CN114227526B - 一种研磨载台、研磨装置、研磨方法及硅片 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例公开了一种研磨载台、研磨装置、研磨方法及硅片；所述研磨载台包括：多个承载盘，用于承载硅片；其中，任意相邻两个所述承载盘之间设置有隔断壁；设置于所述隔断壁一侧的滚筒毛刷，所述滚筒毛刷用于刷洗所述研磨载台和所述硅片；相对于所述滚筒毛刷设置于所述隔断壁另一侧的液刀，所述液刀用于防止研磨过程中的研磨废液外溢至待研磨硅片的表面。

Description

一种研磨载台、研磨装置、研磨方法及硅片
技术领域
本发明实施例涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种研磨载台、研磨装置、研磨方法及硅片。
背景技术
硅片作为半导体元件制造的材料，是目前国内市场紧缺的资源。一般情况下，多晶硅通过重熔拉晶，切片，倒角，研磨，抛光，清洗等工序后，即可获得表面光滑平坦，边缘整齐的芯片级硅片。其中，研磨工序是去除硅片切片痕迹，表面损伤层以及释放前道工序加工内应力的重要工序。因此，研磨工序在整个硅片生产流程中占据着重要地位。
硅片的研磨工艺主要是在硅片切割完成后，对其背面的厚度进行减薄以便于后续封装测试的工艺。可以理解地，在硅片的研磨加工过程中能够提高硅片表面的平坦度以便于进行后续的抛光工序。但是，现有的用于硅片的研磨装置中需要单独设置清洗机构，以在硅片研磨开始前及研磨结束后，采用清洗机构对硅片和研磨载台进行清洗，再通过水汽双流体喷嘴冲洗硅片及研磨载台表面残留的研磨废液；现有的研磨装置中包含的机构较多，安装复杂，容易出现故障进而造成宕机，影响硅片的生产效率；同时，现有的研磨装置中相邻两个承载盘之间采用条形硅胶条或简单的板形条刷进行隔断，这两种隔断方式密封性能差，在硅片的研磨过程中容易造成研磨废液外溢至待研磨的硅片处，造成硅片及承载盘的二次污染。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例期望提供一种研磨载台、研磨装置、研磨方法及硅片；能够节省设计空间的同时，缩短硅片的研磨加工时间，提高了硅片的研磨效率；另一方面，能够防止研磨废液发生外溢，降低硅片表面产生凹坑或者水渍的概率。
本发明实施例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研磨载台，所述研磨载台包括：
多个承载盘，用于承载硅片；其中，任意相邻两个所述承载盘之间设置有隔断壁；
设置于所述隔断壁一侧的滚筒毛刷，所述滚筒毛刷用于刷洗所述研磨载台和所述硅片；
相对于所述滚筒毛刷设置于所述隔断壁另一侧的液刀，所述液刀用于防止研磨过程中的研磨废液外溢至待研磨硅片的表面。
第二方面，本发明实施例提供了一种研磨装置，所述研磨装置包括：
根据第一方面所述的研磨载台；
第一驱动机构，用于在研磨过程中驱动所述研磨载台绕第一轴线X旋转；
研磨头，用于研磨硅片；
第二驱动机构，用于在研磨过程中驱动所述研磨头绕第二轴线Y旋转。
第三方面，本发明实施例提供了一种研磨方法，所述研磨方法能够应用于第二方面所述的研磨装置，所述研磨方法包括：
将多片待研磨硅片分别放置于研磨载台内对应的承载盘中并依次研磨每个所述承载盘内的硅片；
在研磨开始前，打开液刀上的多个水汽双流体喷嘴，以在所述硅片的研磨过程中冲洗所述承载盘内产生的碎屑及研磨废液；
当任一所述承载盘内的硅片研磨完成后，通过第一驱动机构驱动所述研磨载台绕第一轴线X旋转使得所述承载盘的位置发生交换以研磨下一个所述承载盘内的硅片；
在所述承载盘的交换过程中，调整滚筒毛刷的下压量以通过所述滚筒毛刷刷洗所述硅片和所述研磨载台，并通过所述水汽双流体喷嘴冲洗研磨完成的硅片及待研磨的硅片。
第四方面，本发明实施例提供了一种硅片，所述硅片由第三方面所述的研磨方法研磨得到。
本发明实施例提供了一种研磨载台、研磨装置、研磨方法及硅片；该研磨载台中将滚筒毛刷和液刀集成设置在研磨载台的隔断壁上，节省了安装空间。同时，采用液刀拦截研磨废液，能够防止研磨废液外溢至待研磨硅片表面，降低了硅片二次污染的概率。
附图说明
图1为本发明实施例提供的现有的研磨装置结构示意图；
图2为本发明实施例提供的现有的研磨载台结构示意图；
图3为本发明实施例提供的现有的研磨装置中采用的清洗机构结构组成示意图；
图4为本发明实施例提供的一种研磨载台结构示意图；
图5为本发明实施例提供的压入量调节单元安装位置示意图；
图6为本发明实施例提供的液刀的安装位置示意图；
图7为本发明实施例提供的另一种研磨载台结构示意图；
图8为本发明实施例提供的一种研磨装置结构示意图；
图9为本发明实施例提供的一种研磨方法流程示意图；
图中：11-研磨载台；12-第一驱动机构；13-研磨头；14-第二驱动机构；15-隔断装置；111-承载盘；16-清洗机构；161-毛刷；162-刷槽；163-第三驱动机构；112-隔断壁；113-滚筒毛刷；114-液刀；115-控制单元；1141-水汽双流体喷嘴；116-压入量调节单元；117-动力单元。
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。
参见图1，其示出了现有的研磨装置1的结构示意图。如图1所示，研磨装置1主要包括：
研磨载台11A，用于承载硅片W；
第一驱动机构12，用于在研磨过程中驱动研磨载台11A绕第一轴线X旋转；
研磨头13，用于研磨硅片W的表面；
第二驱动机构14，用于在研磨过程中驱动研磨头13绕第二轴线Y旋转。
需要说明的是，如图2所示，研磨载台11A上设置有多个承载盘111，每个承载盘111中均能够承载一片或多片硅片W，当其中一个承载盘111中的硅片W被研磨头13研磨时，其余承载盘111中的硅片W处于待研磨状态。当任一承载盘111中的硅片W研磨完成后，通过第一驱动机构12驱动研磨载台11绕第一轴线X转动，以研磨下一个承载盘111中的待研磨硅片W。可以理解地，在具体加工过程中，每个承载盘111内设置有硅片载体（图中未示出）用于承载硅片W。需要说明的是，在图2中仅示出了研磨载台11A上限定有两个承载盘111，但是在本发明实施例中并不限定研磨载台11A上的承载盘111的数量，具体以实际加工需求为准。
此外，如图1和图2所示，在相邻两个承载盘111的之间的隔断处设置有隔断装置15，以将处于研磨状态的硅片W与待研磨的硅片W隔断。可以理解地，在具体研磨加工过程中，当图2中的承载盘111A中的硅片W处于研磨状态时，研磨废液能够被隔断装置15拦截，以避免研磨废液外溢至承载有待研磨硅片W的承载盘111B中，进而防止待研磨硅片W造成二次污染；但是在研磨装置1中，隔断装置15通常为条形硅胶条或板形条刷，密封性能差，易造成承载盘111A中的研磨废液在长期研磨加工过程中仍然会外溢至承载盘111B中，以对待研磨的硅片W造成二次污染。
此外，可以理解地，在研磨装置1中还设置有如图3所示的清洗机构16，需要说明的是，清洗机构16主要包括毛刷161，刷槽162及第三驱动机构163；其中，毛刷161用于刷洗硅片W及研磨载台11的表面；刷槽162用于容纳毛刷161以保湿毛刷161；第三驱动机构163用于驱动毛刷161转动至硅片W上方以刷洗硅片W，以及驱动毛刷161转动至刷槽162中以进行保湿操作。
另一方面，在现有的研磨装置1中还包括双流体喷嘴（图中未示出），用于向研磨完成的硅片W表面喷射去离子水以冲洗硅片W表面残留的研磨废液。
基于上述阐述，可以理解的是，在现有的研磨装置1，机构较多，安装过程复杂，容易出现故障以造成停机进而影响生产进度；并且比较多的机构运动也延长了硅片的研磨时间以及硅片研磨作业的节拍时间（tack time）。因此，参见图4，其示出了本发明实施例提供的一种研磨载台11，所述研磨载台11包括：
多个承载盘111，用于承载硅片W；其中，任意相邻两个所述承载盘111之间设置有隔断壁112；
设置于所述隔断壁112一侧的滚筒毛刷113，所述滚筒毛刷113用于刷洗所述研磨载台11和所述硅片W；
相对于所述滚筒毛刷113设置于所述隔断壁112另一侧的液刀114，所述液刀114用于防止研磨过程中研磨废液外溢至待研磨硅片W表面。
需要说明的是，在研磨载台11的旋转过程中，滚筒毛刷113和液刀114不随着研磨载台11的旋转而发生转动。
此外，需要说明的是，在具体实施过程中，为了便于安装和拆卸，可以在隔断壁112的一侧设置如图4所示的一组滚筒毛刷113；而相对于滚筒毛刷113，在隔断壁112的另一侧设置如图4所示的一组液刀114。
对于图4所示的研磨载台11，将滚筒毛刷113和液刀114集成设置在研磨载台11的隔断壁112上，节省了机构的安装空间。同时，采用液刀114拦截研磨废液，能够防止研磨废液外溢至待研磨硅片W表面，降低了硅片W二次污染的概率。
对于图4所示的研磨载台11，在一些可能的实现方式中，如图5所示，所述研磨载台11还包括与所述滚筒毛刷113连接的控制单元115，所述控制单元115用于驱动所述滚筒毛刷113能够绕自身的轴线Z进行转动。具体来说，控制单元115可以为电动马达或者驱动齿轮以驱动滚筒毛刷113高速旋转，进而有效刷洗硅片W和研磨载台11。需要说明的是，滚筒毛刷113的转动方向不局限于图5中所示的逆时针方向，也可以绕顺时针方向进行转动。
对于图4所示的研磨载台11，在一些可能的实现方式中，如图5所示，所述研磨载台11还包括与所述滚筒毛刷113连接的压入量调节单元116，所述压入量调节单元116用于在研磨结束后通过调整所述滚筒毛刷113的下降距离以使得所述滚筒毛刷113与所述研磨载台11的表面相接触以刷洗所述研磨载台11及所述硅片W。可以理解的是，压入量调节单元116具体可以为距离传感器，用于检测滚筒毛刷113表面与研磨载台11表面或者硅片W表面之间的距离，以保证滚筒毛刷113以设定的下降距离压于研磨载台11的表面，进而对研磨载台11和硅片W进行刷洗。
对于图4所示的研磨载台11，在一些可能的实现方式中，如图6所示，所述液刀114被设置成与所述研磨载台11表面之间的夹角为45度至60度。需要说明的是，图6示例性地示出了沿图4中的实线箭头B观察到的液刀114与研磨载台11之间的位置关系。可以理解的是，液刀114与研磨载台11表面之间呈倾斜设置时，在硅片W的研磨过程中，可以最大程度地拦截研磨废液外溢至暂存有待研磨硅片W的承载盘111，进而防止研磨废液对暂存待研磨硅片的承载盘111及待研磨硅片W造成二次污染。
对于图4所示的研磨载台11，在一些可能的实现方式中，如图4所示，所述液刀114上设置有多个水汽双流体喷嘴1141，用于分别向所述研磨载台11和所述硅片W喷射去离子水以冲洗所述硅片W和所述研磨载台11。
对于上述可能的实现方式，在一些示例中，如图7所示，所述研磨载台11还包括与所述液刀114连接的动力单元117，所述动力单元117用于保证所述水汽双流体喷嘴1141呈常开状态。可以理解的是，在整个研磨过程中，水汽双流体喷嘴1141呈常开状态能够保证在研磨过程中向承载盘111喷射去离子水以冲洗承载盘111内产生的碎屑及研磨废液；当研磨结束，研磨载台11需要旋转以研磨下一个承载盘111内的硅片W，因此在研磨载台11旋转交换的过程中，水汽双流体喷嘴1141也能够喷射去离子水冲洗研磨完成的硅片W和待研磨硅片W，以防止硅片W表面产生凹坑或者残留水渍等。具体来说，动力单元可以为高压水泵。
其次，如图8所示，本发明实施例还提供了一种研磨装置8，所述研磨装置8包括：
根据前述技术方案所述的研磨载台11；
第一驱动机构12，用于在研磨过程中驱动所述研磨载台11绕第一轴线X旋转；
研磨头13，用于研磨硅片W；
第二驱动机构14，用于在研磨过程中驱动所述研磨头13绕第二轴线Y旋转。
另外，如图9所示，本发明实施例还提供了一种研磨方法，所述研磨方法能够应用于前述技术方案所述的研磨装置8，所述研磨方法包括：
S901、将多片待研磨硅片分别放置于研磨载台内对应的承载盘中并依次研磨每个所述承载盘内的硅片；
S902、在研磨开始前，打开液刀上的多个水汽双流体喷嘴，以在所述硅片的研磨过程中冲洗所述承载盘内产生的碎屑及研磨废液；
S903、当任一所述承载盘内的硅片研磨完成后，通过第一驱动机构驱动所述研磨载台绕第一轴线X旋转使得所述承载盘的位置发生交换以研磨下一个所述承载盘内的硅片；
S904、在所述承载盘的交换过程中，调整滚筒毛刷的下压量以通过所述滚筒毛刷刷洗所述硅片和所述研磨载台，并通过所述水汽双流体喷嘴冲洗研磨完成的硅片及待研磨的硅片。
最后，本发明实施例还提供了一种硅片，所述硅片由根据图8所述的研磨方法研磨得到。
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 (8)

1.一种研磨载台，其特征在于，所述研磨载台包括：
多个承载盘，用于承载硅片；其中，任意相邻两个所述承载盘之间设置有隔断壁；
设置于所述隔断壁一侧的滚筒毛刷，所述滚筒毛刷用于刷洗所述研磨载台和所述硅片；
与所述滚筒毛刷集成设置于所述隔断壁上，且相对于所述滚筒毛刷设置于所述隔断壁另一侧的液刀，所述液刀用于防止研磨过程中的研磨废液外溢至待研磨硅片的表面；
其中，所述液刀被设置成与所述研磨载台表面之间的夹角为45度至60度；
其中，在所述研磨载台的旋转过程中，所述滚筒毛刷和所述液刀不随着所述研磨载台的旋转而发生转动。
2.根据权利要求1所述的研磨载台，其特征在于，所述研磨载台还包括与所述滚筒毛刷连接的控制单元，所述控制单元用于驱动所述滚筒毛刷能够绕自身的轴线Z进行转动。
3.根据权利要求1所述的研磨载台，其特征在于，所述研磨载台还包括与所述滚筒毛刷连接的压入量调节单元，所述压入量调节单元用于在研磨结束后通过调整所述滚筒毛刷的下降距离以使得所述滚筒毛刷与所述研磨载台的表面相接触以刷洗所述研磨载台及所述硅片。
4.根据权利要求1所述的研磨载台，其特征在于，所述液刀上设置有多个水汽双流体喷嘴，用于分别向所述研磨载台和所述硅片喷射去离子水以冲洗所述硅片和所述研磨载台。
5.根据权利要求4所述的研磨载台，其特征在于，所述研磨载台还包括与所述液刀连接的动力单元，所述动力单元用于保证所述水汽双流体喷嘴呈常开状态。
6.一种研磨装置，其特征在于，所述研磨装置包括：
根据权利要求1至5任一项所述的研磨载台；
第一驱动机构，用于在研磨过程中驱动所述研磨载台绕第一轴线X旋转；
研磨头，用于研磨硅片；
第二驱动机构，用于在研磨过程中驱动所述研磨头绕第二轴线Y旋转。
7.一种研磨方法，其特征在于，所述研磨方法能够应用于研磨装置，所述研磨装置包括根据权利要求1所述的研磨载台；其中，所述研磨载台包括与滚筒毛刷连接的控制单元，所述控制单元用于驱动所述滚筒毛刷能够绕自身的轴线Z进行转动；以及，所述研磨载台还包括与所述滚筒毛刷连接的压入量调节单元，所述压入量调节单元用于在研磨结束后通过调整所述滚筒毛刷的下降距离以使得所述滚筒毛刷与所述研磨载台的表面相接触以刷洗所述研磨载台及硅片；以及，所述研磨载台的液刀上设置有多个水汽双流体喷嘴，用于分别向所述研磨载台和所述硅片喷射去离子水以冲洗所述硅片和所述研磨载台；所述研磨载台还包括与所述液刀连接的动力单元，所述动力单元用于保证所述水汽双流体喷嘴呈常开状态；其中，所述研磨装置还包括：
第一驱动机构，用于在研磨过程中驱动所述研磨载台绕第一轴线X旋转；
研磨头，用于研磨硅片；
第二驱动机构，用于在研磨过程中驱动所述研磨头绕第二轴线Y旋转；
其中，所述研磨方法包括：
将多片待研磨硅片分别放置于研磨载台内对应的承载盘中并依次研磨每个所述承载盘内的硅片；
在研磨开始前，打开液刀上的多个水汽双流体喷嘴，以在所述硅片的研磨过程中冲洗所述承载盘内产生的碎屑及研磨废液；
当任一所述承载盘内的硅片研磨完成后，通过第一驱动机构驱动所述研磨载台绕第一轴线X旋转使得所述承载盘的位置发生交换以研磨下一个所述承载盘内的硅片；
在所述承载盘的交换过程中，调整滚筒毛刷的下压量以通过所述滚筒毛刷刷洗所述硅片和所述研磨载台，并通过所述水汽双流体喷嘴冲洗研磨完成的硅片及待研磨的硅片。
8.一种硅片，其特征在于，所述硅片由根据权利要求7所述的研磨方法研磨得到。
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