[发明专利]一种晶圆研磨系统和晶圆研磨方法

说明书

本发明提供一种晶圆研磨系统和晶圆研磨方法，用于解决现有的研磨设备只能进行全局平整研磨，无法实现局部研磨的问题。晶圆研磨系统包括：操作平台、表面轮廓采集装置、控制单元和至少一个机械手臂；表面轮廓采集装置对晶圆的待研磨侧进行三维轮廓数据采集；至少一个机械手臂上安装有可旋转的研磨头，至少一个机械手臂上的研磨头的移动范围覆盖待研磨侧的任意位置；控制单元接受表面轮廓采集装置所采集到的轮廓数据，并通过表面形貌分析生成待研磨侧的轮廓地图模型，并将轮廓地图模型上各研磨单元的坐标与晶圆目标轮廓中的预设坐标进行对比，计算得出相应研磨单元在各个坐标方向上的研磨量，并向机械手臂输出相应的研磨指令。

技术领域

本发明涉及晶圆化学机械研磨领域，具体地涉及一种晶圆研磨系统和晶圆研磨方法。

背景技术

晶圆化学机械研磨是一个化学腐蚀与机械摩擦的结合，晶圆被固定在面朝下的研磨头上，晶圆下方的旋转机台表面覆盖有研磨垫，带有小研磨颗粒的研磨料浆流到台面上，晶圆表面物质被研磨颗粒侵蚀，并一点点磨去，再被研磨料浆冲走。通过研磨头与旋转机台的相对转动，以及磨料浆的共同作用来完成对晶圆表面研磨，从而达到抛光或平坦化的目的。

现有化学机械研磨设备多通过5zone研磨头来控制研磨轮廓，通过控制5zone研磨头压力大小，来调整晶圆与研磨垫的研磨压力，然而现有的5zone研磨头不能实现各区域的压力平均，且只能进行全局平整研磨，无法实现局部返工研磨。

发明内容

鉴于现有技术的上述缺陷和不足，本发明提供一种晶圆研磨系统和晶圆研磨方法，用于解决现有现有的研磨设备只能进行全局平整研磨，无法实现局部研磨的问题。

本发明的第一方面是提供一种晶圆研磨系统，包括：

能将至少一个晶圆固定且使其待研磨侧朝上放置的操作平台；

表面轮廓采集装置，所述表面轮廓采集装置对固定放置的所述至少一个晶圆的待研磨侧进行三维轮廓数据采集；

设置在所述操作平台周边的至少一个机械手臂，所述至少一个机械手臂上安装有可旋转的研磨头，所述至少一个机械手臂上的研磨头的移动范围覆盖所述待研磨侧的任意位置；

控制单元，所述控制单元接受所述表面轮廓采集装置所采集到的轮廓数据，并通过表面形貌分析生成所述待研磨侧的轮廓地图模型，并将所述轮廓地图模型上各研磨单元的坐标与所述晶圆目标轮廓中的预设坐标进行对比，计算得出相应研磨单元在各个坐标方向上的研磨量，并向所述机械手臂输出相应的研磨指令。

优选地，所述研磨头是直径在0.1cm-3cm之间的微型研磨头。

进一步地，所述研磨头的高度为5cm-10cm。

优选地，所述研磨头包括具有弹性的粘合剂和均匀分散在所述粘合剂内的研磨颗粒。

进一步地，所述粘合剂由聚氨酯或聚酯纤维制成。

进一步地，所述研磨颗粒为人工熔炼的氧化铝。

进一步地，所述研磨头的研磨面上还设置有气孔凹槽。

优选地，所述表面轮廓采集装置为3D扫描仪。

优选地，所述机械手臂为六自由度机械手臂，所述控制单元控制所述机械手臂使所述研磨头的研磨面在研磨的过程中始终与待研磨曲面的法线相垂直。

优选地，所述控制单元还包括能够控制所述研磨头在设定研磨压力下以相对应转速进行研磨的研磨头控制单元。

优选地，所述晶圆研磨系统还包括研磨膏供给装置，所述研磨膏供给装置安装在所述研磨头附近的机械手臂上。