CN116175382B - 一种用于降低双面抛光设备碎片风险的检测装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种用于降低双面抛光设备碎片风险的检测装置和方法，检测装置包括：用于支承检测装置的其他单元的固定柱；沿竖直方向相互平行地布置的至少一个硅片固定单元，至少一个硅片固定单元中的一个硅片固定单元用于承载一个硅片；应力施加单元，应力施加单元用于向硅片固定单元施加大小可调节的挤压力，挤压力通过硅片固定单元传递至硅片以使得硅片发生形变，应力施加单元经配置成能够重复向硅片固定单元施加挤压力然后减压直至硅片不受力的过程至少两次；检测单元，检测单元用于检测硅片表面是否出现裂纹或者碎片。通过筛选出不满足形变要求的硅片，降低在双面抛光过程中的碎片风险。
Description
技术领域
本发明涉及硅片检测领域，尤其涉及一种用于降低双面抛光设备碎片风险的检测装置和方法。
背景技术
近年来，随着半导体行业的发展，对硅片的平坦度提出了更高的要求，除了目前为止作为平坦度评估指标的GBIR(整体背面一基准理想平面/范围Global，Backsurface-referenced Ideal plane/Range)、SFQR(部位正面基准最小二乘/范围，SiteFrontsurface referenced least Squares/Range)、SBIR(部位背面一基准理想平面/范围，Site Backsurface-referenced Ideal plane/Range)等，也开始使用以下新的指标：评估硅片平坦度的ROA(塌边量，Roll Off Amount)，也称为边缘塌边量(Edge Roll OffAmount)、ESFQR(边缘部位正面基准最小二乘/范围，Edge Site Frontsurface referencedleast Squares/Range)；评估曲率变化的ZDD(Z高度双重微分，Z-Height DoubleDifferentiation)。
双面抛光工艺是硅片获得局部平坦化和全局平坦化的最有效办法之一，然而在双面抛光工艺的前序工艺中，硅片会受到较多冲击，导致硅片上容易形成伤痕，例如，在进行磨削处理或研磨处理时，硅片的端部抵接于保持件的内周面，所以硅片的端部受到了冲击。当硅片上形成伤痕时，硅片的破坏强度下降，从而导致在后续的双面抛光的工序中对硅片施加应力时，硅片具有破裂的可能，当硅片破裂时，需要对破裂的硅片进行回收作业以及对相应处理装置进行清扫、检查等，会产生巨大损失，并提高作业成本。
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降低双面抛光设备碎片风险的检测装置和方法，在进行双面抛光之前筛选出形变能力不好以及容易产生裂纹甚至碎裂的硅片，降低在双面抛光过程中的碎片风险。
本发明的技术方案是这样实现的：
第一方面，本发明提供了一种用于降低双面抛光设备碎片风险的检测装置，所述检测装置包括：固定柱，所述固定柱用于支承所述检测装置的其他单元；至少一个硅片固定单元，所述至少一个硅片固定单元沿竖直方向相互平行地布置，所述至少一个硅片固定单元中的一个硅片固定单元用于承载一个硅片；应力施加单元，所述应力施加单元用于向所述硅片固定单元施加大小可调节的挤压力，所述挤压力通过所述硅片固定单元传递至所述硅片以使得所述硅片发生形变，所述应力施加单元经配置成能够重复向所述硅片固定单元施加所述挤压力然后减压直至所述硅片不受力的过程至少两次；检测单元，所述检测单元用于检测所述硅片表面是否出现裂纹或者碎片。
第二方面，本发明还提供了一种用于降低双面抛光设备碎片风险的检测方法，所述检测方法适用于上述检测装置，所述检测方法包括以下步骤：将硅片放置在硅片固定单元内；依据所述硅片的尺寸以及双面抛光工艺要求设置挤压力的大小；应力施加单元向所述硅片固定单元施加所述挤压力，然后减压，直至所述硅片不受力，所述应力施加单元重复上述过程至少两次；检测单元检测所述硅片的表面是否出现裂纹或发生碎裂。
本发明实施例提供了一种用于降低双面抛光设备碎片风险的检测装置和方法，将硅片固定在硅片固定单元内，通过应力施加单元向硅片固定单元施加设定大小的挤压力以使得所述硅片固定单元变形，从而带动所述硅片形变，重复上述过程后，根据硅片是否出现裂纹或发生破碎完成对硅片的筛选，选择出符合形变能力要求的硅片，降低在双面抛光过程中的碎片风险。
附图说明
图1为本发明实施例的一种用于降低双面抛光设备碎片风险的检测装置的结构示意图；
图2为本发明实施例的一种用于降低双面抛光设备碎片风险的检测装置的俯视图；
图3为本发明实施例的一种用于降低双面抛光设备碎片风险的检测方法的流程图。
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。
在使用双面抛光设备连续加工硅片时，为了避免硅片在前序工艺中受到冲击而具有碎片的风险，通常采用人工挤压的方式进行甄别，具体的方式是工艺人员向上或者向下按压硅片的边缘，使得硅片的边缘相对于硅片的中心产生形变，通过重复上述过程，当硅片上出现裂纹或者硅片碎裂时说明该硅片不具有符合工艺要求的抗挤压能力，反之，当上述过程重复之后硅片没有出现上述的裂纹或者碎裂的现象，说明硅片符合工艺要求，在后续的双面抛光过程中不存在碎片的风险。上述通过人工挤压的方式甄别硅片存在诸多问题，例如，人工按压硅片边缘时用力不稳定，导致硅片的形变程度不同，而且人工甄别的方式容易出现遗漏的情况，有鉴于此，本发明实施例提供了一种用于降低双面抛光设备碎片风险的检测装置100。
参见附图1和附图2，所述检测装置100包括固定柱1、硅片固定单元2、应力施加单元3和检测单元(未示出)，所述硅片固定单元2用于承载硅片，所述应力施加单元3向所述硅片固定单元2施加一定大小的挤压力，在这里，所述挤压力指的是所述应力施加单元3主动向所述硅片固定单元2施加的作用力，所述硅片固定单元2在挤压力的作用下会产生变形从而带动所述硅片发生形变，所述检测单元检测所述硅片在形变之后是否产生裂纹或者发生破裂，以判定所述硅片的形变能力是否满足工艺需求。
所述固定柱1沿竖直方向设置，所述固定柱1用于支承和/或安装所述检测装置的其他单元，所述固定柱1呈类似柱状的结构。
所述硅片固定单元2用于承载硅片，参见附图1和附图2，所述硅片固定单元2固定安装在所述固定柱1上，一个所述硅片固定单元2能够承载一个硅片，所述检测装置100包括至少一个所述硅片固定单元2，当所述检测装置100包括不止一个硅片固定单元2时，参见附图1和附图2，其示意性地示出了所述检测装置100包括三个硅片固定单元2的结构示意图，三个硅片固定单元2沿着竖直方向布置，三个硅片固定单元2相互平行。参见附图2，其示出了硅片固定单元2的结构示意图，所述硅片固定单元2包括固定架21、固定盘22和固定带23。
参见附图2，所述固定架21固定安装在所述固定柱1上，所述固定架21垂直于所述固定柱1沿水平方向延伸；所述固定盘22用于直接承载硅片，所述固定盘22固定安装在所述固定架21的前端，所述固定架21与所述固定盘22的中心区域连接以保证所述固定盘22的中心区域相对于所述固定架21不产生任何位移，所述固定盘22外形呈矩形；参见附图2，所述固定带23的第一端A固定安装在所述固定架21的后端，所述固定带23的第二端B跨过所述固定盘22与所述固定架21的前端通过机械结构结合的方式固定连接，所述固定带23将所述硅片压紧在所述固定盘22上。示意性地，所述固定架21底部具有钩状结构，所述第二端B具有供所述钩状结构穿过的孔，通过所述钩状结构与所述孔实现所述固定带23与所述固定架21的固定连接。
所述固定带23具有一定的宽度，在将所述硅片压紧在所述固定盘22上的时候能够稳定硅片的位置防止硅片移动，在本发明的另一实施例中，所述固定盘22还具有用于容置所述硅片的卡槽221，所述卡槽221呈与所述硅片外形一致的圆形，当所述硅片放置在所述固定盘22上时，所述硅片被完全容置在所述卡槽221中，示意性地，当硅片为直径为300mm时，所述卡槽221为直径300mm的内切圆。在所述硅片固定单元2中，所述固定带23采用硅胶材质制成，由于所述固定带23直接压在所述硅片上，容易对硅片表面造成损伤，因此采用硅胶制成的固定带23比较柔软不会损伤硅片，并且能够减少对硅片造成的颗粒污染。另外，所述固定架21采用聚偏二氟乙烯材料制成，聚偏二氟乙烯材料具有高弹性，在保证形变量的同时，还能在不受力后恢复形变量以重复使用，聚偏二氟乙烯材料还具有质量轻、低摩擦系数等等的优点。
所述应力施加单元3用于向所述硅片施加挤压力，所述硅片在所述挤压力的作用下产生变形，在这里，需要注意的是，所述应力施加单元3并非直接作用于所述硅片，所述应力施加单元3向所述硅片固定单元2施加所述挤压力带动所述硅片固定单元2产生变形，由于所述硅片被稳定地保持在所述硅片固定单元2上，因此所述硅片随着所述硅片固定单元2一起产生变形，通过所述硅片固定单元2传导力的作用能够防止硅片直接受力而产生二次损伤，同时通过所述硅片固定单元2带动所述硅片形变能够使得所述硅片的变形更加均匀。在检测过程中，所述应力施加单元3不但能够向所述硅片固定单元2施加所述挤压力，还能够卸去所述挤压力使得所述硅片固定单元2恢复至初始形状，所述应力施加单元3能够多次重复对上述施加所述挤压力后卸去所述挤压力的过程。
具体地，参见附图1和附图2，其示出了所述应力施加单元3的结构示意图，所述应力施加单元3包括两个活动支架，其分别为第一支架31和第二支架32，所述两个活动支架分别与所述固定盘22上与所述固定架21平行的两个侧边固定连接，所述第一支架31和所述第二支架32经配置成沿竖直方向移动从而带动所述固定盘22的两个侧边区域相对于所述固定盘22的中间区域产生位移，使得所述固定盘22产生形变，示意性地，当所述第一支架31和所述第二支架32同时相对于所述固定架21向上移动时，所述固定盘22上分别与所述第一支架31和所述第二支架32连接的区域由所述第一支架31和所述第二支架32驱动向上移动，同时所述固定盘22中间区域与所述固定架21固定连接所以不产生位移，则所述固定盘22在所述第一支架31和所述第二支架32的驱动下产生了下凹形的形变，被保持在所述固定盘22上的硅片也产生了下凹形的形变。
所述应力施加单元3在通过所述两个活动支架向所述固定盘22施加所述挤压力时，通过设置所述两个活动支架的移动距离能够调节所述固定盘22受到的挤压力的大小，具体地，参见附图1和附图2，所述应力施加单元3还包括连接杆33和连接环34，所述两个活动支架通过所述连接杆33与所述连接环34连接，所述连接环34以可移动的方式设置在所述固定柱1上，所述连接环34由电机或者其他机械装置驱动沿所述固定柱1的长度方向来回移动，从而带动所述两个活动支架沿竖直方向移动并恢复至初始位置，以实现对所述固定盘22施加所述挤压力和卸去所述挤压力，并重复该过程。需要注意的是，用于筛选符合工艺需求的硅片的挤压力的大小可以通过对具体的数据进行统计分析获得，针对不同的工艺需求、不同的硅片尺寸所对应的挤压力的大小是不同的。
所述检测单元用于检测在所述硅片在多次形变后表面的的裂纹情况，所述检测单元通过相机获取所述硅片表面的图像，判断所述硅片在多次形变之后是否产生裂纹或者发生破碎，当所述硅片产生裂纹或者发生破碎时说明所述硅片的抗形变能力不符合后续的工艺需求，从而将形变能力不好的硅片筛选出来。
在本发明另一实施例中，所述检测装置100还包括冲洗单元(未示出)，所述冲洗单元包括用于冲刷所述固定盘22的高压水枪，当所述检测装置100检测到所述硅片在所述固定盘22内发生破碎时，为了避免残渣划伤后续待检测的硅片，所述高压水枪冲洗所述固定盘22以清理固定盘22内的残渣和/或碎屑。
通过上述实施例所公开的一种用于降低双面抛光设备碎片风险的检测装置100，通过设定符合工艺需求的挤压力，检测出硅片能够承受设定的形变能力从而准确地少选出形变能力不好、容易产生裂纹或者碎裂的硅片。相应地，参见附图3，本发明还提供一种用于降低双面抛光设备碎片风险的检测方法，所述检测方法包括：
S901、将硅片放置在硅片固定单元2内，通过所述硅片固定单元2稳定地保持所述硅片；
S902、依据所述硅片的尺寸以及双面抛光工艺要求设置挤压力的大小，依据实际生产的实验数据，通过统计分析获得不同尺寸硅片、不同双面抛光工艺下的形变要求，通过调节两个活动支架相对于所述固定架21的移动距离实现对固定盘22施加不同大小的挤压力；
S903、应力施加单元3向所述硅片固定单元2施加所述挤压力，然后减压，直至所述硅片不受力，所述应力施加单元3重复上述过程至少两次，示意性地，应力施加单元3的两个活动支架相对于固定架21移动带动硅片固定单元2的固定盘22变形，具体地，所述固定盘22与两个活动支架连接的侧部的区域随着两个活动支架相对于所述固定架21发生移动，所述固定盘22中心区域，即所述固定盘22与所述固定架21连接的区域相对于所述固定架21不发生移动，因此，所述固定盘22发生变形，从而使得固定在所述固定盘22内的硅片产生变形，当两个活动支架移动至设定距离后所述固定盘受到设定的挤压力，同样地，固定在所述固定盘22内的硅片也受到同样大小的挤压力，然后两个活动支架恢复至初始位置，使得所述硅片的受力逐渐为0，所述应力施加单元3重复上述过程2到3次以使得所述硅片充分形变；
S904、检测单元检测所述硅片的表面是否出现裂纹或发生碎裂，当所述检测单元检测到硅片表面出现裂纹或者发生碎裂时，说明该硅片的形变能力不符合要求。
进一步地，将硅片放置在硅片固定单元2内具体包括以下步骤：松开固定带23与固定架21的连接；将所述硅片放置在所述固定盘22的卡槽221内；使所述固定带23跨过所述固定盘22，将所述硅片压紧在所述固定盘22上；将所述固定带23与所述固定架21扣合以稳定的将所述硅片压紧在所述固定盘22上。
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)
1.一种用于降低双面抛光设备碎片风险的检测装置，其特征在于，所述检测装置包括：
固定柱，所述固定柱用于支承所述检测装置的其他单元；
至少一个硅片固定单元，所述至少一个硅片固定单元沿竖直方向相互平行地布置，所述至少一个硅片固定单元中的一个硅片固定单元用于承载一个硅片；
应力施加单元，所述应力施加单元用于向所述硅片固定单元施加大小可调节的挤压力，所述挤压力通过所述硅片固定单元传递至所述硅片以使得所述硅片发生形变，所述应力施加单元经配置成能够重复向所述硅片固定单元施加所述挤压力然后减压直至所述硅片不受力的过程至少两次；
检测单元，所述检测单元用于检测所述硅片表面是否出现裂纹或者碎片。
2.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述硅片固定单元包括固定架、固定盘和固定带，所述固定架垂直于所述固定柱并且固定在所述固定柱上，所述固定盘固定安装在所述固定架的前端，所述固定带的第一端安装在所述固定架的后端，所述固定带的第二端跨过所述固定盘与所述固定架的前端扣合，从而将所述硅片固定在所述固定盘的上表面。
3.根据权利要求2所述的检测装置，其特征在于，所述应力施加单元包括分别与所述固定盘两侧连接的两个活动支架，所述两个活动支架经配置成沿竖直方向移动以使得所述固定盘的两侧区域相对于所述固定盘的中心区域发生相对位移。
4.根据权利要求3所述的检测装置，其特征在于，所述应力施加单元还包括连接杆和连接环，所述两个活动支架通过所述连接杆与所述连接环连接，所述连接环以能够沿所述固定柱长度方向移动的方式设置在所述固定柱上，从而驱动所述活动支架沿竖直方向移动。
5.根据权利要求2所述的检测装置，其特征在于，所述固定盘包括用于放置所述硅片的卡槽，所述卡槽经配置成与所述硅片尺寸相同的圆形。
6.根据权利要求2所述的检测装置，其特征在于，所述固定带采用硅胶材料制成。
7.根据权利要求2所述的检测装置，其特征在于，所述固定架采用聚偏二氟乙烯材料制成。
8.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述检测装置还包括冲洗单元，所述冲洗单元包括高压水枪，所述冲洗单元经配置成当所述硅片发生碎片时，清理所述固定盘上的碎片残渣。
9.一种用于降低双面抛光设备碎片风险的检测方法，所述检测方法适用于权利要求1至8中任一项所述的检测装置，其特征在于，所述检测方法包括以下步骤：
将硅片放置在硅片固定单元内；
依据所述硅片的尺寸以及双面抛光工艺要求设置挤压力的大小；
应力施加单元向所述硅片固定单元施加所述挤压力，然后减压，直至所述硅片不受力，所述应力施加单元重复上述过程至少两次；
检测单元检测所述硅片的表面是否出现裂纹或发生碎裂。
10.根据权利要求9所述的检测方法，其特征在于，所述将硅片放置在硅片固定单元内，具体包括以下步骤：
将所述硅片放置在固定盘上的卡槽内；
使固定带跨过所述硅片，压住所述硅片的上表面；
将所述固定带与固定架扣合，将所述硅片稳定地保持在所述固定盘内。
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