一种晶圆单面抛光装置及方法与流程

1.本发明涉及晶圆抛光技术领域，特别涉及一种晶圆单面抛光装置及方法。


背景技术：

2.1990年，ibm公司率先提出了cmp（cmp指化学机械抛光）全局平面化技术，并于1991年成功应用于64mb的dram生产中之后，cmp技术得到了快速发展。cmp的研究开发工作过去主要集中在以美国为主的联合体sematech，现在已发展到全球，如欧洲联合体jessi、法国研究公司leti和cnet、德国fraudhofer研究所等，日本在cmp方面发展很快，并且还从事硅片cmp设备供应。在这其中晶圆的单面抛光技术成为关键，晶圆单面抛光的关键在晶圆吸附上，目前有真空吸附、贴蜡抛光及吸附垫吸附抛光，其中吸附垫吸附因其操作方便独占优势。而传统吸附垫在高压下，表层玻纤板与吸附层撕裂被抛光液腐蚀变性，寿命很短。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种晶圆单面抛光装置及方法。
4.本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种晶圆单面抛光装置，包括陶瓷盘、第一粘结层、吸附层、第二粘结层、限位环和抛光盘，所述吸附层的下表面通过所述第一粘结层粘结在所述陶瓷盘的上表面上，所述吸附层通过水滴将晶圆固定在所述吸附层的上表面上，所述晶圆的外侧设置有一圈与所述晶圆配合的所述限位环，所述限位环通过所述第二粘结层固定在所述吸附层的上表面上，所述抛光盘与所述晶圆的上表面接触时，所述限位环的上表面始终不与所述抛光盘接触。
5.进一步地，所述第二粘结层与所述限位环同轴设置的圆环，且所述限位环的内直径小于所述第二粘结层的内直径。
6.进一步地，所述限位环的内直径比所述第二粘结层的内直径小2~3mm。
7.进一步地，所述吸附层由bp材料制成，所述限位环由玻纤板加工而成。
8.一种晶圆单面抛光方法，所述晶圆单面抛光方法包括以下步骤：s1：在陶瓷盘的上表面清洗干净，除去所述陶瓷盘的上表面的水珠以及灰尘；s2：在所述陶瓷盘的上表面上均匀刷上一层第一粘结层；s3：清洁吸附层上两个面上的灰尘，清洁之后将所述吸附层放在所述第一粘结层上，使所述吸附层充分贴合在所述陶瓷盘的上表面上，并保证所述吸附层的上表面处于平整状态；s4：在所述吸附层的上表面上贴一圈第二粘结层，然后在所述第二粘结层上同轴贴上限位环，且保证所述第二粘结层的内边缘到所述限位环内边缘的距离为1~1.5 mm；s5：清洁晶圆上两个面上的灰尘，在所述晶圆的非抛光面上滴入水滴，然后将带有水滴的面贴合到所述吸附层的上表面上的所述限位环内，直到所述晶圆的上表面处于平整状态为止；s6：待所述晶圆安装完成后开始抛光作业；
s7：抛光作业时，首先下移动抛光盘使得所述抛光盘的下表面与所述晶圆的接触，虽然后驱动所述陶瓷盘正方向旋转，然后驱动所述抛光盘同方向不同速度旋转；s8：抛光完成后，停止抛光盘和所述陶瓷盘的转动，将所述抛光盘上移回归初始状态，将所述陶瓷盘、第一粘结层、吸附层、第二粘结层、限位环和晶圆作为一个整体放置于水中，然后取出所述晶圆；s9：取出所述晶圆后，然后清洁所述吸附层的上表面，清洁结束后放置另一张需要抛光的所述晶圆；s10：重复所述s5步骤到s9步骤对多个所述晶圆进行加工。
9.进一步地，所述s7步骤中，所述晶圆抛光时喷入冷却液。
10.本发明的有益效果是：本发明克服cmp抛光重压下吸附垫玻纤板与吸附层被撕裂进抛光液的难题，延长吸附垫的使用寿命，辅料使用成本显著降低，提高ttv及良率。
附图说明
11.图1为本发明的连接结构示意图；图2为本发明与传统技术中的晶圆ttv数值对比图；图3为本发明与传统技术中的良率对比图；图中，1-陶瓷盘，2-第一粘结层，3-吸附层，4-第二粘结层，5-限位环，6-抛光盘，7-晶圆。
具体实施方式
12.下面将结合实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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，本领域技术人员在没有付出创造性劳动的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。
13.参阅图1-图3，本发明提供一种技术方案：一种晶圆单面抛光装置，包括陶瓷盘1、第一粘结层2、吸附层3、第二粘结层4、限位环5和抛光盘6，吸附层3的下表面通过第一粘结层2粘结在陶瓷盘1的上表面上，吸附层3通过水滴将晶圆7固定在吸附层3的上表面上，晶圆7的外侧设置有一圈与晶圆7配合的限位环5，限位环5通过第二粘结层4固定在吸附层3的上表面上，抛光盘6与晶圆7的上表面接触时，限位环5的上表面始终不与抛光盘6接触。吸附层3由bp材料制成，限位环5由玻纤板加工而成。其中，陶瓷盘1通过第一粘结层2来固定吸附层3，第一粘结层2为胶黏层，第二粘结层4为双面胶层，bp材料和玻纤板均为现有技术材料。晶圆7为圆形薄片晶圆，抛光盘6上的与晶圆7接触的面为抛光面，抛光面为圆形面，其直径大于晶圆7的直径。限位环5有三个作用，一是为了压吸附层3，保证吸附层3的上表面处于一个平面状态；二是防止晶圆7在加工过程中移动；三是再拆晶圆7时防止吸附层3变形而无法再次使用。
14.在一些实施例中，第二粘结层4与限位环5同轴设置的圆环，且限位环5的内直径小于第二粘结层4的内直径。限位环5的内直径比第二粘结层4的内直径小2~3mm。其中，限位环5的外直径等于第二粘结层4的外直径，限位环5的内直径小于第二粘结层4的内直径，这样
设置是为了方便取出晶圆7，在取出的过程中，还需要保证晶圆7和吸附层3都不会被损坏。
15.一种晶圆单面抛光方法，晶圆单面抛光方法包括以下步骤：（1）在陶瓷盘1的上表面清洗干净，除去陶瓷盘1的上表面的水珠以及灰尘，为了保证晶圆7的抛光质量，为了防止晶圆7在抛光后出现厚薄不均匀的现象，因此陶瓷盘1的上表面必须清洗干净，同时保证陶瓷盘1的上表面处于一个平整的状态。
16.（2）在陶瓷盘1的上表面上均匀刷上一层第一粘结层2，第一粘结层2主要用来粘结吸附层3，为了保证吸附层3的上表面处于一个平整状态，因此第一粘结层2也需要均匀涂抹。
17.（3）清洁吸附层3上两个面上的灰尘，清洁之后将吸附层3放在第一粘结层2上，使吸附层3充分贴合在陶瓷盘1的上表面上，并保证吸附层3的上表面处于平整状态。此步骤主要用来安装吸附层3，最终是要保证吸附层3的上表面为一个平整面，这样方便晶圆7的抛光工作。
18.（4）在吸附层3的上表面上贴一圈第二粘结层4，然后在第二粘结层4上同轴贴上限位环5，且保证第二粘结层4的内边缘到限位环5内边缘的距离为1~1.5 mm；这样的安装方式方便后续取出晶圆7，防止在取出晶圆7时导致吸附层3损坏而无法再次使用。
19.（5）清洁晶圆7上两个面上的灰尘，在晶圆7的非抛光面上滴入水滴，然后将带有水滴的面贴合到吸附层3的上表面上的限位环5内，直到晶圆7的上表面处于平整状态为止。在此步骤中，水滴采用无纯净水，这样方便将晶圆7固定在吸附层3上。
20.（6）待晶圆7安装完成后开始抛光作业。将所有的安装完成后再进行抛光作业。
21.（7）抛光作业时，首先下移动抛光盘6使得抛光盘6的下表面与晶圆7的接触，虽然后驱动陶瓷盘1正方向旋转，然后驱动抛光盘6同方向不同速度旋转；晶圆7抛光时喷入冷却液。在晶圆7抛光的过程中，晶圆7与抛光盘6之间因为摩擦产生热量，冷却液在于降低因摩擦产生的热量。
22.（8）抛光完成后，停止抛光盘6和陶瓷盘1的转动，将抛光盘6上移回归初始状态，将陶瓷盘1、第一粘结层2、吸附层3、第二粘结层4、限位环5和晶圆7作为一个整体放置于水中，然后取出晶圆7。陶瓷盘1、第一粘结层2、吸附层3、第二粘结层4、限位环5和晶圆7都是粘结在一起的，一般情况下不会拆开，只有多次使用后才会拆开。
23.（9）取出晶圆7后，然后清洁吸附层3的上表面，清洁结束后放置另一张需要抛光的晶圆7。一般情况，陶瓷盘1设置有多个晶圆7的加工位，每次可批量加工多张晶圆7。
24.（10）重复（5）步骤到（9）步骤对多个晶圆7进行加工。重复加工直到所有的晶圆7全部加工完成。
25.本发明克服cmp抛光重压下吸附垫玻纤板与吸附层被撕裂进抛光液的难题，延长吸附垫的使用寿命，辅料使用成本显著降低，提高ttv（ttv指整体厚度散差）及良率。
26.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“同轴”、“底部”、“一端”、“顶部”、“中部”、“另一端”、“上”、“一侧”、“顶部”、“内”、“前部”、“中央”、“两端”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。
27.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”、“固定”、“旋接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定，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。
28.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。