CN112025469A - 一种用于角抛光硅片样品的装置、设备及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例公开了一种用于角抛光硅片样品的装置、设备及方法，所述装置包括：具有用于抛光所述硅片样品的抛光面的抛光板，所述抛光板被驱动成绕公转轴线进行公转的同时绕自转轴线进行自转，其中，所述公转和所述自转的转向相反；固定至所述抛光板的环形构件，置于所述抛光板的抛光面上并且处于所述环形构件围绕出的环形区域内的夹具，所述夹具用于夹持所述硅片样品；其中，所述公转使所述夹具在离心作用下压靠在所述环形构件上，所述自转使所述环形构件沿着所述夹具的切向方向相对于所述夹具运动并为所述夹具提供切向摩擦力，以驱动所述夹具在所述抛光板的抛光面上自转。

Description

一种用于角抛光硅片样品的装置、设备及方法
技术领域
本发明涉及硅片检测领域，尤其涉及一种用于角抛光硅片样品的装置、设备及方法。
背景技术
在硅片质量评价体系中，体型微观缺陷(Bulk Micro-Defect，BMD)是硅片质量优劣和是否需要改进工艺以提高晶片质量的重要评价项目之一。通常可以对常规硅片和外延硅片执行BMD检测和密度计算，此时需要从待测硅片获取小块的硅片样品，并且需要在硅片样品上制作光滑的角抛光面，特别是当晶片的截断面为特定的晶向角度时。
在晶片制造工艺中，包含研磨、切片、抛光等多种机械表面处理工序。进行机械表面处理的硅片会诱发其表面的机械损伤，这种机械损伤能成为决定在后续工序里具体磨除多少量的重要参考依据，因此测量硅片的机械损伤深度是非常重要的。测量机械损伤深度同样需要从待测硅片获取小块的硅片样品，并且需要在硅片样品上制作光滑的角抛光面。
在现有的用于角抛光硅片样品的装置中，硅片样品被固定在该抛光装置上，而用于抛光样品的抛光垫附着在旋转部件上，抛光垫随旋转部件旋转的过程中与固定在装置上的硅片样品之间产生相对运动，以对硅片样品进行单面角抛光。在这种情况下，需要使用价格较高的用于角抛光硅片样品的小型抛光机，并且在抛光过程中，抛光垫会受到硅片样品的挤压，因此在硅片样品中的已抛光面和未抛光面之间的界限会比较模糊，导致了难以准确测定BMD开始的深度和机械损伤的深度。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明实施例期望提供一种用于角抛光硅片样品的装置、设备及方法，不需要价格较高的用于角抛光硅片样品的小型抛光机，并且对抛光完成的硅片样品而言，能够明显区别出已抛光面和未抛光面。
本发明的技术方案是这样实现的：
第一方面，本发明实施例提供了一种用于角抛光硅片样品的装置，所述装置包括：
具有用于抛光所述硅片样品的抛光面的抛光板，所述抛光板被驱动成绕公转轴线进行公转的同时绕自转轴线进行自转，其中，所述公转和所述自转的转向相反；
固定至所述抛光板的环形构件，
置于所述抛光板的抛光面上并且处于所述环形构件围绕出的环形区域内的夹具，所述夹具用于夹持所述硅片样品；
其中，所述公转使所述夹具在离心作用下压靠在所述环形构件上，所述自转使所述环形构件沿着所述夹具的切向方向相对于所述夹具运动并为所述夹具提供切向摩擦力，以驱动所述夹具在所述抛光板的抛光面上自转。
第二方面，本发明实施例提供了一种用于角抛光硅片样品的设备，所述设备包括：
根据第一方面所述的装置；
用于支撑所述装置的抛光板的偏心旋转轴，其中，所述抛光板能够绕所述偏心旋转轴自转；
平行于所述偏心旋转轴的中心旋转轴；
固定地连接所述中心旋转轴与所述偏心旋转轴的连接轴；
用于驱动所述中心旋转轴旋转的马达。
第三方面，本发明实施例提供了一种用于角抛光硅片样品的方法，所述方法应用于根据第一方面所述的装置，所述方法包括：
将所述硅片样品夹持在所述夹具上；
将所述夹具置于所述抛光板的抛光面上的所述环形构件围绕出的环形区域内；
驱动所述抛光板绕公转轴线进行公转的同时绕自转轴线进行自转；
使所述夹具在所述抛光板的抛光面上自转并由此对所述硅片样品进行角抛光。
本发明实施例提供了用于角抛光硅片样品的装置、设备及方法，该装置仅包括抛光板、环形构件以及夹具等简单部件，因此实现了抛光的费用低廉，并且通过抛光板的抛光面对硅片进行抛光，不需要使用柔软的抛光垫，因此对抛光完成的硅片样品而言，能够明显区别出已抛光面和未抛光面，因此能够准确测定BMD开始的深度和机械损伤的深度。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种用于角抛光硅片样品的装置的正视示意图；
图2为本发明实施例提供的一种用于角抛光硅片样品的装置的俯视示意图；
图3为本发明实施例提供的一种夹具的详细视图；
图4为抛光板不进行自转的说明性示图；
图5为本发明实施例提供的一种用于角抛光硅片样品的设备的示意图；
图6为本发明实施例提供的另一种用于角抛光硅片样品的设备的示意图；
图7为本发明实施例提供的另一种用于角抛光硅片样品的设备中的抛光板的运动方式示意图；
图8为本发明实施例提供的一种用于角抛光硅片样品的方法的示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
为了以费用低廉的方式实现硅片样品的角抛光，并且能够明显区别出抛光完成的硅片样品的已抛光面和未抛光面，参见图1至图3，其中，图1为本发明实施例提供的一种用于角抛光硅片样品WS的装置100的正视示意图，图2为本发明实施例提供的一种用于角抛光硅片样品WS的装置100的俯视示意图，图3为本发明实施例提供的一种夹具130的详细视图，本发明实施例提供了一种用于角抛光硅片样品WS的装置100，所述装置100可以包括：
具有用于抛光所述硅片样品WS的抛光面111的抛光板110，所述抛光板110被驱动成绕公转轴线X1进行公转的同时绕自转轴线X2进行自转，其中，所述公转和所述自转的转向相反；
固定至所述抛光板110的环形构件120，
置于所述抛光板110的抛光面111上并且处于所述环形构件120围绕出的环形区域内的夹具130，所述夹具130用于夹持所述硅片样品WS；
其中，所述公转使所述夹具130在离心作用下压靠在所述环形构件120上，所述自转使所述环形构件120沿着所述夹具130的切向方向相对于所述夹具130运动并为所述夹具130提供切向摩擦力，以驱动所述夹具130在所述抛光板110的抛光面111上自转，这样夹持在夹具130上的硅片样品WS与抛光板110的抛光面111之间产生相对运动，从而实现了通过抛光面111对硅片样品WS进行抛光。
这里需要说明的是，抛光板110的抛光面111是非常光滑的表面，如同玻璃表面一样，因此，当夹具130在抛光板110的抛光面111上自转时，抛光面111与夹具130夹持的硅片样品WS之间的摩擦是非常小的。而且，抛光面的面积通常小于10mm2，与夹具130的尺寸相比是非常小的，对转动惯量较大的夹具130的自转不会产生太大影响。
在本发明实施例提供的用于角抛光硅片样品WS的装置100中，该装置100仅包括抛光板110、环形构件120以及夹具130等简单部件，因此实现了抛光的费用低廉，并且通过抛光板110的抛光面111对硅片进行抛光，不需要使用柔软的抛光垫，因此对抛光完成的硅片样品WS而言，能够明显区别出已抛光面和未抛光面，因此能够准确测定BMD开始的深度和机械损伤的深度。
如上所述，抛光板110在绕公转轴线X1进行公转的同时还要绕自转轴线X2进行自转，公转的目的在于使夹具130在离心作用下压靠在环形构件120上，以便由环形构件120为夹具130提供摩擦力，而抛光板110绕自转轴线X2进行自转也是必要的，以下进行详细说明。
参见图4，其示出了抛光板110仅绕公转轴线X1进行公转而不进行自转的示意图。如图4所示，在这种情况下，夹具130仅会在公转产生的离心作用下压靠在环形构件120的距公转轴线X1最远的位置处，而夹具130和环形构件120之间不会产生任何相对运动，因此环形构件120无法为夹具130提供切向摩擦力，也就无法驱动所述夹具130在抛光板110的抛光面111上自转，因此无法实现通过抛光面111对硅片样品WS进行抛光。
在夹具130刚开始并没有与环形构件120接触的情况下，夹具130可能在离心作用下朝向环形构件120运动并撞击环形构件120，在撞击作用下夹具130可能会发生“倾翻”使得夹持的硅片样品WS不再与抛光板110的抛光面111接触，从而无法实现通过抛光面111对硅片进行角抛光，或者在撞击作用下夹具130可能会被环形构件120弹回，使得夹具130不再与环形构件120接触，因此使得环形构件120无法为夹具130提供切向摩擦力，无法驱动夹具130在抛光板110的抛光面111上自转。因此，在本发明的优选实施例中，所述环形构件120能够产生径向向外的弹性变形，这样，在夹具130朝向环形构件120运动时，首先夹具130与环形构件120发生接触，之后环形构件120产生径向向外的弹性变形，使得夹具130朝向环形构件120的运动逐渐减慢，因此不会导致夹具130“倾翻”，并且，由于夹具130朝向环形构件120的运动是逐渐减慢的，两者之间不会产生撞击，因此夹具130不会被环形构件120弹回。
优选地，所述环形构件120可以为橡皮筋。
为了实现对硅片样品WS的成角度的抛光，例如抛光面与硅片样品WS的厚度方向成大于60°的角度，在本发明的优选实施例中，参见图3，所述夹具130具有相对于所述抛光板110的抛光面111倾斜的倾斜表面131，并且所述硅片样品WS以贴合所述倾斜表面131的方式被夹持，这样，硅片样品WS在被抛光面111抛光时就能够产生成角度的抛光面，从而实现角抛光。
在本发明的优选实施例中，所述抛光板110的抛光面111上可以被注有抛光剂，以使抛光表面更为光亮且亮度一致。
在本发明的优选实施例中，所述抛光板110的抛光面111的材质为可以为强化丙烯聚合物，其具有的较高硬度能够使抛光完成的硅片样品中的已抛光面和未抛光面之间的界限更加清晰。
参见图5，本发明实施例还提供了一种用于角抛光硅片样品的设备10，所述设备10可以包括：
根据本发明的实施例的装置100；
用于支撑所述装置100的抛光板110的偏心旋转轴11，其中，所述抛光板110能够绕所述偏心旋转轴11自转；
平行于所述偏心旋转轴11的中心旋转轴12；
固定地连接所述中心旋转轴12与所述偏心旋转轴11的连接轴13；
用于驱动所述中心旋转轴12旋转的马达14。
可以理解的是，在上述设备10中，对于抛光板110绕偏心旋转轴11的自转，可以通过设置马达(附图中未示出)来实现，该马达可以固定地安装在偏心旋转轴11上并随偏心旋转轴11一起运动，并在此期间驱动抛光板110旋转，从而使得抛光板110绕偏心旋转轴11自转。然而，在本发明的优选实施例中，如图6所示，所述偏心旋转轴11与所述抛光板110之间可以通过轴承B连接，并且将抛光板110的重量设置成较大，由于在通过轴承B连接的情况下，抛光板110绕自转轴线X2或偏心旋转轴11进行自转的过程中产生的摩擦力较小，因此可以使所述抛光板110在绕所述公转轴线X1进行公转的过程中通过惯性绕所述自转轴线X2或偏心旋转轴11进行自转。在这种方式下，由于省去了对马达的使用，因此极大地简化了设备10的组成部件，节省了费用。
在偏心旋转轴11与抛光板110之间通过轴承B连接，并且抛光板110在绕公转轴线X1进行公转的过程中通过惯性绕自转轴线X2进行自转的情况下，抛光板110基本上会按照如图7中示出的方式进行运动，也就是说，如图7所示，以地面作为参照物来看，抛光板110并没有发生自转，而是绕图6中示出的随抛光板110一起公转的偏心旋转轴11进行自转，或者更具体地，抛光板110绕公转轴线X1进行公转以及绕自转轴线X2进行自转的方向相反但周期相同。
参见图8，本发明实施例还提供了一种用于角抛光硅片样品的方法，所述方法应用于根据本发明实施例的装置100，所述方法可以包括：
S801：将所述硅片样品夹持在所述夹具130上；
S802：将所述夹具130置于所述抛光板110的抛光面111上的所述环形构件120围绕出的环形区域内；
S803：驱动所述抛光板110绕公转轴线X1进行公转的同时绕自转轴线X2进行自转；
S804：使所述夹具130在所述抛光板110的抛光面111上自转并由此对所述硅片样品进行角抛光。
在驱动抛光板110绕公转轴线X1进行公转的过程中，例如，从静止开始启动的阶段，如果驱动抛光板110绕公转轴线X1进行公转的角加速度太大，则会对夹具130产生较强的离心作用，使夹具130以较大加速度朝向环形构件120运动，因此可以导致夹具130发生“倾翻”，由此使得夹具130夹持的硅片样品不再与抛光板110的抛光面111接触，从而无法实现通过抛光面111对硅片进行角抛光。因此，在本发明的优选实施例中，所述抛光板110从静止开始缓慢加速至以设定角度速绕所述公转轴线X1公转。这样，夹具130能够在抛光面111上缓慢地朝向环形构件120滑动，从而避免夹具130发生“倾翻”。
需要说明的是：本发明实施例所记载的技术方案之间，在不冲突的情况下，可以任意组合。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种用于角抛光硅片样品的装置，其特征在于，所述装置包括：
具有用于抛光所述硅片样品的抛光面的抛光板，所述抛光板被驱动成绕公转轴线进行公转的同时绕自转轴线进行自转，其中，所述公转和所述自转的转向相反；
固定至所述抛光板的环形构件，
置于所述抛光板的抛光面上并且处于所述环形构件围绕出的环形区域内的夹具，所述夹具用于夹持所述硅片样品；
其中，所述公转使所述夹具在离心作用下压靠在所述环形构件上，所述自转使所述环形构件沿着所述夹具的切向方向相对于所述夹具运动并为所述夹具提供切向摩擦力，以驱动所述夹具在所述抛光板的抛光面上自转。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述环形构件能够产生径向向外的弹性变形。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征于，所述环形构件为橡皮筋。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述夹具具有相对于所述抛光板的抛光面倾斜的倾斜表面，并且所述硅片样品以贴合所述倾斜表面的方式被夹持。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述抛光板的抛光面上被注有抛光剂。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述抛光板的抛光面的材质为强化丙烯聚合物。
7.一种用于角抛光硅片样品的设备，其特征在于，所述设备包括：
根据权利要求1至6中任一项所述的装置；
用于支撑所述装置的抛光板的偏心旋转轴，其中，所述抛光板能够绕所述偏心旋转轴自转；
平行于所述偏心旋转轴的中心旋转轴；
固定地连接所述中心旋转轴与所述偏心旋转轴的连接轴；
用于驱动所述中心旋转轴旋转的马达。
8.根据权利要求7所述的设备，其特征在于，所述偏心旋转轴与所述抛光板之间通过轴承连接，使得所述抛光板在绕所述公转轴线进行公转的过程中通过惯性绕所述自转轴线进行自转。
9.一种用于角抛光硅片样品的方法，其特征在于，所述方法应用于根据权利要求1至6中任一项所述的装置，所述方法包括：
将所述硅片样品夹持在所述夹具上；
将所述夹具置于所述抛光板的抛光面上的所述环形构件围绕出的环形区域内；
驱动所述抛光板绕公转轴线进行公转的同时绕自转轴线进行自转；
使所述夹具在所述抛光板的抛光面上自转并由此对所述硅片样品进行角抛光。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述抛光板从静止开始缓慢加速至以设定角度速绕所述公转轴线公转。
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