CN114227524A - 双面研磨装置和双面研磨方法 - Google Patents

双面研磨装置和双面研磨方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种双面研磨装置，包括：相对设置的两个静压支撑件，两个静压支撑件分别位于硅片的两侧，通过流体静压，非接触支撑硅片；相对设置的两个磨轮，用于对硅片的相对的两面进行研磨；两个静压支撑件中包括第一静压支撑件，第一静压支撑件包括静压垫，静压垫包括用于吸附研磨后的硅片的第一区域，第一区域上均匀设置有多个微孔；双面研磨装置还包括：第一控制单元，用于控制研磨后的硅片以预设速度向靠近静压垫的方向移动至第一位置，在第一位置处，硅片与静压垫之间的距离位于预设阈值内；第二控制单元，用于在硅片位于第一位置时，控制多个微孔喷射雾状液体，以利用液体表面张力非接触吸附硅片。本发明还涉及一种双面研磨方法。

Description

双面研磨装置和双面研磨方法
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种双面研磨装置和双面研磨方法。
背景技术
硅片的加工技术发展快速，双面研磨技术日渐发展，随着硅片直径越来越大与集成电路特征尺寸越来越小，对晶圆表面平坦度及表面的洁净程度，损伤度提出了更高的要求。
双盘研磨DDSG (Double Disk Surface Grinding)，现有的研磨方法如下：晶圆垂直放置于环形载体上，通过流体静压力平衡并与载体一起以低速旋转，同时有两个彼此相对的磨轮高速旋转以对晶圆的两表面同时进行研磨，研磨过程中两个磨轮沿轴向进给，直至达到晶圆的最终目标厚度。晶圆在研磨加工完成后，晶圆一侧会被真空吸附到静压垫上，待机械手臂从另一侧吸附晶圆后，静压垫解除吸附。但是晶圆的吸附面存在凹坑状缺陷，主要原因如下：1.加工过程中会有硅渣溅射到静压垫上；2.晶圆背面（即晶圆吸附面）一般较脏，因和静压垫接触，会污染静压垫，但是静压垫无自清洁功能。3.目前的静压垫上有6个气孔，在双面研磨加工完后，停止静压垫的水供给的同时，静压垫上的6个气孔会真空吸附晶圆，由于该瞬间较突然的吸附力，导致在加工完吸附时造成晶圆接触静压垫一侧产生凹坑状缺陷不良。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种双面研磨装置和双面研磨方法
为了达到上述目的，本发明实施例采用的技术方案是：一种双面研磨装置，用于对硅片的相对的两面进行研磨，包括：
相对设置的两个静压支撑件，两个静压支撑件分别位于硅片的两侧，通过流体静压，非接触支撑硅片；
相对设置的两个磨轮，用于对硅片的相对的两面进行研磨；
两个所述静压支撑件中包括第一静压支撑件，所述第一静压支撑件包括静压垫，所述静压垫包括用于吸附研磨后的硅片的第一区域，所述第一区域上均匀设置有多个微孔；
所述双面研磨装置还包括：
第一控制单元，用于控制研磨后的硅片以预设速度向靠近所述静压垫的方向移动至第一位置，在所述第一位置处，所述硅片与所述静压垫之间的距离位于预设阈值内；
第二控制单元，用于在硅片位于所述第一位置时，控制多个所述微孔喷射雾状液体，以利用液体表面张力非接触吸附硅片。
可选的，所述预设阈值为0.1-0.2mm。
可选的，所述微孔的直径为0.8-1.2mm。
可选的，所述第一区域的远离所述磨轮的外边缘沿其周向间隔设置有多个第一凸起区域，所述第一区域的靠近所述磨轮的内边缘与所述第一凸起区域之间设置有第二凸起区域，所述第二凸起区域与所述第一凸起区域之间间隔设置，所述第一凸起区域和所述第二凸起区域内均匀设置有多个所述微孔。
可选的，每个所述第一凸起区域内设置有第一通孔，用于对硅片喷射流体以提供静压力，部分所述微孔复用为所述第一通孔。
可选的，所述静压垫上设置有真空吸附孔，用于抽取所述硅片和所述静压垫之间的空气，部分所述微孔复用为所述真空吸附孔。
可选的，还包括：
去离子水提供结构，多个所述微孔通过管道与所述去离子水提供结构连接；
第三控制单元，用于控制所述去离子水提供结构以一定的流速提供去离子水，以在研磨前和研磨过程中清洗所述第一区域。
本发明实施例还提供一种双面研磨方法，采用上述的双面研磨装置进行，其特征在于，包括：
通过流体静压，非接触支撑硅片；
通过磨轮对硅片的相对的两面进行研磨；
控制研磨后的硅片向靠近所述静压垫的方向移动至第一位置，在所述第一位置处，所述硅片与所述静压垫之间的距离位于预设阈值内；
控制多个所述微孔喷射雾状液体，以利用液体表面张力非接触吸附硅片；
通过机械臂取走研磨后的硅片。
可选的，所述双面研磨装置还包括去离子水提供结构，多个所述微孔通过管道与所述去离子水提供结构连接；
第三控制单元，用于控制所述去离子水提供结构以一定的流速提供去离子水，以在研磨前和研磨过程中清洗所述第一区域；
所述方法还包括：控制所述去离子水提供结构以一定的流速提供去离子水，以在研磨前和研磨过程中清洗所述静压垫。
可选的，通过机械臂取走研磨后的硅片之前，所述方法还包括：抽取所述硅片和所述静压垫之间的空气，真空吸附硅片。
本发明的有益效果是：在硅片研磨结束后，在第一控制单元的控制下，控制硅片匀速移动至第一位置，此时，通过微孔喷射雾状液体，硅片在第一位置处与静压垫之间的间隙，足以保证通过液体表面张力非接触吸附硅片，避免硅片上产生缺陷。
附图说明
图1表示双面研磨装置结构示意图；
图2表示相关技术中的静压垫的结构示意图；
图3表示本发明实施例中的静压垫的结构示意图。
1第一静压支撑件；2第二静压支撑件；10硅片；3磨轮；4第一通孔；5第一凸起区域；6第二凸起区域；100微孔。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、 “上”、 “下”、 “左”、 “右”、 “竖直”、 “水平”、 “内”、 “外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了 便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、 以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、 “第二”、 “第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
参考图1和图3，本实施例提供一种双面研磨装置，用于对硅片的相对的两面进行研磨，包括：
相对设置的两个静压支撑件，两个静压支撑件分别位于硅片10的两侧，通过流体静压，非接触支撑硅片10；
相对设置的两个磨轮3，用于对硅片10的相对的两面进行研磨；
两个所述静压支撑件中包括第一静压支撑件1，所述第一静压支撑件1包括静压垫，所述静压垫包括用于吸附研磨后的硅片10的第一区域，所述第一区域上均匀设置有多个微孔100；
所述双面研磨装置还包括：
第一控制单元，用于控制研磨后的硅片10以预设速度向靠近所述静压垫的方向移动至第一位置，在所述第一位置处，所述硅片10与所述静压垫之间的距离位于预设阈值内；
第二控制单元，用于在硅片10位于所述第一位置时，控制多个所述微孔100喷射雾状液体，以利用液体表面张力非接触吸附硅片10。
相关技术中，通过第一支撑件1和第二支撑件2相配合，利用流体静压非接触支撑硅片，在硅片10研磨结束后，通过静压垫（第一支撑件1所包括的静压垫）上的气孔真空吸附晶圆，由于该瞬间较突然的吸附力，导致在加工完吸附时造成晶圆接触静压垫一侧产生凹坑状缺陷不良。本实施例中，在硅片10研磨结束后，控制硅片10以预设速度匀速移动至第一位置，避免了由于瞬间的受力而造成的缺陷。
利用液体表面张力吸附硅片原理如下：在硅片上喷射液体后，液体会将硅片10和静压垫之间的空气排出，在所述硅片10与所述静压垫之间的距离位于预设阈值内时，在大气压的作用下会吸附住硅片。本实施例中正是利用了上述原理，在硅片10位于所述第一位置处时，多个所述微孔100喷射雾状液体，以利用液体表面张力非接触吸附硅片10，非接触固定的方式，避免了硅片10受到静压垫上的污染的影响，避免缺陷的产生。
需要说明的是，在吸附固定硅片的过程中，多个所述微孔100持续喷射雾状液体，以保证硅片的稳定。且微孔100喷射的液体呈雾状扩大了液体覆盖面积，即增加了硅片的吸附面积。
需要说明的是，所述第一控制单元可以采用现有技术中的移动控制结构，例如机械手臂，在此不再详述。
需要说明的是，所述第二控制单元可以采用现有技术中的移动控制结构，例如PLC，在此不再详述。
需要说明的是，在研磨过程中，硅片10是承载于环形载体中的，所述第一控制单元控制的对象是环形载体，而不是硅片10本身。
为了利用液体表面张力非接触固定硅片10，硅片10与静压垫之间的距离需要非常小，本实施例中示例性的，所述预设阈值为0.1-0.2mm（所述硅片10与静压垫之间的距离不为零，即硅片10与静压垫之间是非接触模式，保证硅片10不受污染）。
需要说明的是，所述双面研磨装置还包括雾化器，以产生雾状液体。
所述雾状液体可以是水雾，但并不以此为限。
本实施例中示例性的，所述微孔100的直径为0.8-1.2mm。
相邻微孔100之间的间距可以根据实际需要设定，例如可以是一个微孔的直径，但并不以此为限。
本实施例中，多个所述微孔100的孔径相同，且多个所述微孔100均匀分布，使得硅片10受力均匀，利于硅片10的固定。
参考图3，本实施例中示例性的，所述第一区域的远离所述磨轮的外边缘沿其周向间隔设置有多个第一凸起区域5，所述第一区域的靠近所述磨轮的内边缘与所述第一凸起区域5之间设置有第二凸起区域6，所述第二凸起区域6与所述第一凸起区域5之间间隔设置，所述第一凸起区域5和所述第二凸起区域6内均匀设置有多个所述微孔100。
参考图2， 相关技术中，仅在每个所述第一凸起区域5上设置一个通孔（第一通孔4），以与第二静压支撑件相配合，通过流体静压平衡来固定硅片10，本实施例中，在所述第一凸起区域5和所述第二凸起区域6均匀设置多个微孔100，增加流体与硅片10的接触面积，并通过控制硅片10与静压垫之间的距离、以及微孔100出射流体的流速，实现通过液体表面张力来吸附固定硅片10，非接触式吸附固定硅片10，避免硅片10被污染。
所述微孔100和提供流体静压的通孔可以单独设置，也可以集成设置，本实施例中示例性的，每个所述第一凸起区域5内设置有第一通孔，用于对硅片10喷射流体以提供静压力，部分所述微孔100复用为所述第一通孔（参考图3，虚线圆圈所圈示的区域可作为第一通孔4）。
流体静压是在研磨过程中使用，而在研磨结束后，需要通过微孔100实现吸附硅片10，即所述第一通孔和所述微孔100是在不同的阶段使用，两者并不冲突，将部分所述微孔100复用为所述第一通孔，在需要通过流体静压来固定硅片10时，则根据预设要求（包括流体压力等参数的设置）实现提供流体静压的功能，在需要利用液体表面张力吸附固定硅片10时，该部分微孔100则与其他微孔100一起喷射雾状液体，增加雾状液体与硅片10的接触面积，提高硅片10的吸附稳定性。
本实施例中示例性的，所述静压垫上设置有真空吸附孔，用于抽取所述硅片10和所述静压垫之间的空气，部分所述微孔100复用为所述真空吸附孔。
增设真空吸附，提高了对硅片10的吸附力，增强了固定硅片10的稳定性。
所述真空吸附孔的设置位置可以根据实际需要设定，例如，所述真空吸附孔可以设置于所述第一凸起区域5和所述第二凸起区域6之间，避免影响所述微孔100的分布的均匀性。
本实施例中示例性的，所述双面研磨装置还包括：
去离子水提供结构，多个所述微孔100通过管道与所述去离子水提供结构连接；
第三控制单元，用于控制所述去离子水提供结构以一定的流速提供去离子水，以在研磨前和研磨过程中清洗所述第一区域。
在对硅片10进行研磨前，通过去离子水对所述静压垫进行清洗，尤其是对所述第一区域进行清洗，避免在吸附研磨后的硅片10时对硅片10造成污染。
本发明实施例还提供一种双面研磨方法，采用上述的双面研磨装置进行，其特征在于，包括：
通过流体静压，非接触支撑硅片10；
通过磨轮对硅片10的相对的两面进行研磨；
控制研磨后的硅片10向靠近所述静压垫的方向移动至第一位置，在所述第一位置处，所述硅片10与所述静压垫之间的距离位于预设阈值内；
控制多个所述微孔100喷射雾状液体，以利用液体表面张力非接触吸附硅片10；
通过机械臂取走研磨后的硅片10。
示例性的，所述方法还包括：控制所述去离子水提供结构以一定的流速提供去离子水，以在研磨前和研磨过程中清洗所述静压垫。
示例性的，通过机械臂取走研磨后的硅片10之前，所述方法还包括：抽取所述硅片10和所述静压垫之间的空气，真空吸附硅片10。
有以下几点需要说明：
（1）本公开实施例附图只涉及到与本公开实施例涉及到的结构，其他结构可参考通常设计。
（2）为了清晰起见，在用于描述本公开的实施例的附图中，层或区域的厚度被放大或缩小，即这些附图并非按照实际的比例绘制。可以理解，当诸如层、膜、区域或基板之类的元件被称作位于另一元件“上”或“下”时，该元件可以“直接”位于另一元件“上”或“下”或者可以存在中间元件。
（3）在不冲突的情况下，本公开的实施例及实施例中的特征可以相互组合以得到新的实施例。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种双面研磨装置，用于对硅片的相对的两面进行研磨，包括：
相对设置的两个静压支撑件，两个静压支撑件分别位于硅片的两侧，通过流体静压，非接触支撑硅片；
相对设置的两个磨轮，用于对硅片的相对的两面进行研磨；
其特征在于，
两个所述静压支撑件中包括第一静压支撑件，所述第一静压支撑件包括静压垫，所述静压垫包括用于吸附研磨后的硅片的第一区域，所述第一区域上均匀设置有多个微孔；
所述双面研磨装置还包括：
第一控制单元，用于控制研磨后的硅片以预设速度向靠近所述静压垫的方向移动至第一位置，在所述第一位置处，所述硅片与所述静压垫之间的距离位于预设阈值内；
第二控制单元，用于在硅片位于所述第一位置时，控制多个所述微孔喷射雾状液体，以利用液体表面张力非接触吸附硅片。
2.根据权利要求1所述的双面研磨装置，其特征在于，所述预设阈值为0.1-0.2mm。
3.根据权利要求1所述的双面研磨装置，其特征在于，所述微孔的直径为0.8-1.2mm。
4.根据权利要求1所述的双面研磨装置，其特征在于，所述第一区域的远离所述磨轮的外边缘沿其周向间隔设置有多个第一凸起区域，所述第一区域的靠近所述磨轮的内边缘与所述第一凸起区域之间设置有第二凸起区域，所述第二凸起区域与所述第一凸起区域之间间隔设置，所述第一凸起区域和所述第二凸起区域内均匀设置有多个所述微孔。
5.根据权利要求4所述的双面研磨装置，其特征在于，每个所述第一凸起区域内设置有第一通孔，用于对硅片喷射流体以提供静压力，部分所述微孔复用为所述第一通孔。
6.根据权利要求4所述的双面研磨装置，其特征在于，所述静压垫上设置有真空吸附孔，用于抽取所述硅片和所述静压垫之间的空气，部分所述微孔复用为所述真空吸附孔。
7.根据权利要求1所述的双面研磨装置，其特征在于，还包括：
去离子水提供结构，多个所述微孔通过管道与所述去离子水提供结构连接；
第三控制单元，用于控制所述去离子水提供结构以一定的流速提供去离子水，以在研磨前和研磨过程中清洗所述第一区域。
8.一种双面研磨方法，其特征在于，采用权利要求1-7任一项所述的双面研磨装置进行，包括：
通过流体静压，非接触支撑硅片；
通过磨轮对硅片的相对的两面进行研磨；
控制研磨后的硅片向靠近所述静压垫的方向移动至第一位置，在所述第一位置处，所述硅片与所述静压垫之间的距离位于预设阈值内；
控制多个所述微孔喷射雾状液体，以利用液体表面张力非接触吸附硅片；
通过机械臂取走研磨后的硅片。
9.根据权利要求8所述的双面研磨方法，其特征在于，采用如权利要求7所述的双面研磨装置，所述方法还包括：控制所述去离子水提供结构以一定的流速提供去离子水，以在研磨前和研磨过程中清洗所述静压垫。
10.根据权利要求8所述的双面研磨方法，其特征在于，通过机械臂取走研磨后的硅片之前，所述方法还包括：抽取所述硅片和所述静压垫之间的空气，真空吸附硅片。
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