CN217728158U - 双面研磨装置 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种双面研磨装置，其包括：环形承载结构，其用于沿径向方向从外周支承硅片；两个静压支撑件，这两个静压支撑件分别设置在硅片的两侧，以用于通过流体静压以非接触的方式支撑硅片；以及两个磨轮，这两个磨轮分别设置在硅片的两侧，以用于对硅片的相反的两个表面进行研磨，其中，这两个静压支撑件中的每个静压支撑件均设置有用于对其表面进行清洁的清洁结构。通过设置有该清洁结构的双面研磨装置，保证了硅片在磨轮之间的稳定研磨以及硅片表面的高平坦度、高洁净度和低损伤度。

Description

双面研磨装置

技术领域

本公开涉及硅片制造技术领域，具体地，涉及双面研磨装置。

背景技术

随着半导体技术的发展，硅片的直径越来越大，而集成电路的特征尺寸越来越小。由此，对硅片表面的平坦度、洁净度和损伤度提出了更高的要求。

双面研磨是指同时对硅片的相反两面进行研磨，由此生产具有高度平整表面的硅片。在研磨期间，硅片由设置在其两侧的一对静压支撑件以非接触的方式支撑，以确保硅片保持处于竖向方向，同时由设置在硅片两侧的一对磨轮对硅片进行研磨。因此，在双面研磨过程中，使硅片始终竖向地位于两个磨轮之间的中央位置对提高研磨精度非常重要。通常，在静压支撑件的表面上的不同位置分别设置有通孔，测量装置通过通孔将流体柱打在硅片的表面，根据左右两边流体柱反馈至传感器的不同压力值进行硅片在研磨过程中的位置保持。

然而，在研磨期间，磨轮和硅片的不断旋转会导致研磨碎屑飞溅至两侧的静压支撑件的表面。在这种情况下，如果一个或多个通孔由于不断积累在静压支撑件的表面上的研磨碎屑而被堵塞，则难以确保硅片在两个磨轮之间的稳定研磨，从而导致硅片加工精度恶化。

此外，由于加工过程中研磨碎屑溅射到静压支撑件的表面以及来料硅片表面洁净度较差等原因，硅片在加工前及加工后与静压支撑件的污染表面接触时会产生大量凹坑状缺陷。

实用新型内容

本部分提供了本公开的总体概要，而不是对本公开的全部范围或所有特征的全面公开。

本公开的一个目的在于提供一种能够确保硅片在两个磨轮之间的稳定研磨的双面研磨装置。

本公开的另一目的在于提供一种能够提供高平坦度、高洁净度和低损伤度的双面研磨装置。

为了实现上述目的中的一个或多个，提供了一种双面研磨装置，包括：

环形承载结构，其用于沿径向方向从外周支承硅片；

两个静压支撑件，这两个静压支撑件分别设置在硅片的两侧，以用于通过流体静压以非接触的方式支撑硅片；以及

两个磨轮，这两个磨轮分别设置在硅片的两侧，以用于对硅片的相反的两个表面进行研磨，

其中，所述两个静压支撑件中的每个静压支撑件均设置有用于对其表面进行清洁的清洁结构。

在上述双面研磨装置中，清洁结构可以包括沿对应的静压支撑件的周向方向设置在该对应的静压支撑件的表面的边缘处的多个清洁孔，所述多个清洁孔构造成用于提供清洁液以对该对应的静压支撑件的表面进行清洁。

在上述双面研磨装置中，清洁结构还可以包括设置在对应的静压支撑件的表面上的多个沟槽，沟槽构造成用于使通过清洁液而被清洗掉的杂质从沟槽排出离开该对应的静压支撑件的表面。

在上述双面研磨装置中，所述多个沟槽中的至少一个沟槽可以邻近该对应的静压支撑件的表面上的构造成用于排出流体以提供流体静压的通孔布置。

在上述双面研磨装置中，清洁结构可以包括清洁刷，清洁刷构造成是能够移动的，以与对应的静压支撑件的表面接触从而对其进行清洁。

在上述双面研磨装置中，清洁刷可以构造成还能够移动成与硅片的相反的两个表面中的与对应的静压支撑件的表面相对的一个表面接触，以对其进行清洁。

在上述双面研磨装置中，清洁刷可以具有本体，本体具有在使用时面向对应的静压支撑件的表面的第一表面和面向硅片的该一个表面的第二表面，其中，第一表面和第二表面均设置有刷毛。

在上述双面研磨装置中，清洁刷可以构造成能够在与对应的静压支撑件的表面平行的平面中旋转。

在上述双面研磨装置中，静压支撑件可以在其内部设置有腔，腔由用作静压支撑件的表面的一部分的可移动挡板封闭，清洁刷构造成能够在不使用时被容置在对应的静压支撑件的腔中以及在使用时从对应的静压支撑件的腔中伸出。

在上述双面研磨装置中，清洁结构还可以包括与清洁刷集成设置的空气吹刀，以用于对清洁后的对应的静压支撑件的表面进行吹扫。

根据本公开，通过针对每个静压支撑件设置清洁结构以提供自清洁功能，使得各个静压支撑件可以对其自身表面进行清洁，由此降低或甚至避免了通孔被积累的研磨碎屑堵塞的风险，保证了硅片在磨轮之间的稳定研磨；以及降低或甚至避免了硅片的与静压支撑件接触的一面产生凹坑状缺陷的风险，保证了硅片表面的高平坦度、高洁净度和低损伤度。

通过以下结合附图对本公开的示例性实施方式的详细说明，本公开的上述特征和优点以及其他特征和优点将更加清楚。

附图说明

图1以侧视图示意性地示出了硅片在静压支撑件之间的正常加工状态；

图2以侧视图示意性地示出了在静压支撑件的表面上的通孔被堵塞的情况下的硅片的加工状态；

图3以正视图示出了右侧的现有技术的静压支撑件；

图4以正视图示出了右侧的根据本公开的实施方式的静压支撑件；

图5以侧视图示出了处于清洁过程的根据本公开的实施方式的静压支撑件及硅片；以及

图6以侧视图示出了右侧的根据本公开的实施方式的静压支撑件，其中，清洁刷被容置在该静压支撑件的腔中。

具体实施方式

下面参照附图、借助于示例性实施方式对本公开进行详细描述。要注意的是，对本公开的以下详细描述仅仅是出于说明目的，而绝不是对本公开的限制。此外，在各个附图中采用相同的附图标记来表示相同的部件。

在现有的双面研磨装置1中，如图1中所示，硅片2被竖向地放置于环形承载结构(未示出)中并由该环形承载结构沿径向方向从外周进行支承，硅片2两侧设置有相对的一对静压支撑件11、12，用于以非接触的方式从两侧对硅片2进行支撑。在研磨期间，硅片2与环形承载结构一起以低速旋转。同时，旋转轴共线的、彼此相对设置的一对磨轮21、22高速旋转以从两侧对硅片2的相反的两个表面同时进行研磨。在该研磨过程中，两个磨轮21、22还沿轴向方向进给，直至硅片2达到所需的最终厚度为止。加工完成后，两侧的磨轮21、22退回原位置，然后，硅片2通过真空压力(例如借助于静压支撑件的表面上的气孔产生)被吸附在例如右侧的静压支撑件12上，待机械手臂(未示出)从左侧吸附硅片2后，右侧的静压支撑件12解除吸附，并且由机械手臂进行取片。

对硅片2的非接触式支撑需要将硅片2始终竖向地保持在两个磨轮21、22之间的中央位置，以确保能够对硅片2的相反两面进行均等地研磨，由此提高研磨精度。通常，该非接触式支撑通过流体静压来实现。具体地，如图3中所示，在左右两侧的静压支撑件11、12的表面上的不同位置分别设置有通孔，这些通孔例如可以是水孔31和气孔32，测试装置(未示出)通过通孔将流体柱如水柱或气柱(如图1中箭头所示)打到硅片2的表面，根据左右两侧流体柱反馈至传感器(未示出)的压力值进行硅片2在研磨过程中的上述保持。

然而，在研磨期间，磨轮21、22和硅片2的不断旋转会导致研磨碎屑包括硅渣等飞溅至两侧的静压支撑件11、12的表面。在这种情况下，随着研磨碎屑在静压支撑件的表面上的不断积累，该表面上的通孔31、32可能会被堵塞，导致由通孔在硅片两侧提供的流体静压变得不平衡，使得硅片不会再竖向地保持在两个磨轮之间的中央位置，而是有可能向一侧倾斜(如图2中所示，带叉号的箭头表示受到堵塞的通孔所提供的流体柱)，从而导致硅片的加工精度恶化。

而且，由于加工过程中研磨碎屑溅射到静压支撑件的表面以及来料硅片表面洁净度较差等原因，硅片在加工前及加工后与静压支撑件的污染表面接触时例如被该表面吸附时也会产生大量凹坑状缺陷。

对此，在本公开中，通过针对每个静压支撑件均提供自清洁功能，使得各个静压支撑件可以对其自身表面进行清洁即自清洁，由此降低或甚至避免了通孔被积累的研磨碎屑堵塞的风险，保证了硅片在磨轮之间的稳定研磨；以及降低或甚至避免了硅片的与静压支撑件接触的一面产生凹坑状缺陷的风险，保证了硅片表面的高平坦度、高洁净度和低损伤度。

可以理解的是，该自清洁可以在硅片的研磨加工之后进行，也可以在将硅片放置在一对静压支撑件之前进行。

下面参照图4至图6对根据本公开的实施方式的双面研磨装置进行详细描述。

根据本公开的实施方式，提出了一种双面研磨装置，例如，可参照图1，其同样包括：

环形承载结构(未示出)，其用于沿径向方向从外周支承硅片2；

两个静压支撑件11、12，这两个静压支撑件11、12分别设置在硅片2的两侧，以用于通过流体静压以非接触的方式支撑硅片2；以及

两个磨轮22、23，这两个磨轮22、23同样分别设置在硅片2的两侧，以用于对硅片2的相反的两个表面进行研磨。

可以在图4中观察到，静压支撑件11、12具有大致圆形轮廓并在下部部分处具有呈大致圆形的贯通孔，呈大致圆形的磨轮22、23可以在要进行研磨时穿过该贯通孔向硅片2移动，以从两侧对硅片2的相反两面进行研磨。

在本公开中，两个静压支撑件11、12中的每个静压支撑件均设置有用于对其表面进行清洁的清洁结构。也就是说，两个静压支撑件11、12各自设置有一个清洁结构以实现各自的自清洁功能。

鉴于这种对称结构，为方便描述，下面仅针对右侧的单个静压支撑件12对该清洁结构进行详细说明。可以理解的是，这些说明同样适用于左侧的静压支撑件11的清洁结构。

如图4中所示，该清洁结构可以包括沿静压支撑件12的周向方向设置在静压支撑件12的表面的边缘处的多个清洁孔121，所述多个清洁孔121构造成用于提供清洁液以对静压支撑件12的表面进行清洁。

来自这些清洁孔121的清洁液会冲刷掉溅射在静压支撑件12的表面上的研磨碎屑，特别是积聚在通孔31、32附近的研磨碎屑，由此实现了对该表面的清洁并避免通孔31、32发生堵塞。

可以设想的是，所述多个清洁孔121可以如图4中所示布置在静压支撑件12的表面的上部边缘处，以便可以从上至下更大面积地冲刷静压支撑件12的表面及表面上的通孔31、32，由此提高整体清洁效果。可以理解的是，所述多个清洁孔121也可以根据需要布置在静压支撑件12的表面的边缘的其他部位，如容易发生堵塞和污染的区域附近。

另外，还可以设想的是，所述多个清洁孔121可以在静压支撑件12的周向方向上均匀布置，以提高对静压支撑件12的整个表面的清洁覆盖效果。

该清洁液可以例如由与清洁孔121连接的清洁液提供装置提供，可以设想的是，该清洁液可以是水或者可以是有助于冲刷杂质比如硅渣的其他液体。

再次参照图4，清洁结构还可以包括设置在静压支撑件12的表面上的多个沟槽122，沟槽122构造成用于使通过清洁液而被清洗掉的杂质从沟槽122排出离开静压支撑件12的表面。

当来自清洁孔121的清洁液冲刷静压支撑件12的表面时，溅射在该表面上的研磨碎屑可能发生没有完全被冲洗干净的情况。通过在静压支撑件12的表面上设置沟槽122，相较于在该表面上，研磨碎屑会更容易顺着沟槽122从静压支撑件12被冲洗掉，由此，实现了更好的清洁效果。

可以设想的是，沟槽122可以呈直线形状，并且可以从清洁孔121的下方开始沿竖向方向向下延伸到静压支撑件12的表面边缘，以有助于研磨碎屑被更顺利地冲洗掉。

同样地，所述多个沟槽122还可以均匀地布置在静压支撑件12的表面中，以提高对静压支撑件12的整个表面的清洁覆盖效果。

可以设想的是，所述多个沟槽122中的至少一个沟槽可以邻近静压支撑件12的表面上的通孔31、32布置。优选地，可以邻近每个通孔布置一个沟槽。通过这种布置，可以使位于通孔31、32附近的研磨碎屑借助于清洁液更顺利地进入到沟槽122中从而被排出，由此提高了对通孔31、32的清洁效果。

参照图4和图5，该清洁结构可以包括清洁刷123，该清洁刷123构造成是能够移动的，以与静压支撑件12的表面接触从而对其进行清洁。

清洁刷123可以在移动成与静压支撑件12的表面接触时对溅射在该表面上特别是积聚在通孔31、32附近的研磨碎屑进行刷扫，由此实现对该表面的清洁。可以理解的是，清洁刷123可以单独使用，也可以与清洁孔121和沟槽122结合使用。

在与清洁孔121和沟槽122结合使用的情况下，清洁刷123刷扫和清洁孔121提供清洁液可以同时进行，由此可以提高对静压支撑件12的表面的整体清洁效果。

可以设想的是，清洁刷123构造成还能够移动成与硅片2的相反的两个表面中的与静压支撑件12的表面相对的一个表面接触，以对其进行清洁。

该清洁刷123可以具有本体1231，本体1231具有在使用时面向静压支撑件12的表面的第一表面和面向硅片2的与静压支撑件12的表面相对的表面的第二表面，其中，第一表面和第二表面均设置有刷毛1232。

第一表面的刷毛1232用于刷扫静压支撑件12的表面，并且第二表面的刷毛1232用于刷扫硅片2的与静压支撑件12的表面相对的表面。

可以设想的是，清洁刷123的本体1231可以呈直的长形形状。可以理解的是，清洁刷123的本体1231还可以呈其他形状，只要可以允许清洁刷123实现对静压支撑件12的表面和硅片表面的刷扫。

可以设想的是，清洁刷123可以构造成同时对静压支撑件12和硅片2的表面进行刷扫。更具体地，清洁刷123可以构造成使得其第一表面的刷毛1232和第二表面的刷毛1232能够分别与静压支撑件12的表面和硅片2的与静压支撑件12的表面相对的表面接触，以允许同时对二者进行刷扫清洁。由此，可以提高清洁工序的效率。

可以设想的是，清洁刷123构造成能够在与静压支撑件12的表面平行的平面中旋转。

清洁刷123可以在其一端处连接有旋转轴1233，该旋转轴1233的轴向方向与清洁刷123的延伸方向垂直，并且该旋转轴1233可由一驱动结构驱动旋转及轴向移动。当开始进行清洁时，旋转轴1233旋转，带动清洁刷123在与静压支撑件11的表面平行的平面中旋转，由此允许清洁刷123通过设置在其上的刷毛1232对与其旋转路径所覆盖的区域对应的静压支撑件表面和/或硅片表面进行刷扫。

可以理解的是，清洁刷123的长度，更准确地说，清洁刷123的旋转半径优选地等于或大于硅片2的半径。在这种情况下，可以确保静压支撑件12的与硅片2接触的表面区域具有较好的清洁度，并且可以确保为硅片提供流体静压的通孔不会因为积聚的研磨碎屑而被堵塞。

参照图4和图6，静压支撑件12可以在其内部设置有腔，该腔由用作静压支撑件12的表面的一部分的可移动挡板13封闭，清洁刷123构造成能够在不使用时被容置在静压支撑件12的腔中以及在使用时从静压支撑件12的腔中伸出。

具体地，例如，当不使用时，即在不进行清洁的情况下，清洁刷123可以通过旋转轴1233先停止在竖向方向上并随后被轴向地移动到静压支撑件12的腔中，以被容置在该腔中，此时，可移动挡板13移动以封闭该腔，从而允许静压支撑件12的表面恢复至进行硅片研磨时的状态。当使用时，即在进行清洁的情况下，可移动挡板13移动以使该腔敞开，从而允许清洁刷123通过旋转轴1233从该腔中轴向地伸出，以用于进行清洁工作。

再次参照图4至图6，清洁结构还可以包括与清洁刷123集成设置的空气吹刀124，以用于对清洁后的静压支撑件12的表面进行吹扫。

空气吹刀124可以设置在清洁刷123的本体1231上，例如可以设置在本体1231的面向静压支撑件12的表面的第一表面上，以用于对静压支撑件12的表面进行吹扫。可以设想的是，空气吹刀124还可以额外地设置在清洁刷123的本体1231的面向硅片2的与静压支撑件12的表面相对的表面的第二表面上，以用于对清洁后的硅片2的该表面进行吹扫。

空气吹刀124可以包括多个吹气孔，这些吹气孔可以沿着本体1231的整个纵向延伸方向布置，以使空气吹刀124的吹扫区域覆盖清洁刷123的整个刷扫区域。可选地，这些吹气孔可以均匀地布置在本体1231上。通过上述方式，可以进一步提高整体清洁效果。另外，空气吹刀124可以提供高压清洁空气，由此可以保证较好的吹扫力度和洁净度。

下面，对根据本公开的双面研磨装置的清洁结构的工作过程进行示例性描述。需要注意的是，该描述中涉及的清洁结构仅是示例性的。

在对硅片加工完成后，开始进行清洁工作。此时，左右两侧静压支撑件的各自的可移动挡板移动打开，清洁刷分别从两侧静压支撑件的腔中轴向移动伸出，与此同时，两侧静压支撑件的表面上的清洁孔开始提供清洁液，待左右两侧的清洁刷与各自的静压支撑件的表面和硅片的对应表面接触后，左右两侧的清洁刷开始通过旋转轴进行顺时针或逆时针旋转，以对两侧静压支撑件的表面和硅片的相反两面进行刷洗清洁。在该清洁完成后，两侧静压支撑件的表面处的清洁孔停止提供清洁液，此时，清洁刷继续旋转，使得设置在其上的空气吹刀对两侧静压支撑件的表面和硅片的表面进行吹扫。在吹扫完成后，清洁刷停止在竖向方向上并随后轴向移回到各自的静压支撑件的腔中以被容置在其中，此时，可移动挡板移动以封闭各自的静压支撑件的腔。由此，完成了通过清洁结构进行的整个清洁工作。

以上所述，仅为本公开的具体实施方式，但本公开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公开揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本公开的保护范围之内。因此，本公开的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种双面研磨装置，包括：

环形承载结构，其用于沿径向方向从外周支承硅片；

两个静压支撑件，所述两个静压支撑件分别设置在所述硅片的两侧，以用于通过流体静压以非接触的方式支撑所述硅片；以及

两个磨轮，所述两个磨轮分别设置在所述硅片的两侧，以用于对所述硅片的相反的两个表面进行研磨，

其特征在于，所述两个静压支撑件中的每个静压支撑件均设置有用于对其表面进行清洁的清洁结构。

2.根据权利要求1所述的双面研磨装置，其特征在于，所述清洁结构包括沿对应的静压支撑件的周向方向设置在所述对应的静压支撑件的表面的边缘处的多个清洁孔，所述多个清洁孔构造成用于提供清洁液以对所述对应的静压支撑件的表面进行清洁。

3.根据权利要求2所述的双面研磨装置，其特征在于，所述清洁结构还包括设置在对应的静压支撑件的表面上的多个沟槽，所述沟槽构造成用于使通过所述清洁液而被清洗掉的杂质从所述沟槽排出离开所述对应的静压支撑件的表面。

4.根据权利要求3所述的双面研磨装置，其特征在于，所述多个沟槽中的至少一个沟槽邻近所述对应的静压支撑件的表面上的构造成用于排出流体以提供所述流体静压的通孔布置。

5.根据权利要求1至4中的任一项所述的双面研磨装置，其特征在于，所述清洁结构包括清洁刷，所述清洁刷构造成是能够移动的，以与对应的静压支撑件的表面接触从而对其进行清洁。

6.根据权利要求5所述的双面研磨装置，其特征在于，所述清洁刷构造成还能够移动成与所述硅片的所述相反的两个表面中的与对应的静压支撑件的表面相对的一个表面接触，以对其进行清洁。

7.根据权利要求6所述的双面研磨装置，其特征在于，所述清洁刷具有本体，所述本体具有在使用时面向对应的静压支撑件的表面的第一表面和面向所述硅片的所述一个表面的第二表面，其中，所述第一表面和所述第二表面均设置有刷毛。

8.根据权利要求5所述的双面研磨装置，其特征在于，所述清洁刷构造成能够在与对应的静压支撑件的表面平行的平面中旋转。

9.根据权利要求5所述的双面研磨装置，其特征在于，所述静压支撑件在其内部设置有腔，所述腔由用作所述静压支撑件的表面的一部分的可移动挡板封闭，所述清洁刷构造成能够在不使用时被容置在对应的静压支撑件的所述腔中以及在使用时从对应的静压支撑件的所述腔中伸出。

10.根据权利要求5所述的双面研磨装置，其特征在于，所述清洁结构还包括与所述清洁刷集成设置的空气吹刀，以用于对清洁后的对应的静压支撑件的表面进行吹扫。

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