一种半导体晶圆研磨设备的制作方法

本发明涉及晶圆研磨，具体而言，涉及一种半导体晶圆研磨设备。

背景技术：

1、晶圆是指硅半导体集成电路制作所用的硅芯片，晶圆是生产集成电路所用的载体，一般意义晶圆多指单晶硅圆片。晶圆越大，同一圆片上可生产的ic就越多，可降低成本；但对材料技术和生产技术的要求更高，例如均匀度等等的问题。晶圆制造中，随着制程技术的升级、导线与栅极尺寸的缩小，光刻技术对晶圆表面的平坦程度的要求越来越高。

2、在半导体制造过程中，晶圆片的研磨工艺是非常关键的一环，晶圆需要被切成具有所需厚度和平整度的薄片，这就需要通过研磨机进行研磨，而目前晶圆的研磨机虽然能够采用高速旋转的砂轮对晶圆表面进行磨削，以达到所需的平整度和表面光洁度，但在进行研磨时，晶圆易受到机械压力造成的损伤，而且砂轮产生的机械应力和热应力的作用会在晶圆内部产生残余应力，可能导致晶圆在后续工艺中出现形变或裂纹，进而降低了晶圆片的质量和性能，并且在研磨过程中通常使用水管喷洒抛光液或者冷却液，通过水管的定点喷射然后再配合晶圆的旋转进行冷却，但是这种方式不能够对晶圆表面均匀冷却，对热应力消除程度较低，还可能造成研磨碎屑的残留，清理程度不够理想；如何发明一种半导体晶圆研磨设备来解决这些问题，成为了本领域技术人员亟待解决的问题。

技术实现思路

1、为了弥补以上不足，本发明提供了一种半导体晶圆研磨设备，旨在解决残余应力可能导致晶圆在后续工艺中出现形变或裂纹从而降低晶圆质量，并且冷却效果不够均匀，消除热应力程度较低，碎屑清理程度不够理想的问题。

2、本发明是这样实现的：

3、本发明提供一种半导体晶圆研磨设备，包括加工台，所述加工台的上方设有挡水组件和承托组件，所述加工台固定连接有升降组件，所述升降组件连接有水箱，所述挡水组件包括挡水罩，所述承托组件包括承托盘，所述承托盘内部设有晶圆片，所述承托盘下方设有圆筒和电动转盘，所述加工台的上方设有电机二和转轴，还包括：

4、冲击组件，所述冲击组件位于加工台的上方，所述冲击组件通过对液体的加压而保证对晶圆片研磨时的冷却效果；

5、研磨组件，所述研磨组件位于加工台的上方，所述研磨组件利用电机二的转动来提高对晶圆片的研磨质量。

6、优选的，所述加工台的上侧壁开设有排水槽，所述加工台的上端与挡水罩、圆筒和电动转盘固定连接，所述圆筒套设在电动转盘的外侧，所述挡水罩位于圆筒的外侧，所述排水槽的一端位于挡水罩和圆筒之间，所述挡水罩的上侧壁滑动连接有振动杆，所述振动杆呈“t”形设置，所述振动杆的外壁套接有伸缩弹簧，所述伸缩弹簧的两端分别与振动杆的侧壁以及挡水罩的侧壁固定连接，所述振动杆位于挡水罩内侧的一端呈半球形设置。

7、优选的，所述承托盘的下端与电动转盘固定连接，所述承托盘的上侧壁固定连接有若干个圆周阵列的凸块，所述凸块的一端拐角开设有倒角，所述承托盘的侧壁开设有若干个圆周阵列分布的流水孔，所述承托盘位于挡水罩的内侧。

8、优选的，所述升降组件包括侧板，所述侧板设有两个，两个所述侧板关于加工台的中心轴线对称分布，所述侧板的一端与加工台通过螺栓固定连接，所述侧板的另一端固定连接有电机一，所述侧板的一侧设有螺纹杆，所述螺纹杆的一端与侧板的下端转动连接，所述螺纹杆的另一端竖向贯穿侧板的上侧壁与电机一固定连接。

9、优选的，所述侧板滑动连接有支撑板，所述支撑板与螺纹杆螺纹连接，所述支撑板的上端与水箱固定连接，所述支撑板的下侧壁固定连接有单向流水管，所述单向流水管的一端与水箱固定连接。

10、优选的，所述冲击组件包括固定盘，所述固定盘的外壁与支撑板的一端固定连接，所述固定盘的内部开设有蓄水腔，所述固定盘的外壁对称两侧固定连接有延伸框，所述延伸框的内部设有复位弹簧和磁吸铁，所述磁吸铁呈“t”形设置，所述复位弹簧的两端分别与延伸框的内壁以及磁吸铁的侧壁固定连接，所述磁吸铁分别与固定盘和延伸框滑动连接，所述磁吸铁位于蓄水腔内部的一端开设有倒角。

11、优选的，所述冲击组件还包括拉杆、冲击弹簧和压板，所述拉杆呈“t”形设置，所述压板与蓄水腔内壁滑动连接，所述冲击弹簧位于蓄水腔内部，所述冲击弹簧的两端分别与蓄水腔的上端内壁以及压板的侧壁固定连接。

12、优选的，所述冲击组件还包括浮力板，所述浮力板与蓄水腔的内壁限位滑动，所述浮力板的下侧壁固定连接有支撑杆，所述浮力板的两端固定连接有磁吸块，两个所述磁吸块之间的宽度小于两个磁吸铁之间的距离。

13、优选的，所述研磨组件包括研磨盘，所述研磨盘的内部开设有空腔，所述研磨盘的下侧壁开设有若干个圆周阵列分布的排屑槽，所述排屑槽呈弧形，所述空腔和排屑槽之间开设有排水孔，所述研磨盘的侧壁与转轴的一端固定连接，所述转轴的上端竖向贯穿固定盘侧壁与电机二固定连接，所述电机二与固定盘的上端固定连接。

14、优选的，所述研磨盘的上侧壁开设有限位滑槽，所述限位滑槽滑动连接有转动环，所述转动环与单向流水管远离水箱的一端固定连接，所述转动环对称两侧固定连接有若干个连通管，所述连通管的上端与固定盘固定连接。

15、本发明的有益效果是：

16、在研磨过程中通过振动来减弱加工时研磨盘对晶圆片产生的机械应力，从而降低晶圆在后续工艺中出现形变或裂纹情况的概率，提升晶圆质量与性能，同时研磨盘通过转动产生的离心力和水流冲击力的双重作用下可更好的将研磨产生的碎屑从排屑槽排出，保证清洗效果，不仅如此空腔内部流动的抛光液可对研磨盘进行冷却，避免热量的堆积，从而减少热应力对晶圆的损伤，此外通过弧形的排屑槽可增加废液排出时的速度，从而增加抛光液的流速，以此来提高清洁效果；并且当排水孔堵塞较多时，可使得压板增加蓄水腔和空腔内部水压，通过压力作用将堵塞在排水孔内部的碎屑进行清理，以保证抛光液的正常流动，从而保证对晶圆片冷却的均匀性。

技术特征：

1.一种半导体晶圆研磨设备，包括加工台（1），所述加工台（1）的上方设有挡水组件（2）和承托组件（8），所述加工台（1）固定连接有升降组件（3），所述升降组件（3）连接有水箱（4），所述挡水组件（2）包括挡水罩（21），所述承托组件（8）包括承托盘（81），所述承托盘（81）内部设有晶圆片（9），所述承托盘（81）下方设有圆筒（10）和电动转盘（11），所述加工台（1）的上方设有电机二（5）和转轴（12），其特征在于，还包括：

2.根据权利要求1所述的一种半导体晶圆研磨设备，其特征在于，所述加工台（1）的上侧壁开设有排水槽（101），所述加工台（1）的上端与挡水罩（21）、圆筒（10）和电动转盘（11）固定连接，所述圆筒（10）套设在电动转盘（11）的外侧，所述挡水罩（21）位于圆筒（10）的外侧，所述排水槽（101）的一端位于挡水罩（21）和圆筒（10）之间，所述挡水罩（21）的上侧壁滑动连接有振动杆（22），所述振动杆（22）呈“t”形设置，所述振动杆（22）的外壁套接有伸缩弹簧（23），所述伸缩弹簧（23）的两端分别与振动杆（22）的侧壁以及挡水罩（21）的侧壁固定连接，所述振动杆（22）位于挡水罩（21）内侧的一端呈半球形设置。

3.根据权利要求1所述的一种半导体晶圆研磨设备，其特征在于，所述承托盘（81）的下端与电动转盘（11）固定连接，所述承托盘（81）的上侧壁固定连接有若干个圆周阵列的凸块（82），所述凸块（82）的一端拐角开设有倒角，所述承托盘（81）的侧壁开设有若干个圆周阵列分布的流水孔（83），所述承托盘（81）位于挡水罩（21）的内侧。

4.根据权利要求1所述的一种半导体晶圆研磨设备，其特征在于，所述升降组件（3）包括侧板（32），所述侧板（32）设有两个，两个所述侧板（32）关于加工台（1）的中心轴线对称分布，所述侧板（32）的一端与加工台（1）通过螺栓固定连接，所述侧板（32）的另一端固定连接有电机一（33），所述侧板（32）的一侧设有螺纹杆（31），所述螺纹杆（31）的一端与侧板（32）的下端转动连接，所述螺纹杆（31）的另一端竖向贯穿侧板（32）的上侧壁与电机一（33）固定连接。

5.根据权利要求4所述的一种半导体晶圆研磨设备，其特征在于，所述侧板（32）滑动连接有支撑板（34），所述支撑板（34）与螺纹杆（31）螺纹连接，所述支撑板（34）的上端与水箱（4）固定连接，所述支撑板（34）的下侧壁固定连接有单向流水管（41），所述单向流水管（41）的一端与水箱（4）固定连接。

6.根据权利要求5所述的一种半导体晶圆研磨设备，其特征在于，所述冲击组件（6）包括固定盘（61），所述固定盘（61）的外壁与支撑板（34）的一端固定连接，所述固定盘（61）的内部开设有蓄水腔（65），所述固定盘（61）的外壁对称两侧固定连接有延伸框（64），所述延伸框（64）的内部设有复位弹簧（641）和磁吸铁（642），所述磁吸铁（642）呈“t”形设置，所述复位弹簧（641）的两端分别与延伸框（64）的内壁以及磁吸铁（642）的侧壁固定连接，所述磁吸铁（642）分别与固定盘（61）和延伸框（64）滑动连接，所述磁吸铁（642）位于蓄水腔（65）内部的一端开设有倒角。

7.根据权利要求6所述的一种半导体晶圆研磨设备，其特征在于，所述冲击组件（6）还包括拉杆（63）、冲击弹簧（67）和压板（68），所述拉杆（63）呈“t”形设置，所述压板（68）与蓄水腔（65）内壁滑动连接，所述冲击弹簧（67）位于蓄水腔（65）内部，所述冲击弹簧（67）的两端分别与蓄水腔（65）的上端内壁以及压板（68）的侧壁固定连接。

8.根据权利要求6所述的一种半导体晶圆研磨设备，其特征在于，所述冲击组件（6）还包括浮力板（69），所述浮力板（69）与蓄水腔（65）的内壁限位滑动，所述浮力板（69）的下侧壁固定连接有支撑杆（610），所述浮力板（69）的两端固定连接有磁吸块（66），两个所述磁吸块（66）之间的宽度小于两个磁吸铁（642）之间的距离。

9.根据权利要求6所述的一种半导体晶圆研磨设备，其特征在于，所述研磨组件（7）包括研磨盘（71），所述研磨盘（71）的内部开设有空腔（75），所述研磨盘（71）的下侧壁开设有若干个圆周阵列分布的排屑槽（72），所述排屑槽（72）呈弧形，所述空腔（75）和排屑槽（72）之间开设有排水孔（74），所述研磨盘（71）的侧壁与转轴（12）的一端固定连接，所述转轴（12）的上端竖向贯穿固定盘（61）侧壁与电机二（5）固定连接，所述电机二（5）与固定盘（61）的上端固定连接。

10.根据权利要求9所述的一种半导体晶圆研磨设备，其特征在于，所述研磨盘（71）的上侧壁开设有限位滑槽（76），所述限位滑槽（76）滑动连接有转动环（73），所述转动环（73）与单向流水管（41）远离水箱（4）的一端固定连接，所述转动环（73）对称两侧固定连接有若干个连通管（62），所述连通管（62）的上端与固定盘（61）固定连接。

技术总结
本发明提供了一种半导体晶圆研磨设备，属于晶圆研磨技术领域，包括加工台，加工台的上方设有挡水组件和承托组件，加工台固定连接有升降组件，升降组件连接有水箱，挡水组件包括挡水罩，承托组件包括承托盘，承托盘内部设有晶圆片，承托盘下方设有圆筒和电动转盘，加工台的上方设有电机二和转轴，还包括：冲击组件，冲击组件通过对液体的加压而保证对晶圆片研磨时的冷却效果；研磨组件，研磨组件利用电机二的转动来提高对晶圆片的研磨质量。该发明有益效果：通过振动减弱晶圆内部的机械应力来提升晶圆质量与性能，同时研磨盘通过离心力和水流冲击力的双重作用下来提高清洗效果，并保证冷却均匀，避免热量的堆积，减少对晶圆的损伤。

技术研发人员：彭劲松,张巍,郭天宇,刘志坤
受保护的技术使用者：江苏爱矽半导体科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5