CN109262449A - 分离式卡盘装置以及晶元的研磨工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种分离式卡盘装置以及晶元的研磨工艺，所述分离式卡盘装置包括：内卡盘，用于承托晶元的中心部分，并吸附晶元；外卡盘，用于承托晶元的外缘部分；抛光布，用于保护晶元，所述抛光布位于所述内卡盘和/或所述外卡盘上；以及与所述内卡盘和/或所述外卡盘连接的升降装置，所述升降装置用于控制所述外卡盘与所述内卡盘的高度位置。在本发明提供的分离式卡盘装置中，利用内卡盘吸附抛光布以及晶元，利用外卡盘辅助支撑抛光布以及晶元，并在清洗抛光布的时候，降低外卡盘的位置使抛光布的边缘部分完全裸露出来，从而达到彻底清洗抛光布的目的，避免了存留在抛光布和卡盘之间的研磨液对晶元的腐蚀。

Description

分离式卡盘装置以及晶元的研磨工艺
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种分离式卡盘装置以及晶元的研磨工艺。
背景技术
晶元(Wafer)，是生产集成电路所用的载体，广泛应用于半导体技术领域，对于晶元来说，晶元表面的缺陷能级是最重要的参数。晶元最常见的缺陷是在晶元中间出现环状的微差干涉，即在晶元同一半径处会出现连成环状的浅坑，发明人发现这些环状的微差干涉主要是由于晶元在研磨工艺过程中的碱性研磨液腐蚀造成的。
参阅图1～4，晶元3在研磨的过程中，被放置在一圆形卡盘1上，卡盘1上具有若干环状通孔，用于抽真空以吸附晶元3，在卡盘上设置一抛光布2，所要研磨的晶元3放置在抛光布2上，抛光布2用于保护晶元，抛光布2被粘附在圆形卡盘1上，由于抛光布2是多孔材质，可以传递负压吸力，同时又由于抛光布材质较软，可以避免较硬的卡盘与晶元直接接触，造成背面损伤。在晶元研磨后，取下研磨好的晶元，利用清洗装置4对抛光布2进行清洗，但是抛光布2和卡盘1边缘之间的碱性的研磨液难以清洗。当晶元再次放置在抛光布2上时，抛光布2中的研磨液容易腐蚀晶元3，形成环状的浅坑31。
卡盘可绕圆心旋转，在同心旋转过程中，碱性的研磨液会由于离心力的作用向外扩散，然而这些碱性的研磨液较容易被困在抛光布和卡盘之间，久而久之这个环形区域就成了ph值极高的区域，如图4所示。每当晶元3与该区域接触，碱性研磨液就会对晶元进行腐蚀，最终造成较浅的凹坑，并聚集成环状。
现有的解决方案包括：
1、增加对抛光布的冲洗时间，尽量使抛光布冲洗干净，但是这会严重影响生产效率，且耗水量大。
2、增加抛光布更换频率，这样势必导致抛光布的使用量增多。
为此，有必要提供一种新的卡盘装置结构和研磨工艺来解决研磨液腐蚀晶元的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种分离式卡盘以及晶元的研磨工艺，以解决研磨液腐蚀晶元的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供一种分离式卡盘装置，包括：
内卡盘，用于承托晶元的中心部分，并吸附晶元；
外卡盘，用于承托晶元的外缘部分；
抛光布，用于保护晶元，所述抛光布位于所述内卡盘和/或所述外卡盘上；以及，
与所述内卡盘和/或所述外卡盘连接的升降装置，所述升降装置用于控制所述外卡盘与所述内卡盘的高度位置。
可选的，所述内卡盘包括若干环状支撑体，所述若干环状支撑体同心设置，且位于同一平面上。
可选的，相邻的两个环状支撑体之间设置有若干连接体，用于连接相邻的两个环状支撑体。
可选的，所述外卡盘包括至少一环状支撑体，当环状支撑体的数量大于等于两个时，所有环状支撑体同心设置，且位于同一平面上。
可选的，还包括旋转装置，所述旋转装置与所述内卡盘和所述外卡盘均连接，用于控制所述内卡盘和所述外卡盘旋转。
可选的，还包括清洗装置，所述清洗装置与所述内卡盘连接，用于清洗所述抛光布。
可选的，所述清洗装置包括：水箱、边缘支路以及中央干路，所述水箱与所述边缘支路以及所述中央干路均连接，所述边缘支路的喷水口朝向所述抛光布的边缘部分，所述中央干路穿过所述抛光布的中心位置，所述中央干路的喷水口由所述抛光布的中心位置朝向所述抛光布的边缘部分。
为了解决上述问题本发明还提供一种晶元的研磨工艺，包括以下步骤：
S1，利用所述升降装置控制所述内卡盘和所述外卡盘位于相同的高度位置；
S2，将所要研磨的晶元放置在所述内卡盘和所述外卡盘上进行研磨；
S3，取下研磨好的晶元，并利用所述升降装置控制所述外卡盘下降；
S4，清洗所述分离式卡盘装置，以去除所述分离式卡盘装置上的研磨液；
S5，重复执行S1～S4，以完成所有需要研磨的晶元。
可选的，在所述S2中还包括：对研磨中的晶元喷洒碱性研磨液。
可选的，在所述S4中，清洗所述分离式卡盘装置时，使所述内卡盘旋转。
在本发明提供的分离式卡盘装置中，利用内卡盘吸附抛光布以及晶元，利用外卡盘辅助支撑抛光布以及晶元，并在清洗抛光布的时候，降低外卡盘的位置使抛光布的边缘部分完全裸露出来，从而达到彻底清洗抛光布的目的，避免了存留在抛光布和卡盘之间的研磨液对晶元的腐蚀。
附图说明
图1是现有技术中晶元在研磨时与抛光布以及卡盘的位置关系示意图；
图2是现有技术中喷水装置清洗抛光布的示意图；
图3是现有技术中研磨液腐蚀晶元的示意图；
图4是研磨液容易聚集在卡盘上的位置示意图；
图5是本申请一实施例中晶元在研磨时与抛光布以及卡盘的位置关系示意图；
图6是本申请一实施例中清洗装置清洗抛光布的示意图；
图7是本申请一实施例中内卡盘与外卡盘的俯视图；
图8是本申请一实施例中内卡盘与外卡盘的立体示意图；
图9是本申请一实施例中外卡盘下降后与内卡盘的位置关系的立体示意图；
图1～4中：1-卡盘；2-抛光布；3-晶元；31-环状浅坑；4-清洗装置；
图5～图9中：11-内卡盘；111-环状支撑体；112-连接体；12-外卡盘；20-抛光布；30-晶元；40-清洗装置；41-水箱；42-边缘支路；43-中央干路；
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明提出的分离式卡盘以及晶元的研磨工艺作进一步详细说明。根据权利要求书和下面说明，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
实施例一
参阅图5～图9，本实施例提供一种分离式卡盘装置，包括：内卡盘11，用于承托晶元的中心部分，并吸附晶元30；外卡盘12，用于承托晶元30的外缘部分；以及与内卡盘11和/或外卡盘12连接的升降装置(图中未示出，本领域技术人员可以根据实际设计环境设计与其相适应的升降装置)，所述升降装置用于控制外卡盘12与内卡盘11的高度位置。在晶元30研磨时，外卡盘12升起至与内卡盘11相同的高度位置，对晶元30进行辅助支撑，保证晶元30旋转时无翘曲。在旋转过程中，外卡盘12与内卡盘11同步旋转；
具体的，内卡盘11包括若干环状支撑体111，所有的环状支撑体111同心设置，且位于同一平面上。环状支撑体111的尺寸由内至外逐渐增大，相邻的环状支撑体111之间的的缝隙可作为抽真空的位置。相邻的两个环状支撑体111之间设置有若干连接体112，用于连接相邻的两个环状支撑体。
进一步，外卡盘12包括至少一环状支撑体，当环状支撑体的数量大于等于两个时，所有环状支撑体同心设置，且位于同一平面上，其结构与内卡盘11的结构类似。由于外卡盘12用于承托晶元30的外缘部分，所以，外卡盘12的内径大于内卡盘11的外径。
为了便于晶元30的旋转，本实施例提供的分离式卡盘装置还包括旋转装置(图中未示出，本领域技术人员可以根据实际设计环境设计与其相适应的旋转装置)，所述旋转装置与内卡盘11和外卡盘12均连接，用于控制内卡盘11和外卡盘12同时旋转。
为了保护晶元30，在内卡盘11和/或外卡盘12上还铺设有抛光布20，当内卡盘11和外卡盘12处于同一高度位置时，抛光布20同时铺设在内卡盘11和外卡盘12上(抛光布20的外径尺寸依据外卡盘12的外径尺寸设计)，当外卡盘12降低时，抛光布20由内卡盘11承托吸附，这时候抛光布20的边缘部分处于完全裸露状态，在对抛光布20冲洗时，可以将抛光布20上的研磨液完全冲洗干净。
参阅图5，在本实施例提供的分离式卡盘装置中还包括清洗装置40，抛光布20的清洗由清洗装置40完成，清洗装置40与内卡盘11连接，用于清洗抛光布20。具体的，清洗装置40包括：水箱41、两个边缘支路42、一中央干路43，其中水箱41与两个边缘支路42以及中央干路43均连接，两个边缘支路42的喷水口朝向抛光布20的边缘部分，中央干路43穿过抛光布20的中心位置，由抛光布20的中心位置向周围喷洒清洗，在清洗装置40清洗的过程中，外卡盘12下降，使抛光布20最容易储藏研磨液的边缘部分完全裸露出来，从而可以彻底清洗抛光布20，那么当在次研磨晶元的时候，抛光布上不存在研磨液，也就不会造成对晶元的腐蚀。
进一步，水箱41中设置有水泵或其他泵水装置，清洗抛光布20所采用的是去离子水。
实施例二
本实施例提供一种晶元的研磨工艺，采用实施例一种提供的分离式卡盘装置，包括以下步骤：
S1，利用升降装置控制内卡盘11和外卡盘12位于相同的高度位置；
即内卡盘11和外卡盘12位于在同一平面上，从而对需要研磨的晶元一平稳的支撑，保证晶元旋转时无翘曲。
S2，将所要研磨的晶元放置在内卡盘11和外卡盘12上进行研磨；
研磨的过程中内卡盘11和外卡盘12同步旋转，并对研磨中的晶元喷洒碱性研磨液，以促进研磨。
S3，取下研磨好的晶元，并利用升降装置控制所述外卡盘下降，以使抛光布的边缘最容易储存研磨液的位置完全裸露出来，从而便于清洗。
S4，清洗所述分离式卡盘装置，以去除所述分离式卡盘装置上的研磨液；其中在清洗所述分离式卡盘装置时，使所述内卡盘旋转。
S5，重复执行S1～S4，以完成所有需要研磨的晶元。
由于抛光布的边缘完全裸露出来，所以清洗装置可以彻底的清洗干净储存在抛光布中的研磨液，避免了对晶元的腐蚀。
综上所述，在本发明提供的分离式卡盘装置中，利用内卡盘吸附抛光布以及晶元，利用外卡盘辅助支撑抛光布以及晶元，并在清洗抛光布的时候，降低外卡盘的位置使抛光布的边缘部分完全裸露出来，从而达到彻底清洗抛光布的目的，避免了存留在抛光布和卡盘之间的研磨液对晶元的腐蚀。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims (10)

1.一种分离式卡盘装置，其特征在于，包括：
内卡盘，用于承托晶元的中心部分，并吸附晶元；
外卡盘，用于承托晶元的外缘部分；
抛光布，用于保护晶元，所述抛光布位于所述内卡盘和/或所述外卡盘上；以及，
与所述内卡盘和/或所述外卡盘连接的升降装置，所述升降装置用于控制所述外卡盘与所述内卡盘的高度位置。
2.如权利要求1所述的分离式卡盘装置，其特征在于，所述内卡盘包括若干环状支撑体，所述若干环状支撑体同心设置，且位于同一平面上。
3.如权利要求2所述的分离式卡盘装置，其特征在于，相邻的两个环状支撑体之间设置有若干连接体，用于连接相邻的两个环状支撑体。
4.如权利要求1所述的分离式卡盘装置，其特征在于，所述外卡盘包括至少一环状支撑体，当环状支撑体的数量大于等于两个时，所有环状支撑体同心设置，且位于同一平面上。
5.如权利要求1所述的分离式卡盘装置，其特征在于，还包括旋转装置，所述旋转装置与所述内卡盘和所述外卡盘均连接，用于控制所述内卡盘和所述外卡盘旋转。
6.如权利要求1所述的分离式卡盘装置，其特征在于，还包括清洗装置，所述清洗装置与所述内卡盘连接，用于清洗所述抛光布。
7.如权利要求6所述的分离式卡盘装置，其特征在于，所述清洗装置包括：水箱、边缘支路以及中央干路，所述水箱与所述边缘支路以及所述中央干路均连接，所述边缘支路的喷水口朝向所述抛光布的边缘部分，所述中央干路穿过所述抛光布的中心位置，所述中央干路的喷水口由所述抛光布的中心位置朝向所述抛光布的边缘部分。
8.一种晶元的研磨工艺，采用如权利要求1～7任意一项所述的分离式卡盘装置，包括以下步骤：
S1，利用所述升降装置控制所述内卡盘和所述外卡盘位于相同的高度位置；
S2，将所要研磨的晶元放置在所述内卡盘和所述外卡盘上进行研磨；
S3，取下研磨好的晶元，并利用所述升降装置控制所述外卡盘下降；
S4，清洗所述分离式卡盘装置，以去除所述分离式卡盘装置上的研磨液；
S5，重复执行S1～S4，以完成所有需要研磨的晶元。
9.如权利要求8所述的晶元的研磨工艺，其特征在于，在所述S2中还包括：对研磨中的晶元喷洒碱性研磨液。
10.如权利要求8所述的晶元的研磨工艺，其特征在于，在所述S4中，清洗所述分离式卡盘装置时，使所述内卡盘旋转。
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