一种晶圆研磨抛光设备及研磨抛光方法与流程

本发明属于半导体加工，具体涉及一种晶圆研磨抛光设备及研磨抛光方法。

背景技术：

1、目前半导体晶圆的研磨抛光广泛应用于半导体衬底及器件制作的多个环节。晶圆的研磨抛光是指晶圆在一定的加工负载下与抛光垫(或抛光盘)上添加的研磨抛光液进行旋转摩擦，实现对晶圆的物理磨削或化学机械抛光；根据晶圆研磨抛光的加工方式可以分为单面加工和双面加工两种。

2、现有技术中的单面研磨抛光方式，在研磨完晶圆的一面之后，将晶圆翻面，继续研磨晶圆的另一面，因此单面研磨抛光方式效率低；现有技术中的双面研磨方式，工装的厚度必须小于晶圆的厚度，然后将晶圆放置在工装的安装孔内，通过上、下两个研磨结构对晶圆的两面同时研磨；双面研磨方式的工装厚度较薄，并且仅靠工装安装孔的内周壁对晶圆进行限位，所以当上、下两个研磨结构施加加工压力并旋转时，晶圆易从工装中滑出形成无束缚的裂片。

技术实现思路

1、本发明实施例提供一种晶圆研磨抛光设备，旨在解决现有技术中单面研磨方式效率低，双面研磨方式晶圆容易从工装滑出的技术问题。

2、为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

3、提供一种晶圆研磨抛光设备及研磨抛光方法，包括：

4、工作台；

5、第一研磨装置和第二研磨装置，所述第一研磨装置和所述第二研磨装置之间具有研磨空间；

6、载具盘，设置在研磨空间内；所述载具盘的顶部和底部分别具有同轴设置的安装孔，每一个安装孔的深度均小于晶圆的厚度；

7、粘接层，连接在每一个所述安装孔的孔底，所述粘接层用于粘接晶圆的顶部或底部；

8、其中，至少一个所述安装孔内设有粘结环，所述粘结环连接在所述粘接层靠近外周壁的位置，以凸出所述粘接层；所述粘结环用于与晶圆的边缘位置粘接。

9、在一种可能的实现方式中，所述载具盘的外周壁具有若干边缘齿，若干边缘齿沿载具盘的周向间隔设置；所述载具盘用于放置在工作台的大齿圈和小齿圈之间，并且所述载具盘上的边缘齿与大齿圈和小齿圈啮合。

10、在一种可能的实现方式中，所述第一研磨装置包括：

11、上研磨盘，底部连接有研磨抛光垫；所述上研磨盘底部的中间位置具有避让孔；

12、旋转驱动件，连接在所述上研磨盘的顶部，所述旋转驱动件用于驱动所述上研磨盘旋转；

13、伸缩结构，连接在所述工作台上；所述伸缩结构的伸缩端连接在所述旋转驱动件上。

14、在一种可能的实现方式中，所述上研磨盘上具有研磨料添加通道，所述研磨料添加通道连通研磨抛光垫；所述上研磨盘上的研磨料添加通道通过管道连通有研磨料。

15、在一种可能的实现方式中，所述载具盘上具有镂空孔。

16、在一种可能的实现方式中，所述第二研磨装置包括：

17、下研磨盘，转动设置在所述工作台上；其中，工作台上的小齿圈连接在所述下研磨盘的中部区域；

18、驱动部件，连接在所述工作台上；所述驱动部件的旋转轴与所述下研磨盘的底部连接。

19、本发明提供的一种晶圆研磨抛光设备，与现有技术相比，通过在载具盘的安装孔内设置粘接层和粘结环，能够将晶圆粘接在载具盘的安装孔内；在晶圆粘接完毕之后，晶圆的边缘位置会呈现高点，经过研磨抛光之后，晶圆边缘位置的磨削量大于晶圆其他位置的磨削量，即，晶圆的边缘位置形成塌边；在将研磨抛光后的晶圆放置到外延设备上时，晶圆的塌边位置与外延设备的底座接触；在外延的过程中，气体会通过晶圆底面与底座之间的缝隙进入到晶圆的背面，在晶圆背面的塌边位置形成外延层，因此，本发明提供的研磨抛光设备能够在研磨抛光过程中使晶圆的背面形成塌边，便于提高晶圆外延过程中背面的平坦度。通过本申请上述设置，相比于现有技术中的双面研磨方式，本申请中的载具盘的整体厚度大于晶圆的厚度，并且将晶圆粘接在载具盘上，能够减少出现晶圆从载具盘上滑脱的情况；本申请相比于现有技术的单面研磨方式，本申请在相同研磨时间下，能够研磨更多的物料，因此本申请相比于现有技术中的单面研磨方式能够提高研磨效率。

20、为实现上述目的，本发明采用的另一技术方案是：

21、提供一种研磨抛光方法，包括以下步骤：

22、在载具盘的全部安装孔内粘接晶圆，以使晶圆边缘部分凸出于晶圆中部；并将载具盘放置在第一研磨装置和第二研磨装置之间；

23、通过启动第一研磨装置和第二研磨装置，能够对载具盘顶部和底部的晶圆同时进行抛光研磨；

24、在载具盘顶部和底部的晶圆研磨抛光完毕之后，对载具盘顶部和底部的晶圆进行换面，并继续对换面后的晶圆进行研磨。

25、在一种可能的实现方式中，在将晶圆粘接到载具盘之前，先在载具盘的安装孔内设置粘接层，并在粘接层靠近外周壁的位置设置粘结环，粘结环凸出于粘接层；在粘接晶圆之后，能够使晶圆呈凹面结构。

26、在一种可能的实现方式中，在安装孔内喷涂蜡膜以形成粘接层；在粘接层喷涂完毕之后，在粘接层靠近外周的外置继续喷涂蜡膜，以形成粘结环。

27、本发明提供的一种研磨抛光方法的有益效果与晶圆研磨抛光设备的有益效果相同，在此不再赘述。

技术特征：

1.一种晶圆研磨抛光设备，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的一种晶圆研磨抛光设备，其特征在于，所述载具盘的外周壁具有若干边缘齿，若干边缘齿沿载具盘的周向间隔设置；所述载具盘用于放置在工作台的大齿圈和小齿圈之间，并且所述载具盘上的边缘齿与大齿圈和小齿圈啮合。

3.如权利要求1或2所述的一种晶圆研磨抛光设备，其特征在于，所述第一研磨装置包括：

4.如权利要求3所述的一种晶圆研磨抛光设备，其特征在于，所述上研磨盘上具有研磨料添加通道，所述研磨料添加通道连通研磨抛光垫；所述上研磨盘上的研磨料添加通道通过管道连通有研磨料。

5.如权利要求4所述的一种晶圆研磨抛光设备，其特征在于，所述载具盘上具有镂空孔。

6.如权利要求1所述的一种晶圆研磨抛光设备，其特征在于，所述第二研磨装置包括：

7.一种应用如权利要求1-6任意一项所述的一种晶圆研磨抛光设备的研磨抛光方法，其特征在于，包括以下步骤：

8.如权利要求7所述的一种研磨抛光方法，其特征在于，在将晶圆粘接到载具盘之前，先在载具盘的安装孔内设置粘接层，并在粘接层靠近外周壁的位置设置粘结环，粘结环凸出于粘接层；在粘接晶圆之后，能够使晶圆呈凹面结构。

9.如权利要求8所述的一种研磨抛光方法，其特征在于，在安装孔内喷涂蜡膜以形成粘接层；在粘接层喷涂完毕之后，在粘接层靠近外周的外置继续喷涂蜡膜，以形成粘结环。

技术总结本发明提供了一种晶圆研磨抛光设备及研磨抛光方法，属于半导体加工技术领域，包括工作台、第一研磨装置、第二研磨装置以及载具盘；第一研磨装置和第二研磨装置之间具有研磨空间；载具盘设置在研磨空间内；载具盘的顶部和底部分别具有同轴设置的安装孔，每一个安装孔的深度均小于晶圆的厚度；粘接层连接在每一个安装孔的孔底，粘接层用于粘接晶圆的顶部或底部；其中，至少一个安装孔内设有粘结环，粘结环连接在粘接层靠近外周壁的位置，以凸出粘接层；粘结环用于与晶圆的边缘位置粘接；本申请相比于单面研磨方式的效率高；相比于双面研磨方式，本申请能够减少出现晶圆从工装中滑出的情况。技术研发人员：刘少华,郑向光,赵伟帅,李达,李青璇,刘凯辉受保护的技术使用者：河北同光半导体股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/9/29