晶圆研磨装置的制作方法

1.本实用新型涉及晶圆研磨技术领域，具体而言，涉及一种晶圆研磨装置。


背景技术：

2.随着半导体行业的快速发展，晶圆封装过程中需要对晶圆进行化学机械抛光(chemical mechanical polishing，cmp)，利用化学药剂与研磨颗粒添加至晶圆表面，研磨盘以按压旋转方式相对晶圆表面旋转研磨，使得晶圆表面通过旋转运动来达成平坦化，达到研磨的目的。
3.研磨时产生的颗粒主要是来自研浆中的研磨颗粒以及从晶圆表面上被研磨去除的材料颗粒，晶圆表面研磨脱落的颗粒容易导致晶圆表面出现刮痕以及造成晶圆隐裂等问题，影响研磨精度和质量。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种晶圆研磨装置，其能够提高研磨精度和质量，有利于提高研磨效率。
5.本实用新型的实施例是这样实现的：
6.本实用新型提供一种晶圆研磨装置，包括：
7.放置台，所述放置台上设有晶圆放置区和抛光盘放置区；
8.抛光盘，所述抛光盘设置在所述抛光盘放置区；
9.研磨盘，所述研磨盘包括外周面、相对设置的第一表面和第二表面，所述外周面连接于所述第一表面和所述第二表面之间；所述第一表面作为研磨面；所述外周面上设有出液口；
10.调整机构，所述调整机构与所述研磨盘连接，用于带动所述研磨盘移动至与所述晶圆放置区或所述抛光盘放置区相对应；
11.转动机构，所述转动机构设置在所述放置台和/或所述研磨盘，以实现所述研磨盘与所述晶圆放置区或所述抛光盘放置区相对转动；
12.研磨液供给机构，所述研磨液供给机构连接于所述调整机构，且所述研磨液供给机构与所述出液口连通。
13.在可选的实施方式中，所述研磨盘内设有第一流道，所述调整机构包括连接轴，所述连接轴连接于所述研磨盘的第二表面，所述连接轴内设有通道，所述研磨液供给机构与所述通道连通，所述通道与所述第一流道连通，所述第一流道与所述出液口连通。
14.在可选的实施方式中，所述出液口的数量为多个，多个所述出液口在所述外周面上均匀间隔分布。
15.在可选的实施方式中，所述调整机构包括移动组件，所述移动组件用于带动所述研磨盘移动；
16.或者，所述调整机构包括移动组件和转动组件，所述移动组件与所述转动组件连
抛光盘；121-抛光槽；123-中心孔；125-第三流道；130-研磨盘；131-外周面；133-第一表面；135-第二表面；137-出液口；138-安装孔；139-第一流道；140-调整机构；141-连接轴；150-转动机构；160-研磨液供给机构；170-清洗液供给机构。
具体实施方式
34.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
35.因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
36.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
37.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
38.此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
39.在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
40.请参照图1至图6，该晶圆研磨装置100包括放置台110、抛光盘120、研磨盘130、调整机构140、转动机构150和研磨液供给机构160，放置台110上设有晶圆放置区111和抛光盘放置区113，晶圆放置区111用于放置晶圆。抛光盘120设置在抛光盘放置区113；研磨盘130包括外周面131、相对设置的第一表面133和第二表面135，外周面131连接于第一表面133和第二表面135之间；第一表面133作为研磨面，研磨盘130的第一表面133采用金刚石颗粒或陶瓷颗粒制成。外周面131上设有出液口137。调整机构140与研磨盘130连接，用于带动研磨盘130移动至与晶圆放置区111或抛光盘放置区113相对应；转动机构150设置在放置台110和/或研磨盘130，以实现研磨盘130与晶圆放置区111或抛光盘放置区113相对转动；研磨液供给机构160连接于调整机构140，且研磨液供给机构160与出液口137连通。
41.对晶圆表面的研磨需要研磨盘130和晶圆相对运动才能完成，可以是研磨盘130不
动，晶圆运动，转动机构150仅设置在放置台110上；或者是研磨盘130运动，晶圆不动，转动机构150仅设置在研磨盘130上；或者，研磨盘130和晶圆分别运动，转动机构150分别设置在放置台110和研磨盘130上，均能实现相对运动，达到研磨的目的。本实施例中，研磨盘130和晶圆均转动，以提高研磨效率和质量。
42.可选的，研磨盘130内设有第一流道139，调整机构140包括连接轴141，连接轴141连接于研磨盘130的第二表面135，连接轴141内设有通道，研磨液供给机构160与通道连通，通道与第一流道139连通，第一流道139与出液口137连通。研磨液供给机构160用于存储研磨液并向研磨盘130输送研磨液。连接轴141内的通道可以是流道或管道，只要能实现研磨液的流动即可。本实施例中，研磨液供给机构160安装在调整机构140上，结构紧凑。并且，通过调整机构140的内部通道进行输送研磨液，输送效率高，无需外设管道来提供研磨液。
43.可选的，出液口137的数量为多个，多个出液口137在外周面131上均匀间隔分布。这样，可以确保添加的研磨液更加均匀，提升研磨精度和质量。
44.可选的，调整机构140包括移动组件，移动组件用于带动研磨盘130移动。可选地，移动组件与连接轴141连接，进而带动研磨盘130移动。移动组件能实现研磨盘130在三维空间的移动，比如，可采用现有的三轴运动机构，分别实现沿空间三轴的直线运动。当然，也可以采用其他移动结构，这里不作具体限定。
45.或者，在其它一些实施方式中，调整机构140包括移动组件和转动组件，移动组件与转动组件连接，转动组件与研磨盘130连接，转动组件用于带动研磨盘130转动。这样，既可以实现研磨盘130的直线移动，也能实现研磨盘130的转动。容易理解，转动组件可以将连接轴141与研磨盘130的连接采用转动连接，即把连接轴141设置为转动轴，转动轴可以在研磨过程中带动研磨盘130转动。
46.本实施例中，研磨盘130上设有安装孔138，连接轴141设于安装孔138内，第一流道139连通安装孔138和出液口137。可选地，安装孔138设于研磨盘130的中心，使得研磨盘130的转动和移动更加平稳，并且有利于各个出液口137出液均匀。
47.可选的，转动机构150包括主轴，主轴连接于放置台110；主轴设有第二流道，抛光盘120上设有抛光槽121，抛光槽121与第二流道连通，第二流道用于通入清洗液。晶圆研磨装置100还包括清洗液供给机构170，清洗液供给机构170与主轴连接，用于向第二流道提供清洗液，清洗液主要用于对研磨盘130进行清洗和抛光时使用，兼具清洗和抛光的作用。可以理解，主轴转动，能带动整个放置台110转动，以使放置台110上的晶圆和抛光盘120转动，实现对晶圆的研磨以及对研磨盘130的清洗、抛光。
48.可选的，抛光盘120上设有中心孔123和第三流道125，中心孔123与第二流道连通，第三流道125的一端与中心孔123连通，另一端与抛光槽121连通。本实施例中，抛光槽121包括多个，多个抛光槽121在中心孔123的外周呈环形分布。每个抛光槽121均通过第三流道125与中心孔123连通，主轴上的第二流道与中心孔123连通。这样，清洗液可以从清洗液供给机构170出来，依次经过主轴的第二流道、中心孔123、第三流道125进入抛光槽121，抛光槽121内的清洗液在抛光过程中直接与研磨盘130接触，通过抛光盘120和研磨盘130的相对运动，实现对研磨盘130的抛光和清洗，可清洗掉研磨盘130上附着的晶圆表面的材料颗粒，对研磨盘130表面抛光，以此提高研磨盘130的研磨精度和研磨效果。其中，清洗液从清洗液供给机构170至主轴可以用管道或内部流道连通。
49.本实施例中，抛光槽121包括四个，第三流道125呈十字形，十字形的交点位于中心孔123内，实现抛光槽121和中心孔123的连通。当然，并不仅限于此，抛光槽121的数量可以是两个、三个、五个、六个或更多，其在抛光盘120上的分布位置也可以灵活调整，这里不作具体限定。抛光槽121的截面形状可以是圆形、矩形、菱形、锯齿形或其它不规则的任意形状。
50.在其它一些实施方式中，抛光盘120和晶圆可以分别转动，即不是放置台110整体转动。比如，转动机构150包括第一转轴、第一转盘、第二转轴和第二转盘；第一转轴与第一转盘连接，第一转盘设置在晶圆放置区111，第一转盘用于放置晶圆。第二转轴与第二转盘连接，第二转盘设置在抛光盘放置区113，第二转盘用于放置抛光盘120；第二转轴设有第二流道。第二转轴连接于中心孔123。清洗液从清洗液供给机构170至第二转轴可以用管道或内部流道连通。第二转轴可设于中心孔123内，这样，便于清洗液从第二转轴流入中心孔123，再分流至各个抛光槽121。
51.当然，也可以在主轴或第二转轴内设置清洗液存储槽或容器，即清洗液供给机构170设置在第二转轴或主轴上，结构更加紧凑，省去单独在外部设置清洗液供给机构170。
52.本实施例中，放置台110设有真空孔，用于吸附晶圆和抛光盘120。可选地，晶圆放置区111相对放置台110表面凹陷设置，确保放入晶圆后，晶圆表面与放置台110表面齐平，当然也可以凸出放置台110表面。抛光盘放置区113相对放置台110表面凹陷设置，确保放入抛光盘120后，抛光盘120表面与放置台110表面齐平，当然也可以凸出放置台110表面。并且这样设置，结构更加紧凑，有利于降低整体装置的高度，稳定性更好。
53.可以理解，晶圆放置区111和抛光盘放置区113间隔设置，在研磨过程中，研磨盘130和抛光盘120不会相互干涉。在抛光过程中，研磨盘130和晶圆也不会相互干涉。图中仅示出了一个晶圆放置区111和一个抛光盘放置区113，在一些实施方式中，晶圆放置区111也可以设置多个，比如，一个抛光盘放置区113位于放置台110的中部，多个晶圆放置区111间隔设置在放置台110的其它部位。可选地，多个晶圆放置区111围绕抛光盘放置区113的外周呈环形阵列分布。
54.本实用新型实施例提供的晶圆研磨装置100，其工作原理如下：
55.首先将待研磨的晶圆放置在晶圆放置区111，将抛光盘120安装在抛光盘放置区113，第二转轴内部设计有清洗液供给机构170，清洗液供给机构170可通过管路或流道与抛光盘120的中心孔123连通，以便于抛光液从中心孔123进入各个抛光槽121内。
56.将研磨盘130通过调整机构140移动至晶圆上方，使得晶圆与研磨盘130相对设置。此时开启转动机构150以及调整机构140，将研磨盘130的研磨面与晶圆表面接触贴合，研磨液或研磨剂从研磨盘130的外周面131的出液口137喷出，研磨盘130和晶圆相对转动，开始对晶圆表面进行研磨抛光。研磨一段时间，利用调整机构140带动研磨盘130移动至抛光盘120的上方，再开启转动机构150和调整机构140，使研磨盘130和抛光盘120接触并相对转动，利用抛光盘120对研磨盘130进行抛光。抛光过程中，利用抛光盘120的抛光槽121清洗区域以及外圈区域对研磨盘130表面上的颗粒进行清除以及恢复研磨盘130的表面粗糙度。可以理解，抛光液进入抛光盘120，利用抛光液以及抛光盘120进行研磨盘130的清理，研磨盘130清理完毕后，调整机构140再次移动研磨盘130至晶圆上方，继续对晶圆表面进行研磨。其中，抛光槽121清洗区域主要是指抛光盘120上半径在抛光槽121以内的圆形区域，这部分
的表面材质可采用碳纤维等，起到毛刷清洁效果。外圈区域主要至抛光盘120上抛光槽121以外至抛光盘120边缘的环形区域，这部分材质主要采用金刚石颗粒或陶瓷颗粒，其金刚石颗粒材料与研磨盘130的金刚石颗粒材料可以不一致或者一致。如果两者的金刚石颗粒材料一致，则利用清洗液中的颗粒起到研磨清洁作用。
57.综上所述，本实用新型实施例提供的晶圆研磨装置100，具有以下几个方面的有益效果，包括：
58.本实用新型实施例提供的晶圆研磨装置100，放置台110上可同时放置晶圆和抛光盘120，结构紧凑。并且便于研磨作业时，抛光盘120对研磨盘130的清理抛光，提高研磨盘130的研磨精度、恢复研磨盘130的表面粗糙度。由于抛光盘120设置在放置台110上，研磨过程中进行研磨清理时，研磨盘130的移动路径更短，提高清理效率，进而提高整体研磨效率。研磨盘130外周面131上设置出液口137，便于添加研磨液，结构紧凑，使用方便，提高研磨效率。此外，抛光盘120的设置，能有效清理研磨盘130上的杂质颗粒、恢复研磨盘130的表面粗糙度。整体装置结构紧凑，有利于提高研磨效率和研磨质量。
59.以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

技术特征：
1.一种晶圆研磨装置，其特征在于，包括：放置台，所述放置台上设有晶圆放置区和抛光盘放置区；抛光盘，所述抛光盘设置在所述抛光盘放置区；研磨盘，所述研磨盘包括外周面、相对设置的第一表面和第二表面，所述外周面连接于所述第一表面和所述第二表面之间；所述第一表面作为研磨面；所述外周面上设有出液口；调整机构，所述调整机构与所述研磨盘连接，用于带动所述研磨盘移动至与所述晶圆放置区或所述抛光盘放置区相对应；转动机构，所述转动机构设置在所述放置台和/或所述研磨盘，以实现所述研磨盘与所述晶圆放置区或所述抛光盘放置区相对转动；研磨液供给机构，所述研磨液供给机构连接于所述调整机构，且所述研磨液供给机构与所述出液口连通。2.根据权利要求1所述的晶圆研磨装置，其特征在于，所述研磨盘内设有第一流道，所述调整机构包括连接轴，所述连接轴连接于所述研磨盘的第二表面，所述连接轴内设有通道，所述研磨液供给机构与所述通道连通，所述通道与所述第一流道连通，所述第一流道与所述出液口连通。3.根据权利要求1所述的晶圆研磨装置，其特征在于，所述出液口的数量为多个，多个所述出液口在所述外周面上均匀间隔分布。4.根据权利要求1所述的晶圆研磨装置，其特征在于，所述调整机构包括移动组件，所述移动组件用于带动所述研磨盘移动；或者，所述调整机构包括移动组件和转动组件，所述移动组件与所述转动组件连接，所述转动组件与所述研磨盘连接，所述转动组件用于带动所述研磨盘转动。5.根据权利要求1所述的晶圆研磨装置，其特征在于，所述转动机构包括主轴，所述主轴连接于所述放置台；所述主轴设有第二流道，所述抛光盘上设有抛光槽，所述抛光槽与所述第二流道连通，所述第二流道用于通入清洗液。6.根据权利要求5所述的晶圆研磨装置，其特征在于，所述抛光盘上设有中心孔和第三流道，所述中心孔与所述第二流道连通，所述第三流道的一端与所述中心孔连通，另一端与所述抛光槽连通。7.根据权利要求6所述的晶圆研磨装置，其特征在于，所述抛光槽包括多个，多个所述抛光槽在所述中心孔的外周呈环形分布。8.根据权利要求5所述的晶圆研磨装置，其特征在于，还包括清洗液供给机构，所述清洗液供给机构与所述主轴连接，用于向所述第二流道提供清洗液。9.根据权利要求1所述的晶圆研磨装置，其特征在于，所述转动机构包括第一转轴、第一转盘、第二转轴和第二转盘；所述第一转轴与所述第一转盘连接，所述第一转盘设置在所述晶圆放置区，所述第一转盘用于放置晶圆；所述第二转轴与所述第二转盘连接，所述第二转盘设置在所述抛光盘放置区，所述第二转盘用于放置所述抛光盘；所述第二转轴设有第二流道。10.根据权利要求1至9中任一项所述的晶圆研磨装置，其特征在于，所述放置台设有真空孔，用于吸附晶圆和所述抛光盘。

技术总结
本公开提供的一种晶圆研磨装置，涉及晶圆研磨技术领域。该晶圆研磨装置包括放置台、抛光盘、研磨盘、调整机构、转动机构和研磨液供给机构，放置台上同时放置晶圆和抛光盘；研磨盘包括外周面、相对设置的第一表面和第二表面，第一表面作为研磨面；外周面上设有出液口；调整机构与研磨盘连接，用于带动研磨盘移动至与晶圆放置区或抛光盘放置区相对应；转动机构设置在放置台和/或研磨盘，以实现研磨盘与晶圆放置区或抛光盘放置区相对转动；研磨液供给机构连接于调整机构，且研磨液供给机构与出液口连通。该晶圆研磨装置结构紧凑，可及时清洗研磨，保证研磨精度，提高研磨效率。提高研磨效率。提高研磨效率。


技术研发人员：何正鸿 高源 宋祥祎 王承杰
受保护的技术使用者：甬矽电子（宁波）股份有限公司
技术研发日：2023.03.14
技术公布日：2023/7/27