TW202330173A - 定盤、拋光設備和拋光方法 - Google Patents
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Abstract
本發明有關一種定盤、拋光設備和拋光方法，該定盤用於拋光設備並且包括用於在其上附接用以對矽片進行拋光的拋光墊的定盤平面，定盤平面包括凹槽，凹槽在其內部設置有氣道，氣道能夠在凹槽內提供氣壓，使得在矽片的拋光過程中，附接在定盤平面上的拋光墊的與矽片的邊緣對應的第一部分能夠在與定盤平面垂直的方向上低於拋光墊的與矽片的中央區域對應的第二部分。
Description
本發明屬於半導體加工製造技術領域，具體地，有關一種定盤、拋光設備和拋光方法。
隨著半導體技術的不斷發展，對矽片表面的平坦度的要求越來越高。在矽片製造過程中，可以通過拋光技術來對矽片的平坦度進行改善。拋光過程通常包括對矽片的正反兩面進行拋光的雙面拋光步驟和僅對矽片的正面進行拋光的最終拋光步驟。
在最終拋光中，吸附至拋光頭的矽片被壓在佈置在拋光頭的下方的拋光墊上以藉助於拋光墊對矽片的正面進行拋光，其中，在拋光時，矽片和拋光墊始終處於旋轉中。
然而，由於旋轉帶來的離心作用，拋光液容易聚集在矽片的邊緣處，導致矽片邊緣的拋磨程度相比於矽片中央要大；而且由於矽晶圓被壓在拋光墊上，拋光墊被壓縮變形並會在矽片的靠近倒角的外緣處施加較大的作用，也會對矽片邊緣產生相對於矽片中央更強的拋磨作用，這些會導致矽片邊緣的厚度相比於矽片中央變薄，從而使矽片表面的平坦度惡化。
本部分提供了本發明的總體概要，而不是對本發明的全部範圍或所有特徵的全面公開。
本發明的目的在於提供一種能夠降低對矽片邊緣的拋磨程度的用於拋光設備的定盤。
為了實現上述目的，根據本發明的一個方面，提供了一種定盤，其用於拋光設備，定盤包括用於在其上附接用以對矽片進行拋光的拋光墊的定盤平面，定盤平面包括凹槽，凹槽在其內部設置有氣道，氣道能夠在凹槽內提供氣壓，使得在矽片的拋光過程中，附接在定盤平面上的拋光墊的與矽片的邊緣對應的第一部分能夠在與定盤平面垂直的方向上低於拋光墊的與矽片的中央區域對應的第二部分。
在上述定盤中，凹槽可以為與定盤同心地佈置的環形凹槽。
在上述定盤中，環形凹槽可以包括靠近定盤的外周的外環形凹槽和/或靠近定盤的中心的內環形凹槽，其中，外環形凹槽和內環形凹槽均能夠通過由各自的氣道提供負的氣壓來使拋光墊的第一部分在所述方向上低於第二部分。
在上述定盤中，環形凹槽可以包括位於定盤的外周與中心之間的中間環形凹槽，其中，中間環形凹槽能夠通過由其氣道提供正的氣壓來使拋光墊的第一部分在所述方向上低於第二部分。
在上述定盤中，環形凹槽可以為沿定盤的徑向方向連續地佈置的多個環形凹槽。
在上述定盤中，由氣道提供的氣壓的量可以是能夠調節的。
在上述定盤中，由氣道提供的氣壓的量能夠根據矽片的邊緣與中央區域在拋光過程中的溫度差來調節，或者能夠根據前一次拋光完的矽片的平坦度狀況來調節。
在上述定盤中，氣道可以遵循凹槽的延伸路徑延伸。
根據本發明的另一方面，提供了一種拋光設備，其包括：根據前述段落中的任一個所述的定盤；拋光墊，其附接至定盤的定盤平面；以及拋光頭，其用於保持矽片以使其與拋光墊接觸。
根據本發明的又一方面，提供了一種拋光方法，該拋光方法使用前述段落所述的拋光設備進行，該拋光方法包括：通過氣道向凹槽內提供氣壓，使得拋光墊的第一部分在與定盤平面垂直的方向上低於第二部分；以及通過拋光頭使其所保持的矽片與拋光墊接觸以對矽片進行拋光。
根據本發明，通過在定盤平面上設置凹槽並由氣道在凹槽內提供氣壓來帶動附接在定盤平面上的拋光墊的與凹槽對應的部分以使拋光墊的與矽片的邊緣對應的第一部分在與定盤平面垂直的方向上低於拋光墊的與矽片的中央區域對應的第二部分，一方面，經由整個拋光過程總體上使拋光墊的第一部分在與矽片的邊緣接觸時的塑性變形變小並由此減小拋光墊對矽片外緣的作用，降低對矽晶圓邊緣的拋磨程度；另一方面，經由整個拋光過程總體上使矽片邊緣接受到的來自拋光墊的拋光液的量相對減少，這同樣降低對矽片邊緣的拋磨程度，由此，減小矽片邊緣的拋磨程度與矽片中央區域的拋磨程度之間的差異，提高拋光矽片的整體平坦度。
通過以下結合附圖對本發明的示例性實施方式的詳細說明，本發明的上述特徵和優點以及其他特徵和優點將更加清楚。
下面參照附圖、藉助於示例性實施方式對本發明進行詳細描述。要注意的是，對本發明的以下詳細描述僅僅是出於說明目的，而絕不是對本發明的限制。
如之前提到的，在拋光過程中，拋光墊和矽片均會旋轉，例如進行同向旋轉，由此帶來的離心作用會使拋光液趨於聚集在矽片的邊緣處，導致矽片邊緣的拋磨程度相比於矽片中央要大；此外，拋光墊由於在與矽片接觸時的塑性變形會在矽片的靠近倒角的外緣處施加較大的作用，也會導致矽片邊緣的拋磨程度相比於矽片中央要大，由此會使矽片表面的平坦度惡化。
為了解決上述問題，需要消除或至少降低矽片邊緣的拋磨程度與矽片中央的拋磨程度之間的差異。
發明人注意到，由於在拋光過程中，拋光墊和矽片均會進行旋轉，因此矽片的邊緣的各個部位（或者，可以理解的，某一部位）在拋光過程中會週期性地出現在拋光墊的兩個區域，即，靠近拋光墊的周邊的環形區域和靠近拋光墊的中心的環形區域（即，對於矽片邊緣的某一固定部位，其會每隔一定時間就出現在上述環形區域中），而且，矽片的中央區域的各個部位會始終出現在拋光墊的中間區域，即，介於上述兩個環形區域之間的區域。
為此，根據本發明的一方面，提出了一種定盤，其用於拋光設備，該定盤包括用於在其上附接用以對矽片進行拋光的拋光墊的定盤平面，定盤平面包括凹槽，凹槽在其內部設置有氣道，氣道能夠在凹槽內提供氣壓，使得在矽片的拋光過程中，附接在定盤平面上的拋光墊的與矽片的邊緣對應的第一部分能夠在與定盤平面垂直的方向上低於拋光墊的與矽片的中央區域對應的第二部分。
由於在拋光過程中矽片的邊緣的各個部位均會週期性地出現在上述環形區域中，因此通過由氣道在凹槽內提供氣壓來帶動附接在定盤平面上的拋光墊的與凹槽對應的部分以使拋光墊的與矽片的邊緣對應的第一部分在與定盤平面垂直的方向上低於拋光墊的與矽片的中央區域對應的第二部分，一方面，可以經由整個拋光過程總體上使拋光墊的第一部分在與矽片的邊緣接觸時的塑性變形變小並由此減小拋光墊對矽片外緣的作用，降低對矽片邊緣的拋磨程度；另一方面，可以經由整個拋光過程總體上使矽片邊緣接受到的來自拋光墊的拋光液的量相對減少，這同樣可以降低對矽片邊緣的拋磨程度，由此，可以減小矽片邊緣的拋磨程度與矽片中央區域的拋磨程度之間的差異，提高拋光矽片的整體平坦度。
具體而言，參照圖1至圖3，定盤1包括定盤平面11，拋光墊2能夠附接在定盤平面11上以用於對矽片3進行拋光，凹槽12設置在定盤平面11中，並且氣道13設置在凹槽12中，例如，凹槽12的在與定盤平面11垂直的方向上的橫截面可以呈矩形或漏鬥形，且氣道13可以設置在凹槽12的最底部。氣道13可以提供氣體或進行吸氣以在凹槽12內提供氣體壓力，並且凹槽12可以為與定盤1同心地佈置的環形凹槽。在拋光過程中，通過由氣道13向凹槽12內提供氣壓，可以使拋光墊2的與矽片3的邊緣對應的第一部分21（以虛線示出的環形區域）在與定盤平面11垂直的方向上低於拋光墊2的與矽片3的中央區域對應的第二部分22（以虛線示出的環形區域）。
也就是說，由氣道13在凹槽12內提供氣壓帶動了附接在定盤平面11上的拋光墊2的與凹槽12對應的部分，使其能夠隨氣壓變化進行升降，由此總體上減小對矽片邊緣的拋磨程度，從而消除或至少減小矽片邊緣的拋磨程度與矽片中央區域的拋磨程度之間的差異，提高拋光矽片的整體平坦度。
可以設想的是，凹槽12除了可以是與定盤1同心地佈置的環形凹槽外，也可以是該環形凹槽的一部分，例如可以是該環形凹槽的一個或多個弧形部段。在這種情況下，由於在拋光過程中矽片的邊緣的各個部位仍會週期性地出現在拋光墊的與該弧形部段對應的部分中，因此還是可以減小矽片邊緣的拋磨程度與矽片中央區域的拋磨程度之間的差異，從而提高拋光矽片的整體平坦度。
在本發明的實施方式中，如圖4中所示，環形凹槽（即凹槽）12可以包括靠近定盤1的外周的外環形凹槽121和/或靠近定盤1的中心的內環形凹槽122，其中，外環形凹槽121和內環形凹槽122均能夠通過由各自的氣道13提供負的氣壓來使拋光墊2的第一部分21在與定盤平面11垂直的方向上低於第二部分22。
具體而言，當僅包括外環形凹槽121或僅包括內環形凹槽122時，由於矽片邊緣的各個部位還是會週期性地出現在拋光墊2的與該環形凹槽對應的部分處，因此仍可以實現降低矽片邊緣的拋磨程度的目的。當然，如果包括外環形凹槽121和內環形凹槽122這兩者，則可以通過由氣道13在這二者內均提供負的氣壓來更有效地實現上述目的。如圖4中所示，拋光墊2的與外環形凹槽121和內環形凹槽122對應的部分從虛線位置下降至實線位置。
根據本發明的另一實施方式，如圖5中所示，環形凹槽（即凹槽）12可以包括位於定盤1的外周與中心之間的中間環形凹槽123，其中，中間環形凹槽123能夠通過由其氣道13提供正的氣壓來使拋光墊2的第一部分21在與定盤平面11垂直的方向上低於第二部分22。
在這種情況下，由於由氣道13向中間環形凹槽123內提供正的氣壓（如圖5中所示，拋光墊2的與中間環形凹槽123對應的部分從虛線位置升起至實線位置），因此拋光墊2的與矽片3的中央區域對應的第二部分22在與定盤平面11垂直的方向上高於拋光墊2的與矽片3的邊緣對應的第一部分21，由此，可以總體上減小對矽片邊緣的拋磨程度，從而消除或至少減小矽片邊緣的拋磨程度與矽片中央區域的拋磨程度之間的差異，提高拋光矽片的整體平坦度。
可以設想的是，凹槽12可以同時包括中間環形凹槽123以及外環形凹槽121和/或內環形凹槽122，並且中間環形凹槽123、外環形凹槽121和內環形凹槽122可以均通過氣道提供正的氣壓或負的氣壓，只要能使拋光墊2的第一部分21在與定盤平面11垂直的方向上低於第二部分22即可。
根據本發明的實施方式，環形凹槽（即凹槽）12可以為沿定盤1的徑向方向連續地佈置的多個環形凹槽。
例如，環形凹槽12可以是沿徑向方向從定盤1的中心向周向邊緣連續地佈置的多個環形凹槽，由此可以沿徑向方向更精細地控制整個矽片的拋磨程度，通過減小整個矽片在徑向方向上的各環形部分的拋磨程度之間的差異，可以更好地改善矽片的整體平坦度。
另一方面，僅針對外環形凹槽121、內環形凹槽122或中間環形凹槽123，其也可以為沿定盤1的徑向方向連續地佈置的多個環形凹槽，由此可以僅針對該單個環形凹槽的區域沿徑向方向更精細地控制整個矽片的拋磨程度。
根據本發明的實施方式，由氣道13提供的氣壓的量是能夠調節的。
例如，可以通過控制器來控制氣道13排氣（或說提供氣體）及吸氣的量以由此控制氣道13在凹槽12內提供的氣壓的量。通過調節凹槽12內的氣壓的量，可以控制拋光墊2的與凹槽12對應的部分的升降位移的量，並由此可以控制矽片特定部位的拋磨程度。
以此方式，當矽片邊緣的拋磨程度相對於矽片中央區域的拋磨程度僅略大時，可以例如在外環形凹槽121內提供略微的負氣壓，而當矽片邊緣的拋磨程度相對於矽片中央區域的拋磨程度更大時，可以在外環形凹槽121內提供相對更大的負氣壓，由此可以更靈活和準確地消除或至少減少矽片邊緣與中央區域的拋磨程度之間的差異。
在本發明的實施方式中，由氣道13提供的氣壓的量能夠根據矽片的邊緣與中央區域在拋光過程中的溫度差來調節，或者能夠根據前一次拋光完的矽片的平坦度狀況來調節。
矽片邊緣的溫度通常會略高於矽片中央區域的溫度，如果兩者之間的溫度差越高，則表明矽片邊緣的拋磨程度相比於矽片中央區域的拋磨程度會越大，因此，可以通過據此改變凹槽12內的氣壓的量來降低矽片邊緣與中央區域的拋磨程度差異。另一方面，也可以根據前一次拋光完的矽片的平坦度狀況來調節，例如，當前一次拋光完的矽片的邊緣與中央區域的拋磨程度差異較大時，可以例如在外環形凹槽121內提供相對較大的負氣壓，由此降低矽片邊緣與中央區域的拋磨程度差異。
在本發明的實施方式中，氣道13可以遵循凹槽12的延伸路徑延伸。例如，如圖1中所示，凹槽12的延伸路徑為環形，則氣道13可以同樣以環形形狀進行延伸。以此方式，可以使由氣道13施加的作用均勻地分佈在凹槽12的整個延伸路徑中，有助於在拋光墊的與凹槽12對應的部分上施加均勻的作用，從而實現更有效和準確的拋磨程度控制。
可以理解的是，氣道13也可以採取其它任何合適的方式，例如在凹槽12的延伸路徑上均勻地間隔分佈。
在本發明的實施方式中，氣道13通過提供例如氮氣或氦氣而在凹槽12內提供氣壓，所提供的氣壓例如可以是0.1千帕至1千帕。
需要說明的是，如圖1中所示，外環形凹槽121通常設置在定盤平面11的周向邊緣的更向內側，使得定盤平面11的周向邊緣能夠留出一環形區域，這樣，拋光墊2可以在其周向邊緣處牢固地附接至該環形區域，由此可以使拋光墊2在整個拋光過程中能夠更加穩固地附接至定盤平面11。
根據本發明的另一方面，還提供了一種拋光設備，其包括：定盤1；拋光墊2，其附接至定盤1的定盤平面11；以及拋光頭（未示出），其用於保持矽片以使其與拋光墊接觸。
根據本發明的又一方面，還提供了一種拋光方法，該拋光方法使用上述拋光設備進行，拋光方法可以包括：通過氣道向凹槽內提供氣壓，使得拋光墊的第一部分在與定盤平面垂直的方向上低於第二部分；以及通過拋光頭使其所保持的矽片與拋光墊接觸以對矽片進行拋光。
以上所述，僅為本發明的具體實施方式，但本發明的保護範圍並不局限於此，任何熟悉本技術領域的具通常知識者在本發明揭露的技術範圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護範圍之內。因此，本發明的保護範圍應以所述申請專利範圍的保護範圍為準。
1:定盤
11:定盤平面
12:凹槽
121:外環形凹槽
122:內環形凹槽
13:氣道
2:拋光墊
21:第一部分
22:第二部分
3:矽片
圖1為根據本發明的實施方式的定盤的俯視平面圖；
圖2為沿定盤的直徑方向截取的定盤的橫截面圖；
圖3以俯視平面圖示出了附接有拋光墊的圖2中所示的定盤，其中，示出了處於拋光過程中的與拋光墊接觸的矽片；
圖4以橫截面圖示意性地示出了處於拋光過程中的定盤的一種操作方式，其中，氣道在外環形凹槽和內環形凹槽內提供負的氣壓；以及
圖5以橫截面圖示意性地示出了處於拋光過程中的定盤的另一操作方式，其中，氣道在中間環形凹槽內提供正的氣壓。
1:定盤
11:定盤平面
12:凹槽
121:外環形凹槽
122:內環形凹槽
13:氣道
Claims (10)
- 一種定盤，其用於拋光設備，該定盤包括用於在其上附接用以對矽片進行拋光的拋光墊的定盤平面，該定盤平面包括凹槽，該凹槽在其內部設置有氣道，該氣道能夠在該凹槽內提供氣壓，使得在該矽片的拋光過程中，附接在該定盤平面上的該拋光墊的與該矽片的邊緣對應的第一部分能夠在與該定盤平面垂直的方向上低於該拋光墊的與該矽片的中央區域對應的第二部分。
- 如請求項1所述的定盤，其中該凹槽為與該定盤同心地佈置的環形凹槽。
- 如請求項2所述的定盤，其中該環形凹槽包括靠近該定盤的外周的外環形凹槽和/或靠近該定盤的中心的內環形凹槽，其中該外環形凹槽和該內環形凹槽均能夠通過由各自的該氣道提供負的氣壓來使該拋光墊的該第一部分在與該定盤平面垂直的方向上低於該第二部分。
- 如請求項2所述的定盤，其中該環形凹槽包括位於該定盤的外周與中心之間的中間環形凹槽，其中該中間環形凹槽能夠通過由其該氣道提供正的氣壓來使該拋光墊的該第一部分在與該定盤平面垂直的方向上低於該第二部分。
- 如請求項2所述的定盤，其中該環形凹槽為沿該定盤的徑向方向連續地佈置的多個環形凹槽。
- 如請求項1至5中任一項所述的定盤，其中由該氣道提供的氣壓的量是能夠調節的。
- 如請求項6所述的定盤，其中由該氣道提供的氣壓的量能夠根據該矽片的邊緣與中央區域在拋光過程中的溫度差來調節，或者能夠根據前一次拋光完的該矽片的平坦度狀況來調節。
- 如請求項1至5中任一項所述的定盤，其中該氣道遵循該凹槽的延伸路徑延伸。
- 一種拋光設備，包括： 如請求項1至8中任一項所述的該定盤； 該拋光墊，其附接至該定盤的該定盤平面；以及 拋光頭，其用於保持該矽片以使其與該拋光墊接觸。
- 一種拋光方法，主要使用如請求項9所述的拋光設備進行，其步驟包括： 通過該氣道向該凹槽內提供氣壓，使得該拋光墊的該第一部分在與該定盤平面垂直的方向上低於該第二部分；以及 通過該拋光頭使其所保持的該矽片與該拋光墊接觸以對該矽片進行拋光。
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