圆形基片的抛光、清洗装置和方法

专利名称：圆形基片的抛光、清洗装置和方法
技术领域：
本发明涉及基片的抛光、清洗装置和方法，特别涉及圆形基片，包括用于生产半导 体晶片的圆形硅基片，用于生产计算机磁记录存储器(HDD)介质的玻璃、陶瓷和铝质圆形 基片，用于生产光学记录存储器光盘(CD)、数字通用光盘(DVD)塑料圆形基片，及用于生产 光学器件的玻璃圆形基片的抛光、清洗装置和方法。
背景技术：
圆形硅基片，玻璃、陶瓷、塑料和铝质圆形基片广泛应用于半导体、计算机、信息工 业、及民用产品中。在半导体晶片(Wafer)的制造过程中，必需对基片反复进行碾磨、化学机械抛光 (CMP,Chemical mechanical polishing)，通过使用去离子水(DIW)或化学品的湿法清洗工 艺，去除残留在表面的化学物质、小颗粒和其它杂质，降低基片的表面粗糙度，提高基片的 表面光洁性，从而提高产品的成品率。在生产计算机、信息工业、及民用的产品的过程中，在对玻璃、陶瓷和铝质基片进 行磁性材料、光学材料、或磁光性材料喷涂工艺之前，同样需要对基片反复进行碾磨、蚀刻、 抛光、和清洗，以提高基片的表面光洁性。随着半导体工业的不断发展，集成电路的设计和生产工艺变得更加复杂化和精密 化，多层结构及高集成度对基片的表面光洁性和清洁度提出了更加严格的要求。在磁盘的 生产中，信息的记录密度不断提高，磁记录介质和磁头间的悬浮距离越来越小，以及为了更 高密度地在光盘上记录信息，都要求不断地提高基片的表面光洁性和清洁度。在基片的碾 磨、蚀刻、抛光、和清洗过程中的缺陷、杂质、污染，将显著地降低产品的成品率，增加生产时 间和生产成本。在现有的基片抛光、清洗装置和方法中，基片的抛光清洗通常是在一台装置上完 成。在抛光工艺中，基片常常水平放置，在基片上面或下面的抛光装置做旋转运动对基片进 行抛光。在基片的清洗工艺中，基片或水平或垂直放置，由一对水平平行放置、做方向相反 的旋转运动的清洗元件对基片进行清洗。由于在基片的生产过程中，基片往往要反复进行 碾磨、蚀刻、抛光、和清洗，以获得高表面光洁性和清洁度的基片，因此基片将反复从一个工 位传送到另一个工位，或从一个装置传送到另一个装置，由此增加了基片传送的时间，降低 了生产效率。同时由于传送过程中可能引起交叉污染，从而降低了基片的清洁度，因而难以 满足对基片日益复杂和精密的设计和生产工艺要求。

发明内容
为了克服现有技术的不足，提出了本发明的技术方案。用于本发明所公开的圆形 基片的抛光、清洗装置和方法的基片可以是圆形硅基片，磁记录介质基片，以及具有相似形 状结构的其他圆形盘状基片。本发明的一个特征是提供一种圆形基片的抛光、清洗装置和方法，以提高基片的抛光、清洗效果和基片的表面清洁度，满足设计和生产工艺对洁净基片的要求。本发明所 公开的装置和方法可在同一台设备或同一工位上对基片进行抛光、清洗、冲洗处理，消除了 基片在传送过程中引起的交叉污染；也可以将一设备单工位组合成同一设备多工位，按由 ‘脏’到‘净’的顺序排列，对基片进行抛光、清洗、冲洗处理；从而提高了基片的清洁度。本发明的另一个特征是提供一种圆形基片的抛光、清洗装置和方法，以提高基片 的抛光、清洗生产效率。本发明所公开的装置和方法利用改变抛光清洗组件的旋转方向，在 基片导向组件的引导下，实现基片的输送和传递，提高了基片传送速度。本发明所公开的装 置和方法可以对基片进行同一设备多工位的抛光、清洗、冲洗处理，消除了基片在不同设备 或工位间的传送时间。因而提高了基片的抛光、清洗生产效率。本发明的再一个特征是提供一种圆形基片的抛光、清洗装置和方法，以提高基片 的抛光、清洗生产产量。本发明所公开装置和方法可以独立机构操作运行，也可以作为一大 型基片抛光清洗系统的模块而使用。可以将单基片单一工位的抛光清洗单元组合成多基片 多工位系统对基片进行成批抛光清洗处理，提高生产产量。为了实现上述特征，本发明提供一种圆形基片的抛光、清洗装置。如下所述为本发 明所公开的装置的几个实施例。在一个的实施例中，所公开的装置由抛光清洗组件、基片导向组件安装在支撑框 架上构成，形成基片垂直位置的抛光清洗处理。基片驱动组件驱动基片旋转，基片由基片传 送组件，经基片导向组件，在抛光清洗组件的旋转下，导入抛光清洗组件之中进行抛光清洗 处理。在抛光清洗后，转动基片导向组件，及改变抛光清洗组件的旋转方向，基片经基片导 向组件被导入基片传送组件中。在另一个的实施例中，所公开的装置由抛光清洗组件、基片导向组件安装在支撑 框架上构成，形成基片垂直位置的抛光清洗处理。基片驱动组件驱动基片旋转。基片由基 片传送组件，经基片导向组件，在抛光清洗组件的旋转下，导入抛光清洗组件之中。基片驱 动组件做往复直线移动，抛光清洗组件对基片进行抛光清洗处理。在抛光清洗处理后，改变 抛光清洗组件的旋转方向，基片经基片导向组件被导入基片传送组件中。在又一个的实施例中，所公开的装置由数个抛光清洗组件、数个基片导向组件安 装在支撑框架上构成，对基片进行多工位的抛光清洗处理。基片经基片传送组件，基片导向 组件，在抛光清洗组件的旋转下，导入第一抛光清洗工位。在抛光清洗后，转动基片导向组 件，及改变抛光清洗组件的旋转方向，基片经基片导向组件被导入下一抛光清洗工位，实现 基片步进。如此反复，完成基片在所有工位上的抛光清洗处理。在又另一个的实施例中，所公开的装置由以一定角度交叉布置的圆柱形抛光清洗 组件、基片导向组件安装在支撑框架上构成，形成基片垂直位置的抛光清洗处理。基片经基 片导向组件，在圆柱形抛光清洗组件的旋转下，导入圆柱形抛光清洗组件之间。基片驱动组 件驱动基片旋转，且可做往复直线移动，圆柱形抛光清洗组件对基片进行抛光清洗处理。在 抛光清洗后处理，改变圆柱形抛光清洗组件的旋转方向，基片经基片导向组件被导入基片 传送组件中。在再一个的实施例中，所公开的装置由数个多基片抛光清洗组件、数个多基片导 向组件安装在支撑框架上构成，对基片进行多基片多工位的抛光清洗处理。数个基片经 多基片传送组件，多基片导向组件，在多基片抛光清洗组件的旋转下，导入第一抛光清洗工位。在抛光清洗处理后，转动多基片导向组件，及改变多基片抛光清洗组件的旋转方向，数 个基片经多基片导向组件被导入下一抛光清洗工位，实现基片步进。如此反复，完成基片在 所有工位上的抛光清洗处理。为了实现上述特征，本发明提供一种圆形基片的抛光、清洗方法，在被抛光清洗的 基片旋转的同时，旋转抛光清洗组件，供给化学抛光液体和清洗液体，对所述的基片进行抛 光清洗处理。所述的基片由基片传送组件，经基片导向组件，在抛光清洗组件的旋转下，导 入抛光清洗组件。基片驱动组件驱动所述的基片旋转，抛光清洗液体注入组件供给化学抛 光液体和清洗液体，对所述的基片进行抛光清洗处理。在完成抛光清洗处理后，改变抛光清 洗组件的旋转方向，基片从抛光清洗组件中导出，经基片导向组件被导入基片传送组件。基片驱动组件在旋转的同时，可做往复直线移动，对所述的基片进行旋转和往复 移动的抛光清洗处理。


图1A所示为依据本发明的圆形基片的抛光、清洗装置的一个实施例的结构示意 图。图1B和图1C所示为图1A中的装置的原理示意图，及基片传送流程示意图。图2A所示为图1A中的装置的基片传送流程的另一示意图。图2B所示为图1A中的装置的基片传送流程的另一示意图。图2C所示为图1A中的装置的基片传送流程的另一示意图。图3A至图3C所示为图1A中的装置的基片导入此装置流程的示意图。图4A至图4C所示为图1A中的装置的基片导出此装置流程的示意图。图5所示为图1A中的装置的抛光清洗组件的剖视图。图6所示为图1A中的装置的抛光清洗液体注入组件的布置示意图。图7A所示为依据本发明的圆形基片的抛光、清洗装置的一个多抛光清洗组件实 施例的垂直布置结构示意图。图7B和图7C所示为图7A中的装置的原理示意图，及基片传送流程示意图。图8A所示为依据本发明的圆形基片的抛光、清洗装置的另一个实施例的结构示 意图。图8B至图8F所示为图8A中的装置的原理示意图，及基片传送流程示意图。图9A和图9B所示为依据本发明的圆形基片的抛光、清洗装置的另一个多抛光清 洗组件实施例的原理示意图，及基片传送流程示意图。图10所示为依据本发明的圆形基片的抛光、清洗装置的另一个多基片多抛光清 洗组件实施例的垂直布置结构示意图。图11A所示为依据本发明的圆形基片的抛光、清洗装置的另一个实施例的结构示 意图。图11B至图11D所示为图11A中的装置的原理示意图，及基片传送流程示意图。图12A和图12B所示为依据本发明的圆形基片的抛光、清洗装置的另一个多抛光 清洗组件实施例的原理示意图，及基片传送流程示意图。图13所示为依据本发明的圆形基片的抛光、清洗装置的另一个多基片多抛光清洗组件多列实施例的垂直布置结构示意图。
具体实施例方式下面参照附图更充分地说明本发明，这些附图显示了本发明的优选实施例。但是， 本发明可以以不同的方式来实施，而不应该将其理解为受所说明的实施例限制。相反所提 供实施例是为了让本发明公开的内容详细完整。本发明可以用于基片的抛光清洗，特别是圆形基片，包括用于生产半导体晶片的 圆形硅基片，用于生产计算机磁记录存储器介质的玻璃、陶瓷和铝质圆形基片，用于生产光 学记录存储器光盘、数字通用光盘的塑料圆形基片，及用于生产光学器件的玻璃圆形基片。 为方便说明，在下面实施例中所提及的“基片”是表示上述各种基片，用101表示。且于附 图中，相似的部件用相似的附图标记表示。图1A所示为依据本发明的圆形基片的抛光、清洗装置的一个实施例100的结构示 意图。。本实施例由抛光清洗组件102a、102b、基片导向组件103a、103b、103c及支撑框架 108构成。抛光清洗组件102a、102b、基片导向组件103a、103b、103c安装在支撑框架108 上形成基片101垂直位置的抛光清洗处理。圆形基片的抛光、清洗装置100既可以独立机 构操作运行，也可以作为一大型基片抛光清洗系统的模块而使用，既可以对单基片进行抛 光清洗处理，也可以对多基片进行成批抛光清洗处理。为进一步阐述说明，本发明的实施例 不局限于一特定的基片101，而应该理解为上述的各种基片，以及具有相似形状结构的其他 类似基片。如图1A所示，基片101经基片传送组件104a，基片导向块111，基片导向组件 103a,在抛光清洗组件102a的旋转运动下，导入抛光清洗组件102a、102b之中。抛光清洗组 件102a、102b依据基片的工艺要求对基片101进行抛光清洗处理，抛光的化学液体或清洗 的去离子水可经抛光清洗组件芯轴，由支撑组件106提供，或由液体喷嘴125提供(图6中 所示)。在抛光清洗处理后，转动基片导向组件103a、103b、103c，改变抛光清洗组件102a、 102b的旋转方向，基片101经基片导向组件103b、103c，基片导向块115、116被导入基片传 送组件104b中。抛光清洗组件102a、102b可以由电动机105a驱动，也可由链轮105b、齿轮 105c、或皮带轮驱动。抛光清洗组件102a、102b在由电动机105a驱动时，既可以以相同的 速度旋转，也可以以不同的速度旋转，如后面的实施例阐述。图1B和图1C所示为图1A中的装置100的原理示意图，及基片传送流程示意图。 如图1B所示，基片导向组件103a、103c沿逆时针方向143a转动，基片导向组件103b沿顺 时针方向144a转动。基片101由基片传递结构传送至基片传送组件104a，经基片提升组件 110和基片导向块111 (图3A中示出)传送至抛光清洗组件102a。抛光清洗组件102a做 顺时针方向141a旋转，抛光清洗组件102b做逆时针方向142a旋转，基片101经基片导向 块111，基片导向组件103a、103b，在抛光清洗组件102a、102b的旋转下，沿方向140导入抛 光清洗组件102a、102b之中进行基片的抛光清洗处理。在抛光清洗组件102a、102b向内的 挤压力，及由旋转在基片101两侧产生的均衡向下摩擦力作用下，基片101被压紧在基片驱 动组件107上。基片驱动组件107在电动机，或链轮、齿轮、皮带轮驱动下驱动基片101旋 转。可调节基片驱动组件107的旋转速度，从而改变基片101的转动速度。在完成对基片101的抛光清洗处理后，基片导向组件103a、103c沿顺时针方向
7143b转动，基片导向组件103b沿逆时针方向144b转动，如图1C所示。改变驱动电动机 105a的旋转方向，抛光清洗组件102a做逆时针方向141b旋转，抛光清洗组件102b做顺时 针方向142b旋转，基片101在抛光清洗组件102a、102b相对运动所生产的摩擦力作用下向 上移动，经基片导向组件103b、103c，基片导向块115、116(图4A中示出)，沿方向140导入 基片传送组件104b。再由基片传递结构取出已抛光清洗的基片，完成对基片的传送，抛光清 洗处理，取出的加工过程。图2A所示为图1A中的装置100的基片传送流程的另一示意图。如图2A所示，在 导入基片101的过程中，在电动机105a驱动下，抛光清洗组件102a可以以较高的速度145a 旋转，抛光清洗组件102b则以较低的速度146a旋转。抛光清洗组件的不同转速在基片101 表面产生不相等的摩擦力，有利于基片101沿方向140顺利地导入在抛光清洗组件102a、 102b 中。图2B所示为图1A中的装置100的基片传送流程的另一示意图。如图2B所示，在 导出基片101的过程中，抛光清洗组件在电动机105a驱动下，抛光清洗组件102a可以以较 低的速度145b旋转，抛光清洗组件102b则以较高的速度146b旋转。抛光清洗组件的不 同转速在基片101表面所产生不相等摩擦力，帮助基片101从抛光清洗组件102a退出，经 基片导向组件103b、103c，在抛光清洗组件102b的旋转下，以方向140导入基片传送组件 104b。图2C所示为图1A中的装置100的基片传送流程的另一示意图。如图2C所示，在 导出基片101的过程中，基片提升组件109推动基片101向上移动，帮助基片101从抛光清 洗组件102a中退出。抛光清洗组件102a做逆时针方向141b旋转，抛光清洗组件102b做 顺时针方向142b旋转，在基片导向组件103a、103c的引导下，以方向140导入基片传送组 件104b。基片提升组件109可以由不锈钢、塑料等材料制成，其上安装低尘埃生成材料所 制成的滑块。在基片提升组件109的滑块上安装抛光清洗元件109a，则可对基片101外周 边缘进行抛光清洗处理。抛光清洗元件109a可以是多孔聚合材料，如聚乙烯醇(PVA)聚合 物，或其他任何适合的材料。图3A所示为图1A中的装置100的基片导入此装置流程的一示意图。如图3A所 示，基片提升组件110、基片传送组件104a、和基片导向块111垂直安装在支撑框架108上。 基片提升组件110推动基片传送组件104a中的基片101向上移动，由基片导向块111引导 基片101送入抛光清洗组件102a中。抛光清洗组件102a做顺时针方向141a旋转，抛光清 洗组件102b做逆时针方向142a旋转，基片101经基片导向组件103a、103b，沿方向140导 入抛光清洗组件102a、102b之中。图3B所示为图1A中的装置100的基片导入此装置流程的另一示意图。如图3B所 示，基片助推组件112、基片传送组件104a、和基片导向块113水平安装在支撑框架108上。 基片助推组件112推动在基片传送组件104a的基片101沿基片导向块113水平移动，送入 抛光清洗组件102a中。抛光清洗组件102a做顺时针方向141a旋转，抛光清洗组件102b 做逆时针方向142a旋转，基片101经基片导向组件103a、103b，沿方向140导入抛光清洗组 件 102a、102b 之中。图3C所示为图1A中的装置100的基片导入此装置流程的另一示意图。如图3C所 示，基片101的传送是由基片取放组件114完成。基片取放组件114从基片传送组件104a中夹紧取出基片101，以水平方向(或一定角度)将基片101送入抛光清洗组件102a中，基 片取放组件114松开返回，完成基片101的取放。抛光清洗组件102a做顺时针方向141a 旋转，抛光清洗组件102b做逆时针方向142a旋转，基片101经基片导向组件103a、103b，沿 方向140导入抛光清洗组件102a、102b之中。图中基片取放组件114的基片夹紧接触点是 四点，但根据基片尺寸的大小，夹紧接触点可以是三点或多于四点。基片的夹紧与放松也可 以在基片的表面或外周边缘，通过真空实现。图4A所示为图1A中的装置100的基片导出此装置流程的一示意图。如图4A所 示，基片导向块115、116、和基片传送组件104b垂直安装在支撑框架108上。抛光清洗组 件102a做逆时针方向141b旋转，抛光清洗组件102b做顺时针方向142b旋转，抛光清洗组 件102a、102b的相对运动所产生的摩擦力带动基片101向上移动，经基片导向组件103b、 103c，沿方向140导入基片导向块115、116，帮助基片101从抛光清洗组件102b中退出，依 据基片101的自身重量，基片101被导入基片传送组件104b中。图4B所示为图1A中的装置100的基片导出此装置流程的另一示意图。如图4B 所示，基片导向块117、118、和基片传送组件104b水平(或一定角度)安装在支撑框架108 上。抛光清洗组件102a做逆时针方向141b旋转，抛光清洗组件102b做顺时针方向142b 旋转，抛光清洗组件102a、102b的相对运动所生产的摩擦力带动基片101向上移动，经基片 导向组件103b、103c，沿方向140导入基片导向块117、118内，利用抛光清洗组件102b的旋 转及基片导向块117的导向作用，帮助基片101从抛光清洗组件102b中退出，被导入基片 传送组件104b中。图4C所示为图1A中的装置100的基片导出此装置流程的另一示意图。如图4C所 示，基片101的导出是由基片取放组件119完成。当基片101完成抛光清洗处理，基片101 由于抛光清洗组件102a、102b的相对运动，经基片导向组件103b、103c导出，且停留在一定 的位置上。基片取放组件119移动至基片101的停留位置，从抛光清洗组件102b中夹紧取 出基片101，以水平方向(或一定角度)将基片101传送至基片传送组件104b中，松开返 回。图中基片取放组件119的基片夹紧接触点是四点，但根据基片尺寸的大小，夹紧接触点 可以是三点或多于四点。基片的夹紧与放松也可以在基片的表面或外周边缘，通过真空实 现。图5所示为图1A中的装置100的抛光清洗组件的剖视图。如图5所示，清洗组件 由芯轴120，抛光清洗元件121，抛光清洗元件支撑122，侧支撑板123，及锁紧螺母124构 成。基片101经基片导向组件导入抛光清洗元件121之间。在芯轴120中加工出长孔，并 沿直径方向加工出多组细孔，抛光化学液体、去离子水、或其他液体可在一定供给压力下， 沿方向150，151提供给抛光清洗元件121，以用于对基片101进行抛光清洗处理。所提供 的液体还可以对抛光清洗元件121进行冲洗，以清除残留在抛光清洗元件121上的杂质，同 时延长清洗元件121的使用寿命。抛光清洗元件121可以选自多孔聚合材料，如聚乙烯醇 聚合物(PVA)、聚氧乙烯聚合物、丙烯酸聚合物、聚醚聚合物、聚苯乙烯酸聚合物等，或柔性 多孔泡沫塑料，如氟橡胶、硅橡胶、磷腈橡胶、聚氨酯橡胶等，或其他任何适合的材料，通过 铸模的方式，浇注在抛光清洗元件支撑122上。可以通过更换厚度尺寸不同的抛光清洗元 件121，或通过及锁紧螺母124调节抛光清洗元件121间的距离，改变清洗元件121在基片 101上的压力，从而调节基片抛光清洗力度，以满足不同的工艺要求。
图6所示为图1A中的装置100的抛光清洗液体注入组件的布置示意图。如上述的 细节讨论说明，基片101经基片导向组件103a、103b，沿方向140导入抛光清洗组件102a、 102b的抛光清洗元件121之间。抛光清洗组件102a、102b的向内挤压力，及相对运动在基 片101表面产生的摩擦力使基片101向下压紧在基片驱动组件107上。液体喷嘴125被放 置在基片101上方两侧，或放置在基片101下方两侧，依据抛光清洗的工艺要求，以供给所 需的抛光化学液体、去离子水、或其他液体。液体喷嘴125还可以成组地布置在多抛光清洗 组件的抛光、清洗装置160 (图7A所示)的每一个工位的上方和下方，供给抛光所需的抛光 化学液体、去离子水，在不同工位实现抛光和清洗；或供给清洗所需的清洗液体、去离子水， 实现化学液体清洁，去离子水清洗，去离子水冲洗的由脏到干净的多工位清洗流程。图7A所示为依据本发明的圆形基片的抛光、清洗装置的一个多抛光清洗组件实 施例160的垂直布置结构示意图。如图7A所示，抛光清洗组件102a、102b、102C、102d、102e 布置成四工位的抛光清洗装置，基片导向组件103a、103b、103c、103d、103eU03f排列在抛 光清洗组件的上方，抛光清洗组件及基片导向组件均被安装在抛光清洗处理箱126内，形 成基片101垂直位置的抛光清洗处理。基片101经基片传送组件104a，基片导向块111，基 片导向组件103a，在抛光清洗组件102a的旋转运动下，导入第一抛光清洗工位(图1B所 示)。抛光清洗组件对基片101进行抛光清洗处理后，改变抛光清洗组件102a、102b、102c、 102d、102e的旋转方向，及基片导向组件103a、103b、103c、103d、103e、103f的转动方向，基 片101经基片导向组件被导入下一抛光清洗工位，实现基片101步进。如此反复，完成基片 在所有工位上的抛光清洗处理。多工位的抛光清洗装置能减少基片101的传递时间，提高 生产效率，有效地降低生产成本。显然，抛光清洗组件102a、102b、102c、102d、102e和基片导向组件103a、103b、 103c、103d、103e、103f可安装在抛光清洗处理箱126内，构成基片101水平位置的多工位抛 光清洗装置，以满足一定的抛光清洗工艺要求。该抛光清洗装置也可以以一定的角度安装 在抛光清洗处理箱126内，以便于完成抛光清洗处理的已经污染的抛光化学液体、去离子 水、或其他液体，由于本身的重量，由上至下流出，排除基片上和抛光清洗元件上的微粒和 污染物。图7B和图7C所示为图7A中的装置160的原理示意图，及基片传送流程示意图。 如图7B所示，基片101的抛光清洗处理在抛光清洗处理箱126内进行。液体喷嘴125喷射 抛光化学液体、去离子水以保持基片101的湿润。或在抛光清洗处理箱126内注入抛光化 学液体、清洗化学液体、或去离子水，在液体浸湿中完成基片101的抛光清洗处理。基片101被基片传递结构传送至位于抛光清洗处理箱126中的基片传送组件104a 中，基片传送组件104a将基片101送至基片提升组件110。基片导向组件103a、103c、103e 沿逆时针方向148转动，基片导向组件103b、103d、103f沿顺时针方向149转动。基片提升 组件110将基片传送组件104a中的基片101沿基片导向块111 (图3A中示出)传送至抛 光清洗组件102a中。抛光清洗组件102a、102c、102e做顺时针方向146旋转，抛光清洗组 件102b、102d做逆时针方向147旋转，基片101经基片导向组件103a、103b，沿方向140导 入第一抛光清洗工位之中。在抛光清洗组件102a、102b旋转产生的向下摩擦力作用下，基 片101被压紧在基片驱动组件107上。基片驱动组件107驱动基片101旋转。抛光清洗组 件和基片驱动组件的旋转速度可根据工艺要求进行调节。
与此同时，位于最后抛光清洗工位的基片101在抛光清洗组件102d、102e旋转产 生的向上摩擦力作用下，经基片导向组件103e、103f，沿方向140导入基片导向块115、116 内，而后导至基片传送组件104b中(图4A中示出)。基片传送组件104b将基片101送出， 以便基片传递结构从抛光清洗处理箱126取出基片101。如图7C所示，在完成对基片101的抛光清洗处理后，基片导向组件103a、103c、 103e沿顺时针方向149转动，基片导向组件103b、103d、103f沿逆时针方向148转动。同 时，改变抛光清洗组件的旋转方向，抛光清洗组件102a、102c、102e做逆时针方向147旋转， 抛光清洗组件102b、102d做顺时针方向146旋转。基片101在抛光清洗组件的相对运动所 生产的摩擦力作用下向上移动，经基片导向组件103a、103b、103c、103d、103e、103f，沿方向 140导入下一个抛光清洗工位之中，对基片101进行下一工位的抛光清洗处理，如此反复。 也即基片101沿方向145每次步进到下一个工位，完成从第一工位到最后一个工位的抛光 清洗流程。图8A所示为依据本发明的圆形基片的抛光、清洗装置的另一个实施例200的结构 示意图。如图8A所示，本实施例由抛光清洗组件102a、102b、基片导向组件20la、20lb、及 支撑框架108构成。基片101经基片传送组件104a，基片导向块111，基片导向组件201a， 在抛光清洗组件102a的旋转下，导入抛光清洗组件102a、102b之中。基片驱动组件202a 做往复直线移动，同时抛光清洗组件102a、102b对基片101进行抛光清洗处理。在抛光清 洗处理后，改变抛光清洗组件102a、102b的旋转方向，基片101经基片导向组件201b，基片 导向块115、116被导入基片传送组件104b中。图8B至图8F所示为图8A中的装置200的原理示意图，及基片传送流程示意图。 如图8B所示，基片101由基片提升组件110和基片导向块111 (图3A中示出)传送至抛光 清洗组件102a中。抛光清洗组件102a做顺时针方向141a旋转，抛光清洗组件102b做逆时 针方向142a旋转，基片101经基片导向块111，基片导向组件201a，沿方向140导入抛光清 洗组件102a、102b之中。基片驱动组件202a移动至左侧位置，在抛光清洗组件102a、102b 旋转产生的向下摩擦力作用下，基片101向下移动，被压紧在基片驱动组件202a上。在本 实施例中，基片导向组件201a、201b可以固定而不做转动。如图8C所示，基片驱动组件202a驱动基片101旋转，同时基片驱动组件202a做 往复直线移动210对基片101进行抛光清洗处理。抛光清洗组件102a、102b的转速，及基 片驱动组件202a的转速和移动速度，均可依据抛光清洗的工艺要求进行调节。在完成对基片101的抛光清洗处理后，基片驱动组件202a和基片101移动至右侧 位置，如图8D所示。改变抛光清洗组件的旋转方向，抛光清洗组件102a做逆时针方向141b 旋转，抛光清洗组件102b做顺时针方向142b旋转，基片101在抛光清洗组件102a、102b 的相对运动所生产的摩擦力作用下向上移动。由于基片101的位置偏移至抛光清洗组件 102b，基片101表面上不均衡的摩擦力，导致基片101先从抛光清洗组件102a退出，再经基 片导向组件201b，基片导向块115、116(图4A中示出)，沿方向140导入基片传送组件104b 中。为有利于基片101的导入或导出抛光清洗组件，基片导向组件201a、201b可做往 复直线移动214，如图8E所示。在基片101导入时，基片导向组件201a向左侧移动，当基片 101由基片提升组件110和基片导向块111传送至抛光清洗组件102a，基片导向组件201a
11向右侧移动，帮助基片导入抛光清洗组件102a中。在基片101导出时，基片导向组件201b 向左侧移动，改变抛光清洗组件的旋转方向，基片101在抛光清洗组件102a、102b的相对运 动所生产的摩擦力作用下向上移动，当基片移动至基片导向组件201b，基片导向组件201b 向右侧移动，帮助基片退出抛光清洗组件102b。如图8F所示，基片导向组件201a、201b也 可做往复转动215，帮助基片101导入或导出抛光清洗组件。图9A和图9B所示为依据本发明的圆形基片的抛光、清洗装置的另一个多抛光 清洗组件实施例220的原理示意图，及基片传送流程示意图。如图9A所示，抛光清洗组 件102a、102b、102c、102d、102e垂直布置成四工位的抛光清洗装置，基片导向组件201a、 201b、201c、201d、201e排列在抛光清洗组件的上方，抛光清洗组件及基片导向组件均被安 装在抛光清洗处理箱128内。基片101被基片传递结构传送至位于抛光清洗处理箱128中 的基片传送组件104a中，基片传送组件104a将基片101送至基片提升组件110。基片提 升组件110将基片传送组件104a中的基片101沿基片导向块111 (图3A中示出)传送至 抛光清洗组件102a中。抛光清洗组件102a、102c、102e做顺时针方向211旋转，抛光清洗 组件102b、102d做逆时针方向212旋转，基片101经基片导向组件201a，沿方向140导入第 一抛光清洗工位之中。基片驱动组件202a移动至左侧位置，在抛光清洗组件102a、102b旋 转产生的向下摩擦力作用下，基片101被压紧在基片驱动组件202a上。基片驱动组件202a 驱动基片101旋转，同时基片驱动组件202a做往复直线移动210对基片101进行抛光清洗 处理。与此同时，基片驱动组件202d移动至右侧位置，位于最后抛光清洗工位的基片 101在抛光清洗组件102d、102e旋转产生的向上摩擦力作用下，经基片导向组件201e，沿方 向140导入基片导向块115、116内，而后导至基片传送组件104b中(图4A中示出)。基片 传送组件104b将基片101送出，以便基片传递结构从抛光清洗处理箱128取出基片101。在完成对基片101的抛光清洗后，基片驱动组件202a、202b、202c、202d和基片101 移动至右侧位置，如图9B所示。改变抛光清洗组件的旋转方向，抛光清洗组件102a、102c、 102e做逆时针方向212旋转，抛光清洗组件102b、102d做顺时针方向211旋转，基片101 在抛光清洗组件的相对运动所生产的摩擦力作用下向上移动，经基片导向组件201a、201b、 201c、201d、201e，沿方向140导入下一个抛光清洗工位之中，基片驱动组件202a、202b、 202c、202d则移动至左侧位置，以接受传递的基片101。也即基片101沿方向213步进到下 一个工位，进行下一工位的抛光清洗处理。如此反复，完成从第一工位到最后一个工位的抛 光清洗流程。图10所示为依据本发明的圆形基片的抛光、清洗装置的另一个多基片多抛光清 洗组件实施例300的垂直布置结构示意图。如图10所示，多基片抛光清洗组件30la、30lb、 301c、301d、301e垂直布置成四工位的抛光清洗装置，多基片导向组件302a、302b、302c、 302d、302e、302f排列在抛光清洗组件的上方，多基片抛光清洗组件及多基片导向组件均被 安装在支撑框架129内(图中所示可同时抛光清洗五片基片101)。数个基片101经多基片传送组件303，多基片导向块，多基片导向组件302a，在多 基片抛光清洗组件301a的旋转下，导入第一抛光清洗工位。多基片抛光清洗组件对基片 101进行抛光清洗处理后，改变抛光清洗组件301a、301b、301C、301d、301e的旋转方向，及 多基片导向组件302a、302b、302c、302d、302e、302f的转动方向，基片101经多基片导向组件被导入下一抛光清洗工位，以此完成在所有工位上的抛光清洗处理。多基片多工位的抛 光清洗装置能减少基片101的传递时间，提高生产效率，有效地降低生产成本。图10中所示为依据一个多抛光清洗组件的圆形基片的抛光清洗装置实施例160 来阐述多基片多抛光清洗组件的圆形基片的抛光、清洗装置实施例300的构造。但不难理 解，本实施例300也可由多抛光清洗组件的圆形基片的抛光清洗装置实施例220(图9A所 示)来构成。图11A所示为依据本发明的圆形基片的抛光、清洗装置的另一个实施例400的结 构示意图。如图11A所示，本实施例由以一定角度交叉布置的圆柱形抛光清洗组件401a、 401b，基片驱动组件402a，基片导向组件403a，及支撑框架406构成。基片101经基片传送 组件104a，基片导向块405a，基片导向轮404a，在圆柱形抛光清洗组件401a、401b的旋转 下，导入圆柱形抛光清洗组件之间。基片驱动组件402a驱动基片101旋转，且做往复直线 移动，对基片101进行抛光清洗处理。在抛光清洗处理后，改变圆柱形抛光清洗组件401a、 401b的旋转方向，基片101经基片导向组件403a，基片导向轮404b，基片导向块405b被导 入基片传送组件104b中。圆柱形抛光清洗组件401a、401b可以由电动机105a驱动，也可 由链轮、齿轮、或皮带轮驱动。图11A所示实施例为对基片101进行垂直方向抛光清洗处理的抛光清洗装置。显 然，为满足一定的抛光清洗工艺要求，该抛光清洗装置也可以以水平位置，或以一定的角度 安装在支撑框架406内。图11B至图11D所示为图11A中的装置400的原理示意图，及基片传送流程示意 图。如图11B所示，基片导向组件403a沿方向414a转动，基片101由基片取放组件，经基 片传送组件104a，基片导向块405a，基片导向轮404a传送至圆柱形抛光清洗组件401a、 401b。圆柱形抛光清洗组件401a做方向412a旋转运动，在基片101表面产生方向413a的 摩擦力；圆柱形抛光清洗组件401b做方向410b旋转运动，在基片101表面产生方向411b 的摩擦力。基片101表面所受的摩擦力驱动基片101向前移动，导入圆柱形抛光清洗组件 401a、401b之间。在受到基片导向组件403a的导向作用下，基片101移动至基片驱动组件 402a 处。如图11C所示，改变圆柱形抛光清洗组件的旋转方向。圆柱形抛光清洗组件401b 做方向410a旋转运动，在基片101表面产生方向411a的摩擦力，同时圆柱形抛光清洗组件 401a在基片101表面产生方向413a的摩擦力。基片表面所受的摩擦力驱动基片101沿方 向415移动，将基片101压紧在基片驱动组件402a上。基片驱动组件402a驱动基片101 旋转，同时基片驱动组件402a可做往复直线移动416，对基片101进行抛光清洗处理。圆柱 形抛光清洗组件401a、401b的转速，及基片驱动组件402a的转速和移动速度，均可依据抛 光清洗的工艺要求进行调节。如图11D所示，在完成对基片101的抛光清洗处理后，基片导向组件403a沿方向 414b转动。改变圆柱形抛光清洗组件的旋转方向，圆柱形抛光清洗组件401b做方向410b 旋转运动，在基片101表面产生方向411b的摩擦力，同时圆柱形抛光清洗组件401a在基片 101表面产生方向413a的摩擦力。基片表面所受的摩擦力驱动基片驱动基片101向前移 动，在基片导向组件403a的导向下，将基片101从圆柱形抛光清洗组件401a、401b间导出。 基片101经基片导向轮404b，基片导向块405b，由基片取放组件传送至基片传送组件104b。
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在图11D中，也可在改变基片导向组件403a的转动方向，沿方向414b转动后，先 同时改变圆柱形抛光清洗组件401a、401b的旋转方向，圆柱形抛光清洗组件在基片101上 所产生的摩擦力驱动基片101离开基片驱动组件402a，移向基片导向组件403a。而后再改 变圆柱形抛光清洗组件401a的旋转方向，做方向412a旋转运动，完成基片101的导出。图12A和图12B所示为依据本发明的圆形基片的抛光、清洗装置的另一个多抛光 清洗组件实施例420的原理示意图，及基片传送流程示意图。如图12A所示，圆柱形抛光清 洗组件401a，401b, 401c, 401d, 401e，401f，401g, 401h在抛光清洗处理箱408内垂直布置成 四工位的抛光清洗装置，由传动装置407驱动。基片驱动组件402a，402b，402c，402d布置 在圆柱形抛光清洗组件的下方，基片导向组件403a，403b，403c，403d布置排列在圆柱形抛 光清洗组件的上方。基片101被基片传递结构传送至位于抛光清洗处理箱408中的基片传 送组件104a中，液体喷嘴125喷射抛光化学液体、去离子水以保持基片101的湿润。基片 导向组件403a，403b，403c，403d沿方向414a转动，基片101由基片取放组件，经基片传送 组件104a，基片导向块405a，基片导向轮404a传送至圆柱形抛光清洗组件401a、401b。圆 柱形抛光清洗组件401a做方向412a旋转运动，圆柱形抛光清洗组件401b做方向410b旋 转运动，在基片101表面产生方向的摩擦力将基片101导入第一抛光清洗工位之中。与此 同时，在第二和第三工位的基片则沿方向417步进到下一个工位，进行下一工位的抛光清 洗处理。在最后一个工位，圆柱形抛光清洗组件401g做方向412a旋转运动，圆柱形抛光清 洗组件401h做方向410b旋转运动，在基片101表面产生方向的摩擦力将基片101从最后 抛光清洗工位导出。基片101经基片导向轮404b，基片导向块405b，由基片取放组件传送 至基片传送组件104b，而基片传递结构从抛光清洗处理箱408中取出基片101。如图12B所示，改变圆柱形抛光清洗组件401b，401d，401f，401g，401h的旋转方 向，做方向410a旋转运动，在基片101表面产生方向411a的摩擦力，同时圆柱形抛光清洗 组件401a，401c，401e，401g做方向412a旋转运动，在基片101表面产生方向413a的摩擦 力。基片表面所受的摩擦力驱动基片101向基片驱动组件移动，将基片101压紧在基片驱 动组件上。基片驱动组件402a，402b，402c，402d驱动基片101旋转，同时可基片驱动组件 可做往复直线移动416，对基片101进行抛光清洗处理。图13所示为依据本发明的圆形基片的抛光、清洗装置的另一个多基片多抛光清 洗组件多列实施例500的垂直布置结构示意图。如图13所示，多基片多抛光清洗组件抛光 清洗装置300(图10中所示)可作为一个模块，组成两列或多列的抛光、清洗系统，有效地 利用设备的生产能力，以进一步地提高生产效率，降低生产成本。显然，本实施例500也可 由所公开的实施例200 (图8A中所示)或实施例400 (图11A中所示)构成。虽然本发明已经参照一些实施例进行了描述，但本发明可在不脱离其保护范围的 前提下以其他变化和改动的形式实施，因此需要说明的是，本发明所涉及的实施例是用于 对本发明的描述而不是限定，本发明的保护范围是由权利要求书所限定的而不是由前面的 说明书所限定的。
权利要求
一种用于处理圆形基片的抛光、清洗的装置，包括抛光清洗组件，用于对基片进行抛光清洗处理；基片导向组件，用于引导基片在装置中的传递；以及基片驱动组件，用于支撑基片及驱动基片旋转；其中，抛光清洗组件相邻排列，基片导向组件布置在抛光清洗组件的一侧，与抛光清洗组件配合引导基片在装置中的传递，基片驱动组件布置在抛光清洗组件的另一侧。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的抛光清洗组件做方向相反的旋转运 动，且旋转方向可以改变。
3.一种用于处理圆形基片的抛光、清洗的装置，包括 圆柱形抛光清洗组件，用于对基片进行抛光清洗处理； 基片导向组件，用于引导基片在装置中的传递；以及 基片驱动组件，用于支撑基片及驱动基片旋转；其中，圆柱形抛光清洗组件以一定角度交叉排列，基片导向组件布置在圆柱形抛光清 洗组件的一侧，与圆柱形抛光清洗组件配合引导基片在装置中的传递，基片驱动组件布置 在圆柱形抛光清洗组件的另一侧。
4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述的圆柱形抛光清洗组件做旋转运动，且 旋转方向可以分别控制，或同时改变。
5.如权利要求1和权利要求3所述的装置，其特征在于，所述的基片导向组件可做往复 转动；或可做往复直线移动，或可固定不动。
6.如权利要求1和权利要求3所述的装置，其特征在于，所述的基片驱动组件可固定不 动；或可做往复直线移动。
7.如权利要求1和权利要求3所述的装置，其特征在于，在所述的抛光清洗组件的芯轴 中加工出长孔，并沿直径方向加工出多组细孔，供给抛光清洗元件抛光清洗液体。
8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述的抛光清洗元件的材料选自多孔聚合 材料包括聚乙烯醇聚合物(PVA)、聚氧乙烯聚合物、丙烯酸聚合物、聚醚聚合物、聚苯乙烯 酸聚合物，或柔性多孔泡沫塑料包括氟橡胶、硅橡胶、磷腈橡胶、聚氨酯橡胶。
9.如权利要求1和权利要求3所述的装置，还包括基片导入组件，用于从基片传送组件导入基片至抛光清洗组件中； 基片导出组件，用于从抛光清洗组件中导出基片至基片传送组件； 抛光清洗液体注入组件，用于供给抛光清洗组件和基片抛光液体和清洗液体； 基片提升组件，用于推动基片向上移动，从抛光清洗组件中退出； 其中，抛光清洗液体注入组件以倾斜基片一定角度布置在基片的上方或下方两侧；基 片提升组件布置在基片驱动组件之间。
10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述的基片导入组件由沿基片导入方向布 置的引导基片的基片导向块和基片助推组件构成；或由基片取放组件构成，基片取放组件沿直线移动至抛光清洗组件，通过基片取放组 件的夹紧与放松将基片导入。
11.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述的基片导出组件由沿基片导出方向布 置的引导基片的基片导向块构成；或由基片取放组件构成，基片取放组件沿直线移动至抛光清洗组件，通过基片取放组 件的夹紧与放松将基片取出。
12.如权利要求9所述的装置，其特征在于，在所述的基片提升组件上安装抛光清洗元 件，可对基片外周边缘进行抛光清洗处理。
13.一种用于处理圆形基片的多基片多抛光清洗组件多列的抛光、清洗的装置，包括 数个多基片抛光清洗组件，用于对基片进行抛光清洗处理；数个多基片导向组件，用于引导基片在装置中的传递；以及 数个多基片驱动组件，用于支撑基片及驱动基片旋转，其中，多基片抛光清洗组件依次排列，多基片导向组件布置在抛光清洗组件的一侧，与 多基片抛光清洗组件配合引导基片在装置中的传递，多基片驱动组件布置在抛光清洗组件 的另一侧。
14.如权利要求13所述的装置，其特征在于，相邻多基片抛光清洗组件做方向相反的 旋转运动、且旋转方向可以改变。
15.如权利要求13所述的装置，其特征在于，所述的多基片抛光清洗组件由多个抛光 清洗元件在抛光清洗组件的芯轴上相邻排列构成。
16.如权利要求13所述的装置，还包括一组数个抛光清洗液体注入组件，布置在多基片抛光清洗组件一侧的上方或下方； 另一组数个抛光清洗液体注入组件，布置在多基片抛光清洗组件另一侧的上方或下方；其中，抛光清洗液体注入组件以倾斜多基片抛光清洗组件一定角度布置，供给抛光清 洗组件和基片抛光液体和清洗液体。
17.一种用于处理圆形基片的抛光、清洗的方法，在被抛光清洗的基片旋转的同时，旋 转抛光清洗组件，供给化学抛光液体和清洗液体，对所述的基片进行抛光清洗处理。所述方 法包括以下步骤抛光清洗组件做旋转运动，基片导入至抛光清洗组件和基片驱动组件中； 基片驱动组件驱动基片旋转，对基片进行抛光清洗处理；抛光清洗液体注入组件供给 化学抛光液体和清洗液体；同时，可对基片外周边缘进行抛光清洗处理；在完成抛光清洗处理后，改变抛光清洗组件的旋转方向，基片从抛光清洗组件中导出；
18.如权利要求17所述的方法，其特征在于，所述的抛光清洗组件和基片驱动组件的 旋转速度可以调节；且基片驱动组件可做速度可以调节的往复直线移动。
19.如权利要求17所述的方法，其特征在于，所述的抛光旋转清洗组件在导入或导出 基片时，抛光清洗组件做方向改变的旋转运动，且抛光清洗组件可以以相同或不相同的速 度旋转。
全文摘要
本发明涉及一种圆形基片的抛光、清洗装置和方法。该装置包括抛光清洗组件，基片导向组件，基片驱动组件。基片由基片传送组件，经基片导向组件，在抛光清洗组件的旋转下，导入抛光清洗组件。基片驱动组件驱动基片旋转，液体注入组件供给化学抛光液体和清洗液体，对基片进行抛光清洗处理。在基片抛光清洗后，改变抛光清洗组件的旋转方向，基片从抛光清洗组件中导出，经基片导向组件被导入基片传送组件。本发明所公开装置可以独立机构操作运行，也可以作为一大型基片抛光清洗系统的模块而使用。可以将单基片单一工位的抛光清洗单元组合成多基片多工位系统对基片进行成批抛光清洗处理。
文档编号H01L21/304GK101850537SQ20091010347
公开日2010年10月6日 申请日期2009年3月30日 优先权日2009年3月30日
发明者谢鲜武 申请人:谢鲜武