CN217572296U - 用于去除晶圆边缘缺陷的抛光设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种用于去除晶圆边缘缺陷的抛光设备，包括用于承载晶圆的承载台、抛光胶带、胶带进给装置及用于驱动承载台旋转的第一驱动装置；胶带进给装置包括放卷辊、传送辊、抛光头及收卷辊；抛光胶带包括基底及固定于基底上的研磨颗粒，抛光胶带经放卷后绕设到传送辊及抛光头后收卷至收卷辊上，抛光头与承载台相邻，在放卷和收卷过程中，位于抛光头表面的抛光胶带对晶圆边缘进行研磨抛光以去除晶圆边缘缺陷。本实用新型利用具有研磨颗粒的抛光胶带与晶圆边缘的摩擦，可以有效去除晶圆边缘缺陷，且整个抛光作用过程可以实现完全地自动化，有助于提高抛光效率，而且无需使用化学剂，有助于降低抛光成本和减少环境污染。

Description

用于去除晶圆边缘缺陷的抛光设备

技术领域

本实用新型涉及半导体制造技术领域，特别是涉及一种用于去除晶圆边缘缺陷的抛光(polishing)设备。

背景技术

半导体器件制备过程中，重金属不纯物聚积在栅氧化膜或者有源区的话会导致器件电性能劣化。因此要想提高器件收率，需要重视晶圆与工艺过程中的清洁度及不纯物的吸除(吸杂)问题。

吸杂是指将会导致器件的PN结特性或是载流子寿命劣化的有害不纯物自有源区去除或者使有害不纯物失去活性的意思。因此，吸杂工艺中必须要形成有害不纯物的捕获区。吸杂的目的是使金属不纯物和与之相关的晶格缺陷去除，以防止器件的PN结漏电流或器件寿命等电气特性劣化。遏制氧化诱导层错(Oxidation-Induced Stacking Fault，简称OSF)或微细缺陷的形成，尤其是将OSF溶解去除就属于吸杂的范畴。硅晶圆表面如果被重金属污染的话，就会在表面产生凹坑(S-Pit)或者是产生称之为表面微小缺陷的发雾(haze)，此外还可能产生OSF。

凹坑(S-Pit)的密度虽然取决于热处理温度，但如果将晶圆在湿氧环境下进行1100℃以上的热处理后再进行刻蚀，会看到106～107/cm²的凹坑。之后再反复进行热处理的话，污染程度将更加明显，形成外部型的微小沉积缺陷，其中包含有铜或镍。表面微小缺陷的形成机制如图1所示，过渡污染物(transition contaminant)在晶圆11表面沉积，其中的过渡金属群(transition metal cluster)导致晶圆表面发生非本征型层错(extrinsictype stacking fault)而附着于晶圆上，造成晶圆表面缺陷。

目前主要使用的内部吸杂法(利用单晶生长过程中析出产生的氧的原理的吸杂法)中的一种为多晶硅背封法(Poly Silicon Back Sealing，简称PBS)，其具有吸杂效果好，吸杂能力的持续性强，片内均匀性好等优点，主要工艺过程为利用硅烷，在晶圆背面沉积多晶硅薄膜。通常的PBS方法中，将晶圆放置在石英炉管内的石英晶舟上后，通入硅烷气体。但是在化学气相沉积(CVD)过程中，用于支撑晶圆的石英晶舟12与晶圆11相接触，会在晶圆上产生称之为结节咬合13(Node Bite)的不良(参考图2所示)，晶舟12和晶圆13相接触的部分形成的多晶硅在晶圆卸载时导致在晶圆表面产生凹坑(pit)形态的损伤，且沉积的多晶硅层越厚，这个问题就越严重。

现有技术中，在边缘研磨工艺中，利用研磨剂和研磨垫，通过化学机械研磨方式(CMP)将晶圆边缘产生的结节咬合去除。但CMP方式不仅研磨速率低，而且因研磨垫具有弹性，导致难以有效去除结节咬合，这会导致后续的外延(EPI)工艺中在晶圆边缘产生结节咬合等不良。

实用新型内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种用于去除晶圆边缘缺陷的抛光设备，用于解决现有技术中，在气相沉积过程中，在支撑晶圆的晶舟和晶圆的接触位置，因污染物等问题产生结节咬合，导致晶圆表面产生凹坑等缺陷，难以通过常规的化学机械研磨工艺去除等问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种用于去除晶圆边缘缺陷的抛光设备，包括：用于承载晶圆的承载台、抛光胶带、胶带进给装置及用于驱动承载台旋转的第一驱动装置；胶带进给装置包括放卷辊、传送辊、抛光头及收卷辊；抛光胶带包括基底及固定于基底上的研磨颗粒，抛光胶带经放卷后绕设到所述传送辊及抛光头后收卷至收卷辊上，抛光头与承载台相邻，在放卷和收卷过程中，位于抛光头表面的抛光胶带对晶圆边缘进行研磨抛光以去除晶圆边缘缺陷。

可选地，胶带进给装置还包括2个位于抛光头两侧的张紧辊，所述张紧辊与抛光胶带的同一侧接触。

可选地，所述用于去除晶圆边缘缺陷的抛光设备还包括使抛光胶带维持预设张力的震荡装置，所述震荡装置与所述抛光头相连接，在研磨过程中，震荡装置驱动所述2个张紧辊之间的抛光胶带沿左右方向震荡，震荡角度为-68°～68°。

可选地，所述研磨颗粒包括碳化硅颗粒，研磨颗粒的目数为800～2000。

可选地，所述抛光胶带的厚度为70～80μm。

可选地，承载台的旋转速度小于1500rpm/min。

可选地，所述研磨颗粒均匀沉积于所述基底上。

可选地，所述基底包括聚酯胶带。

可选地，所述抛光设备还包括喷嘴，喷嘴位于晶圆边缘上方，且喷嘴与清洁液体源相连接，在研磨抛光结束后，喷嘴向晶圆表面喷洒清洁液体，以对晶圆进行清洁。

可选地，所述抛光设备还包括气体喷嘴，气体喷嘴位于晶圆上方，且气体喷嘴与干燥气体源相连接，在晶圆清洗完成后，气体喷嘴向晶圆表面喷洒干燥气体，以对晶圆进行干燥。

如上所述，本实用新型的用于去除晶圆边缘缺陷的抛光设备，具有以下有益效果：本实用新型提供的抛光设备利用具有研磨颗粒的抛光胶带与晶圆边缘的摩擦，可以有效去除晶圆边缘缺陷，且整个抛光过程可以实现完全的自动化，不仅可以提高抛光效率，而且无需使用化学剂，有助于降低抛光成本和减少环境污染。

附图说明

图1显示为晶圆表面微缺陷的形成过程示意图。

图2显示为晶圆表面形成结节咬合缺陷的示意图。

图3显示为本实用新型提供的用于去除晶圆边缘缺陷的抛光设备的结构示意图。

元件标号说明

21 晶圆

22 承载台

23 抛光胶带

24 传送辊

25 抛光头

26 放卷辊

27 收卷辊

28 张紧辊

29 喷嘴

30 清洁液体源

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，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实用新型的其他优点及功效。

请参阅图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，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，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，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型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，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质技术内容的变更下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。

如图3所示，本实用新型提供一种用于去除晶圆边缘缺陷的抛光设备，包括：用于承载晶圆21的承载台22、抛光胶带23、胶带进给装置及用于驱动承载台22旋转的第一驱动装置(未示出)；所述承载台22例如包括静电卡盘和支撑于静电卡盘底部的旋转轴，通过静电吸附将晶圆牢牢固定于静电卡盘表面，第一驱动装置例如为电机，电机与旋转轴相连接；胶带进给(feeding)装置包括放卷辊26、传送辊24、抛光头25及收卷辊27，胶带进给装置用于将抛光胶带23提供至晶圆边缘而实现与晶圆21边缘的摩擦，传送辊24通常为多个，沿抛光胶带23的长度方向放置，且通常分布于抛光胶带的相对两侧，在起到传送作作用的同时还可以起到转向作用；抛光胶带23包括基底及固定于基底上的研磨颗粒，抛光胶带23经放卷后绕设到所述传送辊24及抛光头25后收卷至收卷辊27上，收卷辊27可与第二驱动装置(未示出)相连接，抛光头25与承载台22相邻，在放卷和收卷过程中，位于抛光头25表面的抛光胶带23对晶圆边缘进行研磨抛光以去除晶圆边缘缺陷。具体地，抛光胶带23可以绕设于卷轴上，然后卷轴套设至放卷辊26上，胶带放卷后绕设于传送辊24并经过抛光头25，最后收卷于收卷辊27，经收卷辊27实现对使用后的抛光胶带的回收；此过程中，抛光头25提供研磨压力，使抛光胶带23与处于旋转状态的晶圆21边缘产生摩擦而将晶圆边缘的缺陷，比如将因化学气相沉积过程中堆积于晶圆边缘的多晶硅产生的结节咬合点去除，避免对后续工艺产生不良影响。本实用新型提供的抛光设备不是采用传统的化学机械研磨方法，而是基于纯机械方式，利用具有研磨颗粒的抛光胶带与晶圆边缘的摩擦，可以有效去除晶圆边缘缺陷，而且整个过程可以实现完全的自动化，不仅可以提高抛光效率，而且无需使用化学剂，有助于降低抛光成本和减少环境污染。

在一示例中，胶带进给装置还包括2个位于抛光头25两侧的张紧辊28，所述张紧辊28与抛光胶带的同一侧接触，参考图3可以看到，两个张紧辊28和抛光头25位于同一直线上，这可以不仅确保抛光胶带保持良好的张力，同时确保与晶圆边缘接触的抛光胶带在各处的压力保持一致，有助于确保抛光均匀性，提高抛光品质。所述张紧辊28可以与驱动装置(未示出)相连接，以根据需要调节张紧辊28的位置，调整抛光胶带的张力。当然，张紧辊28的数量可以不止两个，还可以设置于其他位置，且张紧辊在起到张紧作用的同时，同样也可以起到传送的作用。

在一示例中，所述用于去除晶圆边缘缺陷的抛光设备还包括使抛光胶带23维持预设张力的震荡装置(未示出)，所述震荡装置与所述抛光头25相连接，在研磨过程中，震荡装置驱动所述2个张紧辊28之间的抛光胶带23沿左右方向震荡(Oscillation)，这同样可以使抛光胶带23维持适当的张力。在较佳的示例中，该震荡角度为-68°～68°。

所述研磨颗粒优选但不限于碳化硅颗粒，选择碳化硅颗粒是因其有较好的硬度，可以起到较好的抛光效果，且有助于延长抛光胶带的使用寿命，降低抛光成本。在较佳的示例中，研磨颗粒的目数为800～2000(包括端点值，本实施例中在涉及数值范围的描述时，如无特殊说明，均包括端点值)。所述抛光胶带的厚度较佳地为70μm～80μm，其宽度较佳地为大于晶圆21厚度(即晶圆边缘的高度)。

所述承载台22的旋转速度较佳地为小于1500rpm/min，以避免转速过快导致晶圆21不稳定，同时避免过快旋转时和抛光胶带的摩擦不够充分。

所述研磨颗粒可以任何合适的方式固定于基底上，例如采用胶水粘贴，但在较佳的示例中，所述研磨颗粒均匀沉积于所述基底上，例如所述研磨颗粒通过化学气相沉积工艺沉积于所述基底上，这不仅有助于研磨颗粒的均匀分布，确保抛光胶带具有良好的表面平整度，同时可以使研磨颗粒固定地更加牢固，且通过化学气相沉积将研磨颗粒固定于基底上不会引入其他的杂质，有助于提高抛光品质和延长胶带使用寿命。

所述基底优选但不限于聚酯胶带，聚酯胶带具有良好的机械性能，因而有助于延长胶带使用寿命。

在一示例中，所述抛光设备还包括喷嘴29，喷嘴29位于晶圆边缘上方，且喷嘴29与清洁液体源30相连接，在研磨抛光结束后，喷嘴29向晶圆21表面喷洒清洁液体，以对晶圆21进行清洁，清洁液体源30包括但不限于去离子水源，喷嘴29通常位于晶圆21上方靠近晶圆边缘的位置，清洗过程中，可以使晶圆21和/或喷嘴29旋转而对整个晶圆21表面进行全面清洗。

在一示例中，所述抛光设备还包括气体喷嘴(未示出)，气体喷嘴位于晶圆上方，且气体喷嘴与干燥气体源，例如氮气源相连接，在晶圆清洗完成后，气体喷嘴向晶圆表面喷洒干燥气体，以对晶圆进行干燥，所述气体喷嘴和前述的用于喷洒清洁液体的喷嘴也可以为同一个，即同一喷嘴可以根据不同的需要，切换至与清洁液体源或者与干燥气体相邻接。当然，在其他示例中，晶圆也可以采用烘干，或旋转甩干，或IPA(异丙醇)蒸汽干燥法等方式进行干燥，对此不做严格限制。

本实用新型提供的抛光设备不仅可以用于晶圆边缘抛光，而且可以用于其他诸如太阳能电池片或其他需要进行边缘抛光的基板中；不仅可以用于去除晶圆因化学气相沉积过程中沉积于晶圆边缘的多晶硅导致的结节咬合，而且可以用于去除其他诸如因物理气相沉积过程溅射于晶圆边缘的金属颗粒等晶圆边缘不良。

综上所述，本实用新型提供一种用于去除晶圆边缘缺陷的抛光设备，包括用于承载晶圆的承载台、抛光胶带、胶带进给装置及用于驱动承载台旋转的第一驱动装置；第一驱动装置与承载台相连接；胶带进给装置包括放卷辊、传送辊、抛光头及收卷辊；抛光胶带包括基底及固定于基底上的研磨颗粒，抛光胶带经放卷后绕设到所述传送辊及抛光头后收卷至收卷辊上，抛光头与承载台相邻，在放卷和收卷过程中，位于抛光头表面的抛光胶带对晶圆边缘进行研磨抛光以去除晶圆边缘缺陷。本实用新型提供的抛光设备利用具有研磨颗粒的抛光胶带与晶圆边缘的摩擦，可以有效去除晶圆边缘缺陷，且整个过程可以实现完全地自动化，不仅可以提高抛光效率，而且无需使用化学剂，有助于降低抛光成本和减少环境污染。所以，本实用新型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实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，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实用新型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，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种用于去除晶圆边缘缺陷的抛光设备，其特征在于，包括：用于承载晶圆的承载台、抛光胶带、胶带进给装置及用于驱动承载台旋转的第一驱动装置；胶带进给装置包括放卷辊、传送辊、抛光头及收卷辊；抛光胶带包括基底及固定于基底上的研磨颗粒，抛光胶带经放卷后绕设到所述传送辊及抛光头后收卷至收卷辊上，抛光头与承载台相邻，在放卷和收卷过程中，位于抛光头表面的抛光胶带对晶圆边缘进行研磨抛光以去除晶圆边缘缺陷。

2.根据权利要求1所述的用于去除晶圆边缘缺陷的抛光设备，其特征在于，胶带进给装置还包括2个位于抛光头两侧的张紧辊，所述张紧辊与抛光胶带的同一侧接触。

3.根据权利要求2所述的用于去除晶圆边缘缺陷的抛光设备，其特征在于，所述用于去除晶圆边缘缺陷的抛光设备还包括使抛光胶带维持预设张力的震荡装置，所述震荡装置与所述抛光头相连接，在研磨过程中，震荡装置驱动所述2个张紧辊之间的抛光胶带沿左右方向震荡，震荡角度为-68°～68°。

4.根据权利要求1所述的用于去除晶圆边缘缺陷的抛光设备，其特征在于，所述研磨颗粒包括碳化硅颗粒，研磨颗粒的目数为800～2000。

5.根据权利要求1所述的用于去除晶圆边缘缺陷的抛光设备，其特征在于，所述抛光胶带的厚度为70～80μm。

6.根据权利要求1所述的用于去除晶圆边缘缺陷的抛光设备，其特征在于，承载台的旋转速度小于1500rpm/min。

7.根据权利要求1所述的用于去除晶圆边缘缺陷的抛光设备，其特征在于，所述研磨颗粒均匀沉积于所述基底上。

8.根据权利要求1所述的用于去除晶圆边缘缺陷的抛光设备，其特征在于，所述基底包括聚酯胶带。

9.根据权利要求1-8任一项所述的用于去除晶圆边缘缺陷的抛光设备，其特征在于，所述抛光设备还包括在研磨抛光结束后向晶圆表面喷洒清洁液体，以对晶圆进行清洁的喷嘴，喷嘴位于晶圆边缘上方，且喷嘴与清洁液体源相连接。

10.根据权利要求9所述的用于去除晶圆边缘缺陷的抛光设备，其特征在于，所述抛光设备还包括在晶圆清洗完成后向晶圆表面喷洒干燥气体，以对晶圆进行干燥的气体喷嘴，气体喷嘴位于晶圆上方，且气体喷嘴与干燥气体源相连接。

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