[发明专利]晶圆抓取装置、抛光设备及应用

说明书

本发明公开了晶圆抓取装置、抛光设备及应用，晶圆抓取装置包括支架，所述支架的下方设置有膜层，所述支架的下端在膜层外侧设置有固定环，所述固定环采用聚四氟乙烯制成，还包括与固定环连通的第一气管，所述固定环的内侧嵌入有环形衬垫，所述环形衬垫在外力作用下能够发生形变，所述环形衬垫的上端面高于晶圆背面，所述环形衬垫的下端面低于晶圆正面。本发明通过在固定环内侧设置一个可压缩的环形衬垫，当固定环充气固定晶圆侧壁时，环形衬垫挤压晶圆侧壁同时包裹住晶圆背面边缘和正面边缘，实现了对晶圆侧壁和边缘杂质和颗粒的去除。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，具体涉及晶圆抓取装置、抛光设备及应用。

背景技术

随着半导体Wafer(晶圆)的高集成度增加，平坦化作业变得越发重要，Chemicalmechanical polishing(CMP)工艺正是用于实现晶圆平坦化的制造技术。CMP工艺主要用于对晶圆正面进行研磨(抛光)去除杂质和颗粒，

CMP工艺是一种在CMP用转盘上利用研磨剂(Slurry)将晶圆进行机械性，化学性研磨的技术。通过在晶圆表面和转盘表面发生现象，结束CMP工艺后的晶圆状态会发生改变。因此，CMP工艺中需要研磨剂和转盘，另外还需要使晶圆和转盘表面接触的设备结构(即晶圆抓取装置)。

现有的晶圆抓取装置用于抓取晶圆的示意图如图1所示：晶圆抓取装置将晶圆水平固定后与转盘表面进行接触。另外在抓住并固定晶圆的同时，晶圆抓取装置会进行一定量的旋转。这个旋转运动会给机械研磨带来影响。

现有的晶圆抓取装置包括采用不锈钢材质制成的支架，所述支架的下端设置有膜层，在支架的下端在膜层的外侧设置有固定环，该固定环用于晶圆抓取装置抓取晶圆背面是对晶圆侧壁进行限位，现有的固定环采用聚四氟乙烯制成，所述晶圆抓取装置还包括与膜层和固定环连通的真空管和第二气管，真空管用于穿过膜层后对晶圆背面从重力方向施加与重力相反的方向施加压力，有可以使晶圆不从重力方向所掉落从而抓住晶圆，第二气管用于向固定环内通气，使得具有一定孔隙度的聚四氟乙烯膨胀，使得固定环内壁与晶圆侧壁接触，进一步确保晶圆不从晶圆抓取装置上掉落，该固定环不具备对晶圆侧壁以边缘进行去除杂质和颗粒的作用，还包括用于向晶圆施加压力的第二气管。

现有的晶圆抓取装置具有可以从背面抓住晶圆，从背面加压使得晶圆不掉落的作用。但是没有对于晶圆边缘,特别是晶圆侧壁部分的作用。也就说，不可以从晶圆边缘和晶圆侧壁部分加压施加机械性的力量，没有去除晶圆边缘和晶圆侧壁部分的异物质和颗粒的技能。

后续达到清洗工艺采用刷子和海绵对晶圆边缘和晶圆侧壁的清洗也是有限的，不能对附着力较强的杂质和颗粒进行去除。

发明内容

本发明的目的在于提供晶圆抓取装置，将该抓取机构不仅能够用于抓取晶圆对晶圆进行正面抛光时，且能够在CMP工艺后对晶圆侧壁及边缘的杂质和颗粒进行去除。

此外，本发明还提供包括上述晶圆抓取装置的抛光设备及其应用。

本发明通过下述技术方案实现：

晶圆抓取装置，包括支架，所述支架的下方设置有膜层，所述支架的下端在膜层外侧设置有固定环，所述固定环采用聚四氟乙烯制成，还包括与固定环连通的第一气管，所述固定环的内侧嵌入有环形衬垫，所述环形衬垫在外力作用下能够发生形变，所述环形衬垫的上端面高于晶圆背面，所述环形衬垫的下端面低于晶圆正面。

在现有技术的晶圆抓取装置中，支架为整体支撑结构，一般为采用不锈钢制成的柱状结构，膜层的设置是避免晶圆与支架刚性接触，固定环的设置是对晶圆在抓取过程中对晶圆侧壁进行限位，晶圆的在重力方向的固定时通过真空管实现，在支架内设置有多个用于吸附晶圆的真空管，通过真空吸附实现晶圆的固定，同时，支架上还设置有第一气管和第二气管，所述第一气管用于向固定环内充气，使采用聚四氟乙烯制成的固定环膨胀接触晶圆外壁，所述第二气管用于向膜层施加压力，进而向下挤压晶圆使晶圆与其下方的转盘接触以实现对晶圆正面研磨(抛光)。