一种用于硅片抛光的下片结构、抛光设备以及下片方法与流程

1.本技术涉及抛光设备技术领域，尤其是涉及一种用于硅片抛光的下片结构和抛光设备。


背景技术：

2.随着半导体行业的迅速发展，对于半导体晶圆的品质要求也越来越高。抛光是其制造过程中重要的一个环节。抛光主要包括有:双面抛、边缘抛、单面抛、以及最后的最终抛光，最终抛光的目的是为了得到表面质量更加好的晶圆，其表面粗糙度得到较大提高，对于后续硅片生产加工有着重大的意义。抛光设备的下片结构需要将硅片从贴附的抛头表面取下并安置于指定工位。硅片与抛头之间受贴敷张力影响贴合十分紧密，依靠硅片自重下落过于缓慢，往往需要人工干预加快硅片下片。
3.现有技术中，硅片在经过抛光之后，一般需要使用下片铲实现对硅片的下片，由人工翘起硅片实现下片，由于硅片与下片铲产生接触，会造成硅片出现翘曲、表面划伤和沾污的情况，严重影响硅片表面质量。
4.因此，现有技术的技术问题在于：下片方式造成硅片品质下降。


技术实现要素：

5.本技术提供一种用于硅片抛光的下片结构、抛光设备以及下片方法，解决了现有技术中的下片方式造成硅片品质下降的技术问题，达到了防止下片过程造成硅片品质下降的技术效果。
6.第一方面，本技术提供的一种用于硅片抛光的下片结构，采用如下的技术方案：
7.一种用于硅片抛光的下片结构，包括：抛头部，所述抛头部包括：抛头本体，所述抛头本体的底面具有一个凹面，所述抛头本体具有一气道；软基垫，所述软基垫用于连接待抛硅片，所述软基垫包覆于所述凹面，在所述软基垫和所述凹面之间形成一调节腔，所述调节腔与所述气道连通；接片部，所述接片部位于所述抛头部的正下方，所述接片部包括：座体；接片座，所述接片座固定连接于所述座体上，所述接片座的外圈具有沿边，所述沿边内侧形成容置空间，所述容置空间用于接收所述抛头下片的硅片；所述沿边的内侧面具有导向面，所述导向面由容置空间外向内的方向倾斜向下布置；其中，所述抛头部具有竖直方向的移动自由度，所述抛头部在竖直方向移动时形成有下片工位，所述下片工位位于所述接片座的正上方，所述抛头部位于所述下片工位上进行下片，使得硅片转移至所述接片座上。
8.作为优选，还包括喷淋部，所述喷淋部包括：喷头，所述喷头布置于所述接片座的两侧，所述喷头用于向所述软基垫和硅片之间喷水。
9.作为优选，所述接片部还包括：顶升柱，所述顶升柱呈竖直方向布置，所述顶升柱至少具有三个，所述顶升柱包括：第一部，所述第一部设置于所述接片座的边缘，所述第一部具有竖直升降的移动自由度，所述第一部竖直升降而形成有第一状态和第一状态，在第一状态下，所述第一部下降至所述容置空间内，所述第一部的顶面低于所述容置空间内的
液面；在第二状态下，所述第一部上升至所述容置空间以上位置。
10.作为优选，所述第一部的顶面呈倾斜布置。
11.作为优选，所述沿边上具有缺口，所述顶升柱位于所述缺口内。
12.作为优选，所述顶升柱还包括：第二部，所述第二部连接于所述第一部的顶面，所述第二部上具有导向部，所述第二部随第一部升降，所述第一部在第一状态下，所述第二部容置于所述容置空间内，所述第二部的导向部与所述导向面之间处处齐平。
13.作为优选，所述第二部呈圆锥状设置，圆锥的侧面形成为所述第二部的导向部。
14.作为优选，所述接片部还包括：驱动组件，所述驱动组件用于驱动所述顶升柱在竖直方向上升降，所述驱动组件包括：顶升板，所述顶升板位于所述接片座的下方，所述顶升板上固定每个所述顶升柱；驱动件，所述驱动件固定连接于所述座体上，并作用于所述顶升板，使得所述顶升板具有竖直升降的移动自由度。
15.第二方面，本技术一种抛光设备，采用如下的技术方案：
16.一种抛光设备，包括所述的硅片抛光的下片结构。
17.第三方面，本技术一种用于硅片抛光的下片方法，采用如下的技术方案：
18.一种用于硅片抛光的下片方法，用于所述的硅片抛光的下片结构的硅片下片，包括：驱动抛头本体下降至下片工位，向调节腔中充压使得软基垫膨胀；硅片和软基垫之间形成喷淋空间，喷头向喷淋空间内喷水，硅片掉落至接片部；硅片沿导向面下落，硅片落入容置空间内的纯水中，直至架设于多个第一部的顶面之间；驱动抛头本体上升复位；驱动接片部至下料工位，驱动顶升柱上升，带动硅片上升并出水，取走硅片。
19.综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：
20.1、本技术通过向调节腔内充压，软基垫膨胀而使硅片脱离于软基垫，硅片下落通过接片座上的导向面准确落入容置空间内，从而暂存于容置空间的纯水中，减小硅片沾污的可能，解决了现有技术中的下片方式造成硅片品质下降的技术问题，达到了防止下片过程造成硅片品质下降的技术效果。
21.2、本技术在接片座的两侧设置喷头，通过喷头向硅片和软基垫之间喷水，破坏硅片与软基垫之间水的张力，有利于硅片快速脱离，提高硅片下片速率，且不会与硅片直接接触，防止造成硅片的损伤和沾污，进一步提高硅片品质。
22.3、本技术中硅片浸没于纯水中时，硅片架设于顶升柱的第一部的顶面，第一部的顶面呈倾斜设置，硅片与第一部的顶面之间为线接触，减小与硅片之间的接触面积，进一步防止硅片的沾污。
附图说明
23.图1是本技术所述用于硅片抛光的下片结构工位变换示意图；
24.图2是本技术所述用于硅片抛光的下片结构中顶升柱的第二状态示意图；
25.图3是本技术所述用于硅片抛光的下片结构中顶升柱的第一状态示意图；
26.图4是图3中a的放大图；
27.图5是本技术所述用于硅片抛光的下片结构的驱动组件示意图；
28.图6-7是本技术所述用于硅片抛光的下片过程示意图；
29.图8是是本技术所述用于硅片抛光的另一种下片过程示意图；
30.附图标记说明：100、抛头部；110、下片工位；120、软基垫；130、抛头本体；200、喷淋部；210、喷头；220、喷淋空间；300、接片部；310、座体；320、接片座；321、沿边；322、导向面；323、容置空间；330、顶升柱；331、第一部；3311、第一部的顶面；332、第二部；3321、导向部；340、顶升板；350、驱动件；w、硅片。
具体实施方式
31.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。
32.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。
33.本技术实施例提供了一种用于硅片抛光的下片结构、抛光设备以及下片方法，解决了现有技术中的下片方式造成硅片w品质下降的技术问题，达到了防止下片过程造成硅片w品质下降的技术效果。
34.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。
35.本技术首先提供一种用于硅片抛光的下片结构，如图1所示，用于在抛光设备中对经过抛光后的硅片w进行下片，代替人工铲片的工艺，防止硅片w出现翘曲、表面划伤和沾污的情况；下片结构包括：抛头部100、喷淋部200以及接片部300，抛头部100用于吸附硅片w，作为硅片w在抛光时的连接载体；喷淋部200用于对硅片w和抛头部100进行喷淋使得硅片w脱离；接片部300用于承接下落的硅片w。
36.抛头部100，如图1所示，抛头部100用于吸附硅片w，作为硅片w在抛光时的连接载体。抛头部100具有竖直升降的自由度，抛头部100在竖直方向上移动而形成有下片工位110，下片工位110位于接片部300的正上方，使得抛头部100能够在下片工位110上进行硅片w的下片，从而将硅片w从抛头部100转移到接片部300上，具体的说，抛头部100在竖直下降过程中，下降至距接片部3001-10cm之间达到下片工位110，抛头部100在下片工位110上经过下片后上升复位。
37.抛头部100设置于接片部300的正上方，抛头部100包括抛头本体130和软基垫120，抛头本体130作为抛头部100的主体，抛头本体130的底面具有一凹面，凹面呈均匀的圆拱形设置；软基垫120包覆于抛头本体130的底面上，使得在凹面和软基垫120之间形成一调节腔，软基垫120用于连接硅片w，具体的讲，硅片w通过水的张力吸附于软基垫120上，在一个
实施例中，软基垫120为气囊；其中，抛头本体130上开设有气道，气道呈竖直设置，气道位于抛头本体130的旋转中心上，且气道与调节腔连通，通过气道向调节腔中充压或抽压以控制调节腔内的压力，在调节腔内充压时，软基垫120受压而膨胀，硅片w受软基垫120作用而顶出，使得硅片w和软基垫120的边缘逐渐脱离，使得在硅片w与软基垫120之间形成喷淋空间220，值得说明的是，喷淋空间220是指，在软基垫120膨胀将硅片w顶出后，硅片w和软基垫120之间形成的呈环形的空间，喷淋空间220由抛片边缘向内形成且逐渐变宽；在调节腔内负压时，软基垫120向凹面方向凹陷，从而将硅片w吸合在抛头本体130上。
38.喷淋部200，如图1所示，喷淋部200用于对硅片w和抛头部100进行喷淋使得硅片w脱离。喷淋部200位于接片部300的侧边，喷淋部200包括喷头210，在一个实施例中，喷头210具有两个，两个喷头210分别设置于接片部300的两侧，两个喷头210均用于向硅片w和软基垫120之间喷水，进一步的，在软基垫120膨胀将硅片w顶出后，喷头210向喷淋空间220喷水。
39.接片部300，如图2、3所示，接片部300用于承接下落的硅片w。接片部300位于抛头部100的正下方，用于接收由抛头部100下落的硅片w并对硅片w进行暂存，接片部300包括座体310、接片座320、顶升柱330以及驱动组件，座体310用于作为接片部300的安装基础；接片座320用于接收并容置硅片w；顶升柱330用于架设硅片w并带动上升或下降；驱动组件用于驱动顶升柱330上升或下降。
40.座体310，如图2、3所示，座体310用于作为接片部300的安装基础。座体310具有一水平工作面，水平工作面上设置有接片座320，座体310具有水平移动的自由度，如此，硅片w下片后可驱动座体310移动至下料工位进行下料，在一个实施例中，可以采取丝杆或气缸驱动的方式对座体310进行水平滑移驱动。
41.接片座320，如图2、3所示，接片座320用于接收并容置硅片w。接片座320固定连接于座体310的水平工作面上，使得接片座320的位置相对于座体310固定，喷头210设置于接片座320的两侧；接片座320呈圆盘形成设置，在接片座320的外圈设置有向上的沿边321，沿边321呈圆形设置，在沿边321的内部形成容置空间323，容置空间323用于容置纯水，使得硅片w下落后能够进入纯水中暂存，其中，容置空间323的底面上还设置喷水口，喷水孔12设置于容置空间323的中心位置，用于循环通水保持液位高度，实现硅片w下落缓冲和浸没保湿；进一步的，在容置空间323的内部还可设置有传感器，传感器用于检测容置空间323内是否存在硅片w，并将检测信号输出，在一个实施例中，传感器可以采用红外传感器、雷达传感器或光电传感器。
42.进一步的，如图2、3所示，沿边321的内侧面上设置有导向面322，导向面322呈倾斜设置，具体的，导向面322由容置空间323外向容置空间323内的方向倾斜向下布置，如此，硅片w从抛头部100上脱离下落，当抛头部100和接片部300之间存在位置偏差时，下落的硅片w能够沿导向面322进行导向而准确落入容置空间323内。
43.顶升柱330，如图2-4所示，顶升柱330用于架设硅片w并带动上升或下降。顶升柱330设置于接片座320上，顶升柱330的数量至少具有3个，使得硅片w落入容置空间323之后能够架设于顶升柱330之间；顶升柱330设置于接片座320的沿边321上，具体的讲，沿边321上开设有缺口，顶升柱330位于该缺口内，如此，顶升柱330与导向面322位于同一虚拟圆上，且顶升柱330相对于接片座320具有竖直方向上升降的移动自由度，即，顶升柱330可相对于接片座320可顶出至容置空间323以上位置或回缩至容置空间323内。
44.顶升柱330包括第一部331和第二部332，如图3、4所示，第一部331竖直的滑移连接于接片座320上，第二部332连接于第一部的顶面3311，其中，第一部331设置于沿边321的缺口内，第一部331与接片座320之间设置有防水密封结构，防止容置空间323内的纯水由第一部331和接片座320之间的间隙溢漏，第一部的顶面3311呈倾斜设置，倾斜方向是指，由容置空间323外向容置空间323内的方向倾斜向下布置，第一部的顶面3311倾斜程度相较于导向面322的倾斜较为平缓，第一部331的倾斜设置的顶面用于架设入水后的硅片w，即硅片w由抛头部100下落后入水，硅片w架设于多个第一部的顶面3311上，硅片w的边缘与第一部的顶面3311之间形成线接触；如此，第一部331在竖直方向升降过程中形成有第一状态和第二状态，并带动硅片w发生位置移动，在第一状态下，第一部331下降至容置空间323内，第一部的顶面3311低于容置空间323内的纯水液面，此时硅片w下落可浸没于纯水中；在第二状态下，第一部331上升至容置空间323以上位置，第一部的顶面3311高于容置空间323的液面，使得将硅片w从纯水中顶出。
45.第二部332固定连接于第一部的顶面3311，且与第一部331呈共轴设置，第二部332随第一部331升降而进行位置变换，第一部331在第一状态下，第二部332随第一部331下降至容置空间323内，第二部332浸没于容置空间323内的纯水中；第一部331在第二状态，第二部332上升至容置空间323以上位置；其中，第二部332上具有导向部3321，当第一部331处于第一状态下，第二部332上的导向部3321与沿边321上的导向面322处处齐平，即导向部3321位于导向面322所延展的曲面上，且导向部3321与导向面322的倾斜程度也相同，使得硅片w的下落过程中，能够通过沿边321的导向面322和第二部332的导向部3321进行导向；在一个实施例中，第二部332的形状可采取为圆柱状，圆锥的侧面(即母线)作为第二部332的导向部3321。
46.驱动组件，如图5所示，驱动组件用于驱动顶升柱330上升或下降。驱动组件位于座体310和接片座320的下方，作用于顶升柱330上，使得顶升柱330具有竖直升降的自由度，具体的，驱动组件包括顶升板340和驱动件350，顶升板340位于接片座320的下方，顶升板340呈水平设置，顶升板340上固定连接有每个顶升柱330，如此，当顶升板340进行上升或下降时，固定连接于顶升板340上的顶升柱330随顶升板340上升或下降，从而实现在第一状态和第二状态之间的切换；驱动件350用于驱动顶升板340上升或下降，驱动件350固定连接于座体310上并作用于顶升板340上，在一个实施例中，驱动件350可采取为气缸对顶升板340进行驱动，气缸竖直固定连接于座体310，气缸的输出端连接于顶升板340的底面上，气缸伸缩带动顶升板340升降，从而实现顶升柱330在第一状态和第二状态之间的切换。
47.在一个实施例中，顶升柱330和驱动组件还以为另一种设置方式，如图8所示，使得顶升柱330能够以倾斜和水平的两种方式架设硅片w。具体的，驱动组件包括顶升板340和驱动件350，顶升板340设置于接片座320的下方位置；驱动件350具有两个，两个驱动件350分别设置于顶升板340的两侧，并分别作用于顶升板340上，在一个实施例中，驱动件350采用为气缸，两个气缸分别布置于顶升板340的底面的两侧，两个气缸固定连接于座体310上并分别作用于顶升板340，通过控制两个气缸的伸缩量，作用于顶升板340上使得顶升板340实现倾斜，当然，两个气缸伸缩量相同时，可保持顶升板340位于水平状态；值得说明的是，顶升柱330与顶升板340之间转动连接，在一个实施例中，每个顶升柱330与顶升板340之间通过铰接的形式进行连接，使得顶升板340在倾斜状态进行升降时，顶升柱330仍然能够随顶
升板340的升降而进行第一状态和第二状态之间的切换，即顶升柱330的升降不受顶升板340的倾斜而影响。如此，通过控制两个气缸的伸缩量，以控制顶升板340倾斜，再通过气缸驱动顶升板340上升或下降，带动所有顶升柱330同步升降，即可实现多个顶升柱330的最高位置呈顶升板340的倾斜方向排布，硅片w随顶升柱330的排列而保持倾斜；由于硅片w在抛头部100脱离下落至接片座320之间具有一端具体，而硅片w与接片座320之间的纯水液面均呈水平布置，硅片w下落与液面接触时入水阻力较大，容易发生水平方向上的位移而撞到沿边321，从而造成硅片w损伤；而通过多个顶升柱330接收硅片w并使硅片w倾斜后入水，减小入水阻力，防止硅片w撞伤。
48.本技术还提供一种抛光设备，具有上述的硅片w下片结构，在抛光设备中，抛头部100用于连接或吸附硅片w进行抛光、转场，在一个实施例中，抛头部100通过转轴转动驱动，也就是说，抛头上进行硅片w上片后，抛头部100转场进入抛光设备内的抛光盘上进行抛光(或经多道抛光)，抛头部100再转场送出抛光设备内，即，抛头部100有水平旋转完成转场的功能、自身升降和绕轴自转的功能，且抛头部100具有多组的情况下，每组抛头绕轴均匀对称分布于转盘上，当有一组抛头部100吸附硅片w进入抛光设备的同时，有一组抛头部100将经抛光后的硅片w送出进行下片，现有抛光设备的抛头一般均具有上述功能结构，此处不再累述。
49.本技术还提供一种用于硅片抛光的下片方法，用于所述的硅片w抛光的下片结构的硅片w下片，包括：驱动抛头本体130下降至下片工位110，向调节腔中充压使得软基垫120膨胀；硅片w和软基垫120之间形成喷淋空间220，喷头210向喷淋空间220内喷水，硅片w掉落至接片部300；硅片w沿导向面322下落，硅片w落入容置空间323内的纯水中，直至架设于多个第一部的顶面3311之间；驱动抛头本体130上升复位；驱动接片部300至下料工位，驱动顶升柱330上升，带动硅片w上升并出水，取走硅片w。具体的，如图6-7所示，硅片w抛光的下片方法，包括：
50.s1：驱动抛头本体130下降至下片工位110，等待硅片w下片至接片座320上；
51.s2：通过气道向调节腔中充压，使得软基垫120受压而膨胀，并将硅片w向下顶出，使得在硅片w和软基垫120之间形成喷淋空间220；喷淋空间220是指，在软基垫120膨胀将硅片w顶出后，硅片w和软基垫120之间形成的呈环形的空间，喷淋空间220由抛片边缘向内形成且逐渐变宽；
52.s3：喷头210向喷淋空间220内喷水，从而破坏硅片w和软基垫120之间水的张力；
53.s4：硅片w脱离软基垫120，驱动抛头本体130上升复位，硅片w沿导向面322下落至容置空间323内，并浸没于容置空间323内的纯水中；
54.s5：入水后硅片w架设于多个顶升柱330的第一部的顶面3311之间；
55.s6：驱动接片部300至下料工位，气缸驱动顶升板340上升，带动顶升柱330顶出，硅片w出水，取走硅片w。
56.在其他实施例中，如图8所示，硅片w抛光的下片方法，还可以包括：
57.t1：驱动抛头本体130下降至下片工位110，等待硅片w下片至接片座320上；
58.t2：两个气缸分别作用于顶升板340的两侧，使得顶升板340呈倾斜状态，而后两个气缸同步驱动顶升板340上升，带动顶升柱330顶出，使得多个顶升柱330的最高位置呈顶升板340的倾斜方向排布；
59.t3：通过气道向调节腔中充压，使得软基垫120受压而膨胀，并将硅片w向下顶出，使得在硅片w和软基垫120之间形成喷淋空间220；喷淋空间220是指，在软基垫120膨胀将硅片w顶出后，硅片w和软基垫120之间形成的呈环形的空间，喷淋空间220由抛片边缘向内形成且逐渐变宽；
60.t4：喷头210向喷淋空间220内喷水，从而破坏硅片w和软基垫120之间水的张力；
61.t5：硅片w脱离软基垫120，硅片w下落至呈倾斜排列的各个顶升柱330之间，硅片w呈倾斜状态；
62.t6：气缸驱动顶升板340和顶升柱330下降，在硅片w由倾斜状态入水并浸没于纯水液面之后，两个气缸通过控制伸缩量将顶升板340调节至水平状态，使得硅片w呈水平状态浸没于纯水中，并架设于多个顶升柱330的第一部的顶面3311之间；
63.t7：驱动接片部300至下料工位，气缸驱动顶升板340上升，带动顶升柱330顶出，硅片w出水，取走硅片w。
64.工作原理/步骤：
65.驱动抛头本体130下降至下片工位110，向调节腔中充压使得软基垫120膨胀；硅片w和软基垫120之间形成喷淋空间220，喷头210向喷淋空间220内喷水，硅片w掉落至接片部300；硅片w沿导向面322下落，硅片w落入容置空间323内的纯水中，直至架设于多个第一部的顶面3311之间；驱动抛头本体130上升复位；驱动接片部300至下料工位，驱动顶升柱330上升，带动硅片w上升并出水，取走硅片w。
66.技术效果：
67.1、本技术通过向调节腔内充压，软基垫120膨胀而使硅片w脱离于软基垫120，硅片w下落通过接片座320上的导向面322准确落入容置空间323内，从而暂存于容置空间323的纯水中，减小硅片w沾污的可能，解决了现有技术中的下片方式造成硅片w品质下降的技术问题，达到了防止下片过程造成硅片w品质下降的技术效果。
68.2、本技术在接片座320的两侧设置喷头210，通过喷头210向硅片w和软基垫120之间喷水，破坏硅片w与软基垫120之间水的张力，有利于硅片w快速脱离，提高硅片w下片速率，且不会与硅片w直接接触，防止造成硅片w的损伤和沾污，进一步提高硅片w品质。
69.3、本技术中硅片w浸没于纯水中时，硅片w架设于顶升柱330的第一部的顶面3311，第一部的顶面3311呈倾斜设置，硅片w与第一部的顶面3311之间为线接触，减小与硅片w之间的接触面积，进一步防止硅片w的沾污。
70.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。
71.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。