本发明公开了一种衬底的抛光装置，包括：中心齿圈(3)、外齿圈(4)、环形上盘(1)、环形下盘(2)、下盘抛光布(8-2)；平放在贴有下盘抛光布(8-2)的下盘(2)上表面的一个或多个圆形游星轮(5)，具有用于放置衬底(7)的一个或多个孔；以及布置在下盘抛光布(8-2)与下盘(2)之间具有预定均匀厚度的第一环形背垫(9)，所述第一环形背垫(9)的内沿半径大于所述下盘(2)的内沿半径，所述第一环形背垫(9)的外沿半径小于所述下盘(2)的外沿半径。应用本发明所述的抛光装置，通过在下盘抛光布与下盘之间增加第一环形背垫，使衬底中心和边缘的化学机械抛光作用达到平衡。本发明还公开了一种高平整度的衬底。
1.一种衬底的抛光装置，其特征在于，所述抛光装置包括：
分别由电动机驱动旋转的中心齿圈（3）和外齿圈（4）；
在中心齿圈（3）带动下旋转并用于对衬底（7）施加压力（6）的环形上盘（1）；
由电动机驱动旋转并用于承载衬底（7）的环形下盘（2）；
粘贴到下盘（2）上表面的下盘抛光布（8-2），用于对衬底（7）进行抛光；
平放在贴有下盘抛光布（8-2）的下盘（2）上表面的一个或多个圆形游星轮（5），所述游星轮（5）在中心齿圈（3）和外齿圈（4）的带动下旋转，具有用于放置衬底（7）的一个或多个孔；以及布置在下盘抛光布（8-2）与下盘（2）之间具有预定均匀厚度的第一环形背垫（9），所述第一环形背垫（9）的内沿半径大于所述下盘（2）的内沿半径，所述第一环形背垫（9）的外沿半径小于所述下盘（2）的外沿半径，用于使衬底（7）中心和边缘的化学机械抛光作用达到平衡。
2.根据权利要求1所述的抛光装置，其特征在于，所述抛光装置进一步包括：粘贴到上盘（1）下表面的上盘抛光布（8-1），所述上盘抛光布（8-1）和下盘抛光布（8-2）一起用于对衬底进行抛光。
3.一种衬底的抛光装置，其特征在于，所述抛光装置包括：
分别由电动机驱动旋转的中心齿圈（3）和外齿圈（4）；
在中心齿圈（3）带动下旋转并用于对衬底（7）施加压力（6）的环形上盘（1）；
由电动机驱动旋转并用于承载衬底（7）的环形下盘（2）；
粘贴到上盘（1）下表面的上盘抛光布（8-1）和粘贴到下盘（2）上表面的下盘抛光布（8-2），所述上盘抛光布（8-1）和下盘抛光布（8-2）一起用于对衬底进行抛光；
平放在贴有下盘抛光布（8-2）的下盘（2）上表面的一个或多个圆形游星轮（5），所述游星轮（5）在中心齿圈（3）和外齿圈（4）的带动下旋转，具有用于放置衬底（7）的一个或多个孔；以及布置在上盘抛光布（8-1）与上盘（1）之间具有预定均匀厚度的第二环形背垫，所述第二环形背垫的内沿半径大于所述上盘（1）的内沿半径，所述第二环形背垫的外沿半径小于所述上盘（1）的外沿半径，用于使衬底（7）中心和边缘的化学机械抛光作用达到平衡。
4.根据权利要求3所述的抛光装置，其特征在于，所述抛光装置进一步包括：
布置在下盘抛光布（8-2）与下盘（2）之间具有预定均匀厚度的第一环形背垫（9），所述第一环形背垫（9）的内沿半径大于所述下盘（2）的内沿半径，所述第一环形背垫（9）的外沿半径小于所述下盘（2）的外沿半径，所述第一环形背垫（9）和所述第二环形背垫一起用于使衬底（7）中心和边缘的化学机械抛光作用达到平衡。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的抛光装置，其特征在于，所述第一环形背垫（9）和/或所述第二环形背垫为聚乙烯薄膜、聚丙烯薄膜、聚氯乙烯薄膜、聚苯乙烯薄膜之一。
6.根据权利要求1-4中任一项所述的抛光装置，其特征在于，所述上盘（1）施加的压力（6）为0.1-0.6公斤/平方厘米；所述下盘（2）逆时针旋转，转速为30-60转/分钟；所述中心齿圈（3）和上盘（1）顺时针旋转，转速为10-15转/分钟；所述外齿圈（4）逆时针旋转，转速为25-30转/分钟；所述衬底（7）的直径为3英寸，所述第一环形背垫（9）和/或所述第二环形背垫的厚度为40-130μm，所述第一环形背垫（9）的外沿半径比所述下盘（2）外沿半径小2-5mm，所述第一环形背垫（9）的内沿半径比所述下盘（2）内沿半径大2-5mm；所述第二环形背垫的外沿半径比所述上盘（1）外沿半径小2-5mm，所述第二环形背垫的内沿半径比所述上盘（1）内沿半径大2-5mm。
7.根据权利要求6所述的抛光装置，其特征在于，所述第一环形背垫（9）的厚度为
90-110μm，所述第一环形背垫（9）的外沿半径比所述下盘（2）外沿半径小3-4mm，所述第一环形背垫（9）的内沿半径比所述下盘（2）内沿半径大3-4mm；所述第二环形背垫的厚度为
90-110μm，所述第二环形背垫的外沿半径比所述上盘（1）外沿半径小3-4mm，所述第二环形背垫的内沿半径比所述上盘（1）内沿半径大3-4mm。
衬底的抛光装置及其抛光的衬底
技术领域
[0001] 本发明涉及衬底的加工技术领域，特别涉及一种衬底的抛光装置及其抛光的衬底。
背景技术
[0002] 现有的衬底的加工工艺流程包括以下步骤：
[0003] （1）切片：将晶棒粘放在一个切割块上来保证晶圆能沿正确的晶向方向切割。切片采用线锯来完成，将晶棒切割成一定厚度的衬底。
[0004] （2）磨边：刚切好的衬底，其边缘是垂直于切割平面的直角，此角极易崩裂，不但影响衬底强度，更是后续加工过程中污染的来源，因此需要将边缘磨成光滑的圆弧，提高产品质量。
[0005] （3）研磨：研磨的目的是去除在切割时产生的锯纹或表面损伤层。同时使衬底表面达到可以抛光的平整度。
[0006] （4）抛光：通过化学腐蚀和机械磨擦的共同作用使衬底表面的微观粗糙度更低，同时使衬底表面的平整度也达到比较高的水平。抛光分粗抛和精抛两步。
[0007] 如图1所述，在抛光步骤中所使用的抛光装置包括具有一定转速匹配关系的中心齿圈3和外齿圈4；由中心齿圈3带动旋转的环形上盘1和独立控制旋转的环形下盘2，粘贴到上盘1下表面和下盘2上表面的抛光布8，以及平放在贴有抛光布8的下盘2上表面的一个或多个游星轮5（carrier），每个游星轮5具有可以放置衬底7的一个或多个孔，所述游星轮5在中心齿圈3和外齿圈4的带动下旋转。
[0008] 参见图2，以3英寸衬底抛光为例，抛光装置的下盘2上布置5个游星轮5，每个游星轮5可以放置4个3英寸的衬底，配置好的抛光液滴落到衬底7或是抛光布8上。抛光时，下盘2逆时针旋转，中心齿圈3带动上盘1顺时针旋转，外齿圈4逆时针旋转，与中心齿圈3一起带动游星轮5逆时针旋转，衬底7也在游星轮5中做逆时针转动。衬底7边缘的线速度大于衬底7中心的线速度，衬底7边缘的运动距离要长于衬底7中心的运动距离，当上盘1的压力6保持不变时，衬底7边缘要比衬底7中心受到更多的化学机械作用，因此衬底7边缘的去除率要高于衬底7中心的去除率。
[0009] 因此，利用现有的抛光装置在抛光步骤对衬底进行抛光时，由于衬底中心的抛光作用比较弱，而衬底边缘的抛光作用比较强，因而导致衬底在抛光时的衬底平整度很难保证在较高的水平，经抛光后的衬底呈现中心高边缘低的现象，衬底的整体厚度偏差（TTV，total thickness deviation）较大，特别是衬底表面的局部厚度偏差（LTV，localthickness deviation）较大，因而很难能制备出TTV，LTV和局部厚度表征读数（LTIR,local thickness indicated reading）比较低的衬底。
发明内容
[0010] （一）要解决的技术问题
[0011] 本发明要解决的技术问题是，针对上述缺陷，如何提供一种能够提高衬底平整度的抛光装置，以及高平整度的衬底。
[0012] （二）技术方案
[0013] 为解决上述技术问题，本发明提供了一种衬底的抛光装置，所述抛光装置包括：
[0014] 分别由电动机驱动旋转的中心齿圈3和外齿圈4；
[0015] 在中心齿圈3带动下旋转并用于对衬底7施加压力6的环形上盘1；
[0016] 由电动机驱动旋转并用于承载衬底7的环形下盘2；
[0017] 粘贴到下盘2上表面的下盘抛光布8-2，用于对衬底7进行抛光；
[0018] 平放在贴有下盘抛光布8-2的下盘2上表面的一个或多个圆形游星轮5，所述游星轮5在中心齿圈3和外齿圈4的带动下旋转，具有用于放置衬底7的一个或多个孔；以及[0019] 布置在下盘抛光布8-2与下盘2之间具有预定均匀厚度的第一环形背垫9，所述第一环形背垫9的内沿半径大于所述下盘2的内沿半径，所述第一环形背垫9的外沿半径小于所述下盘2的外沿半径，用于使衬底7中心和边缘的化学机械抛光作用达到平衡。
[0020] 优选地，所述抛光装置进一步包括：粘贴到上盘1下表面的上盘抛光布8-1，所述上盘抛光布8-1和下盘抛光布8-2一起用于对衬底进行抛光。
[0021] 本发明还提供了一种衬底的抛光装置，所述抛光装置包括：
[0022] 分别由电动机驱动旋转的中心齿圈3和外齿圈4；
[0023] 在中心齿圈3带动下旋转并用于对衬底7施加压力6的环形上盘1；
[0024] 由电动机驱动旋转并用于承载衬底7的环形下盘2；
[0025] 粘贴到上盘1下表面的上盘抛光布8-1和粘贴到下盘2上表面的下盘抛光布8-2，所述上盘抛光布8-1和下盘抛光布8-2一起用于对衬底进行抛光；
[0026] 平放在贴有下盘抛光布8-2的下盘2上表面的一个或多个圆形游星轮5，所述游星轮5在中心齿圈3和外齿圈4的带动下旋转，具有用于放置衬底7的一个或多个孔；以及[0027] 布置在上盘抛光布8-1与上盘1之间具有预定均匀厚度的第二环形背垫，所述第二环形背垫的内沿半径大于所述上盘1的内沿半径，所述第二环形背垫的外沿半径小于所述上盘1的外沿半径，用于使衬底7中心和边缘的化学机械抛光作用达到平衡。
[0028] 优选地，所述抛光装置进一步包括：
[0029] 布置在下盘抛光布8-2与下盘2之间具有预定均匀厚度的第一环形背垫9，所述第一环形背垫9的内沿半径大于所述下盘2的内沿半径，所述第一环形背垫9的外沿半径小于所述下盘2的外沿半径，
[0030] 所述第一环形背垫9和所述第二环形背垫一起用于使衬底7中心和边缘的化学机械抛光作用达到平衡。
[0031] 优选地，所述第一环形背垫9和/或所述第二环形背垫为聚乙烯薄膜、聚丙烯薄膜、聚氯乙烯薄膜、聚苯乙烯以及其他树脂制成的薄膜之一。
[0032] 优选地，所述上盘1施加的压力6为0.1-0.6公斤/平方厘米；所述下盘2逆时针旋转，转速为30-60转/分钟；所述中心齿圈3和上盘1顺时针旋转，转速为10-15转/分钟；所述外齿圈4逆时针旋转，转速为25-30转/分钟；所述衬底7的直径为3英寸，所述第一环形背垫9和/或所述第二环形背垫的厚度为40-130μm，所述第一环形背垫9的外沿半径比所述下盘2外沿半径小2-5mm，所述第一环形背垫9的内沿半径比所述下盘2内沿半径大2-5mm；所述第二环形背垫的外沿半径比所述上盘1外沿半径小2-5mm，所述第二环形背垫的内沿半径比所述上盘1内沿半径大2-5mm。
[0033] 优选地，所述第一环形背垫9的厚度为90-110μm，所述第一环形背垫9的外沿半径比所述下盘2外沿半径小3-4mm，所述第一环形背垫9的内沿半径比所述下盘2内沿半径大3-4mm；所述第二环形背垫的厚度为90-110μm，所述第二环形背垫的外沿半径比所述上盘1外沿半径小3-4mm，所述第二环形背垫的内沿半径比所述上盘1内沿半径大3-4mm。
[0034] 本发明还提供了一种利用上述抛光装置抛光的衬底，所述衬底7的整体厚度偏差为0.63-1.5μm，所述衬底7的局部厚度偏差为0.53-1.2μm，所述衬底7的局部厚度表征读数为0.45-0.60μm。
[0035] 优选地，所述衬底7的整体厚度偏差为0.63um，所述衬底7的局部厚度偏差为0.53μm，所述衬底7的局部厚度表征读数为0.45μm。
[0036] 优选地，所述衬底7为单晶或多晶衬底；所述单晶衬底包括但不限于磷化铟、砷化镓、磷化镓、硅、锗、碳化硅、蓝宝石中的一种。
[0037] （三）有益效果
[0038] 本发明提出了一种衬底的抛光装置，通过在下盘抛光布与下盘之间增加不同材料、形状和厚度的第一环形背垫来改变抛光布整体厚度变化，使衬底的中心处于比较高的水平面上，使衬底中心和边缘的化学机械抛光作用达到平衡，由此提高所制备衬底的平整度；还利用本发明所述的衬底的抛光装置，获得了一种高平整度的衬底。
附图说明
[0039] 图1是现有技术中抛光装置的结构图；
[0040] 图2是现有技术中衬底在抛光装置下盘上的分布图；
[0041] 图3是本发明实施例中所述衬底的抛光装置的结构图。
[0042] 其中，1：上盘；2：下盘；3；中心齿圈；4：外齿圈；5：游星轮；6：压力；7：衬底；8：抛光布；8-1：上盘抛光布；8-2：下盘抛光布；9：第一环形背垫。
具体实施方式
[0043] 下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
[0044] 图3是本发明实施例中所述衬底的抛光装置的结构图；参见图3，本发明中，所述衬底的抛光装置包括：分别由电动机驱动旋转的中心齿圈3和外齿圈4；在中心齿圈3带动下旋转并用于对衬底7施加压力6的环形上盘1和由电动机驱动旋转并用于承载衬底7的环形下盘2；粘贴到下盘2上表面的下盘抛光布8-2，用于对衬底7进行抛光，以及平放在贴有下盘抛光布8-2的下盘2上表面的一个或多个圆形游星轮5（carrier），每个游星轮5具有可以放置衬底的一个或多个孔，所述游星轮5在中心齿圈3和外齿圈4的带动下旋转；布置在下盘抛光布8-2与下盘2之间具有预定均匀厚度的第一环形背垫9，所述第一环形背垫9的内沿半径大于所述下盘2的内沿半径，所述第一环形背垫9的外沿半径小于所述下盘2的外沿半径，所述第一环形背垫9是一种有机聚合物薄膜，正面和背面或仅背面涂有粘接剂，不仅使抛光背垫能很好的固定在下盘2上，而且还能使下盘抛光布8-2很好的固定。有机聚合物薄膜可以是聚乙烯薄膜，聚丙烯薄膜，聚氯乙烯薄膜，聚苯乙烯以及其他树脂制成的薄膜。
[0045] 所述衬底的抛光装置还可以包括：粘贴到上盘1下表面的上盘抛光布8-1，所述上盘抛光布8-1和下盘抛光布8-2一起用于对衬底7进行抛光。
[0046] 所述衬底的抛光装置还可以包括：布置在上盘抛光布8-1与上盘1之间具有预定均匀厚度的第二环形背垫，所述第二环形背垫的内沿半径大于所述上盘1的内沿半径，所述第二环形背垫的外沿半径小于所述上盘1的外沿半径，同样用于使衬底7中心和边缘的化学机械抛光作用达到平衡。
[0047] 所述衬底的抛光装置还可以同时包括：布置在上盘抛光布8-1与上盘1之间具有预定均匀厚度的第二环形背垫，所述第二环形背垫的内沿半径大于所述上盘1的内沿半径，所述第二环形背垫的外沿半径小于所述上盘1的外沿半径；以及布置在下盘抛光布8-2与下盘2之间具有预定均匀厚度的第一环形背垫9，所述第一环形背垫9的内沿半径大于所述下盘2的内沿半径，所述第一环形背垫9的外沿半径小于所述下盘2的外沿半径，[0048] 所述第一环形背垫9和所述第二环形背垫一起用于使衬底7中心和边缘的化学机械抛光作用达到平衡。
[0049] 所述第一环形背垫9和/或所述第二环形背垫的材料、厚度和内外沿半径可以根据需要加工的衬底7的不同而设定，用于使衬底7的中心处于比较高的水平面上，使得衬底7中心和边缘的化学机械抛光作用达到平衡，以3英寸衬底7抛光为例，所述第一环形背垫
9和/或所述第二环形背垫的厚度为40-130μm，优选为90-110μm，所述第一环形背垫9的外沿半径比下盘2外沿半径小2-5mm，优选为3-4mm，所述第一环形背垫9的内沿半径比下盘2内沿半径大2-5mm，优选为3-4mm；所述第二环形背垫的外沿半径比上盘1外沿半径小2-5mm，优选为3-4mm，所述第二环形背垫的内沿半径比上盘1内沿半径大2-5mm，优选为
3-4mm；本发明所述的抛光装置的下盘2上可以布置3-8个游星轮5，优选为5个游星轮5，每个游星轮5具有可以放置3英寸衬底7的1-8个孔，优选为4个孔，配置好的抛光液滴落到衬底7或是下盘抛光布8-2上。
[0050] 抛光时，下盘2在电动机驱动下逆时针旋转（转速为30-60转/分钟），中心齿圈3在电动机驱动下顺时针旋转（转速为10-15转/分钟），带动上盘1顺时针旋转，外齿圈4在电动机驱动下逆时针旋转（转速为25-30转/分钟），和中心齿圈3一起带动游星轮5逆时针旋转，衬底7也在游星轮中做逆时针转动。由于在下盘抛光布8-2与下盘2之间布置有预定均匀厚度的第一环形背垫9，使衬底7的中心处于比较高的水平面上，在抛光过程中，当上盘1的压力6（压力为0.1-0.6公斤/平方厘米）保持不变时，衬底7中心承受的压力将大于衬底7边缘承受的压力，因此相应的机械作用将比原有设计的抛光过程中承受的机械作用更大，增加了衬底7中心的去除率。同时，衬底7边缘由于承受的压力比较小，机械作用降低，因此，衬底7边缘的去除能力也随之降低。
[0051] 所述第一环形背垫9和/或第二环形背垫的材料、厚度和内外沿半径还可以根据上盘1的压力6的不同设定，一般来说，上盘1的压力6比较大时，所述第一环形背垫9和/或第二环形背垫可以薄一些，上盘1的压力6比较小时，所述第一环形背垫9和/或第二环形背垫可以厚一些。
[0052] 现有衬底平整度的国际先进水平的标准为：TTV=2.0μm，LTV=1.5μm(尺寸为15mm×15mm),LTIR<1.0μm(尺寸为15mm×15mm)，所述尺寸是指局部测量尺寸，也就是将3英寸衬底分割成15mm×15mm的正方形，做为测量区域，测量每个区域的LTV，和LTIR，取测量的最大值做为衬底的LTV和LTIR值。
[0053] 采用本发明的所述衬底的抛光装置可以获得平整度数据为：TTV为0.63-1.5μm，优选为0.63μm；LTV为0.53-1.2μm(尺寸为15mm×15mm)，优选为0.53μm；LTIR为0.45-0.6μm(尺寸为15mm×15mm)，优选为0.45μm的衬底。
[0054] 可见通过本发明所述衬底的抛光装置抛光后的衬底平整度较现有衬底平整度的国际先进水平的标准有很大的提升。
[0055] 综上所述，本发明提出了一种衬底的抛光装置，通过在下盘抛光布与下盘之间增加不同材料、形状和厚度的第一环形背垫来改变抛光布整体厚度变化，使衬底的中心处于比较高的水平面上，使衬底中心和边缘的化学机械抛光作用达到平衡，由此提高所制备衬底的平整度。本发明所述衬底的抛光装置可以加工单晶衬底和多晶衬底；所述单晶衬底包括但不限于，磷化铟（InP）和砷化镓（GaAs），磷化镓（GaP），硅（Si）锗（Ge），碳化硅（SiC），蓝宝石（Al2O3）。
[0056] 以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。
