本發(fā)明涉及一種無應(yīng)力拋光工藝中的晶圓旋轉(zhuǎn)卡盤，尤其涉及基于陰極噴頭位置的變化來優(yōu)化拋光效果的晶圓旋轉(zhuǎn)卡盤。

背景技術(shù)：

傳統(tǒng)的無應(yīng)力拋光SFP工藝過程中，電源的正負(fù)極與晶圓的連接都是通過拋光液接頭實(shí)現(xiàn)的，兩級連接的拋光液分別由陰極噴頭和陽極噴頭噴射出，其中陰極噴頭在拋光過程中，在水平方向上是相對于卡盤移動的。當(dāng)陰極噴頭移動到晶圓邊緣的塑料環(huán)時，其與晶圓相交的面積會隨著距離的變大而慢慢減小，如果使用相同的拋光電流，有效的拋光電流密度必然會增加，造成拋光不均勻。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

以下給出一個或多個方面的簡要概述以提供對這些方面的基本理解。此概述不是所有構(gòu)想到的方面的詳盡綜覽，并且既非旨在指認(rèn)出所有方面的關(guān)鍵性或決定性要素亦非試圖界定任何或所有方面的范圍。其唯一的目的是要以簡化形式給出一個或多個方面的一些概念以為稍后給出的更加詳細(xì)的描述之序。

本發(fā)明的目的在于解決上述問題，提供了一種基于陰極噴頭位置變化進(jìn)行優(yōu)化的晶圓旋轉(zhuǎn)卡盤，基于陰極噴頭移動過程中的位置變化來調(diào)節(jié)拋光電流，達(dá)到拋光均勻的目的。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：本發(fā)明揭示了一種基于陰極噴頭位置變化進(jìn)行優(yōu)化的晶圓旋轉(zhuǎn)卡盤，卡盤的半徑大于晶圓的半徑，卡盤超出晶圓的部分設(shè)置一圓環(huán)，卡盤中間形成晶圓片槽用于吸附晶圓，位于卡盤下方設(shè)有電源、陰極噴頭和陽極噴頭，其中陽極噴頭的位置相對于晶圓是固定的，陰極噴頭從晶圓中心沿著晶圓 半徑移動至晶圓外的圓環(huán)上，當(dāng)陰極噴頭移動到晶圓邊緣時，陰極噴頭與晶圓相交的面積隨移動而減小，陰極噴頭上的拋光電流對應(yīng)減小。

根據(jù)本發(fā)明的基于陰極噴頭位置變化進(jìn)行優(yōu)化的晶圓旋轉(zhuǎn)卡盤的一實(shí)施例，陰極噴頭移動的初始位置是晶圓中心，移動的終止位置是陰極噴頭中心距離晶圓中心為(R+a/2)，其中R是晶圓半徑，a是陰極噴頭的寬度。

根據(jù)本發(fā)明的基于陰極噴頭位置變化進(jìn)行優(yōu)化的晶圓旋轉(zhuǎn)卡盤的一實(shí)施例，當(dāng)陰極噴頭的投影都位于晶圓內(nèi)時，拋光電流的大小維持不變，當(dāng)陰極噴頭的投影與晶圓邊緣相交時，陰極噴頭上的拋光電流的減小比例i為S(d)/S，其中d為陰極噴頭中心與晶圓中心的水平距離，S是陰極噴頭的投影面積，S(d)為陰極噴頭的投影與晶圓相交的面積。

根據(jù)本發(fā)明的基于陰極噴頭位置變化進(jìn)行優(yōu)化的晶圓旋轉(zhuǎn)卡盤的一實(shí)施例，當(dāng)陰極噴頭上的拋光電流的減小比例i達(dá)到預(yù)設(shè)值時，保持電流大小不變。

根據(jù)本發(fā)明的基于陰極噴頭位置變化進(jìn)行優(yōu)化的晶圓旋轉(zhuǎn)卡盤的一實(shí)施例，預(yù)設(shè)值為0.4。

根據(jù)本發(fā)明的基于陰極噴頭位置變化進(jìn)行優(yōu)化的晶圓旋轉(zhuǎn)卡盤的一實(shí)施例，圓環(huán)是絕緣材料制成的。

根據(jù)本發(fā)明的基于陰極噴頭位置變化進(jìn)行優(yōu)化的晶圓旋轉(zhuǎn)卡盤的一實(shí)施例，圓環(huán)是塑料環(huán)。

根據(jù)本發(fā)明的基于陰極噴頭位置變化進(jìn)行優(yōu)化的晶圓旋轉(zhuǎn)卡盤的一實(shí)施例，吸附在晶圓片槽內(nèi)的晶圓的表面與圓環(huán)的表面齊平。

根據(jù)本發(fā)明的基于陰極噴頭位置變化進(jìn)行優(yōu)化的晶圓旋轉(zhuǎn)卡盤的一實(shí)施例，陽極噴頭的中心距離晶圓中心的距離是(R+b/2)，其中R是晶圓半徑，b是陽極噴頭的寬度。

本發(fā)明對比現(xiàn)有技術(shù)有如下的有益效果：本發(fā)明的晶圓旋轉(zhuǎn)卡盤確定了陰極噴頭相對于卡盤的移動范圍，并且可以控制拋光電流的比例，當(dāng)陰極噴頭離開晶圓時，為保證拋光電流密度維持不變，調(diào)整拋光電流的比率。相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明可以提升拋光均勻的效果。

附圖說明

圖1示出了無應(yīng)力拋光工藝中的晶圓旋轉(zhuǎn)卡盤的示意圖。

圖2示出了本發(fā)明的基于陰極噴頭位置變化進(jìn)行優(yōu)化的晶圓旋轉(zhuǎn)卡盤的較佳實(shí)施例中的陰極噴頭移動的起始位置的示意圖。

圖3示出了晶圓旋轉(zhuǎn)卡盤的較佳實(shí)施例中的陰極噴頭移動的終止位置的示意圖。

圖4示出了晶圓旋轉(zhuǎn)卡盤的較佳實(shí)施例中的陰極噴頭移動到晶圓邊緣的示意圖。

圖5示出了陰極噴頭投影在晶圓上所占比例的坐標(biāo)圖。

圖6示出了陰極噴頭上拋光電流比例的坐標(biāo)圖。

具體實(shí)施方式

在結(jié)合以下附圖閱讀本公開的實(shí)施例的詳細(xì)描述之后，能夠更好地理解本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點(diǎn)。在附圖中，各組件不一定是按比例繪制，并且具有類似的相關(guān)特性或特征的組件可能具有相同或相近的附圖標(biāo)記。

圖1示出了無應(yīng)力拋光工藝中的晶圓旋轉(zhuǎn)卡盤的示意圖。圖2示出了本發(fā)明的基于陰極噴頭位置變化進(jìn)行優(yōu)化的晶圓旋轉(zhuǎn)卡盤的較佳實(shí)施例中的陰極噴頭移動的起始位置的示意圖。圖3示出了晶圓旋轉(zhuǎn)卡盤的較佳實(shí)施例中的陰極噴頭移動的終止位置的示意圖。圖4示出了晶圓旋轉(zhuǎn)卡盤的較佳實(shí)施例中的陰極噴頭移動到晶圓邊緣的示意圖。

結(jié)合圖1至圖4，本實(shí)施例的晶圓旋轉(zhuǎn)卡盤1的半徑大于晶圓2的半徑，卡盤超出晶圓的部分設(shè)置一圓環(huán)，圓環(huán)較佳的采用絕緣材料制成，在本發(fā)明中例如是塑料環(huán)7。卡盤中間形成晶圓片槽3用于吸附晶圓2，晶圓的表面與塑料環(huán)7的表面齊平。位于卡盤下方設(shè)有電源4、陰極噴頭5和陽極噴頭6，其中陽極噴頭4的位置是固定的，陽極噴頭4的中心距離晶圓中心的距離是(R+b/2)，其中R是晶圓半徑，b是陽極噴頭的寬度。陰極噴頭5從晶圓中心沿著晶圓半徑移動至晶圓外的圓環(huán)，其中圖2中所示的箭頭就是陰極噴頭相對于卡盤的移動方向。當(dāng) 陰極噴頭5移動到晶圓2的邊緣時，陰極噴頭5與晶圓2相交的面積隨移動而減小，陰極噴頭5上的拋光電流對應(yīng)減小。

陰極噴頭5移動的初始位置如圖3所示的晶圓中心，移動的終止位置是如圖4所示的陰極噴頭中心距離晶圓中心為(R+a/2)，其中R是晶圓半徑，a是陰極噴頭的寬度，浮動范圍在±5mm以內(nèi)。

在陰極噴頭5從初始位置一直勻速移動到終止位置的過程中，當(dāng)陰極噴頭5的投影都位于晶圓內(nèi)時，拋光電流的大小維持不變，這一段可參見圖5和圖6中的縱坐標(biāo)為1的這一段水平線。在圖5和圖6中，縱坐標(biāo)代表比率(圖5中是投影比率，圖6中是拋光電流比率)，橫坐標(biāo)代表陰極噴頭距離晶圓中心的距離。

當(dāng)陰極噴頭5移動到晶圓邊緣時，說明陰極噴頭5的投影與晶圓邊緣相交。陰極噴頭的投影與晶圓相交的面積會隨著距離的變大而慢慢減小，如果使用相同的拋光電流，有效的拋光的電流密度必然會增加，所以隨著距離的變大，拋光電流的比例應(yīng)該減小。具體的減小比例的計(jì)算如下：陰極噴頭5上的拋光電流的減小比例i為S(d)/S，其中d為陰極噴頭中心與晶圓中心的水平距離，S是陰極噴頭的投影面積，S(d)為陰極噴頭的投影與晶圓相交的面積，是d的函數(shù)。

考慮到拋光電流小到一定程度時，拋光效果就基本沒有了，因此在實(shí)際操作中會設(shè)定一個預(yù)設(shè)值，稱之為最小電流比例。當(dāng)陰極噴頭5上的拋光電流的減小比例i達(dá)到預(yù)設(shè)值時，保持電流大小不變，這一預(yù)設(shè)值按照經(jīng)驗(yàn)可設(shè)為0.4。

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