[发明专利]单面抛光用多晶片厚度补偿装置及研磨设备和研磨方法

说明书

本发明涉及晶圆制备技术领域，尤其涉及一种单面抛光用多晶片厚度补偿装置及研磨设备和研磨方法。该装置包括载具，所述载具上开设有多个晶片容纳槽，所述晶片容纳槽内设有晶片承载垫和伸缩机构，所述晶片承载垫的第一面用于安装待研磨晶片，所述晶片承载垫的第二面与所述伸缩机构的伸缩端相连接，并可在所述伸缩端带动下沿纵向来回移动；所述载具设有用于将所述载具与研磨设备的研磨头相连接的连接器。该研磨设备，其包括研磨设备本体、设于所述研磨设备本体上的研磨头，以及上述单面抛光用多晶片厚度补偿装置。该厚度补偿装置能够将各待研磨晶片的工作面自动调整至位于同一水平面上，减少了人力物力成本，该研磨设备和研磨方法简化了工艺步骤。

技术领域

本发明涉及晶圆制备技术领域，尤其涉及一种单面抛光用多晶片厚度补偿装置及化学机械研磨设备和研磨方法。

背景技术

在半导体或晶圆生产制造领域，化学机械研磨(CMP)是实现晶圆或衬底的平坦化与抛光的主要工艺。一般而言，化学机械研磨工艺是通过晶圆或衬底与设备的研磨垫相接触并加入研磨液，利用相对运动，通过化学腐蚀与机械去除二者的共同作用达到平坦化与抛光的目的。

对于一些生产领域，特别是小尺寸(4～6寸)晶片的研磨抛光工艺中，为了提高产能，往往采用多片晶片同时研磨或抛光的方式。如图1a和图1b所示，多片待研磨晶片2的研磨抛光一般会采用一个载具1，将多片晶片2承载固定，然后设备对载具1施加一定压力3，使晶片2与研磨垫(图中未示出)接触进行研磨。通常的单面研磨设备是将载具1装载在研磨设备的研磨头上，由研磨头带动载具进行研磨(通常为旋转研磨)，研磨头一般有多个(2～4个)，因而一套单面研磨设备可装载多个载具，然后将晶片2的待研磨面朝下，与下方研磨盘5上的研磨垫接触，施加一定压力3，通过相对运动(如转动)进行研磨抛光。在同一个载具上装载多片晶片时，由于晶片厚度不一致，在实际研磨过程中，较薄的晶片则难以与研磨垫实现良好接触，或者在较大压力下载具会有一定的倾斜(如图1b所示)，使晶片工作面受到倾斜研磨，因此其研磨速率和均匀性都会变差。

为避免上述问题，现有技术通常会在研磨抛光前进行晶片的厚度分选，根据设备及工艺要求，设置分组厚度，如厚度差20um分一组、10um分一组或更精细的到2um分一组。这样就需要增加设备或人工进行专门的厚度分选，而且分组厚度越精细，工作量就越大，需要的存储空间也更多。比如上游来料晶片厚度在500～600um，研磨抛光时需要以厚度差10um为一组，则需要分成10组，若以2um分一组，则需要50组，大大增加了工作量和人力物力。

而且如图2和图3所示，通常用于单面抛光的载具上需要粘贴一层晶片承载垫6′，晶片承载垫6′上会根据晶片大小、形状和数量进行开孔，制作成一个个的晶片容纳槽7′来承载和固定晶片2。如果来料晶片厚度不同，为保证在研磨时晶片有足够的厚度凸出到晶片容纳槽之外，就需要定制不同深度的晶片容纳槽，即不同类型的晶片承载垫，这样就又增加了物力成本和工艺复杂性。

发明内容

(一)要解决的技术问题

针对现有技术的缺陷，本发明提供了一种单面抛光用多晶片厚度补偿装置，以解决现有晶片研磨设备难以将各待研磨晶片的工作面调整至位于同一水平面上的问题，进而解决现有晶片研磨设备人力物力成本较高和工艺较复杂的问题。

同时基于该厚度补偿装置，本发明还提供了一种化学机械研磨设备及化学机械研磨方法，以使待研磨晶片工作面的调整更加智能化、自动化。

(二)技术方案