[發明專利]一種半導體基材拋光設備中晶圓壓頭及其設計方法

有效

• 申請號: 202310000464.1
• 申請日: 2023-01-03
• 公開（公告）號: CN115673908B
• 公開（公告）日: 2023-03-10
• 發明（設計）人: 寇明虎;蔣繼樂
• 申請（專利權）人: 北京特思迪半導體設備有限公司
• 主分類號: B24B7/22
• 分類號: B24B7/22;B24B29/02;B24B49/16;B24B55/00;G06F30/17;G06F17/18
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本發明涉及一種半導體基材拋光設備中晶圓壓頭及其設計方法，其包括：主體加壓外殼，其下部中心位置處設置有氣囊安裝座；外圈加壓結構，設置在所述主體加壓外殼的下部，沿所述氣囊安裝座周向設置，用于為晶圓提供周向壓力；內圈加壓結構，設置在所述氣囊安裝座的底部，用于為晶圓提供中心部分的壓力；陶瓷基板，設置在所述外圈加壓結構和所述內圈加壓結構的底部，用于固定晶圓，通過所述陶瓷基板向所述晶圓提供壓力。本發明能提高晶圓平面精度，防止晶圓不必要的變形。本發明可以在半導體晶圓制作領域中應用。

技術領域

本發明涉及一種半導體晶圓制作技術領域，特別是關于一種半導體基材拋光設備中晶圓壓頭及其設計方法。

背景技術

半導體拋光設備中的晶圓壓頭為關鍵部件之一。晶圓吸附在陶瓷盤上，并在壓頭的壓力作用下進行拋光加工，實際加工過程中難以保證晶圓表面壓力的均勻分布，導致晶圓不同位置的加工質量不一致，從而影響晶圓表面的平整度。

發明內容

針對上述問題，本發明的目的是提供一種半導體基材拋光設備中晶圓壓頭及其設計方法，其能提高晶圓平面精度，防止晶圓不必要的變形。

為實現上述目的，第一方面，本發明采取以下技術方案：一種半導體基材拋光設備中晶圓壓頭，其包括：陶瓷基板，用于固定晶圓；內圈加壓結構，設置在所述陶瓷基板上，用于為所述陶瓷基板的中心部分施加壓力；外圈加壓結構，設置在所述陶瓷基板上，且沿所述內圈加壓結構周向設置，用于為所述陶瓷基板施加周向的壓力，使得所述內圈加壓結構和所述外圈加壓結構通過所述陶瓷基板向所述晶圓提供壓力；其中，所述壓力的范圍由所述陶瓷基板的綜合形變量的預設范圍以及所述外圈加壓結構與陶瓷基板的接觸區域確定。

進一步，所述外圈加壓結構包括：

外圈加壓氣囊，環設在所述內圈加壓結構的周向；

加壓外圈，設置在所述外圈加壓氣囊與所述陶瓷基板之間，將所述外圈加壓氣囊施加的壓力傳遞至所述陶瓷基板的周向。

進一步，所述加壓外圈用于與所述陶瓷基板的接觸端面為環形，且所述接觸端面的外環與所述陶瓷基板的邊緣平齊。

進一步，所述外圈加壓結構還包括外圈氣囊供氣路；

所述外圈氣囊供氣路的一端與所述外圈加壓氣囊連通，驅使所述外圈加壓氣囊對加壓外圈施加垂直于所述陶瓷基板的基準面的壓力。

進一步，所述內圈加壓結構包括：

內圈加壓氣囊，設置所述加壓外圈中；

加壓內圈，設置在所述內圈加壓氣囊的底部與所述陶瓷基板之間，將所述內圈加壓氣囊施加的壓力傳遞至所述陶瓷基板的中心部分。

進一步，還包括主體加壓外殼和氣囊安裝座，所述氣囊安裝座設置在所述主體加壓外殼的下端，所述內圈加壓氣囊安裝在所述氣囊安裝座的下端，所述外圈加壓氣囊環繞所述氣囊安裝座設置，且所述外圈加壓氣囊位于所述主體加壓外殼和所述加壓外圈之間。

進一步，所述壓力的范圍由所述陶瓷基板的綜合形變量的預設范圍以及所述外圈加壓結構與所述陶瓷基板的接觸區域確定，具體為：

在小于加壓外圈最小半徑的范圍內，陶瓷基板的形變量為：

，

在大于加壓外圈最小半徑的范圍內，陶瓷基板的形變量為：

式中，為陶瓷基板材料剪切強度，t為陶瓷基板上表面名義厚度，μ為陶瓷基板材料泊松比，ρ為陶瓷基板材料密度，2a為陶瓷基板名義外徑，x為以陶瓷基板表面中心為原點的橫坐標，ω₀(x)為對應橫坐標下的陶瓷基板形變量，,為由外圈氣囊供氣路為外圈加壓氣囊提供的氣體穩定壓力，為外圈加壓氣囊與加壓外圈的接觸面積。