基于阴极喷头位置变化进行优化的晶圆旋转卡盘制造技术

本发明专利技术公开了一种基于阴极喷头位置变化进行优化的晶圆旋转卡盘，基于阴极喷头移动过程中的位置变化来调节抛光电流，达到抛光均匀的目的。其技术方案为：卡盘的半径大于晶圆的半径，卡盘超出晶圆的部分设置一圆环，卡盘中间形成晶圆片槽用于吸附晶圆，位于卡盘下方设有电源、阴极喷头和阳极喷头，其中阳极喷头的位置相对于晶圆是固定的，阴极喷头从晶圆中心沿着晶圆半径移动至晶圆外的圆环上，当阴极喷头移动到晶圆边缘时，阴极喷头与晶圆相交的面积随移动而减小，阴极喷头上的抛光电流对应减小。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种无应力抛光工艺中的晶圆旋转卡盘，尤其涉及基于阴极喷头位置的变化来优化抛光效果的晶圆旋转卡盘。
技术介绍
传统的无应力抛光SFP工艺过程中，电源的正负极与晶圆的连接都是通过抛光液接头实现的，两级连接的抛光液分别由阴极喷头和阳极喷头喷射出，其中阴极喷头在抛光过程中，在水平方向上是相对于卡盘移动的。当阴极喷头移动到晶圆边缘的塑料环时，其与晶圆相交的面积会随着距离的变大而慢慢减小，如果使用相同的抛光电流，有效的抛光电流密度必然会增加，造成抛光不均匀。
技术实现思路
以下给出一个或多个方面的简要概述以提供对这些方面的基本理解。此概述不是所有构想到的方面的详尽综览，并且既非旨在指认出所有方面的关键性或决定性要素亦非试图界定任何或所有方面的范围。其唯一的目的是要以简化形式给出一个或多个方面的一些概念以为稍后给出的更加详细的描述之序。本专利技术的目的在于解决上述问题，提供了一种基于阴极喷头位置变化进行优化的晶圆旋转卡盘，基于阴极喷头移动过程中的位置变化来调节抛光电流，达到抛光均匀的目的。本专利技术的技术方案为：本专利技术揭示了一种基于阴极喷头位置变化进行优化的晶圆旋转卡盘，卡盘的半径大于晶圆的半径，卡盘超出晶圆的部分设置一圆环，卡盘中间形成晶圆片槽用于吸附晶圆，位于卡盘下方设有电源、阴极喷头和阳极喷头，其中阳极喷头的位置相对于晶圆是固定的，阴极喷头从晶圆中心沿着晶圆半径移动至晶圆外的圆环上，当阴极喷头移动到晶圆边缘时，阴极喷头与晶圆相交的面积随移动而减小，阴极喷头上的抛光电流对应减小。根据本专利技术的基于阴极喷头位置变化进行优化的晶圆旋转卡盘的一实施例，阴极喷头移动的初始位置是晶圆中心，移动的终止位置是阴极喷头中心距离晶圆中心为(R+a/2)，其中R是晶圆半径，a是阴极喷头的宽度。根据本专利技术的基于阴极喷头位置变化进行优化的晶圆旋转卡盘的一实施例，当阴极喷头的投影都位于晶圆内时，抛光电流的大小维持不变，当阴极喷头的投影与晶圆边缘相交时，阴极喷头上的抛光电流的减小比例i为S(d)/S，其中d为阴极喷头中心与晶圆中心的水平距离，S是阴极喷头的投影面积，S(d)为阴极喷头的投影与晶圆相交的面积。根据本专利技术的基于阴极喷头位置变化进行优化的晶圆旋转卡盘的一实施例，当阴极喷头上的抛光电流的减小比例i达到预设值时，保持电流大小不变。根据本专利技术的基于阴极喷头位置变化进行优化的晶圆旋转卡盘的一实施例，预设值为0.4。根据本专利技术的基于阴极喷头位置变化进行优化的晶圆旋转卡盘的一实施例，圆环是绝缘材料制成的。根据本专利技术的基于阴极喷头位置变化进行优化的晶圆旋转卡盘的一实施例，圆环是塑料环。根据本专利技术的基于阴极喷头位置变化进行优化的晶圆旋转卡盘的一实施例，吸附在晶圆片槽内的晶圆的表面与圆环的表面齐平。根据本专利技术的基于阴极喷头位置变化进行优化的晶圆旋转卡盘的一实施例，阳极喷头的中心距离晶圆中心的距离是(R+b/2)，其中R是晶圆半径，b是阳极喷头的宽度。本专利技术对比现有技术有如下的有益效果：本专利技术的晶圆旋转卡盘确定了阴极喷头相对于卡盘的移动范围，并且可以控制抛光电流的比例，当阴极喷头离开晶圆时，为保证抛光电流密度维持不变，调整抛光电流的比率。相较于现有技术，本专利技术可以提升抛光均匀的效果。附图说明图1示出了无应力抛光工艺中的晶圆旋转卡盘的示意图。图2示出了本专利技术的基于阴极喷头位置变化进行优化的晶圆旋转卡盘的较佳实施例中的阴极喷头移动的起始位置的示意图。图3示出了晶圆旋转卡盘的较佳实施例中的阴极喷头移动的终止位置的示意图。图4示出了晶圆旋转卡盘的较佳实施例中的阴极喷头移动到晶圆边缘的示意图。图5示出了阴极喷头投影在晶圆上所占比例的坐标图。图6示出了阴极喷头上抛光电流比例的坐标图。具体实施方式在结合以下附图阅读本公开的实施例的详细描述之后，能够更好地理解本专利技术的上述特征和优点。在附图中，各组件不一定是按比例绘制，并且具有类似的相关特性或特征的组件可能具有相同或相近的附图标记。图1示出了无应力抛光工艺中的晶圆旋转卡盘的示意图。图2示出了本专利技术的基于阴极喷头位置变化进行优化的晶圆旋转卡盘的较佳实施例中的阴极喷头移动的起始位置的示意图。图3示出了晶圆旋转卡盘的较佳实施例中的阴极喷头移动的终止位置的示意图。图4示出了晶圆旋转卡盘的较佳实施例中的阴极喷头移动到晶圆边缘的示意图。结合图1至图4，本实施例的晶圆旋转卡盘1的半径大于晶圆2的半径，卡盘超出晶圆的部分设置一圆环，圆环较佳的采用绝缘材料制成，在本专利技术中例如是塑料环7。卡盘中间形成晶圆片槽3用于吸附晶圆2，晶圆的表面与塑料环7的表面齐平。位于卡盘下方设有电源4、阴极喷头5和阳极喷头6，其中阳极喷头4的位置是固定的，阳极喷头4的中心距离晶圆中心的距离是(R+b/2)，其中R是晶圆半径，b是阳极喷头的宽度。阴极喷头5从晶圆中心沿着晶圆半径移动至晶圆外的圆环，其中图2中所示的箭头就是阴极喷头相对于卡盘的移动方向。当阴极喷头5移动到晶圆2的边缘时，阴极喷头5与晶圆2相交的面积随移动而减小，阴极喷头5上的抛光电流对应减小。阴极喷头5移动的初始位置如图3所示的晶圆中心，移动的终止位置是如图4所示的阴极喷头中心距离晶圆中心为(R+a/2)，其中R是晶圆半径，a是阴极喷头的宽度，浮动范围在±5mm以内。在阴极喷头5从初始位置一直匀速移动到终止位置的过程中，当阴极喷头5的投影都位于晶圆内时，抛光电流的大小维持不变，这一段可参见图5和图6中的纵坐标为1的这一段水平线。在图5和图6中，纵坐标代表比率(图5中是投影比率，图6中是抛光电流比率)，横坐标代表阴极喷头距离晶圆中心的距离。当阴极喷头5移动到晶圆边缘时，说明阴极喷头5的投影与晶圆边缘相交。阴极喷头的投影与晶圆相交的面积会随着距离的变大而慢慢减小，如果使用相同的抛光电流，有效的抛光的电流密度必然会增加，所以随着距离的变大，抛光电流的比例应该减小。具体的减小比例的计算如下：阴极喷头5上的抛光电流的减小比例i为S(d)/S，其中d为阴极喷头中心与晶圆中心的水平距离，S是阴极喷头的投影面积，S(d)为阴极喷头的投影与晶圆相交的面积，是d的函数。考虑到抛光电流小到一定程度时，抛光效果就基本没有了，因此在实际操作中会设定一个预设值，称之为最小电流比例。当阴极喷头5上的抛光电流的减小比例i达到预设值时，保持电流大小不变，这一预设值按照经验可设为0.4。提供对本公开的先前描述是为使得本领域任何技术人员皆能够制作或使用本公开。对本公开的各种修改对本领域技术人员来说都将是显而易见的，且本文中所定义的普适原理可被应用到其他变体而不会脱离本公开的精神或范围。由此，本公开并非旨在被限定于本文中所描述的示例和设计，而是应被授予与本文中所公开的原理和新颖性特征相一致的最广范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于阴极喷头位置变化进行优化的晶圆旋转卡盘，其特征在于，卡盘的半径大于晶圆的半径，卡盘超出晶圆的部分设置一圆环，卡盘中间形成晶圆片槽用于吸附晶圆，位于卡盘下方设有电源、阴极喷头和阳极喷头，其中阳极喷头的位置相对于晶圆是固定的，阴极喷头从晶圆中心沿着晶圆半径移动至晶圆外的圆环上，当阴极喷头移动到晶圆边缘时，阴极喷头与晶圆相交的面积随移动而减小，阴极喷头上的抛光电流对应减小。

【技术特征摘要】
1.一种基于阴极喷头位置变化进行优化的晶圆旋转卡盘，其特征在于，卡盘的半径大于晶圆的半径，卡盘超出晶圆的部分设置一圆环，卡盘中间形成晶圆片槽用于吸附晶圆，位于卡盘下方设有电源、阴极喷头和阳极喷头，其中阳极喷头的位置相对于晶圆是固定的，阴极喷头从晶圆中心沿着晶圆半径移动至晶圆外的圆环上，当阴极喷头移动到晶圆边缘时，阴极喷头与晶圆相交的面积随移动而减小，阴极喷头上的抛光电流对应减小。2.根据权利要求1所述的基于阴极喷头位置变化进行优化的晶圆旋转卡盘，其特征在于，阴极喷头移动的初始位置是晶圆中心，移动的终止位置是阴极喷头中心距离晶圆中心为(R+a/2)，其中R是晶圆半径，a是阴极喷头的宽度。3.根据权利要求1所述的基于阴极喷头位置变化进行优化的晶圆旋转卡盘，其特征在于，当阴极喷头的投影都位于晶圆内时，抛光电流的大小维持不变，当阴极喷头的投影与晶圆边缘相交时，阴极喷头上的抛光电流的减小比例i为S(d)/S，其中d为阴极喷...

【专利技术属性】
技术研发人员：代迎伟，金一诺，王坚，王晖，
申请(专利权)人：盛美半导体设备上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31