一种硅片晶圆边缘抛光装置及方法

技术领域

本发明涉及晶圆加工技术领域，具体涉及一种硅片晶圆边缘抛光装置及方法。

背景技术

硅片晶圆是半导体工业的原始材料，是一种未切割的单晶硅数据，是一种薄片，形状为圆形，称为晶圆，高纯度的多晶硅溶解后掺入硅晶体晶种，然后慢慢拉出，形成圆柱形的单晶硅。硅晶棒在经过研磨，抛光，切片后，形成硅晶圆片，也就是晶圆。它可以通过光刻和离子注入制成各种半导体设备，随着集成电路(Integrated circuit,IC)制造技术的不断发展，芯片特征尺寸越来越小，互连层数越来越多，晶圆直径也不断增大。要实现多层布线，晶圆表面须具有极高的平整度、光滑度和洁净度，进而化进行抛光。

现有的抛光装置在对边缘存在倒角的晶圆进行抛光时，经常需要分多次完成，并且需要根据倒角的角度，对对应的零件进行人工调整，这不仅费时费力，其人工调节的零件存在一定的误差，会在一定程度上降低抛光质量，同时现有的抛光装置不能有效的校正晶圆的放置位置，使其在进行边缘抛光的过程中存在偏差，进而影响抛光效果以及抛光质量。

因此，有必要提供一种硅片晶圆边缘抛光装置以解决上述问题。

发明内容

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案，一种硅片晶圆边缘抛光装置，包括：

防护框架，其中部水平固定装配有支撑板，所述支撑板前侧面两端分别固定装配有输入输送带以及输出输送带，所述输入输送带以及输出输送带镜像设置，且其内侧均放置有一组晶圆移动机构，两组所述晶圆移动机构镜像设置，且螺栓固定在支撑板上表面；

驱动电机，固定装配在所述支撑板上表面中心处，其输出轴上同轴固定装配有转动板，所述转动板上嵌装有六组晶圆定位固定组件，且所述转动板上表面固定装配有边缘抛光组件，所述边缘抛光组件另一端固定装配在支撑板上。

进一步，作为优选，所述防护框架上表面固定设置有装置指示灯，其前侧面上固定设置有控制面板，所述防护框架下端滑动嵌装有废液回流收集箱。

进一步，作为优选，所述晶圆移动机构前端设置有吸盘组件，所述吸盘组件连接有真空泵，所述真空泵固定装配在晶圆移动机构上端。

进一步，作为优选，所述晶圆定位固定组件包括：

固定框架，固定装配在所述转动板下表面，其内部嵌装有驱动机构，所述驱动机构的输出轴上同轴固定装配有转动架，所述转动架上端同轴转动装配有定位夹持组件，所述定位夹持组件固定装配在固定框架上，且其上方固定装配有抛光台，所述抛光台上设置有多组吸力孔，所述吸力孔下端连接有真空发生器，所述真空发生器固定装配在抛光台下表面。

进一步，作为优选，所述定位夹持组件包括：

固定底座，固定装配在所述固定框架上，其上开设有四组滑动槽，该滑动槽内滑动装配有滑动夹持块，所述固定底座中部转动装配有转动环，所述转动环与每组滑动夹持块之间转动装配有传动连杆；

所述转动环内侧螺纹装配有驱动指示组件。

进一步，作为优选，所述滑动夹持块上端设置有两组夹持块，两组所述夹持块镜像设置，其与滑动夹持块之间设置有夹紧弹簧，且其另一侧滚动嵌装有多组滚珠。

进一步，作为优选，所述驱动指示组件包括：

螺纹套筒，螺纹装配在所述转动环内侧，其内侧同轴转动装配有双向液压缸，所述双向液压缸下端固定装配在转动架上，其上端固定装配有固定块，且所述螺纹套筒两端均同轴固定设置有压缩弹簧。

进一步，作为优选，所述边缘抛光组件包括：

支撑柱，设置有长短两组，分别固定装配在支撑板或转动板上，其上端均固定装配有水平导轨，所述水平导轨上滑动装配有水平滑块，所述水平滑块上固定装配有竖直导轨，其上固定装配有垂直面抛光盘，所述垂直面抛光盘上转动装配有两组调节液压缸，两组所述调节液压缸另一端转动装配有斜面抛光盘。

进一步，作为优选，两端的垂直面抛光盘、斜面抛光盘以及调节液压缸中心对称，水平导轨、水平滑块以及竖直导轨镜像对称，且所述水平滑块上设置有抛光液管。

一种硅片晶圆边缘抛光方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1.将待抛光的晶圆通过输入输送带输送至装置内部，并通过晶圆移动机构将其吸起，并放置在对应的晶圆定位固定组件上；

S2.所述晶圆定位固定组件上的定位夹持组件会夹持其上的晶圆，并使其中轴线与抛光台的中轴线重合；

S3.驱动驱动电机转动转动板，使其带动夹持晶圆的晶圆定位固定组件到达边缘抛光组件正上方；

S4.驱动边缘抛光组件上各组件，使其垂直面抛光盘与斜面抛光盘均与晶圆的对应位置进行贴合；

S5.启动该晶圆定位固定组件的驱动机构，使其带动晶圆转动，从而使边缘抛光组件对其进行抛光；

S6.抛光完成后，启动驱动电机转动至另一组晶圆移动机构处，定位夹持组件松开，并在晶圆移动机构作用下，将完成边缘抛光的晶圆移动至输出输送带上，送出装置，完成该晶圆的边缘抛光工作。

与现有技术相比，本发明提供了一种硅片晶圆边缘抛光装置及方法，具有以下有益效果：

1.本发明中，设置有晶圆定位固定组件，其上的定位夹持组件可以对其上的晶圆进行定位夹持，使其中心处于合适的位置上，同时其上设置有驱动指示组件以及滚珠，可以使其上的晶圆再进行定位夹持的状态下，随着其下驱动机构的转动而转动，进而使晶圆再进行边缘抛光的过程中保持中心固定，提高抛光质量，防止其在抛光前或抛光过程中发生偏转，且定位夹持组件设置有多组，通过转动板的转动不同状态晶圆的切换，并使不同状态的晶圆，与对应的位置相匹配，实现装置进行不间断的抛光工作，进一步压缩抛光时间，提高抛光效率。

2.本发明中，设置有边缘抛光组件，其上设置有垂直抛光盘以及斜面抛光盘，可以对存在倒角的晶圆进行抛光工作，同时垂直抛光盘以及斜面抛光盘之间设置的调节液压缸可以调节垂直抛光盘以及斜面抛光盘之间的角度，使其可以对不同角度倒角的晶圆进行边缘抛光工作，提高装置的实用性，进一步提高抛光效率。

附图说明

图1为一种硅片晶圆边缘抛光装置结构示意图；

图2为一种硅片晶圆边缘抛光装置局部隐藏结构示意图；

图3为一种硅片晶圆边缘抛光装置晶圆定位固定组件结构示意图；

图4为一种硅片晶圆边缘抛光装置定位夹持组件结构示意图；

图5为一种硅片晶圆边缘抛光装置驱动指示组件结构示意图；

图6为一种硅片晶圆边缘抛光装置边缘抛光组件结构示意图；

图中：1、防护框架；2、支撑板；3、输入输送带；4、输出输送带；5、晶圆移动机构；6、驱动电机；7、转动板；8、晶圆定位固定组件；9、边缘抛光组件；10、控制面板；11、装置指示灯；12、废液回流收集箱；13、吸盘组件；14、真空泵；81、固定框架；82、驱动机构；83、转动架；84、定位夹持组件；85、抛光台；86、真空发生器；841、固定底座；842、转动环；843、传动连杆；844、滑动夹持块；845、驱动指示组件；846、夹持块；847、滚珠；8451、螺纹套筒；8452、双向液压缸；8453、压缩弹簧；8454、固定块；91、支撑柱；92、水平导轨；93、水平滑块；94、竖直导轨；95、垂直面抛光盘；96、斜面抛光盘；97、调节液压缸；98、抛光液管。

具体实施方式

请参阅图1～6，本发明提供了一种硅片晶圆边缘抛光装置，包括：

防护框架1，其中部水平固定装配有支撑板2，所述支撑板2前侧面两端分别固定装配有输入输送带3以及输出输送带4，所述输入输送带3以及输出输送带4镜像设置，且其内侧均放置有一组晶圆移动机构5，两组所述晶圆移动机构5镜像设置，且螺栓固定在支撑板2上表面；

驱动电机6，固定装配在所述支撑板2上表面中心处，其输出轴上同轴固定装配有转动板7，所述转动板7上嵌装有六组晶圆定位固定组件8，且所述转动板7上表面固定装配有边缘抛光组件9，所述边缘抛光组件9另一端固定装配在支撑板2上；

作为较佳实施例，将待抛光的晶圆通过输入输送带3输送至装置内部，并通过晶圆移动机构5将其吸起，并放置在对应的晶圆定位固定组件8上，所述晶圆定位固定组件8会夹持其上的晶圆，并使其中轴线调整至适当位置，驱动驱动电机6转动转动板7，使其带动夹持晶圆的晶圆定位固定组件8到达边缘抛光组件9正上方，驱动边缘抛光组件9上各组件与晶圆的对应位置进行贴合，启动该晶圆定位固定组件8，使其带动晶圆转动，从而使边缘抛光组件9对其进行抛光，抛光完成后，启动驱动电机6转动至另一组晶圆移动机构5处，晶圆定位固定组件8松开，并在晶圆移动机构5作用下，将完成边缘抛光的晶圆移动至输出输送带4上，送出装置，完成该晶圆的边缘抛光工作。

进一步，所述防护框架1上表面固定设置有装置指示灯11，其前侧面上固定设置有控制面板10，所述防护框架1下端滑动嵌装有废液回流收集箱12；

作为较佳实施例，所述控制面板10上设置有多组紧急按钮，可以在装置发生状况时进行手动控制，所述装置指示灯11可以对装置内部的运行情况进行指示，便于操作人员的操作，所述废液回流收集箱12则对装置中使用的抛光液进行回收处理，防止其四溅，对装置的抛光过程造成影响，同时防止其腐蚀装置。

进一步，所述晶圆移动机构5前端设置有吸盘组件13，所述吸盘组件13连接有真空泵14，所述真空泵14固定装配在晶圆移动机构5上端；

作为较佳实施例，所述吸盘组件13的设置，可以完成晶圆的迁移工作，同时防止传统的夹持装置对其造成不必要的损伤。

进一步，所述晶圆定位固定组件8包括：

固定框架81，固定装配在所述转动板7下表面，其内部嵌装有驱动机构82，所述驱动机构82的输出轴上同轴固定装配有转动架83，所述转动架83上端同轴转动装配有定位夹持组件84，所述定位夹持组件84固定装配在固定框架81上，且其上方固定装配有抛光台85，所述抛光台85上设置有多组吸力孔，所述吸力孔下端连接有真空发生器86，所述真空发生器86固定装配在抛光台85下表面；

作为较佳实施例，所述吸力孔四周为橡胶材料，当晶圆放置在抛光台85上，并由定位夹持组件84进行定位夹持后，其下方的真空发生器86启动，使晶圆被吸力孔进行吸附，进而使晶圆与抛光台85保持相对固定的状态，便于后续装置的运行。

进一步，所述定位夹持组件84包括：

固定底座841，固定装配在所述固定框架81上，其上开设有四组滑动槽，该滑动槽内滑动装配有滑动夹持块844，所述固定底座841中部转动装配有转动环842，所述转动环842与每组滑动夹持块844之间转动装配有传动连杆843；

所述转动环842内侧螺纹装配有驱动指示组件845；

作为较佳实施例，所述定位夹持组件84可以对其上的晶圆进行定位夹持，使其中轴线与抛光台85的中轴线重合，初始状态下，所述定位夹持组件84处于张开状态，其滑动夹持块844位于其滑动槽的最外侧，随着晶圆与抛光台85的重合，转动环842在驱动指示组件845的作用下转动，并在传动连杆843的传动下，带动滑动夹持块844向内侧移动，直至四组滑动夹持块844均夹住晶圆。

进一步，所述滑动夹持块844上端设置有两组夹持块846，两组所述夹持块846镜像设置，其与滑动夹持块844之间设置有夹紧弹簧，且其另一侧滚动嵌装有多组滚珠847；

作为较佳实施例，所述夹紧弹簧的设置，使两组夹持块846夹紧晶圆，并对其位置进行限制，其上设置的多组滚珠847，减少装置与晶圆的接触面积，在一定程度上保护晶圆，同时可以使晶圆在保持中心相对固定的前提下进行转动，为其边缘的抛光进行支持。

进一步，所述驱动指示组件845包括：

螺纹套筒8451，螺纹装配在所述转动环842内侧，其内侧同轴转动装配有双向液压缸8452，所述双向液压缸8452下端固定装配在转动架83上，其上端固定装配有固定块8454，且所述螺纹套筒8451两端均同轴固定设置有压缩弹簧8453；

作为较佳实施例，初始状态下，固定块8454的高度大于抛光台85的高度，所述双向液压缸8452下端处于伸缩锁定状态，当晶圆移动机构5带着晶圆压迫固定块8454时，双向液压缸8452上端开始收缩，同时上端的压缩弹簧8453被压缩，直至晶圆下表面与抛光台85重合，此时，双向液压缸8452下端伸缩锁定解除，在上端压缩弹簧8453的作用下，双向液压缸8452被推动向下运动，其上端开始伸长，下端开始收缩，下端压缩弹簧8453被压缩，螺纹套筒8451随之向下运动，并带动定位夹持组件84收紧，使其对晶圆进行定位夹持，待夹持完成后，双向液压缸8452上端伸缩锁定，并移走晶圆移动机构5，待抛光完成后，解除双向液压缸8452上端伸缩锁定状态，并在压缩弹簧8453的作用下回到初始位置。

进一步，所述边缘抛光组件9包括：

支撑柱91，设置有长短两组，分别固定装配在支撑板2或转动板7上，其上端均固定装配有水平导轨92，所述水平导轨92上滑动装配有水平滑块93，所述水平滑块93上固定装配有竖直导轨94，其上固定装配有垂直面抛光盘95，所述垂直面抛光盘95上转动装配有两组调节液压缸97，两组所述调节液压缸97另一端转动装配有斜面抛光盘96；

作为较佳实施例，所述垂直面抛光盘95与斜面抛光盘96之中保持一条线重合，该线内侧的两个平面即为边缘的抛光平面，两组调节液压缸97不等大，且其伸长或收缩时，保证所述垂直面抛光盘95与斜面抛光盘96重合线保持重合。

进一步，两端的垂直面抛光盘95、斜面抛光盘96以及调节液压缸97中心对称，水平导轨92、水平滑块93以及竖直导轨94镜像对称，且所述水平滑块93上设置有抛光液管98；

作为较佳实施例，两组垂直面抛光盘95对晶圆的侧面进行抛光，两组所述斜面抛光盘96分别对上下端的倒角进行抛光工作，同时通过调整调节液压缸97的伸长长度，在保证垂直面抛光盘95与斜面抛光盘96重合线保持重合的前提下，其可以改变垂直面抛光盘95与斜面抛光盘96内侧平面的夹角，进而使其满足不同倒角圆的抛光要求。

一种硅片晶圆边缘抛光方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1.将待抛光的晶圆通过输入输送带3输送至装置内部，并通过晶圆移动机构5将其吸起，并放置在对应的晶圆定位固定组件8上；

S2.所述晶圆定位固定组件8上的定位夹持组件84会夹持其上的晶圆，并使其中轴线与抛光台85的中轴线重合；

S3.驱动驱动电机6转动转动板7，使其带动夹持晶圆的晶圆定位固定组件8到达边缘抛光组件9正上方；

S4.驱动边缘抛光组件9上各组件，使其垂直面抛光盘95与斜面抛光盘96均与晶圆的对应位置进行贴合；

S5.启动该晶圆定位固定组件8的驱动机构82，使其带动晶圆转动，从而使边缘抛光组件9对其进行抛光；

S6.抛光完成后，启动驱动电机6转动至另一组晶圆移动机构5处，定位夹持组件84松开，并在晶圆移动机构5作用下，将完成边缘抛光的晶圆移动至输出输送带4上，送出装置，完成该晶圆的边缘抛光工作。

以上所述的，仅为本发明较佳的具体实施方式，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，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。