CN110394706A - 一种硅片处理装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种硅片处理装置及方法，所述硅片处理装置包括：抛光头；环形模具，所述环形模具的轴向端面与所述抛光头的承载面贴合连接；以及，位于所述环形模具环内且与所述环形模具独立设置的模具垫，所述模具垫的第一端面与所述抛光头的承载面贴合连接，所述模具垫上与第一端面相对设置的第二端面与所述环形模具的内壁形成容纳空间，硅片置于所述容纳空间中且所述硅片的第一端面与所述模具垫的第二端面贴合连接。通过将环形模具和所述模具垫独立设置，可以单独更换所述环形模具或所述模具垫，可以避免更换过程中所述环形模具或所述模具垫的浪费问题。

Description

一种硅片处理装置及方法

技术领域

本发明涉及最终抛光设备加工硅片的辅耗材领域，特别涉及一种硅片处理装置及方法。

背景技术

在硅片的研磨过程中(例如：在硅片的最终抛光过程中)，由于用于吸附和束缚硅片的组合模具垫的结构不合理，常会出现硅片的边缘翘起和塌边的现象。在硅片出现边缘塌边现象时，需要更换组合模具垫。由于组合模具垫为一体结构，在更换组合模具垫时需要整体更换，这样会导致组合模具垫中并未损坏的零件的浪费。

发明内容

本发明实施例提供了一种硅片处理装置及方法，以解决在现有的硅片处理结构的组合模具垫不合理的问题。

第一方面，为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种硅片处理装置，包括：

抛光头；

环形模具，所述环形模具的轴向端面与所述抛光头的承载面贴合连接；

以及，位于所述环形模具环内且与所述环形模具独立设置的模具垫，所述模具垫的第一端面与所述抛光头的承载面贴合连接，所述模具垫上与第一端面相对设置的第二端面与所述环形模具的内壁形成容纳空间，硅片置于所述容纳空间中且所述硅片的第一端面与所述模具垫的第二端面贴合连接。

可选地，所述环形模具的材质为陶瓷，所述模具垫的材质为聚氨酯。

可选地，所述环形模具和所述模具垫通过双面胶贴附在所述抛光头的承载面上。

可选地，所述环形模具和所述模具垫之间设置有预设的高度差。

可选地，所述预设的高度差与所述硅片的厚度有关。

可选地，所述环形模具的内壁且沿所述环形模具的径向设置有内凹结构。

可选地，所述环形模具的内壁设置有防止硅片边缘划伤的涂层。

可选地，在所述环形模具的轴向方向上，所述涂层中心区域的厚度大于边缘区域的厚度。

可选地，所述涂层的材质为有机物。

第二方面，本发明实施例还提供了一种硅片处理方法，应用于如上所述的硅片处理装置，硅片处理装置还包括：抛光盘，所述抛光盘上设置有抛光垫；

所述硅片处理方法包括：

将硅片置于所述容纳空间中，所述硅片的第一表面与所述模具垫的第二端面贴合连接；

调整所述抛光头的位置，使得所述硅片上与所述第一表面相对设置的第二表面与所述抛光垫接触；

所述抛光头带动所述硅片转动和/或所述抛光盘转动，对所述硅片的第二表面进行研磨处理。

本发明的实施例具有如下有益效果：

在本发明实施例中，通过所述环形模具和所述模具垫形成的容纳空间来吸附和束缚硅片，将环形模具和所述模具垫独立设置，可以单独更换所述环形模具或所述模具垫，可以避免更换过程中所述环形模具或所述模具垫的浪费问题。

附图说明

图1为本发明实施例的硅片处理装置的结构示意图之一；

图2为相关的硅片处理装置示意图；

图3为本发明实施例的环形模具和模具垫的结构示意图之一；

图4为本发明实施例的环形模具和模具垫的结构示意图之二；

图5为硅片的结构示意图；

图6为本发明实施例的硅片处理装置的结构示意图之二；

图7为本发明实施例的硅片处理方法的流程示意图。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

本发明的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

参见图1和图3，本发明实施例提供了一种硅片处理装置1，该硅片处理装置1可以为最终抛光机，该硅片处理装置1包括：抛光头11、环形模具12和模具垫13。其中，所述环形模具12的轴向端面与所述抛光头11的承载面贴合连接；所述模具垫13位于所述环形模具12环内且与所述环形模具12独立设置，所述模具垫13的第一端面与所述抛光头11的承载面贴合连接，所述模具垫13上与第一端面相对设置的第二端面与所述环形模具12的内壁形成容纳空间121，硅片2置于所述容纳空间121中且所述硅片2的第一端面与所述模具垫13的第二端面贴合连接。

其中，所述环形模具12的内壁需要与硅片2的边缘相匹配，例如：硅片2边缘为圆角(R-Type)或者梯形角(T-Type)，这样通过所述环形模具12的内壁可以束缚住硅片2，保证在硅片2的研磨过程中不会掉落。进一步地，所述模具垫13可以与所述环形模具12的内侧表面相匹配，例如：所述模具垫13的形状可以为圆柱形，当然并不仅限于此。

需要说明的是，所述容纳空间121的形状需要与硅片2的形状相匹配。

在本发明实施例中，通过所述环形模具12和所述模具垫13形成的容纳空间121吸附和束缚硅片2，通过将环形模具12和所述模具垫13独立设置，可以单独更换所述环形模具12或所述模具垫13，可以避免更换过程中所述环形模具12或所述模具垫13的浪费问题。

在一些实施方式中，所述模具垫13的材质为聚氨酯，聚氨酯材料具备优异的抗剪切强度和抗冲击特性，适用于各种结构性粘合领域，通过将模具垫13的材质选为聚氨酯，可以很好地吸附硅片2。

在一些实施方式中，所述环形模具12的材质可以为陶瓷，其中，陶瓷是指用天然或合成化合物经过成形和高温烧结制成的一类无机非金属材料。它具有高熔点、高硬度、高耐磨性、耐氧化等优点。通过将环形模具12的材质选为陶瓷，一方面可以保证环形模具12始终贴附固定在抛光头11上，另一方面可以大大延长环形模具12的使用寿命。

若将所述环形模具12的材质选为环氧玻璃纤维(Epoxy Glass)，由于环氧玻璃纤维没有陶瓷材料耐磨，使得其更换所述环形模具12的周期选短于材质为陶瓷时更换所述环形模具12的周期。可以理解的是，陶瓷的环形模具12的耐磨性远好于环氧玻璃纤维的环形模具12，陶瓷的环形模具12的寿命远长于环氧玻璃纤维的环形模具12。综上，陶瓷的环形模具12的性能远远好于环氧玻璃纤维的环形模具12。

另外，由于环氧玻璃纤维的环形模具12的耐磨性较差，在硅片2的不断加工中，环形模具12的厚度会容易减薄，最终会由于模具垫13和环形模具12之间的高度差D过小会造成硅片2的边缘塌边。由于陶瓷的耐磨性要好于环氧玻璃纤维的耐磨性，将环形模具12的材质选为陶瓷，还可以在一定程度减少硅片2的边缘塌边现象。

需要说明的是，模具垫13和环形模具12之间有多种连接方式，若将按照图2所示的方式设置模具垫13和环形模具12，其中所述模具垫13的第一端面与所述抛光头11的承载面贴合连接，所述环形模具12的轴向端面与所述模具垫13的第二端面贴合连接，所述硅片2置于所述环形模具12的环内。由于环形模具12在硅片2的研磨过程中会逐渐减薄，并且模具垫13和环形模具12之间的高度差D过变小会造成硅片2的边缘塌边。在此种方式下，为了解决硅片2的边缘塌边问题，需要同时更换模具垫13和环形模具12，然而模具垫13的寿命远长于环形模具12，这样会浪费大量的研磨垫。

为了解决图2所示的连接方式所存在的问题，本发明实施例的硅片处理装置1通过将所述环形模具12和模具垫13进行独立设置，在环形模具12和模具垫13的高度差无法满足研磨要求时，可以只更换环形模具12不用更换模具垫13，从而可以减少研磨垫的浪费。

在本发明实施例中，所述环形模具12和所述模具垫13可以通过双面胶贴附在所述抛光头11的承载面上。

需要说明的是，所述环形模具12和所述模具垫13之间的高度差即为所述容纳空间121的高度，可以理解的是，本发明实施例对所述环形模具12和所述模具垫13之间的高度差的限定同样可以用于对所述容纳空间121的高度的限定。

经过试验研究表明，环形模具12和模具垫13之间的高度差会影响硅片2的研磨效果。其中，环形模具12和模具垫13之间的高度差可以保证将硅片2束缚在环形模具12内。若模具和模具垫13之间的高度差D过大会造成硅片2的边缘翘起；若模具和模具垫13之间的高度差D过小会造成硅片2边缘塌边。因此，为了保证硅片2的研磨效果，需要保证所述环形模具12垫和模具的高度差在合理的范围内。

在一些实施方式中，所述环形模具12和所述模具垫13之间设置有预设的高度差。其中，预设的高度差可以保证在硅片2的研磨过程中不会出现翘起和边缘塌边的现象。预设的高度差为经验值，也就是可以通过多次实验，确定预设厚度的硅片2在不同的所述研磨垫和所述环形模具12之间的高度差所对应的研磨效果，将研磨效果最好时所对应的高度差可以确定为预设厚度的硅片2所对应的预设的高度差。

所述预设的高度差与所述硅片2的厚度有关。例如，厚度为Aμm的硅片，所对应的所述研磨垫和所述环形模具12之间的最优高度差为A+△Yμm，△Y为相对固定值，并且△Y为多次试验所得的经验值。对厚度为Bμm的硅片进行研磨时，可以将所述研磨垫和所述环形模具12之间的最优高度差设置为B+△Yμm。

为了防止所述环形模具12的内壁与硅片2边缘接触可能会对硅片2边缘造成损伤，所述环形模具12的内侧表面设置有防止硅片边缘划伤的涂层14。

例如：所述涂层14的材质可以为聚醚醚酮、氟聚合物或环氧玻璃等有机物，来防止环形模具划伤硅片的边缘。需要说明的是，以上有关涂层14材料的描述只是示例并非限定，可以理解的是，本发明实施例中并不具体限定涂层14的材质。

对应的，所述环形模具12的内壁可以以均匀方式或非均匀方式设置涂层14，可以理解的是，若以均匀方式设置涂层14时，所述涂层14的各个区域的厚度是一致的。当然，也可以根据实际需要，将不同区域的涂层14设置为不同厚度。

进一步地，硅片2的边缘可以为圆角(R-Type)或者梯形角(T-Type)。参见图5，以硅片2的边缘为圆角为例，可以将硅片2的边缘分为中心部分21(Top)和边缘部分22(UpperBevel或Lower Bevel)，由于硅片2的边缘与环形模具12的内壁的接触时间是不同的，且硅片2的中心部分21与环形模具12的内壁的接触时间是最长的，这样会导致硅片2的中心部分21处的环形模具12的内壁的磨损量较大。考虑到环形模具12内壁不同位置的磨损也不同，可以在所述环形模具12的轴向方向上，将所述涂层14中心区域的厚度设置为大于边缘区域的厚度。

进一步的，所述环形模具12的内壁且沿所述环形模具12的径向设置有内凹结构，可以局部加厚涂层14，来延长涂层14的使用寿命。

在本发明实施例中，通过将环形模具12的材质选为陶瓷，可以延长环形模具12的寿命。通过将所述环形模具12和模具垫13独立设置，在需要更换环形模具12时，只需要更换环形模具12不需要更换模具垫13，可以延长模具垫13的寿命。通过保证所述环形模具12和模具垫13之间高度差在合理范围内，可以解决硅片2的边缘塌边的问题，可以提高硅片2的平坦度。

同时，为了防止环形模具12内壁的对硅片边缘划伤，在所述环形模具12的环内设置防止硅片边缘划伤的涂层14，并且根据不同位置的磨损不同，将所述环形模具12的内壁且沿所述环形模具12的径向设置有内凹结构，来局部加厚涂层14，进而可以延长涂层14的使用寿命。

为了解决现有的硅片处理结构的组合模具垫13不合理的问题，本发明实施例还提供了一种硅片处理方法，该硅片处理方法的实施原理与硅片处理装置1的实施原理相同，相似之处不再赘述。

参见图6，该硅片处理方法应用于如上所述的硅片处理装置1，除此之外，硅片处理装置1还包括：抛光盘15，该所述抛光盘15上设置有抛光垫151。通过抛光垫151(pad)与抛光液(Slurry)对硅片2(wafer)进行抛光，可以防止硅片2的抛光面发生第一次颗粒污染，同时可以提高硅片2的平坦度。

参见图7，本发明实施例的硅片处理方法的具体步骤如下：

步骤701：将硅片2置于所述容纳空间121中，所述硅片2的第一表面与所述模具垫13的第二端面贴合连接；

在本发明实施例中，通过将所述硅片2的第一表面与所述模具垫13的第二端面进行贴合连接，在抛光头11移动时可以实现硅片2跟随抛光头11移动，同时在抛光头11转动时还可以实现硅片2跟随抛光头11转动。

步骤702：调整所述抛光头11的位置，使得所述硅片2上与所述第一表面相对设置的第二表面与所述抛光垫151接触；

步骤703：所述抛光头11带动所述硅片2转动和/或所述抛光盘15转动，对所述硅片2的第二表面进行研磨处理。

在本发明实施例中，所述研磨处理可以理解为初期研磨处理或最终抛光处理，在本发明实施例中并不具限定所述研磨处理的种类。

本发明实施例的硅片处理方法适用于如上所述的硅片处理装置1，通过本发明实施例的硅片处理方法可以解决硅片的边缘塌边的问题，可以提高硅片的平坦度。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种硅片处理装置，其特征在于，包括：

抛光头；

环形模具，所述环形模具的轴向端面与所述抛光头的承载面贴合连接；

以及，位于所述环形模具环内且与所述环形模具独立设置的模具垫，所述模具垫的第一端面与所述抛光头的承载面贴合连接，所述模具垫上与第一端面相对设置的第二端面与所述环形模具的内壁形成容纳空间，硅片置于所述容纳空间中且所述硅片的第一端面与所述模具垫的第二端面贴合连接。

2.根据权利要求1所述的硅片处理装置，其特征在于，所述环形模具的材质为陶瓷，所述模具垫的材质为聚氨酯。

3.根据权利要求1所述的硅片处理装置，其特征在于，所述环形模具和所述模具垫通过双面胶贴附在所述抛光头的承载面上。

4.根据权利要求1所述的硅片处理装置，其特征在于，所述环形模具和所述模具垫之间设置有预设的高度差。

5.根据权利要求4所述的硅片处理装置，其特征在于，所述预设的高度差与所述硅片的厚度有关。

6.根据权利要求1所述的硅片处理装置，其特征在于，所述环形模具的内壁且沿所述环形模具的径向设置有内凹结构。

7.根据权利要求1所述的硅片处理装置，其特征在于，所述环形模具的内壁设置有防止硅片边缘划伤的涂层。

8.根据权利要求7所述的硅片处理装置，其特征在于，在所述环形模具的轴向方向上，所述涂层中心区域的厚度大于边缘区域的厚度。

9.根据权利要求7至8任一项所述的硅片处理装置，其特征在于，所述涂层的材质为有机物。

10.一种硅片处理方法，其特征在于，应用于如权利要求1～9任一项所述的硅片处理装置，硅片处理装置还包括：抛光盘，所述抛光盘上设置有抛光垫；

所述硅片处理方法包括：

将硅片置于所述容纳空间中，所述硅片的第一表面与所述模具垫的第二端面贴合连接；

调整所述抛光头的位置，使得所述硅片上与所述第一表面相对设置的第二表面与所述抛光垫接触；

所述抛光头带动所述硅片转动和/或所述抛光盘转动，对所述硅片的第二表面进行研磨处理。