CN117364219A - 一种碳化硅晶圆电化学机械抛光装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种碳化硅晶圆电化学机械抛光装置及方法，属于电化学机械抛光技术领域，电化学机械抛光装置包括电化学处理单元、机械抛光单元和第一运载单元，电化学处理单元包括电解槽，所述电解槽的内部用于放置电解液和待处理晶圆，所述待处理晶圆的至少一个待处理面浸没于所述电解液中，对所述待处理晶圆进行电解；机械抛光单元用于对电解后的待处理晶圆进行抛光处理；第一运载单元用于运载所述待处理晶圆在所述电化学处理单元和所述机械抛光单元之间移动。本发明提供的碳化硅晶圆电化学机械抛光装置，采用静态电解和动态抛光相结合，使得电化学氧化作用充分发挥，在机械抛光时更容易进行目标材料的刮除，实现了晶圆的快速抛光。

Description

一种碳化硅晶圆电化学机械抛光装置及方法

技术领域

本发明涉及电化学机械抛光技术领域，具体涉及一种碳化硅晶圆电化学机械抛光装置及方法。

背景技术

碳化硅作为第三代半导体材料的典型代表，具有禁带宽度大、热导率高、饱和电子迁移速率高等诸多优点，是高频、高温、高效、大功率电子元器件的理想材料，在航空航天、新能源汽车、5G基站等科学技术领域有广阔的应用前景。

随着电子工业和精密物理领域的迅速发展，晶圆表面的抛光要求越来越严格，在平坦化过程中为了避免产生界面剥离和表面损伤等问题，要求必须在低压力或无应力条件下进行平坦化加工。电化学机械抛光工艺(ECMP)相对于传统的抛光技术来说，具有抛光压力低，晶圆变形小等明显优势，是目前最具发展潜质的低压高效平坦化技术，所以针对碳化硅的抛光一般采用电化学机械抛光工艺。

传统电化学机械抛光工艺是在晶圆与抛光盘间引入电场，利用电化学的阳极氧化与机械去除作用共同耦合去除晶圆表面多余材料，由于机械研磨作用是在高/低转速条件下进行，使得电抛光液中的化学成分难以充分参与电化学氧化作用，致使研磨效率受限制。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的电化学机械抛光工艺中电抛光液中的化学成分难以充分参与电化学氧化作用，致使研磨效率受限制的缺陷，从而提供一种碳化硅晶圆电化学机械抛光装置及方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种碳化硅晶圆电化学机械抛光装置，包括：

电化学处理单元，包括电解槽，所述电解槽的内部用于放置电解液和待处理晶圆，所述待处理晶圆的至少一个待处理面浸没于所述电解液中，对所述待处理晶圆进行电解；

机械抛光单元，用于对电解后的待处理晶圆进行抛光处理；

第一运载单元，用于运载所述待处理晶圆在所述电化学处理单元和所述机械抛光单元之间移动。

可选地，所述机械抛光单元包括：

工作台，具有晶圆承载工位和多组间隔设置的抛光工位，所述晶圆承载工位用于放置晶圆，所述抛光工位上具有用于对晶圆抛光的抛光垫；多组所述抛光工位依次设置，其中，第一组和最后一组所述抛光工位分别与所述晶圆承载工位相邻；

第一传输组件，设置于所述工作台上，所述第一传输组件具有多个传输端，多个所述传输端上分别设有用于移送晶圆的抛光头，所述抛光头用于将晶圆沿着所述抛光工位的顺序进行依次传输以及将该晶圆压设在相应所述抛光工位上进行抛光。

可选地，还包括：晶圆载台，设置在所述工作台上，所述晶圆载台上设置有第二传输组件，所述第二传输组件用于将晶圆在所述晶圆载台和所述晶圆承载工位之间进行移送。

可选地，所述晶圆载台上设有第一承载工位和第二承载工位，所述第一运载单元将待处理的晶圆放入所述第一承载工位，以及从所述第二承载工位将抛光完毕的晶圆取走。

可选地，所述晶圆承载工位和多组所述抛光工位处于同一圆上，所述第一传输组件包括驱动件和传输件，所述驱动件驱动所述传输件和所述抛光头绕所述圆的中心转动。

可选地，所述机械抛光单元还包括：

清洗组件，设置于所述工作台上，用于向非抛光状态下的所述抛光头喷射清洗液。

可选地，所述晶圆承载工位上设置有晶圆检测件，用于检测所述晶圆承载工位上是否有晶圆。

可选地，还包括：

晶圆存储单元，具有至少一组，用于存储待处理晶圆；

第二运载单元，用于将所述晶圆存储单元中的待处理晶圆移送至所述电解槽中。

可选地，还包括：

晶圆形貌检测单元，用于对抛光处理后的晶圆进行形貌检测；

运载单元，用于将抛光后的晶圆移送至所述晶圆形貌检测单元，和用于将所述晶圆形貌检测单元中的晶圆移送至所述电解槽中。

可选地，所述待处理晶圆竖直设置于所述电解槽中，所述待处理晶圆全部浸没于所述电解液中。

可选地，还包括：

翻转单元，用于对送入所述机械抛光单元中的待处理晶圆进行翻转。

可选地，所述电化学处理单元还包括：

第一导电件，具有至少一个，设置于所述电解槽中；

第二导电件，具有至少一个，设置于所述电解槽中，所述待处理晶圆进行电解时，所述待处理晶圆与所述第二导电件连接，所述第一导电件和所述第二导电件分别与电源导通。

可选地，多个所述第一导电件并联设置，多个所述第二导电件并联设置。

可选地，所述电解槽中设置有超声装置，作用于所述电解液。

本发明还提供一种碳化硅晶圆电化学机械抛光方法，采用上述中任一项所述的碳化硅晶圆电化学机械抛光装置，包括以下步骤：

步骤一，将待处理晶圆放入电解槽中进行电解；

步骤二，通过第一运载单元将电解后的待处理晶圆依次移送至机械抛光单元中进行抛光处理。

可选地，在所述机械抛光单元中，晶圆依次通过多个抛光工位进行抛光。

可选地，晶圆经过最后一个所述抛光工位的抛光后，送入晶圆形貌检测单元，进行晶圆的形貌分析检测，若不满足要求，将晶圆返回，重新进行步骤一和步骤二；若满足要求，则完成对晶圆的平坦化过程。

本发明技术方案，具有如下优点：

1.本发明提供的碳化硅晶圆电化学机械抛光装置，包括电化学处理单元、机械抛光单元和第一运载单元，电化学处理单元包括电解槽，电解槽的内部用于放置电解液和待处理晶圆，待处理晶圆的至少一个待处理面浸没于电解液中，充分电解后的晶圆通过第一运载单元送入机械抛光单元后进行动态抛光，采用静态电解和动态抛光相结合，使得电化学氧化作用充分发挥，在机械抛光时更容易进行目标材料的刮除，实现了晶圆的快速抛光。

2.本发明提供的碳化硅晶圆电化学机械抛光装置，机械抛光单元包括工作台和第一传输组件，工作台具有晶圆承载工位和多组间隔设置的抛光工位，抛光工位上具有抛光垫，用于对晶圆进行抛光，多组抛光工位依次设置，第一组和最后一组抛光工位分别于晶圆承载工位相邻，第一传输组件具有多个传输端，传输端上设置有抛光头，抛光头用于将晶圆沿着抛光工位的顺序依次传输以及将晶圆压设在相应的抛光工位上进行抛光；

晶圆进入机械抛光单元时，先放入晶圆承载工位，第一传输组件传输的过程中，将晶圆承载工位中的晶圆移送至相邻的抛光工位上进行抛光，依次经过多个抛光工位完成晶圆的抛光，在进行了一个晶圆的抛光过程后，全部抛光工位上同时进行不同晶圆的抛光，提高了抛光的效率，使得抛光的过程更加充分和饱和。

3.本发明提供的碳化硅晶圆电化学机械抛光装置，还包括晶圆载台，晶圆载台上设置第二传输组件，第二传输组件用于将晶圆在晶圆载台和晶圆承载工位之间进行移送，晶圆载台对晶圆在电化学处理单元和机械抛光单元之间的移送起到过渡作用，使得晶圆的输送过程更加顺畅。

4.本发明提供的碳化硅晶圆电化学机械抛光装置，晶圆载台上设有第一承载工位和第二承载工位，第一运载单元将待处理的晶圆放入第一承载工位，以及从第二承载工位将抛光完毕的晶圆取走，晶圆的送入和送出都设有单独的承载工位，不会发生晶圆传输上的冲突，避免放入和取出的过程具有滞后性，使得晶圆的传输过程更加饱和。

5.本发明提供的碳化硅晶圆电化学机械抛光装置，晶圆承载工位和多组抛光工位处于同一圆上，第一传输组件包括驱动件和传输件，驱动件驱动传输件和抛光头绕圆的中心转动，使得晶圆的输送过程沿圆形进行，使得晶圆从被移送至抛光工位开始，直至抛光结束，为移送效率最高的闭合行程，提高了晶圆抛光的抛光效率。

6.本发明提供的碳化硅晶圆电化学机械抛光装置，机械抛光单元还包括清洗组件，向非抛光状态下的抛光头喷射清洗液，抛光头移送晶圆完成抛光动作后，抛光头上易有研磨液残留和磨粒残渣，清洗液可以对抛光头进行清洗，另外，当抛光头带动晶圆移送至抛光工位的过程中时，晶圆较为干燥时，也可以通过清洗组件向晶圆喷射清洗液以湿润晶圆，提高晶圆的抛光效果。

7.本发明提供的碳化硅晶圆电化学机械抛光装置，晶圆承载工位上设置有晶圆检测件，用于检测晶圆承载工位上是否有晶圆，当检测到没有晶圆时，便于及时向晶圆承载工位上移送晶圆，保证第一传输组件的连续性，进一步提高了效率。

8.本发明提供的碳化硅晶圆电化学机械抛光装置，还包括晶圆存储单元和第二运载单元，晶圆存储单元可以存储待处理晶圆，第二运载单元用于将晶圆存储单元中的待处理晶圆移送至电解槽中，在第一运载单元和第二运载单元的作用下，晶圆在晶圆存储单元、电化学处理单元和机械抛光单元之间的传输自动化程度较高，形成了较高的连贯性，提高了晶圆处理的效率。

9.本发明提供的碳化硅晶圆电化学机械抛光装置，还包括晶圆形貌检测单元和运载单元，运载单元将抛光后的晶圆移送至晶圆形貌检测单元中，也将经过晶圆形貌检测单元中的晶圆移送至电解槽，便于对检测不合格的晶圆将其送入电化学处理单元中重新进行电解和机械抛光过程，提高了晶圆的产出良率。

10.本发明提供的碳化硅晶圆电化学机械抛光装置，待处理晶圆竖直设置在电解槽中，待处理晶圆全部浸没于电解液中，可以实现晶圆的双面同时电解，提高电解效率。

11.本发明提供的碳化硅晶圆电化学机械抛光装置，还包括翻转单元，晶圆需要双面抛光时，翻转单元对晶圆进行翻转，以实现不同面的抛光。

12.本发明提供的碳化硅晶圆电化学机械抛光装置，电化学处理单元还包括第一导电件和第二导电件，待处理晶圆与第二导电件连接，第一导电件和第二导电件分别与电源导通，完成了对晶圆的电解过程，多个第一导电件并联设置，多个第二导电件并联设置，提高了电化学利用率。

13.本发明提供的碳化硅晶圆电化学机械抛光装置，电解槽中设置有超声装置，作用于电解液，使静置的电解液持续且充分的混合均匀，进一步提高电解效率。

14.本发明提供的碳化硅晶圆电化学机械抛光方法，包括以下步骤：将待处理晶圆放入电解槽中进行电解；通过第一运载单元将电解后的待处理晶圆依次移送至机械抛光单元中进行抛光处理，采用静态电解和动态抛光相结合，使得电化学氧化作用充分发挥，在机械抛光时更容易进行目标材料的刮除，实现了晶圆的快速抛光。

15.本发明提供的碳化硅晶圆电化学机械抛光方法，在机械抛光单元中，晶圆依次通过多个抛光工位进行抛光，通过多个抛光工位完成一个晶圆的完成抛光，提高了机械抛光单元多个抛光头工作的连续性，提高了抛光效率。

16.本发明提供的碳化硅晶圆电化学机械抛光方法，晶圆经过最后一个抛光工位的抛光后，送入晶圆形貌检测单元，进行晶圆的形貌分析检测，若不满足要求，将晶圆返回，重新进行步骤一和步骤二；若满足要求，则完成对晶圆的平坦化过程，经过对晶圆的检测及不合格晶圆的继续加工，提高了晶圆的产出良率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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为本发明的实施例中提供的碳化硅晶圆电化学机械抛光装置的一种具体实施方式的结构示意图；

图2为图1中电解槽中待处理晶圆的放置方式结构示意图；

图3为图2的侧视结构示意图；

图4为本发明的工艺流程图。

附图标记说明：

1、电解槽；2、电解液；3、待处理晶圆；4、第一运载单元；5、工作台；6、晶圆承载工位；7、抛光工位；8、抛光垫；9、传输端；10、抛光头；11、晶圆载台；12、第二传输组件；13、第一承载工位；14、第二承载工位；15、传输件；16、清洗组件；17、晶圆存储单元；18、第二运载单元；19、晶圆形貌检测单元；20、第一导电件；21、第二导电件；22、第一移动装置；23、第一机械臂；24、抛光垫调整器；25、导流臂；26、第二移动装置；27、第二机械臂；28、缓冲载台。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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，本领域普通技术人员在没有做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。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

半导体加工技术已逐渐成为关系到我国经济发展的支柱性技术，碳化硅作为第三代半导体材料代表，与传统半导体材料相比，具有高热导率、高临界击穿电场、高饱和电子漂移速率、高键合能和宽禁带等特点，是高频、高温、大功率、抗辐照电子器件及传感器件的优选材料，也是制造大尺寸、超高亮度白光、蓝光二极管和激光二极管的理想衬底材料，在航空、航天探测、核能开发、雷达、通信领域具有重要应用前景。

碳化硅晶圆以难以生长和加工而著称，它的莫氏硬度略低于金刚石，对除最具氧化性的抛光液以外的所有抛光液均呈化学惰性，这些特性使碳化硅成为一种难抛光材料，为了解决碳化硅晶圆抛光问题，现阶段针对碳化硅抛光工艺主要采用化学机械抛光工艺(CMP)和电化学机械抛光(ECMP)。

化学机械抛光是目前半导体加工的重要手段，也是目前能将晶圆表面加工到原子级光滑最有效的工艺方法，是能在加工过程中同时实现局部和全局平坦化的实用技术。CMP集合了化学与机械两种外力作用，抛光过程中旋转的晶圆以一定的压力压在随工作台一起旋转的抛光垫上，而由亚微米或纳米磨粒和化学溶液组成的抛光液在工件与抛光垫之间流动，并在晶圆表面产生一层软化膜，晶圆表面形成的软化膜由磨粒的机械摩擦作用去除，CMP的加工效率主要由晶圆表面的化学反应速率决定。

电化学抛光通过向抛光液中的晶圆加正电，利用阳极溶解作用去除晶圆的表面材料，从而使晶圆表面氧化方法称为电化学抛光，电化学抛光的加工效果主要取决于抛光液的成分、电流强度及加工时间的长短，在电化学抛光的基础上，将电化学抛光与机械研磨抛光有机的结合在一起，这种方法称为电化学机械拋光。ECMP发挥了电化学和机械两类抛光特长，它不受晶圆尺寸和形状的制约，可抛光大尺寸的晶圆。

电化学机械抛光(ECMP)拥有广泛的材料适用性，可以在低载荷条件下快速实现材料全局和局部的平坦化，但传统ECMP是在晶圆与抛光盘间引入电场，利用电化学的阳极氧化与机械去除作用共同耦合去除晶圆表面多余材料，由于机械研磨作用是在高/低转速条件下进行，使得电抛光液中的化学成分难以充分参与电化学氧化作用，致使研磨效率受限制，因此亟需解决ECMP中电化学充分氧化问题。

本实施例提供的碳化硅晶圆电化学机械抛光装置，采用动静态结合方式，使得电化学氧化作用充分发挥，实现了碳化硅晶圆的快速抛光。

如图1至图4所示，为本实施例提供的碳化硅晶圆电化学机械抛光装置的一种具体实施方式，包括电化学处理单元、机械抛光单元和第一运载单元4，电化学处理单元包括电解槽1，所述电解槽1的内部用于放置电解液2和待处理晶圆3，所述待处理晶圆3的至少一个待处理面浸没于所述电解液2中，对所述待处理晶圆3进行电解；机械抛光单元用于对电解后的待处理晶圆3进行抛光处理；第一运载单元4用于运载所述待处理晶圆3在所述电化学处理单元和所述机械抛光单元之间移动。采用静态电解和动态抛光相结合，首先晶圆通过电化学氧化作用，表面生成阻止晶圆进一步溶解的阻挡膜，静态反应使得电化学氧化作用充分发挥，使得后续机械抛光的压力低，晶圆的变形小，在机械抛光时更容易进行目标材料的刮除，实现了晶圆的快速抛光，且电解液中不含氧化剂，对环境的污染小。

具体地，电解槽1中可以同时放置多个待处理晶圆3，实现多个待处理晶圆3的同时电解，提高电氧化利用率；可以同时对待处理晶圆3的两个待处理面同时处理，也可以只对一个待处理面进行处理；第一运载单元具有移动和抓取功能，可以为第一移动装置22和第一机械臂23的组合，第一移动装置22可以为直线模组，第一机械臂23用于对晶圆的抓取，第一移动装置22用于带动第一机械臂23移动，将晶圆移动至指定位置，其中一种方式，机械抛光单元位于电化学处理单元的左侧，第一运载单元设置于两者之间，实现晶圆的运载，第一运载单元中第一移动装置22沿前后方向设置，带动第一机械臂23沿前后方向移动，实现晶圆在前后方向和左右方向上的移动，排布合理，结构紧凑，另外，作为可替换实施方式，第一运载单元也可以为移动机器人，实现晶圆的全方位移动。

如图1所示，本实施例提供的碳化硅晶圆电化学机械抛光装置，所述机械抛光单元包括工作台5和第一传输组件，工作台5具有晶圆承载工位6和多组间隔设置的抛光工位7，所述晶圆承载工位6用于放置晶圆，所述抛光工位7上具有用于对晶圆抛光的抛光垫8；多组所述抛光工位7依次设置，其中，第一组和最后一组所述抛光工位7分别与所述晶圆承载工位6相邻；第一传输组件设置于所述工作台5上，所述第一传输组件具有多个传输端9，多个所述传输端9上分别设有用于移送晶圆的抛光头10，所述抛光头10用于将晶圆沿着所述抛光工位7的顺序进行依次传输以及将该晶圆压设在相应所述抛光工位7上进行抛光。其中，抛光工位7上设置有抛光盘，抛光垫设置在抛光盘上，晶圆承载工位6和抛光工位7均为圆形工位，传输端9上的抛光头10可以独立运动，以带动晶圆实现抛光过程；抛光垫8的材质为聚氨基甲酸酯，抛光工位7上还设置有抛光垫调整器24和导流臂25，抛光垫调整器24使得抛光垫8具有更佳的性能，导流臂25提供晶圆所需的抛光液与去离子水。

晶圆进入机械抛光单元时，先放入晶圆承载工位6，第一传输组件传输的过程中，将晶圆承载工位6中的晶圆移送至相邻的抛光工位7上进行抛光，依次经过多个抛光工位7完成晶圆的抛光，在进行了一个晶圆的抛光过程后，此时抛光工位7上同时进行不同晶圆的抛光，提高了抛光的效率，使得抛光的过程更加充分和饱和，其中，将晶圆承载工位6中的晶圆移送至相邻的抛光工位7上的动作可以通过单独的抓取设备实现，也可以通过将抛光头10移送到晶圆承载工位6上进行晶圆的抓取。

如图1所示，本实施例提供的碳化硅晶圆电化学机械抛光装置，还包括晶圆载台11，晶圆载台11设置在所述工作台5上，所述晶圆载台11上设置有第二传输组件12，所述第二传输组件12用于将晶圆在所述晶圆载台11和所述晶圆承载工位6之间进行移送。晶圆载台11对晶圆在电化学处理单元和机械抛光单元之间的移送起到过渡作用，进入机械抛光单元的晶圆先送入晶圆载台11上进行暂时存储，然后再经过第二传输组件12移送至晶圆承载工位6上进行抛光前的准备，使得晶圆的输送过程更加顺畅；其中，晶圆载台11设置于工作台5上的边缘侧，且靠近晶圆承载工位6处，减小了晶圆的移动路径，节省了时间；第二传输组件12可以为机械手。另外，作为可替换实施方式，

如图1所示，本实施例提供的碳化硅晶圆电化学机械抛光装置，所述晶圆载台11上设有第一承载工位13和第二承载工位14，所述第一运载单元4将待处理晶圆3放入所述第一承载工位13，以及从所述第二承载工位14将抛光完毕的晶圆取走，晶圆的送入和送出都设有单独的承载工位，不会发生晶圆传输上的冲突，避免放入和取出的过程具有滞后性，使得晶圆的传输过程更加饱和，采用晶圆先进先出的方式，即先进入抛光的晶圆最先送出，避免晶圆混乱，另外，作为可替换实施方式，晶圆载台11上也可以只设置有一个承载工位，晶圆的送入和送出都在此承载工位上。

如图1所示，本实施例提供的碳化硅晶圆电化学机械抛光装置，所述晶圆承载工位6和多组所述抛光工位7处于同一圆上，所述第一传输组件包括驱动件和传输件15，所述驱动件驱动所述传输件15和所述抛光头10绕所述圆的中心转动，晶圆的输送过程沿圆形进行，使得晶圆从被移送至抛光工位7开始，直至抛光结束，为移送效率最高的闭合行程，提高了晶圆抛光的抛光效率。具体地，抛光头10的数量和晶圆承载工位6和抛光工位7相加的数量一致，抛光头10带动晶圆依次在各个工位上工作，可以达到流程的最佳饱和状态；传输件15的运动为绕其轴向转动，另外，作为可替换实施方式，晶圆承载工位6和多组所述抛光工位7也可以处于同一椭圆或者同一矩形上，驱动件驱动传输件15移动，带动抛光头沿着椭圆或者矩形移动，实现在各个工位之间的传递。一种具体的方式中，抛光工位7设置有三组，晶圆承载工位6设置有一组，即在圆上有四个工位，均布设置在圆上，传输件15可以为十字形结构，节省空间。

如图1所示，本实施例提供的碳化硅晶圆电化学机械抛光装置，所述机械抛光单元还包括清洗组件16，清洗组件16设置于所述工作台5上，用于向非抛光状态下的所述抛光头10喷射清洗液。抛光头10移送晶圆完成抛光动作后，抛光头10上易有研磨液残留和残渣，清洗液可以对抛光头进行清洗，另外，当抛光头10带动晶圆移送至抛光工位的过程中时，晶圆较为干燥时，也可以通过清洗组件16向晶圆喷射清洗液以湿润晶圆，提高晶圆的抛光效果，清洗组件16可以通过喷头向上喷出清洗液，清洗液一般为去离子水，避免污染晶圆及抛光头10，每一个抛光工位7上均设置有一个清洗组件16。

本实施例提供的碳化硅晶圆电化学机械抛光装置，所述晶圆承载工位6上设置有晶圆检测件，用于检测所述晶圆承载工位6上是否有晶圆，当检测到没有晶圆时，便于及时向晶圆承载工位6上移送晶圆，保证第一传输组件的连续性，进一步提高了效率。具体地，晶圆检测件可以为感应传感器，用于感应晶圆的存在。

如图1所示，本实施例提供的碳化硅晶圆电化学机械抛光装置，还包括晶圆存储单元17和第二运载单元18，晶圆存储单元17具有至少一组，用于存储待处理晶圆3；第二运载单元18用于将所述晶圆存储单元17中的待处理晶圆3移送至所述电解槽1中。在第一运载单元和第二运载单元18的作用下，晶圆在晶圆存储单元17、电化学处理单元和机械抛光单元之间的传输自动化程度较高，形成了较高的连贯性，提高了晶圆处理的效率。具体地，晶圆存储单元17为水箱，待处理晶圆3存储于水箱中，晶圆存储单元17可以为并排设置有多组，第二运载单元18具有移动和抓取功能，可以为第二移动装置26和第二机械臂27的组合，第二移动装置26可以为直线模组，第二机械臂27用于对晶圆的抓取，第二移动装置26用于带动第二机械臂27移动，将晶圆移动至指定位置，其中一种方式，机械抛光单元位于电化学处理单元的左侧，第二运载单元18设置于两者之间，实现晶圆的运载，第二运载单元18中第二移动装置26沿前后方向设置，带动第二机械臂27沿前后方向移动，实现晶圆在前后方向和左右方向上的移动，排布合理，结构紧凑，另外，作为可替换实施方式，第二运载单元18也可以为移动机器人，实现晶圆的全方位移动。一种具体的方式中，第二运载单元18设置于电解槽1的右侧，与第一运载单元对称设置，晶圆存储单元17设置于第二运载单元18的右侧。

如图1和图4所示，本实施例提供的碳化硅晶圆电化学机械抛光装置，还包括晶圆形貌检测单元19和运载单元，晶圆形貌检测单元19用于对抛光处理后的晶圆进行形貌检测；运载单元用于将抛光后的晶圆移送至所述晶圆形貌检测单元19，和用于将所述晶圆形貌检测单元中的晶圆移送至所述电解槽1中。便于对检测不合格的晶圆将其送入电化学处理单元中重新进行电解和化学机械抛光过程，提高了晶圆的产出良率。其中，晶圆形貌检测单元19可以与晶圆存储单元17并排设置，提高空间利用率，晶圆形貌检测单元19为晶圆形貌检测设备；运载单元可以为第一运载单元和第二运载单元18的组合，第一运载单元和第二运载单元18之间设置有缓冲载台28，第一运载单元将抛光完毕的晶圆运载至缓冲载台28上，然后第二运载单元18将缓冲载台28上的晶圆运载至晶圆形貌检测单元19中，同时，第二运载单元18也可以将晶圆形貌检测单元19中的晶圆移送至电解槽1中，另外，作为可替换实施方式，运载单元可以单独设置，采用机器人，实现晶圆的自由移动。

如图2和图3所示，本实施例提供的碳化硅晶圆电化学机械抛光装置，所述待处理晶圆3竖直设置于所述电解槽1中，所述待处理晶圆3全部浸没于所述电解液2中，可以实现较多数量晶圆的双面同时电解，提高电解效率。另外，作为可替换实施方式，待处理晶圆3也可以水平放置浸没于电解液2中。

本实施例提供的碳化硅晶圆电化学机械抛光装置，还包括翻转单元，翻转单元用于对送入所述机械抛光单元中的待处理晶圆3进行翻转，晶圆需要双面抛光时，翻转单元对晶圆进行翻转，以实现不同面的抛光。具体地，翻转单元可以单独设置，选用机械手，设置在电化学处理单元和机械抛光单元之间，另外，翻转单元也可以通过第一运载单元实现，第一运载单元中的抓取功能的第一机械臂23可以实现晶圆的翻转功能。

如图2和图3所示，本实施例提供的碳化硅晶圆电化学机械抛光装置，所述电化学处理单元还包括第一导电件20和第二导电件21，第一导电件20具有至少一个，设置于所述电解槽1中；第二导电件21具有至少一个，设置于所述电解槽1中，所述待处理晶圆3进行电解时，所述待处理晶圆3与所述第二导电件21连接，所述第一导电件20和所述第二导电件21分别与电源导通。其中，第一导电件20为阴极导电件，与电源的负极连接，第二导电件21为阳极导电件，与电源的正极连接，第一导电件20和第二导电件21在电解液的作用下构成了闭合回路，对晶圆进行电化学氧化。

具体地，第一导电件20为阴极板，竖直固定在电解槽1中，第二导电件21为导电卡夹，竖直设置，晶圆可以采用竖直插拔式电连接至导电卡夹上，导电卡夹的两个触点与晶圆的两个侧面进行导通，实现双面电解，且连接方式简单快捷。

如图2所示，本实施例提供的碳化硅晶圆电化学机械抛光装置，多个所述第一导电件20并联设置，多个所述第二导电件21并联设置，提高了电化学利用率。其中晶圆数量约为3～6片，电源输出电压为5-60V，电氧化时间随电解液电导率而适配，电导率越高电氧化时间越短，针对碳化硅晶圆常用电氧化时间为5-40min。

本实施例提供的碳化硅晶圆电化学机械抛光装置，所述电解槽1中设置有超声装置，作用于所述电解液2，使静置的电解液持续且充分的混合均匀，进一步提高电解效率。

如图4所示，本实施例提供的碳化硅晶圆电化学机械抛光方法，采用上述实施例中任一项所述的碳化硅晶圆电化学机械抛光装置，包括以下步骤：

步骤一，将待处理晶圆3放入电解槽1中进行电解；

步骤二，通过第一运载单元4将电解后的待处理晶圆3依次移送至机械抛光单元中进行抛光处理。

采用静态电解和动态抛光相结合，使得电化学氧化作用充分发挥，在机械抛光时更容易进行目标材料的刮除，实现了晶圆的快速抛光。

本实施例提供的碳化硅晶圆电化学机械抛光方法，在所述机械抛光单元中，晶圆依次通过多个抛光工位7进行抛光，通过多个抛光工位7完成一个晶圆的完成抛光，提高了机械抛光单元多个抛光头10工作的连续性，提高了抛光效率。

具体地，多个晶圆在机械抛光单元中的处理过程为：

第一个待处理晶圆3送入晶圆承载工位6上，第一个抛光头10吸附此第一个待处理晶圆3；

第一个抛光头10将第一个待处理晶圆移送至一个抛光工位7上进行抛光动作，同时第二个抛光头10吸附晶圆承载工位6上的第二个待处理晶圆3；

第一个待处理晶圆3按照设定时间完成第一次抛光，第一个抛光头10带动第一个待处理晶圆3移动至第二个抛光工位7，同时第二个抛光头10将第二个待处理晶圆3移送至第一个抛光工位7，同时第三个抛光头10移动至晶圆承载工位6吸附第三个待处理晶圆3，完成第一个待处理晶圆3的第二次抛光及第二个待处理晶圆3的第一次抛光，以此类推；

抛光完成后的第一个待处理晶圆3从晶圆承载工位6处送出；然后此抛光头10吸附晶圆承载工位6上的第N个待处理晶圆3。晶圆经过多次抛光完成最终抛光的过程，将多个抛光工位7充分利用，提高了抛光效率。

如图4所示，本实施例提供的碳化硅晶圆电化学机械抛光方法，晶圆经过最后一个所述抛光工位7的抛光后，送入晶圆形貌检测单元，进行晶圆的形貌分析检测，若不满足要求，将晶圆返回，重新进行步骤一和步骤二；若满足要求，则完成对晶圆的平坦化过程，经过对晶圆的检测及不合格晶圆的继续加工，提高了晶圆的产出良率。

晶圆的完成输送过程：第二运载单元18将晶圆存储单元17中的待处理晶圆3移送至电解槽1中进行电化学处理，处理后的晶圆经过第一运载单元移送至晶圆载台11上，第二传输组件12将晶圆移送至晶圆承载工位6上，第一传输组件将晶圆依次送入抛光工位7进行抛光，抛光后的晶圆通过第一运载单元送入缓冲载台28上，第二运载单元18将缓冲载台28上的晶圆移送至晶圆形貌检测单元19中进行检测，合格进行回收，不合格晶圆通过第二运载单元18送入电解槽1中，重新进行电化学单元和机械抛光单元处理，直至合格。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (17)

1.一种碳化硅晶圆电化学机械抛光装置，其特征在于，包括：

电化学处理单元，包括电解槽(1)，所述电解槽(1)的内部用于放置电解液(2)和待处理晶圆(3)，所述待处理晶圆(3)的至少一个待处理面浸没于所述电解液(2)中，对所述待处理晶圆(3)进行电解；

机械抛光单元，用于对电解后的待处理晶圆(3)进行抛光处理；

第一运载单元(4)，用于运载所述待处理晶圆(3)在所述电化学处理单元和所述机械抛光单元之间移动。

2.根据权利要求1所述的碳化硅晶圆电化学机械抛光装置，其特征在于，所述机械抛光单元包括：

工作台(5)，具有晶圆承载工位(6)和多组间隔设置的抛光工位(7)，所述晶圆承载工位(6)用于放置晶圆，所述抛光工位(7)上具有用于对晶圆抛光的抛光垫(8)；多组所述抛光工位(7)依次设置，其中，第一组和最后一组所述抛光工位(7)分别与所述晶圆承载工位(6)相邻；

第一传输组件，设置于所述工作台(5)上，所述第一传输组件具有多个传输端(9)，多个所述传输端(9)上分别设有用于移送晶圆的抛光头(10)，所述抛光头(10)用于将晶圆沿着所述抛光工位(7)的顺序进行依次传输以及将该晶圆压设在相应所述抛光工位(7)上进行抛光。

3.根据权利要求2所述的碳化硅晶圆电化学机械抛光装置，其特征在于，还包括：晶圆载台(11)，设置在所述工作台(5)上，所述晶圆载台(11)上设置有第二传输组件(12)，所述第二传输组件(12)用于将晶圆在所述晶圆载台(11)和所述晶圆承载工位(6)之间进行移送。

4.根据权利要求3所述的碳化硅晶圆电化学机械抛光装置，其特征在于，所述晶圆载台(11)上设有第一承载工位(13)和第二承载工位(14)，所述第一运载单元(4)将待处理晶圆(3)放入所述第一承载工位(13)，以及从所述第二承载工位(14)将抛光完毕的晶圆取走。

5.根据权利要求2所述的碳化硅晶圆电化学机械抛光装置，其特征在于，所述晶圆承载工位(6)和多组所述抛光工位(7)处于同一圆上，所述第一传输组件包括驱动件和传输件(15)，所述驱动件驱动所述传输件(15)和所述抛光头(10)绕所述圆的中心转动。

6.根据权利要求2所述的碳化硅晶圆电化学机械抛光装置，其特征在于，所述机械抛光单元还包括：

清洗组件(16)，设置于所述工作台(5)上，用于向非抛光状态下的所述抛光头(10)喷射清洗液。

7.根据权利要求2所述的碳化硅晶圆电化学机械抛光装置，其特征在于，所述晶圆承载工位(6)上设置有晶圆检测件，用于检测所述晶圆承载工位(6)上是否有晶圆。

8.根据权利要求1所述的碳化硅晶圆电化学机械抛光装置，其特征在于，还包括：

晶圆存储单元(17)，具有至少一组，用于存储待处理晶圆(3)；

第二运载单元(18)，用于将所述晶圆存储单元(17)中的待处理晶圆(3)移送至所述电解槽(1)中。

9.根据权利要求1所述的碳化硅晶圆电化学机械抛光装置，其特征在于，还包括：

晶圆形貌检测单元(19)，用于对抛光处理后的晶圆进行形貌检测；

运载单元，用于将抛光后的晶圆移送至所述晶圆形貌检测单元(19)，和用于将所述晶圆形貌检测单元中的晶圆移送至所述电解槽(1)中。

10.根据权利要求1-9中任一项所述的碳化硅晶圆电化学机械抛光装置，其特征在于，所述待处理晶圆(3)竖直设置于所述电解槽(1)中，所述待处理晶圆(3)全部浸没于所述电解液(2)中。

11.根据权利要求10所述的碳化硅晶圆电化学机械抛光装置，其特征在于，还包括：

翻转单元，用于对送入所述机械抛光单元中的待处理晶圆(3)进行翻转。

12.根据权利要求1所述的碳化硅晶圆电化学机械抛光装置，其特征在于，所述电化学处理单元还包括：

第一导电件(20)，具有至少一个，设置于所述电解槽(1)中；

第二导电件(21)，具有至少一个，设置于所述电解槽(1)中，所述待处理晶圆(3)进行电解时，所述待处理晶圆(3)与所述第二导电件(21)连接，所述第一导电件(20)和所述第二导电件(21)分别与电源导通。

13.根据权利要求12所述的碳化硅晶圆电化学机械抛光装置，其特征在于，多个所述第一导电件(20)并联设置，多个所述第二导电件(21)并联设置。

14.根据权利要求1-9中任一项所述的碳化硅晶圆电化学机械抛光装置，其特征在于，所述电解槽(1)中设置有超声装置，作用于所述电解液(2)。

15.一种碳化硅晶圆电化学机械抛光方法，其特征在于，采用权利要求1-14中任一项所述的碳化硅晶圆电化学机械抛光装置，包括以下步骤：

步骤一，将待处理晶圆(3)放入电解槽(1)中进行电解；

步骤二，通过第一运载单元(4)将电解后的待处理晶圆(3)依次移送至机械抛光单元中进行抛光处理。

16.根据权利要求15所述的碳化硅晶圆电化学机械抛光方法，其特征在于，在所述机械抛光单元中，晶圆依次通过多个抛光工位(7)进行抛光。

17.根据权利要求16所述的碳化硅晶圆电化学机械抛光方法，其特征在于，晶圆经过最后一个所述抛光工位(7)的抛光后，送入晶圆形貌检测单元，进行

晶圆的形貌分析检测，若不满足要求，将晶圆返回，重新进行步骤一和步骤二；

若满足要求，则完成对晶圆的平坦化过程。