一种碳化硅晶圆化学机械抛光系统及控制方法与流程

本发明涉及晶圆化学机械抛光，具体涉及一种碳化硅晶圆化学机械抛光系统及控制方法。

背景技术：

1、第三代半导体材料与第一代、第二代半导体相比，具有优异的物理特性(宽禁带、击穿强度高、热导率高、饱和电子速率高、硬度高、弹性模量高、热膨胀系数低等)以及稳定的化学性质等特性。

2、由于碳化硅晶圆硬度高、化学性质稳定，研磨、抛光加工难度大，化学机械平坦化是目前一种常用且有效的抛光方法，也是实现碳化硅晶圆表面超光滑、无缺陷、无损伤加工的最后一道关键工艺。为了提高碳化硅晶圆的抛光效率，在抛光之前对其进行电解处理，使其硬度降低，以在抛光时更容易进行目标材料的刮除。

3、然而，由于不同晶圆的电解程度不同，将其采用相同的抛光工艺进行抛光时，会导致有的晶圆抛光不够或者抛光过多，影响晶圆的精准抛光。

技术实现思路

1、因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中由于不同晶圆的电解程度不同，采用相同的抛光工艺进行抛光时，会导致有的晶圆抛光不够或者抛光过多，影响晶圆的精准抛光的缺陷，从而提供一种碳化硅晶圆化学机械抛光系统及控制方法。

2、为了解决上述技术问题，本发明提供一种碳化硅晶圆化学机械抛光系统，包括：

3、电化学反应单元，具有至少一个，所述电化学反应单元包括反应槽，所述反应槽的内部用于放置待处理晶圆和电解液，所述电化学反应单元通电对所述待处理晶圆进行电化学反应；

4、抛光单元，用于对电化学反应后的待处理晶圆进行抛光处理；

5、数据采集单元，与所述电化学反应单元连接，用于采集所述待处理晶圆电化学反应的电荷量；

6、控制单元，与所述电化学反应单元、抛光单元和数据采集单元之间电连接，所述控制单元根据所述数据采集单元采集到的数据，对所述抛光单元进行调节。

7、可选地，所述电化学反应单元还包括：

8、电极板组，设置于所述反应槽中，所述电极板组与所述待处理晶圆相对设置，所述电极板组与电源导通；

9、驱动件，与所述电极板组连接，所述驱动件和所述控制单元连接，所述驱动件用于驱动所述电极板组移动，以调节所述电极板组和所述待处理晶圆之间的距离。

10、可选地，所述电极板组包括：

11、第一电极板，具有两个，分别设置于所述待处理晶圆的两侧，所述待处理晶圆通过导电件与电源导通。

12、可选地，所述电极板组包括：

13、第二电极板和第三电极板，分别设置于所述待处理晶圆的两侧，所述第二电极板和所述第三电极板分别与电源导通。

14、可选地，还包括：

15、转运装置，用于运载所述待处理晶圆在所述电化学反应单元和所述抛光单元之间移动。

16、可选地，所述转运装置包括翻转件，用于对送入所述抛光单元中的待处理晶圆进行翻转。

17、可选地，还包括：

18、中转单元，包括至少一个承载台，所述转运装置将所述待处理晶圆移送至所述承载台上，以及将所述承载台上的所述待处理晶圆移送至所述抛光单元中。

19、可选地，还包括：

20、储存单元，具有至少一个，所述储存单元用于储存晶圆，所述转运装置将所述储存单元中的所述待处理晶圆移送至所述电化学反应单元中，以及将抛光后的晶圆移送至所述储存单元中。

21、可选地，所述数据采集单元为电压表、电流表或者分流器和库仑计。

22、本发明还提供一种碳化硅晶圆化学机械抛光系统控制方法，采用上述任一项所述的碳化硅晶圆化学机械抛光系统，包括以下步骤：

23、通过数据采集单元采集待处理晶圆电化学反应的电荷量；

24、根据采集的数据，控制抛光单元的工艺参数，当电荷量增加时，增加抛光单元的抛光时间或者转速压力比；当电荷量减少时，减少抛光单元的抛光时间或者转速压力比。

25、本发明技术方案，具有如下优点：

26、1.本发明提供的碳化硅晶圆机械化学抛光系统，包括电化学反应单元、抛光单元、数据采集单元和控制单元，电化学反应单元包括反应槽，反应槽内部用于放置待处理晶圆和电解液，电化学反应单元通电对待处理晶圆进行电化学反应，数据采集单元用于采集待处理晶圆电化学反应的电荷量，控制单元根据采集到的电荷量数据，对抛光单元进行调节。

27、在待处理晶圆进行抛光之前先在电化学反应单元中进行电化学反应，使得待处理晶圆的表面材料易于去除，提高了抛光的效率，抛光效率的提高使得抛光用耗材的减少，降低了成本，数据采集单元的设置对待处理晶圆电化学反应时的电荷量进行精确采集，根据电荷量，控制单元控制抛光单元在抛光过程中的工艺参数，使其与电化学反应的程度适配，实现了对晶圆表面反应后的精准抛光，提高了抛光效率。

28、2.本发明提供的碳化硅晶圆机械化学抛光系统，电化学反应单元还包括电极板组和驱动件，电极板组设置于反应槽中，且与待处理晶圆相对设置，通过与电源导通实现对待处理晶圆的电化学反应过程，驱动件与电极板组连接，可以调节电极板组和待处理晶圆之间的距离，控制单元根据数据采集单元采集的数据，控制驱动件工作，调节间距以保证在加工不同厚度的待处理晶圆或者电化学反应单元内部条件变化时，电化学反应速率不受影响。

29、3.本发明提供的碳化硅晶圆机械化学抛光系统，电极板组包括第一电极板，具有两个，分别设置于待处理晶圆的两侧，待处理晶圆通过导电件与电源导通，通过导电件的设置使得待处理晶圆作为电化学反应的直接参与者，对待处理晶圆的两个侧面均进行反应，提高电解效率。

30、4.本发明提供的碳化硅晶圆机械化学抛光系统，电极板组包括第二电极板和第三电极板，分别设置于待处理晶圆的两侧，第二电极板和第三电极板分别于电源导通，构建了电芬顿反应的环境，在电解液的催化作用下，在碳化硅表面生成硬度较软、结合力小的sio2层，之后再利用机械去除作用将软质sio2层去除。

31、5.本发明提供的碳化硅晶圆机械化学抛光系统，还包括转运装置，用于运载待处理晶圆在电化学反应单元和抛光单元之间移动，转运装置的设置使得晶圆的传送具有较高的自动化程度，在控制单元的控制下，各个单元之间形成了较高的连贯性，提高了晶圆处理的效率。

32、6.本发明提供的碳化硅晶圆机械化学抛光系统，转运装置包括翻转件，可以将送入抛光单元中的待处理晶圆进行翻转，可以实现双面电解后实现对晶圆的依次双面抛光，提高了抛光效率。

33、7.本发明提供的碳化硅晶圆机械化学抛光系统，还包括中转单元，包括至少一个承载台，转运装置将待处理晶圆移送至承载台上，以及将承载台上的待处理晶圆移送至抛光单元中，使得各个单元之间的关联更加顺畅，不会出现一个单元中工作结束需要等另一个单元的情况，在承载台中进行过渡放置，使得各个单元之间更加紧密，输送过程更加顺畅。

34、8.本发明提供的碳化硅晶圆机械化学抛光系统，还包括储存单元，用于储存单元，具有至少一个，可以储存没有加工的待处理晶圆，也可以储存加工完成的晶圆，使得晶圆的加工流程更加完整，便于对晶圆的集中放置或者取走。

35、9.本发明提供的碳化硅晶圆机械化学抛光系统，数据采集单元为电压表、电流表或者分流器和库仑计，设置于电化学反应单元的回路中，实现直接测量或者间接计算得到反应中的电荷量，测量方式简单快捷。

36、10.本发明提供的碳化硅晶圆机械化学抛光系统控制方法，包括以下步骤：通过数据采集单元采集待处理晶圆电化学反应的电荷量；根据采集的数据，控制抛光单元的工艺参数，当电荷量增加时，增加抛光单元的抛光时间或者转速压力比；当电荷量减少时，减少抛光单元的抛光时间或者转速压力比。电荷量增加时，可认为晶圆表面失去电子的物质增多，更多的硬质物质被转换成容易去除的物质，可增加抛光时间或者转速压力比增加材料去除率。当电荷量减少时，可减少抛光时间以保证当前生成的软质物质快速取出后进行下一步工序，提高了电化学反应后晶圆进行抛光过程的适配性，提高了抛光效率。