CN114700857A - 可完全去除环形氧化层的半导体晶圆抛光装置 - Google Patents

可完全去除环形氧化层的半导体晶圆抛光装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种可完全去除环形氧化层的半导体晶圆抛光装置，包括：基座、机架、上抛光机构、下抛光机构、端面抛光机构、用于吸附固定半导体晶圆的吸盘和用于驱动吸盘转动从而带动半导体晶圆转动的旋转电机；机架固定至基座的上方；上抛光机构和端面抛光机构安装至机架；下抛光机构和旋转电机安装至基座；吸盘的直径小于半导体晶圆的直径；半导体晶圆位于吸盘上且吸盘吸附半导体晶圆的中部；可完全去除环形氧化层的半导体晶圆抛光装置具有端面抛光状态和边缘抛光状态。本发明的有益效果是：可以在局部抛光过程中，完全去除正反两面的环形氧化层。

Description

可完全去除环形氧化层的半导体晶圆抛光装置
技术领域
本发明涉及一种可完全去除环形氧化层的半导体晶圆抛光装置。
背景技术
半导体制造工艺中，晶圆的抛光通常需要经过如下几个步骤：
1、粗抛光，即同时对晶圆的正反两面进行抛光。
2、在半导体晶圆的正反两面上分别形成环形氧化层，环形氧化层覆盖半导体晶圆正反两面靠近边缘的外圆周区域；
3、局部抛光，即对晶圆的边缘部分进行局部的镜面抛光，同时去除环形氧化层。
4、精抛光，即对晶圆的正面或正反两面进行镜面抛光。
传统的局部抛光设备，着重对端面进行抛光，正反两面的环形氧化层去除并不完全，残留的部分主要在精抛光过程中去除，使得抛光效率低下。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可完全去除环形氧化层的半导体晶圆抛光装置，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种可完全去除环形氧化层的半导体晶圆抛光装置，包括：基座、机架、上抛光机构、下抛光机构、端面抛光机构、用于吸附固定半导体晶圆的吸盘和用于驱动吸盘转动从而带动半导体晶圆转动的旋转电机；机架固定至基座的上方；上抛光机构和端面抛光机构安装至机架；下抛光机构和旋转电机安装至基座；吸盘的直径小于半导体晶圆的直径；半导体晶圆位于吸盘上且吸盘吸附半导体晶圆的中部；
上抛光机构包括：上升降液压缸、上电机座、上电机和用于与半导体晶圆的上表面接触的上抛光件；上升降液压缸驱动上电机座升降运动；上升降液压缸安装至机架；上电机固定至上电机座；上电机驱动上抛光件转动；
下抛光机构包括：下升降液压缸、下电机座、下电机和用于与半导体晶圆的下表面接触的下抛光件；下升降液压缸驱动下电机座升降运动；下升降液压缸安装至基座；下电机固定至下电机座；下电机驱动下抛光件转动；
端面抛光机构包括：伸缩液压缸、伸缩电机座、伸缩电机和用于与半导体晶圆的端面接触进行抛光的端面抛光件；伸缩液压缸驱动伸缩电机座升降运动；伸缩液压缸安装至机架；伸缩电机固定至伸缩电机座；伸缩电机驱动端面抛光件转动；
可完全去除环形氧化层的半导体晶圆抛光装置具有端面抛光状态和边缘抛光状态；
端面抛光状态时，端面抛光件与半导体晶圆的端面接触，而下抛光件和上抛光件不与半导体晶圆接触；
边缘抛光状态时，下抛光件和上抛光件分别与半导体晶圆的下表面和上表面接触而端面抛光件不与半导体晶圆接触；
首先在端面抛光状态下对半导体晶圆进行抛光，然后再进入边缘抛光状态对半条半导体晶圆进行抛光；
在端面抛光状态完成抛光后，伸缩液压缸收缩带动伸缩电机座运动从而使端面抛光件远离半导体晶圆，然后下升降液压缸和上升降液压缸分别驱动下电机座和上电机座向靠近半导体晶圆的方向运动使下抛光件和上抛光件分别接触半导体晶圆的下表面和上表面，从而进入边缘抛光状态。
作为本发明进一步的方案：可完全去除环形氧化层的半导体晶圆抛光装置具有用于装载或拆卸半导体晶圆的初始状态；在初始状态时，而下抛光件、上抛光件和端面抛光件均不与半导体晶圆接触；在边缘抛光状态完成抛光后，下升降液压缸和上升降液压缸分别驱动下电机座和上电机座向远离半导体晶圆的方向运动使下抛光件和上抛光件分别脱离与半导体晶圆的接触。
作为本发明进一步的方案：在端面抛光状态时，上电机和下电机关闭，伸缩电机和旋转电机处于打开状态；在边缘抛光状态时，伸缩电机关闭，上电机、下电机和旋转电机处于打开状态。
作为本发明进一步的方案：在初始状态时，上电机、下电机、伸缩电机和旋转电机关闭。
作为本发明进一步的方案：机架安装有活动门和多个封闭板；活动门可转动地安装至机架；封闭板固定至机架；活动门和封闭板共同围成封闭空间；吸盘以及被吸盘吸附的半导体晶圆位于封闭空间内。
作为本发明进一步的方案：基座的顶部形成有用于收集抛光液的集液槽。
作为本发明进一步的方案：基座形成有用于将集液槽内的抛光液排出的排液孔；排液孔连通集液槽的底部和基座的外部。
作为本发明进一步的方案：集液槽呈环形，环绕吸盘。
作为本发明进一步的方案：集液槽的槽壁与槽底均呈钝角设置。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：可以在局部抛光过程中，完全去除正反两面的环形氧化层。
可完全去除环形氧化层的半导体晶圆抛光装置具有端面抛光状态和边缘抛光状态，先对半导体晶圆的端面进行抛光，再对半导体晶圆的上表面和下表面进行抛光。在可完全去除环形氧化层的同时不会对半导体晶圆造成“过度抛光”，有效提升半导体晶圆的品质。
一次对半导体晶圆的装夹即可实现对端面的抛光和正反两面的环形氧化层的去除。
上喷射管和下喷射管在可完全去除环形氧化层的半导体晶圆抛光装置进行抛光时向半导体晶圆的上表面和下表面分别喷射抛光液。
本发明的其他特点和优点将会在下面的具体实施方式、附图中详细的揭露。
附图说明
图1是本发明的一种可完全去除环形氧化层的半导体晶圆抛光装置的示意图；
图2是图1中一种可完全去除环形氧化层的半导体晶圆抛光装置的内部结构的示意图；
图3是图2中结构的上抛光机构和下抛光机构的示意图；
图4是图3中结构的端面抛光件与半导体晶圆的端面接触的示意图，示出了可完全去除环形氧化层的半导体晶圆抛光装置处于端面抛光状态；
图5是图4中结构的下抛光件和上抛光件分别与半导体晶圆的下表面和上表面接触的示意图，示出了可完全去除环形氧化层的半导体晶圆抛光装置处于边缘抛光状态；
图6是图5中结构的端面抛光件、下抛光件和上抛光件均不与半导体晶圆接触的示意图，示出了可完全去除环形氧化层的半导体晶圆抛光装置处于初始状态。
附图标号清单：可完全去除环形氧化层的半导体晶圆抛光装置100，基座10，集液槽11，排液孔12，机架20，活动门21，封闭板22，上抛光机构30，上升降液压缸31，上电机座32，上电机33，上抛光件34，下抛光机构40，下升降液压缸41，下电机座42，下电机43，下抛光件44，端面抛光机构50，伸缩液压缸51，伸缩电机座52，伸缩电机53，端面抛光件54，吸盘60，旋转电机70，上喷射管81，下喷射管82，半导体晶圆200。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动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。
请参阅图1至图6，本发明实施例中，可完全去除环形氧化层的半导体晶圆抛光装置100，包括：基座10、机架20、上抛光机构30、下抛光机构40、端面抛光机构50、吸盘60和旋转电机70。吸盘60用于吸附固定半导体晶圆200。旋转电机70用于驱动吸盘60转动从而带动半导体晶圆200转动。机架20固定至基座10的上方。上抛光机构30和端面抛光机构50安装至机架20。下抛光机构40和旋转电机70安装至基座10。吸盘60的直径小于半导体晶圆200的直径。半导体晶圆200位于吸盘60上且吸盘60吸附半导体晶圆200的中部。
上抛光机构30包括：上升降液压缸31、上电机座32、上电机33和上抛光件34。上抛光件34用于与半导体晶圆200的上表面接触。上升降液压缸31驱动上电机座32升降运动。上升降液压缸31安装至机架20。上电机33固定至上电机座32。上电机33驱动上抛光件34转动。
下抛光机构40包括：下升降液压缸41、下电机座42、下电机43和下抛光件44。下抛光件44用于与半导体晶圆200的下表面接触。下升降液压缸41驱动下电机座42升降运动。下升降液压缸41安装至基座10。下电机43固定至下电机座42。下电机43驱动下抛光件44转动。
端面抛光机构50包括：伸缩液压缸51、伸缩电机座52、伸缩电机53和端面抛光件54。端面抛光件54用于与半导体晶圆200的端面接触进行抛光。伸缩液压缸51驱动伸缩电机座52升降运动。伸缩液压缸51安装至机架20。伸缩电机53固定至伸缩电机座52。伸缩电机53驱动端面抛光件54转动。
可完全去除环形氧化层的半导体晶圆抛光装置100具有端面抛光状态和边缘抛光状态。
端面抛光状态时，端面抛光件54与半导体晶圆200的端面接触，而下抛光件44和上抛光件34不与半导体晶圆200接触。
边缘抛光状态时，下抛光件44和上抛光件34分别与半导体晶圆200的下表面和上表面接触而端面抛光件54不与半导体晶圆200接触。
首先在端面抛光状态下对半导体晶圆200进行抛光，然后再进入边缘抛光状态对半条半导体晶圆200进行抛光。
在端面抛光状态完成抛光后，伸缩液压缸51收缩带动伸缩电机座52运动从而使端面抛光件54远离半导体晶圆200，然后下升降液压缸41和上升降液压缸31分别驱动下电机座42和上电机座32向靠近半导体晶圆200的方向运动使下抛光件44和上抛光件34分别接触半导体晶圆200的下表面和上表面，从而进入边缘抛光状态。
工作原理：伸缩液压缸51伸出带动伸缩电机座52运动从而使端面抛光件54向半导体晶圆200靠近并与半导体晶圆200的端面接触，伸缩电机53驱动端面抛光件54转动使端面抛光件54对半导体晶圆200的端面进行抛光。在端面抛光状态完成抛光后，伸缩液压缸51收缩带动伸缩电机座52运动从而使端面抛光件54远离半导体晶圆200。然后下升降液压缸41和上升降液压缸31分别驱动下电机座42和上电机座32向靠近半导体晶圆200的方向运动使下抛光件44和上抛光件34分别与半导体晶圆200的下表面和上表面接触，下电机43和上电机33分别驱动下抛光件44和上抛光件34转动使下抛光件44和上抛光件34分别对半导体晶圆200的下表面和上表面进行抛光。在边缘抛光状态完成抛光后，下升降液压缸41和上升降液压缸31分别驱动下电机座42和上电机座32向远离半导体晶圆200的方向运动使下抛光件44和上抛光件34分别与半导体晶圆200的下表面和上表面分离即可。
具体而言，先对半导体晶圆200的端面进行抛光，再对半导体晶圆200的上表面和下表面进行抛光。
作为一种具体的实施方式，可完全去除环形氧化层的半导体晶圆抛光装置100具有用于装载或拆卸半导体晶圆200的初始状态。在初始状态时，而下抛光件44、上抛光件34和端面抛光件54均不与半导体晶圆200接触。在边缘抛光状态完成抛光后，下升降液压缸41和上升降液压缸31分别驱动下电机座42和上电机座32向远离半导体晶圆200的方向运动使下抛光件44和上抛光件34分别脱离与半导体晶圆200的接触。
作为一种具体的实施方式，在端面抛光状态时，上电机33和下电机43关闭，伸缩电机53和旋转电机70处于打开状态。在边缘抛光状态时，伸缩电机53关闭，上电机33、下电机43和旋转电机70处于打开状态。在初始状态时，上电机33、下电机43、伸缩电机53和旋转电机70关闭。
作为一种具体的实施方式，机架20安装有活动门21和多个封闭板22。活动门21可转动地安装至机架20。封闭板22固定至机架20。活动门21和封闭板22共同围成封闭空间。吸盘60以及被吸盘60吸附的半导体晶圆200位于封闭空间内。
作为一种具体的实施方式，可完全去除环形氧化层的半导体晶圆抛光装置100还包括上喷射管81和下喷射管82。上喷射管81向半导体晶圆200的上表面喷射抛光液。下喷射管82向半导体晶圆200的下表面喷射抛光液。具体而言，上喷射管81和下喷射管82在可完全去除环形氧化层的半导体晶圆抛光装置100对半导体晶圆200进行抛光时向半导体晶圆200的上表面和下表面分别喷射抛光液。
作为一种具体的实施方式，基座10的顶部形成有集液槽11。集液槽11用于收集抛光液。集液槽11呈环形，环绕吸盘60。集液槽11的槽壁与槽底均呈钝角设置。
作为一种具体的实施方式，基座10形成有用于排液孔12。排液孔12将集液槽11内的抛光液排出。排液孔12连通集液槽11的底部和基座10的外部。
对于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 (10)

1.一种可完全去除环形氧化层的半导体晶圆抛光装置，其特征在于，包括：基座、机架、上抛光机构、下抛光机构、端面抛光机构、用于吸附固定半导体晶圆的吸盘和用于驱动所述吸盘转动从而带动半导体晶圆转动的旋转电机；所述机架固定至所述基座的上方；所述上抛光机构和所述端面抛光机构安装至所述机架；所述下抛光机构和所述旋转电机安装至所述基座；所述吸盘的直径小于半导体晶圆的直径；半导体晶圆位于所述吸盘上且所述吸盘吸附半导体晶圆的中部；
所述上抛光机构包括：上升降液压缸、上电机座、上电机和用于与半导体晶圆的上表面接触的上抛光件；所述上升降液压缸驱动所述上电机座升降运动；所述上升降液压缸安装至所述机架；所述上电机固定至所述上电机座；所述上电机驱动所述上抛光件转动；
所述下抛光机构包括：下升降液压缸、下电机座、下电机和用于与半导体晶圆的下表面接触的下抛光件；所述下升降液压缸驱动所述下电机座升降运动；所述下升降液压缸安装至所述基座；所述下电机固定至所述下电机座；所述下电机驱动所述下抛光件转动；
所述端面抛光机构包括：伸缩液压缸、伸缩电机座、伸缩电机和用于与半导体晶圆的端面接触进行抛光的端面抛光件；所述伸缩液压缸驱动所述伸缩电机座升降运动；所述伸缩液压缸安装至所述机架；所述伸缩电机固定至所述伸缩电机座；所述伸缩电机驱动所述端面抛光件转动；
所述可完全去除环形氧化层的半导体晶圆抛光装置具有端面抛光状态和边缘抛光状态；
所述端面抛光状态时，所述端面抛光件与半导体晶圆的端面接触，而所述下抛光件和所述上抛光件不与半导体晶圆接触；
所述边缘抛光状态时，所述下抛光件和所述上抛光件分别与半导体晶圆的下表面和上表面接触而所述端面抛光件不与半导体晶圆接触；
首先在所述端面抛光状态下对半导体晶圆进行抛光，然后再进入所述边缘抛光状态对半条半导体晶圆进行抛光；
在所述端面抛光状态完成抛光后，所述伸缩液压缸收缩带动所述伸缩电机座运动从而使端面抛光件远离半导体晶圆，然后所述下升降液压缸和所述上升降液压缸分别驱动所述下电机座和所述上电机座向靠近半导体晶圆的方向运动使所述下抛光件和所述上抛光件分别接触半导体晶圆的下表面和上表面，从而进入所述边缘抛光状态。
2.根据权利要求1所述的可完全去除环形氧化层的半导体晶圆抛光装置，其特征在于，
所述可完全去除环形氧化层的半导体晶圆抛光装置具有用于装载或拆卸半导体晶圆的初始状态；在所述初始状态时，而所述下抛光件、所述上抛光件和所述端面抛光件均不与半导体晶圆接触；在所述边缘抛光状态完成抛光后，所述下升降液压缸和所述上升降液压缸分别驱动所述下电机座和所述上电机座向远离半导体晶圆的方向运动使所述下抛光件和所述上抛光件分别脱离与半导体晶圆的接触。
3.根据权利要求2所述的可完全去除环形氧化层的半导体晶圆抛光装置，其特征在于，
在所述端面抛光状态时，所述上电机和所述下电机关闭，所述伸缩电机和所述旋转电机处于打开状态；在所述边缘抛光状态时，所述伸缩电机关闭，所述上电机、所述下电机和所述旋转电机处于打开状态。
4.根据权利要求3所述的可完全去除环形氧化层的半导体晶圆抛光装置，其特征在于，
在所述初始状态时，所述上电机、所述下电机、所述伸缩电机和所述旋转电机关闭。
5.根据权利要求1所述的可完全去除环形氧化层的半导体晶圆抛光装置，其特征在于，
所述机架安装有活动门和多个封闭板；所述活动门可转动地安装至所述机架；所述封闭板固定至所述机架；所述活动门和所述封闭板共同围成封闭空间；所述吸盘以及被所述吸盘吸附的半导体晶圆位于封闭空间内。
6.根据权利要求1所述的可完全去除环形氧化层的半导体晶圆抛光装置，其特征在于，
所述可完全去除环形氧化层的半导体晶圆抛光装置还包括向半导体晶圆的上表面喷射抛光液的上喷射管和向半导体晶圆的下表面喷射抛光液的下喷射管。
7.根据权利要求6所述的可完全去除环形氧化层的半导体晶圆抛光装置，其特征在于，
所述基座的顶部形成有用于收集抛光液的集液槽。
8.根据权利要求7所述的可完全去除环形氧化层的半导体晶圆抛光装置，其特征在于，
所述基座形成有用于将所述集液槽内的抛光液排出的排液孔；所述排液孔连通所述集液槽的底部和所述基座的外部。
9.根据权利要求7所述的可完全去除环形氧化层的半导体晶圆抛光装置，其特征在于，
所述集液槽呈环形，环绕所述吸盘。
10.根据权利要求9所述的可完全去除环形氧化层的半导体晶圆抛光装置，其特征在于，
所述集液槽的槽壁与槽底均呈钝角设置。
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