[发明专利]一种研磨装置、研磨方法及晶圆

说明书

本发明提供一种研磨装置、研磨方法及晶圆，该装置包括：上定盘；下定盘；承载盘，设置于上定盘和下定盘之间，承载盘上设有多个承载盘孔，承载盘孔内承载有待研磨元件；驱动机构，在驱动机构驱动下，承载盘绕自身轴线自转，并绕下定盘的中心公转，以相对上定盘、下定盘运动，研磨待研磨元件；承载盘孔内设置有边缘导向环，待研磨元件套设于边缘导向环内，且以相对承载盘孔可自由活动的方式设置在承载盘孔内，以使待研磨元件在研磨过程中发生运动时带动边缘导向环运动。本发明的研磨装置、研磨方法及晶圆，能够使得例如晶圆等待研磨元件表面相对脆弱的边缘部位的机械损伤碰撞最小化，且还能够改善由此导致的待研磨元件折断和碎片缺陷发生率。

技术领域

本发明涉及半导体材料制造领域，尤其涉及一种研磨装置、研磨方法及晶圆。

背景技术

作为半导体元件制造的材料，硅晶圆(Si wafer)被广泛应用。硅晶圆是在硅表面生长同种硅的晶圆。硅晶圆因其使半导体集成化的区域的纯度及结晶特性优秀，且有利于半导体器件(device)的收率及元件特性而被广为利用。

通常，晶圆制作工序大体可以分为切片(slicing)、边缘磨削(edge grinding)、研磨(lapping)、腐蚀性蚀刻(caustic etching)、双面磨削(double side grinding)、双面抛光(double side polishing)、边缘抛光(edge polishing)、最终抛光(final polishing)等工序。其中，在切片工序中，通常利用线锯(wire saw)等通过丘克拉斯基提拉法(Czozhralski)等方法，将生长的圆筒形的硅单晶锭切断为晶圆形态，被切断的晶圆表面和外周形貌无法均匀成型，呈现不规则状，因此，需要通过边缘磨削工序来磨削其外周面，将晶圆的整体形状制成具有预定直径大小的圆形状，同时通过晶圆的边缘形貌(edge shape)加工，来防止后续研磨工序中的晶圆边缘与研磨承载盘碰撞而受损导致破片现象。在研磨工序中，为了改善在切片工序中产生的晶圆表面锯痕(saw mark)等，并提高晶圆的平坦度，而进行研磨。在之后的腐蚀性蚀刻工序中，用碱性蚀刻液实施化学蚀刻，以去除研磨工程中的机械损伤(damage)。然后，再次通过边缘磨削(edge grinding)二次工程去除在经过研磨(lapping)和蚀刻(etching)工程时未被去除而残留的晶圆边缘部位的崩边(chip)、裂纹(crack)等表面缺陷状态，并以使晶圆的边缘轮廓按照客户要求规格变化的方式进行加工。

其中，在现有技术中，虽然在研磨(lapping)工序之前进行边缘磨削(edgegrinding)前作业，但晶圆边缘(wafer edge)依然会与研磨(lapping)承载盘(carrier)碰撞而发生晶圆折断(wafer broken)的状况。通过分析以往工艺中在研磨(lapping)工序中发生的晶圆破片(wafer broken)及崩边(chip)类型，发现晶圆的结晶方向性破片(broken)缺陷率占较大比例，碎片(chip)缺陷也呈现研磨(lapping)工序起因性的印记性损伤(damage)，这样，可以判断晶圆破片的原因是，尽管在研磨(lapping)作业前予以加工晶圆边缘部位，但在研磨(lapping)作业过程中，晶圆在进行晶圆自身的旋转和承载盘旋转引起的公转的同时，会在承载盘孔(carrier hole)内进行晶圆的线性移动，导致依然发生承载盘孔(lapping carrier hole)与晶圆(wafer)的直接碰撞摩擦(collision friction)，产生损伤(damage)。因此，为了减少晶圆边缘部位的损伤，向承载盘的孔边缘部位插入(insert)固定在承载盘孔内的树脂层，以使与晶圆边缘部位的碰撞最小化。这样虽然减少了研磨(lapping)工序中的晶圆折断(wafer broken)、碎片(chip)缺陷的发生，但是，树脂层固定在承载盘孔内，晶圆在研磨过程中相对于承载盘孔内的树脂层也会发生上、下、左、右的线性运动，依然存在晶圆边缘(wafer edge)部位的研磨加工损伤较脆弱的现象。

发明内容