CN111430230A - 基板减薄方法、基板减薄设备及其操作方法 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及一种基板减薄方法，包括：对基板进行磨削；当完成磨削后，利用能够根据基板的厚度分布分区调节压力的承载头对基板进行化学机械抛光。其中，在完成磨削之后且在化学机械抛光之前，测量已完成磨削的基板的厚度分布，并且根据基板的厚度分布调整承载头对基板的各分区的加载压力；或者在化学机械抛光期间，在线测量基板的厚度分布，并且根据基板的厚度分布调整承载头对基板的各分区的加载压力。通过将磨削和化学机械抛光工艺相结合，提供了加工基板最为经济有效的技术路线，而且通过根据基板厚度分布进行化学机械抛光，提高了基板的厚度均匀性，可为超高密度的半导体堆叠制程提供技术保障。本公开还涉及一种基板减薄设备及其操作方法。

Description

基板减薄方法、基板减薄设备及其操作方法
技术领域
本公开涉及半导体基板加工技术领域，尤其涉及一种基板减薄方法、基板减薄设备及其操作方法。
背景技术
在集成电路/半导体（Integrated Circuit，简称“IC”）制造的后道制程阶段，为了降低封装贴装高度，减小芯片封装体积，改善芯片的热扩散效率、电气性能、机械性能，以及减轻芯片的加工量，基板在后续封装之前需要进行背面减薄，背面减薄后的芯片厚度甚至可以达到初始厚度的5%以下。
随着IC制造技术的飞速发展，为了增大IC芯片产量，降低单元制造成本，基板趋向大直径化。而现有设备多用于加工小尺寸的基板，已不能满足加工大直径基板的要求。随着基板趋向大直径化，用于加工基板的设备也随之趋于大型化，往往超出可提供的场地面积，难于运输和安装。
同时，随着IC性能的提高对基板品质提出了更高要求，要求基板的面型精度和表面完整性、表面粗糙度、表面损伤程度等都需符合很高的标准。但是，基板尺寸增大后带来基板容易产生翘曲变形、面型精度和表面粗糙度要求不易保证、加工效率低等一系列问题，现有的加工工艺和设备不能满足要求。总而言之，现有技术中对大尺寸基板的减薄工艺存在加工效果差、表面质量低的问题。
发明内容
本公开提供了一种基板减薄方法、基板减薄设备及其操作方法，旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。
本公开的第一方面提供了一种基板减薄方法，所述基板减薄方法包括如下步骤：对基板进行磨削，包括对所述基板进行粗磨削以及/或对所述基板进行精磨削；以及当完成所述磨削后，利用可根据基板的厚度分布分区调节加载压力的承载头对所述基板进行化学机械抛光；其中，在对所述基板完成磨削之后以及在对所述基板进行化学机械抛光之前，测量已完成磨削的基板的厚度分布，并且根据所述基板的厚度分布调整所述承载头对所述基板的各分区的加载压力；或者其中，在对所述基板进行化学机械抛光期间，在线测量所述基板的厚度分布，并且根据所述基板的厚度分布调整所述承载头对所述基板的各分区的加载压力。
在对基板进行磨削后，将磨削后的基板进行化学机械抛光。其中，磨削可包括粗磨削和精磨削，也可仅包括二者之一，例如精磨削。在进行精磨削、如超精密磨削的情况下，可实现快速材料去除，材料去除量大，成本低、效率高。化学机械抛光能够改善基板表面质量，实现超平整、超光滑的表面。综合考虑加工效率、加工成本、表面质量、污染程度等多重因素，超精密磨削和化学机械抛光工艺结合的方式是最为经济有效的技术路线。通过根据基板的厚度分布进行化学机械抛光，提高了基板的厚度均匀性，可为超高密度的半导体堆叠制程提供技术保障，是半导体高密度封装发展等的重要组成。
可以在对所述基板进行磨削之后以及在对所述基板进行化学机械抛光之前，测量已完成所述磨削的基板的厚度分布，并且根据所述基板的厚度分布调整所述承载头对所述基板的各分区的加载压力。例如，在磨削包括粗磨削和精磨削的情况下或仅包括精磨削的情况下，可以在对所述基板进行精磨削之后以及在对所述基板进行化学机械抛光之前，测量已完成所述精磨削的基板的厚度分布，并且根据所述基板的厚度分布调整所述承载头对所述基板的各分区的加载压力。例如，可以在完成精磨削后，在对基板进行精磨削的精磨工位处利用精磨工位处的测量单元测量基板的厚度分布，并且在后续对基板进行化学机械抛光时，承载头根据在此测得的基板的厚度分布调整对基板各分区的加载压力。
可以在对所述基板进行化学机械抛光期间，在线测量所述基板的厚度分布，并且根据在线测量的所述基板的厚度分布调整所述承载头对所述基板的各分区的加载压力。通过这种方式，根据抛光期间基板的厚度分布，实时调整对基板的各分区的加载压力，实现了对基板化学机械抛光的闭环控制，提高了加工基板的厚度均匀性。
根据本公开的第一方面，优选地，根据所述基板的厚度分布调整所述承载头对所述基板的各分区的加载压力可包括：基于所述基板的厚度分布计算所述基板的各分区的厚度均值；按照各分区的厚度均值的大小，使所述承载头分别在各分区施加相应大小的加载压力。
根据本公开的第一方面，优选地，可利用非接触式光学测量仪获得所述基板的厚度分布。例如，可在进行精磨削的精磨工位处，利用非接触式光学测量仪获得所述基板的厚度分布。
根据本公开的第一方面，优选地，可在对所述基板进行磨削时，所述基板的待减薄面均向上放置以接触位于所述基板上方的磨削工具，在对所述基板进行化学机械抛光时，所述基板的待减薄面向下放置以接触位于所述基板下方的抛光垫，其中，在对所述基板完成磨削之后以及在对所述基板进行化学机械抛光之前，对所述基板进行翻转处理。在本公开中，“磨削工具”指用于对所述基板进行磨削的工具，例如为砂轮等。在粗磨削的情况下，“磨削工具”可为用于对所述基板进行粗磨削的粗磨削工具，例如为粗磨砂轮；在精磨削的情况下，“磨削工具”可为用于对所述基板进行精磨削的精磨削工具，例如为精磨砂轮。
根据本公开的第一方面，优选地，所述待减薄面可以为基板的背面，所述背面为形成有电子电路的器件面的相反侧。
根据本公开的第一方面，优选地，所述粗磨削可包括：在线测量所述基板的厚度；以及在所述基板的厚度达到第一预设范围时执行第一光磨削。优选地，所述第一光磨削包括：停止粗磨削工具的进给，使所述粗磨削工具对所述基板进行第一预设时间的光磨削。通过光磨削，消除由于磨削工具进给产生的弹性变形，保证基板的精度和直线度。
根据本公开的第一方面，优选地，所述精磨削可包括：测量所述基板的精磨厚度分布并根据所述精磨厚度分布调整精磨削相关部件的倾斜角度。进一步优选地，当所述基板的厚度达到中间目标值后，可测量所述基板的精磨厚度分布并根据所述精磨厚度分布调整所述精磨削相关部件的倾斜角度。进一步优选地，所述精磨削还可包括：使精磨削工具按照初始进给速度执行精磨削；当所述基板的厚度达到中间目标值时，暂停所述精磨削；测量所述基板的精磨厚度分布并根据所述精磨厚度分布调整所述精磨削相关部件的倾斜角度；使所述精磨削工具按照第二进给速度执行精磨削；以及当所述基板的厚度达到第二预设范围时执行第二光磨削。
优选地，所述第二光磨削可包括：停止所述精磨削工具的进给，使所述精磨削工具对所述基板进行第二预设时间的光磨削。
根据本公开的第一方面，优选地，所述调整精磨削相关部件的倾斜角度可包括：调整精磨削工具的倾斜角度、调整用于保持基板的保持件的倾斜角度以及调整所述精磨削工具与所述保持件的轴间位置关系中的至少一种。在本公开中，精磨削相关部件可以包括精磨削工具、保持件以及相关连接机构。“保持件”指用于将所述基板保持在加工工位（在这里例如为精磨工位）处的器件，例如可包括位于加工工位处的工作台和用于将所述基板吸附在工作台上的吸附件，如吸盘等。进一步优选地，可根据所述精磨厚度分布，调整所述精磨削工具与用于吸附基板的吸附件、如吸盘的轴间位置关系。
根据本公开的第一方面，优选地，所述化学机械抛光可用于改善所述基板的总厚度偏差。优选地，经过所述化学机械抛光后，所述基板的总厚度偏差可降至所述磨削后的70%以内，例如可降至精磨削后的70%以内。优选地，所述基板依次经过所述磨削和所述化学机械抛光处理后，所述基板的总厚度偏差可不大于1μm。
根据本公开的第一方面，优选地，所述基板减薄方法还可包括：利用能双向移动的移动缓存部，沿一个方向将待减薄的基板运送至用于进行磨削的单元；以及利用所述移动缓存部，沿与所述一个方向相反的另一方向将完成磨削的基板从用于进行磨削的单元运回。所述用于进行磨削的单元可包括用于进行粗磨削的装置和/或用于进行粗磨削的装置。
优选地，所述移动缓存部可以与用于进行化学机械抛光的单元沿设备长度方向平行布置。
优选地，所述移动缓存部能够同时将所述待减薄的基板运送至用于进行磨削的单元以及将完成磨削的基板从用于进行磨削的单元运回。
本公开的第二方面提供了一种基板减薄设备，所述基板减薄设备包括：设备前端模块，用于实现基板的进出，所述设备前端模块设置在所述基板减薄设备的前端；磨削模块，用于对所述基板进行磨削，所述磨削包括粗磨削和/精磨削，所述磨削模块设置在所述基板减薄设备的末端；以及抛光模块，用于在完成所述磨削之后利用能够根据所述基板的厚度分布分区调节加载压力的承载头对所述基板进行化学机械抛光，其中，所述抛光模块设置在所述设备前端模块与所述磨削模块之间，其中，所述承载头对所述基板的各分区的加载压力根据在完成磨削之后、进行化学机械抛光之前测量的所述基板的厚度分布进行调整，或者根据在对所述基板进行化学机械抛光期间在线测量的所述基板的厚度分布进行调整。
现有设备多用于加工尺寸较小的基板，例如200mm左右的基板，设备尺寸占地面积小，对空间的需求并不大。但随着基板逐渐趋于大尺寸化，导致设备尺寸逐渐增大，对空间的需求也越来愈大。
与现有技术相比，根据本公开，提供了一种结构紧凑的基板减薄设备，相较于按照送入基板、磨削、抛光、送出基板的工艺流程依次布置设备的各个模块，使基板在设备的同一端进出，将体积较大的磨削模块布置于设备一端，利用设备前端模块和磨削模块之间的空间布置尺寸较磨削模块略小的化学机械抛光单元，并利用中间空余的空间布置实现在设备前端模块、磨削模块、化学机械抛光单元之间运送基板的装置，充分利用了空间，大大缩减的设备的尺寸。此外，综合考虑加工效率、加工成本、表面质量、污染程度等多重因素，将例如超精密磨削和化学机械抛光工艺结合集成在一个设备中的方式提供了最为经济有效的技术路线。而且，通过根据基板的厚度分布进行化学机械抛光，大大提高了基板的厚度均匀性。
根据本公开的第二方面，优选地，所述抛光模块可包括：能双向移动的移动缓存部，所述移动缓存部能够将所述基板从靠近所述设备前端模块的第一位置运送至靠近所述磨削模块的第二位置并从所述第二位置运送回所述第一位置；以及与所述移动缓存部沿设备长度方向平行布置的化学机械抛光单元。
根据本公开的第二方面，优选地，所述基板减薄设备可包括非接触式光学测量仪，用于测量所述基板的厚度分布。
根据本公开的第二方面，优选地，所述移动缓存部能够同时将一基板从所述第一位置运送至所述第二位置以及将另一基板从所述第二位置运送至所述第一位置。进一步优选地，所述移动缓存部包括并行设置的至少两个移动缓存件，所述至少两个移动缓存件中的一个移动缓存件将一基板从所述第一位置运送至所述第二位置，并且所述至少两个移动缓存件中的另一移动缓存件将另一基板从所述第二位置运送至靠近所述第一位置。优选地，所述至少两个移动缓存件可并行设置在同一高度的水平面上，或者依次上下设置在不同高度的水平面上。
根据本公开的第二方面，优选地，所述移动缓存部可包括固定机构、定心机构和水平移动机构，所述定心机构设置在所述固定机构上以将放置于所述固定机构的基板定位至与所述固定机构同心的位置，所述固定机构与所述水平移动机构连接以使所述固定机构带载所述基板水平移动。
根据本公开的第二方面，优选地，所述设备前端模块可包括用于取出基板的第一传输单元，所述抛光模块还可包括具有所述移动缓存部的第二传输单元、第三传输单元、以及用于对化学机械抛光后的基板进行后处理的后处理单元，其中，所述第三传输单元与所述第一传输单元、所述第二传输单元、所述化学机械抛光单元和所述后处理单元均相邻，用来在所述第一传输单元、所述第二传输单元、所述化学机械抛光单元和所述后处理单元之间相互传输基板。
根据本公开的第二方面，优选地，所述第三传输单元可包括用于将基板放置至所述移动缓存部的干机械手和用于从所述移动缓存部拿取基板的湿机械手，所述干机械手和湿机械手布置在同一机械手基座上并且能够围绕所述机械手基座旋转。
根据本公开的第二方面，优选地，所述干机械手和所述湿机械手可处于不同的高度上，以防干机械手和湿机械手在运动时产生干涉。
根据本公开的第二方面，优选地，所述干机械手和所述湿机械手可被控制同时操作，提高搬运基板的效率。
根据本公开的第二方面，优选地，所述干机械手在将基板放置至所述移动缓存部的过程中可与所述移动缓存部沿竖直方向具有间隔，以使干机械手不直接接触移动缓存部，以防因移动缓存部也用于运输湿的基板时受到污染。
根据本公开的第二方面，优选地，所述承载头可包括环形的、同心的多个可调压腔室，所述多个可调压腔室将所述基板的表面划分为对应的多个分区，通过分别控制所述多个可调压腔室中的压力能够分别调节施加于所述多个分区的压力。进一步优选地，所述多个可调压腔室至少为七个。
根据本公开的第二方面，优选地，所述承载头可包括：上部结构，所述上部结构与所述承载头的驱动轴连接；通过柔性连接件与所述上部结构连接的下部结构。所述下部结构包括：平衡架；基座；用于吸附所述基板和对所述基板施加下压力的弹性膜，所述弹性膜固定在所述基座的下表面上，所述多个可调压腔室设置在所述弹性膜的内部；和用于将所述基板保持在所述弹性膜的下方以防止基板滑出的保持环，所述保持环固定在所述基座的下表面上并且环绕所述弹性膜布置在所述弹性膜的外侧，所述保持环沿轴向突出于所述弹性膜。
根据本公开的第二方面，优选地，所述设备前端模块可包括用于将所述基板送入所述抛光模块或从所述抛光模块接收所述基板的第一传输单元，所述第一传输单元包括取放片机械手和第一传输轨道，所述取放片机械手具有基座和能在所述基座上旋转的能伸展或收缩的机械臂，所述基座以能滑动的方式设置在所述第一传输轨道上。
根据本公开的第二方面，优选地，所述设备前端模块可包括基板存储单元，所述基板存储单元设置在所述基板减薄设备的前端一侧并且包括多个前开式基板传送盒，所述前开式基板传送盒分别包括能容纳基板的前开式容器以及前开式门结构，所述前开式门结构气密连接于基板减薄设备的外壁上。
根据本公开的第二方面，优选地，所述后处理单元可设置在所述化学机械抛光单元和所述设备前端模块之间并且分别与所述第一传输单元、所述第三传输单元和所述化学机械抛光单元相邻，所述后处理单元的面对所述第一传输单元的侧面设有第一开合窗口以便于所述第一传输单元向所述后处理单元取放基板，所述后处理单元的面对所述第三传输单元的侧面设有第二开合窗口以便于所述第三传输单元向所述后处理单元取放基板。
根据本公开的第二方面，优选地，所述后处理单元可以为清洗干燥一体的单腔室装置，所述单腔室装置包括：用于保持并旋转基板的承载部；向所述基板喷射流体的流体供给部；围绕所述承载部布置的用于阻挡飞溅流体的挡板部；以及封闭的流体收集腔，其中，所述承载部、所述流体供给部和所述挡板部均设在所述流体收集腔内。进一步优选地，所述后处理单元还可包括附加的刷洗装置，用于对基板进行例如水平的刷洗。优选地，所述后处理单元包括分开设置的水平刷洗装置和单腔室装置。
根据本公开的第二方面，优选地，所述磨削模块可包括磨削单元，所述磨削单元包括工作台，在所述工作台上设有用于吸附所述基板的吸附件，所述吸附件载着所述基板在所述磨削单元的各个工位之间运动。
根据本公开的第二方面，优选地，所述工作台能围绕其竖直中轴线旋转，在所述工作台上均匀分布有分别能单独旋转的三个吸附件，所述三个吸附件分别在所述磨削单元的粗磨工位、精磨工位和装卸工位之间轮转。
根据本公开的第二方面，优选地，所述磨削模块可包括清洗单元，所述清洗单元包括用于清洗和打磨吸附件的第一清洗部以及用于清洗和干燥完成精磨削的基板的第二清洗部。
根据本公开的第二方面，优选地，所述磨削模块可包括测量单元，所述测量单元包括用于测量已完成磨削的基板的厚度分布的非接触式光学测量仪。
根据本公开的第二方面，优选地，所述测量单元还可包括用于在线监测所述基板的厚度的接触式测量仪，其设置于所述磨削单元的用于对所述基板进行粗磨削的粗磨部和/或用于对所述基板进行精磨削的精磨部。
本公开的第三方面提供了一种基板减薄设备的操作方法，所述基板减薄设备包括用于实现基板进出的设备前端模块、用于对所述基板进行磨削的磨削模块以及位于所述设备前端模块和磨削模块之间的用于对所述基板进行化学机械抛光的抛光模块，所述抛光模块包括能双向移动的移动缓存部和与所述移动缓存部沿设备长度方向平行布置的化学机械抛光单元，所述操作方法包括如下步骤：利用所述能双向移动的移动缓存部将基板从靠近所述设备前端模块的第一位置运送至靠近所述磨削模块的第二位置；在所述磨削模块处对所述基板进行磨削；利用所述移动缓存部将完成磨削的基板从所述第二位置运送至所述第一位置；以及在所述化学机械抛光单元处利用能够根据所述基板的厚度分布分区调节加载压力的承载头对所述基板进行化学机械抛光，其中，所述承载头对所述基板的各分区的加载压力根据在完成磨削之后、进行化学机械抛光之前的所述基板的厚度分布进行调整，或者根据在对所述基板进行化学机械抛光期间在线测量的所述基板的厚度分布进行调整。
根据本公开的第三方面，优选地，在所述磨削模块处对所述基板进行磨削时，所述基板的待减薄面均向上放置以接触位于所述基板上方的磨削工具；在对所述基板进行化学机械抛光时，所述基板的待减薄面向下放置以接触位于所述基板下方的抛光垫；所述操作方法还包括如下步骤：在对所述基板完成磨削之后以及在对所述基板进行化学机械抛光之前，对所述基板进行翻转处理。
根据本公开的第三方面，优选地，在所述磨削模块处对所述基板进行磨削可包括如下步骤：使所述基板保持在所述磨削模块的工作台上的位于装卸工位的吸附件上，所述吸附件载着所述基板依次经过所述磨削模块的装卸工位、磨削工位，然后又回到所述装卸工位，其中所述磨削工位包括粗磨工位、精磨工位中的至少一个工位。
根据本公开的第三方面，优选地，所述工作台可以为能围绕其竖直中轴线旋转的旋转式工作台，其包括均匀布置的分别在所述磨削模块的装卸工位、粗磨工位、精磨工位之间轮转的三个吸附件，其中：在使所述基板保持在所述工作台上的对应于装卸工位的吸附件上之后，所述工作台正向旋转120°，将所述基板移动至所述粗磨工位进行粗磨削；在完成粗磨削之后，所述工作台正向旋转120°，将所述基板移动至所述精磨工位进行精磨削；以及在完成精磨削之后，所述工作台反向旋转240°，将所述基板移动回所述装卸工位。旋转工作台式基板磨削具有材料去除率高、基板表面损伤小、容易实现自动化的优点。
根据本公开的第三方面，优选地，在所述磨削模块处对所述基板进行磨削可包括如下步骤：完成磨削后的基板在所述磨削模块的装卸工位处进行第一清洗。例如，在进行粗磨削和精磨削的情况下，在所述磨削模块的装卸工位处对完成精磨削后的基板进行第一清洗。
根据本公开的第三方面，优选地，将基板从所述第一位置运送至所述第二位置可包括如下步骤：将所述基板从所述设备前端模块搬送至所述抛光模块的位于靠近设备前端模块的第一位置的移动缓存部，所述移动缓存部载着所述基板移动至靠近所述磨削模块的第二位置，及将置于所述移动缓存部上的基板搬送至所述磨削模块；以及，将完成磨削的基板从所述第二位置运送至所述第一位置包括如下步骤：将完成磨削的基板从所述磨削模块搬送至位于靠近磨削模块的第二位置的所述移动缓存部，及所述移动缓存部载着所述基板反向移动至靠近所述设备前端模块的第一位置。
根据本公开的第三方面，优选地，所述操作方法还可包括如下步骤：在所述基板完成化学机械抛光之后，将所述基板从所述化学机械单元送入后处理单元；所述基板在所述后处理单元进行清洗和干燥。
通过本公开所述的基板减薄方法、基板减薄设备及其操作方法，可实现对基板的超精密的平整化加工，可为超高密度的半导体堆叠制程提供技术保障，是半导体高密度封装发展的重要组成。
附图说明
通过结合以下附图所作的详细描述，本公开的优点将变得更清楚和更容易理解，但这些附图只是示意性的，并不限制本公开的保护范围，其中：
图1以示意图示出了根据本公开一种实施例的基板减薄设备；
图2至3分别以示意性俯视图和立体图示出了根据本公开的一种优选实施例的基板减薄设备；
图4示意性示出了图2至3所示的基板减薄设备的操作流程；
图5至6分别以示意性俯视图和立体图示出了根据本公开的另一优选实施例的基板减薄设备；
图7示意性示出了图5至6所示的基板减薄设备的操作流程；
图8至9分别以示意性立体图和俯视图示出了图1至7中所示的基板减薄设备的磨削模块；
图10至11分别以示意性立体图和俯视图示出了图8至9中所示的磨削模块，拆除了其清洗单元；
图12以示意性立体图示出了图8至9中所示的磨削模块，拆除了其清洗单元和测量单元；
图13以示意性立体图示出了图8至9中所示的磨削模块的磨削砂轮和工作台；
图14以示意性立体图示出了磨削模块的清洗单元；
图15以另一角度的示意性立体图示出了磨削模块的清洗单元；
图16以示意性立体图示出了用于基板减薄设备的第一传输单元，其包括干机械手；
图17以示意性立体图示出了用于基板减薄设备的第三传输单元，其包括干机械手和湿机械手；
图18以示意性立体图示出了图1至7中所示的基板减薄设备的化学机械抛光单元；
图19以示意性剖视图示出了图18所示的化学机械抛光单元的承载头；
图20以示意性立体图示出了用于基板减薄设备的后处理单元的单腔室装置；
图21示出了根据本公开的一种优选实施例的基板减薄方法；
图22示出了根据本公开的另一优选实施例的基板减薄方法；
图23示出了根据本公开的又一优选实施例的基板减薄方法；
图24示出了根据本公开的一种优选实施例的粗磨削；
图25示出了根据本公开的一种优选实施例的精磨削；
图26示出了根据本公开的一种优选实施例的化学机械抛光；
图27至30分别示出了本公开的其他多种优选实施例的基板减薄方法；以及
图31至34示出了根据本公开的多种优选实施例的基板减薄设备的操作方法。
附图标记说明：
1 设备前端模块
2 抛光模块
3 磨削模块
11 基板存储单元
111 前开式基板传送盒
12 第一传输单元
121 取放片机械手
122 第一传输轨道
123 基座
21 第二传输单元
22 第三传输单元
23 化学机械抛光单元
24 后处理单元
211 固定缓存部
212 移动缓存部
221 干机械手
222 湿机械手
231 存片部
232 抛光盘
233 抛光垫
234 承载头
235 修整器
236 供液部
31 磨削单元
32 第四传输单元
33 测量单元
34 清洗单元
311 工作台
313 粗磨部
314 粗磨砂轮
315 精磨部
316 精磨砂轮
321 简易机械手
341 第一清洗部
342 第二清洗部
331 接触式测量仪
332 非接触式光学测量仪
2341 上部结构
2342 下部结构
2343 基座
2344 弹性膜
2345 保持环
Z1 第一腔室
Z2 第二腔室
Z3 第三腔室
Z4 第四腔室
Z5 第五腔室
241 单腔室装置
242 刷洗装置
2411 承载部
2412 挡板部
具体实施方式
下面结合具体实施例及其附图，对本公开所述技术方案进行详细说明。在此记载的实施例为本公开的特定的具体实施方式，用于说明本公开的构思；这些说明均是解释性和示例性的，不应理解为对本公开实施方式及本公开保护范围的限制。除在此记载的实施例外，本领域技术人员还能够基于本申请权利要求书及其说明书所公开的内容采用显而易见的其他技术方案，这些技术方案包括采用对在此记载的实施例的做出任何显而易见的替换和修改的技术方案。应当理解的是，除非特别予以说明，为了便于理解，以下对本公开具体实施方式的描述都是建立在相关设备、装置、部件等处于原始静止的未给与外界控制信号和驱动力的自然状态下描述的。
在本公开中，除非另有说明，否则使用术语“第一”、“第二”等来描述各种要素不意图限定这些要素的位置关系、时序关系或重要性关系，这种术语只是用于将一个元件与另一元件区分开。在一些示例中，第一要素和第二要素可以指向该要素的同一实例，而在某些情况下，基于上下文的描述，它们也可以指代不同实例。
在本公开中对各种示例的描述中所使用的术语只是为了描述特定示例的目的，而并非旨在进行限制。除非上下文另外明确地表明，如果不特意限定要素的数量，则该要素可以是一个也可以是多个。此外，本公开中所使用的术语“和/或”涵盖所列出的项目中的任何一个以及全部可能的组合方式。
本公开实施例提供的基板减薄技术主要应用于基板的背面减薄，这里所说的背面是指基板未铺设有器件的一面，一般为衬底，衬底材料可以为硅、氧化硅、氮化硅、碳化硅、蓝宝石等。
图1以示意图示出了根据本公开一种实施例的基板减薄设备。所述基板减薄设备包括设备前端模块1、用于对基板进行磨削的磨削模块3和用于在完成磨削之后对基板进行化学机械抛光的抛光模块2。在图1所示的实施例中，抛光模块2还包括对基板进行传输的传输单元。设备前端模块1设置在基板减薄设备的前端一侧，是实现将基板从外部搬送到设备机台内部的过渡模块，用于实现基板进出，以实现基板的“干进干出”。磨削模块3设置在基板减薄设备的末端，用于实现对基板进行磨削，例如进行粗磨削和精磨削、或者进行粗磨削、或者进行精磨削。抛光模块2设置在设备前端模块1和磨削模块3之间，用于在完成对基板的磨削之后利用能够根据基板的厚度分布分区调节压力的承载头对基板进行化学机械抛光，还具有在此三个模块之间传输基板的功能。设备前端模块1包括基板存储单元11和第一传输单元12。抛光模块2包括第二传输单元21、第三传输单元22、化学机械抛光单元23和后处理单元24（下文中还将对此作进一步详细说明）。
图2和图3分别示意性俯视图和立体图示出了根据本公开一个优选实施例的基板减薄设备，所述基板减薄设备包括设备前端模块1、用于对基板进行粗磨削和精磨削的磨削模块3和用于在完成粗磨削和精磨削之后对基板进行化学机械抛光以及基板传输的抛光模块2。设备前端模块1设置在基板减薄设备的前端一侧，磨削模块3设置在基板减薄设备的末端，并且抛光模块2设置在设备前端模块1和磨削模块3之间。
设备前端模块1：
设备前端模块1包括基板存储单元11和第一传输单元12。基板存储单元11设置在基板减薄设备的前端一侧，第一传输单元12设置在基板存储单元11和抛光模块2之间，用来实现基板在基板存储单元11与抛光模块2之间的传输。
基板存储单元11由多个前开式基板传送盒（Front Opening Unified Pod，FOUP）111组成，具体地可以为两个、三个等。前开式基板传送盒111是半导体制程中被使用来保护、运送并储存基板的一种容器，其主要的组成元件为一个能容纳基板的前开式容器以及一个前开式的门结构，该前开式的门结构气密连接于基板减薄设备的外壁上，以使前开式容器与设备内部连通。
第一传输单元12包括取放片机械手121和第一传输轨道122，取放片机械手121的基座123设在第一传输轨道122上，该基座123可在第一传输轨道122上滑动以实现不同位置之间的移动，另外，取放片机械手121的机械臂可在基座123上旋转，机械臂可伸展或折叠收缩。取放片机械手为干燥机械手，用于取放干燥洁净的基板。取放片机械手可以通过基板传送盒111的门结构从基板存储单元11取出待处理的基板送入抛光模块2，还可以从抛光模块2接收处理完毕的基板放入基板传送盒111中。
磨削模块3：
磨削模块3包括磨削单元31、第四传输单元32、测量单元33和清洗单元34。
图8和图9分别以示意性立体图和俯视图示出了磨削单元31。所示磨削单元31包括工作台311、粗磨部313、精磨部315和磨削液供给部。其中，工作台311上设有用于吸附基板的吸盘312，粗磨部313设有用于对基板进行粗磨削的粗磨砂轮314，精磨部315设有用于对基板进行精磨削的精磨砂轮316。磨削过程是将磨削用砂轮按压在基板表面并旋转，以研磨掉一定厚度。
工作台311可绕其竖向中轴线旋转，在工作台上均匀分布有三个可单独旋转的吸盘，分别为第一吸盘、第二吸盘和第三吸盘，三个吸盘为结构完全相同的多孔陶瓷吸盘以实现真空吸附基板，并且，三个吸盘中心与工作台311中心的连线互成120°夹角。三个吸盘分别对应三个工位312，即粗磨工位、精磨工位和装卸工位，其中相对砂轮的两个工位分别用于进行粗磨削和精磨削，剩下一个工位用于基板的装卸和清洗。通过工作台的旋转可带动三个吸盘在这三个工位间切换，以实现吸盘载着基板按照装卸工位—粗磨工位—精磨工位—装卸工位的顺序循环移动。本实施例通过反复循环实现基板的全自动装卸和连续磨削及清洗。旋转工作台式基板磨削具有材料去除率高、基板表面损伤小、容易实现自动化的优点。
粗磨部313包括形状为杯型结构的粗磨砂轮314、粗磨主轴、粗磨主轴座和粗磨进给机构，粗磨砂轮连接在粗磨主轴的底部以使粗磨主轴带动粗磨砂轮旋转从而实现粗磨砂轮对基板表面旋转磨削，粗磨主轴通过粗磨主轴座与粗磨进给机构连接以实现上下移动，通过粗磨进给机构控制粗磨砂轮相对于基板进行轴向切入式进给磨削。本实施例中，粗磨砂轮可以为金刚石砂轮，其表面较粗糙以实现快速的基板磨削，减少基板减薄时间。在粗磨削时，粗磨砂轮相对于基板的进给速度为2至10μm/s从而实现高速进给，粗磨砂轮的转速为2000-4000rpm。粗磨砂轮的半径与基板的半径匹配，可以为基板半径的1至1.2倍。粗磨削过程对基板厚度的减薄量大于600μm，经过粗磨削之后，基板厚度可减为150μm之内。
精磨部315包括形状为杯型结构的精磨砂轮316、精磨主轴、精磨主轴座和精磨进给机构，精磨砂轮连接在精磨主轴的底部以使精磨主轴带动精磨砂轮旋转从而实现精磨砂轮对基板表面旋转磨削，精磨主轴通过精磨主轴座与精磨进给机构连接以实现上下移动，通过精磨进给机构控制精磨砂轮相对于基板进行轴向切入式进给磨削。本实施例中，精磨砂轮可以为金刚石砂轮，其表面粗糙度低于粗磨砂轮，由于粗磨快速去除基板表面材料会产生严重的表面缺陷和损失，利用精磨砂轮的细致表面进行低速磨削以降低基板表面损伤层厚度并提高基板表面质量。在精磨削时，精磨砂轮相对于基板的进给速度为0.1至1μm/s从而实现低速进给来提高磨削精度，精磨砂轮的转速为2000-4000rpm。精磨砂轮的半径与基板的半径匹配，可以为基板半径的1至1.2倍。精磨削过程对基板厚度的减薄量在50至100μm之间，经过精磨削之后，基板厚度可减为10至50μm。
磨削液供给部用于在粗磨削和/或精磨削时向基板表面喷淋磨削液以助研磨，磨削液可以为去离子水。
第四传输单元32包括一简易机械手321，简易机械手321从移动缓存部212取基板送入磨削单元31进行磨削，在磨削和清洗完成后，简易机械手321从磨削单元31取基板然后放置于移动缓存部212以便于基板的后续传输。简易机械手321内部设有用于抽真空的管路，以实现真空吸附基板。
测量单元33包括接触式测量仪331和非接触式光学测量仪332，能够实现在线监测基板厚度。接触式测量仪的测头压在基板表面以利用基板上下表面的高度差测量基板的厚度。接触式测量仪设有两套，分别配置在粗磨部313和精磨部315。非接触式光学测量仪利用红外光照射基板并根据基板上下表面的不同反射光计算基板厚度。
图14至15从不同角度示意性示出了清洗单元34，清洗单元34包括第一清洗部341和第二清洗部342。第一清洗部341用于吸盘清洗和打磨，具有可旋转的第一本体，第一本体底部设有吸盘清洗用毛刷和吸盘打磨用油石，第一本体底部还设有通孔以通过第一本体内部的管路向吸盘喷淋清洗用流体。第二清洗部342用于基板清洗，具有可旋转的第二本体，第二本体底部设有基板清洗用毛刷，并且第二本体底部还设有通孔以通过第二本体内部的管路向基板喷淋清洗用液体。
图10至12也分别示出了磨削单元31。为了清楚起见，在图10至11中移除了清洗单元，在图12中移除了清洗单元和测量单元。
图13示出了用于磨削单元31的磨砂轮和吸盘。在磨削时，吸盘将基板吸附在其上，并带动基板旋转，磨砂轮按压在基板上、旋转并按照一定的进给速度沿轴向F进给，由此对基板进行磨削。
抛光模块2：
抛光模块2包括第二传输单元21、第三传输单元22、化学机械抛光单元23和后处理单元24。化学机械抛光单元23与第二传输单元21沿设备长度方向平行布置。后处理单元24位于第一传输单元12和化学机械抛光单元23之间。第三传输单元22与第一传输单元12、第二传输单元21、化学机械抛光单元23和后处理单元24均相邻，用来在第一传输单元12、第二传输单元21、化学机械抛光单元23和后处理单元24之间实现基板的相互传输。
第二传输单元21包括固定缓存部211和移动缓存部212，用于暂存基板和托运基板。固定缓存部211设置在临近设备前端模块1的位置，以暂时存放从设备前端模块1输送过来的基板或者准备传输至设备前端模块1的基板。移动缓存部212沿着设备前端模块1至磨削模块3的方向设置，以形成设备前端模块1与磨削模块3之间的基板传输通路，通过移动缓存部212在设备前端模块1、抛光模块2和磨削模块3之间传递基板。移动缓存部212包括固定机构、定心机构和水平移动机构，定心机构设置在固定机构上以将放置于固定机构的基板定位至与固定机构同心的位置，固定机构与水平移动机构连接以使固定机构带载基板水平移动。移动缓存部212可沿水平方向双向移动，移动缓存部212可在第一位置和第二位置之间正向或反向移动，第一位置靠近固定缓存部211或者说靠近设备前端模块1，第二位置靠近磨削模块3，以将基板传输至磨削模块3或者接收从磨削模块3传送过来的基板并搬运至其他单元。基板从设备前端模块1取出后经由移动缓存部212运送至磨削模块3进行磨削；基板在磨削模块3中完成磨削后经由移动缓存部212搬运至抛光模块2中的化学机械抛光单元23进行抛光。
如图2和图3示例性所示，移动缓存部212仅具有一条基板传输通路，仅可要么将基板从第一位置运送至第二位置，要么将基板从第二位置运送至第一位置。当然，也可设想的是，移动缓存部212可包括多条基板传输通路，从而可实现同时将一个基板从第一位置运送至第二位置和将另一基板从第二位置运送至第一位置。例如，移动缓存部212可包括可双向移动的多个移动缓存件，所述多个缓存件可沿横向方向并排地布置，或沿竖直方向上下布置。
如图2和图3示例性所示，第三传输单元22包括一干机械手221和一湿机械手222。干机械手221可将基板从第二传输单元21的固定缓存部211搬运至移动缓存部212，湿机械手222可将经过磨削的基板从移动缓存部212搬运至化学机械抛光单元23，或者将经过化学机械抛光的基板从化学机械抛光单元23搬运至后处理单元24。如在图2和图3所示的实施例中，移动缓存部212既运送从设备前端模块1输送来的待磨削的干燥基板，也运送经过磨削的湿的基板，因此为了避免干机械手221可能被湿的移动缓存部污染，使干机械手221在运动至移动缓存部212上方的过程中与移动缓存部212沿竖直方向具有间隔，也即二者在竖直方向上存在一定间距，从而干机械手221在将基板搬运至移动缓存部212上的过程中不会直接接触移动缓存部212。通过这种方式，避免了因移动缓存部212运输湿基板而污染干机械手221。干机械手221和湿机械手222固定在同一基座上并可围绕该基座旋转，该基座可水平移动。
可以理解的是，图2和图3中仅简单示意了第三传输单元22的组成，在实际应用中，干机械手221和湿机械手222处于不同高度以防止移动的过程中互相干涉。干机械手221和湿机械手222均可实现远距离和近距离之间的移动操作，二者的机械臂均可伸展以延长操作距离，还可折叠以收缩操作距离。
化学机械抛光（Chemical Mechanical Planarization，CMP）是一种全局表面平坦化技术，可精确并均匀地把基板平坦化为需要的厚度和平坦度。化学机械抛光单元23接收第三传输单元22传送过来的基板进行化学机械抛光处理，以提高基板平坦化的效果。如图2和图3所示以及如在图18中所示，化学机械抛光单元23包括存片部231、抛光盘232、粘接在抛光盘232上的抛光垫233、吸附基板并带动基板旋转的承载头234、修整抛光垫232的修整器235以及向抛光垫233表面提供抛光液的供液部236。在抛光开始前，第三传输单元22的湿机械手222将基板搬运至存片部231处，承载头234从存片部231装载基板后沿抛光盘232的径向移动至抛光盘232的上方。在化学机械抛光过程中，承载头234将基板按压在抛光盘表面覆盖的抛光垫233上，抛光垫233的尺寸大于待抛光的基板的尺寸，例如为基板尺寸的1.2倍或更大，由此保证均匀地对基板进行抛光。承载头234做旋转运动以及沿抛光盘232的径向往复移动使得与抛光垫233接触的基板表面被逐渐抛除，同时抛光盘232旋转，供液部236向抛光垫233表面喷洒抛光液。在抛光液的化学作用下，通过承载头234与抛光盘232的相对运动使基板与抛光垫233摩擦以进行抛光。由亚微米或纳米磨粒和化学溶液组成的抛光液在基板与抛光垫233之间流动，抛光液在抛光垫233的传输和旋转离心力的作用下均匀分布，以在基板和抛光垫233之间形成一层液体薄膜，液体中的化学成分与基板产生化学反应，将不溶物质转化为易溶物质，然后通过磨粒的微机械摩擦将这些化学反应物从基板表面去除，溶入流动的液体中带走，即在化学成膜和机械去膜的交替过程中去除表面材料实现表面平坦化处理，从而达到全局平坦化的目的。在抛光期间，修整器235用于对抛光垫表233面形貌进行修整和活化。使用修整器235可以移除残留在抛光垫表面的杂质颗粒，例如抛光液中的研磨颗粒以及从基板表面脱落的废料等，还可以将由于研磨导致的抛光垫233表面形变进行平整化，保证了在抛光期间抛光垫233表面形貌的一致性，进而使抛光去除速率保持稳定。在抛光完成后，承载头234吸附基板以将其放置在存片部231上，第三传输单元22从存片部231取得基板后将基板运送至后处理单元24。
如图19所示为一种承载头234的结构示意图。承载头234包括上部结构2341和下部结构2342，上部结构与承载头驱动轴连接，上部结构和下部结构之间通过柔性连接件连接。下部结构2342包括平衡架、基座2343、弹性膜2344和保持环2345。弹性膜2344和保持环2345均固定在基座2343的下表面上，环形的保持环2345位于弹性膜2344外侧且环绕弹性膜2344设置。弹性膜2344用于吸附基板并向基板施加下压力，弹性膜可以由弹性材料制成，例如可以由氯丁二烯或者硅橡胶制成。保持环2345用于将基板保持在弹性膜2344下方以防止基板滑出。如图19所示，弹性膜2344内部设有多个同心的可调压腔室，以图19中设有5个可调压腔室为例进行说明，分别为由中心向外侧依次同心设置的第一腔室Z1、第二腔室Z2、第三腔室Z3、第四腔室Z4和第五腔室Z5。中央的第一腔室Z1为圆形，第二腔室Z2至第五腔室Z5为同心的环形。显然，图19中示出的可调压腔室的数量仅为一种举例，实际还可以为其他数量，例如六个、七个等。特别有利地，可调压腔室地数量为七个。
本实施例中采用的承载头的底部设有至少五个可调压腔室，优选地七个可调压腔室，使得可以通过控制各个可调压腔室内的压力来调节施加于基板表面各分区的压力。第1腔室Z1至第五腔室Z5的内部压力互相独立并可分别变化，相应地，承载头的不同腔室将基板表面划分为对应的多个分区，由此能对基板表面所对应的五个同心环形区域的抛光压力独立进行调整。每个腔室可对其对应的基板表面分区施加不同的压力，通过对供给到腔室的加压空气等流体的压力分别进行控制，可以实现对基板表面不同分区施加不同压力。CMP多区压力智能控制技术，对基板面形实现精准补偿与调控，有效提升了基板减薄后的全局厚度均匀性。
后处理单元24（例如，如图2-3所示）用于对抛光后的基板进行清洗和干燥，后处理单元24设置在化学机械抛光单元23和设备前端模块1之间以便于在对抛光后的基板完成清洗干燥后快速运送至设备前端模块1进行存储，并且，后处理单元24分别与第一传输单元12、第三传输单元22和化学机械抛光单元23相邻，后处理单元24的面对第一传输单元12的侧面设有第一开合窗口以便于第一传输单元向后处理单元24取放基板，后处理单元24的面对第三传输单元22的侧面设有第二开合窗口以便于第三传输单元向后处理单元取放基板。如图2-3所示，后处理单元24为清洗干燥一体的单腔室装置241。如图20所示，单腔室装置241包括用于保持并旋转基板的承载部2411、向基板喷射流体的流体供给部（未示出）、用于阻挡飞溅流体的挡板部2412、以及流体收集腔（未示出）。承载部2411、流体供给部和挡板部2412均设在封闭的流体收集腔内，以防止流体泄漏。承载部2411使基板保持水平，并且承载部2411带动基板围绕其竖向中轴线旋转。挡板部2412围绕承载部2411设置，挡板部2412可由环状挡板组件构成。流体供给部用于向基板表面喷淋清洗用的液体或者干燥用的气体，在不同的实际需求下，可以按照不同的操作顺序依次向基板喷淋水、酸性溶液和/或碱性溶液、干燥气体等，并使用不同的挡板将不同液体引导至不同的腔室内。
图4利用箭头在图2至3所示的基板减薄设备上示出了该基板减薄设备的操作流程，包括：
第一传输单元12的取放片机械手121从基板存储单元11的基板传送盒111中取基板；
通过取放片机械手121将基板传送至第二传输单元21的固定缓存部211；
第三传输单元22的干机械手221将置于固定缓存部211的基板搬送至移动缓存部212，此时，移动缓存部212靠近固定缓存部211；
移动缓存部212载着基板移动至靠近磨削模块3（如图4中虚线所示）；
第四传输单元32的简易机械手将置于移动缓存部212的基板搬送至磨削单元31的工作台311上，使基板固定在当前装卸工位对应的吸盘312上；
工作台311正向旋转120°，基板移动至粗磨工位进行粗磨削；
粗磨削完成后，工作台311正向旋转120°，基板移动至精磨工位进行精磨削；
精磨削完成后，工作台311反向旋转240°，基板移动至装卸工位；
磨削后的基板在装卸工位由清洗单元34进行清洗甩干后由简易机械手取下并放至移动缓存部212；
移动缓存部212移动至另一端以使第三传输单元的湿机械手222将基板取下并放置于化学机械抛光单元23的存片部231；
基板在化学机械抛光单元23进行抛光；
化学机械抛光完成后，由第三传输单元22的湿机械手222将基板从存片部231取出然后送入后处理单元24；
基板在后处理单元24进行清洗和干燥；
基板完成清洗干燥后，第一传输单元12的取放片机械手121将洁净基板从后处理单元24中取出并送入基板传送盒111中存放。
可以理解的是，在磨削过程中，根据粗磨部和精磨部的安装位置的不同，工作台可以按照与上述过程完全相反的旋转方向移动，换句话说可以采用如图4所示的布局使得工作台的正向旋转为顺时针旋转同时反向旋转为逆时针旋转，或者还可以粗磨部和精磨部调换位置使得工作台的正向旋转为逆时针旋转同时反向旋转为顺时针旋转。另外，三个吸盘上可以同时装载三个基板，每个吸盘按照所处的不同工位使基板执行不同的处理，从而实现三个工作位同时工作，提高基板处理效率，提高设备利用率。
基板依次经过粗磨削、精磨削和化学机械抛光处理后，基板的总厚度偏差（totalthickness variation，TTV）不大于1μm。其中，总厚度偏差是指基板不同半径处的厚度的最大变化量。由此实现了超平整、超光滑基板表面的加工。
图5至6分别以示意性俯视图和立体图示出了根据本公开的另一优选实施例的基板减薄设备。在图5至6中，与图2至3中所示的基板减薄设备的模块、单元或装置相同的模块、单元或装置用相同的附图标记表示。类似于图2至3所示的实施例，图5至6所示的基板减薄设备同样包括设备前端模块1、抛光模块2和磨削模块3。设备前端模块1设置在基板减薄设备的前端一侧，磨削模块3设置在基板减薄设备的末端，抛光模块2设置在设备前端模块1和磨削模块3之间，用于在完成对基板的粗磨削和精磨削之后利用能够根据基板的厚度分布分区调节压力的承载头对基板进行化学机械抛光。抛光模块2包括第二传输单元21、第三传输单元22、化学机械抛光单元23和后处理单元24，化学机械抛光单元23与第二传输单元21沿设备长度方向平行布置，后处理单元24位于第一传输单元12和化学机械抛光单元23之间，第三传输单元22与第一传输单元12、第二传输单元21、化学机械抛光单元23和后处理单元24均相邻，用来在第一传输单元12、第二传输单元21、化学机械抛光单元23和后处理单元24之间实现基板的相互传输。
图5至6所示的实施例与图2至3所示的实施例的不同之处在于，后处理单元24包括水平刷洗装置242以及单腔室装置241，水平刷洗装置242在面对第三运输单元的侧面具有第三开合窗口（如图6所示），用于取放基板。在对基板进行了化学机械抛光之后，湿机械手222将基板从化学机械抛光单元搬运至水平刷洗装置242，对基板进行水平刷洗。之后，湿机械手222又将基板从水平刷洗装置242搬运至单腔室装置241，对基板进行清洗和干燥，从而得到洁净的基板。
图7利用箭头在图5至6所示的基板减薄设备上示出了该基板减薄设备的操作流程。与图4所示的操作流程不同地，在对基板进行了化学机械抛光之后，湿机械手222将基板从化学机械抛光单元搬运至水平刷洗装置242，对基板进行水平刷洗。之后，湿机械手222又将基板从水平刷洗装置242搬运至单腔室装置241，对基板进行清洗和干燥。
基于上述基板减薄设备，本公开的另一方面还提供了一种基板减薄方法，所述基板减薄方法可以包括如下步骤：对基板进行磨削；当完成所述磨削后，利用能够根据所述基板的厚度分布分区调节加载压力的承载头，对所述基板进行化学机械抛光。
根据一些实施例，所述基板减薄方法可以包括如下步骤：
对基板进行精磨削；以及
当完成所述精磨削后，利用能够根据所述基板的厚度分布分区调节加载压力的承载头，对所述基板进行化学机械抛光。
根据一些实施例，所述基板减薄方法可以包括如下步骤：
对基板进行粗磨削；
对基板进行精磨削；以及
当完成所述粗磨削和精磨削后，利用能够根据所述基板的厚度分布分区调节加载压力的承载头，对所述基板进行化学机械抛光。
如图21所示，所述基板减薄方法包括：
步骤S1，对基板进行粗磨削，例如利用粗磨砂轮对基板进行粗磨削；
步骤S2，当完成所述粗磨削后，对基板进行精磨削，例如利用精磨砂轮对基板进行精磨削；其中，当达到第一预设条件时完成粗磨削，所述第一预设条件为测量到基板厚度减薄至第一预设值，第一预设值为在150μm以内，一般基板在磨削前的厚度为775μm，可见粗磨削过程需要实现几百微米的减薄量，利用粗磨削快速去除材料，提高了加工效率；
步骤S3，当完成所述精磨削后，利用可根据基板的厚度分布分区调节压力的承载头对基板进行化学机械抛光。其中，当达到第二预设条件时，完成精磨削，所述第二预设条件为测量到基板厚度减薄至第二预设值，第二预设值在10至50μm之间。
本实施例中，在对基板进行粗磨削后，对基板进行精磨削，并将精磨削后的基板进行化学机械抛光。其中，超精密磨削实现快速材料去除，材料去除量大，成本低、效率高。化学机械抛光能够改善基板表面质量，实现超平整、超光滑的表面。综合考虑加工效率、加工成本、表面质量、污染程度等多重因素，超精密磨削和化学机械抛光工艺结合的方式是最为经济有效的技术路线。
本实施例中，通过所述化学机械抛光过程改善基板的总厚度偏差。经过所述化学机械抛光后，基板的总厚度偏差降至1μm范围内，化学机械抛光过程对基板厚度的减薄量为3至5μm，抛光后基板厚度减至7至10μm。
所述基板在粗磨削和精磨削过程中均为待减薄面向上放置以接触位于基板上方的砂轮，粗磨削和精磨削过程是利用位于基板上方的砂轮相对基板表面旋转以去除表面材料，所以基板的待减薄面应向上放置进行研磨。
所述基板在所述化学机械抛光过程中为所述待减薄面向下放置以接触位于基板下方的抛光垫，化学机械抛光过程是利用承载头将基板按压在抛光垫上运动使得与抛光垫接触的基板表面被逐渐抛除，故基板的待减薄面应向下放置进行抛光。
本实施例中，由于对基板进行粗磨削、精磨削以及化学机械抛光处理的是基板同一面，也就是说待减薄面为硅衬底面，而在磨削时基板的待减薄面向上，化学机械抛光时基板的待减薄面向下，所以在完成磨削过程之后需要对基板进行翻转处理，可以利用第三传输单元实现基板翻转。
图22示出了根据本公开的另一优选实施例的基板减薄方法。在步骤S3中对基板进行化学机械抛光之前，还包括：
步骤S31，测量已完成精磨削的基板的厚度分布，其中，例如，可以采用非接触式光学测量仪获得所述基板厚度；
步骤S32，根据所述厚度分布调整所述承载头对基板表面各分区的加载压力。
优选地，步骤S32可以包括：
基于所述厚度分布计算基板表面各分区对应的厚度均值；
比较所述各分区的厚度均值，并按照所述厚度均值的大小使所述承载头在对应分区施加相应大小的加载压力；
其中，所述加载压力与对应分区的所述厚度均值正相关。
图23示出了根据本公开的又一优选实施例的基板减薄方法。所述基板减薄方法还包括：
步骤S33，在对所述基板进行化学机械抛光期间，在线测量所述基板的厚度分布，并且根据在线测量的所述基板的厚度分布调整所述承载头对所述基板的各分区的加载压力。
图24示出了根据一种优选实施例的粗磨削过程，对基板进行粗磨削包括：
步骤S11，例如通过磨削单元的工作台，将基板移至粗磨工位；
步骤S12，驱动例如为粗磨砂轮的粗磨削工具旋转并快速移动至与基板接触；
步骤S13，按照预设参数执行粗磨削；
步骤S14，在线监测基板厚度；
步骤S15，判断基板厚度是否达到第一预设范围；
步骤S16，如果基板厚度达到第一预设范围，则停止进给使粗磨削工具对基板进行第一预设时间的第一光磨削；或者如果基板厚度未达到第一预设范围，则重新回到步骤S13，继续按照预设参数执行粗磨削；以及
步骤S17，在步骤S16之后，抬起粗磨砂轮。
通过上述步骤，完成对基板的粗磨削。
图25示出了根据一种优选实施例的精磨削过程，对基板进行精磨削包括：
步骤S21，例如通过磨削单元的工作台，将基板移至精磨工位；
步骤S22，驱动例如为精磨砂轮的精磨削工具旋转并快速移动至与基板接触；
步骤S23，按照初始进给速度执行精磨削；
步骤S24，在线测量基板厚度，例如通过接触式测量仪测量基板厚度；
步骤S25，判断基板厚度是否达到中间目标值；
步骤S26，若基板厚度达到中间目标值，则抬起精磨砂轮；若基板厚度未达到中间目标值，则回到步骤S23，按照初始进给速度执行精磨削；
步骤S27，例如利用非接触式光学测量仪，测量基板的厚度分布；
步骤S28，判断基板的厚度分布是否达到一致性要求；
步骤S29，若基板的厚度分布达到一致性要求，则按照第二进给速度执行精磨削；
若未达到一致性要求，则进行步骤S29’，根据基板的厚度分布调整磨砂轮的倾斜角度；
步骤S30，判断基板的厚度是否达到第二预设范围；
步骤S40，若基板的厚度达到第二预设范围，则停止进给，使精磨削工具对基板进行第二预设时间的第二光磨削；
若基板的厚度未达到第二预设范围，则返回步骤S29；
步骤S50，抬起精磨削工具。
通过上述步骤，完成精磨削。
在一些实施例中，在所述精磨削过程中，可在线监测基板厚度分布，以调整所述精磨砂轮的倾斜角度。为了提高磨削后基板厚度均匀性，在磨削过程中，通过在位测量单元获得基板厚度分布。
在一些实施例中，磨削单元可设置有自动调节机构，根据基板厚度分布的测量结果制定相应的补偿策略，自动调节砂轮与吸盘的轴间位置关系，从而获得更加平整的基板。通过对比调节前后的基板厚度分布，可以看到，厚度均匀性得到极大提升。
在一些实施例中，可在磨削过程中在线监测磨削力从而控制进给速度。
图26示例性地示出了根据本公开的一种优选实施例的化学机械抛光过程，其包括：
获取抛光前基板的厚度分布；
利用承载头将基板按压在抛光垫上；
根据厚度分布调节承载头各区压力；
进行化学机械抛光；
判断是否达到抛光中止条件。若达到抛光中止条件，则完成化学机械抛光；若未达到抛光中止条件，则回到步骤34，继续进行化学机械抛光。
此外，图27至30示出了根据本公开的其他多种优选实施例的基板减薄方法。
如图27所示，所述基板减薄方法可包括如下步骤：对基板进行粗磨削；对基板进行精磨削；在完成精磨削后，例如在装卸工位处，对基板执行第一清洗；对基板进行化学机械抛光；对基板进行水平清洗和干燥。
若化学机械抛光过程是利用承载头将基板按压在抛光垫上进行抛光，基板的待减薄面应向下放置，则在对基板完成磨削后需要翻转基板。如图28所示，所述基板减薄方法可包括如下步骤：对基板进行粗磨削；对基板进行精磨削；在完成精磨削后，例如在装卸工位处，对基板执行第一清洗；翻转基板；对基板进行化学机械抛光；对基板进行水平清洗和干燥。
在完成化学机械抛光后，可先对基板进行水平刷洗再对基板进行水平清洗和干燥。如图29所示，所述基板减薄方法可包括如下步骤：对基板进行粗磨削；对基板进行精磨削；在完成精磨削后，对基板执行第一清洗；对基板进行化学机械抛光；对基板进行水平刷洗；对基板进行水平清洗和干燥。进一步地，类似地，若化学机械抛光过程是利用承载头将基板按压在抛光垫上进行抛光，则在对基板完成磨削后需要翻转基板。如图30所示，所述基板减薄方法可包括如下步骤：对基板进行粗磨削；对基板进行精磨削；在完成精磨削后，对基板执行第一清洗；翻转基板；对基板进行化学机械抛光；对基板进行水平刷洗；对基板进行水平清洗和干燥。
图31至34示出了根据本公开的多种优选实施例的基板减薄设备的操作方法。下面结合图1至20中所示的基板减薄设备及其零部件详细说明该基板减薄设备的操作方法，特别是结合图4和图7进行说明，在图4中利用箭头在根据一种优选实施例的基板减薄设备的示意性俯视图中示例性地标出了操作的流程，在图7中利用箭头在根据另一优选实施例的基板减薄设备的示意性俯视图中示例性地标出了操作的流程。
如图31所示，根据本公开的一种优选实施例的基板减薄设备的操作方法的包括：
第一传输单元12的取放片机械手121从基板存储单元11的基板传送盒111中取基板；
通过取放片机械手121将基板传送至第二传输单元21的固定缓存部211；
利用第三传输单元22的干机械手221将置于固定缓存部211的基板搬送至位于靠近设备前端模块1的移动缓存部212；
移动缓存部212载着基板移动至靠近磨削模块3的第二位置（如图1中虚线所示）；
第四传输单元32的简易机械手将置于移动缓存部212的基板搬送至磨削单元31的工作台311上，使基板固定在当前装卸工位对应的吸盘312上；
正向旋转工作台311，以使基板移动至粗磨工位进行粗磨削；
粗磨削完成后，正向旋转工作台311，以使基板移动至精磨工位进行精磨削；
精磨削完成后，反向旋转工作台311，以使基板移动至装卸工位；
使移动缓存部212载着基板移动至第一位置；
磨削后的基板在装卸工位由清洗单元34进行清洗后由简易机械手取下并放至移动缓存部212，然后执行工作台313上吸盘的清洗；
移动缓存部212移动至第一位置以使第三传输单元的湿机械手222将基板取下并翻转，然后放置于化学机械抛光单元23的存片部231；
基板在化学机械抛光单元23进行抛光；
化学机械抛光完成后，由第三传输单元22的湿机械手222将基板从存片部231取出然后送入后处理单元24；
基板在后处理单元24进行清洗和干燥；
基板完成清洗干燥后，第一传输单元12的取放片机械手121将洁净基板从后处理单元24中取出并送入基板传送盒111中存放。
可以理解的是，在磨削过程中，根据粗磨部和精磨部的安装位置的不同，工作台可以按照与上述过程完全相反的旋转方向移动。另外，三个吸盘上可以同时装载三个基板，每个吸盘按照所处的不同工位使基板执行不同的处理，从而实现三个工作位同时工作，提高基板处理效率，提高设备利用率。
图32示出了根据本公开的另一优选实施例的基板减薄设备的操作方法。与图31所示的实施例相比，其更进一步地规定了：
将工作台311正向旋转120°，以使基板移动至粗磨工位进行粗磨削；
粗磨削完成后，将工作台311正向旋转120°，以使基板移动至精磨工位进行精磨削；以及
精磨削完成后，将工作台311反向旋转240°，以使基板移动至装卸工位。
图33示出了根据本公开的又一优选实施例的基板减薄设备的操作方法。与图33所示的实施例相比，其更进一步地规定了：
抛光完成后，使用湿机械手将基板从化学机械抛光单元取出并送入水平刷洗单元；以及
当基板在水平刷洗单元完成刷洗后，通过湿机械手取出并送入后处理单元。
图34示出了根据本公开的又一优选实施例的基板减薄设备的操作方法。与图31所示的实施例相比，其更进一步地规定了：
将工作台311正向旋转120°，以使基板移动至粗磨工位进行粗磨削；
粗磨削完成后，将工作台311正向旋转120°，以使基板移动至精磨工位进行精磨削；
精磨削完成后，将工作台311反向旋转240°，以使基板移动至装卸工位；
抛光完成后，使用湿机械手将基板从化学机械抛光单元取出并送入水平刷洗单元；以及
当基板在水平刷洗单元完成刷洗后，通过湿机械手取出并送入后处理单元。
虽然已经参照附图描述了本公开的实施例或示例，但应理解，上述的方法、系统和设备仅仅是示例性的实施例或示例，本公开的范围并不由这些实施例或示例限制，而是仅由授权后的权利要求书及其等同范围来限定。实施例或示例中的各种要素可以被省略或者可由其等同要素替代。此外，可以通过不同于本公开中描述的次序来执行各步骤。进一步地，可以以各种方式组合实施例或示例中的各种要素。重要的是随着技术的演进，在此描述的很多要素可以由本公开之后出现的等同要素进行替换。

Claims (50)

1.一种基板减薄方法，所述基板减薄方法包括如下步骤：
对基板进行磨削，包括：
对所述基板进行粗磨削（S1）；以及/或者
对所述基板进行精磨削（S2）；
当完成所述磨削后，利用能够根据所述基板的厚度分布分区调节加载压力的承载头，对所述基板进行化学机械抛光（S3）；
其中，在对所述基板完成磨削之后以及在对所述基板进行化学机械抛光（S3）之前，测量已完成磨削的基板的厚度分布，并且根据所述基板的厚度分布调整所述承载头对所述基板的各分区的加载压力；或者
其中，在对所述基板进行化学机械抛光（S3）期间，在线测量所述基板的厚度分布，并且根据所述基板的厚度分布调整所述承载头对所述基板的各分区的加载压力。
2.根据权利要求1所述的基板减薄方法，其特征在于，根据所述基板的厚度分布调整所述承载头对所述基板的各分区的加载压力包括：
基于所述基板的厚度分布计算所述基板的各分区的厚度均值；
按照各分区的厚度均值的大小，使所述承载头分别在各分区施加相应大小的加载压力。
3.根据权利要求1所述的基板减薄方法，其特征在于，利用非接触式光学测量仪测量所述基板的厚度分布。
4.根据权利要求1所述的基板减薄方法，其特征在于，
在对所述基板进行磨削时，所述基板的待减薄面均向上放置以接触位于所述基板上方的磨削工具，
在对所述基板进行化学机械抛光（S3）时，所述基板的待减薄面向下放置以接触位于所述基板下方的抛光垫，
其中，在对所述基板完成磨削之后以及在对所述基板进行化学机械抛光之前，对所述基板进行翻转处理。
5.根据权利要求4所述的基板减薄方法，其特征在于，所述待减薄面为基板的背面，所述背面为形成有电子电路的器件面的相反侧。
6.根据权利要求1所述的基板减薄方法，其特征在于，所述粗磨削包括：
在线测量所述基板的厚度；以及
在所述基板的厚度达到第一预设范围时执行第一光磨削。
7.根据权利要求6所述的基板减薄方法，其特征在于，所述第一光磨削包括：停止粗磨削工具的进给，使所述粗磨削工具对所述基板进行第一预设时间的光磨削。
8.根据权利要求1所述的基板减薄方法，其特征在于，所述精磨削包括：测量所述基板的精磨厚度分布，并根据所述精磨厚度分布调整精磨削相关部件的倾斜角度。
9.根据权利要求8所述的基板减薄方法，其特征在于，当所述基板的厚度达到中间目标值后，测量所述基板的精磨厚度分布，并根据所述精磨厚度分布调整所述精磨削相关部件的倾斜角度。
10.根据权利要求9所述的基板减薄方法，其特征在于，所述精磨削包括：
使精磨削工具按照初始进给速度执行精磨削；
当所述基板的厚度达到中间目标值时，暂停所述精磨削；
测量所述基板的精磨厚度分布，并根据所述精磨厚度分布调整所述精磨削相关部件的倾斜角度；
使所述精磨削工具按照第二进给速度执行精磨削；以及
当所述基板的厚度达到第二预设范围时执行第二光磨削。
11.根据权利要求10所述的基板减薄方法，其特征在于，所述第二光磨削包括：停止所述精磨削工具的进给，使所述精磨削工具对所述基板进行第二预设时间的光磨削。
12.根据权利要求9或10所述的基板减薄方法，其特征在于，所述调整精磨削相关部件的倾斜角度包括：调整精磨削工具的倾斜角度、调整用于保持基板的保持件的倾斜角度以及调整所述精磨削工具与所述保持件的轴间位置关系中的至少一种。
13.根据权利要求1所述的基板减薄方法，其特征在于，所述化学机械抛光用于改善所述基板的总厚度偏差。
14.根据权利要求13所述的基板减薄方法，其特征在于，经过所述化学机械抛光后，所述基板的总厚度偏差降至所述磨削后的70%以内。
15.根据权利要求13所述的基板减薄方法，其特征在于，所述基板依次经过所述磨削和所述化学机械抛光处理后，所述基板的总厚度偏差不大于1μm。
16.根据权利要求1所述的基板减薄方法，还包括：
利用能双向移动的移动缓存部，沿一个方向将待减薄的基板运送至用于进行磨削的单元；以及
利用所述移动缓存部，沿与所述一个方向相反的另一方向将完成磨削的基板从所述用于进行磨削的单元运回。
17.根据权利要求16所述的基板减薄方法，其特征在于，所述移动缓存部与用于进行化学机械抛光的单元沿设备长度方向平行布置。
18.根据权利要求16所述的基板减薄方法，其特征在于，所述移动缓存部能够同时将所述待减薄的基板运送至所述用于进行磨削的单元以及将完成磨削的基板从所述用于进行磨削的单元运回。
19.一种基板减薄设备，其包括：
设备前端模块（1），用于实现基板的进出，所述设备前端模块（1）设置在所述基板减薄设备的前端；
磨削模块（3），用于对所述基板进行磨削，所述磨削包括粗磨削和/或精磨削，所述磨削模块（3）设置在所述基板减薄设备的末端；以及
抛光模块（2），用于在完成所述磨削之后利用能够根据所述基板的厚度分布分区调节加载压力的承载头（234）对所述基板进行化学机械抛光，所述抛光模块（2）设置在所述设备前端模块（1）与所述磨削模块（3）之间，其中，所述承载头（234）对所述基板的各分区的加载压力根据在完成磨削之后、进行化学机械抛光之前测量的所述基板的厚度分布进行调整，或者根据在对所述基板进行化学机械抛光期间在线测量的所述基板的厚度分布进行调整。
20.根据权利要求19所述的基板减薄设备，其特征在于，所述抛光模块（2）包括：
能双向移动的移动缓存部（212），所述移动缓存部（212）能够将所述基板从靠近所述设备前端模块（1）的第一位置运送至靠近所述磨削模块（3）的第二位置并从所述第二位置运送回所述第一位置；以及
与所述移动缓存部（212）沿设备长度方向平行布置的化学机械抛光单元（23）。
21.根据权利要求19所述的基板减薄设备，其特征在于，所述基板减薄设备包括非接触式光学测量仪，用于测量所述基板的厚度分布。
22.根据权利要求20所述的基板减薄设备，其特征在于，所述移动缓存部（212）能够同时将一基板从所述第一位置运送至所述第二位置以及将另一基板从所述第二位置运送至所述第一位置。
23.根据权利要求22所述的基板减薄设备，其特征在于，所述移动缓存部（212）包括并行设置的至少两个移动缓存件，所述至少两个移动缓存件中的一个移动缓存件将一基板从所述第一位置运送至所述第二位置，并且所述至少两个移动缓存件中的另一移动缓存件将另一基板从所述第二位置运送至靠近所述第一位置。
24.根据权利要求23所述的基板减薄设备，其特征在于，所述至少两个移动缓存件并行设置在同一高度的水平面上，或者依次上下设置在不同高度的水平面上。
25.根据权利要求20所述的基板减薄设备，其特征在于，所述移动缓存部（212）包括固定机构、定心机构和水平移动机构，所述定心机构设置在所述固定机构上以将放置于所述固定机构的基板定位至与所述固定机构同心的位置，所述固定机构与所述水平移动机构连接以使所述固定机构带载所述基板水平地移动。
26.根据权利要求20所述的基板减薄设备，其特征在于，
所述设备前端模块（1）包括用于取出基板的第一传输单元（12）；
所述抛光模块（2）还包括具有所述移动缓存部（212）的第二传输单元（21）、第三传输单元（22）、以及用于对化学机械抛光后的基板进行后处理的后处理单元（24）；
其中，所述第三传输单元（22）与所述第一传输单元（12）、所述第二传输单元（21）、所述化学机械抛光单元（23）和所述后处理单元（24）均相邻，用来在所述第一传输单元（12）、所述第二传输单元（21）、所述化学机械抛光单元（23）和所述后处理单元（24）之间相互传输基板。
27.根据权利要求26所述的基板减薄设备，其特征在于，所述第三传输单元（22）包括用于将基板放置至所述移动缓存部的干机械手（221）和用于从所述移动缓存部拿取基板的湿机械手（222），所述干机械手（221）和湿机械手（222）布置在同一机械手基座上并且能够围绕所述机械手基座旋转。
28.根据权利要求27所述的基板减薄设备，其特征在于，所述干机械手（221）和所述湿机械手（222）处于不同的高度上。
29.根据权利要求27所述的基板减薄设备，其特征在于，所述干机械手（221）和所述湿机械手（222）被控制同时操作。
30.根据权利要求27所述的基板减薄设备，其特征在于，所述干机械手（221）在将基板放置至所述移动缓存部（212）的过程中与所述移动缓存部（212）沿竖直方向具有间隔。
31.根据权利要求19至22中任一项所述的基板减薄设备，其特征在于，所述承载头（234）包括环形的、同心的多个可调压腔室，所述多个可调压腔室将所述基板的表面划分为对应的多个分区，通过分别控制所述多个可调压腔室中的压力能够分别调节施加于所述多个分区的压力。
32.根据权利要求31所述的基板减薄设备，其特征在于，所述多个可调压腔室至少为七个。
33.根据权利要求31所述的基板减薄设备，其特征在于，所述承载头（234）还包括：
上部结构（2341），所述上部结构与所述承载头的驱动轴连接；
通过柔性连接件与所述上部结构连接的下部结构（2342），所述下部结构包括：
平衡架；
基座（2343）；
用于吸附所述基板和对所述基板施加下压力的弹性膜（2344），所述弹性膜（2344）固定在所述基座（2343）的下表面上，所述多个可调压腔室设置在所述弹性膜（2344）的内部；以及
用于将所述基板保持在所述弹性膜（2344）的下方以防止基板滑出的保持环（2345），所述保持环（2345）固定在所述基座（2343）的下表面上并且环绕所述弹性膜（2344）布置在所述弹性膜（2344）的外侧，所述保持环沿轴向突出于所述弹性膜（2344）。
34.根据权利要求19至22中任一项所述的基板减薄设备，其特征在于，所述设备前端模块（1）包括用于将所述基板送入所述抛光模块（2）或从所述抛光模块（2）接收所述基板的第一传输单元（12），所述第一传输单元（12）包括取放片机械手（121）和第一传输轨道，所述取放片机械手（121）具有基座和能在所述基座上旋转的能伸展或收缩的机械臂，所述基座以能滑动的方式设置在所述第一传输轨道上。
35.根据权利要求19至22中任一项所述的基板减薄设备，其特征在于，所述设备前端模块（1）包括基板存储单元（11），所述基板存储单元（11）设置在所述基板减薄设备的前端一侧并且包括多个前开式基板传送盒（111），所述前开式基板传送盒（111）分别包括能容纳基板的前开式容器以及前开式门结构，所述前开式门结构气密连接于基板减薄设备的外壁上。
36.根据权利要求26所述的基板减薄设备，其特征在于，所述后处理单元（24）设置在所述化学机械抛光单元（23）和所述设备前端模块（1）之间并且分别与所述第一传输单元（12）、所述第三传输单元（22）和所述化学机械抛光单元（23）相邻，所述后处理单元（24）的面对所述第一传输单元（12）的侧面设有第一开合窗口以便于所述第一传输单元（12）向所述后处理单元（24）取放基板，所述后处理单元（24）的面对所述第三传输单元（22）的侧面设有第二开合窗口以便于所述第三传输单元（22）向所述后处理单元（24）取放基板。
37.根据权利要求36所述的基板减薄设备，其特征在于，所述后处理单元（24）为清洗干燥一体的单腔室装置（241），所述单腔室装置包括：
用于保持并旋转基板的承载部；
向所述基板喷射流体的流体供给部；
围绕所述承载部布置的用于阻挡飞溅流体的挡板部；以及
封闭的流体收集腔，其中，所述承载部、所述流体供给部和所述挡板部均设在所述流体收集腔内。
38.根据权利要求36所述的基板减薄设备，其特征在于，所述后处理单元（24）包括分开设置的水平刷洗装置和单腔室装置。
39.根据权利要求19至22中任一项所述的基板减薄设备，其特征在于，所述磨削模块（3）包括磨削单元（31），所述磨削单元（31）包括工作台（311），在所述工作台（311）上设有用于吸附所述基板的吸附件（312），所述吸附件（312）载着所述基板在所述磨削单元（31）的各个工位之间运动。
40.根据权利要求39所述的基板减薄设备，其特征在于，所述工作台（311）能围绕其竖直中轴线旋转，在所述工作台（311）上均匀分布有分别能单独旋转的三个吸附件，所述三个吸附件分别在所述磨削单元（31）的装卸工位、粗磨工位和精磨工位之间轮转。
41.根据权利要求40所述的基板减薄设备，其特征在于，所述磨削模块（3）包括清洗单元（34），所述清洗单元包括用于清洗和打磨吸附件的第一清洗部（341）以及用于清洗完成精磨削的基板的第二清洗部（342）。
42.根据权利要求19至22中任一项所述的基板减薄设备，其特征在于，所述磨削模块（3）包括测量单元（33），所述测量单元包括用于测量基板的厚度分布的非接触式光学测量仪（332）。
43.根据权利要求42所述的基板减薄设备，其特征在于，所述测量单元还包括用于在线监测所述基板的厚度的接触式测量仪（331），其设置于所述磨削单元（31）的用于对所述基板进行粗磨削的粗磨部（313）和/或用于对所述基板进行精磨削的精磨部（315）。
44.一种基板减薄设备的操作方法，所述基板减薄设备根据权利要求19至43中任一项构造，所述基板减薄设备包括用于实现基板进出的设备前端模块（1）、用于对所述基板进行磨削的磨削模块（3）以及位于所述设备前端模块（1）和所述磨削模块（3）之间的用于对所述基板进行化学机械抛光的抛光模块（2），所述抛光模块（2）包括能双向移动的移动缓存部和与所述移动缓存部沿设备长度方向平行布置的化学机械抛光单元，
其特征在于，所述操作方法包括如下步骤：
利用所述能双向移动的移动缓存部将基板从靠近所述设备前端模块（1）的第一位置运送至靠近所述磨削模块（3）的第二位置；
在所述磨削模块（3）处对所述基板进行磨削；
利用所述移动缓存部将完成磨削的基板从所述第二位置运送至所述第一位置；以及
在所述化学机械抛光单元（23）处利用能够根据所述基板的厚度分布分区调节加载压力的承载头（234）对所述基板进行化学机械抛光，其中，所述承载头（234）对所述基板的各分区的加载压力根据在完成磨削之后、进行化学机械抛光之前的所述基板的厚度分布进行调整，或者根据在对所述基板进行化学机械抛光（S3）期间在线测量的所述基板的厚度分布进行调整。
45.根据权利要求44所述的操作方法，其特征在于，在所述磨削模块处对所述基板进行磨削时，所述基板的待减薄面均向上放置以接触位于所述基板上方的磨削工具；在对所述基板进行化学机械抛光（S3）时，所述基板的待减薄面向下放置以接触位于所述基板下方的抛光垫；
所述操作方法还包括如下步骤：在对所述基板完成磨削之后以及在对所述基板进行化学机械抛光之前，对所述基板进行翻转处理。
46.根据权利要求44所述的操作方法，其特征在于，在所述磨削模块处对所述基板进行磨削包括如下步骤：
使所述基板保持在所述磨削模块的工作台上的吸附件上，所述吸附件载着所述基板依次经过装卸工位、磨削工位，然后又回到所述装卸工位，其中所述磨削工位包括粗磨工位和/或精磨工位。
47.根据权利要求46所述的操作方法，其特征在于，所述工作台为能围绕其竖直中轴线旋转的旋转式工作台，其包括均匀布置的分别能够在装卸工位、粗磨工位和精磨工位之间轮转的三个吸附件，其中：
在使所述基板保持在所述工作台上的位于装卸工位的吸附件上之后，所述工作台正向旋转120°，将所述基板移动至所述粗磨工位进行粗磨削；
在完成粗磨削之后，所述工作台正向旋转120°，将所述基板移动至所述精磨工位进行精磨削；以及，
在完成精磨削之后，所述工作台反向旋转240°，将所述基板移动回所述装卸工位。
48.根据权利要求46所述的操作方法，其特征在于，在所述磨削模块处对所述基板进行磨削还包括如下步骤：
完成所述磨削后的基板在所述磨削模块的装卸工位处进行第一清洗。
49.根据权利要求44所述的操作方法，其特征在于，
将基板从所述第一位置运送至所述第二位置包括如下步骤：
将所述基板从所述设备前端模块（1）搬送至所述抛光模块（2）的移动缓存部（212），其中，所述移动缓存部（212）位于靠近所述设备前端模块（1）的第一位置；
所述移动缓存部（212）载着所述基板移动至靠近所述磨削模块（3）的第二位置；
将置于所述移动缓存部（212）上的基板搬送至所述磨削模块（3）；
以及，
将基板从所述第二位置运送至所述第一位置包括如下步骤：
将完成磨削的基板从所述磨削模块（3）搬送至位于靠近所述磨削模块（3）的第二位置的所述移动缓存部（212）；
所述移动缓存部（212）载着所述基板反向移动至靠近所述设备前端模块（1）的第一位置。
50.根据权利要求44所述的操作方法，其特征在于，所述操作方法还包括如下步骤：
在所述基板完成化学机械抛光之后，将所述基板从所述化学机械单元送入后处理单元；
所述基板在所述后处理单元进行清洗和干燥。
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