CN207710541U - 硅片研磨和清洗装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种硅片研磨和清洗装置，包括双面研磨部件、清洗蚀刻部件及边缘研磨部件。所述双面研磨部件包括双面研磨砂轮，所述双面研磨砂轮用于对硅片的两个相对设置的表面进行双面研磨；所述清洗蚀刻部件用于对经过双面研磨的硅片进行清洗蚀刻；所述边缘研磨部件包括边缘砂轮和工作台，所述边缘砂轮位于所述工作台的侧面，所述工作台用于承载经过清洗蚀刻的硅片，所述边缘砂轮用于对位于工作台上的硅片的边缘进行研磨。本实用新型提供的硅片研磨和清洗装置可完成对硅片依次进行双面研磨、清洗蚀刻以及边缘研磨的工艺，在双面研磨和边缘研磨之间对硅片进行清洗蚀刻，可以提高研磨工艺的合格率。

Description

硅片研磨和清洗装置

技术领域

本实用新型涉及硅片研磨和清洗领域，尤其涉及一种硅片研磨和清洗装置。

背景技术

在硅片的加工过程中，通常利用多线切割将单晶棒加工成硅片，然后经过研磨、抛光及清洗等加工工艺，最终获得合格的抛光片。其中，研磨工艺包括双面(硅片的上下表面)研磨与边缘(包括外周及Notch(凹口))研磨。但是，利用现有双面研磨设备对硅片进行双面研磨后，会有颗粒残留在硅片表面，而现有双面研磨设备无法进行有效的清洗，随后利用边缘研磨设备进行边缘研磨过程中，工作台吸附硅片是会导致颗粒被深压入硅片背表面，在随后目视检测时出现凹坑(pit)缺陷；而如果先利用边缘研磨设备进行边缘研磨的话，硅片经边缘研磨后的光滑的边缘，在随后利用双面研磨设备进行双面研磨时，双面研磨会使研磨过的边缘出现楞边、刮伤崩边等缺陷，在后续加工过程中容易出现应力集中而导致硅片损伤等问题。因而有必要对现有的双面研磨设备以及边缘研磨设备进行改进。

实用新型内容

本实用新型要解决的问题是利用现有的双面研磨设备以及边缘研磨设备容易在研磨后的硅片上产生凹坑缺陷以及边缘缺陷的问题。

为解决上述问题，本实用新型提供了一种硅片研磨和清洗装置，包括双面研磨部件、清洗蚀刻部件和边缘研磨部件，其中，所述双面研磨部件包括双面研磨砂轮，所述双面研磨砂轮用于对硅片的两个相对设置的表面进行双面研磨；所述清洗蚀刻部件用于对经过双面研磨的硅片进行清洗蚀刻；所述边缘研磨部件包括边缘砂轮和工作台，所述边缘砂轮位于所述工作台的侧面，所述工作台用于承载经过清洗蚀刻的硅片，所述边缘砂轮用于对吸附于所述工作台上的硅片的边缘进行研磨。

可选的，所述双面研磨部件与清洗蚀刻部件通过第一传输部件连接，所述清洗蚀刻部件与所述边缘研磨部件通过第二传输部件连接，所述第一传输部件用于将所述双面研磨部件处的硅片传输至所述清洗蚀刻部件，所述第二传输部件用于将所述清洗蚀刻部件处的硅片传输至所述边缘研磨部件。

可选的，所述硅片研磨和清洗装置还包括动力部件，所述动力部件包括第一动力部件和第二动力部件，所述第一动力部件用于驱动所述双面研磨砂轮旋转，所述第二动力部件用于驱动所述边缘砂轮旋转。

可选的，所述硅片研磨和清洗装置还包括输入输出部件，所述输入输出部件用于向所述双面研磨部件传递待双面研磨的硅片以及从所述边缘研磨部件接收经边缘研磨后的硅片。

可选的，所述输入输出部件包括一机械夹取装置，所述机械夹取装置可以向所述双面研磨部件和/或所述边缘研磨部件伸展。所述输入输出部件还与所述清洗蚀刻部件连接。

可选的，所述双面研磨部件还包括双面研磨砂轮转轴以及硅片转轴，所述双面研磨砂轮转轴垂直于所述双面研磨砂轮设置，所述硅片转轴垂直于所述硅片设置，并且所述双面研磨砂轮转轴平行于所述硅片转轴。

可选的，所述边缘研磨部件还包括边缘砂轮转轴和工作台转轴，所述边缘砂轮转轴垂直于所述边缘砂轮设置，所述工作台转轴垂直于所述工作台设置，并且所述边缘砂轮转轴平行于所述工作台转轴。

可选的，所述清洗蚀刻部件包括用于对硅片进行碱蚀刻的碱蚀刻槽、用于对硅片进行酸洗的酸洗槽以及用于对硅片进行去离子水清洗的去离子水槽。

可选的，所述硅片研磨和清洗装置还包括控制器，所述控制器用于控制所述双面研磨部件、清洗蚀刻部件和边缘研磨部件。

本实用新型提供的研磨和清洗装置可以对硅片依次进行双面研磨、清洗蚀刻以及边缘研磨，首先通过双面研磨部件对硅片相对设置的表面研磨，接着清洗蚀刻部件对经过双面研磨的硅片进行清洗蚀刻，可有效去除残留在硅片表面的颗粒，经过清洗蚀刻之后，边缘研磨部件对经过清洗蚀刻的硅片进行边缘研磨，从而可以有效控制研磨过程中产生的颗粒对硅片的影响，利用上述研磨和清洗装置可以提高硅片研磨过程的合格率。

附图说明

图1是本实用新型实施例的硅片研磨和清洗装置的结构示意图。

图2是图1中双面研磨部件中双面研磨砂轮与硅片的位置示意图。

图3是图1中边缘研磨部件中边缘砂轮与硅片的位置示意图。

附图标记说明：

100-硅片研磨和清洗装置；10-硅片；10a-第一表面；10b-第二表面；10c-边缘；110-双面研磨部件；111-双面研磨砂轮；120-清洗蚀刻部件；121-碱蚀刻槽；122-酸洗槽；123-去离子水槽；130-边缘研磨部件；131-边缘砂轮；132-工作台；11-第一传输部件；12-第二传输部件；140-输入输出部件；13-机械夹取装置。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案、及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本实用新型进一步详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本实用新型实施例的目的。

在半导体行业硅片的加工中，通常利用多线切割将单晶棒加工成硅片并进行研磨，包括双面(硅片的上下表面)研磨与边缘(包括外周及Notch(凹口)槽)研磨。

申请人经研究发现，如果研磨时选择先利用双面研磨设备进行双面研磨，研磨后会有颗粒残留在硅片表面，而目前的双面研磨设备无法进行有效的清洗，随后在边缘研磨过程中，工作台真空吸附硅片时会导致颗粒被深压入硅片背表面，在边缘研磨结束并清洗之后，目视检测时出现pit(凹坑)缺陷。具体表现为，目视检测时观察到硅片上出现小亮点，并且小亮点会根据光源的方向改变在特定角度闪烁。该缺陷大量存在于硅片背表面，导致硅片的合格率降低。经过研究，边缘研磨设备的工作台在真空吸附硅片进行边缘研磨的过程中，硅片上前端残留的颗粒会由于压力的作用，在硅片背表面产生凹坑，再经过后端的抛光和清洗的化学腐蚀处理使凹坑突显，在目视检测时即观察到pit缺陷。

发明人进一步发现，如果改变研磨的顺序，例如先进行边缘研磨，将硅片的边缘加工为光滑面，但随后进行双面研磨会使研磨过的边缘出现楞边、刮伤和崩边等缺陷。在后续的加工过程中容易出现应力集中而导致硅片损伤等问题。

图1是本实用新型实施例的硅片研磨和清洗装置的结构示意图。图2是图1中双面研磨部件的双面研磨砂轮与硅片的位置示意图。图3是图1中边缘研磨部件的边缘砂轮与硅片的位置示意图。以下结合图1至图3对本实用新型的硅片研磨和清洗装置进行描述。

本实用新型提供的硅片研磨和清洗装置100包括双面研磨部件110、清洗蚀刻部件120和边缘研磨部件130。其中，如图2所示，双面研磨部件110包括双面研磨砂轮111，双面研磨砂轮111可包括相对设置的的一组砂轮，例如包括两个相对设置的砂轮，这两个砂轮可以通过垂直于双面研磨砂轮111的双面研磨砂轮转轴(本实施例中该转轴设置于图2中的AA'方向)共同旋转。硅片10通过例如水压式平衡方法竖直放置之后，双面研磨砂轮111的两个砂轮分别贴合硅片10的两个表面(包括第一表面10a和第二表面10b)进行研磨。具体的，硅片研磨和清洗装置100还包括动力部件，该动力部件可包括第一动力部件和第二动力部件，第一动力部件用于驱动双面研磨砂轮111旋转，第二动力部件用于驱动边缘研磨部件130的边缘砂轮131旋转。

在动力部件驱动下，双面研磨砂轮111与硅片10分别沿双面研磨砂轮转轴(具有中心线AA')和硅片转轴(具有中心线BB')旋转，其中，双面研磨砂轮转轴和硅片转轴是平行设置的，以使得双面研磨砂轮111对硅片10表面进行均匀的研磨。双面研磨砂轮111与硅片10接触，在双面研磨砂轮111与硅片10的摩擦力作用下，对硅片10的第一表面10a和第二表面10b进行研磨。经过双面研磨，可以提高硅片10的第一表面10a和第二表面10b的平坦度以及总厚度偏差，并可以去除硅片10上由单晶棒切割造成的锯痕和损伤层等缺陷。

本实施例中，上述双面研磨部件110和边缘研磨部件130分别通过第一传输部件11和第二传输部件12与所述清洗蚀刻部件120连接，其中，第一传输部件11用于将双面研磨部件110处的硅片10传输至清洗蚀刻部件120，第二传输部件12用于将清洗蚀刻部件120处的硅片10传输至边缘研磨部件130。本实施例中，第一传输部件11和第二传输部件12具有双向传输功能，即第一传输部件11还可以将清洗蚀刻部件120处的硅片10传输至双面研磨部件110，而第二传输部件12还可以将边缘研磨部件130处的硅片10传输至清洗蚀刻部件120，以适应研磨和清洗过程中重复操作的需要。

本实施例中，清洗蚀刻部件120包括碱蚀刻槽121、酸洗槽122以及去离子水槽123，经第一传输部件11传输到清洗蚀刻部件120分别经过碱蚀刻槽121、酸洗槽122以及去离子水槽123以对硅片10进行清洗和蚀刻。不同功能的槽用于盛放硅片清洗中常用的刻蚀液和去离子水，例如，碱刻蚀槽121的刻蚀液可包括NaOH，酸洗槽122的刻蚀液可包括HF、HCl和H₂O₂和去离子水，所述HF、HCl、H₂O₂和去离子水槽123中的去离子水的体积比例可以是1：(1～1.5)：(2～3)：(20～25)。本实施例中，硅片10以基本竖直的方式在每个槽中浸泡以实现清洗和蚀刻的目的。硅片10可以以晶盒(同时竖直放置多个硅片10)的方式依次浸入不同功能的槽进行清洗蚀刻，也可以是逐个硅片10依次在不同功能的槽中进行清洗蚀刻。在其他实施例中，硅片10也可以不浸入液体槽中，而是通过高压喷淋的方式经过碱蚀刻槽121、酸洗槽122以及去离子水槽123。

经过清洗蚀刻部件120，硅片10表面厚度减少约5um至15um。本实施例中清洗蚀刻部件120的作用为进行深度物理清洗或化学清洗，目的在于去除双面研磨处理后残留在硅片10表面的颗粒，防止后端加工过程中对硅片10表面进行施压时产生凹坑等缺陷。

如图3所示，边缘研磨部件130包括边缘砂轮131和工作台132，其中，硅片10置于工作台132上，通过例如真空吸附固定在工作台132上，本实施例中硅片10在边缘研磨部件130中是水平放置进行边缘研磨。边缘砂轮131位于所述工作台132的侧面，边缘砂轮131在第二动力部件的驱动下沿边缘砂轮转轴(具有中心线CC')旋转，而工作台132带动硅片10沿工作台转轴(具有中心线DD')旋转，边缘砂轮131与硅片10的边缘10c接触，在边缘砂轮131与硅片10的摩擦力作用下，对硅片10的边缘10c进行研磨。

本实施例的硅片研磨和清洗装置100还包括一输入输出部件140，所述输入输出部件140与双面研磨部件110和边缘研磨部件130连接，以便向双面研磨部件110传递硅片10，以及将硅片10从边缘研磨部件130接收至输入输出部件140，优选的，输入输出部件140包括一机械夹取装置13，具体可以是一机械手，机械夹取装置13可以向双面研磨部件110和/或边缘研磨部件130伸展及收回。优选的，机械夹取装置13还可以向清洗蚀刻部件120伸展和收回。在其他实施例中，输入输出部件140可以包括传输带，该传输带可通过动力部件驱动而移动，在该传输带上面放置硅片10后，将硅片10从输入输出部件140传送到双面研磨部件110，以及将经边缘研磨后的硅片10从边缘研磨部件130传送回输入输出部件140。

需要说明的是，本实施例中硅片10可以以单片的形式在输入输出部件140、双面研磨部件110、第一传输部件11、清洗蚀刻部件120、第二传输部件12以及边缘研磨部件130间传输，也可以以晶盒的形式即一次处理多张硅片10的方式在上述部件间传输，例如输入输出部件140的机械夹取装置13将放置有多张硅片10的晶盒传送到双面研磨部件110，在双面研磨部件110内依序对晶盒内的硅片10进行双面研磨之后放置回晶盒，再经第一传输部件11(例如为机械手臂或传输带)将该晶盒从双面研磨部件110传送到清洗蚀刻部件120，并且，在不同槽体间的转换可以通过例如机械手臂抓取晶盒的方式完成，清洗蚀刻完成之后，第二传输部件12将晶盒传输到边缘研磨部件130进行边缘研磨，晶盒内的所有硅片全部完成边缘研磨之后放置回晶盒，再经例如输入输出部件140的机械夹取装置13传输至输入输出部件140。

经过边缘研磨装置130研磨之后的硅片10传输至输入输出装置140，也可以将研磨之后的硅片10返回清洗蚀刻装置120进行清洗之后再返回输入输出装置140，则完成了对硅片10的研磨和清洗。

本实施例中，硅片研磨和清洗装置100还包括控制器，所述控制器用于控制双面研磨部件110、清洗蚀刻部件120和边缘研磨部件130。进一步的，所述控制器还用于控制第一传输部件11、第二传输部件12、机械夹取装置13以及动力部件，从而对硅片10的整个研磨和清洗过程进行程序化控制。控制器可以采用本领域技术人员熟知的PLC控制器，控制器一般是以软件程序的方式来实施，然而，他们全部(或其中一部分)也可以使用电子硬件的方式来实施。不管是以软件或者硬件方式，其是熟悉电子、软件领域的人员可以根据说明书的记载知晓如何设置该控制器从而对双面研磨部件110、清洗蚀刻部件120和边缘研磨部件130进行控制，因此，其细节不再赘述。

通过本实施例提供的研磨和清洗装置100对硅片10进行研磨清洗，其中，双面研磨部件110对硅片10进行双面研磨，然后清洗和蚀刻部件120对经过双面研磨的硅片10进行清洗蚀刻，接着边缘研磨部件130对经过清洗蚀刻的硅片10的边缘进行研磨，利用本实施例提供的研磨和清洗装置100，可以减小或避免研磨过程产生的颗粒对硅片10的影响。由于经过清洗和蚀刻部件120清洗之后，硅片10上的应力减小，可以有效防止边缘研磨时出现崩边的情况。另外，将双面研磨部件110的研磨过程安排于边缘研磨部件120的研磨过程之前，从而在边缘研磨之前，硅片10的第一表面10a和第二表面10b已经过研磨，可以改善锯痕等缺陷并有效的去除残留表面的颗粒，可以降低硅片10上凹坑缺陷的数量，提高硅片10的合格率。

可以理解的是，以上实施例仅用以描述本实用新型的技术方案而非限制，对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本实用新型技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本实用新型技术方案作出可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本实用新型技术方案保护的范围内。

Claims (10)

1.一种硅片研磨和清洗装置，其特征在于，包括双面研磨部件、清洗蚀刻部件和边缘研磨部件，其中，

所述双面研磨部件包括双面研磨砂轮，所述双面研磨砂轮用于对硅片的两个相对设置的表面进行双面研磨；

所述清洗蚀刻部件用于对经过双面研磨的硅片进行清洗蚀刻；

所述边缘研磨部件包括边缘砂轮和工作台，所述边缘砂轮位于所述工作台的侧面，所述工作台用于承载经过清洗蚀刻的硅片，所述边缘砂轮用于对吸附于所述工作台上的硅片的边缘进行研磨。

2.如权利要求1所述的硅片研磨和清洗装置，其特征在于，所述双面研磨部件与清洗蚀刻部件通过第一传输部件连接，所述清洗蚀刻部件与所述边缘研磨部件通过第二传输部件连接，所述第一传输部件用于将所述双面研磨部件处的硅片传输至所述清洗蚀刻部件，所述第二传输部件用于将所述清洗蚀刻部件处的硅片传输至所述边缘研磨部件。

3.如权利要求1所述的硅片研磨和清洗装置，其特征在于，所述硅片研磨和清洗装置还包括动力部件，所述动力部件包括第一动力部件和第二动力部件，所述第一动力部件用于驱动所述双面研磨砂轮旋转，所述第二动力部件用于驱动所述边缘砂轮旋转。

4.如权利要求1所述的硅片研磨和清洗装置，其特征在于，所述硅片研磨和清洗装置还包括输入输出部件，所述输入输出部件用于向所述双面研磨部件传递待双面研磨的硅片以及从所述边缘研磨部件接收经边缘研磨后的硅片。

5.如权利要求4所述的硅片研磨和清洗装置，其特征在于，所述输入输出部件包括一机械夹取装置，所述机械夹取装置可以向所述双面研磨部件和/或所述边缘研磨部件伸展。

6.如权利要求4所述的硅片研磨和清洗装置，其特征在于，所述输入输出部件还与所述清洗蚀刻部件连接。

7.如权利要求1至6任一项所述的硅片研磨和清洗装置，其特征在于，所述双面研磨部件还包括双面研磨砂轮转轴以及硅片转轴，所述双面研磨砂轮转轴垂直于所述双面研磨砂轮设置，所述硅片转轴垂直于所述硅片设置，并且所述双面研磨砂轮转轴平行于所述硅片转轴。

8.如权利要求1至6任一项所述的硅片研磨和清洗装置，其特征在于，所述边缘研磨部件还包括边缘砂轮转轴和工作台转轴，所述边缘砂轮转轴垂直于所述边缘砂轮设置，所述工作台转轴垂直于所述工作台设置，并且所述边缘砂轮转轴平行于所述工作台转轴。

9.如权利要求1至6任一项所述的硅片研磨和清洗装置，其特征在于，所述清洗蚀刻部件包括用于对硅片进行碱蚀刻的碱蚀刻槽、用于对硅片进行酸洗的酸洗槽以及用于对硅片进行去离子水清洗的去离子水槽。

10.如权利要求1至6任一项所述的硅片研磨和清洗装置，其特征在于，所述硅片研磨和清洗装置还包括控制器，所述控制器用于控制所述双面研磨部件、清洗蚀刻部件和边缘研磨部件。