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CN113400176A - 一种硅片边缘抛光装置以及方法 - Google Patents

一种硅片边缘抛光装置以及方法 Download PDF

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Abstract

本发明实施例公开了一种硅片边缘抛光装置以及方法，所述装置包括：用于吸附待边缘抛光硅片的真空吸盘；圆边抛光鼓，所述圆边抛光鼓内设置有多个抛光垫，所述多个抛光垫沿所述圆边抛光鼓内表面的周向方向呈多排环形分布，以实现当所述硅片与所述圆边抛光鼓发生相对转动时抛光所述硅片的边缘；设置在所述圆边抛光鼓中心位置处的供液管路，所述供液管路能够从所述硅片上表面的正上方供给抛光液；设置在所述圆边抛光鼓内的圆形挡板，所述挡板设置在所述硅片的正上方，且能够绕中心轴线X作旋转运动；其中，所述挡板在朝向所述圆边抛光鼓的表面上沿圆周方向均匀地设置有多条沟槽，以使得滴落在所述挡板上的所述抛光液经所述沟槽流动至所述硅片的边缘。

Description

一种硅片边缘抛光装置以及方法
技术领域
本发明实施例涉及半导体加工技术领域，尤其涉及一种硅片边缘抛光装置以及方法。
背景技术
半导体生产加工过程中，需要涂覆光刻胶(Photo Resist，PR)，而半导体边缘附近的缺陷可能导致PR的不均匀涂覆，而对硅片进行边缘抛光，能够降低由于冲击等外部因素而使硅片产生裂纹的可能性。
硅片在边缘抛光过程中需要添加抛光液，目前添加抛光液的方法是将抛光液滴落在硅片上表面的中心位置，这样当硅片绕自身中心轴线旋转时，抛光液由于离心力的作用，会由硅片的上表面中心位置向硅片的边缘移动，并流动至硅片与抛光垫之间，从而实现硅片的边缘抛光。一般来说，抛光液为高碱性研磨剂，且粘性较大，所以在硅片的边缘抛光过程中，可能会对硅片的上表面产生缺陷。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例期望提供一种硅片边缘抛光装置以及方法；能够在硅片上表面不接触抛光液的情况下使得抛光液流动至硅片的边缘来完成硅片的边缘抛光工序，从而克服了因硅片上表面过刻蚀而引发的粗糙度异常、金属污染以及颗粒残留等品质问题。
本发明实施例的技术方案是这样实现的：
第一方面，本发明实施例提供了一种硅片边缘抛光装置，所述装置包括：
用于吸附待边缘抛光硅片的真空吸盘；
圆边抛光鼓，所述圆边抛光鼓内设置有多个抛光垫，所述多个抛光垫沿所述圆边抛光鼓内表面的周向方向呈多排环形分布，以实现当所述硅片与所述圆边抛光鼓发生相对转动时抛光所述硅片的边缘；
设置在所述圆边抛光鼓中心位置处的供液管路，所述供液管路能够从所述硅片上表面的正上方供给抛光液；
设置在所述圆边抛光鼓内的圆形挡板，所述挡板设置在所述硅片的正上方，且能够绕中心轴线X作旋转运动；其中，所述挡板在朝向所述圆边抛光鼓的表面上沿圆周方向均匀地设置有多条沟槽，以使得滴落在所述挡板上的所述抛光液经所述沟槽流动至所述硅片的边缘。
第二方面，本发明实施例提供了一种硅片边缘抛光方法，所述方法应用于第一方面所述的装置，所述方法包括：
将待边缘抛光的硅片放置于真空吸盘上，并通过所述真空吸盘带动所述硅片转动；
通过供液管路将抛光液滴落在旋转的挡板上，使得所述抛光液经所述挡板上的沟槽流动至所述硅片的边缘；
按照设定的边缘抛光工艺要求，旋转圆边抛光鼓，对所述硅片进行边缘抛光。
本发明实施例提供了一种硅片边缘抛光装置以及方法；在硅片的正上方增加了设置有多条沟槽的圆形挡板，当抛光液通过供液管路滴落在挡板上时，使得抛光液能够经挡板上的多条沟槽流动至硅片的边缘以及抛光垫上，避免了硅片的上表面直接接触抛光液，降低了硅片上表面过蚀刻的概率，提高了硅片的品质。
附图说明
图1为本发明实施例提供的常规技术中使用的硅片边缘抛光装置。
图2为本发明实施例提供的一种硅片边缘抛光装置。
图3为本发明实施例提供的挡板上设置的沟槽结构示意图。
图4为本发明实施例提供的挡板与圆边抛光鼓的连接示意图。
图5为本发明实施例提供的一种硅片边缘抛光方法流程示意图。
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。
参见图1，其示出了常规技术方案中硅片W的边缘抛光装置1。由图1可以看出，边缘抛光装置1主要包括：真空吸盘10、圆边抛光鼓20、多个抛光垫30以及供液管路40；其中，真空吸盘10主要用于吸附固定待边缘抛光的硅片W；圆边抛光鼓20主要用于与真空吸盘10相配合，以完成对硅片W边缘的抛光。具体来说，在硅片W的边缘抛光过程中，硅片W被真空吸盘10吸附固定住，并且真空吸盘10向靠近圆边抛光鼓20的方向移动，使得硅片W的边缘与抛光垫30能够相抵接。在硅片W的边缘抛光过程中，抛光液经设置在圆边抛光鼓20中心位置的供液管路40直接滴落在硅片W上表面的中央位置，同时，圆边抛光鼓20绕中心轴线X转动，且真空吸盘10带动硅片W也同样地绕中心轴线X转动，使得硅片W上表面的抛光液在离心力的作用下流动至硅片W的边缘，并流动至硅片W和抛光垫30之间，在这种情况下，圆边抛光鼓20的高速旋转也会对硅片W施加压力并与硅片W维持相对转动，从而实现了对硅片W边缘的抛光。
可以理解地，在上述边缘抛光过程中，滴落在硅片W上表面的抛光液会与硅片W的上表面直接接触，且由于抛光液的PH值大于10，因此导致硅片W的上表面会因抛光液的过蚀刻而引起硅片W上表面的粗糙度出现异常以及引发金属污染以及颗粒残留等问题，导致硅片W的上表面产生缺陷。
基于以上问题，结合图2和图3，其示出了本发明实施例提供的一种硅片W边缘抛光装置2，所述装置2包括：
用于吸附待边缘抛光硅片W的真空吸盘10；
圆边抛光鼓20，所述圆边抛光鼓20内设置有多个抛光垫30，所述多个抛光垫30沿所述圆边抛光鼓20内表面的周向方向呈多排环形分布，以实现当所述硅片W与所述圆边抛光鼓20发生相对转动时抛光所述硅片W的边缘；
设置在所述圆边抛光鼓20中心位置处的供液管路40，所述供液管路40能够从所述硅片W上表面的正上方供给抛光液；
设置在所述圆边抛光鼓20内的圆形挡板50，所述挡板50设置在所述硅片W的正上方，且能够绕中心轴线X作旋转运动；其中，如图3所示，所述挡板50在朝向所述圆边抛光鼓20的表面上沿圆周方向均匀地设置有多条沟槽501，以使得滴落在所述挡板50上的所述抛光液经所述沟槽501流动至所述硅片W的边缘。
通过图2所示的边缘抛光装置2，在硅片W的正上方增加了能够转动的圆形挡板50，在边缘抛光过程中，抛光液会先滴落在挡板50上，并在离心力的作用下抛光液经挡板50上的多条沟槽501流动至硅片W的边缘，以及在离心力的作用下部分抛光液能够达到抛光垫30上并润湿抛光垫30，从而实现了在抛光液不需要接触硅片W的上表面的情况下就能够实现对硅片W进行边缘抛光，降低了硅片W上表面产生缺陷的概率。
需要说明的是，在进行硅片W的边缘抛光时，抛光垫30的分布位置需要具体根据硅片W的尺寸来确定，具体来说，如图2所示，在硅片W进行边缘抛光时，硅片W的边缘需要能够与每个抛光垫30抵接，这样，当真空吸盘10相对于圆边抛光鼓20转动时，硅片W也会相对于抛光垫30旋转，从而实现了利用抛光垫30对硅片W的边缘进行抛光。
同时，如图2所示，在对硅片W进行边缘抛光时，需要在硅片W边缘的斜上、斜下和侧向三个方向上对硅片W的边缘进行抛光，相应地，抛光垫30的位置和数量也与之对应，即在抛光垫30分布的圆周上，同一位置设置了三个分别朝向为斜上、斜下和侧向的抛光垫30。需要说明的是，每个抛光垫30可以通过夹具固定，也可以通过吸盘固定。显然，在具体实施时，可以根据实际需求对抛光垫30的位置和数量做出适应性地调整。
对于图2所示的技术方案，在一些示例中，如图4所示，所述挡板50通过连杆502经所述圆边抛光鼓20中心上的孔隙202与所述圆边抛光鼓20上的固定单元203连接；且所述连杆502与所述固定单元203能够做相对旋转运动。
需要说明的是，如图2所示，供液管路40也同样地设置在圆边抛光鼓20中心上的孔隙202处，因此可以理解地，在本发明的具体实施方式中，优选地，连杆502可以为中空管路，供液管路40能够经连杆502的内部设置。
优选地，对于上述示例，在一些具体的实施方式中，所述挡板50和所述连杆502的材质均为陶瓷。可以理解地，在硅片W的边缘进行抛光时，由于挡板50和连杆502均会与抛光液直接接触，为了降低挡板50和连杆502在抛光液的作用下发生腐蚀以影响挡板50和连杆502的使用寿命，因此在本发明实施例中，挡板50和连杆502的材质选择为耐腐蚀的陶瓷。
需要说明的是，挡板50和连杆502的材质也可以为其他非金属材料，只要在边缘抛光过程中，挡板50和连杆502的材质能够抵抗高碱性的抛光液的腐蚀即可，从而实现延长挡板50和连杆502的使用寿命的目的。
优选地，对于上述示例，在一些具体的实施方式中，所述挡板50与所述硅片W上表面之间的间距不小于5mm。可以理解地，当挡板50与硅片W的间距过小时，挡板50和硅片W在转动的过程中可能会发生相互干涉，进而导致硅片W的上表面产生划伤，因此，在硅片W的边缘进行抛光时，硅片W和挡板50之间的间距不能过小，具体的间距可以根据实际情况而定。
优选地，对于上述示例，在一些具体的实施方式中，所述挡板50的厚度小于所述硅片W的厚度。需要说明的是，在本发明的具体实施方式中，硅片W的直径为300mm，因此在具体实施时，挡板50的直径可以设置在260mm-290mm之间。具体来说，挡板50的直径可以根据挡板50与硅片W之间的间距来决定，比如说，如果挡板50与硅片W之间的间距较大，那么挡板50的直径可适当地减小，最小不超过260mm，因为在对硅片W边缘的上部分进行抛光的抛光垫30具有一定的倾斜角度，如果挡板50的直径过大会导致该抛光垫30无法接触到硅片W边缘的上部分，从而导致硅片W边缘的上部分抛光异常或未抛光；相反地，如果挡板50与硅片W之间的间距较小，则挡板50的直径可以适当增大，由于待边缘抛光的硅片W直径为300mm，因此挡板50的直径最大不超过290mm，否则同样会引起硅片W的边缘抛光异常或未抛光。
优选地，对于上述示例，在一些具体的实施方式中，所述挡板50的厚度小于所述硅片W的厚度。具体来说，在本发明的实施例中，挡板50的厚度可以设置为450±150um。
对于图2所示的技术方案，在一些示例中，所述挡板50上的沟槽501的弧形开口方向与所述硅片W的旋转方向相反。举例来说，如图2中示出了本发明实施例中硅片W的旋转方向是逆时针的，因此，如图4所示，其示出了本发明实施例中挡板50上沟槽501的弧形开口方向是顺时针的，这主要是为了使滴落在挡板50上的抛光液能够均匀地流动至硅片W边缘以及能够最大程度地使得抛光液润湿抛光垫30。
需要说明的是，沟槽501可以根据挡板50的旋转方向调整沟槽501的弧形开口方向。这是因为抛光液从旋转的挡板50的中心流向外沿时，抛光液流向呈弧形，因此根据挡板50的旋转方向决定沟槽501的弧形开口方向。
对于上述示例，在一些具体的实施方式中，所述沟槽501的高度低于所述挡板50本体的高度，以使得抛光液滴落在挡板50后，通过旋转挡板使得抛光液均匀地流动至硅片W的边缘。
对于图2所示的技术方案，在一些示例中，如图2所示，所述装置2还包括驱动机构60，所述驱动机构60用于控制所述挡板50的旋转方向以及旋转速度，其中，所述挡板50的旋转速度低于10转每分钟(Revolutions Per Minute，rpm)，所述挡板50的旋转方向与所述硅片50的旋转方向相反。具体来说，所述驱动机构60可以为伺服电机。
参见图5，其示出了本发明实施例提供的一种硅片W边缘抛光方法，所述方法应用于前述技术方案所述的装置2，所述方法包括：
S501、将待边缘抛光的硅片W放置于真空吸盘10上，并通过所述真空吸盘带动所述硅片W转动；
S502、通过供液管路40将抛光液滴落在旋转的挡板50上，使得所述抛光液经所述挡板50上的沟槽501流动至所述硅片W的边缘；
S503、按照设定的边缘抛光工艺要求，旋转圆边抛光鼓20，对所述硅片W进行边缘抛光。
需要说明的是，在具体实施时，在进行硅片W的边缘抛光时，抛光液的供应速度为1-5升每分钟(L/min)，真空吸盘10的转速为5-30rpm，圆边抛光鼓的转速为100-500rpm，每次持续抛光的时间小于90秒。
在这种情况下，在边缘抛光过程中供给抛光液时，由于挡板50的作用，能够使得抛光液直接滴落在所抛光的硅片W的边缘处，从而避免抛光液流经硅片W的表面，降低了抛光液可能对硅片W上表面造成的影响以及降低硅片W表面产生缺陷的可能性。
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)

1.一种硅片边缘抛光装置，其特征在于，所述装置包括：
用于吸附待边缘抛光硅片的真空吸盘；
圆边抛光鼓，所述圆边抛光鼓内设置有多个抛光垫，所述多个抛光垫沿所述圆边抛光鼓内表面的周向方向呈多排环形分布，以实现当所述硅片与所述圆边抛光鼓发生相对转动时抛光所述硅片的边缘；
设置在所述圆边抛光鼓中心位置处的供液管路，所述供液管路能够从所述硅片上表面的正上方供给抛光液；
设置在所述圆边抛光鼓内的圆形挡板，所述挡板设置在所述硅片的正上方，且能够绕中心轴线X作旋转运动；其中，所述挡板在朝向所述圆边抛光鼓的表面上沿圆周方向均匀地设置有多条沟槽，以使得滴落在所述挡板上的所述抛光液经所述沟槽流动至所述硅片的边缘。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述挡板通过连杆经所述圆边抛光鼓中心上的孔隙与所述圆边抛光鼓上的固定单元连接；且所述连杆与所述固定单元能够做相对旋转运动。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述挡板和所述连杆的材质均为陶瓷。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述挡板与所述硅片上表面之间的间距不小于5mm。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述挡板的直径小于所述硅片的直径。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述挡板的厚度小于所述硅片的厚度。
7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述挡板上的沟槽的弧形开口方向与所述硅片的旋转方向相反。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述沟槽的高度低于所述挡板本体的高度。
9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括驱动机构，所述驱动机构用于控制所述挡板的旋转方向以及旋转速度，其中，所述挡板的转速低于10转每分钟，所述挡板的旋转方向与所述硅片的旋转方向相反。
10.一种硅片边缘抛光方法，其特征在于，所述方法应用于权利要求1至9任一项所述的装置，所述方法包括：
将待边缘抛光的硅片放置于真空吸盘上，并通过所述真空吸盘带动所述硅片转动；
通过供液管路将抛光液滴落在旋转的挡板上，使得所述抛光液经所述挡板上的沟槽流动至所述硅片的边缘；
按照设定的边缘抛光工艺要求，旋转圆边抛光鼓，对所述硅片进行边缘抛光。
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