第一真空吸附区1的中心设置所述弹性吸附管2，能够有效解决因硅晶圆中心不平坦导致硅晶圆和研磨平台不贴合导致真空吸附效果差，硅晶圆片在研磨过程中容易从研磨平台飞出等问题。但实际应用中，根据实际情况的差异，所述弹性吸附管2的设置还可以有其他调整，具体不做限制。所述弹性吸附管2的位置还可以根据待研磨物表面的平坦度情况不同而进行调整，在需要时还可以对所述弹性吸附管2进行拆除清洗、更换等作业。

本发明还提供一种使用了如上述任一方案中所述的研磨设备，由于研磨设备的具体结构为本领域技术人员所熟知，且采用了本发明的研磨平台的研磨设备在使用上和现有技术的研磨设备并无任何差异，故本实施例中对研磨设备的具体结构不再具体展开。

本发明的研磨平台和研磨设备尤其适用于取片后的研磨样片的工序，因为刚从硅棒上切割下来的硅晶圆表面平坦度通常较差，尤其是硅晶圆中心通常比周围要薄，因而采用本发明的研磨设备进行研磨能够保证研磨过程中硅晶圆和研磨平台表面很好的吸附，防止硅晶圆在研磨过程中从研磨平台表面飞出，保证研磨过程的稳定性和安全性，提高取样效率。

综上所述，本发明提供一种研磨平台，所述研磨平台包括第一真空吸附区和第二真空吸附区，所述第一真空吸附区上设有多个贯穿所述研磨平台的第一吸附孔，且至少有一个所述第一吸附孔位于所述第一真空吸附区的中心，其中，至少在部分所述第一吸附孔上设置有弹性吸附管，所述弹性吸附管的管体内设置有上下贯通的通孔，以暴露出所述第一吸附孔；所述第二真空吸附区位于所述第一真空吸附区的外围，所述第二真空吸附区上设有多个贯穿所述研磨平台的第二吸附孔。本发明的研磨平台，能有效解决因硅晶圆表面的不平整而造成的硅晶圆与研磨平台之间的吸附力不强的问题，通过改善硅晶圆和研磨平台之间的吸附情况，能有效避免研磨过程中硅晶圆飞出研磨片平台的现象，提高研磨过程的稳定性和安全性，从而有助于提高研磨效率，提高生产效率。采用本发明的研磨设备，能够提高研磨过程中的安全性，提高生产良率。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (13)

1.一种研磨平台，其特征在于，包括：

第一真空吸附区，所述第一真空吸附区上设有多个贯穿所述研磨平台的第一吸附孔，且至少有一个所述第一吸附孔位于所述第一真空吸附区的中心，其中，至少在部分所述第一吸附孔上设置有弹性吸附管，所述弹性吸附管的管体内设置有上下贯通的通孔，以暴露出所述第一吸附孔；

第二真空吸附区，位于所述第一真空吸附区的外围，所述第二真空吸附区上设有多个贯穿所述研磨平台的第二吸附孔。

2.根据权利要求1所述的研磨平台，其特征在于：所述弹性吸附管的数量为多个，多个所述弹性吸附管以所述第一真空吸附区的中心呈中心对称分布。

3.根据权利要求2所述的研磨平台，其特征在于：所述第一真空吸附区上分布有5个所述弹性吸附管，其中，一个所述弹性吸附管位于所述第一真空吸附区的中心，其他4个所述弹性吸附管以所述第一真空吸附区的中心呈中心对称分布。

4.根据权利要求3所述的研磨平台，其特征在于：位于所述第一真空吸附区的中心的所述弹性吸附管的直径大于位于所述中心以外的位置的所述弹性吸附管的直径。

5.根据权利要求4所述的研磨平台，其特征在于：位于所述第一真空吸附区的中心的所述弹性吸附管的直径介于20～40mm之间。

6.根据权利要求1所述的研磨平台，其特征在于：所述研磨平台上还设有若干个横向沟槽和若干个纵向沟槽，若干个所述横向沟槽和若干个所述纵向沟槽纵横交错排布，以于所述研磨平台表面形成包括若干个交点的网格区域；所述网格区域自所述第一真空吸附区延伸至所述第二真空吸附区；所述第一吸附孔位于所述第一真空吸附区内的所述交点处，所述第二吸附孔位于所述第二真空吸附区内的所述交点处。

7.根据权利要求1所述的研磨平台，其特征在于：所述第一吸附孔和所述第二吸附孔的直径均介于1～3mm之间。

8.根据权利要求1所述的研磨平台，其特征在于：所述第一吸附孔连接至第一真空吸附装置，所述第二吸附孔连接至第二真空吸附装置。

9.根据权利要求1所述的研磨平台，其特征在于：所述第一真空吸附区和所述第二真空吸附区一体无缝连接。

10.根据权利要求1所述的研磨平台，其特征在于：所述第一真空吸附区和所述第二真空吸附区可拆卸连接。

11.根据权利要求1所述的研磨平台，其特征在于：所述弹性吸附管的材质为橡胶，所述弹性吸附管的底部呈吸盘状，以使所述弹性吸附管能固定在所述第一真空吸附区。

12.根据权利要求1至11任一项所述的研磨平台，其特征在于：所述弹性吸附管的高度介于1.0～1.5mm之间。

13.一种研磨设备，其特征在于：所述研磨设备包括如权利要求1至12任一项所述的研磨平台。