一种抛光设备的下片结构、抛光设备以及抛片下片方法与流程

1.本技术涉及半导体晶圆抛光领域，尤其是涉及一种抛光设备的下片结构、抛光设备以及抛片下片方法。


背景技术：

2.随着集成电路的发展，大尺寸硅片市场占用比重逐渐提高，对硅片抛光提出了更高的要求。cmp抛光通过化学机械方式对硅片表面进行镜面化抛光，一定程度上去除上一道工序所造成的损伤，同时提高硅片表面粗糙度等微观特征，为得到硅片表面均一的去除量，需要对硅片背面施加尽量均匀的力。
3.现有技术中，多采用高硬性材料做为硅片加工背板以期得到高平坦度硅片，利用蜡贴式或水张力式进行硅片吸附抛光，这种技术对背板的加工提出较高要求，且增大硅片下片难度，易造成硅片剥离碎裂或硅片无法快速剥离，给生产制造带来极大的困扰，下片效率也较慢。
4.因此，现有技术的技术问题在于：抛光后的硅片下片效率低。


技术实现要素：

5.本技术提供一种抛光设备的下片结构、抛光设备以及抛片下片方法，解决了抛光后的硅片下片效率低的技术问题，达到提高抛光后的硅片下片效率的技术效果。
6.第一方面，本技术提供的一种抛光设备的下片结构，采用如下的技术方案：
7.一种抛光设备的下片结构，包括：抛头部，所述抛头部具有竖直升降的移动自由度，所述抛头部竖直移动而形成有第一工位，抛头部位于第一工位上进行抛片的下片；所述抛头部包括：抛头座，所述抛头座的底面具有一凹面；第一软基垫，所述第一软基垫可弹性形变，所述第一软基垫用于连接抛片，所述第一软基垫包覆于所述抛头座的底部，使得所述第一软基垫与凹面之间形成调压空间；其中，所述抛头部上开设有调压通道，通过所述调压通道使得所述调压空间与外部连通，所述调压通道用于调节所述调压空间内的气压；喷淋部，喷淋部包括：喷头，所述喷头位于所述第一工位的侧边，所述喷头倾斜布置，所述喷头用于向所述第一软基垫与抛片之间喷水。
8.作为优选，所述喷头位于所述第一工位的底部侧边，所述喷头呈倾斜向上布置。
9.作为优选，所述抛头部位于所述第一工位上时，所述第一软基垫受所述调压空间内气压调节而至少形成有第一状态和第二状态：在第一状态下，所述调压空间内气压处于第一区间，使得抛片与所述第一软基垫贴合；在第二状态下，所述调压空间内气压处于第二区间，使得抛片边缘与所述第一软基垫分离并形成喷淋空间，所述喷头用于向所述喷淋空间内喷水。
10.作为优选，所述喷头具有多个，所述喷头均匀分布于所述第一工位的底部侧边。
11.作为优选，所述抛头部还包括基板组件，所述基板组件包括：第二软基垫，所述第二软基垫可弹性形变，所述第二软基垫连接于所述第一软基垫上并与所述第一软基垫贴
合；基板，所述基板呈环形且为刚性，所述基板连接于所述第二软基垫上，所述基板的内圈与所述第二软基垫之间形成一容置区，所述容置区用于容置抛片。
12.作为优选，所述抛头座包括：第一座；第二座，所述第二座连接于所述第一座的底部，所述第二座与所述第一座之间形成有一空腔。
13.作为优选，所述抛头座还包括：保持环，所述保持环连接于所述第一座和第二座的外圈，所述保持环与所述第二座的底部齐平；其中，所述第一软基垫包覆于所述保持环和所述第二座，且所述基板位于所述保持环的正下方。
14.第二方面，本技术提供的一种抛光设备，采用如下的技术方案：
15.一种抛光设备，包括所述的下片结构。
16.第三方面，本技术提供的一种抛片下片方法，采用如下的技术方案：
17.一种抛片下片方法，包括：驱动抛头部至第一工位上；向调压空间内鼓气使得第一软基垫向外膨胀；抛片边缘与第一软基垫分离并形成喷淋空间；喷头向喷淋空间喷水；抛片整体脱离于第一软基垫，完成下片。
18.作为优选，还包括：所述抛头部持续旋转。
19.综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：
20.1、本技术通过向调压空间内加压，第一软基垫形变膨胀而作用于抛片，有利于抛片的脱离，且抛头下降后的第一工位的两侧上设置了喷淋部，喷淋部的喷头向抛片和第一软基垫之间喷水，喷水破坏抛片和第一软基垫之间液体张力，第一软基垫形变配合喷水辅助进一步有利于抛片的脱离，加快抛片的下片节拍，解决了抛光后的硅片下片效率低的技术问题，达到提高抛光后的硅片下片效率的技术效果。
21.2、本技术中抛片的下片方式依赖鼓气变形和水剥离辅助，无硬性外力作用，有效避免了因硬性外力作用而产生的剥离碎片等问题。
22.3、本技术在抛头座的底面上设置一凹面，通过改变气体的抽冲压状态，喷嘴既起到剥离硅片作用又可兼有保湿作用，极大降低了设计的复杂性。
23.4、本技术中的抛头座的第一座和第二座之间空腔设计，有效考虑了基于抛光的下片方式和方法，使得满足硅片下片的同时，也满足硅片抛光时硅片受压需求设计，结构可靠性高，实施性高。
附图说明
24.图1是本技术所述抛光下片结构的俯视图；
25.图2是本技术所述抛光下片结构的正向剖视图；
26.图3是是图2中a的放大图；
27.图4是本技术所述抛光下片结构的基板组件示意图；
28.图5是图4中b的放大图；
29.图6是本技术所述抛光下片结构的第一软基垫的第一状态示意图；
30.图7是本技术所述抛光下片结构的第一软基垫的第二状态示意图；
31.图8是本技术所述抛光下片方法流程图。
32.附图标记说明：w、抛片；100、抛头部；110、抛头座；111、第一座；112、第二座；1121、凹面；113、空腔；114、保持环；1141、密封环；115、基板组件；1151、第二软基垫；1152、基板；
1153、容置区；116、喷淋空间；120、第一软基垫；130、调压通道；140、调压空间；200、喷淋部；210、喷头。
具体实施方式
33.本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本技术所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。在本技术的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
34.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
35.本技术实施例提供了一种抛光设备的下片结构、抛光设备以及抛片w下片方法，解决了抛光后的硅片下片效率低的技术问题，达到提高抛光后的硅片下片效率的技术效果。
36.为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
37.一种抛光设备的下片结构，应用于抛片w经抛光后的下片步骤中，如图1所示，下片结构包括抛头部100和喷淋部200，抛头部100用于在抛光过程中吸附抛片w；喷淋部200用于向抛片w和抛头部100之间喷水以辅助抛片w的下片。
38.抛头部100，如图1、2所示，抛头部100用于在抛光过程中吸附抛片w。抛头部100具有绕轴自转的转动自由度和竖直方向上的移动自由度，使得抛片w能够随抛头部100旋转和升降；抛头部100经抛光动作后，到达预设下片位置上时执行下降动作，抛头部100在升降过程中形成有一升降路径，抛头部100在路径上形成有第一工位，抛头部100位于第一工位上时，抛头部100执行下片动作，在一个实施例中，第一工位位于路径的底部；抛头部100包括抛头座110、第一软基垫120以及基板组件115，抛头座110用于作为抛头部的载体主体；第一软基垫120用于形变而作用于抛片w；基板组件115用于连承载抛片w。
39.抛头座110，如图1、2所示，如图1、2所示，抛头座110用于作为抛片w的载体主体。抛头座110包括第一座111、第二座112以及保持环114，第一座111和第二座112均呈圆盘状或圆柱状设置，以保持抛光过程中应力均匀；第一座111和第二座112从上至下叠置，第一座111的内部呈均匀中空且贯穿至第一座111的底部，第二座112连接于第一座111的底部，使得在第一座111和第二座112之间形成一均匀的空腔113，通过空腔113开设的大小，可得到不同质量的自重的抛头座110，使得硅片基于抛光时所受最小力改变。第二座112和第一座111呈共轴设置，第二座112连接于第一座111的底部，第二座112的底面具有一圆拱形的凹面1121，且第二座112的直径小于第一座111的直径。保持环114连接于第一座111和第二座
112之间，具体的，保持环114套设于第一座111和第二座112的外圈上，且保持环114的底面与第二座112的底面相齐平，以提供一承载抛片w的平面；进一步的，保持环114与第一座111之间设置有密封环1141，以提高抛头座110的密封性。
40.第一软基垫120，如图2、3所示，第一软基垫120用于形变而作用于抛片w。第一软基垫120可弹性形变，第一软基垫120用于连接抛片w，第一软基垫120包覆于抛头部100的底面上，使得第一软基垫120与抛头座110的底部凹面1121之间形成一调压空间140，具体的，第一软基垫120可有形变能力是指：受气压改变可膨胀或收缩，在一个实施例中，第一软基垫120采用气囊；第一软基垫120包覆于抛头座110的保持环114和第二座112上，第一软基垫120的边缘固定连接于固定环外侧上，使得第二座112的底面整体受第一软基垫120的包覆，如此，第一软基垫120与第二座112的凹面1121之间形成一调压空间140，调压空间140用于通过调节内部气压以改变第一软基垫120状态，具体的，调压空间140内的气压处于第一区间时，调压空间140与外部气压相当，第一软基垫120保持一平面；调压空间140内的气压处于第二区间时，调压空间140内充压，第一软基垫120膨胀而向外顶出；调压空间140内的气压处于第三区间时，调压空间140内负压，第一软基垫120收缩而向内吸附。
41.值得说明的是，为了调节调压空间140内的气压，在抛头座110上开设有一调压通道130，通过调压通道130调节调压空间140内部的气压状态，使得第一软基垫120能够实现膨胀、保持平面或收缩；具体的，调压通道130布置于抛头座110的旋转中心上，调节通道从上到下依次经过第一座111、空腔113以及第二座112，从而与调压空间140相连通，实现通过调压通道130调节第一软基垫120的状态。
42.基板组件115，如图4、5所示，基板组件115用于连承载抛片w。基板组件115位于抛头座110的底部，具体的，基板组件115连接于第一软基垫120上，基板组件115包括第二软基垫1151以及基板1152，第二软基垫1151胶粘于第一软基垫120上，第二软基垫1151与第一软基垫120具有相同的性能，使得第二软基垫1151能够随第一软基垫120同步膨胀、保持平面或收缩；基板1152呈环形设置且为硬性材质，使得基板1152具有一定的刚性而不易形变，基板1152连接于第二软基垫1151上，基板1152的内圈和第二软基垫1151之间形成一容置区1153，容置区1153用于容置抛片w，抛片w容置于容置区1153内，通过水的张力而吸附于抛头上；值得说明的是，基板1152位于保持环114的正下方，使得保持环114下压而将作用力传导至基板1152上，防止直接作用于抛片w，使得抛片w边缘应力不均而导致抛片w过抛或少抛。
43.如此，抛片w通过基板组件115吸附于抛头上，进一步的，抛头部100位于第一工位上执行下片的过程中，第一软基垫120受调压空间140内气压调节而形成有第一状态、第二状态以及第三状态：第一软基垫120在第一状态下，调压空间140内的气压处于第一区间时，调压空间140与外部气压相当，第一软基垫120和第二软基垫1151保持一平面，使得抛片w与第二软基垫1151贴合；第一软基垫120在第二状态下，调压空间140内的气压处于第二区间时，调压空间140内充压，第一软基垫120膨胀而向外顶出，使得抛片w边缘与第一软基垫120分离并形成喷淋空间116，随第一软基垫120膨胀使得喷淋空间116逐渐增大而克服水张力，第二软基垫1151随第一软基垫120同步膨胀，从而实现抛片w从第二软基垫1151上脱离；第一软基垫120在第三状态下，调压空间140内的气压处于第三区间时，调压空间140内形成负压，第一软基垫120收缩，第二软基垫1151随第一软基垫120同步收缩，使得抛片w被吸附于抛头部100上。
44.喷淋部200，如图6、7所示，喷淋部200用于向抛片w和抛头部100之间喷水以辅助抛片w的下片。喷淋部200包括喷头210，喷头210设置于抛头部100的第一工位的底部侧边，在一个实施例中，喷头210具有多组，喷头210均匀分布于第一工位的底部侧边；喷头210呈倾斜向上布置，使得喷头210能够倾斜向上喷水；其中，喷头210的喷淋方向为朝向抛片w和抛头部100(第一软基垫120)之间，具体的，喷头210的喷淋方向为朝向抛片w和第二软基垫1151之间形成的喷淋空间116，从而液体进入到喷淋空间116内，使得液体张力被破坏，有利于抛片w的下片。
45.本技术还提供一种抛光设备，用于对抛片w的抛光。抛光设备包括上述的下片结构，其余结构例如：抛片w上料、抛片w下料、抛片w的传送、抛光盘、水冷系统以及抛光液的供给等，均为现有的常规设置，此处不再累述。
46.本技术还提供一种抛光设备的下片方法，如图8所示，包括：驱动抛头部100至第一工位上；向调压空间140内鼓气使得第一软基垫120向外膨胀；抛片w边缘与第一软基垫120分离并形成喷淋空间116；喷头210向喷淋空间116喷水；抛片w整体脱离于第一软基垫120，完成下片；其中，在上述过程中，抛头部100保持持续旋转；具体的，下片方法包括：
47.s1、抛头部100吸附抛片w位于抛光盘上执行抛光步骤，抛光过程结束后，抛头驱动结构驱动抛头部100和吸附于抛头部100上的抛片w一同转场而出，到达下片位置；其中抛头驱动结构用于驱动抛头部100的升降和转场；
48.s2、抛头驱动结构驱动抛头部100和吸附于抛头部100上的抛片w下降，直至抛头部100到达第一工位上；
49.s3、抛头驱动结构驱动抛头部100和吸附于抛头部100上的抛片w旋转；
50.s4、通过调压通道130向调压空间140内鼓气，使得调压空间140内充压，第一软基垫120受气压作用形变而逐渐向外膨胀，第二软基垫1151受气压作用形变而逐渐向外膨胀，从而破坏抛片w和第二软基垫1151之间水的张力，使得第二软基垫1151和抛片w之间形成喷淋空间116；
51.值得说明的是，喷淋空间116是指，抛片w和第二软基垫1151之间形成的呈环形的空间，喷淋空间116由抛片w边缘向内形成且逐渐变宽；
52.s5、喷头210向喷淋空间116内喷水，破坏第二软基垫1151和抛片w之间的水张力，从而使得抛片w脱落。
53.其中，至少在s3-s5步骤中保持抛头部100持续旋转，当然，也可在s1-s5的全过程中保持抛头部100持续旋转直至抛片w下片完成；进一步的，在喷头210向喷淋空间116喷水的过程中，也可继续向调压空间140内充压，使得喷淋空间116逐渐增大，有利于抛片w脱离。
54.如此，第一软基垫120(或第二软基垫1151)受压力膨胀而向外顶出可破坏抛片w和第二软基垫1151之间的水的张力，当然，也可以单独通过第一软基垫120(或第二软基垫1151)受压力使得抛片w的下片，但需要充斥较大压力才能使得抛片w的脱落，下片效率较低；在一个实施例中，第一软基垫120(或第二软基垫1151)受压力膨胀而向外顶出可破坏抛片w和第二软基垫1151之间的水的张力，同时配合喷头210向喷淋空间116中喷水，极大的提高了抛片w与第二软基垫1151之间的水的张力，提高抛片w的下片效率，加快抛光下片节拍。
55.值得说明的是，在抛片w下片以外的过程中，喷头210还用于对抛片w进行喷水而使得抛片w保湿。
56.工作原理/步骤：
57.当抛片w需要下片时，气体由调压通道130进入到调压空间140内，作用在第一软基垫120上，随着压力的增加，第一软基垫120向下形变而膨胀，终引起第二软基垫1151膨胀变形，向下顶出抛片w，第二软基垫1151和抛片w之间形成喷淋空间116；抛片w随抛头座110旋转，喷嘴倾斜向上对硅片和第二软基垫1151之间的喷淋空间116进行喷水，破坏抛片w和第二软基垫1151之间水张力，从而实现抛片w脱落。
58.技术效果：
59.1、本技术通过向调压空间140内加压，第一软基垫120形变膨胀而作用于抛片w，有利于抛片w的脱离，且抛头下降后的第一工位的两侧上设置了喷淋部200，喷淋部200的喷头210向抛片w和第一软基垫120之间喷水，喷水破坏抛片w和第一软基垫120之间液体张力，第一软基垫120形变配合喷水辅助进一步有利于抛片w的脱离，加快抛片w的下片节拍，解决了抛光后的硅片下片效率低的技术问题，达到提高抛光后的硅片下片效率的技术效果。
60.2、本技术中抛片w的下片方式依赖鼓气变形和水剥离辅助，无硬性外力作用，有效避免了因硬性外力作用而产生的剥离碎片等问题。
61.3、本技术在抛头座110的底面上设置一凹面1121，通过改变气体的抽冲压状态，喷嘴既起到剥离硅片作用又可兼有保湿作用，极大降低了设计的复杂性。
62.4、本技术中的抛头座110的第一座111和第二座112之间空腔113设计，有效考虑了基于抛光的下片方式和方法，使得满足硅片下片的同时，也满足硅片抛光时硅片受压需求设计，结构可靠性高，实施性高。
63.尽管已描述了本技术的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本技术范围的所有变更和修改。
64.显然，本领域的技术人员可以对本技术进行各种改动和变型而不脱离本技术的精神和范围。这样，倘若本技术的这些修改和变型属于本技术权利要求及其等同技术的范围之内，则本技术也意图包含这些改动和变型在内。