CN116175397A

CN116175397A - 一种用于研磨硅片的设备和方法

Info

Publication number: CN116175397A
Application number: CN202211602027.9A
Authority: CN
Inventors: 陈光林
Original assignee: Xian Eswin Silicon Wafer Technology Co Ltd; Xian Eswin Material Technology Co Ltd
Current assignee: Xian Eswin Silicon Wafer Technology Co Ltd; Xian Eswin Material Technology Co Ltd
Priority date: 2022-12-13
Filing date: 2022-12-13
Publication date: 2023-05-30
Also published as: TW202330180A; TWI855567B

Abstract

本发明实施例公开了一种用于研磨硅片的设备和方法，所述设备包括：研磨垫；加压机构，所述加压机构用于利用所述研磨垫将所述硅片夹持成处于被夹持状态，在所述被夹持状态下，所述硅片相对于在接受常规研磨时所处于的被夹紧状态产生弹性回复，在所述被夹紧状态下，所述硅片产生翘曲度减小的弹性变形；驱动机构，所述驱动机构用于使所述硅片和所述研磨垫之间产生相对运动以对被所述研磨垫夹持成处于所述被夹持状态下的所述硅片进行研磨。

Description

一种用于研磨硅片的设备和方法

技术领域

本发明涉及半导体硅片生产领域，尤其涉及一种用于研磨硅片的设备和方法。

背景技术

半导体硅片的生产工艺通常包括拉晶、线切割、研磨等处理过程。其中，研磨工艺主要通过去除材料来使硅片的厚度、外形尺寸、表面平坦度等方面满足要求。

上述的研磨工艺通常通过研磨设备来实现，具体地，研磨设备的研磨垫对硅片施加压力并且相对于硅片产生运动，由此实现对硅片的研磨，另外，通常还会将研磨液施用在研磨垫与硅片之间以促进研磨的完成。

但是，待研磨的硅片通常是存在有翘曲度的，在利用常规的研磨设备对这样的硅片进行研磨时，参见图1，其中：左上示图示出了不受任何约束的待研磨硅片W所处于的状态，此时硅片W是具有翘曲度的；左下示图示出了研磨处理过程中受到研磨垫10的压力的硅片W所处于的状态，此时硅片W与通过虚线示出的在不受任何约束的情况下所处于的状态相比，在研磨垫10施加的压力的作用下产生弹性变形并且被研磨垫10压平，或者说硅片W的翘曲度消失，另外左下示图还示出了研磨垫10比如通过相对于硅片W绕自身的轴线10X转动而对硅片W进行研磨；右上示图示出了研磨处理已完成但仍然受到研磨垫10的压力的硅片W所处于的状态，此时硅片W产生了减薄但不具有翘曲度；右下示图示出了研磨处理已完成并且不再受到研磨垫10的压力的硅片W所处于的状态，此时已研磨的硅片W会产生弹性回复，导致翘曲度再次出现在已研磨的硅片W中。由此可见，在利用常规的研磨设备对存在有翘曲度的硅片进行研磨时，最终获得的硅片不是平面状的而是有翘曲度的，很明显地，这样的硅片是无法满足要求的，因为所希望的是最终获得的硅片是没有翘曲度的平坦的硅片。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明实施例期望提供一种用于研磨硅片的设备和方法，能够至少在一定程度上解决最终获得的硅片有翘曲度的问题。

本发明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用于研磨硅片的设备，所述设备包括：

研磨垫；

加压机构，所述加压机构用于利用所述研磨垫将所述硅片夹持成处于被夹持状态，在所述被夹持状态下，所述硅片相对于在接受常规研磨时所处于的被夹紧状态产生弹性回复，在所述被夹紧状态下，所述硅片产生翘曲度减小的弹性变形；

驱动机构，所述驱动机构用于使所述硅片和所述研磨垫之间产生相对运动以对被所述研磨垫夹持成处于所述被夹持状态下的所述硅片进行研磨。

第二方面，本发明实施例提供了一种用于研磨硅片的方法，所述方法包括：

利用对所述硅片进行研磨的研磨垫将所述硅片夹持成处于被夹持状态，在所述被夹持状态下，所述硅片相对于在接受常规研磨时所处于的被夹紧状态产生弹性回复，在所述被夹紧状态下，所述硅片产生翘曲度减小的弹性变形；

使所述硅片和所述研磨垫之间产生相对运动以对处于所述被夹持状态下的所述硅片进行研磨。

本发明实施例提供了用于研磨硅片的设备和方法，由于硅片是在产生了弹性回复的状态下被研磨的，因此，即使硅片在研磨垫的压力去除后仍然会进一步弹性回复，但弹性回复的量是较小的，因此，最终获得的硅片的翘曲度也是较小的。

附图说明

图1示出了在利用常规的研磨设备对具有翘曲度的硅片进行研磨的过程中硅片的状态变化的示意图；

图2为根据本发明的实施例的用于研磨硅片的设备的说明性示意图，其中示出了硅片在处于被夹持状态下接受研磨；

图3为根据本发明的实施例的用于研磨硅片的设备的示意图，其中示出了尚未在处于被夹持状态下接受过研磨的硅片在处于被夹紧状态下接受研磨；

图4为根据本发明的实施例的用于研磨硅片的设备的示意图，其中示出了已经在处于被夹持状态下接受过研磨的硅片在处于被夹紧状态下接受研磨；

图5为根据本发明的实施例的设备的驱动机构的结构示意图；

图6为根据本发明的实施例的用于研磨硅片的方法的示意图。

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2，本发明实施例提供了一种用于研磨硅片W的设备1，所述设备1可以包括：

研磨垫10，这里需要说明的是，出于便于解释的目的，在图2中具体地示出了两个研磨垫10以同时对硅片W的两个主表面进行研磨，但本发明不限于此，比如设备1可以仅包括硅片W上方的研磨垫，因此仅能够对硅片W的上表面进行研磨，在这种情况下，可以通过对硅片W进行翻转来实现两个主表面的研磨；

加压机构20，所述加压机构20用于利用所述研磨垫10将所述硅片W夹持成处于被夹持状态，如在图2中通过处于两个研磨垫10之间的硅片W示出的，在所述被夹持状态下，所述硅片W相对于在接受常规研磨时所处于的被夹紧状态产生弹性回复，如在图2中通过箭头A1两侧的硅片W示出的，其中，箭头A1左侧为处于被夹紧状态的硅片W，在所述被夹紧状态下，所述硅片W产生翘曲度减小的弹性变形，如在图2中通过箭头A2两侧的硅片W示出的，其中，箭头A2上侧为在不受任何约束的情况下具有翘曲度的硅片W，另外，图2中示出了在所述被夹紧状态下，硅片W的翘曲度完全消失，可以理解的是，本发明不限于此，或者说在所述被夹紧状态下，硅片W也可以具有翘曲度，只要与箭头A2上侧的硅片W所处于的状态相比产生翘曲度减小的弹性变形即可；

驱动机构30，所述驱动机构30用于使所述硅片W和所述研磨垫10之间产生相对运动以对被所述研磨垫10夹持成处于所述被夹持状态下的所述硅片W进行研磨，这里同样需要说明的是，出于便于解释的目的，图2中具体地示出了驱动机构30使研磨垫10绕自身的纵向轴线10X旋转，这样在硅片W保持固定不动的情况下，便获得到硅片W和研磨垫10之间的相对运动从而实现研磨，但本发明不限于此，比如驱动机构30还可以是驱动硅片W绕自身的纵向轴线旋转的而研磨垫10是保持固定不动的，只要能够产生上述的相对运动即可，另外图2中出于清楚的目的，仅示出了用于驱动分别位于硅片W上下两侧的两个研磨垫10旋转的单个驱动机构30，但本发明不限于此，比如两个研磨垫10各自配备有独立的驱动机构30，用于驱动硅片W下方的研磨垫10的驱动机构30可以位于该研磨垫10的下方。

在利用根据本发明实施例的设备1对硅片W进行研磨的情况下，可以使硅片W产生减薄，如在图2中通过箭头A3两侧的硅片W示出的，由于硅片W是在产生了弹性回复的状态下被研磨的，因此，即使硅片W在研磨垫10的压力去除后仍然会进一步弹性回复，如在图2中通过箭头A4两侧的硅片W示出的，但弹性回复的量是较小的，因此，最终获得的硅片W的翘曲度也是较小的，另外在本发明中，参见图2可知，箭头A1和A3之间的硅片W中虚线外侧的部分将被研磨掉或去除掉，而在现有技术中，参见图1可知，硅片W的整个主表面处的材料都将被无差别地研磨掉或去除掉，也就是说，本发明之所以能够使最终获得的硅片W的翘曲度减小的本质原因在于，针对性地去除了导致硅片W具有翘曲度的部位的材料。

对于硅片W的研磨而言，有时可能需要去除较多的材料或者说硅片W的减薄量可能是较大的，而另一方面硅片W的翘曲度可能是较小的，在这种情况下，如果对于整个研磨过程而言，都使硅片W处于上述的夹持状态的话，由于研磨垫10对硅片W施加的压力较小，因此研磨效率是较低的，导致研磨所需要花费的时间较长，生产效率低下。对此，在本发明的优选实施例中，参见图3，所述加压机构20还用于在所述硅片W被夹持成处于所述被夹持状态之前利用所述研磨垫10将所述硅片W夹持成处于所述被夹紧状态，并且所述驱动机构30可以使所述硅片W和所述研磨垫10之间产生相对运动以对被所述研磨垫10夹持成处于所述被夹紧状态下的所述硅片W进行研磨，也就是说，图3中示出的研磨情形发生在图2中示出的研磨情形之前。这样，首先通过将硅片W夹持成处于所述被夹紧状态来完成减薄，提高了减薄效率，或者说能够以更快的速度完成对硅片W的减薄，之后在减薄量已经基本满足要求的情况下再通过将硅片W夹持成处于所述被夹持状态来改善翘曲度，从而提高了整个研磨过程的效率。

举例而言，假设总共需要将硅片W的厚度减薄30微米，可以先使硅片W处于被夹紧状态进行研磨，在研磨的去除量为15微米的时候，将施加于硅片W的压力降低，以使硅片W处于被夹持状态进行研磨，来去除最后的15微米，这样，即使硅片W最后还是会发生弹性回复，但相比于保持被夹紧状态或压平状态被研磨，是能够降低硅片W的翘曲度的。

在上述实施方式中，由于在未对硅片W的翘曲度进行改善的情况下首先对硅片W进行了减薄，因此，能够获得的翘曲度减小的硅片W的厚度会较小，导致无法同时满足最终获得的硅片W的翘曲度要求和厚度要求。对此，在本发明的优选实施例中，参见图4，所述加压机构20还用于在对处于所述夹持状态下的所述硅片W进行研磨之后利用所述研磨垫10将所述硅片W夹持成处于所述被夹紧状态，并且所述驱动机构30可以使所述硅片W和所述研磨垫10之间产生相对运动以对被所述研磨垫10夹持成处于所述被夹紧状态下的所述硅片W进行研磨，也就是说，图4中示出的研磨情形发生在图2中示出的研磨情形之后。这样，能够获得的翘曲度减小的硅片W的厚度是更大的，使最终获得的硅片W的翘曲度要求和厚度要求同时满足要求的可能性得到最大化。

为了使硅片W的翘曲度得到最小化，在本发明的优选实施例中，在对被所述研磨垫10夹持成处于所述被夹持状态下的所述硅片W进行研磨期间，所述硅片W的正面WS1和背面WS2都可以被研磨成平面，对此，返回参见图2，对于箭头A1和箭头A3之间的硅片W而言，硅片W的虚线外侧的部分全部都通过研磨从硅片W去除。

在本发明的优选实施例中，参见图5，所述驱动机构30可以包括第一驱动单元31和第二驱动单元32，所述第一驱动单元31用于驱动所述研磨垫10绕第一轴线X1旋转，所述第二驱动单元32用于驱动所述硅片W绕与所述第一轴线X1平行并且与所述第一轴线X1间隔开的第二轴线X2旋转。

在本发明的优选实施例中，仍然参见图5，所述设备1还可以包括喷嘴40，所述喷嘴40用于将研磨液GL供给至所述研磨垫10。

如上所述，由于在低压研磨的情况下研磨效率是较低的，因此如果成批的硅片W中的每一个都利用根据本发明的实施例的设备1来研磨的话，会导致生产效率的降低，因为成批的硅片W中的一些可能是完全不存在翘曲度的。对此，优选地，根据本发明的实施例的设备1还可以包括用于对硅片W的翘曲度进行检测的检测机构，这样，在对硅片W执行研磨前，可以首先对其翘曲度进行测量，获得其翘曲度数值，另外还可以设定出需要利用根据本发明的实施例的设备1来进行研磨的硅片W的翘曲度的值，比如设定出标准值翘曲度的值为10，当测得的硅片W的实际翘曲度大于该值时，则利用根据本发明的设备1执行研磨，而当测得的硅片W的实际翘曲度小于该值时，则不利用根据本发明的设备1而是利用常规的研磨设备执行研磨，由此提高生产效率。

参见图6并结合图2，本发明实施例还提供了一种用于研磨硅片W的方法，所述方法可以包括：

S601：利用对所述硅片W进行研磨的研磨垫10将所述硅片W夹持成处于被夹持状态，在所述被夹持状态下，所述硅片W相对于在接受常规研磨时所处于的被夹紧状态产生弹性回复，在所述被夹紧状态下，所述硅片W产生翘曲度减小的弹性变形；

S602：使所述硅片W和所述研磨垫10之间产生相对运动以对处于所述被夹持状态下的所述硅片W进行研磨。

优选地，与上文中结合图3的描述相对应地，所述方法还可以包括，在所述硅片W处于所述被夹持状态之前：

利用所述研磨垫10将所述硅片W夹持成处于所述被夹紧状态；

使所述硅片W和所述研磨垫10之间产生相对运动以对处于所述被夹紧状态下的所述硅片W进行研磨。

优选地，与上文中结合图4的描述相对应地，所述方法还可以包括，在对处于所述夹持状态下的所述硅片W进行研磨之后：

利用所述研磨垫10将所述硅片W夹持成处于所述被夹紧状态；

优选地，与上文中结合图1的描述相对应地，在对处于所述被夹持状态下的所述硅片W进行研磨期间，所述硅片W的正面WS1和背面WS2都可以被研磨成平面。

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

1.一种用于研磨硅片的设备，其特征在于，所述设备包括：

研磨垫；

2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述加压机构还用于在所述硅片被夹持成处于所述被夹持状态之前利用所述研磨垫将所述硅片夹持成处于所述被夹紧状态，并且所述驱动机构使所述硅片和所述研磨垫之间产生相对运动以对被所述研磨垫夹持成处于所述被夹紧状态下的所述硅片进行研磨。

3.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述加压机构还用于在对处于所述夹持状态下的所述硅片进行研磨之后利用所述研磨垫将所述硅片夹持成处于所述被夹紧状态，并且所述驱动机构使所述硅片和所述研磨垫之间产生相对运动以对被所述研磨垫夹持成处于所述被夹紧状态下的所述硅片进行研磨。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的设备，其特征在于，在对被所述研磨垫夹持成处于所述被夹持状态下的所述硅片进行研磨期间，所述硅片的正面和背面都被研磨成平面。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的设备，其特征在于，所述驱动机构包括第一驱动单元和第二驱动单元，所述第一驱动单元用于驱动所述研磨垫绕第一轴线旋转，所述第二驱动单元用于驱动所述硅片绕与所述第一轴线平行并且与所述第一轴线间隔开的第二轴线旋转。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的设备，其特征在于，所述设备还包括喷嘴，所述喷嘴用于将研磨液供给至所述研磨垫。

7.一种用于研磨硅片的方法，其特征在于，所述方法包括：

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法还包括，在所述硅片处于所述被夹持状态之前：

利用所述研磨垫将所述硅片夹持成处于所述被夹紧状态；

使所述硅片和所述研磨垫之间产生相对运动以对处于所述被夹紧状态下的所述硅片进行研磨。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法还包括，在对处于所述夹持状态下的所述硅片进行研磨之后：

利用所述研磨垫将所述硅片夹持成处于所述被夹紧状态；

10.根据权利要求7至9中任一项所述的方法，其特征在于，在对处于所述被夹持状态下的所述硅片进行研磨期间，所述硅片的正面和背面都被研磨成平面。