TWI654050B - 分離式卡盤裝置以及晶圓的研磨製程 - Google Patents

分離式卡盤裝置以及晶圓的研磨製程

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Abstract

本發明提供了一種分離式卡盤裝置以及晶圓的研磨製程，所述分離式卡盤裝置包括：內卡盤，用於承托晶圓的中心部分，並吸附晶圓；外卡盤，用於承托晶圓的外緣部分；拋光布，用於保護晶圓，所述拋光布位於所述內卡盤和/或所述外卡盤上；以及與所述內卡盤和/或所述外卡盤連接的升降裝置，所述升降裝置用於控制所述外卡盤與所述內卡盤的高度位置。在本發明提供的分離式卡盤裝置中，利用內卡盤吸附拋光布以及晶圓，利用外卡盤輔助支撐拋光布以及晶圓，並在清洗拋光布的時候，降低外卡盤的位置使拋光布的邊緣部分完全裸露出來，從而達到徹底清洗拋光布的目的，避免了存留在拋光布和卡盤之間的研磨液對晶圓的腐蝕。

Description

分離式卡盤裝置以及晶圓的研磨製程
本發明涉及半導體技術領域，特別涉及一種分離式卡盤裝置以及晶圓的研磨製程。
晶圓(Wafer)，是生產積體電路所用的載體，廣泛應用於半導體技術領域，對於晶圓來說，晶圓表面的缺陷能級是最重要的參數。晶圓最常見的缺陷是在晶圓中間出現環狀的微差干涉，即在晶圓同一半徑處會出現連成環狀的淺坑，發明人發現這些環狀的微差干涉主要是由於晶圓在研磨製程過程中的鹼性研磨液腐蝕造成的。
參閱圖1~4，晶圓3在研磨的過程中，被放置在一圓形卡盤1上，卡盤1上具有複數個環狀通孔，用於抽真空以吸附晶圓3，在卡盤上設置一拋光布2，所要研磨的晶圓3放置在拋光布2上，拋光布2用於保護晶圓，拋光布2被粘附在圓形卡盤1上，由於拋光布2是多孔材質，可以傳遞負壓吸力，同時又由於拋光布材質較軟，可以避免較硬的卡盤與晶圓直接接觸，造成背面損傷。在晶圓研磨後，取下研磨好的晶圓，利用清洗裝置4對拋光布2進行清洗，但是拋光布2和卡盤1邊緣之間的鹼性的研磨液難以清洗。當晶圓再次放置在拋光布2上時，拋光布2中的研磨液容易腐蝕晶圓3，形成環狀的淺坑31。
卡盤可繞圓心旋轉，在同心旋轉過程中，鹼性的研磨液會由於離心力的作用向外擴散，然而這些鹼性的研磨液較容易被困在拋光布和卡盤之間，久而久之這個環形區域就成了PH值極高的區域，如圖4所示。每當晶圓3與該區域接觸，鹼性研磨液就會對晶圓進行腐蝕，最終造成較淺的凹坑，並聚集成環狀。
現有的解決方案包括：
1、增加對拋光布的沖洗時間，儘量使拋光布沖洗乾淨，但是這會嚴重影響生產效率，且耗水量大。
2、增加拋光布更換頻率，這樣勢必導致拋光布的使用量增多。
為此，有必要提供一種新的卡盤裝置結構和研磨製程來解決研磨液腐蝕晶圓的問題。
有鑑於此，本發明的目的在於提供一種分離式卡盤以及晶圓的研磨製程，以解決研磨液腐蝕晶圓的問題。
為解決上述技術問題，本發明提供一種分離式卡盤裝置，包括： 內卡盤，用於承托晶圓的中心部分，並吸附晶圓；外卡盤，用於承托晶圓的外緣部分；拋光布，用於保護晶圓，所述拋光布位於所述內卡盤和/或所述外卡盤上；以及，與所述內卡盤和/或所述外卡盤連接的升降裝置，所述升降裝置用於控制所述外卡盤與所述內卡盤的高度位置。
可選的，所述內卡盤包括複數個環狀支撐體，所述複數個環狀支撐體同心設置，且位於同一平面上。
可選的，相鄰的兩個環狀支撐體之間設置有複數個連接體，用於連接相鄰的兩個環狀支撐體。
可選的，所述外卡盤包括至少一環狀支撐體，當環狀支撐體的數量大於等於兩個時，所有環狀支撐體同心設置，且位於同一平面上。
可選的，還包括旋轉裝置，所述旋轉裝置與所述內卡盤和所述外卡盤均連接，用於控制所述內卡盤和所述外卡盤旋轉。
可選的，還包括清洗裝置，所述清洗裝置與所述內卡盤連接，用於清洗所述拋光布。
可選的，所述清洗裝置包括：水箱、邊緣支路以及中央管路，所述水箱與所述邊緣支路以及所述中央管路均連接，所述邊緣支路的噴水口朝向所述拋光布的邊緣部分，所述中央管路穿過所述拋光布的中心位置，所述中央管路的噴水口由所述拋光布的中心位置朝向所述拋光布的邊緣部分。
為了解決上述問題本發明還提供一種晶圓的研磨製程，包括以下步驟：S1：利用所述升降裝置控制所述內卡盤和所述外卡盤位於相同的高度位置；S2：將所要研磨的晶圓放置在所述內卡盤和所述外卡盤上進行研磨；S3：取下研磨好的晶圓，並利用所述升降裝置控制所述外卡盤下降；S4：清洗所述分離式卡盤裝置，以去除所述分離式卡盤裝置上的研磨液；S5：重複執行S1~S4，以完成所有需要研磨的晶圓。
可選的，在所述S2中還包括：對研磨中的晶圓噴灑鹼性研磨液。
可選的，在所述S4中，清洗所述分離式卡盤裝置時，使所述內卡盤旋轉。
在本發明提供的分離式卡盤裝置中，利用內卡盤吸附拋光布以及晶圓，利用外卡盤輔助支撐拋光布以及晶圓，並在清洗拋光布的時候，降低外卡盤的位置使拋光布的邊緣部分完全裸露出來，從而達到徹底清洗拋光布的目的，避免了存留在拋光布和卡盤之間的研磨液對晶圓的腐蝕。
以下結合附圖和具體實施例對本發明提出的分離式卡盤以及晶圓的研磨製程作進一步詳細說明。根據申請專利範圍和下面說明，本發明的優點和特徵將更清楚。需說明的是，附圖均採用非常簡化的形式且均使用非精准的比例，僅用以方便、明晰地輔助說明本發明實施例的目的。
實施例一：參閱圖5~圖9，本實施例提供一種分離式卡盤裝置，包括：內卡盤11，用於承托晶圓30的中心部分，並吸附晶圓30；外卡盤12，用於承托晶圓30的外緣部分；以及與內卡盤11和/或外卡盤12連接的升降裝置（圖中未示出，本領域技術人員可以根據實際設計環境設計與其相適應的升降裝置），所述升降裝置用於控制外卡盤12與內卡盤11的高度位置。在晶圓30研磨時，外卡盤12升起至與內卡盤11相同的高度位置，對晶圓30進行輔助支撐，保證晶圓30旋轉時無翹曲。在旋轉過程中，外卡盤12與內卡盤11同步旋轉；
具體的，內卡盤11包括複數個環狀支撐體111，所有的環狀支撐體111同心設置，且位於同一平面上。環狀支撐體111的尺寸由內至外逐漸增大，相鄰的環狀支撐體111之間的的縫隙可作為抽真空的位置。相鄰的兩個環狀支撐體111之間設置有複數個連接體112，用於連接相鄰的兩個環狀支撐體。
進一步，外卡盤12包括至少一環狀支撐體，當環狀支撐體的數量大於等於兩個時，所有環狀支撐體同心設置，且位於同一平面上，其結構與內卡盤11的結構類似。由於外卡盤12用於承托晶圓30的外緣部分，所以，外卡盤12的內徑大於內卡盤11的外徑。
為了便於晶圓30的旋轉，本實施例提供的分離式卡盤裝置還包括旋轉裝置（圖中未示出，本領域技術人員可以根據實際設計環境設計與其相適應的旋轉裝置），所述旋轉裝置與內卡盤11和外卡盤12均連接，用於控制內卡盤11和外卡盤12同時旋轉。
為了保護晶圓30，在內卡盤11和/或外卡盤12上還鋪設有拋光布20，當內卡盤11和外卡盤12處於同一高度位置時，拋光布20同時鋪設在內卡盤11和外卡盤12上（拋光布20的外徑尺寸依據外卡盤12的外徑尺寸設計），當外卡盤12降低時，拋光布20由內卡盤11承托吸附，這時候拋光布20的邊緣部分處於完全裸露狀態，在對拋光布20沖洗時，可以將拋光布20上的研磨液完全沖洗乾淨。
參閱圖5，在本實施例提供的分離式卡盤裝置中還包括清洗裝置40，拋光布20的清洗由清洗裝置40完成，清洗裝置40與內卡盤11連接，用於清洗拋光布20。具體的，清洗裝置40包括：水箱41、兩個邊緣支路42、一中央管路43，其中水箱41與兩個邊緣支路42以及中央管路43均連接，兩個邊緣支路42的噴水口朝向拋光布20的邊緣部分，中央管路43穿過拋光布20的中心位置，由拋光布20的中心位置向周圍噴灑清洗，在清洗裝置40清洗的過程中，外卡盤12下降，使拋光布20最容易儲藏研磨液的邊緣部分完全裸露出來，從而可以徹底清洗拋光布20，那麼當在次研磨晶圓的時候，拋光布上不存在研磨液，也就不會造成對晶圓的腐蝕。
進一步，水箱41中設置有水泵或其他泵水裝置，清洗拋光布20所採用的是去離子水。
實施例二：本實施例提供一種晶圓的研磨製程，採用實施例一種提供的分離式卡盤裝置，包括以下步驟：
S1，利用升降裝置控制內卡盤11和外卡盤12位於相同的高度位置；
即內卡盤11和外卡盤12位於在同一平面上，從而對需要研磨的晶圓一平穩的支撐，保證晶圓旋轉時無翹曲。
S2，將所要研磨的晶圓放置在內卡盤11和外卡盤12上進行研磨；
研磨的過程中內卡盤11和外卡盤12同步旋轉，並對研磨中的晶圓噴灑鹼性研磨液，以促進研磨。
S3，取下研磨好的晶圓，並利用升降裝置控制所述外卡盤下降，以使拋光布的邊緣最容易儲存研磨液的位置完全裸露出來，從而便於清洗。
S4，清洗所述分離式卡盤裝置，以去除所述分離式卡盤裝置上的研磨液；其中在清洗所述分離式卡盤裝置時，使所述內卡盤旋轉。
S5，重複執行S1~S4，以完成所有需要研磨的晶圓。
由於拋光布的邊緣完全裸露出來，所以清洗裝置可以徹底的清洗乾淨儲存在拋光布中的研磨液，避免了對晶圓的腐蝕。
綜上所述，在本發明提供的分離式卡盤裝置中，利用內卡盤吸附拋光布以及晶圓，利用外卡盤輔助支撐拋光布以及晶圓，並在清洗拋光布的時候，降低外卡盤的位置使拋光布的邊緣部分完全裸露出來，從而達到徹底清洗拋光布的目的，避免了存留在拋光布和卡盤之間的研磨液對晶圓的腐蝕。
本說明書中各個實施例採用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。對於實施例公開的系統而言，由於與實施例公開的方法相對應，所以描述的比較簡單，相關之處參見方法部分說明即可。
上述描述僅是對本發明較佳實施例的描述，並非對本發明範圍的任何限定，本發明領域的普通技術人員根據上述揭示內容做的任何變更、修飾，均屬於申請專利範圍的保護範圍。
1 卡盤 2拋光布 3 晶圓 11內卡盤 111環狀支撐體 112連接體 12外卡盤 20拋光布 30晶圓 40清洗裝置 41水箱 42邊緣支路 43中央管路
圖1是現有技術中晶圓在研磨時與拋光布以及卡盤的位置關係示意圖；
圖2是現有技術中噴水裝置清洗拋光布的示意圖；
圖3是現有技術中研磨液腐蝕晶圓的示意圖；
圖4是研磨液容易聚集在卡盤上的位置示意圖；
圖5是本發明一實施例晶圓在研磨時與拋光布以及卡盤的位置關係示意圖；
圖6是本發明一實施例清洗裝置清洗拋光布的示意圖；
圖7是本發明一實施例內卡盤與外卡盤的俯視圖；
圖8是本發明一實施例內卡盤與外卡盤的立體示意圖；以及
圖9是本發明一實施例外卡盤下降後與內卡盤的位置關係的立體示意圖。

Claims (10)

  1. 一種分離式卡盤裝置，包括：內卡盤，用於承托晶圓的中心部分，並吸附所述晶圓；外卡盤，用於承托所述晶圓的外緣部分，所述外卡盤可與所述內卡盤處於同一高度或低於所述內卡盤；拋光布，用於保護所述晶圓，所述拋光布的外徑尺寸依據所述外卡盤的外徑尺寸設計，當所述外卡盤與所述內卡盤處於同一高度時，所述拋光布位於所述內卡盤和所述外卡盤上，當所述外卡盤降低時，所述拋光布由所述內卡盤所吸附；以及升降裝置，與所述內卡盤和/或所述外卡盤連接，所述升降裝置用於控制所述外卡盤與所述內卡盤的高度位置。
  2. 如請求項1所述的分離式卡盤裝置，其中所述內卡盤包括複數個個環狀支撐體，所述複數個個環狀支撐體同心設置且位於同一平面上。
  3. 如請求項2所述的分離式卡盤裝置，其中所述複數個個環狀支撐體設有相鄰的兩個，而所述相鄰的兩個環狀支撐體之間設置有複數個個連接體，所述複數個個連接體用於連接所述相鄰的兩個環狀支撐體。
  4. 如請求項1所述的分離式卡盤裝置，其中所述外卡盤包括至少一環狀支撐體，當所述環狀支撐體的數量大於等於兩個時，所有環狀支撐體同心設置且位於同一平面上。
  5. 如請求項1所述的分離式卡盤裝置，還包括一旋轉裝置，所述旋轉裝置與所述內卡盤和所述外卡盤均連接，所述旋轉裝置用於控制所述內卡盤和所述外卡盤旋轉。
  6. 如請求項1所述的分離式卡盤裝置，還包括一清洗裝置，所述清洗裝置與所述內卡盤連接，所述清洗裝置用於清洗所述拋光布。
  7. 如請求項6所述的分離式卡盤裝置，其中所述清洗裝置包括水箱、邊緣支路以及中央管路，所述水箱與所述邊緣支路以及所述中央管路均連接，所述邊緣支路的噴水口朝向所述拋光布的邊緣部分，所述中央管路穿過所述拋光布的中心位置，所述中央管路的噴水口由所述拋光布的中心位置朝向所述拋光布的邊緣部分。
  8. 一種晶圓的研磨製程，採用如請求項1~7任意一項所述的分離式卡盤裝置，包括以下步驟：S1：利用所述升降裝置控制所述內卡盤和所述外卡盤位於相同的高度位置；S2：將所要研磨的晶圓放置在所述內卡盤和所述外卡盤上進行研磨；S3：取下研磨好的晶圓，並利用所述升降裝置控制所述外卡盤下降；S4：清洗所述分離式卡盤裝置，以去除所述分離式卡盤裝置上的研磨液；S5：重複執行S1~S4，以完成所有需要研磨的晶圓。
  9. 如請求項8所述的晶圓的研磨製程，其中所述S2還包括：對研磨中的晶圓噴灑鹼性研磨液。
  10. 如請求項8所述的晶圓的研磨製程，其中所述S4中，清洗所述分離式卡盤裝置時，使所述內卡盤旋轉。
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