CN117245542A - 晶圆双面抛光设备及工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了晶圆双面抛光设备及工艺，涉及抛光技术领域，包括：第一抛光组件，其为竖向设置；第二抛光组件，其结构同于所述第一抛光组件且与所述第一抛光组件呈上下镜像设置；以及位于所述第一抛光组件与第二抛光组件之间的保持架；其中，所述第一抛光组件和第二抛光组件均至少包括槽体，所述槽体的表面分布有抛光件，所述抛光件包括间隔分布的第一抛光垫和第二抛光垫，所述第一抛光垫与第二抛光垫的抛光区域叠加后能够覆盖待抛光晶圆，利用第一抛光组件抛光待抛光晶圆后呈180°旋转抛光设备并利用第二抛光组件抛光待抛光晶圆。

Description

晶圆双面抛光设备及工艺

技术领域

本发明涉及抛光技术领域，具体是晶圆双面抛光设备及工艺。

背景技术

目前，晶圆在进行抛光时常使用到抛光盘、抛光液，在抛光盘抛光晶圆时所产生的抛光碎屑会存在于抛光液中，因此在抛光时需要及时的将其排出，为了达到这一效果，往往会增加新的抛光液供给量，从而利用新的抛光液置换已使用的抛光液，整体的消耗较大，另外由于新的抛光液的供给量增加，这又会对保持架、晶圆的另一表面产生影响。

因此，需要开发晶圆双面抛光设备及工艺以解决上述问题。

发明内容

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：晶圆双面抛光设备，包括：

第一抛光组件，其为竖向设置；

第二抛光组件，其结构同于所述第一抛光组件且与所述第一抛光组件呈上下镜像设置；

位于所述第一抛光组件与第二抛光组件之间的保持架；

其中，所述第一抛光组件和第二抛光组件均至少包括槽体，所述槽体的表面分布有抛光件，所述抛光件包括间隔分布的第一抛光垫和第二抛光垫，所述第一抛光垫与第二抛光垫的抛光区域叠加后能够覆盖待抛光晶圆。

进一步，作为优选，所述第一抛光组件和第二抛光组件均还包括盖体，其顶部同轴连通有空心轴；

所述槽体可拆卸的连接于所述盖体上且与所述盖体之间构成一腔室，所述槽体的表面具有多个均匀分布的第一通孔。

进一步，作为优选，所述第二抛光垫平行所述槽体的其中一个径向，且所述第二抛光垫的一端与所述槽体的圆心重合，所述第一抛光垫平行设置于所述第二抛光垫的一侧，二者之间的间隔区域形成通道A。

进一步，作为优选，所述第一抛光垫远离第二抛光垫一端端部所在的圆周区域与槽体的外圆周之间存在区域B,所述区域B中开设有多个第二通孔。

进一步，作为优选，所述第一抛光垫与第二抛光垫之存在垂直投影。

进一步，作为优选，所述保持架包括：

外环，其密封套设于所述第一抛光组件、第二抛光组件的外部；

多个圆周阵列分布的保持条，其固定于所述外环的内壁上，且沿外环的径向延伸分布。

进一步，作为优选，所述外环的内侧还间隔设置有分隔环，所述分隔环由多个所述保持条共同连接承载，所述分隔环朝向外环中心方向的一侧为弧形。

进一步，作为优选，所述抛光件的数量为1-6个。

进一步，作为优选，所述第一抛光垫与第二抛光垫的厚度为2-5mm。

晶圆双面抛光工艺，包括如下步骤：

S1.将待抛光晶圆放置于第二抛光组件上，保持第二抛光组件为静止状态；

S2.逐步下移第一抛光组件直至其与待抛光晶圆接触，此时保持第一抛光组件持续转动以及微量下移；

S3.通过第一抛光组件向待抛光晶圆上注入抛光液，通过第二抛光组件抽吸抛光液，直至待抛光晶圆的一面被第一抛光组件完成抛光；

S4.呈180°调转第一抛光组件、保持架、第二抛光组件，此时保持第一抛光组件为静止状态；

S5.保持第二抛光组件持续转动以及微量下移；

S6.通过第二抛光组件向待抛光晶圆上注入抛光液，通过第一抛光组件抽吸抛光液，直至待抛光晶圆的另一面被第二抛光组件完成抛光。

与现有技术相比，本发明提供了晶圆双面抛光设备及工艺，具备以下有益效果：

1.本设备中，第一抛光垫和第二抛光垫各自负责一抛光区域，并且，由于二者为间隔分布，优化了抛光液的移动路径，使得抛光液能够快速流过待抛光晶圆的表面，进而使得待抛光晶圆表面产生的抛光碎屑能够随之快速的离开待抛光晶圆的表面，进而提高了抛光效果；

2.本设备中，第一抛光垫和第二抛光垫能够对待抛光晶圆起到一个抬升的作用使得待抛光晶圆不会与槽体接触，也使得待抛晶圆的下表面不会受已使用的抛光液的影响；

3.本设备中，由于第一抛光垫和第二抛光垫的上表面直接与待抛光晶圆接触，因此待抛光晶圆还能够对第一抛光垫和第二抛光垫起到一个防护作用，防止已使用的抛光液对第一抛光垫和第二抛光垫的上表面产生污染等影响。

附图说明

图1为晶圆双面抛光设备的主视结构示意图；

图2为晶圆双面抛光设备的立体结构示意图；

图3为晶圆双面抛光设备的立体结构爆炸示意图；

图4为晶圆双面抛光设备中第一抛光组件的立体结构示意图；

图5为晶圆双面抛光设备中槽体的立体结构示意图一；

图6为晶圆双面抛光设备中槽体的立体结构示意图二；

图7为晶圆双面抛光设备中槽体的平面结构示意图；

图8为晶圆双面抛光设备中槽体的立体结构示意图三；

图9为晶圆双面抛光设备中槽体的立体结构示意图四；

图10为晶圆双面抛光设备中保持架的立体示意图；

图11为晶圆双面抛光设备的实施示意图；

图中：1、第一抛光组件；2、保持架；3、第二抛光组件；4、盖体；5、空心轴；6、槽体；7、第一通孔；8、第一抛光垫；9、第二抛光垫；10、第二通孔；11、外环；12、保持条；13、分隔环；14、供浆机构；15、抽吸机构；16、驱动机构。

具体实施方式

实施例：请参照图1-11，本发明实施例中，提供了晶圆双面抛光设备，包括：

第一抛光组件1，其为竖向设置；

第二抛光组件3，其结构同于所述第一抛光组件1且与所述第一抛光组件1呈上下镜像设置；

位于所述第一抛光组件1与第二抛光组件3之间的保持架2；

其中，所述第一抛光组件1和第二抛光组件3均至少包括槽体6，所述槽体6的表面分布有抛光件，所述抛光件包括间隔分布的第一抛光垫8和第二抛光垫9，所述第一抛光垫8与第二抛光垫9的抛光区域叠加后能够覆盖待抛光晶圆。

在本实施例中，在所述第一抛光组件1与第二抛光组件3之间设置有保持架2，通过设置保持架2能够实现对于待抛光晶圆的状态保持，也即实现对于待抛光晶圆的定位；

本实施例中，第一抛光组件1能够对待抛光晶圆的一面进行抛光处理，而第二抛光组件3则能够对待抛光晶圆的另一面进行抛光处理，二者的抛光处理动作应保持非同步进行，也即，在利用所述第一抛光组件1对待抛光晶圆进行抛光处理时，第二抛光组件3保持静止，而当利用所述第二抛光组件3对待抛光晶圆进行抛光处理时，第一抛光组件1则保持静止，二者互不影响；

在此基础上，还需注意的是，在利用第一抛光组件1、第二抛光组件3对待抛光晶圆进行抛光时还需向待抛光晶圆的表面喷洒抛光液，抛光液在对晶圆表面进行抛光时起着非常重要的作用。以下是抛光液的几个主要作用：

研磨作用：抛光液中含有研磨颗粒，这些颗粒能够与晶圆表面接触并产生摩擦力，从而去除表面的凸起部分和不均匀区域。通过研磨作用，抛光液能使晶圆表面变得更加平整。

清洁作用：晶圆表面可能存在各种杂质、污染物或氧化层等，这些会影响晶圆的性能和质量。抛光液中的清洁成分能够有效地清除这些污染物，保持晶圆的纯净度和净度。

冷却作用：抛光过程中，由于研磨会产生热量，如果没有及时散发，可能会导致晶圆表面温度过高，从而损害晶圆。抛光液中的冷却剂能够吸收和散发热量，确保晶圆表面的温度在安全范围内。

为了使得抛光液能够快速的从待抛光晶圆的表面流过，本实施例中，设置有第一抛光垫8和第二抛光垫9，第一抛光垫8和第二抛光垫9为间隔分布，且所述第一抛光垫8与第二抛光垫9的抛光区域叠加后能够覆盖待抛光晶圆，也就是说，第一抛光垫8和第二抛光垫9各自负责各自的抛光区域，并且，由于二者为间隔分布，因此优化了抛光液的移动路径，使得其能够快速流过待抛光晶圆的表面，进而使得待抛光晶圆表面产生的抛光碎屑能够随之快速的离开待抛光晶圆的表面，进而提高了抛光效果。

基于此，在对待抛光晶圆进行抛光时，包括如下步骤：

S1.将待抛光晶圆放置于第二抛光组件3上，保持第二抛光组件3为静止状态；

S2.逐步下移第一抛光组件1直至其与待抛光晶圆接触，此时保持第一抛光组件1持续转动以及微量下移；

S3.通过第一抛光组件1向待抛光晶圆上注入抛光液，通过第二抛光组件3抽吸抛光液，直至待抛光晶圆的一面被第一抛光组件1完成抛光；

S4.呈180°调转第一抛光组件1、保持架2、第二抛光组件3，此时保持第一抛光组件1为静止状态；

S5.保持第二抛光组件3持续转动以及微量下移；

S6.通过第二抛光组件3向待抛光晶圆上注入抛光液，通过第一抛光组件1抽吸抛光液，直至待抛光晶圆的另一面被第二抛光组件3完成抛光。

如图11，为了使得更好的完成上述步骤，还设置有供浆机构14、抽吸机构15以及驱动机构16，另外，所述第一抛光组件1和第二抛光组件3均还包括盖体4，其顶部同轴连通有空心轴5；

所述槽体6可拆卸的连接于所述盖体4上且与所述盖体4之间构成一腔室，所述槽体6的表面具有多个均匀分布的第一通孔7。

具体而言，空心轴5的顶部采用可转接头连接有三通接头，三通接头还分别与供浆机构14、抽吸机构15相连，供浆机构14用于向腔室提供抛光液，而抽吸机构15则能够通过腔室抽吸抛光液；

空心轴15的一侧还设有驱动机构16，通过驱动机构16可驱动所述空心轴15转动；

另外，本设备为集成化设备，整体结构轻巧集成，便于翻转；

置于对本设备进行翻转处理的外置机构，在此不再赘述；

本实施例中，所述第二抛光垫9平行所述槽体6的其中一个径向，且所述第二抛光垫9的一端与所述槽体6的圆心重合，所述第一抛光垫8平行设置于所述第二抛光垫9的一侧，二者之间的间隔区域形成通道A。

而所述第一抛光垫8远离第二抛光垫9一端端部所在的圆周区域与槽体6的外圆周之间存在区域B,所述区域B中开设有多个第二通孔10。

另外，所述第一抛光垫8与第二抛光垫9之存在垂直投影。

需要解释的是，在利用第一抛光垫8、第二抛光垫9以及抛光液进行抛光时，已使用的抛光液（所述已使用的抛光液指的是：落至待晶圆表面后的抛光液）中可能存在抛光碎屑，因此需要尽快的将其排出，而所述第一抛光垫8平行设置于所述第二抛光垫9的一侧，二者之间的间隔区域形成通道A，通过配置通道A能够提升对于已使用的抛光液的排出效率和效果；

所述第一抛光垫8与第二抛光垫9之存在垂直投影具体是指：如图7中，第二抛光垫9的顶部所在的水平面略高于第一抛光垫8的底部所在的水平面。

本实施例中，所述保持架2包括：

外环11，其密封套设于所述第一抛光组件1、第二抛光组件3的外部；

多个圆周阵列分布的保持条12，其固定于所述外环11的内壁上，且沿外环11的径向延伸分布。

本实施例中，外环11能够保证一定的密封性，使得抛光液不会随意外泄，并且，由于其密封套设于所述第一抛光组件1、第二抛光组件3的外部，因此当第一抛光组件1、第二抛光组件3转动时，即使第一抛光组件1与外环1之间因摩擦产生微量碎屑，第二抛光组件3与外环1之间因摩擦产生微量碎屑，均不会对待抛光晶圆产生影响，其微量碎屑会自然下落或顺着抛光液排出。

本实施例中，通过设置多个保持条12能够实现对于待抛光晶圆的有效定位；

并且，由于多个保持条是圆周阵列分布，因此，相邻两个保持条之间存在间隙，便于抛光液穿过其中并下落；

需要注意的是，为了保证能够对抛光液进行及时的抽吸排出，应该尽量的增加区域B的大小，而为了适应区域B的大小，保持条12的长度也应同时增加，也即，保持条12的长度与区域B的大小呈正相关；

而保持条的长度增加的同时其产生晃动的可能性则会增加；

基于此，所述外环11的内侧还间隔设置有分隔环13，所述分隔环13由多个所述保持条12共同连接承载，所述分隔环13朝向外环11中心方向的一侧为弧形。

一方面，分隔环13能够增加保持条12的强度以及稳定性，另一方面分隔环能够减小抛光液对于外环11的影响，具体而言，由于抛光液会随槽体6的转动、第一抛光垫8、第二抛光垫9的转动而向外环11方向移动，在此过程中，通过设置的分隔环13能够有效的分隔抛光液。

一般而言，所述抛光件的数量为1-6个。

本实施例中，如图6-图8，图中的抛光件的数量为1，而如图9，图中的抛光件的数量为6，应当注意的是，在对抛光件的数量进行选择时，需要考虑到抛光件对于待抛光晶圆的支撑效果、抛光效率，以及排液（对抛光液的导流）效果。

作为较佳的实施例，所述第一抛光垫8与第二抛光垫9的厚度为2-5mm。

以利用第一抛光组件对待抛光晶圆进行抛光为例：当将待抛光晶圆放置于第二抛光组件3上时，第二抛光组件3上的第一抛光垫8和第二抛光垫9能够对待抛光晶圆起到一个抬升的作用使得待抛光晶圆不会与第二抛光组件3上的槽体6接触，也使得待抛晶圆的下表面不会受已使用的抛光液的影响；

继续以利用第一抛光组件对待抛光晶圆进行抛光为例：由于第一抛光垫8和第二抛光垫9的厚度不会太大，因此在第二抛光组件3进行抽吸时，其中部产生的抽吸力还能够对待抛光晶圆产生一定的作用，进一步提升了待抛光晶圆的稳定性。

仍然以利用第一抛光组件对待抛光晶圆进行抛光为例：更值得一提的是，由于第一抛光垫8和第二抛光垫9的上表面直接与待抛光晶圆接触，因此待抛光晶圆还能够对第一抛光垫8和第二抛光垫9起到一个防护作用，防止已使用的抛光液对第一抛光垫8和第二抛光垫9的上表面产生污染等影响。

晶圆双面抛光工艺，包括如下步骤：

S1.将待抛光晶圆放置于第二抛光组件3上，保持第二抛光组件3为静止状态；

S2.逐步下移第一抛光组件1直至其与待抛光晶圆接触，此时保持第一抛光组件1持续转动以及微量下移；

S3.通过第一抛光组件1向待抛光晶圆上注入抛光液，通过第二抛光组件3抽吸抛光液，直至待抛光晶圆的一面被第一抛光组件1完成抛光；

S4.呈180°调转第一抛光组件1、保持架2、第二抛光组件3，此时保持第一抛光组件1为静止状态；

S5.保持第二抛光组件3持续转动以及微量下移；

S6.通过第二抛光组件3向待抛光晶圆上注入抛光液，通过第一抛光组件1抽吸抛光液，直至待抛光晶圆的另一面被第二抛光组件3完成抛光。

以上所述的，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.晶圆双面抛光设备，其特征在于：包括：

第一抛光组件（1），其为竖向设置；

第二抛光组件（3），其结构同于所述第一抛光组件（1）且与所述第一抛光组件（1）呈上下镜像设置；以及

位于所述第一抛光组件（1）与第二抛光组件（3）之间的保持架（2）；

其中，所述第一抛光组件（1）和第二抛光组件（3）均至少包括槽体（6），所述槽体（6）的表面分布有抛光件，所述抛光件包括间隔分布的第一抛光垫（8）和第二抛光垫（9），所述第一抛光垫（8）与第二抛光垫（9）的抛光区域叠加后能够覆盖待抛光晶圆。

2.根据权利要求1所述的晶圆双面抛光设备，其特征在于：所述第一抛光组件（1）和第二抛光组件（3）均还包括盖体（4），其顶部同轴连通有空心轴（5）；

所述槽体（6）可拆卸的连接于所述盖体（4）上且与所述盖体（4）之间构成一腔室，所述槽体（6）的表面具有多个均匀分布的第一通孔（7）。

3.根据权利要求1所述的晶圆双面抛光设备，其特征在于：所述第二抛光垫（9）平行所述槽体（6）的其中一个径向，且所述第二抛光垫（9）的一端与所述槽体（6）的圆心重合，所述第一抛光垫（8）平行设置于所述第二抛光垫（9）的一侧，二者之间的间隔区域形成通道A。

4.根据权利要求3所述的晶圆双面抛光设备，其特征在于：所述第一抛光垫（8）远离第二抛光垫（9）一端端部所在的圆周区域与槽体（6）的外圆周之间存在区域B,所述区域B中开设有多个第二通孔（10）。

5.根据权利要求3所述的晶圆双面抛光设备，其特征在于：所述第一抛光垫（8）与第二抛光垫（9）之存在垂直投影。

6.根据权利要求1所述的晶圆双面抛光设备，其特征在于：所述保持架（2）包括：

外环（11），其密封套设于所述第一抛光组件（1）、第二抛光组件（3）的外部；以及

多个圆周阵列分布的保持条（12），其固定于所述外环（11）的内壁上，且沿外环（11）的径向延伸分布。

7.根据权利要求6所述的晶圆双面抛光设备，其特征在于：所述外环（11）的内侧还间隔设置有分隔环（13），所述分隔环（13）由多个所述保持条（12）共同连接承载，所述分隔环（13）朝向外环（11）中心方向的一侧为弧形。

8.根据权利要求1所述的晶圆双面抛光设备，其特征在于：所述抛光件的数量为1-6个。

9.根据权利要求1所述的晶圆双面抛光设备，其特征在于：所述第一抛光垫（8）与第二抛光垫（9）的厚度为2-5mm。

10.晶圆双面抛光工艺，其采用如权利要求1-9中任意一项所述的晶圆双面抛光设备，其特征在于：包括如下步骤：

S1.将待抛光晶圆放置于第二抛光组件（3）上，保持第二抛光组件（3）为静止状态；

S2.逐步下移第一抛光组件（1）直至其与待抛光晶圆接触，此时保持第一抛光组件（1）持续转动以及微量下移；

S3.通过第一抛光组件（1）向待抛光晶圆上注入抛光液，通过第二抛光组件（3）抽吸抛光液，直至待抛光晶圆的一面被第一抛光组件（1）完成抛光；

S4.呈180°调转第一抛光组件（1）、保持架（2）、第二抛光组件（3），此时保持第一抛光组件（1）为静止状态；

S5.保持第二抛光组件（3）持续转动以及微量下移；

S6.通过第二抛光组件（3）向待抛光晶圆上注入抛光液，通过第一抛光组件（1）抽吸抛光液，直至待抛光晶圆的另一面被第二抛光组件（3）完成抛光。