CN115922484B - 边缘抛光装置和边缘抛光方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种边缘抛光装置，包括承载待抛光件的承载面，抛光鼓和与所述抛光鼓枢接的多个连接杆，每个所述连接杆的两端分别设置有抛光垫和配重锤，所述连接杆上还设置有用于在所述抛光鼓旋转过程中自动调整所述连接杆与所述抛光鼓的外周面之间的角度的调节结构。通过所述调节结构的设置，可以在抛光过程中动态调整，提高对硅片边缘进行抛光的多个抛光垫对硅片的作用力的均匀性，避免由于抛光垫与硅片边缘之间的作用力不均匀，导致硅片边缘轮廓发生变化，甚至破片问题的发生。

Description

边缘抛光装置和边缘抛光方法

技术领域

本发明涉及抛光技术领域，尤其涉及一种边缘抛光装置和边缘抛光方法。

背景技术

随着半导体产业的飞速发展，对硅片边缘的要求越来越高，边缘抛光对硅0片加工起到很关键的作用。边缘抛光的主要工作原理是通过真空吸盘吸附固定硅片，通过旋转的抛光鼓和硅片进行相对运动对硅片进行化学机械抛光。

目前在抛光硅片边缘时，抛光鼓外周上安装有硅片边缘抛光结构，该结构的连杆固定在抛光鼓上，连杆的两端分别设置有配重锤和抛光垫，当抛光鼓旋

转时，安装在其上的连杆随即一起旋转，配重锤在旋转时产生离心力，该离心5力对连杆形成转矩，从而使得抛光垫靠近并与硅片边缘接触，实现对硅片边缘的抛光。但是目前的边缘抛光存在以下问题：

由于机械臂在放置硅片的时候存在精度差异，硅片位置会偏移，从而造成硅片的中心点偏离真空吸盘的中心点，导致抛光垫和硅片边缘接触作用力不均匀，从而造成硅片边缘轮廓发生变化，甚至破片。

0若硅片本身形貌不是完美圆形，如有点偏椭圆，也会导致抛光垫和硅片边缘接触作用力不均匀，从而造成硅片边缘轮廓发生变化，甚至破片。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种边缘抛光装置，解决在抛光过程5中，抛光垫与硅片边缘之间的作用力不均匀，导致硅片边缘轮廓发生变化，甚至破片的问题。

为了达到上述目的，本发明实施例采用的技术方案是：一种边缘抛光装置，包括承载待抛光件的承载面，抛光鼓和与所述抛光鼓枢接的多个连接杆，每个所述连接杆的两端分别设置有抛光垫和配重锤，所述连接杆上还设置有用于在所述抛光鼓旋转过程中自动调整所述连接杆与所述抛光鼓的外周面之间的角度的调节结构。

可选的，所述调节结构包括与每个所述配重锤连接的定滑轮，以及将多个所述定滑轮串联在一起的弹性钢线。

可选的，所述弹性钢线的最大弹力小于所述配重锤旋转时的离心力。

可选的，所述弹性钢线与多个所述定滑轮连接的连接点的连线形成的环形结构与所述抛光鼓的承载面相平行。

可选的，在所述抛光鼓的旋转过程中，所述弹性钢线具有第一状态和第二状态；

在所述第一状态下，多个所述连接杆与所述抛光鼓的外周面之间的角度相同，所述弹性钢线形成的环形结构呈圆形，并且所述弹性钢线对每个所述配重锤施加的弹力相同；

在所述第二状态下，多个所述连接杆中包括第一连接杆，所述第一连接杆与所述抛光鼓的外周面之间的第一角度大于或小于除所述第一连接杆之外的其余任一连接杆与所述抛光鼓的外周面之间的第二角度，所述弹性刚线对所述第一连接杆施加靠近或远离所述抛光鼓的方向的力，以减小所述第一角度和所述第二角度之间的差值。

可选的，所述连接杆的中部与所述抛光鼓枢接。

本发明实施例还提供一种基于上述边缘抛光装置的边缘抛光方法，所述调节结构包括与每个所述配重锤连接的定滑轮，以及用于将多个所述定滑轮串联在一起的弹性钢线；

所述抛光方法包括如下步骤：

固定边缘待抛光的待抛光件；

转动抛光鼓，连接杆在离心力的作用下旋转，使得所述连接杆上的抛光垫靠近并与所述待抛光件的边缘接触，抛光所述待抛光件的边缘；

多个所述连接杆中的第一连接杆与所述抛光鼓的外周面之间的第一角度大于除所述第一连接杆之外的其余任一连接杆与所述抛光鼓的外周面之间的第二角度时，所述弹性刚线对所述第一连接杆施加靠近所述抛光鼓的方向的力，以减小所述第一角度和所述第二角度之间的差值；或者

多个所述连接杆中的第一连接杆与所述抛光鼓的外周面之间的第一角度小于除所述第一连接杆之外的其余任一连接杆与所述抛光鼓的外周面之间的第二角度时，所述弹性刚线对所述第一连接杆施加远离所述抛光鼓的方向的力，以减小所述第一角度和所述第二角度之间的差值。

本发明的有益效果是：通过所述调节结构的设置，可以在抛光过程中动态调整，提高对硅片边缘进行抛光的多个抛光垫对硅片的作用力的均匀性，避免由于抛光垫与硅片边缘之间的作用力不均匀，导致硅片边缘轮廓发生变化，甚至破片问题的发生。

附图说明

图1表示本发明实施例中的边缘抛光装置的结构示意图一；

图2表示本发明实施例中的边缘抛光装置的结构示意图二；

图3表示连接的结构示意图；

图4配重锤的受力状态示意图。

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-图4，本实施例提供一种边缘抛光装置，包括承载待抛光件的承载面，抛光鼓1和与所述抛光鼓1枢接的多个连接杆2，每个所述连接杆2的相对的两端设置有抛光垫3和配重锤4，所述连接杆2上还设置有用于在所述抛光鼓1旋转过程中自动调整所述连接杆2与所述抛光鼓1的外周面之间的角度(参考图2中的θ，需要说明的是，图2中未示出调节结构)的调节结构。

图2中表示的两个连接杆与所述抛光鼓的外周面之间的角度θ不同，则相应的抛光垫3对待抛光件(本实施例中待抛光件即硅片)的接触作用力不同。本实施例中增设所述调节结构，可以实现所述抛光鼓1的旋转过程中，调节所述连接杆2与所述抛光鼓1的外周面之间的角度，从而调节相应的抛光垫3与待抛光件的接触作用力，以提高各抛光垫3与待抛光件之间的接触作用力的均匀性，避免由于抛光垫3与硅片边缘之间的作用力不均匀，导致硅片边缘轮廓发生变化，甚至破片问题的发生。

本实施例中示例性的，所述调节结构包括与每个所述配重锤4连接的定滑轮5，以及将多个所述定滑轮5串联在一起的弹性钢线6。

所述定滑轮5与所述配重锤4固定连接，使得所述定滑轮5和所述配重锤4同步运动。

在抛光过程中，所述抛光鼓1旋转，所述配重锤4受到离心力，从而使得所述抛光垫3向待抛光件10靠近并对待抛光件10的边缘进行抛光，一般情况下，待抛光件10是规则的圆形，则多个连接杆2与抛光鼓1的外周面之间的角度是相同的，各抛光垫3对待抛光件10的接触作用力是相同的。但是当待抛光件10的位置发生偏移，或者所述待抛光件10的形状为不规则的圆形时，多个所述抛光垫3中必然存在第一抛光垫，第一抛光垫与待抛光件10之间的接触作用力与其他抛光垫3和待抛光件10之间的接触作用力不同，与所述第一抛光垫相对应的连接杆2与所述抛光鼓1的外周面之间的角度变大或变小。所述定滑轮5和所述弹性钢线6的设置，可以对所述连接杆2与所述抛光鼓1的外周面之间的角度进行调整，在部分所述连接杆2与所述抛光鼓1的外周面之间的角度变大时，对相应的配重锤4施加靠近所述抛光鼓的方向上的拉伸力，以减小所述连接杆2与所述抛光鼓1的外周面之间的角度，在部分所述连接杆2与所述抛光鼓1的外周面之间的角度变小时，对相应的配重锤4施加远离所述抛光鼓的方向上的伸展力，以增大所述连接杆2与所述抛光鼓1的外周面之间的角度，即对所述抛光垫3对待抛光件10的接触作用力进行调整，提高待抛光件10的边缘受力的均匀性。

需要说明的是，在待抛光件10的位置未发生偏移，且待抛光件10为规则的圆形时，所述抛光鼓1在预设速度下旋转，所述连接杆2随之同步旋转，所述配重锤4具有预设的离心力，即所述配重锤4在预设的离心运动半径下进行离心运动，此时，所述弹性钢线6对所述连接杆2的力为零，所述弹性钢线6的形状为规则的圆形，设定此时连接杆2与所述抛光鼓1的外周面之间的角度为第一角度。当待抛光件10的位置发生偏移，和/或待抛光件10为不规则的圆形时，则多个连接杆2中存在至少一个第一连接杆，第一连接杆上的配重锤4的离心运动半径会发生变化，即第一连接杆与所述抛光鼓1的外周面之间的角度会发生变化，设定第一连接杆与所述抛光鼓1的外周面之间的角度为第二角度(连接杆的中部与抛光鼓枢接，连接杆可围绕其与抛光鼓的连接点旋转，使得抛光垫靠近或远离待抛光件)，则此时，所述弹性刚线的形状发生改变，在对应于所述第一连接杆的第一区域，所述弹性刚线向靠近所述抛光鼓1的方向内凹，或者向远离所述抛光鼓1的方向凸起，所述第一区域会受到反作用力，具体的，若所述弹性刚线向靠近所述抛光鼓1的方向内凹，则在所述弹性钢线6的弹性作用下，所述第一区域受到向远离所述抛光鼓1的方向上的伸展作用力，从而增大所述第一连接杆与所述抛光鼓1的外周面之间的角度，若所述弹性刚线向远离所述抛光鼓1的方向凸起，则在所述弹性钢线6的弹性作用下，所述第一区域受到向靠近所述抛光鼓1的方向的拉伸作用力，从而减小所述第一连接杆与所述抛光鼓1的外周面之间的角度，从而实现所述抛光垫3对待抛光件10的接触作用力的动态调整，避免由于抛光垫3与硅片边缘之间的作用力不均匀，导致硅片边缘轮廓发生变化，甚至破片问题的发生。

参考图4，F为配重锤4重力，F1为离心力，在配重锤4的质量和转速不变的情况下F1为定值，F1＝mv²/r(离心力与半径呈线性负相关，但与速度呈指数正相关)，其中，m为配重锤4重量，v为转速，r为离心运动的半径。

F2为连杆拉力，F3为弹性钢线6拉力，θ为硅片(即待抛光件10)边缘与连接杆2之间夹角(即连接杆2与抛光鼓1的外周面之间的角度)，力分解到水平方向为硅片边缘受力F4＝F1-cosθF3，式中，当θ偏小时，弹性钢线6对定滑轮5有相对伸展作用，致使弹性钢线6的拉力F3减小；当θ逐渐偏大时，弹性钢线6对定滑轮5有拉伸作用，致使F3逐渐增大，由于cosθ的大小与F3大小成反比，因此cosθF3的大小可近似保持不变，所以在一定程度上，弹性钢线6和定滑轮5的组合具有对连接杆2进行动态调节的作用，保证了抛光垫3对硅片边缘的力F4恒定。

示例性的，多个所述定滑轮5位于同一平面上，且多个所述定滑轮5所在的平面与多个所述配重锤4所在的平面相平行，以保证缠绕于定滑轮5上的弹性钢线6对所述配重锤4的施加力的方向的统一。

示例性的，所述弹性钢线6的最大弹力小于所述配重锤4旋转时的离心力。

示例性的，所述弹性钢线6与多个所述配重锤4连接的连接点的连线形成的环形结构与所述抛光鼓1的承载面相平行。

示例性的，在所述抛光鼓1的旋转过程中，所述弹性钢线6具有第一状态和第二状态；

在所述第一状态下，多个所述连接杆2与所述抛光鼓1的外周面之间的角度相同，所述弹性钢线6形成的环形结构呈圆形，并且所述弹性钢线6对每个所述配重锤4施加的弹力相同；

在所述第二状态下，多个所述连接杆2中包括第一连接杆，所述第一连接杆与所述抛光鼓1的外周面之间的第一角度大于或小于除所述第一连接杆之外的其余任一连接杆2与所述抛光鼓1的外周面之间的第二角度，所述弹性刚线对所述第一连接杆施加靠近或远离所述抛光鼓的方向的力，以减小所述第一角度和所述第二角度之间的差值。

所述第一状态即正常抛光工作状态，而所述第二状态即发生异常，例如待抛光件10的位置发生偏移，或者待抛光件10为不规则的圆形等。

在所述第一状态下，所述弹性钢线6不产生作用力，在所述第二状态下，所述弹性钢线6对与待抛光件10的接触作用力发生改变的抛光垫3进行调整，即调整相应的连接杆2和抛光鼓1的外周面之间的角度，进而调整相应的抛光垫3与待抛光件10之间的接触作用力。多个所述连接杆2中包括第一连接杆，所述第一连接杆与所述抛光鼓1的外周面之间的第一角度大于除所述第一连接杆之外的其余任一连接杆2与所述抛光鼓1的外周面之间的第二角度，所述弹性刚线对所述第一连接杆施加靠近所述抛光鼓的方向的力，以减小所述第一角度和所述第二角度之间的差值；多个所述连接杆2中包括第一连接杆，所述第一连接杆与所述抛光鼓1的外周面之间的第一角度小于除所述第一连接杆之外的其余任一连接杆2与所述抛光鼓1的外周面之间的第二角度，所述弹性刚线对所述第一连接杆施加远离所述抛光鼓的方向的力，以减小所述第一角度和所述第二角度之间的差值。

示例性的，所述连接杆2的中部与所述抛光鼓1枢接。所述连接杆2通过销轴与所述抛光鼓1连接，以实现所述连接杆2与所述抛光鼓1之间的枢接。所述连接杆2的中部与所述抛光鼓1枢接，所述连接杆2可围绕其与所述抛光鼓1的连接点旋转，使得所述抛光垫靠近或远离待抛光件。

本发明实施例还提供一种基于上述边缘抛光装置的边缘抛光方法，所述调节结构包括与每个所述配重锤连接的定滑轮，以及用于将多个所述定滑轮串联在一起的弹性钢线；

所述抛光方法包括如下步骤：

固定边缘待抛光的待抛光件；

转动抛光鼓，连接杆在离心力的作用下旋转，使得所述连接杆上的抛光垫靠近并与所述待抛光件的边缘接触，抛光所述待抛光件的边缘；

多个所述连接杆中的第一连接杆与所述抛光鼓的外周面之间的第一角度大于除所述第一连接杆之外的其余任一连接杆与所述抛光鼓的外周面之间的第二角度时，所述弹性刚线对所述第一连接杆施加靠近所述抛光鼓的方向的力，以减小所述第一角度和所述第二角度之间的差值；或者

多个所述连接杆中的第一连接杆与所述抛光鼓的外周面之间的第一角度小于除所述第一连接杆之外的其余任一连接杆与所述抛光鼓的外周面之间的第二角度时，所述弹性刚线对所述第一连接杆施加远离所述抛光鼓的方向的力，以减小所述第一角度和所述第二角度之间的差值。

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 (5)

1.一种边缘抛光装置，包括承载待抛光件的承载面，抛光鼓和与所述抛光鼓枢接的多个连接杆，每个所述连接杆的两端分别设置有抛光垫和配重锤，其特征在于，所述连接杆上还设置有用于在所述抛光鼓旋转过程中自动调整所述连接杆与所述抛光鼓的外周面之间的角度的调节结构；

所述调节结构包括与每个所述配重锤连接的定滑轮，以及用于将多个所述定滑轮串联在一起的弹性钢线；

在所述抛光鼓的旋转过程中，所述弹性钢线具有第一状态和第二状态；

在所述第一状态下，多个所述连接杆与所述抛光鼓的外周面之间的角度相同，所述弹性钢线形成的环形结构呈圆形，并且所述弹性钢线对每个所述配重锤施加的弹力相同；

在所述第二状态下，多个所述连接杆中包括第一连接杆，所述第一连接杆与所述抛光鼓的外周面之间的第一角度大于或小于除所述第一连接杆之外的其余任一连接杆与所述抛光鼓的外周面之间的第二角度，所述弹性刚线对所述第一连接杆施加靠近或远离所述抛光鼓的方向的力，以减小所述第一角度和所述第二角度之间的差值。

2.根据权利要求1所述的边缘抛光装置，其特征在于，所述弹性钢线的最大弹力小于所述配重锤旋转时的离心力。

3.根据权利要求1所述的边缘抛光装置，其特征在于，所述弹性钢线与多个所述定滑轮连接的连接点的连线形成的环形结构与所述承载面相平行。

4.根据权利要求1所述的边缘抛光装置，其特征在于，所述连接杆的中部与所述抛光鼓枢接。

5.一种基于权利要求1-4任一项所述的边缘抛光装置的边缘抛光方法，其特征在于，所述调节结构包括与每个所述配重锤连接的定滑轮，以及用于将多个所述定滑轮串联在一起的弹性钢线；

所述抛光方法包括如下步骤：

固定边缘待抛光的待抛光件；

转动抛光鼓，连接杆在离心力的作用下旋转，使得所述连接杆上的抛光垫靠近并与所述待抛光件的边缘接触，抛光所述待抛光件的边缘；

多个所述连接杆中的第一连接杆与所述抛光鼓的外周面之间的第一角度大于除所述第一连接杆之外的其余任一连接杆与所述抛光鼓的外周面之间的第二角度时，所述弹性刚线对所述第一连接杆施加靠近所述抛光鼓的方向的力，以减小所述第一角度和所述第二角度之间的差值；或者

多个所述连接杆中的第一连接杆与所述抛光鼓的外周面之间的第一角度小于除所述第一连接杆之外的其余任一连接杆与所述抛光鼓的外周面之间的第二角度时，所述弹性刚线对所述第一连接杆施加远离所述抛光鼓的方向的力，以减小所述第一角度和所述第二角度之间的差值。