CN109352513B - 一种晶圆抛光方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种晶圆抛光方法，使用单面抛光机对晶圆进行双面抛光，单面抛光机包括抛盘、抛光模板和抛光盘，抛光模板与抛盘连接；晶圆抛光方法包括：提供一晶圆，晶圆包括第一待抛光面和第二待抛光面，第一待抛光面与第二待抛光面相对设置；将晶圆放置于抛光模板中，暴露出第一待抛光面；使用抛光盘对第一待抛光面进行抛光；取出晶圆；将晶圆放置于抛光模板中，暴露出第二待抛光面；使用抛光盘对第二待抛光面进行抛光。该晶圆抛光方法，实现使用单面抛光机完成晶圆的双面抛光的目的，降低成本，满足了低端市场对于晶圆的需求。

Description

一种晶圆抛光方法

技术领域

本发明实施例涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种晶圆抛光方法。

背景技术

半导体晶圆是现代大规模集成电路的主要衬底材料。其中，双面抛光工序是为将晶圆加工成指定厚度并提高晶圆的平坦度所需要的工序。

目前，对晶圆进行双面抛光工序都是采用双面抛光设备。

然而，双面抛光设备的成本较高，晶圆一旦在抛光过程中出现缺口、崩边、隐裂等晶圆缺陷时会对高端的双面抛光设备造成很大损坏，从而导致成本损耗。

发明内容

本发明提供一种晶圆抛光方法，以实现使用单面抛光设备完成晶圆的双面抛光，降低成本，满足了低端市场对于晶圆的需求。

本发明实施例提供了一种晶圆抛光方法，使用单面抛光机对所述晶圆进行双面抛光，所述单面抛光机包括抛盘、抛光模板和抛光盘，所述抛光模板与所述抛盘连接；

所述晶圆抛光方法包括：

提供一晶圆，所述晶圆包括第一待抛光面和第二待抛光面，所述第一待抛光面与所述第二待抛光面相对设置；

将所述晶圆放置于所述抛光模板中，暴露出所述第一待抛光面；

使用所述抛光盘对所述第一待抛光面进行抛光；

取出所述晶圆；

将所述晶圆放置于所述抛光模板中，暴露出所述第二待抛光面；

使用所述抛光盘对所述第二待抛光面进行抛光。

进一步的，所述抛光模板具有容纳空间，所述容纳空间中设置有厚度调整垫片和抛光吸附垫；

将所述晶圆放置于抛光模板中，暴露出所述第一待抛光面，包括：

将所述晶圆放置于所述抛光吸附垫远离所述厚度调整垫片的一侧，暴露出所述第一待抛光面；

将所述晶圆放置于所述抛光模板中，露出所述第二待抛光面，包括：

将所述晶圆放置于所述抛光吸附垫远离所述厚度调整垫片的一侧，暴露出所述第二待抛光面。

进一步的，沿垂直所述晶圆的方向上，所述厚度调整垫片的厚度与所述晶圆的厚度之和保持不变。

进一步的，沿垂直所述晶圆的方向上，所述晶圆的厚度为H，所述晶圆朝向所述抛光盘一侧的抛光面到所述抛光模板的距离为L，90μm≤L≤H/3，其中，90μm≤H/3。

进一步的，所述单面抛光机还包括抛头和喷淋装置；所述抛头与所述抛盘通过卡扣连接；所述喷淋装置位于所述抛光盘的侧下方，所述喷淋装置包括喷嘴，所述喷嘴与所述第一待抛光面或所述第二待抛光面的之间的夹角为γ，50°≤γ≤80°；

取出所述晶圆，包括：

上升所述抛盘和所述抛光模板，暴露出完成抛光操作的所述第一待抛光面；

打开所述喷淋装置；

对所述第一待抛光面进行清洗；

解开所述卡扣，取下所述抛盘以及与所述抛盘连接的所述抛光模板；

继续使用所述喷淋装置对所述抛光模板中的所述晶圆进行冲浇，以使所述晶圆脱离所述抛光模板，掉落至保护液体中。

进一步的，将所述晶圆放置于所述抛光模板中，暴露出所述第二待抛光面，包括：

将所述抛光模板放置于所述保护液体中；

使用柔性拾取装置拾取掉落至所述保护液体的所述晶圆；

将所述晶圆放置于所述保护液体中的所述抛光模板中，暴露出所述第二待抛光面。

进一步的，使用所述抛光盘对所述第二待抛光面进行抛光之前，还包括：

去除所述晶圆与所述抛光模板之间的所述保护液体。

进一步的，所述单面抛光机还包括抛浆供应装置；所述抛光盘包括靠近所述抛光模板一侧的抛光布；

使用所述抛光盘对所述第一待抛光面进行抛光，包括：

使用所述抛浆供应装置向所述第一待抛光面与所述抛光布之间供应抛浆；

使用所述抛光盘和所述抛浆对所述第一待抛光面进行抛光；

使用所述抛光盘对所述第二待抛光面进行抛光，包括：

使用所述抛浆供应装置向所述第一待抛光面与所述抛光布之间供应抛浆；

使用所述抛光盘和所述抛浆对所述第二待抛光面进行抛光。

进一步的，所述抛浆供应装置包括调节阀，所述调节阀用于控制所述抛浆的流出速度。

进一步的，所述抛浆的PH为A，其中10≤A≤11。

本发明通过使用单面抛光机对晶圆的第一待抛光面抛光之后，将晶圆翻面，同样使用此单面抛光机对晶圆的第二待抛光面进行抛光，即使用单面抛光机对一晶圆进行双面抛光，解决了使用双面抛光设备，如果晶圆在抛光过程中出现缺口、崩边、隐裂等晶圆缺陷时会对高端的双面抛光设备造成很大损坏，从而导致成本损耗的问题，使用单面抛光机实现双面抛光的方法，既可保留单面抛光的平整优点，又能在单面抛光机上实现双抛的目的，实现降低成本，满足了低端市场对于晶圆的需求的效果。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种晶圆抛光方法中所使用的单面抛光机的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种晶圆抛光方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

图1为本发明实施例提供的一种晶圆抛光方法中所使用的单面抛光机的结构示意图，使用单面抛光机10对晶圆11进行双面抛光，如图1所示，单面抛光机10包括抛盘12、抛光模板13和抛光盘14，抛光模板13与抛盘12连接，示例性的，抛光模板13与抛盘12通过双面胶粘合在一起，图2为本发明实施例提供的一种晶圆抛光方法的流程图，如图2所示，晶圆抛光方法包括如下步骤：

S110、提供一晶圆，晶圆包括第一待抛光面和第二待抛光面，第一待抛光面与第二待抛光面相对设置。

其中，晶圆11的尺寸为D，D的范围为8寸≤D≤12寸，由于大尺寸晶圆的表面积较大，在抛光过程中几何参数难以控制，为了获得平坦的表面，大尺寸晶圆的抛光过程中双面抛光代替单面抛光，即对晶圆的第一待抛光面和第二待抛光面进行抛光。现有技术中，双面抛光都是采用双面抛光设备，而本实施例中是采用单面抛光机10对晶圆11进行双面抛光。

S120、将晶圆放置于抛光模板中，暴露出第一待抛光面。

S130、使用抛光盘对第一待抛光面进行抛光。

如图1所示，单面抛光机10还包括压缩装置18，压缩装置18配置为施加向下的力F以朝向抛光盘14的方向按压抛盘12，从而使得抛光模板13与抛光盘14接触，即力F以朝向抛光盘14的方向按压晶圆，使晶圆的第一待抛光面与抛光盘14接触。其中，力F的大小与晶圆的尺寸有关，晶圆的单位压力为F1，F1的范围为300g/cm²≤F1≤400g/cm²。抛盘12沿X方向转动，旋转装置19带动抛光盘14同样沿X方向转动，因为抛盘12的旋转速度与抛光盘14的旋转速度不同，从而使抛光盘14对第一待抛光面进行抛光。其中，抛盘12的转速为R1，R1的范围为30RPM≤R1≤60RPM，本实施例中，抛盘12的转速为40RPM，抛光盘14的转速为60RPM。

S140、取出晶圆。

待第一待抛光面完成抛光之后，取下抛盘12以及与抛盘12连接的抛光模板13，将晶圆11从抛光模板13中取出。S150、将晶圆放置于抛光模板中，暴露出第二待抛光面。

其中，将晶圆11从抛光模板13中取出之后，晶圆11脱离抛光模板13，将晶圆11换方向后再次放入抛光模板13，此抛光模板可以为取下的抛光模板13，也可以为与取下的抛光模板13完全相同的另一个抛光模板，暴露出晶圆11的第二待抛光面。

S160、使用抛光盘对第二待抛光面进行抛光。

其中，压缩装置18配置为施加向下的力F以朝向抛光盘14的方向按压抛盘12，从而使得抛光模板13与抛光盘14接触，即力F以朝向抛光盘14的方向按压晶圆，使晶圆的第二待抛光面与抛光盘14接触。抛盘12沿X方向转动，旋转装置19带动抛光盘14同样沿X方向转动，因为抛盘12的旋转速度与抛光盘14的旋转速度不同，从而使抛光盘14对第二待抛光面进行抛光。

本实施例的技术方案，通过使用单面抛光机对晶圆的第一待抛光面抛光之后，将晶圆翻面，同样使用此单面抛光机对晶圆的第二待抛光面进行抛光，即使用单面抛光机对一晶圆进行双面抛光，解决了使用双面抛光设备，如果晶圆在抛光过程中出现缺口、崩边、隐裂等晶圆缺陷时会对高端的双面抛光设备造成很大损坏，从而导致成本损耗的问题，使用单面抛光机实现双面抛光的方法，既可保留单面抛光的平整优点，又能在单面抛光机上实现双抛的目的，实现降低成本，满足了低端市场对于晶圆的需求的效果。

在上述技术方案的基础上，可选的，抛光模板13具有容纳空间，容纳空间中设置有厚度调整垫片20和抛光吸附垫21；将晶圆11放置于抛光模板13中，露出第一待抛光面，包括：将晶圆11放置于抛光吸附垫21远离厚度调整垫片20的一侧，露出第一待抛光面；将晶圆11放置于抛光模板13中，露出第二待抛光面，包括：将晶圆11放置于抛光吸附垫21远离厚度调整垫片20的一侧，露出第二待抛光面。

其中，厚度调整垫片20包括塑料抛光垫片，通过使用里面放置厚度调整垫片20的抛光模板13放置晶圆11，其优点在于随晶圆11厚度的变化，只需更换不同厚度的厚度调整垫片20既可，不需要当晶圆11厚度不同时换不同的抛光模板13。抛光吸附垫21包括黑色绒毛垫，用来吸附晶圆11，因为抛盘12转动，从而带动抛光模板13转动，因为厚度调整垫片20放置于抛光模板13的内部，当抛光模板13转动时，厚度调整垫片20也随之转动，厚度调整垫片20紧贴于抛光吸附垫20，当厚度调整垫片20转动时，抛光吸附垫21也会转动，同时晶圆11也会随着抛光模板13、厚度调整垫片20和抛光吸附垫21转动，此种转动方式可以提高晶圆11抛光面的平整度和曲度等。

在上述技术方案的基础上，可选的，沿垂直晶圆11的方向上，厚度调整垫片20的厚度与晶圆11的厚度之和保持不变。

在上述技术方案的基础上，可选的，沿垂直晶圆11的方向上，晶圆11的厚度为H，晶圆11朝向抛光盘14一侧的抛光面到抛光模板13的距离为L，其中90μm≤L≤H/3；其中，90μm≤H/3。

其中，晶圆11朝向抛光盘14一侧的抛光面到抛光模板13的距离为L，即使用抛光盘14对晶圆的第一待抛光面进行抛光时，第一待抛光面到抛光模板13的距离为L，或使用抛光盘14对晶圆的第二待抛光面进行抛光时，第二待抛光面到抛光模板13的距离为L，晶圆11的厚度为H，其中90μm≤L≤H/3，示例性的，当晶圆的高度为720μm时，则90μm≤L≤240μm，优选的，L＝120μm。在上述技术方案的基础上，可选的，单面抛光机还包括抛头15和喷淋装置(图中未示出)，抛头15与抛盘12通过卡扣连接；喷淋装置位于抛光盘14的侧下方，喷淋装置包括喷嘴，喷嘴与第一待抛光面或第二待抛光面的之间的夹角为γ，50°≤γ≤80°；取出晶圆11，包括：上升抛盘12和抛光模板13，暴露出完成抛光操作的第一待抛光面；打开所述喷淋装置；对第一待抛光面进行清洗；解开所述卡扣，取下抛盘12以及与抛盘12连接的抛光模板13；继续使用喷淋装置对抛光模板13中的晶圆11进行冲浇，以使晶圆11脱离抛光模板13，掉落至保护液体中。

其中，抛头15的数量可以为一个，也可以为多个，例如抛头15的数量为3，对应的抛盘12的数量也是3，所以本实施例可以同时对3个晶圆进行抛光。本领域技术人员可以根据产品所需自行选取抛头的数量，也可以根据产品的尺寸自行选取抛光模板，在本发明中不进行具体限制。图1仅以抛头15的数量为1个进行示例性说明。喷淋装置中的喷嘴与第一待抛光面或第二待抛光面的之间的夹角范围为50°≤γ≤80°，优选的，γ＝60°，上升抛盘12和抛光模板13，暴露出完成抛光操作的第一待抛光面，同时打开喷淋装置，使喷淋装置喷出的冲浇液体对第一待抛光面进行清洗，避免了从抛光模板13中取出晶圆11时所带来划伤、沾污等问题，从而提高工作效率和晶圆抛光的成品率。因为抛头15与抛盘12通过卡扣连接，所以需要解开卡扣，才能取下抛盘12以及与抛盘12连接的抛光模板13，将取下抛盘12以及与抛盘12连接的抛光模板13放置在工作台上，工作台的前方放置有箱体，箱体内包括保护液体，保护液体可以包括水。冲浇液体可以包括水，继续使用喷淋装置对抛光模板13中的晶圆11进行冲浇，减少了晶圆11与抛光模板13之间的吸附，使晶圆11离开抛光模板13掉落至保护液体中，此保护液体可以作为晶圆11的保湿剂，不会使晶圆干掉而被沾污。

在上述技术方案的基础上，可选的，将晶圆11放置于抛光模板13中，暴露出第二待抛光面，包括：将抛光模板13放置于保护液体中；使用柔性拾取装置拾取掉落至保护液体的晶圆11；将晶圆11放置于保护液体中的抛光模板13中，暴露出第二待抛光面。

其中，柔性拾取装置包括硅胶镊子，用硅胶镊子夹住晶圆11的侧面，从保护液体中拾取晶圆11，不会对晶圆11的抛光面造成损伤。其中，将晶圆11换方向后再次放入抛光模板13，暴露出晶圆11的第二待抛光面，这一过程全部在保护液体中进行，不会使晶圆干掉而被沾污。

在上述技术方案的基础上，可选的，使用抛光盘14对第二待抛光面进行抛光之前，还包括：去除晶圆11与抛光模板13之间的所述保护液体。

其中，离开保护液体后，可以用手将晶圆11与抛光模板13之间的保护液体按压出来，去除晶圆11与抛光模板13之间的保护液体，同时晶圆11与抛光模板13之间的冲浇液体也会一并去除，使晶圆11与抛光模板13完全贴合。

需要说明的是，用手将晶圆11与抛光模板13之间的保护液体按压出来，去除晶圆11与抛光模板13之间的保护液体，并不能完全去除保护液体，剩下的保护液体可以保护已经完成抛光操作的第一待抛光面，使其不会被抛光模板13中的抛光吸附垫21磨损。

在上述技术方案的基础上，可选的，单面抛光机10还包括抛浆供应装置17；抛光盘14包括靠近抛光模板一侧的抛光布16；使用抛光盘14对第一待抛光面进行抛光，包括：使用抛浆供应装置17向第一待抛光面与抛光布16之间供应抛浆；使用抛光盘14和抛浆对第一待抛光面进行抛光；

使用抛光盘14对第二待抛光面进行抛光，包括：使用抛浆供应装置17向第一待抛光面与抛光布16之间供应抛浆；使用抛光盘14和抛浆对第二待抛光面进行抛光。

其中，抛浆从抛浆供应装置17流出至抛光布16上。为了增加单面抛光机10的效率，抛浆通常包括粗糙且具有腐蚀性的化学溶液。可选的，抛浆的PH为A，其中10≤A≤11。

在上述技术方案的基础上，可选的，抛浆供应装置17包括调节阀(图中未示出)，调节阀用于控制抛浆的流出速度。

其中，为了进一步优化抛浆流量的分布，在抛盘12和抛光盘14之间安装调节阀，目的可使抛浆能够更均匀分布到抛光布16上,使晶圆11的去除量变得更均匀。

在上述技术方案的基础上，可选的，单面抛光机10还包括设置于抛盘12两侧位置的中心轮和边导轮(图中未示出)；中心轮和边导轮用于固定抛盘12。

其中，中心轮和边导轮用于固定抛盘12，且抛盘12随着中心轮的转动而转动，例如，中心轮的转速为R2，R2的范围为25RPM-30RPM，除此之外，当抛光盘14对晶圆11进行抛光时，会带动晶圆转动，因为晶圆11会给抛光模板13一个横向的力，从而也会带动抛光模板13转动，抛盘12也转动，所以抛盘12的转速由中心轮的转速和抛光盘14由于摩擦带动晶圆11转动共同影响，所以抛盘12的转速大于中心轮的转速。示例性的，当中心轮的转速为25RPM时，抛盘的转速为40RPM。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (9)

1.一种晶圆抛光方法，其特征在于，使用单面抛光机对所述晶圆进行双面抛光，所述单面抛光机包括抛盘、抛光模板和抛光盘，所述抛光模板与所述抛盘连接；所述抛光模板具有容纳空间，所述容纳空间中设置有厚度调整垫片和抛光吸附垫；

所述晶圆抛光方法包括：

提供一晶圆，所述晶圆包括第一待抛光面和第二待抛光面，所述第一待抛光面与所述第二待抛光面相对设置；

将所述晶圆放置于所述抛光模板中，暴露出所述第一待抛光面；

使用所述抛光盘对所述第一待抛光面进行抛光；

取出所述晶圆；

将所述晶圆放置于所述抛光模板中，暴露出所述第二待抛光面；

使用所述抛光盘对所述第二待抛光面进行抛光；

使用所述抛光盘对所述第一待抛光面进行抛光，包括：

所述抛盘转动带动所述抛光模板转动，所述抛光模板转动带动所述抛光模板转动内的所述厚度调整垫片转动，所述厚度调整垫片转动带动所述抛光吸附垫转动，所述晶圆随着所述抛光模板、所述厚度调整垫片和所述抛光吸附垫转动，以使所述抛光盘对所述第一待抛光面进行抛光；

使用所述抛光盘对所述第二待抛光面进行抛光，包括：

所述抛盘转动带动所述抛光模板转动，所述抛光模板转动带动所述抛光模板转动内的所述厚度调整垫片转动，所述厚度调整垫片转动带动所述抛光吸附垫转动，所述晶圆随着所述抛光模板、所述厚度调整垫片和所述抛光吸附垫转动，以使所述抛光盘对所述第二待抛光面进行抛光；

所述单面抛光机还包括抛头和喷淋装置；所述抛头与所述抛盘通过卡扣连接；所述喷淋装置位于所述抛光盘的侧下方，所述喷淋装置包括喷嘴，所述喷嘴与所述第一待抛光面或第二待抛光面的之间的夹角为γ，50°≤γ≤80°；

取出所述晶圆，包括：

上升所述抛盘和所述抛光模板，暴露出完成抛光操作的所述第一待抛光面；

打开所述喷淋装置；

对所述第一待抛光面进行清洗；

解开所述卡扣，取下所述抛盘以及与所述抛盘连接的所述抛光模板；

继续使用所述喷淋装置对所述抛光模板中的所述晶圆进行冲浇，以使所述晶圆脱离所述抛光模板，掉落至保护液体中。

2.根据权利要求1所述的晶圆抛光方法，其特征在于，将所述晶圆放置于所述抛光模板中，露出所述第一待抛光面，包括：

将所述晶圆放置于所述抛光吸附垫远离所述厚度调整垫片的一侧，露出所述第一待抛光面；

将所述晶圆放置于所述抛光模板中，露出所述第二待抛光面，包括：

将所述晶圆放置于所述抛光吸附垫远离所述厚度调整垫片的一侧，露出所述第二待抛光面。

3.根据权利要求2所述的晶圆抛光方法，其特征在于，沿垂直所述晶圆的方向上，所述厚度调整垫片的厚度与所述晶圆的厚度之和保持不变。

4.根据权利要求3所述的晶圆抛光方法，其特征在于，沿垂直所述晶圆的方向上，所述晶圆的厚度为H，所述晶圆朝向所述抛光盘一侧的抛光面到所述抛光模板的距离为L，其中90μm≤L≤H/3；其中，90μm≤H/3。

5.根据权利要求1所述的晶圆抛光方法，其特征在于，将所述晶圆放置于所述抛光模板中，暴露出所述第二待抛光面，包括：

将所述抛光模板放置于所述保护液体中；

使用柔性拾取装置拾取掉落至所述保护液体的所述晶圆；

将所述晶圆放置于所述保护液体中的所述抛光模板中，暴露出所述第二待抛光面。

6.根据权利要求5所述的晶圆抛光方法，其特征在于，使用所述抛光盘对所述第二待抛光面进行抛光之前，还包括：

去除所述晶圆与所述抛光模板之间的所述保护液体。

7.根据权利要求1所述的晶圆抛光方法，其特征在于，所述单面抛光机还包括抛浆供应装置；所述抛光盘包括靠近所述抛光模板一侧的抛光布；

使用所述抛光盘对所述第一待抛光面进行抛光，包括：

使用所述抛浆供应装置向所述第一待抛光面与所述抛光布之间供应抛浆；

使用所述抛光盘和所述抛浆对所述第一待抛光面进行抛光；

使用所述抛光盘对所述第二待抛光面进行抛光，包括：

使用所述抛浆供应装置向所述第一待抛光面与所述抛光布之间供应抛浆；

使用所述抛光盘和所述抛浆对所述第二待抛光面进行抛光。

8.根据权利要求7所述的晶圆抛光方法，其特征在于，所述抛浆供应装置包括调节阀，所述调节阀用于控制所述抛浆的流出速度。

9.根据权利要求7所述的晶圆抛光方法，其特征在于，所述抛浆的PH为A，其中10≤A≤11。

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