TWI758100B - 具有自清洗功能的雙面拋光設備及拋光方法 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種具有自清洗功能的雙面拋光設備及拋光方法。該設備包括下錠盤、上錠盤、擋板及噴灑裝置;上錠盤位於下錠盤的上方,擋板繞設在下錠盤及上錠盤的周向且與下錠盤及上錠盤均有間距;噴灑裝置包括安裝基柱及噴嘴,安裝基柱固定於上錠盤上,噴嘴設置於安裝基柱上且噴嘴通過液體管路與清潔液體源相連接,噴嘴包括多個第一噴嘴和多個第二噴嘴,多個第一噴嘴和多個第二噴嘴沿上錠盤周向間隔分佈;第一噴嘴用於噴灑水霧以使雙面拋光設備內保持潤濕氛圍,第二噴嘴用於噴灑高壓水流以對擋板表面進行清洗,由此可以有效避免拋光液殘液及拋光廢屑附著在擋板表面,有助於改善晶圓邊緣缺陷,延長拋光組件的使用壽命,降低拋光成本。

Description

具有自清洗功能的雙面拋光設備及拋光方法
本發明係關於晶圓製備領域,特別是關於一種具有自清洗功能的雙面拋光設備及拋光方法。
隨著機體電路裝置集成度的日益提高和裝置特徵尺寸的日益縮小,晶圓表面的平坦度對製程良率的影響越來越大,晶圓廠為了滿足客戶對晶圓表面平坦度越來越高的要求也不得不加大投入,對拋光設備和製程越來越重視。
常見的雙面拋光設備通常包括擋板、上錠盤、下錠盤、料籃和內襯;擋板在晶圓拋光製程中,可以阻擋拋光過程中的化學拋光液飛濺和遏制拋光過程中產生的鹼性氣體向外擴散,晶圓通過料籃(Carrier)和內襯(Insert)的固定被夾在上下錠盤之間以進行雙面拋光。在雙面拋光過程中,會有拋光液及拋光廢屑(比如拋光墊磨損碎屑和/或晶圓去除物)附著在機台擋板內壁形成結晶,附著物結晶在隨上錠盤移動時,會脫落在拋光墊上造成刮傷及良率損失,且脫落的結晶粒在製程過程中因內襯的阻攔,會凝聚在內襯與晶圓之間,會加速內襯的損耗及導致晶圓邊緣缺陷更加惡化,因而需要進行清洗。清洗 時,上下錠盤各自自轉,同時高壓水刷頭會從拋光墊外側緩慢朝拋光墊內側行進,從而達到對拋光墊整體的清潔作用。但是刷頭在對拋光墊清潔時,沖洗下來的拋光液殘液及拋光廢屑會濺射到擋板及擋板上,同時上下拋光墊在高速旋轉時也會帶動拋光液殘液及拋光廢屑濺射到擋板上。拋光液殘液及拋光廢屑在長期積累中產生的結晶附著物會附著在擋板內壁。擋板隨上錠盤移動過程中,結晶可能脫落而掉落在拋光墊上造成刮傷及良率損失。
鑒於以上所述現有技術的缺點,本發明的目的在於提供一種具有自清洗功能的雙面拋光設備及拋光方法,用於解決現有技術中的雙面拋光設備在拋光製程和清洗過程中,拋光液殘液及拋光廢屑會濺射到擋板及擋板上形成結晶附著物,擋板隨上錠盤旋轉的過程中,結晶附著物可能脫落而掉落在拋光墊上,造成刮傷及良率損失,且脫落的結晶粒在製程過程中因內襯的阻攔,會凝聚在內襯與晶圓之間,會加速內襯的損耗及導致晶圓邊緣缺陷更加惡化等問題。
為實現上述目的及其他相關目的,本發明提供一種具有自清洗功能的雙面拋光設備,所述雙面拋光設備包括下錠盤、上錠盤、擋板及噴灑裝置;所述上錠盤位於所述下錠盤的上方,所述擋板繞設在所述下錠盤及所述上錠盤的周向且與所述下錠盤及所述上錠盤均有間距;所述噴灑裝置包括安裝基柱及噴嘴,所述安裝基柱固定於所述上錠盤上,所述噴嘴設置於所述安裝基柱上且所述噴嘴通過液體管路與清潔液體源相連接,所述噴嘴包括多個第一噴嘴和多個第二噴嘴,多個第一噴嘴和多個第二噴嘴沿所述上錠盤周向間隔分佈; 所述第一噴嘴用於噴灑水霧以使所述雙面拋光設備內保持潤濕氛圍,所述第二噴嘴用於噴灑高壓水流以對所述擋板表面進行清洗。
於一實施例中,所述第一噴嘴和所述第二噴嘴均為兩個,所述第一噴嘴和所述第二噴嘴交叉間隔分佈,所述第二噴嘴的噴射面為扇形面。
於另一實施例中,所述第一噴嘴和所述第二噴嘴均通過第一驅動裝置活動設置於所述安裝基柱上;所述雙面拋光設備還包括傳感器及控制裝置,所述傳感器設置於所述擋板上,用於感應所述第一噴嘴和/或所述第二噴嘴的噴液方向,所述控制裝置與所述傳感器及所述第一驅動裝置相連接,以根據需要通過所述第一驅動裝置調整所述第一噴嘴和/或所述第二噴嘴的噴灑方向。
於一實施例中,所述傳感器通過履帶設置於所述擋板上,所述雙面拋光設備還包括第二驅動裝置,所述第二驅動裝置與所述傳感器及所述控制裝置相連接,可選擇地通過所述第二驅動裝置驅動所述傳感器在所述履帶上上下移動以改變所述傳感器的位置。
於一實施例中,所述液體管路上設置有電動閥,所述電動閥與所述控制裝置相連接,所述液體管路上設置有電動閥,所述電動閥與所述控制裝置相連接,以調節液體流量。
於一實施例中,所述雙面拋光設備還包括旋轉裝置,與所述上錠盤和/或所述下錠盤相連接,以驅動所述上錠盤和/或所述下錠盤旋轉。
於一實施例中,所述雙面拋光設備還包括內回收槽及外回收槽,所述內回收槽自所述下錠盤的下方向上延伸到所述上錠盤和所述擋板之間,所述外回收槽位於所述內回收槽的外圍且向上延伸到所述擋板外圍。
於一實施例中,所述雙面拋光設備還包括溢流板,所述溢流板一端與所述安裝基柱相連接,另一端向外延伸到所述內回收槽與所述擋板之間的間隙上方且與所述擋板具有間距。
於一實施例中,所述溢流板包括相互連接的第一段及第二段,所述第一段與所述第二段在導流面的連接角度大於90度以將殘液引流到所述外回收槽。
本發明還提供一種拋光方法,所述拋光方法基於上述任一方案中所述的具有自清洗功能的雙面拋光設備進行,所述拋光方法包括在拋光作業後半段,向所述擋板周圍噴灑水霧以起到降塵和過濾空氣的作用,以及在拋光作業結束後,向所述擋板表面噴灑高壓水流以對所述擋板進行清洗的步驟。
如上所述,本發明的具有自清洗功能的雙面拋光設備及拋光方法,具有以下有益效果:本發明經改善的結構設計,在上錠盤上設置可噴灑水霧的第一噴嘴和可噴灑高壓水流的第二噴嘴,在需要時,比如在拋光作業後半段,可以向擋板周圍噴灑水霧以起到降塵和過濾空氣的作用,避免粉塵積聚在擋板及上下錠盤表面,以及在拋光作業結束後,向擋板表面噴灑高壓水流以對擋板進行清洗,由此可以有效避免拋光液殘液及拋光廢屑附著在擋板表面,並由此避免因結晶物脫落導致拋光墊、內襯和晶圓等的損傷,有助於改善晶圓邊緣缺陷,延長拋光組件的使用壽命,降低拋光成本。
11:下錠盤
12:上錠盤
13:擋板
14:安裝基柱
15:噴嘴
16:液體管路
17:清潔液體源
18:分流盤
19:傳感器
20:履帶
21:內回收槽
22:外回收槽
23:溢流板
24:回收管路
圖1顯示為本發明提供的具有自清洗功能的雙面拋光設備的結構示意圖。
以下由特定的具體實施例說明本發明的實施方式,熟悉此技術的人士可由本說明書所揭露的內容輕易地瞭解本發明的其他優點及功效。
請參閱圖1。須知,本說明書所附圖式所繪示的結構、比例、大小等,均僅用以配合說明書所揭示的內容,以供熟悉此技術的人士瞭解與閱讀,並非用以限定本發明可實施的限定條件,故不具技術上的實質意義,任何結構的修飾、比例關係的改變或大小的調整,在不影響本發明所能產生的功效及所能達成的目的下,均應仍落在本發明所揭示的技術內容所能涵蓋的範圍內。同時,本說明書中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中間”及“一”等的用語,亦僅為便於敘述的明瞭,而非用以限定本發明可實施的範圍,其相對關係的改變或調整,在無實質技術內容的變更下,當亦視為本發明可實施的範疇。
如圖1所示,本發明提供一種具有自清洗功能的雙面拋光設備,所述雙面拋光設備包括下錠盤11、上錠盤12、擋板13及噴灑裝置;所述上錠盤12位於所述下錠盤11的上方,晶圓可通過料籃和內襯的固定被夾在上下錠盤11之間以進行雙面拋光,所述擋板13繞設在所述下錠盤11及所述上錠盤12的周向且與所述下錠盤11及所述上錠盤12均有間距,且所述擋板13至少繞設在所述上錠盤12與下錠盤11之間的間隙外圍,即所述擋板13至少包覆在拋光區域外圍,以防止拋光作業過程中的拋光液飛濺及阻擋鹼性氣體向外擴散;所述噴灑裝置包括安裝基柱14及噴嘴15,所述安裝基柱14固定於上錠盤12上,所述噴嘴15設置於所述安裝基柱14上且噴嘴15通過液體管路16與清潔液體源17,比如與去離子水源相連接,所述噴嘴15包括多個第一噴嘴和多個第二噴嘴,多個第一噴嘴和多個第二噴嘴沿所述上錠盤12周向間隔分佈;第一噴嘴用於噴灑水霧以使所述雙面拋光設備內保持潤濕氛圍,所述第二噴嘴用於噴灑高壓水流以對擋板13表面進行清洗。本發明經改善的結構設計,在上錠盤上設置可噴灑水霧的第一噴嘴和可噴灑高壓水流的第二噴嘴,在需要時,比如在拋光作業後半段,可以向擋板周圍噴灑水霧,以利用過水霧的表面張力作用不斷聚集下達起到降塵和 過濾空氣(比如抑制鹼性氣流上升)的作用,避免粉塵積聚在擋板及上下錠盤表面,以及在拋光作業結束後,向擋板表面噴灑高壓水流以對擋板進行清洗,由此可以有效避免拋光液殘液及拋光廢屑附著在擋板表面,並由此避免因結晶物脫落導致拋光墊、內襯和晶圓等的損傷,有助於改善晶圓邊緣缺陷,延長拋光組件的使用壽命,降低拋光成本。
在一示例中,所述第一噴嘴和第二噴嘴均為兩個,第一噴嘴和第二噴嘴交叉間隔分佈,各噴嘴15的高度可以根據需要調節,比如在所述上錠盤12盤面上方3厘米(cm)處,但為確保噴灑範圍的全面覆蓋,相鄰噴嘴15之間的水平距離優選相同,即4個噴嘴15在同一水平面的正投影位於正方形的四個點上。在較優的示例中,第二噴嘴的噴射面為扇形面以確保其具有較大的噴灑面,而第一噴嘴的噴灑面上均勻間隔分佈有多個細孔以確保噴灑出的水霧細膩均勻,比如細孔孔徑小於等於0.01毫米(mm)。當然,在其他示例中,第一噴嘴和第二噴嘴的數量還可以為3個或以上,第一噴嘴和第二噴嘴的數量可以相同或不同,具體不限。在一示例中,所述上錠盤12上設置有分流盤18,液體管路16包括主管路和支路,各噴嘴15通過支路連接至所述分流盤18,而分流盤18則通過主管路連接至所述清潔液體源17(主管路可以沿上錠盤12的運動軸設置),主管路和各支路上均可設置電動閥以根據需要調節液體流量及壓力,且電動閥可與控制裝置相連接,以由控制裝置根據需要調節液體流量,整個雙面拋光設備可通過同一控制裝置,比如PLC控制器或上位機等控制器進行統一控制。
在一示例中,所述第一噴嘴和第二噴嘴均通過第一驅動裝置(未示出,比如可以包括旋轉式接口及驅動旋轉式接口旋轉的驅動裝置)活動設置於所述安裝基柱14上,所述安裝基柱14可以為可升降柱,所述雙面拋光設備還包括傳感器19及控制裝置,所述傳感器19設置於所述擋板13上,用於感應第一 噴嘴和/或第二噴嘴的噴液方向,即所述傳感器19可以為單個或多個,比如至少設置一一對應所述第二噴嘴的多個傳感器19,或者設置一一對應所述第一噴嘴和第二噴嘴的多個傳感器19,所述控制裝置與所述傳感器19及所述第一驅動裝置相連接,以根據需要通過所述第一驅動裝置調整所述第一噴嘴和/或第二噴嘴的噴灑方向,由此實現對噴液軌跡的管控。所述雙面拋光設備可以進一步包括報警裝置,當所述傳感器19感應到水流時觸發警報並反饋至第一噴嘴和/或第二噴嘴,並由控制裝置自動調節安裝基柱14位置和/或第一驅動裝置以達到規定的噴灑範圍高度。
作為示例,所述傳感器19通過履帶20設置於所述擋板13上,所述雙面拋光設備還包括第二驅動裝置,第二驅動裝置與所述傳感器19及所述控制裝置相連接,以在需要時通過所述第二驅動裝置驅動所述傳感器19在所述履帶20上上下移動(即履帶20沿擋板13縱向設置)以改變傳感器19的位置。
作為示例,所述雙面拋光設備還包括旋轉裝置,與所述上錠盤12和/或下錠盤11相連接,以驅動上錠盤12和/或下錠盤11旋轉,優選上錠盤12和下錠盤11均旋轉且旋轉方向相反,以改善拋光效果。
作為示例,所述雙面拋光設備還包括內回收槽21及外回收槽22,連接至不同的回收管路24,所述內回收槽21自所述下錠盤11的下方向上延伸到上錠盤12和擋板13之間,所述外回收槽22位於所述內回收槽21的外圍且向上延伸到所述擋板13外圍。內回收槽21和外回收槽22的尺寸可以根據需要設置,比如在一示例中,外回收槽22的槽壁和擋板13的間距為14cm,而所述上錠盤12外周面和內回收槽21的槽壁之間的間距為3cm。
所述雙面拋光設備還包括溢流板23,所述溢流板23一端與所述安裝基柱14相連接,另一端向外延伸到所述內回收槽21與擋板13之間的間隙上方,以確保噴嘴15處有遺留水珠滴落不會影響到拋光液的純度,但溢流板23需 與擋板13具有間距,以確保溢流水可以通過雙面拋光設備外側通用的純水排放系統排放。溢流板23可以直接插設在安裝基柱14上,需確保溢流板23不會在上下錠盤11合併時碰撞下錠盤11邊壁。
作為示例,所述溢流板23包括相互連接的第一段及第二段,第一段與第二段在導流面的連接角度大於90度以將殘液引流到外回收槽。溢流板23的導流面可以為兩頭窄中間寬的葉片狀。
本發明的雙面拋光設備可以通過自清潔以提高設備的清潔度,從而有助於避免結晶物附著在擋板及上下錠盤的表面,有助於提高拋光良率,延長拋光組件的使用壽命及降低拋光成本。同時,自清潔過程無需設備停機,有助於提高設備產出率。
本發明還提供一種拋光方法,所述拋光方法基於上述任一方案中所述的具有自清洗功能的雙面拋光設備進行,故對所述雙面拋光設備的介紹還請參考前述內容,出於簡潔的目的不贅述。所述拋光方法包括在拋光作業後半段,向擋板周圍噴灑水霧以起到降塵和過濾空氣的作用,以及在拋光作業結束後,向擋板表面噴灑高壓水流以對擋板進行清洗的步驟,本發明的拋光方法,通過提高拋光作業過程中的環境清潔度,可以有效提高拋光作業良率。
綜上所述,本發明提供一種具有自清洗功能的雙面拋光設備及拋光方法。所述雙面拋光設備包括下錠盤、上錠盤、擋板及噴灑裝置;所述上錠盤位於所述下錠盤的上方,所述擋板繞設在所述下錠盤及所述上錠盤的周向且與下錠盤及上錠盤均有間距;所述噴灑裝置包括安裝基柱及噴嘴,安裝基柱固定於上錠盤上,噴嘴設置於所述安裝基柱上且噴嘴通過液體管路與清潔液體源相連接,所述噴嘴包括多個第一噴嘴和多個第二噴嘴,多個第一噴嘴和多個第二噴嘴沿上錠盤周向間隔分佈;第一噴嘴用於噴灑水霧以使所述雙面拋光設備內保持潤濕氛圍,所述第二噴嘴用於噴灑高壓水流以對擋板表面進行清洗。本 發明經改善的結構設計,在上錠盤上設置可噴灑水霧的第一噴嘴和可噴灑高壓水流的第二噴嘴,在需要時,比如在拋光作業後半段,可以向擋板周圍噴灑水霧以起到降塵和過濾空氣的作用,避免粉塵積聚在擋板及上下錠盤表面,以及在拋光作業結束後,向擋板表面噴灑高壓水流以對擋板進行清洗,由此可以有效避免拋光液殘液及拋光廢屑附著在擋板表面,並由此避免因結晶物脫落導致拋光墊、內襯和晶圓等的損傷,有助於改善晶圓邊緣缺陷,延長拋光組件的使用壽命,降低拋光成本。所以,本發明有效克服了現有技術中的種種缺點而具高度產業利用價值。
上述實施例僅例示性說明本發明的原理及其功效,而非用於限制本發明。任何熟悉此技術的人士皆可在不違背本發明的精神及範疇下,對上述實施例進行修飾或改變。因此,舉凡所屬技術領域中具有通常知識者在未脫離本發明所揭示的精神與技術思想下所完成的一切等效修飾或改變,仍應由本發明的請求項所涵蓋。
11:下錠盤
12:上錠盤
13:擋板
14:安裝基柱
15:噴嘴
16:液體管路
17:清潔液體源
18:分流盤
19:傳感器
20:履帶
21:內回收槽
22:外回收槽
23:溢流板
24:回收管路

Claims (10)

  1. 一種具有自清洗功能的雙面拋光設備,包括:下錠盤、上錠盤、擋板及噴灑裝置;所述上錠盤位於所述下錠盤的上方,所述擋板繞設在所述下錠盤及所述上錠盤的周向且與所述下錠盤及所述上錠盤均有間距;所述噴灑裝置包括安裝基柱及噴嘴,所述安裝基柱固定於所述上錠盤上,所述噴嘴設置於所述安裝基柱上且所述噴嘴通過液體管路與清潔液體源相連接,所述噴嘴包括多個第一噴嘴和多個第二噴嘴,多個第一噴嘴和多個第二噴嘴沿所述上錠盤周向間隔分佈;所述第一噴嘴用於噴灑水霧以使所述雙面拋光設備內保持潤濕氛圍,所述第二噴嘴用於噴灑高壓水流以對所述擋板表面進行清洗。
  2. 根據請求項1所述的具有自清洗功能的雙面拋光設備,其中,所述第一噴嘴和所述第二噴嘴均為兩個,所述第一噴嘴和所述第二噴嘴交叉間隔分佈,所述第二噴嘴的噴射面為扇形面。
  3. 根據請求項1所述的具有自清洗功能的雙面拋光設備,其中,所述第一噴嘴和所述第二噴嘴均通過第一驅動裝置活動設置於所述安裝基柱上;所述雙面拋光設備還包括傳感器及控制裝置,所述傳感器設置於所述擋板上,用於感應所述第一噴嘴和/或所述第二噴嘴的噴液方向,所述控制裝置與所述傳感器及所述第一驅動裝置相連接,以根據需要通過所述第一驅動裝置調整所述第一噴嘴和/或所述第二噴嘴的噴灑方向。
  4. 根據請求項3所述的具有自清洗功能的雙面拋光設備,其中,所述傳感器通過履帶設置於所述擋板上,所述雙面拋光設備還包括第二驅動裝置,所述第二驅動裝置與所述傳感器及所述控制裝置相連接,可選擇地通過所述第二驅動裝置驅動所述傳感器在所述履帶上上下移動以改變所述傳感器的位置。
  5. 根據請求項3所述的具有自清洗功能的雙面拋光設備,其中,所述液體管路上設置有電動閥,所述電動閥與所述控制裝置相連接,以調節液體流量。
  6. 根據請求項1所述的具有自清洗功能的雙面拋光設備,還包括:旋轉裝置,與所述上錠盤和/或所述下錠盤相連接,以驅動所述上錠盤和/或所述下錠盤旋轉。
  7. 根據請求項1所述的具有自清洗功能的雙面拋光設備,還包括:內回收槽及外回收槽,所述內回收槽自所述下錠盤的下方向上延伸到所述上錠盤和所述擋板之間,所述外回收槽位於所述內回收槽的外圍且向上延伸到所述擋板外圍。
  8. 根據請求項7所述的具有自清洗功能的雙面拋光設備,還包括:溢流板,所述溢流板一端與所述安裝基柱相連接,另一端向外延伸到所述內回收槽與所述擋板之間的間隙上方且與所述擋板具有間距。
  9. 根據請求項8所述的具有自清洗功能的雙面拋光設備,其中,所述溢流板包括相互連接的第一段及第二段,所述第一段與所述第二段在導流面的連接角度大於90度以將殘液引流到所述外回收槽。
  10. 一種拋光方法,包括:以請求項1-9任一項所述的具有自清洗功能的雙面拋光設備進行;以及,在拋光作業後半段,向所述擋板周圍噴灑水霧以起到降塵和過濾空氣的作用,以及在拋光作業結束後,向所述擋板表面噴灑高壓水流以對所述擋板進行清洗的步驟。
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