本發明涉及拋光設備,具體為一種半導體晶片防開裂拋光設備。
背景技術:
1、隨著5g通信、人工智能芯片、先進封裝等技術的爆發式發展,化學機械拋光(cmp)作為集成電路制造五大關鍵技術之一,其應用場景不斷拓展,技術迭代也進入快車道。作為芯片制造中的關鍵設備,拋光技術水平直接影響集成電路的性能和良率。隨著半導體工藝節點持續縮小及硅片尺寸增大,晶圓全局平整度要求已提升至小于5nm,相當于在標準足球場上任意兩點的起伏不得超過0.25μm。與此同時,雙面拋光技術成為200mm與300mm大直徑硅片的主流選擇,而無蠟單面技術則通過真空吸附確保表面納米形貌的極致優化。先進制程工藝的不斷發展,對拋光設備的整機工藝運行高效跑穩提出了更高要求。
2、cn115890478b?拋光頭和拋光設備,設置在所述頭部主體的下表面上的第一排放口,所述第一排放口沿徑向方向設置在所述吸附口的外側,用于在所述硅片被拋光時在所述硅片的周向外側排放氣體,以減少所述硅片的邊緣附近的拋光液的量。
技術實現思路
1、為了解決現有技術中在拋光過程中,拋光壓力通過承載頭施加于晶片表面,晶片在承受機械作用力的同時,其亞表層會形成應力集中區。由于脆硬材料的彈性極限與強度極限幾乎相同,一旦局部應力超過臨界值,即發生脆性斷裂而非塑性變形,形成微裂紋和亞表層損傷?,本發明提供的技術方案如下:一種半導體晶片防開裂拋光設備,包括固定底座,所述固定底座的頂部通過支架固定連接有移動滑臺的固定端,所述移動滑臺的活動端固定連接有打磨裝置,所述固定底座的頂部位于打磨裝置下方的位置固定連接有固定裝置;
2、所述固定裝置包括固定底板,所述固定底板的頂部轉動連接有下底板,所述下底板的頂部轉動連接有上頂板,所述上頂板的頂部滑動連接有固定臺。
3、所述上頂板的底部側面套設并轉動連接有收集管,所述收集管的底部與固定底座的頂部固定連接。
4、所述上頂板通過支架與固定底座的頂部轉動連接,固定底座對設備進行支撐,晶圓放置在固定裝置的頂部并進行固定,固定裝置帶動晶圓進行旋轉。
5、啟動移動滑臺,移動滑臺帶動打磨裝置沿著晶圓的旋轉中心向著邊緣進行移動,打磨裝置對晶圓的頂部進行接觸并進行拋光打磨,晶圓被限制在固定臺的側面并進行固定,固定底板對下底板和上頂板進行支撐。
6、下底板和上頂板之間的彈性作用帶動多組固定臺對晶圓的側面進行固定,收集管的設置對晶圓打磨拋光的碎屑和拋光液進行收集,通過多組固定臺的同步移動設置便于均化對晶圓側面的擠壓固定作用,從而避免晶圓側面受力導致的晶圓破碎等問題。
7、優選的,所述下底板包括轉動底板,所述轉動底板的頂部開設有弧形滑孔,所述轉動底板的底部側面固定連接有從動把手,所述轉動底板設置在上頂板下方的位置并與上頂板轉動連接,所述轉動底板的底部與固定底板的頂部轉動連接。
8、優選的,所述上頂板包括轉動頂板,所述轉動頂板的側面固定連接有固定外殼,所述固定外殼的內壁底部固定連接有復位卷簧,所述轉動頂板的頂部開設有直型滑孔,所述固定外殼的側面固定連接有主動把手,所述轉動頂板的底部固定連接有轉動管,所述轉動管的側面套設并固定連接有皮帶傳動組件的轉動端,所述皮帶傳動組件的固定端與固定底板的底部固定連接,所述復位卷簧遠離固定外殼的一端與轉動底板的側面固定連接,所述轉動頂板的底部與轉動底板的頂部轉動連接。
9、優選的,所述轉動管包括旋轉管,所述旋轉管的內壁側面固定連接有導氣葉片,所述旋轉管的側面與轉動頂板的底部固定連接,所述皮帶傳動組件的轉動端與旋轉管的側面固定連接,所述旋轉管延伸進收集管的內部并與收集管轉動連接。
10、在進行晶圓的固定時,拉動主動把手和從動把手進行移動,從動把手帶動轉動底板旋轉,主動把手帶動轉動頂板旋轉,轉動底板和直型滑孔相對旋轉時帶動復位卷簧產生形變,復位卷簧的彈力帶動轉動底板和主動把手進行回轉。
11、從而在復位卷簧的回卷彈力帶動轉動頂板和轉動底板之間進行相對旋轉,轉動底板和主動把手旋轉帶動弧形滑孔和直型滑孔進行相對旋轉,從而帶動固定臺進行移動,從多個方向對晶圓側面進行擠壓固定,從分散對晶圓的固定力,降低晶圓破碎的可能,避免應力集中。
12、在進行拋光時,啟動皮帶傳動組件,皮帶傳動組件帶動轉動管進行旋轉,旋轉管旋轉帶動導氣葉片進行旋轉,導氣葉片旋轉帶動空氣沿著晶圓的頂部沿著晶圓的側面進入到收集管的內部,使旋轉管的內部形成一定的負壓對晶圓進行負壓固定,從而便于晶圓固定完畢后進行拋光打磨。
13、優選的,所述固定臺包括移動底座,所述移動底座的底部兩側均固定連接有導向滑條,所述移動底座的底部中心位置固定連接有滑動柱。
14、所述移動底座的頂部固定連接有擠壓座,所述擠壓座的側面開設有固定槽,所述固定槽的內壁頂部開設有釋放應力槽,所述移動底座通過導向滑條與直型滑孔的內壁側面滑動連接。
15、所述滑動柱延伸進轉動底板的內部并與轉動底板的內壁側面滑動連接,滑動柱在弧形滑孔和直型滑孔的共同作用下帶動移動底座進行同步移動,導向滑條的設置限制移動底座的移動軌跡。
16、晶圓的側面沿著固定槽進入到擠壓座的側面進行擠壓固定,并通過固定槽的傾斜設計對晶圓的側面進行夾緊,降低晶圓拋光時的振動,釋放應力槽的設置分散接觸固定時晶圓的應力,從而降低晶圓破碎的可能。
17、優選的,所述打磨裝置包括打磨底板,所述打磨底板的頂部固定連接有彈簧伸縮桿的活動端,所述彈簧伸縮桿的固定端固定連接有電動伸縮桿的活動端,所述打磨底板的底部固定連接有導向條。
18、所述打磨底板的側面通過轉軸轉動連接有打磨板,所述打磨板的頂部固定連接有彈片,所述電動伸縮桿的固定端側面通過支架固定連接有噴灑組件,所述電動伸縮桿的固定端與移動滑臺的移動端底部固定連接。
19、優選的,所述噴灑組件包括固定架,所述固定架的頂部固定連接有進水接頭。
20、所述進水接頭的底部連通有弧形通管,所述弧形通管的底部連通有霧化噴頭,所述固定架的側面與移動滑臺的活動端側面固定連接,所述固定架的側面通過支架與電動伸縮桿的固定端固定連接。
21、啟動電動伸縮桿,電動伸縮桿的活動端帶動彈簧伸縮桿下降,彈簧伸縮桿下降帶動打磨底板下降,打磨底板帶動彈片下降,彈片下降帶動打磨板下降對晶圓的表面進行拋光打磨,導向條的設置便于對拋光液和拋光出來的粉末進行導向,通過打磨板和彈簧伸縮桿的彈性設置降低對晶圓表面的硬接觸,從而降低晶圓破碎的可能。
22、外部拋光液沿著噴灑組件進行噴射,固定架對弧形通管進行固定和支撐,拋光液沿著進水接頭進入到弧形通管的內部并沿著霧化噴頭進行霧化噴出,通過弧形通管的設置覆蓋大范圍的晶圓切面,從而使拋光液在晶圓的表面噴灑均勻,避免拋光時造成受力不均導致的晶圓破碎。
23、本發明提供的技術方案帶來的有益效果包括:
24、1.固定底座將設備平穩支撐。晶圓置于固定裝置頂部并被牢牢固定,隨后隨固定裝置一同旋轉。移動滑臺啟動后,打磨裝置從晶圓旋轉中心向邊緣移動,對晶圓頂部進行接觸拋光。晶圓被限制在固定臺側面得以固定。固定底板支撐下底板和上頂板,兩者間的彈性作用使多組固定臺從側面夾持晶圓。收集管收集打磨拋光的碎屑與拋光液。多組固定臺同步移動,使晶圓側面受到的擠壓力均勻分布,避免因側面受力不均造成晶圓破碎。
25、2.固定晶圓時,拉動主動把手和從動把手,使轉動底板和轉動頂板發生相對旋轉,復位卷簧隨之形變并儲存彈力。隨后復位卷簧的彈力促使轉動底板與主動把手回轉,帶動弧形滑孔和直型滑孔相對運動,進而推動固定臺從多個方向擠壓晶圓側面。這樣分散了固定力,避免應力集中,降低晶圓破碎的風險。拋光時,啟動皮帶傳動組件使轉動管旋轉,導氣葉片隨之轉動,引導晶圓頂部的空氣沿其側面進入收集管,在旋轉管內部形成負壓,將晶圓牢牢吸附固定,為拋光打磨做好準備。
26、3.滑動柱在弧形滑孔和直型滑孔的引導下,帶動移動底座同步移動,導向滑條確保移動底座的軌跡穩定。晶圓側面沿固定槽進入擠壓座側面并被夾緊,固定槽的傾斜結構使晶圓側面受力更均勻,有效減小拋光時的振動。釋放應力槽分散了接觸固定時的應力,進一步防止晶圓破碎。
27、4.啟動電動伸縮桿,其活動端推動彈簧伸縮桿、打磨底板、彈片和打磨板一同下降,打磨板接觸晶圓表面進行拋光打磨。導向條引導拋光液和打磨粉末的流動。打磨板和彈簧伸縮桿的彈性設計,減輕了與晶圓表面的硬性接觸,避免晶圓破碎。外部拋光液經噴灑組件噴出,固定架支撐弧形通管,拋光液從進水接頭進入弧形通管,再由霧化噴頭霧化噴出。弧形通管覆蓋大范圍的晶圓切面,使拋光液在晶圓表面均勻分布,防止因拋光液分布不均導致晶圓受力破碎。