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CN105666312B - 晶片快速抛光装置及方法 - Google Patents

晶片快速抛光装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种抛光装置及方法，尤其是一种晶片快速抛光装置及方法，属于半导体抛光的技术领域。按照本发明提供的技术方案，所述晶片快速抛光装置，包括呈对称分布的抛光大盘，在所述抛光大盘间设置至少一个用于固定晶片的游星轮，所述抛光大盘与游星轮间具有抛光垫；在抛光大盘间的至少一个游星轮内设置用于与抛光垫接触并在对晶片抛光时生热的生热膜片。本发明结构紧凑，与现有工艺相兼容，使用操作方便，能精确控制抛光温度，提高抛光的速度，适应范围广，安全可靠。

Description

晶片快速抛光装置及方法
技术领域
本发明涉及一种抛光装置及方法，尤其是一种晶片快速抛光装置及方法，属于半导体抛光的技术领域。
背景技术
化学机械抛光（CMP）技术是晶片表面加工的关键技术之一，在大尺寸裸晶片（如太阳能电池用超薄硅单晶片）、集成电路用超薄硅单晶片、LED用蓝宝石衬底晶片等的表面抛光工艺中得到广泛应用。
CMP过程是一个机械作用和化学作用相平衡的过程，例如在先进的双面超薄晶片抛光工艺中，利用两个大盘中间夹着游星轮，把晶片固定在游星轮上，通过大盘的逆向转动和游星轮的自转动带动晶片与抛光垫上作用，此时化学作用为碱性的抛光液与晶片表面接触发生腐蚀反应，晶片表面会被碱液腐蚀，通过与抛光垫的摩擦则将该腐蚀层去除，通过循环这两个作用过程，就可以实现晶片的抛光。
在抛光过程当中，抛光大盘和晶片之间会摩擦产生热量，从而使整个抛光系统温度升高，抛光液流到这些区域后也会被加热。当抛光液被加热后，抛光液粘度会降低，这样抛光液会更容易流入晶片和抛光垫的空隙，同时产生的废弃物和废液也能更好的从空隙中流出，流到抛光垫凹槽中，这样能够加快晶片下面抛光液的循环速度，使晶片能够一直处于新鲜的抛光液的环境中，更有利于晶片的表面氧化。另外，温度的升高还会增加化学作用的反应速率，抛光过程中发生的反应多是可逆的，都有一定的平衡常数，因此当抛光液温度升高时，反应的平衡会被打破，反应向有利于硅的水解得方向发展，因此在抛光的材质去除阶段，较高的温度能有效加快表面材质的移除速度，大大缩短抛光时间。
但是上述双面抛光工艺中，因为抛光垫对晶片的压力较小，摩擦产生的热量较少，造成整个抛光系统温度较低，不利于抛光的进行，并且由于抛光垫的材质和晶片的材质各不相同，因此同样的抛光机在同样的抛光条件下利用不同的抛光垫或者抛光不同材质的晶片时产生的热量也不相同。针对这种情况，在先进的抛光机中会引入电加热抛光大盘的装置，使抛光过程严格控制在一定温度下，但大盘长时间加热会变形，大大缩短了大盘寿命，同时还增加了电力消耗。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种晶片快速抛光装置及方法，其结构紧凑，与现有工艺相兼容，使用操作方便，能精确控制抛光温度，提高抛光的速度，适应范围广，安全可靠。
按照本发明提供的技术方案，所述晶片快速抛光装置，包括呈对称分布的抛光大盘，在所述抛光大盘间设置至少一个用于固定晶片的游星轮，所述抛光大盘与游星轮间具有抛光垫；在抛光大盘间的至少一个游星轮内设置用于与抛光垫接触并在对晶片抛光时生热的生热膜片。
所述游星轮内设置用于放置晶片的晶片放置孔、用于放置生热膜片的膜片放置孔以及用于保证抛光液流动性的抛光液流动孔；
所述生热膜片嵌置于膜片放置孔内，所述生热膜片的厚度在游星轮内晶片的厚度相一致。
所述生热膜片的材料包括陶瓷、玻璃或与晶片相一致的材料。
所述游星轮内生热膜片的数量为一个或多个。
一种晶片快速抛光方法，在对称分布的抛光大盘间设置至少一个游星轮，并在至少一个游星轮内设置用于与抛光垫接触并在对晶片抛光时生热的生热膜片，利用生热膜片与抛光垫摩擦接触提高晶片抛光时的温度，以实现对晶片的快速抛光。
所述游星轮内设置用于放置晶片的晶片放置孔、用于放置生热膜片的膜片放置孔以及用于保证抛光液流动性的抛光液流动孔；
所述生热膜片嵌置于膜片放置孔内，所述生热膜片的厚度在游星轮内晶片的厚度相一致。
所述生热膜片的材料包括陶瓷、玻璃或与晶片相一致的材料。
所述游星轮内生热膜片的数量为一个或多个。
本发明的优点：通过在游星轮内设置所需的生热膜片，利用生热膜片与抛光垫摩擦接触产生热量，从而提高晶片抛光时的温度，加快晶片抛光的速度；针对不同的晶片，可以选择相应生热膜片的数量，调节生热膜片与抛光垫的接触面积，精确控制对晶片的抛光温度，结构紧凑，与现有工艺相兼容，使用操作方便，适应范围广，安全可靠。
附图说明
图1为现有双面抛光机的示意图。
图2为现有游星轮与抛光垫之间的配合示意图。
图3为本发明晶片在游星轮上的示意图。
图4为本发明生热膜片以及晶片在游星轮内的一种分布示意图。
图5为本发明生热膜片在游星轮内的另一种分布示意图。
图6为本发明生热膜片、晶片在游星轮内的示意图。
图7为本发明多个游星轮中设置生热膜片的示意图。
图8为本发明生热膜片在游星轮上的第三种分布示意图。
附图标记说明：1-抛光垫、2-抛光大盘、3-游星轮、4-晶片、5-膜片放置孔、6-生热膜片以及7-抛光液流动孔。
具体实施方式
下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。
为了能精确控制抛光温度，提高抛光的速度，本发明包括呈对称分布的抛光大盘2，在所述抛光大盘2间设置至少一个用于固定晶片4的游星轮3，所述抛光大盘2与游星轮3间具有抛光垫1；在抛光大盘2间的至少一个游星轮3内设置用于与抛光垫1接触并在对晶片4抛光时生热的生热膜片6。
具体地，抛光大盘2对称分布在游星轮3的两侧，抛光垫1分别贴在抛光大盘2邻近游星轮3的表面，通过游星轮3固定若干用于抛光的晶片4，利用两个抛光垫1夹柱晶片4进行转动，从而对晶片4的上、下两个表面同时进行抛光，如图1所示。喷淋抛光液的管道位于抛光垫1上面，抛光液被淋在抛光垫1上以及晶片4上，如图2所示。一般地，对晶片4抛光时，抛光温度影响抛光的速度，为了能实现对晶片4的快速抛光，在至少一个游星轮3内设置生热膜片6，利用生热膜片6与抛光垫1间摩擦接触产生热量来提高晶片4抛光时的温度，进而能有效加快对晶片4的抛光速度，与现有工艺相兼容，成本低，安全可靠。
如图3所示，所述游星轮3内设置用于放置晶片4的晶片放置孔、用于放置生热膜片6的膜片放置孔5以及用于保证抛光液流动性的抛光液流动孔7；
所述生热膜片6嵌置于膜片放置孔5内，所述生热膜片6的厚度在游星轮3内晶片4的厚度相一致。
本发明实施例中，游星轮3内的晶片放置孔与晶片4的尺寸相匹配，膜片放置孔5的尺寸与生热膜片6的尺寸相匹配，晶片放置孔呈圆形，游星轮3内晶片放置孔的分布状态与现有游星轮3相同，膜片放置孔5也呈圆形，可以扩大现有游星轮3上的抛光液流动孔7尺寸得到所需的膜片放置孔5，也可以直接利用与生热膜片6相匹配的抛光液流动孔7作为膜片放置孔5。对晶片4进行双面抛光时，晶片放置孔、膜片放置孔5以及抛光液流动孔7均贯通所述游星轮3，游星轮3上抛光液流动孔7的作用与现有常用的抛光液流动孔7相同，此处不再赘述。
生热膜片6在游星轮3的厚度与晶片4在游星轮厚度相一致具体是指生热膜片6与晶片4的厚度相同，或生热膜片6与晶片4的厚度相差在10μm之内，以不会影响对晶片4的正常抛光，如图6所示。
所述生热膜片6的材料包括陶瓷、玻璃或与晶片4相一致的材料。本发明实施例中，生热膜片6的材料可以与晶片4的材料相同，也可以是陶瓷、玻璃或有机材料（所述有机材料可以为有机玻璃，聚四氟乙烯等有机材料）等，具体可以根据需要进行选择，具体选择过程为本技术领域人员所熟知，此处不再赘述。
所述游星轮3内生热膜片6的数量为一个或多个。本发明实施例中，为了能实现对晶片4抛光温度的精确控制，可以在游星轮3内设置一个或多个生热膜片6，如图4、图5和6图8所示。图8中，在游星轮3内仅设置生热膜片6的情况。当抛光大盘2间具有多个游星轮3时，可以在任意一个游星轮3内设置生热膜片6，也可以在所有的游星轮3内均设置生热膜片6，如图7所示。具体实施时，游星轮3内设置生热膜片6的数量以及生热膜片6的分布状态均可以根据晶片4抛光温度进行确定，具体为本技术领域人员所熟知，此处不再赘述。
综上所述，本发明实现对晶片4进行快速抛光的方法为：在对称分布的抛光大盘2间设置至少一个游星轮3，并在至少一个游星轮3内设置用于与抛光垫1接触并在对晶片4抛光时生热的生热膜片6，利用生热膜片6与抛光垫1摩擦接触提高晶片4抛光时的温度，以实现对晶片4的快速抛光。
本发明通过在游星轮3内设置所需的生热膜片6，利用生热膜片6与抛光垫1摩擦接触产生热量，从而提高晶片4抛光时的温度，加快晶片4抛光的速度；针对不同的晶片4，可以选择相应生热膜片6的数量，调节生热膜片6与抛光垫1的接触面积，精确控制对晶片4的抛光温度，结构紧凑，与现有工艺相兼容，使用操作方便，适应范围广，安全可靠。
对本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (8)

1.一种晶片快速抛光装置，包括呈对称分布的抛光大盘（2），在所述抛光大盘（2）间设置至少一个用于固定晶片（4）的游星轮（3），所述抛光大盘（2）与游星轮（3）间具有抛光垫（1）；其特征是：在抛光大盘（2）间的至少一个游星轮（3）内设置用于与抛光垫（1）接触并在对晶片（4）抛光时生热的生热膜片（6）。
2.根据权利要求1所述的晶片快速抛光装置，其特征是：所述游星轮（3）内设置用于放置晶片（4）的晶片放置孔、用于放置生热膜片（6）的膜片放置孔（5）以及用于保证抛光液流动性的抛光液流动孔（7）；
所述生热膜片（6）嵌置于膜片放置孔（5）内，所述生热膜片（6）的厚度在游星轮（3）内晶片（4）的厚度相一致。
3.根据权利要求1或2所述的晶片快速抛光装置，其特征是：所述生热膜片（6）的材料包括陶瓷、玻璃或与晶片（4）相一致的材料。
4.根据权利要求1所述的晶片快速抛光装置，其特征是：所述游星轮（3）内生热膜片（6）的数量为一个或多个。
5.一种晶片快速抛光方法，其特征是：在对称分布的抛光大盘（2）间设置至少一个游星轮（3），并在至少一个游星轮（3）内设置用于与抛光垫（1）接触并在对晶片（4）抛光时生热的生热膜片（6），利用生热膜片（6）与抛光垫（1）摩擦接触提高晶片（4）抛光时的温度，以实现对晶片（4）的快速抛光。
6.根据权利要求5所述的晶片快速抛光方法，其特征是：所述游星轮（3）内设置用于放置晶片（4）的晶片放置孔、用于放置生热膜片（6）的膜片放置孔（5）以及用于保证抛光液流动性的抛光液流动孔（7）；
所述生热膜片（6）嵌置于膜片放置孔（5）内，所述生热膜片（6）的厚度在游星轮（3）内晶片（4）的厚度相一致。
7.根据权利要求5所述的晶片快速抛光方法，其特征是：所述生热膜片（6）的材料包括陶瓷、玻璃或与晶片（4）相一致的材料。
8.根据权利要求5所述的晶片快速抛光方法，其特征是：所述游星轮（3）内生热膜片（6）的数量为一个或多个。
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