CN113927472B - 一种用于改善晶圆抛光厚度均匀性的装置 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供一种用于改善晶圆抛光厚度均匀性的装置，包括补偿件，所述补偿件包括切边和弧形边，其中，所述切边与待抛光晶圆的大切边对齐后，所述补偿件与所述待抛光晶圆拼接成完整的圆形，所述补偿件的厚度与所述待抛光晶圆的厚度差大于等于‑0.04mm，且小于等于0.04mm。采用与待抛光晶圆大切边空缺部分配合的补偿件，补偿待抛光晶圆大切边与其它边缘的形变差异，对大切边位置处的受力进行平衡补偿，使待抛光晶圆大切边与其它边缘在抛光时受力一致，从而减小了大切边与其它边缘抛光后的厚度差，提高了整个晶圆的厚度均匀性。

Description

一种用于改善晶圆抛光厚度均匀性的装置

技术领域

本申请属于半导体元件制备领域，特别涉及一种用于改善晶圆抛光厚度均匀性的装置。

背景技术

晶圆是半导体领域常用的基础材料，如图1所示，晶圆10一般包括一个大切边11作为定位边，该大切边11用于确定晶圆10的晶轴方向。在实际应用中，晶圆的厚度均匀性是衡量晶圆质量的一个重要指标，例如，晶圆的厚度均匀性直接影响其下游产品声表器件中声波在晶圆表面的传播的稳定性，以及声表器件的滤波频率，因此，为了保证晶圆的厚度均匀性，在将晶圆应用于下游产品之前，需要对晶圆进行抛光处理。

现有的抛光设备如图2所示，包括抛光盘20、抛光垫30和抛光头40，将晶圆夹持在旋转的抛光头40内，通过向抛光头40施加一定的压力，将晶圆压在抛光垫30上。抛光垫30随着抛光盘20一起旋转，晶圆和抛光垫30之间流过由磨粒和化学试剂组成的抛光液，晶圆在化学反应和机械力的协同作用下实现抛光处理。其中，抛光头40包括用于夹持晶圆的定位环41，如图3所示，在抛光头40向抛光垫30方向施压时，定位环41使抛光垫30产生一定的形变，而晶圆的大切边与其他边缘不在同一圆周上，因此，大切边与晶圆其他边缘处的抛光垫30形变不同，导致抛光后晶圆大切边与其他边缘的厚度不一致。

发明内容

为解决现有技术中，大切边与晶圆其他边缘处的抛光垫形变不同，导致抛光后晶圆大切边与其他边缘的厚度不一致的问题。

本申请的目的在于提供一种用于改善晶圆抛光厚度均匀性的装置，包括补偿件，所述补偿件包括切边和弧形边，其中，所述切边与待抛光晶圆的大切边对齐后，所述补偿件与所述待抛光晶圆拼接成完整的圆形，所述补偿件的厚度与所述待抛光晶圆的厚度差大于等于-0.04mm，且小于等于0.04mm。

进一步地，还包括吸附膜，所述吸附膜包括连接边，所述连接边与所述补偿件的切边对齐连接，所述吸附膜用于覆盖并吸附于所述待抛光晶圆表面部分或全部，所述补偿件的厚度大于所述吸附膜的厚度，其中，所述吸附膜的其中一面与所述补偿件的顶面或底面在同一水平面。

进一步地，还包括第一缓冲环，所述第一缓冲环的内环直径与所述待抛光晶圆的直径相同，所述补偿件的弧形边与所述第一缓冲环的内环壁固定连接，所述补偿件与所述第一缓冲环的厚度相同。

进一步地，所述第一缓冲环与所述补偿件一体成型。

进一步地，还包括第二缓冲环，所述第二缓冲环的内环直径大于或等于所述待抛光晶圆的直径，所述第二缓冲环与所述补偿件的厚度相同。

进一步地，还包括第二缓冲环，所述第二缓冲环的内环直径大于或等于所述第一缓冲环的外环直径，所述第二缓冲环的厚度与所述第一缓冲环的厚度相同。

进一步地，所述第二缓冲环的环间距大于所述第一缓冲的环间距。

进一步地，所述补偿件为硬质材料。

进一步地，所述第一缓冲环为硬质材料。

进一步地，所述第二缓冲环均为硬质材料。

本申请实施例提供的一种用于改善晶圆抛光厚度均匀性的装置，采用与待抛光晶圆大切边空缺部分配合的补偿件，补偿待抛光晶圆大切边与其它边缘处的形变差异，对大切边位置处的受力进行平衡补偿，使待抛光晶圆大切边与其它边缘在抛光时受力一致，从而减小了大切边与其它边缘抛光后的厚度差。另外，补偿件、第一缓冲环与第二缓冲环的配合使用，不仅能够改善大切边与其他边缘部分的厚度均匀性，还能够改善待抛光晶圆边缘(包括大切边与其他边缘)与待抛光晶圆中间区域的厚度均匀性，从而提高晶圆整体的厚度均匀性，为下游产品的应用提供优质的晶圆材料。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中晶圆的结构示意图；

图2为现有技术中抛光设备的结构示意图；

图3为现有技术中抛光时，抛光垫发生形变的结构示意图；

图4为本申请实施例一所述的一种用于改善晶圆抛光厚度均匀性的装置的结构示意图；

图5为本申请实施例一所述的一种用于改善晶圆抛光厚度均匀性的装置与待抛光晶圆组合的结构示意图；

图6为本申请实施例二所述的一种用于改善晶圆抛光厚度均匀性的装置的结构示意图；

图7为本申请实施例二所述的一种用于改善晶圆抛光厚度均匀性的装置与待抛光晶圆组合的结构示意图；

图8为本申请实施例二所述的又一种用于改善晶圆抛光厚度均匀性的装置与待抛光晶圆组合的结构示意图；

图9为本申请实施例三所述的一种用于改善晶圆抛光厚度均匀性的装置的结构示意图；

图10为本申请实施例四所述的一种用于改善晶圆抛光厚度均匀性的装置的结构示意图；

图11为应用本申请实施例四所述的一种用于改善晶圆抛光厚度均匀性的装置后，抛光垫发生形变的结构示意图；

图12为本申请实施例四所述的又一种用于改善晶圆抛光厚度均匀性的装置的结构示意图。

附图标记说明

10-晶圆，11-大切边，20-抛光盘，30-抛光垫，40-抛光头，41-定位环，100-待抛光晶圆，200-补偿件，210-切边，220-弧形边，300-吸附膜，310-连接边，400-第一缓冲环，500-第二缓冲环。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“前”、“后”、“左”和“右”等指示的方位或位置关系为基于本申请工作状态下的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”和“第四”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

实施例一

为解决现有技术中，抛光后晶圆大切边与其他边缘的厚度不一致的问题。如图4和图5所示，本申请实施例提供一种用于改善晶圆抛光厚度均匀性的装置，包括补偿件200，所述补偿件200包括切边210和弧形边220，其中，所述切边210与待抛光晶圆100的大切边110对齐后，所述补偿件200与所述待抛光晶圆100拼接成完整的圆形，所述补偿件的厚度与所述待抛光晶圆的厚度差大于等于-0.04mm，且小于等于0.04mm。

在对待抛光晶圆100进行抛光时，将待抛光晶圆100和补偿件200放置于定位环内，如图5所示，补偿件200将待抛光晶圆100大切边空缺部分填充，所述补偿件200的厚度与所述待抛光晶圆100的厚度基本相同，即补偿件200的厚度与所述待抛光晶圆100的厚度差在允许误差±0.04mm范围内，从而使得待抛光晶圆100和补偿件200拼接成一个完整的圆形。另外，由于与待抛光晶圆100相比，补偿件200的尺寸相对比较小，不容易固定并安装平稳，因此，在安装时，可以配合采用胶带将补偿件200与抛光晶圆100粘结在一起，一方面便于将补偿件200平稳安装在抛光头内，另一方面，能够防止补偿件200在抛光过程中发生移动。

本申请实施例中的补偿件200补偿了待抛光晶圆100大切边与其它边缘处抛光垫的形变差异，对大切边位置处的受力进行了平衡补偿，使待抛光晶圆100大切边与其它边缘在抛光时受力一致，从而减小了大切边与其它边缘抛光后的厚度差，提高了晶圆边缘的厚度均匀性。

需要说明的是，补偿件200主要用于抛光时，填充待抛光晶圆100大切边空缺部分，以使得待抛光晶圆100大切边与其它边缘在抛光时受力一致，因此，补偿件200的材质应该选用硬质材料，例如补偿件200可采用环氧树脂制备而成。更为优选的，补偿件200可以采用与待抛光晶圆100耐磨性相同或相近的材质，这样能够保证相同抛光强度下，抛光的一致性。

还需要说明的是，本申请实施例对补偿件200的尺寸不进行限定。例如，待抛光晶圆100一般包括4寸规格的晶圆、6寸规格的晶圆或8寸规格的晶圆，对应于不同规格的待抛光晶圆100，可以选用与待抛光晶圆100尺寸相适配的补偿件200。例如，可以选用与4寸规格的晶圆适配的补偿件200，或者，选用与6寸规格的晶圆适配的补偿件200，或者，选用与8寸规格的晶圆适配的补偿件200。也就是说，可以制备一套补偿件，该套补偿件可以包括能够与多种规格的晶圆相适配的不同尺寸的补偿件，其中，适配不同规格的晶圆补偿件的结构相同，尺寸不同。

还需要说明的是，本申请实施例中优选补偿件的厚度与所述待抛光晶圆的厚度相同，但是，在机械制造时，往往存在一定的机械误差，因此，本申请实施例中的补偿件的厚度与所述待抛光晶圆的厚度差允许在±0.04mm范围内。经过试验证明，厚度差在±0.04mm范围内，并不影响补偿件对大切边位置处的受力平衡补偿。

实施例二

上述实施例一中，每次抛光时，都需要用胶带将待抛光晶圆100与补偿件200固定在一起，比较麻烦，基于此，如图6和图7所示，本申请实施例提供一种用于改善晶圆抛光厚度均匀性的装置，与实施例一基本相同，不同之处在于，实施例二还包括吸附膜300，所述吸附膜300包括连接边310，所述连接边310与所述补偿件200的切边对齐连接，所述吸附膜300用于覆盖并吸附于所述待抛光晶圆100表面部分或全部，所述补偿件200的厚度大于所述吸附膜300的厚度，其中，所述吸附膜300的其中一面与所述补偿件200的顶面或底面在同一水平面面。

如图6所示，吸附膜300包括一个连接边310，所述连接边310与补偿件200的切边210对齐连接，使吸附膜300与补偿件200固定连接在一起，本申请对吸附膜300与补偿件200固定连接方式不进行限定。例如，吸附膜300的连接边310与补偿件200可以通过胶接在一起；又例如，吸附膜300的连接边310与补偿件200可以通过热熔连接在一起。

本申请实施例中的吸附膜300不仅起到固定补偿件200的作用，还可以起到平衡其覆盖于待抛光晶圆100部分的压力。其中，吸附膜300的厚度远小于补偿件200的厚度，以不影响抛光垫的形变为准。在抛光时，如图7所示，将补偿件200与待抛光晶圆100对齐拼接后，吸附膜300可以通过静电吸附作用或者亲水吸附作用等，自动吸附于待抛光晶圆100的表面，从而将补偿件200与待抛光晶圆100相对固定在一起，便于将补偿件200安装于抛光头内，并且可以防止在抛光过程中补偿件200移动。

吸附膜300的其中一面可以与补偿件200的顶面或底面对齐连接，连接后，吸附膜300的其中一面与所述补偿件200的顶面或底面在同一水平面，吸附膜300的另一面与补偿件200的顶面或底面呈阶梯状结构。吸附膜300吸附于待抛光晶圆表面后，吸附膜300与补偿件200的顶面或底面处于同于水平面上，使吸附膜300不受其他外力影响，能够牢固地吸附在待抛光晶圆表面。另外，为了防止吸附膜300影响抛光面，可以将吸附膜300吸附于待抛光晶圆100的非抛光面。例如，待抛光晶圆100的正面为抛光面，则在抛光时，将吸附膜300吸附于待抛光晶圆100的背面。

需要说明的是，本申请实施例对吸附膜的形状，大小不进行限定，只要能够与待抛光晶圆100表面接触，覆盖于所述待抛光晶圆表面部分或全部，并且，能够吸附于待抛光晶圆100表面即可。例如，吸附膜300可以如图7所示的包括两个弧形边，吸附膜300吸附于待抛光晶圆100表面后，两个弧形边刚好与待抛光晶圆100的部分外边缘对齐；又例如，吸附膜300可以与待抛光晶圆100的表面形状完全相同，吸附膜300吸附于待抛光晶圆100表面后，吸附膜300完全覆盖于待抛光晶圆100表面；再例如，如图8所示，吸附膜300可以为不规则形状。

还需要说明的是，本申请实施例对吸附膜的材质不进行限定，例如，可以是PE或PVC材质。

本实施中，补偿件固定连接有一个吸附膜，在抛光时，吸附膜能够吸附在待抛光晶圆100表面，进而将补偿件与待抛光晶圆100固定在一起，省去了实施例一中，每次抛光时需要用胶带将待抛光晶圆100与补偿件200固定在一起的步骤。

实施例三

如图9所示，本申请实施例提供一种用于改善晶圆抛光厚度均匀性的装置，与实施例一基本相同，不同之处在于，实施例三还包括第一缓冲环400，所述第一缓冲环400的内环直径与所述待抛光晶圆100的直径相同，所述补偿件200的弧形边与所述第一缓冲环400的内环壁固定连接，所述补偿件200与所述第一缓冲环400的厚度相同。

在抛光时，第一缓冲环400套在待抛光晶圆100外，与第一缓冲环400固定连接的补偿件200与待抛光晶圆100的大切边对齐，补偿件200填充待抛光晶圆100的大切边空缺部分，以平衡补偿大切边位置处的受力，使得待抛光晶圆100大切边与其它边缘在抛光时受力一致。

本实施例中，采用第一缓冲环400与待抛光晶圆100直接套接的方式，一方面可以对待抛光晶圆100起到限位的作用，并且能够保证补偿件200始终与待抛光晶圆100相贴合；另一方面，第一缓冲环400本身是一个完整且均匀的圆环状结构，因此，第一缓冲环400安装于抛光头的定位环内受压后，第一缓冲环400周边的抛光垫的形变量是相同的，因此，第一缓冲环400本身可以进一步改善待抛光晶圆100整体边缘厚度的均匀性。

其中，补偿件200与所述第一缓冲环400的厚度相同。第一缓冲环400的顶面与补偿件200的顶面在同一水平面上，第一缓冲环400的底面与补偿件200的底面在同一水平面上。待抛光晶圆100放置于第一缓冲环400内，待抛光晶圆100的大切边空缺部分刚好由补偿件200填充，形成完整的圆形。

需要说明的是，本申请实施例第一缓冲环400的材质应该选用硬质材料，例如第一缓冲环400采用环氧树脂制备而成。优选的，第一缓冲环400可以采用与待抛光晶圆100耐磨性相同或相近的材质，这样能够保证相同抛光强度下，抛光的一致性。另外，第一缓冲环400与补偿件200可以选用相同的材质，也可以选用不同的材质，本申请对此不进行限定。例如，第一缓冲环400与补偿件200均采用环氧树脂制备而成。如果第一缓冲环400与补偿件200选用不同的材质，优选的，第一缓冲环400与补偿件200选用耐磨性相同或相近的材质。

还需要说明的是，本申请对第一缓冲环400与补偿件200的连接方式不进行限定。在一个例子中，第一缓冲环400与补偿件200均采用环氧树脂，则可以通过注塑的方式一次成型制备得到第一缓冲环400与补偿件200；在另一个例子中，第一缓冲环400与补偿件200分别采用PE材料制备而成，然后将第一缓冲环400与补偿件200通过胶接的方式粘合在一起。

实施例四

在抛光过程中，受抛光垫变形的影响，不仅晶圆的大切边与其它边缘部分的厚度不一致，晶圆的大切边和其它边缘部分的厚度与晶圆中间区域的厚度也不一致，为了改善晶圆的大切边和其它边缘部分的厚度与晶圆中间区域的厚度不一致的问题，本申请实施例提供一种用于改善晶圆抛光厚度均匀性的装置，还包括第二缓冲环500，第二缓冲环500可以与上述实施例一、实施例二或实施例三任一实施例组合使用，本申请对此不进行限定。

在一个例子中，如图10所示，第二缓冲环500与上述实施例一组合使用，第二缓冲环500的内环直径大于或等于所述待抛光晶圆100的直径，所述第二缓冲环500与所述补偿件200的厚度相同。

其中，本申请实施例第二缓冲环500的材质应该选用硬质材料，例如第二缓冲环500采用环氧树脂制备而成。优选的，第二缓冲环500可以采用与待抛光晶圆100耐磨性相同或相近的材质，这样能够保证相同抛光强度下，抛光的一致性。另外，第二缓冲环500与补偿件200可以选用相同的材质，也可以选用不同的材质，本申请对此不进行限定。例如，第二缓冲环500与补偿件200均采用环氧树脂制备而成。如果第二缓冲环500与补偿件200选用不同的材质，优选的，第二缓冲环500与补偿件200选用耐磨性相同或相近的材质。

在对待抛光晶圆100进行抛光时，将待抛光晶圆100和补偿件200放置于第二缓冲环500内，再将第二缓冲环500放置于定位环内，当定位环受压后，由于待抛光晶圆100与定位环之间间隔有第二缓冲环500，因此，如图11所示，定位环附近缓冲垫的形变不会影响到待抛光晶圆100边缘的受力情况，从而能够改善待抛光晶圆100边缘(包括大切边与其他边缘)与待抛光晶圆100晶圆中间区域的厚度的均匀性。

在另一个例子中，如图12所示，第二缓冲环500与上述实施例三组合使用，第二缓冲环500的内环直径大于或等于所述第一缓冲环400的外环直径，所述第二缓冲环500的厚度与所述第一缓冲环400的厚度相同。

在对待抛光晶圆100进行抛光时，将待抛光晶圆100放置于第一缓冲环400内，其中，补偿件200填充待抛光晶圆100大切边空缺部分，再将第一缓冲环400放置于第二缓冲环500内，第一缓冲环400与第二缓冲环500能够相对转动，最后，将第二缓冲环500放置于定位环内，当定位环受压后，一方面，由于待抛光晶圆100与定位环之间间隔有第一缓冲环400和第二缓冲环500，因此，定位环附近缓冲垫的形变不会影响到待抛光晶圆100边缘的受力情况，从而能够改善待抛光晶圆100边缘(包括大切边与其他边缘)与待抛光晶圆100晶圆中间区域的厚度的均匀性。另一方面，在抛光过程中，随着抛光头的旋转，第二缓冲环500也会在第一缓冲环400与定位环之间相对转动，完整且均匀的圆环状结构的第二缓冲环500在与抛光头的相对转动过程中，能够进一步平衡待抛光晶圆100晶圆边缘与中间区域的厚度差，防止待抛光晶圆100晶圆边缘过度抛光。

因此，补偿件200、第一缓冲环400与第二缓冲环500的配合使用，不仅能够改善大切边与其他边缘部分的厚度均匀性，还能够改善待抛光晶圆边缘(包括大切边与其他边缘)与待抛光晶圆中间区域的厚度均匀性，从而提高晶圆整体的厚度均匀性，为下游产品的应用提供优质的晶圆材料。

本申请实施例中，第二缓冲环500与第一缓冲环400可以选用相同的材质，也可以选用不同的材质，本申请对此不进行限定。例如，第二缓冲环500与第一缓冲环400均采用环氧树脂制备而成。如果第二缓冲环500与第一缓冲环400选用不同的材质，优选的，第二缓冲环500与第一缓冲环400选用耐磨性相同或相近的材质。

进一步地，所述第二缓冲环500的环间距大于所述第一缓冲400的环间距。其中，环间距是指外环与内环之间的距离。如果第二缓冲环500的环间距大于所述第一缓冲400的环间距，第二缓冲环500能够承担更多的抛光垫形变区域，最大程度减小抛光垫形变对待抛光晶圆边缘的影响。

还需要说明的是，本申请实施例中所述的待抛光晶圆100的直径是指填充大切边部分后，形成方完整圆形的直径。

以上结合具体实施方式和范例性实例对本申请进行了详细说明，不过这些说明并不能理解为对本申请的限制。本领域技术人员理解，在不偏离本申请精神和范围的情况下，可以对本申请技术方案及其实施方式进行多种等价替换、修饰或改进，这些均落入本申请的范围内。本申请的保护范围以所附权利要求为准。

Claims (7)

1.一种用于改善晶圆抛光厚度均匀性的装置，其特征在于，包括补偿件和第一缓冲环；

所述补偿件包括切边和弧形边，其中，所述切边与待抛光晶圆的大切边对齐后，所述补偿件与所述待抛光晶圆拼接成完整的圆形，所述补偿件的厚度与所述待抛光晶圆的厚度差大于等于-0.04mm，且小于等于0.04mm；

所述补偿件的弧形边与所述第一缓冲环的内环壁固定连接，所述第一缓冲环的内环直径与所述待抛光晶圆的直径相同，所述补偿件与所述第一缓冲环的厚度相同；

其中，所述第一缓冲环 ，用于安装在抛光头的定位环内。

2.根据权利要求1所述的用于改善晶圆抛光厚度均匀性的装置，其特征在于，所述第一缓冲环与所述补偿件一体成型。

3.根据权利要求1所述的用于改善晶圆抛光厚度均匀性的装置，其特征在于，还包括第二缓冲环，所述第二缓冲环的内环直径大于或等于所述第一缓冲环的外环直径，所述第二缓冲环的厚度与所述第一缓冲环的厚度相同。

4.根据权利要求3所述的用于改善晶圆抛光厚度均匀性的装置，其特征在于，所述第二缓冲环的环间距大于所述第一缓冲的环间距。

5.根据权利要求1所述的用于改善晶圆抛光厚度均匀性的装置，其特征在于，所述补偿件为硬质材料。

6.根据权利要求1所述的用于改善晶圆抛光厚度均匀性的装置，其特征在于，所述第一缓冲环为硬质材料。

7.根据权利要求3所述的用于改善晶圆抛光厚度均匀性的装置，其特征在于，所述第二缓冲环均为硬质材料。

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