双面抛光装置及其托架的制作方法

专利名称：双面抛光装置及其托架的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于双面抛光装置的托架(carrier)以及采用所述托架的双面抛光装置，更具体地，涉及一种镜片在其上的物理位置课调整以实现最佳质量抛光过程的托架以及一种采用所述托架的双面抛光装置。<相关申请的交叉引用>本申请要求于2009年8月21日在韩国提交的韩国专利申请No. 10-2009-0077525 的优先权，该专利申请的全部内容通过引证方式结合于此。
背景技术：
大体上，硅晶片加工过程包括将单晶晶锭(ingot)切成薄盘状晶片的切片过程、 将晶片边缘倒角以防止晶片出现诸如破裂、碎片(chipping)、裂缝等缺陷的倒角过程、将晶片整平的研磨过程、将晶片中的残留损伤清除掉的刻蚀过程、将晶片表面进行镜面抛光的抛光过程、以及将杂质从晶片清除掉的清洁过程。根据加工环境、目的晶片规格等，可增加其他过程或改变加工过程顺序。抛光过程可分为单面抛光过程及双面抛光过程。双面抛光(DSP)过程是将晶片的两个面(即，上面和下面)都进行抛光。下面将参照图1来详细说明用于执行双面抛光过程的双面抛光装置。双面抛光装置10包括上抛光板150，其下表面附有抛光垫；下抛光板110，与上抛光板150相对安装并且上表面附有抛光垫；以及托架130，安装在上抛光板150与下抛光板110之间以用于安装待抛光的晶片100的。内齿轮120沿着下抛光板110的外周界布置，且中心齿轮140安装在双面抛光装置10的中心处。安装有晶片的至少一个托架130与内齿轮120和中心齿轮140接合，并由此旋转。随着托架130通过内齿轮120和中心齿轮140而旋转，安装在托架130中的晶片也旋转。由于晶片与上抛光板150和下抛光板110的接触该晶片的抛光垫之间的旋转运动而产生摩擦力。通过摩擦力并连同含有磨粒和各种添加剂的抛光浆液的反应(reaction)， 对晶片进行抛光。内齿轮120和中心齿轮140能独立旋转。根据每个齿轮120和140绕轴线的旋转速度，来确定托架的回转(revolution)和旋转的程度(周期、次数等)。安装在托架130内的晶片进行与托架130的回转或旋转程度对应的旋转运动。此间，通过研磨过程来制造双面抛光装置10的上抛光板150和下抛光板110。因此，虽然上抛光板150和下抛光板110由同一制造商制造，然而考虑到(上抛光板或下抛光板的)尺寸，所述上抛光板和下抛光板可能会出现由研磨过程引起的加工偏差，并且对于每个制造商，所述上抛光板和下抛光板的平整度或形状可能不同(如图2所示)。如图3所示，抛光过程在巨大的压力下反复进行，这使上抛光板和下抛光板的温度增加，从而导致上抛光板和下抛光板的物理变形。在图3中，虚线显示的是下抛光板的底部的温度变化，实线显示的是上抛光板和下抛光板的表面温度变化。考虑到抛光过程要进行相当长的时间以及进行的次数相当多，因此物理变形可理解为时变(time-varying)现象。因此，诸如浆液状态、下压(expressing)条件等各种因素可能为不能定量确定的动态因素。在这种情况下，如果晶片平整度等不能达到标准质量，按照惯例托架或抛光板会换成新的。但是，传统技术是以部件更换为基础，且这种更换操作通常要求对平整度等进行质量测试，从而导致过程时间延长。此外，由于托架和抛光板是在早期更换的，因此辅助原材料的经济损失非常大。传统抛光装置具有位置固定的晶片安装孔，从而反复形成一致的旋转轨迹。为此， 当抛光板的平整度或其他动态因素变化时，传统抛光装置就不能针对变化环境来采取积极措施。这是传统抛光装置的根本问题。同时，托架在双面抛光过程的平整度控制因素中起着最重要的作用。通常，托架由环氧玻璃或SUS DLC制成。这里所说的SUS DLC是指具有碳涂层的不锈钢。参考图4，安装有晶片100的托架130置于附有上抛光垫151的上抛光板150与附有下抛光垫111的下抛光板110之间。托架130具有沿着其外周界的齿轮部件。所述齿轮部件与抛光装置的内周界处的内齿轮120以及与抛光装置的外周界处的中心齿轮140接
I=I O由于托架(尤其是环氧玻璃托架)的回转和旋转引起的旋转动量或转矩主要施加于所述托架的带有与内齿轮和中心齿轮接合的齿轮部件的外周界。随着旋转运动的持续，施加的力继续在托架的外周界处累积，最后，托架的外周界出现破裂(如图5A的截面所示)°所述破裂会导致面对晶片的抛光垫的边缘区域损坏，由此导致所述抛光垫变形并且表面不平。因此，待抛光的晶片的平整度会恶化。此外，从受损垫脱落的物质会进入浆液中，从而使得很难过滤浆液。也就是说，由于托架外周界的损坏，因此导致环氧树脂制成的托架具有抛光垫状况早期恶化的风险，并且导致晶片抛光时的平整度降低。另外，托架寿命也会缩短。同时，SUS DLC制成的托架的刚性比环氧树脂制成的托架的刚性高，因此，SUS DLC 制成的托架的外周界的损坏相对较小。但是，SUS DLC制成的托架在厚度控制上存在局限性，因此在保证具有稳定质量的平整度方面具有局限性。

发明内容
技术问题本发明旨在解决上述问题，因此本发明的一个目的是提供这样一种托架，该托架具有位置可变的安装孔并且能针对双面抛光过程的动态因素(包括抛光板平整度)采取积极措施。并且，本发明的另一个目的就是提供一种特异构造的托架，该托架具有两个不同材料的抛光板，从而延长了托架寿命以及提高了双面抛光后的晶片平整度。从以下的详细描述中，本发明的其他目的和优点将变得显而易见。并且，本发明的目的和优点可通过特别在所附权利要求中提出的手段和组合来实现和获得。
解决方案为了实现所述目的，本发明提供一种用于双面抛光装置的托架，所述托架安装在双面抛光装置中的上抛光板与下抛光板之间并通过中心齿轮和内齿轮旋转。本发明的托架包括中央板(center plate)，具有安装晶片的安装孔；周边板(circumferential plate)，具有装配中央板的装配孔、以及与中心齿轮和内齿轮接合并且沿所述周边板的外周界形成的齿轮部件，其中，安装孔的中心与中央板的中心偏离，装配孔的中心与周边板的中心偏离。周边板可以用刚度相对高于中央板的材料制成。在这种情况下，可以用环氧玻璃材料制成中央板，并且可以用选自由SUS、SUS DLC和金属组成的组中的至少一种材料制成周边板。并且，中央板的外周界可具有多个突出部，周边板的装配孔可以具有与所述突出部相对应的凹槽，以便所述突出部与对应的凹槽相配合地接合。在另一优选实施例中，突出部和凹槽可具有彼此对应的台阶(step)。更为优选地，突出部或凹槽可具有能辨别的指示物。更优选地，本发明的中央板或周边板可以具有至少一个浆液孔。同时，根据本发明的另一方面，双面抛光装置包括上抛光板和下抛光板，以便抛光晶片的双面；多个托架，每个托架包括中央板和周边板，所述中央板具有安装晶片的安装孔，所述周边板具有装配中央板的装配孔以及沿着所述周边板的外周界形成的齿轮部件， 所述安装孔的中心与所述中央板的中心偏离，所述装配孔的中心与所述周边板的中心偏离；以及中心齿轮和内齿轮，所述中心齿轮和内齿轮与周边板的齿轮部件接合以向多个托架传递旋转力，其中，对于多个托架中的至少两个托架而言，中央板装配至装配孔内的装配方向可调整。根据本发明的另一方面，双面抛光装置包括上抛光板和下抛光板，以便对晶片的双面进行抛光；多个托架，每个托架具有安装晶片的安装孔以及沿着托架的外周界形成的齿轮部件；以及中心齿轮和内齿轮，所述中心齿轮和内齿轮与齿轮部件接合以向多个托架传递旋转力，其中，在多个托架中，至少两个托架具有中心与所述托架的中心偏离不同距离的安装孔。有益效果根据本发明的用于双面抛光装置的托架以及使用所述托架的双面抛光装置不会像传统技术一样固定晶片的位置，而是会可变地调节晶片位置，从而可针对抛光装置的各种动态因素采取积极措施。并且，本发明通过测试过程确定了最佳抛光质量的方向，并通过简单的结构调整将目标晶片的位置调至最佳方向，以使得随后的抛光过程快速且容易地进行。具体地，所述托架具有双重配置(dual configuration)。换言之，所述托架具有两个抛光板，包括安装晶片的中央板和支撑所述中央板的周边板。因此，仅通过改变中央板和周边板的耦接方向，就能可变地调整晶片位置。利用上述配置，本发明可解决所有传统问题，比如频繁地更换托架或抛光板、处理时间延长、成本增加、辅助原材料浪费等问题，并能显著提高生产率。并且，本发明可有效防止双面抛光装置的托架出现磨损、碎片、裂缝或破裂，从而增加托架的寿命并延长托架在设备中的更换周期。由于上述基本效果，本发明可持续地保持抛光垫的状况以将晶片抛光至良好质量，并因此保证抛光过程的高平整度和稳定性。另外，本发明可通过增加的托架寿命来有效地降低处理成本以及更换托架所需的时间，从而提高经济效益和生产率。


附图示出了本发明的优选实施例，并且附图包括在本发明中，以便和本发明的详细说明一起实现对本发明精神和范围的进一步了解，因此，本发明不应局限于理解为图中所示的内容。图1为传统双面抛光装置的分解透视图。图2为示出传统双面抛光装置中的上抛光板和下抛光板的平整度的视图。图3为示出传统双面抛光处理所造成的温度增加的曲线图。图4为传统双面抛光装置的横截面图。图5为显示由单一材料制成的传统托架出现破裂的视图。图6为根据本发明优选实施例的双面抛光装置的托架的分解透视图。图7为根据本发明优选实施例的双面抛光装置的托架的横截面图。图8为根据本发明优选实施例的双面抛光装置的平面视图。图9为根据本发明优选实施例的、安装在每个托架中的晶片的视图。图10为根据本发明优选实施例的双面抛光处理的流程图。图11为根据本发明另一优选实施例的双面抛光装置的平面视图。
具体实施例方式在下文中，将参照附图详细说明本发明。在说明之前，应理解本说明书和所附权利要求中使用的术语不应解释成限于一般的和字典上的意思，而是应基于让发明人适当限定术语以作最好解释的原则并基于与本发明技术方面相关的意思和概念进行理解。因此，本文作出的说明仅为用于说明目的的优选实例，而不旨在限制本发明的范围，所以应理解，在不背离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些优选实例进行其他的等同或修改。图6为根据本发明优选实施例的用于双面抛光装置的托架的分解透视图。本发明托架200为用于双面抛光装置的托架，安装在双面抛光装置中的上抛光板与下抛光板之间。托架200通过中心齿轮和内齿轮来旋转。本发明的托架200具有双重配置。如图6所示，托架200包括中央板210和周边板220。在此，中央板210可以具有安装孔211或浆液孔215。待抛光的晶片100安装在安装孔211中。浆液孔215配置成促进浆液的混合或反应，所述浆液为磨粒和各种添加剂的混合物。至少一个浆液孔215在中央板210处形成，以便为浆液孔提供充足的空间。类似地，至少一个浆液孔225可以在周边板220处形成。如上所述，如果浆液孔215和225分别在中央板210和周边板220处形成，则中央板和周边板与上抛光板和下抛光板的抛光垫之间的接触面积就减小，因而，表面张力降到最低，从而改进了托架的旋转情况，并顺利地将浆液供应至待抛光的晶片。因此，通过抛光提高了晶片的平整度。本发明从根本上改变了对具有位置固定的晶片安装孔的传统托架以及传统双面抛光装置的看法，并且提出了具有位置可变的晶片安装孔211的托架以及采用所述托架的双面抛光装置。为此，首先，安装孔211配置为使得其中心与中央板210的中心偏离预定距离。因此，根据一个实施例，偏心安装孔211具有与周边板220的装配孔的偏心结构相关的可变位置，如下所述的。周边板220与中央板210 —起构成本发明的托架200。周边板220具有装配孔221 和齿轮部件222，中央板210装配至所述装配孔内。与安装孔211相似，装配孔221配置为使得其中心与周边板220的中心偏离预定距离。因此，偏心装配孔221能可变地调节安装孔211的位置，具体地说，是调节安装在安装孔211中的晶片的位置，晶片的位置与安装孔211的偏心结构相关。齿轮部件222沿着周边板220的外周界形成。并且，齿轮部件222与中心齿轮和内齿轮接合，以传递旋转力以用于回转和旋转。通过周边板220的齿轮部件222传递的旋转力使与周边板220配合耦接的中央板210以及安装在中央板210内的晶片100回转并旋转。由回转和旋转引起的旋转力使晶片与上抛光板和下抛光板之间产生相对摩擦力， 并且使得通过浆液孔顺利地将浆液供应至晶片。以这种方式执行双面抛光处理。并且，根据本发明的又一优选实施例，多个突出部213可以沿着中央板210的外周界形成。突出部213可以与周边板220的相应凹槽223恰当地接合。突出部213和凹槽223可以具有用于所述突出部和凹槽之间的接合以及旋转力的有效传递的各种形状和类型，包括轮齿-槽口。并且，对于本领域的普通技术人员显而易见的是，可以根据耦接角度或方向来改变突出部和凹槽的数量。例如，优选地，突出部213和凹槽223中的每一个可以台阶形状形成，台阶形状的突出部213和台阶形状的凹槽223彼此对应，以便所述突出部与凹槽之间的恰当接合，如图 6和图7所示。在这种情况下，虽然出现了由双面抛光装置的操作导致的外部因素(例如，振动、 摇动等)，但可使中央板210与周边板220之间能够更为有效地耦接以及保持稳定的耦接状态。此外，使中央板和周边板容易地接合以及使中央板与周边板容易地分开，由此，可随时轻松地调节中央板与周边板耦接方向。如图7所示，在中央板210的厚度为‘a’、台阶形状突出部213的凸出部的厚度为 ‘b’以及凹入部的厚度为‘C’的情况下，优选地，周边板220的厚度为‘a’、台阶形状凹槽 223的凹入部的厚度为‘b’以及凸出部的厚度为‘C’，以使得中央板210的突出部213与周边板220的凹槽223相对应。并且，突出部213或凹槽223优选地设有能辨别的指示物，以便用户轻松地检查和管理中央板210与周边板220的耦接方向。只要所述指示物彼此能被辨别，则所述指示物不限于特定类型。例如，所述指示物可以包括颜色、符号(比如数字字符)等。
同时，传统托架由单一材料制成，且具有单板式的形状。如上所述，根据所用材料， 传统托架存在工艺规程的问题。为了解决此问题，本发明提供了一种具有中央板和周边板的双重配置托架。因此，本发明可以克服与晶片安装、与内齿轮或中心齿轮的接合结构、厚度控制、物理刚度等相关的缺陷。本发明中的中央板210不与中心齿轮或内齿轮接合，因此，所述中心齿轮或内齿轮之间不会产生物理摩擦。优选地，中央板210由刚度比周边板220小的材料制成，以提高厚度控制的效率。并且，周边板220与所述中心齿轮和内齿轮直接并物理地接合。优选地，周边板 220由刚度比中央板210高的材料制成，以保证与中心齿轮和内齿轮物理接合的持久性更
尚ο根据实现本发明另一目的的实施例，中央板210优选地由环氧玻璃制成。周边板 220优选地由SUS、SUS DLC或刚度比中央板210高的金属制成。在下文中，将参考图8和图9来说明能够通过上述双重配置托架来可变地调整晶片位置的双面抛光装置300。本发明的双面抛光装置300包括多个托架200。在下文中，托架的数量限于5个， 这仅作说明性的目的。如图8所示，5个托架200指示为#1、#2、#3、#4和#5托架。每个托架200均包括中央板210和周边板220。如上所述，中央板210具有偏心安装孔211。类似地，周边板220 具有偏心装配孔221。中央板210在不同方向与周边板220相配合地耦接。由此，根据由于安装孔211 和装配孔221的偏心结构而导致的中央板210与周边板220的耦接方向，晶片被放入不同位置处，如图9所示。假设#1托架为参考托架，如图9所示，下表1显示了每个托架中的晶片的旋转角度、偏心距离等。表 1
分类|#1托架I #2托架 #3托架 #4托架 #5托架
旋转角度 0°60°120° 180° 240°
偏心距离 abcde
相对距离 a>b>c=e>d如图9和表1所示，放入不同位置的晶片与预定参考点或双面抛光装置的中心偏离程度是变化的，从而导致晶片的不同直径或轨迹的回转或旋转。因此，根据晶片的方向或位置，可实现不同的抛光。在下文中，参考图10来说明使用本发明的双面抛光装置执行双面抛光处理的方法。首先，将中央板210装配至周边板220的装配孔221中，以便中央板210在如上所述的至少一个不同方向上放入(S100)。
如果中央板210在不同方向上装配，安装在中央板210中的晶片也放入不同位置中。这时，优选地，通过中央板210的突出部213的指示物与周边板220的凹槽223的指示物之间的匹配，来检查和管理中央板210和周边板220的方向。在中央板210装配后，就启动双面抛光装置的操作，以执行初步双面抛光处理 (SllO)。在初步双面抛光处理完成后，在中央板210的每个方向上进行质量测试，以测试晶片平整度等(S120)。然后，通过所述测试确定出最佳质量的方向。使用质量测试结果确定最佳质量的第一方向(S130)。然后，将中央板的方向调到所确定的第一方向(S140)。在将中央板210设定至上述的第一方向后，就执行双面抛光处理(S150)。执行双面抛光处理应考虑动态因素，比例，上抛光板或下抛光板的抛光垫的当前状况、磨损情况、 热变形情况等。由此，在目前的状况下执行最佳双面抛光处理。然而，双面抛光处理重复多次。在双面抛光处理执行多次后，动态因素可能改变并且所述最佳质量方向可能不再是最佳质量方向。为此，在双面抛光处理执行预定次数后，应重新确定最佳质量方向。也就是说，如果双面抛光处理达到预定次数，则上述步骤SlOO至 S150将再次执行。预定次数可以根据各种参数进行确定，所述参数比如为生产流水线、系统环境、 所需时间、产品规格等。优选地，预定次数可为几十次至几千次，更优选地为700次左右。随着双面抛光处理的重复，可进行两次或更多次的质量测试。尽管本实施例显示了具有中央板和周边板的双重配置的托架，然而本发明不仅限于这方面。例如，托架可以具有单个集成板。参考图11，托架200具有安装晶片的安装孔250、以及与中心齿轮和内齿轮接合并沿着所述托架的外周界形成的齿轮部件。本实施例的双面抛光装置包括多个托架，例如， #1、#2、#3、#4和#5托架。这些托架中，至少两个托架可具有中心与托架的中心(a)偏离不同距离(bl、b2、b3、b4*b5)的安装孔250。#1、#2、#3、#4和#5托架的安装孔250的相应偏心距(bl、b2、b3、b4和b5)各不
相同。从而，托架的回转和旋转的面积或轨迹不同。上文中，参考附图对本发明进行了详细说明。但是，本文进行的说明仅仅为用于说明性目的的优选示例，而不旨在限定本发明的范围，所以应理解，在不背离本发明的精神和范围的情况下，可对所述示例进行其他的等同或修改。
权利要求
1.一种双面抛光装置，包括上抛光板和下抛光板，用于抛光晶片的双面；多个托架，每个托架包括中央板和周边板，所述中央板具有安装晶片的安装孔，所述周边板具有装配所述中央板的装配孔以及沿着所述周边板的外周界形成的齿轮部件，所述安装孔的中心偏离所述中央板的中心，所述装配孔的中心偏离所述周边板的中心；以及中心齿轮和内齿轮，与所述周边板的齿轮部件接合以将旋转力传递至所述多个托架，其中，对于所述多个托架中的至少两个托架而言，中央板在装配孔内的装配方向能够调节。
2.根据权利要求1所述的双面抛光装置，其中，所述中央板的外周界具有多个突出部，以及其中，所述周边板的装配孔具有与所述突出部相对应的凹槽，以使所述突出部与相应的凹槽相配合地接合。
3.根据权利要求2所述的双面抛光装置，其中，所述突出部和所述凹槽具有彼此对应的台阶。
4.根据权利要求2所述的双面抛光装置，其中，所述突出部或所述凹槽具有能辨别的指示物。
5.根据权利要求1所述的双面抛光装置，其中，所述周边板由刚度相对高于所述中央板的材料制成。
6.根据权利要求5所述的双面抛光装置，其中，所述中央板由环氧玻璃材料制成。
7.根据权利要求5所述的双面抛光装置，其中，所述周边板由选自由SUS、SUSDLC和金属组成的组中的至少一种材料制成。
8.根据权利要求1所述的双面抛光装置，其中，所述中央板或所述周边板具有至少一个浆液孔。
9.一种双面抛光装置，包括上抛光板和下抛光板，用于抛光晶片的双面；多个托架，每个托架具有安装晶片的安装孔以及沿着所述托架的外周界形成的齿轮部件；以及中心齿轮和内齿轮，与所述齿轮部件接合以将旋转力传递至所述多个托架，其中，在所述多个托架中，至少两个托架具有的安装孔的中心与所述托架的中心偏离不同的距离。
10.一种用于双面抛光装置的托架，所述托架安装在所述双面抛光装置中的上抛光板与下抛光板之间并通过中心齿轮和内齿轮旋转，所述托架包括中央板，具有安装晶片的安装孔；以及周边板，具有装配所述中央板的装配孔以及与所述中心齿轮和所述内齿轮接合并沿着所述周边板的外周界形成的齿轮部件，其中，所述安装孔的中心偏离所述中央板的中心，且所述装配孔的中心偏离所述周边板的中心。
11.根据权利要求10所述的用于双面抛光装置的托架，其中，所述中央板的外周界具有多个突出部，以及其中，所述周边板的装配孔具有与所述突出部相对应的凹槽，以使所述突出部与相应的凹槽相配合地接合。
12.根据权利要求11所述的用于双面抛光装置的托架，其中，所述突出部和所述凹槽具有彼此对应的台阶。
13.根据权利要求11所述的用于双面抛光装置的托架，其中，所述突出部或所述凹槽具有能辨别的指示物。
14.根据权利要求10所述的用于双面抛光装置的托架，其中，所述周边板由刚度相对高于所述中央板的材料制成。
15.根据权利要求14所述的用于双面抛光装置的托架，其中，所述中央板由环氧玻璃材料制成。
16.根据权利要求14所述的用于双面抛光装置的托架，其中，所述周边板由选自由 SUS、SUS DLC和金属组成的组中的至少一种材料制成。
17.根据权利要求10所述的用于双面抛光装置的托架，其中，所述中央板或所述周边板具有至少一个浆液孔。
全文摘要
一种双面抛光装置，包括用于抛光晶片的双面的上抛光板和下抛光板；多个托架，每个托架包括中央板和周边板，中央板具有安装晶片的安装孔，周边板具有装配中央板的装配孔以及沿着周边板的外周界形成的齿轮部件，安装孔的中心与中央板的中心偏离，装配孔的中心与周边板的中心偏离；以及与齿轮部件接合以将旋转力传递至多个托架的中心齿轮和内齿轮，其中，中央板装入装配孔内的装配方向可针对多个托架中的至少两个托架进行调节。
文档编号H01L21/304GK102473624SQ201080037005
公开日2012年5月23日 申请日期2010年3月16日 优先权日2009年8月21日
发明者曹喜敦, 李致福 申请人:Lg矽得荣株式会社