專利名稱：拋光晶片邊緣的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及拋光諸如硅晶片之類的半導(dǎo)體晶片邊緣的方法及用于該方法的設(shè)備。
通常，當(dāng)硅結(jié)晶成很大的、在其大部分長度上為圓柱形的塊體之后，要把這種結(jié)晶材料切成很薄的，成為硅晶片的圓片，每一塊硅晶片的直徑大約在25-300mm的范圍內(nèi)。在把硅晶片裝在磨邊機的真空卡盤上之后，對圓片四周的邊緣進行精密的磨削，制成以圓片的中心為圓心的精確的圓形和精密成形的邊緣輪廓，并且，常常在圓周周圍的一個部位刻槽。
盡管在圓片的絕大部分面積上的厚度是均勻的，并且這兩個表面上平行的，但，這種圓片周邊的斷面卻磨削成三角形，該三角形的頂角確定了該晶片的最外部的直徑，并且通常是在該圓片的兩個平行平面的中間。
為了用這種圓片最佳地制造半導(dǎo)體器件，很重要的一點是它的暴露在光刻法下的表面要沒有損傷，并且，根據(jù)在晶片上形成的微型電路的顯微尺寸的大小來看，靠近平坦的圓形表面與通向尖頂?shù)膬A斜表面相交的圓周線的損傷，將大大減少能夠從該晶片上制造出來的器件的數(shù)量。
對于不能在通向尖頂?shù)娜切螖嗝娴膬A斜表面上制造出質(zhì)量優(yōu)良的精加工磨削表面的機械，在把晶片用于制造半導(dǎo)體器件之前，須要浸蝕然后拋光晶片的邊緣。對于能在通向尖頂?shù)膬A斜表面上加工出質(zhì)量優(yōu)良的精加工磨削表面的機械，為了獲得無損傷的邊緣，只要浸蝕并拋光掉少量的材料就可以了。
本發(fā)明的目的是提供一種經(jīng)過改進的，用于拋光經(jīng)過精磨的晶片邊緣的方法和設(shè)備。
按照本發(fā)明的一個方面，提供了一種磨削和拋光圓形工件的邊緣的方法，它包括下列工步把上述工件依次輸送到一個磨削工作站，在該工作站上磨削工件的邊緣，該工件在磨削之后送到中間儲存庫，同時把下一個工件運輸和定位在上述磨削工作站上準(zhǔn)備進行磨削；此外，它還包括下列工步轉(zhuǎn)動在上述中間儲存庫中的工件，用一個拋光輪接觸上述晶片的邊緣，在拋光上述邊緣的同時磨削上述下一個工件；并在拋光之后卸下拋光的工件，并將上述下一個工件從磨削工作站輸送到上述中間儲存庫中進行拋光，以便能讓又一個工件放在上述磨削工作站上。
那些等待磨削的工件可以裝入第一儲存庫中，而那些磨削并拋光好的工件則可以裝入第二儲存庫中。上述第一和第二儲存庫可以是一個儲存設(shè)備的兩個不同的部分。
本發(fā)明是專門應(yīng)用于圓形半導(dǎo)體晶片的。
上述中間儲存庫可以很方便地帶有一個洗滌工作站，并且，按照本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例，上述晶片邊緣的磨削和拋光方法還包括在拋光工步之前對磨光晶片的洗滌工步。
本發(fā)明還提供了一種方法，在這種方法中，晶片在拋光工步之后進行洗滌。
本發(fā)明還提供了一種方法，在這種方法中，晶片在拋光工步之前和之后都進行洗滌。
按照本發(fā)明的一個優(yōu)選的特征，這種方法包括在完成一個或多個拋光工步之后在拋光輪上形成或修正一條凹槽的工步。
在拋光輪上形成或修正凹槽可以借助于一個凹槽形成輪來實現(xiàn)，這個輪子具有三角形橫斷面的周邊輪緣，在其橫斷面上形成兩個匯合于尖頂?shù)膬A斜的截錐形邊緣，并且在拋光了一塊或多塊晶片之后，在上述凹槽形成輪與拋光輪在繞著各自的軸線旋轉(zhuǎn)的同時，互相之間產(chǎn)生相對移動，從而在拋光輪上形成或修正凹槽的橫斷面形狀，以便對下一塊晶片進行拋光。
按照本發(fā)明的另一個方面，用于磨削半導(dǎo)體材料的圓形晶片的邊緣的設(shè)備包括下列部件一個在內(nèi)部能儲存半導(dǎo)體材料的圓片狀晶片的儲存庫；一個磨削工作站；每次把一塊晶片輸送到磨削工作站上的裝置，以便對其邊緣進行磨削，并且在磨削后將各晶片依次輸送到一個中間儲存庫中，并將該晶片定位在其中的一個儲存卡盤上，上述輸送裝置從倉庫中選定下一塊晶片，并將其輸送到磨削工作站，對其邊緣進行磨削；一個在上述中間儲存庫中的拋光輪；用于使拋光輪和其中的晶片旋轉(zhuǎn)的裝置；用于在上述晶片和拋光輪之間實現(xiàn)相對移動，以拋光上述晶片的邊緣，同時對下一塊晶片進行磨削的裝置；上述輸送裝置的用途是把拋光后的晶片從中間儲存庫中取出，并在運動到中間儲存庫從其中回收拋光后的晶片之前，從倉庫中選定另一塊晶片，把它輸送到磨削工作站以磨削它的邊緣。
最好是，在實施本發(fā)明的方法和設(shè)備中，要把一種研磨劑輸送到晶片與拋光輪之間的接觸點上，以便有助于拋光作用。
通常，上述拋光輪是柔軟的，并用諸如尿烷或氧化鈰之類的材料制成。
通常，上述研磨劑是一種堿性溶液，其酸堿度最好是pH11。
本發(fā)明的方法通常還可以包括下列步驟通過使拋光輪或者晶片繞著一根軸線搖擺，在拋光輪與晶片邊緣之間產(chǎn)生搖擺運動，上述軸線與一根和晶片與拋光輪之間的接觸點相交的切線重合或平行。
在一種優(yōu)選的結(jié)構(gòu)中，晶片與帶凹槽的拋光輪都安裝成繞著隔開距離的，平行的水平軸線旋轉(zhuǎn)，晶片支承在真空卡盤上，用一臺驅(qū)動電動機驅(qū)動旋轉(zhuǎn)，拋光輪由一臺第二驅(qū)動電動機驅(qū)動旋轉(zhuǎn)，線性驅(qū)動裝置用于驅(qū)動拋光輪相對于晶片前進和后退，而振蕩驅(qū)動裝置作用在拋光輪部件上，并驅(qū)動它繞著一根垂直軸線搖擺，以使拋光輪上的凹槽的兩側(cè)面能交替地與晶片邊緣部分的傾斜邊緣接觸。
在另一種結(jié)構(gòu)中，拋光輪和它的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置是固定不動的，但除了讓拋光輪繞著它的軸線旋轉(zhuǎn)之外。而線性移動裝置則用于驅(qū)動晶片和協(xié)同工作的驅(qū)動和支承裝置向著帶有凹槽的拋光輪前進和后退，使晶片的邊緣與拋光輪上的凹槽接觸，振蕩驅(qū)動裝置用于使晶片的支承件，因而也就使該支承件上的晶片繞著一根垂直軸線搖擺，以便在晶片與拋光輪旋轉(zhuǎn)時，在晶片的外圓周與凹槽的側(cè)面之間發(fā)生交替的接觸。
上述振蕩驅(qū)動裝置包括搖擺驅(qū)動裝置，和繞著一根軸線首先向一個方向旋轉(zhuǎn)，然后又向另一個方向旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動裝置。
按照本發(fā)明的又一個方面，應(yīng)該理解，在使晶片與拋光輪旋轉(zhuǎn)的同時使晶片或拋光輪搖擺，以便讓晶片外圓周的兩個傾斜的側(cè)面交替地與拋光輪上凹槽的相應(yīng)表面接觸，并非與晶片安裝在與邊緣磨削機械協(xié)同工作的中間儲存庫中的布置方式聯(lián)系在一起的。本發(fā)明的這一個方面可以與任何晶片邊緣拋光機械組合在一起，在那種拋光機械中，晶片或者拋光輪中的任何一方可以繞著一根適當(dāng)?shù)妮S線，交替地先向一個方向擺動，然后向另一個方向擺動。
本發(fā)明還提供一種拋光晶片邊緣的設(shè)備，這種設(shè)備具有下列各種裝置使晶片旋轉(zhuǎn)的裝置，其中的一個帶有凹槽的拋光輪可容納晶片的外圓周邊緣；使拋光輪旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動裝置；用于在拋光輪與晶片之間產(chǎn)生相對運動的裝置，以使晶片與凹槽接觸；以及另一個使晶片與拋光輪之間產(chǎn)生相對搖擺運動的驅(qū)動裝置，以使在拋光過程中，晶片外圓周的相對兩面交替地與拋光輪上的凹槽的相對的兩個表面部分接觸。
在以上所述的任何一種設(shè)備中，在晶片與拋光輪之間的接觸區(qū)域附近有一個噴射小孔，用于至少在拋光過程中把一股流體的研磨劑噴向上述接觸區(qū)域。
按照本發(fā)明的另一個特征，在以上所述的任何一種設(shè)備中，安裝了一個凹槽成形輪(開槽工具)，這個開槽工具，或者由它向著拋光輪運動，或者由拋光輪向著該工具運動，而與拋光輪上的凹槽接觸，而且由于拋光輪與工具的相對旋轉(zhuǎn)而在拋光輪的表面上形成或修正凹槽。
上述開槽工具是一個圓盤，該圓盤可以安裝在上述晶片支承件的后方，以便與其一起旋轉(zhuǎn)，并且上述成形工步是由上述開槽的拋光輪移動到與開槽的工具接觸，并使兩者都旋轉(zhuǎn)，以便形成或修正拋光輪上的凹槽。
在以上所述的本發(fā)明的任何方法中，還包括下述步驟至少在兩者的拋光接觸過程中，向帶凹槽的拋光輪與晶片外圓周之間的接觸點噴射流體研磨劑。
本發(fā)明還在于，在上述任何方法中，把一個開槽工具(凹槽成形輪)定位在帶凹槽的拋光輪附近，以便在需要時與該拋光輪接觸，形成或修正上述凹槽。
按照本發(fā)明的又一個方面，上述拋光輪有很寬的軸向?qū)挾?，在它的外圓周上有兩圈或更多的平行的凹槽，使得當(dāng)一圈凹槽磨損后需要修正時，可以使拋光輪換位，以便使用另一圈凹槽來拋光晶片的邊緣，并且，這種從一圈凹槽移動到另一圈凹槽的過程可以不斷地進行，直到所有的凹槽都使用過，并需要在加工過程中斷之前進行修正，以及對拋光輪的凹槽進行修正加工。
按照本發(fā)明的另一個方面，在一種對圓片狀工件的邊緣進行拋光的方法中，上述工件定位在一個真空卡盤上，以便繞其中心旋轉(zhuǎn)；一個用合成塑料材料制成的拋光輪與該工件的旋轉(zhuǎn)的邊緣接觸，該拋光輪在其拋光表面的周圍事先形成了一圈凹槽，該凹槽的橫斷面與上述圓片邊緣的輪廓互補；把一種拋光研磨劑供入上述拋光輪與工件邊緣之間的接觸區(qū)域，并轉(zhuǎn)動上述拋光輪，于是在上述拋光輪與圓片的邊緣之間便產(chǎn)生相對運動。
通常，上述拋光輪在接觸區(qū)域上的旋轉(zhuǎn)方向與上述工件的旋轉(zhuǎn)方向相反。
通常，上述合成塑料是尿烷。
通常，上述拋光研磨劑是膠體狀二氧化硅。
當(dāng)磨削邊緣時，帶有凹槽的拋光輪在拋光過程中以一定的送進速度前進。已經(jīng)發(fā)觀，以這樣的方式送進合成的塑料拋光輪更為適當(dāng)，即，讓它以所謂“陷入”的方式和恒定的力量與工件的邊緣接觸。
經(jīng)過幾分鐘的加工，通常是在2-4分鐘范圍內(nèi)，就能獲得拋光的表面。
上述方法可以用一種經(jīng)過改進的邊緣磨削機械來完成，這種機械能磨削圓片的邊緣，然后，把磨輪撤回來，向前送進拋光輪，在依舊安裝在同一個卡盤的狀態(tài)下對工件進行拋光，完成以上所述的方法。在上述磨削工步與拋光工步之間可以包括一個洗滌工步。
最好是，上述方法是在設(shè)定了程序的計算機控制下進行該工藝過程的各個工步的。
按照本發(fā)明的另一個方面，完成上述方法的設(shè)備包括一個用于接受和支承圓片狀工件的真空卡盤；用于使上述卡盤，因而也就是上述工件，繞著其中心旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動裝置；用于安裝帶有凹槽的拋光輪的裝置，和用于使拋光輪繞著其中心軸線旋轉(zhuǎn)的裝置，并且在拋光輪將與工件接觸的區(qū)域內(nèi)，拋光輪的旋轉(zhuǎn)方向與工件的旋轉(zhuǎn)方向相反；用于送進和退回拋光輪安裝裝置的驅(qū)動裝置，以便為了拋光而使拋光輪與上述工件的邊緣接觸；以及用于調(diào)節(jié)拋光輪與上述安裝裝置之間的相對位置，或調(diào)節(jié)上述安裝裝置與該設(shè)備的其余部分的相對位置，或者兩者都調(diào)節(jié)的調(diào)節(jié)裝置，以保證拋光輪表面上的凹槽精確地與工件的邊緣對準(zhǔn)；上述設(shè)備還包括用于向工件與拋光輪的接觸區(qū)域供應(yīng)拋光研磨劑的裝置。
最好是，上述設(shè)備還包括一個凹槽成形輪，它安裝成能繞著其中心軸線旋轉(zhuǎn)，并在與拋光輪接觸的區(qū)域內(nèi)向著與拋光輪相反的方向旋轉(zhuǎn)；以及使上述拋光輪與成形輪作相對移動的裝置，以使成形輪的邊緣與拋光輪的表面接觸，在拋光輪上形成一圈凹槽，上述成形輪的外圓周輪廓與工件的外邊緣的輪廓相同，結(jié)果，拋光輪上的凹槽便與工件邊緣的輪廓形狀相同。
在以上所描述的設(shè)備中，拋光輪可以呈圓筒形，在軸向有相當(dāng)大的寬度，因而，當(dāng)其上的一個做成凹槽的部位由于拋光工作而磨損時，在沿軸向隔開距離的還可以有另外的一圈或多圈凹槽，只要適當(dāng)?shù)厥钩尚屋喕驋伖廨喕騼烧咭莆?，這臺設(shè)備可以按照設(shè)定的程序在成形輪與拋光輪之間，以及在拋光輪與工件之間進行相對的移位，于是便可將拋光輪表面上適用的凹槽用于拋光工件的邊緣。
用于向拋光區(qū)域供應(yīng)拋光用研磨劑的裝置通常包括至少一個將研磨劑對著工件邊緣噴射的噴嘴。
最好是，上述噴嘴(一個或多個)將研磨劑噴射到拋光輪與工件之間的很小的接觸區(qū)域中。
當(dāng)拋光輪的轉(zhuǎn)速大大快于工件的轉(zhuǎn)速時，如果把研磨劑噴射到接觸區(qū)域，將使研磨劑在接觸點上向著與拋光輪圓周的運動方向相同的方向運動。由于當(dāng)拋光輪與工件接觸時，在拋光輪的凹槽與工件的邊緣之間形成了很小的儲存空間，所以工件和拋光輪的旋轉(zhuǎn)方向可以這樣選擇，使得拋光輪的周邊在接觸點上向下運動，結(jié)果，研磨劑就能從上向下噴射到拋光輪與工件邊緣之間的結(jié)合部，于是在拋光過程的時間內(nèi)，就在上述小小的儲存空間內(nèi)保持著研磨劑的攪拌坑。
拋光作用最好是在總體密閉的空間內(nèi)進行的，所以從旋轉(zhuǎn)零件上飛濺出來的研磨劑便聚集在外殼的壁上，然后再從壁上排入一個收集儲槽內(nèi)。
最好，還設(shè)有把研磨劑從儲槽中排入一個儲存罐內(nèi)的裝置，然后再從該儲存罐排出或泵出，以便回收后重新使用。
如果要回收使用過的研磨劑，優(yōu)選地要設(shè)置過濾裝置，以便從研磨劑中去除大于規(guī)定尺寸的粒子。
最好還設(shè)置用來檢測通過噴嘴的研磨劑流量的裝置，這種裝置中有一個連鎖裝置，以便當(dāng)發(fā)生研磨劑流停止流動或流量低于預(yù)定的流量時，使拋光輪退回，與工件脫離接觸。
在上述設(shè)備中，如果拋光輪是用尿烷制做的，優(yōu)選的研磨劑是膠體狀二氧化硅。
制作拋光輪的優(yōu)選材料是尿烷。
在以上所述的設(shè)備中還可以包括一臺晶片磨削機械，在這種機械上，一個或多個磨輪在計算機控制下向前送進，與工件接觸，進行邊緣的初步(或最終)磨削，在這種機械上也裝有拋光輪，并且這個拋光輪也受計算機的控制，在工件完成了磨削工序之后，向前送進，與工件的邊緣接觸，以完成拋光工序。
如果上述拋光輪是裝在磨削機械上的，則磨輪與拋光輪可以安裝在同一個磨頭部件上，以便由一個共同的驅(qū)動裝置，例如電動機，液壓或氣動馬達驅(qū)動它們旋轉(zhuǎn)。
如果使用同一個驅(qū)動裝置，磨削與拋光加工之間的旋轉(zhuǎn)速度應(yīng)該適當(dāng)?shù)淖兓?br> 此外，如果磨輪與拋光輪的前進和后退使用同一個送進和后退機構(gòu)，則計算機要另外設(shè)計程序，將送進的特性從使磨輪前進改變?yōu)槭褂脪伖廨啎r的恒定力量的“陷入”模式。
由于磨削加工過程會產(chǎn)生數(shù)量相當(dāng)多的切屑和飛濺，所以磨削加工通常是在一個與用于拋光工步的優(yōu)選的構(gòu)造相似的封套中進行的，并且，如果采用同一個封套，最好在磨削工步與拋光工步之間加入一個洗滌工步，以便洗滌封套的內(nèi)部，更具體的說，至少是洗滌拋光輪的表面，以便在進行拋光工步之前去除任何磨削時遺留的切屑。
此外，或者換一種方式，除了在拋光輪要用于拋光的時候之外，可以用一個保護套或殼體罩住拋光輪，這樣磨屑沾到拋光輪表面上去的機會就很少了。
當(dāng)在磨削過程中用保護套或殼體罩住拋光輪時，在磨削加工已經(jīng)停止，而且洗滌工步也已經(jīng)完成之后，這種屏蔽用的外殼能在計算機控制下打開和移動，以便將拋光輪暴露出來，讓它能移動到其拋光加工的位置。
下面參照附圖詳細描述本發(fā)明的實施例。附圖中

圖1是用于與晶片邊緣磨削裝置組合在一起的拋光洗滌工作站的示意圖；圖2是圖1中所示的設(shè)備的示意性頂視圖；以及圖3是表示用于使拋光輪進行振蕩運動的經(jīng)過改進的機構(gòu)的示意圖。
本發(fā)明可用于拋光半導(dǎo)體晶片，這種晶片的邊緣已經(jīng)用邊緣磨削機床磨過，例如用英國專利說明書No.2317585中所公開的機床。
在圖1中示意地表示的這種設(shè)備包括一個殼體10，在殼體內(nèi)有一塊裝在能繞著軸線14旋轉(zhuǎn)的真空卡盤上的晶片12，以及一個能繞著平行的軸線18旋轉(zhuǎn)的尿烷拋光輪16。
在拋光輪16的外圓周上形成了一圈淺的V形凹槽33。當(dāng)拋光輪和晶片一邊轉(zhuǎn)動，一邊相對移動到接觸時，晶片的斷面呈三角形的外圓周便進入拋光輪周圍的凹槽33內(nèi)。如圖1中的箭頭所示，拋光輪和晶片都順時針方向轉(zhuǎn)動，所以兩者在接觸點上的運動方向是相反的。
一股射流20把液體的拋光研磨劑沿著將要與晶片12接觸的拋光輪16的外圓周的運動方向，向下噴射。研磨劑通常是帶有膠體狀氧化硅的酸堿度PH值為11的堿性溶液，主要粒子的尺寸為30-50nm；例如由Clariant公司制造的，稱為Klubesol 50R50，并用水以10∶1稀釋的研磨劑。
一個能繞著軸線24旋轉(zhuǎn)的凹槽成形輪22裝在遠離晶片的位置上。成形輪22與拋光輪16之間的相對移動使得成形輪22的邊緣與拋光輪16接觸，并進入其周圍的凹槽33內(nèi)。成形輪22外圓周的形狀與要用拋光輪16中的凹槽進行拋光的晶片12的外圓周的橫斷面相同，而且，由于成形輪22是用硬質(zhì)材料制成的，而拋光輪16是用柔軟的材料，例如尿烷制成的，所以當(dāng)成形輪與拋光輪上的凹槽接觸時，拋光輪外圓周上的凹槽33就會成形或修正。
成形輪22的另一種可替換的方式是用不旋轉(zhuǎn)的成形車刀23(圖中用虛線表示)，在加工時，車刀沿著箭頭25的方向滑動到與拋光輪16接觸，以便使凹槽33成形或修正。
圖2是更加詳細地表示從上方看的圖1中的的設(shè)備。
圖中的晶片12安裝在由主軸28支承、并由電動機30驅(qū)動旋轉(zhuǎn)的真空卡盤26上。裝在軸28上可供選擇的凹槽成形輪32(代替成形輪22)外圓周的輪廓可用于在拋光輪16的圓筒形表面上形成V形凹槽33。
拋光輪16由用電動機36驅(qū)動旋轉(zhuǎn)的軸34支承。
電動機36安裝在滑道上，在氣缸38的作用下能沿著滑道橫向滑動，以便讓晶片12與凹槽33接觸，或者，借助于另一個驅(qū)動裝置40，沿著箭頭42的方向作適當(dāng)?shù)妮S向移動，實現(xiàn)凹槽33與凹槽成形輪32之間的接觸。
電動機36安裝成能繞著垂直于其滑道的軸線旋轉(zhuǎn)，圖中的杠桿44從電動機殼體的一側(cè)延伸出來，由兩個活塞一氣缸驅(qū)動裝置46和48帶動。流體，例如空氣，從壓縮空氣管線52輸送過來，并通過閥50有選擇地供應(yīng)給這兩個驅(qū)動裝置。
通過交替地先后向驅(qū)動裝置46、48供應(yīng)流體，于是它們的兩個活塞便先向一個方向運動，然后又向另一個方向運動。這樣，就使得杠桿44，因而也就使固定在它上面的電動機作振蕩運動，產(chǎn)生繞著樞軸軸線的搖擺運動。
較理想的是，拋光輪和驅(qū)動裝置組件由上、下樞轉(zhuǎn)臂支承，這兩條臂把旋轉(zhuǎn)運動傳遞給一根垂直地穿過拋光輪中心的軸線。為此，上述電動機殼體可以安裝在上臂與下臂之間，這兩條臂在拋光輪16的上方和下方從殼體向前伸出，并且，在拋光輪的上方和下方設(shè)有在垂直方向上對準(zhǔn)的樞轉(zhuǎn)軸承，上述兩條臂安裝在該樞轉(zhuǎn)軸承上，并且臂組件能繞著樞轉(zhuǎn)軸承旋轉(zhuǎn)，以使拋光輪16相對于晶片12繞著垂直軸線作搖擺運動。
上述搖擺運動對晶片12的三角形橫斷面的邊緣部分的外側(cè)面進行拋光。
圖3表示一種經(jīng)過改進的，使拋光輪16相對于晶片(圖中未表示)作振蕩運動的結(jié)構(gòu)圖。拋光輪上有兩條凹槽33A、33B，所以，當(dāng)一條凹槽磨損時，可以使用另一條凹槽。
在此圖中，拋光輪16安裝在軸34上，由裝在滑道64上的耳軸60和62支承，而滑道則沿水平方向安裝成與晶片的旋轉(zhuǎn)軸線平行。軸34也是由一臺電動機(圖中未表示)驅(qū)動旋轉(zhuǎn)。
一根插銷66從滑道64向下凸出的，插銷的相對兩側(cè)交替地與相應(yīng)的氣缸72、74的推桿68、70接觸，而這兩個氣缸又通過支承件73安裝滑板76上。上述滑板的水平運動，因而也就是氣缸的水平運動由一個電動機驅(qū)動的凸輪78，例如一個偏心輪控制，這個偏心輪與兩個能旋轉(zhuǎn)的凸輪從動件80、81接觸，而從動件的主軸84、86則連接在滑板76上。
工作時，凸輪78的轉(zhuǎn)動使插銷66交替地與兩根推桿68、70接觸。氣缸中的空氣壓力P調(diào)節(jié)為使得作用在晶片側(cè)面上的側(cè)向力是恒定的，與上述氣缸上的桿的實際位移量無關(guān)。
權(quán)利要求
1．一種對固定在真空卡盤能繞著其中心線旋轉(zhuǎn)的圓片狀工件的邊緣進行拋光的方法，其特征在于，使一個用合成塑料制成的拋光輪與上述工件旋轉(zhuǎn)的邊緣接觸，在繞著上述拋光輪的拋光表面上有事先形成的凹槽，該凹槽的橫斷面與上述工件邊緣的輪廓互補，一種拋光研磨劑供入上述拋光輪與工件邊緣之間的接觸區(qū)域內(nèi)，并且該拋光輪是這樣旋轉(zhuǎn)的，即，在拋光輪與上述工件的邊緣之間有相對運動。
2．如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在上述接觸區(qū)域，上述拋光輪的旋轉(zhuǎn)方向與上述工件的旋轉(zhuǎn)方向相反。
3．如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，上述合成塑料是尿烷。
4．如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，上述拋光研磨劑是膠體二氧化硅。
5．如權(quán)利要求1至4中任何一項權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，上述拋光輪與上述工件的邊緣以一種所謂“陷入”的方式在恒定的壓力下接觸。
6．如權(quán)利要求1至5中任何一項權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，上述工件首先在一個卡盤上磨削其邊緣，然后，仍安裝在該卡盤上，使磨輪撤回而使拋光輪前進，以進行拋光。
7．如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，上述工藝方法中的各個工步是在計算機的程序控制下進行的。
8．一種用于拋光諸如半導(dǎo)體材料制成的晶片那樣的圓片狀工件的設(shè)備，這種設(shè)備包括下列部件一個用于接受和支承上述工件的真空卡盤；用于使上述卡盤，因而也就是上述工件，繞著其中心旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動裝置；用于安裝帶有凹槽的拋光輪的裝置，以便使拋光輪繞著其中心線旋轉(zhuǎn)，并且在拋光輪將要與工件接觸的區(qū)域內(nèi)，拋光輪的旋轉(zhuǎn)方向與工件的旋轉(zhuǎn)方向相反；用于送進和退回拋光輪安裝裝置的驅(qū)動裝置，以使拋光時拋光輪能與上述工件的邊緣接觸；以及用于調(diào)節(jié)拋光輪與上述安裝裝置之間的相對位置，或調(diào)節(jié)上述安裝裝置與該設(shè)備的其余部分的相對位置，或者兩者都調(diào)節(jié)的調(diào)節(jié)裝置，以保證拋光輪表面上的凹槽精確地與工件的邊緣對準(zhǔn)；上述設(shè)備還包括用于向工件與拋光輪的接觸區(qū)域供應(yīng)拋光研磨劑的裝置。
9．如權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其特征在于，它還包括一個成形輪，它安裝成能繞著其中心軸線旋轉(zhuǎn)，并在與拋光輪接觸的區(qū)域內(nèi)向著與拋光輪相反的方向旋轉(zhuǎn)；以及使上述拋光輪與成形輪作相對移動的裝置，以使成形輪的邊緣與拋光輪的表面接觸，在拋光輪上形成一圈凹槽，上述成形輪的外圓周輪廓與工件的外邊緣的輪廓相同，結(jié)果，拋光輪上的凹槽便與工件邊緣的輪廓形狀相同。
10．如權(quán)利要求9所述的設(shè)備，其特征在于，拋光輪可以呈圓筒形，在軸向有相當(dāng)大的寬度，因而，當(dāng)其上的一個做成凹槽的部位由于拋光工作而磨損時，在沿軸向隔開距離的還可以有另外的一圈或多圈凹槽，只要適當(dāng)?shù)厥钩尚屋喕驋伖廨喕騼烧咭莆?，這臺設(shè)備可以按照設(shè)定的程序在成形輪與拋光輪之間，以及在拋光輪與工件之間進行相對的移位，于是便可將拋光輪表面上適用的凹槽用于拋光工件的邊緣。
11．如權(quán)利要求8至10中任何一項權(quán)利要求所述的設(shè)備，其特征在于，上述向拋光區(qū)域供應(yīng)拋光研磨劑的裝置至少包括一個將研磨劑噴向上述工件邊緣的噴嘴。
12．如權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其特征在于，上述噴嘴將研磨劑噴向上述拋光輪與工件之間的一個很小的接觸區(qū)域。
13．如權(quán)利要求8至12中任何一項權(quán)利要求所述的設(shè)備，其特征在于，上述研磨劑噴向接觸區(qū)域，并使研磨劑向著與拋光輪在接觸點上的外圓周的運動方向同樣的方向運動。
14．如權(quán)利要求8至13中任何一項權(quán)利要求所述的設(shè)備，其特征在于，當(dāng)拋光輪與工件接觸時，在拋光輪的凹槽與工件的邊緣之間形成了很小的儲存空間，所以工件和拋光輪的旋轉(zhuǎn)方向可以這樣選擇，使得拋光輪的周邊在接觸點上向下運動，結(jié)果，研磨劑就能從上向下噴射到拋光輪與工件邊緣之間的結(jié)合部，于是在拋光過程的時間內(nèi)，就在上述小小的儲存空間內(nèi)保持著研磨劑的攪拌坑。
15．如權(quán)利要求8至14中任何一項權(quán)利要求所述的設(shè)備，其特征在于，上述拋光作用是在密閉的空間內(nèi)進行的，所以從旋轉(zhuǎn)零件上飛濺出來的研磨劑便聚集在外殼的壁上，然后再從壁上排入一個收集儲槽內(nèi)。
16．如權(quán)利要求15所述的設(shè)備，其特征在于，它還設(shè)有把研磨劑從儲槽中排入一個儲存罐內(nèi)的裝置，然后再從該儲存罐排出或泵出，以便回收后重新使用。
17．如權(quán)利要求8至16中任何一項權(quán)利要求所述的設(shè)備，其特征在于，當(dāng)要回收使用過的研磨劑時，要設(shè)置過濾裝置，以便從研磨劑中去除大于規(guī)定尺寸的粒子。
18．如權(quán)利要求8至17中任何一項權(quán)利要求所述的設(shè)備，其特征在于，它還設(shè)置了用來檢測通過噴嘴的研磨劑流量的裝置，這種裝置中有一個連鎖裝置，以便當(dāng)發(fā)生研磨劑流停止流動或流量低于預(yù)定的流量時，使拋光輪退回，與工件脫離接觸。
19．如權(quán)利要求8至18中任何一項權(quán)利要求所述的設(shè)備，其特征在于，上述拋光輪是用尿烷制成的。
20．如權(quán)利要求8至19中任何一項權(quán)利要求所述的設(shè)備，其特征在于，它還可以包括一臺晶片磨削機械，在這種機械上，一個或多個磨輪在計算機控制下向前送進，與工件接觸，進行邊緣的初步(或最終)磨削，在這種機械上也裝有拋光輪，并且這個拋光輪也受計算機的控制，在工件完成了磨削工序之后，向前送進，與工件的邊緣接觸，以完成拋光工序。
21．如權(quán)利要求20所述的設(shè)備，其特征在于，上述拋光輪是裝在磨削機械上的，則磨輪與拋光輪可以安裝在同一個磨頭部件上，以便由一個共同的驅(qū)動裝置，例如電動機，液壓或氣動馬達驅(qū)動它們旋轉(zhuǎn)。
22．如權(quán)利要求21所述的設(shè)備，其特征在于，上述磨削與拋光加工之間的驅(qū)動裝置的旋轉(zhuǎn)速度是適當(dāng)變化的。
23．如權(quán)利要求20至22中任何一項權(quán)利要求所述的設(shè)備，其特征在于，磨輪與拋光輪的前進和后退使用同一個送進和后退機構(gòu)，計算機的程序，將送進的特性從使磨輪前進改變?yōu)槭褂脪伖廨啎r的恒定力量的“陷入”方式。
24．如從屬于權(quán)利要求15的權(quán)利要求20至23中任何一項權(quán)利要求所述的設(shè)備，其特征在于，上述磨削過程與拋光工步都在同一個封套中進行的，并且，還包括一個洗滌封套的內(nèi)部，至少是洗滌拋光輪的表面的洗滌裝置，以便在進行拋光工步之前去除任何磨削時遺留的切屑。
25．如從屬于權(quán)利要求15的權(quán)利要求20至24中任何一項權(quán)利要求所述的設(shè)備，其特征在于，除了在拋光輪用于拋光的時候之外，可以用一個保護罩罩住拋光輪，以減少磨屑沾到拋光輪表面上去的機會。
26．如權(quán)利要求25所述的設(shè)備，其特征在于，當(dāng)磨削過程停止并且洗滌過程完成之后，上述屏蔽用的保護罩能在計算機控制下打開和移動，以便將拋光輪暴露出來，讓它能移動到其拋光加工的位置。
27．如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，當(dāng)上述邊緣已經(jīng)在磨削工作站上磨削之后，將該工件送到中間儲存庫，同時把下一個工件運輸和定位在上述磨削工作站上準(zhǔn)備進行磨削；此外，它還包括下列工步轉(zhuǎn)動在上述中間儲存庫中的工件，用一個拋光輪接觸上述晶片的邊緣，在拋光上述邊緣的同時磨削上述下一個工件；并在拋光之后卸下拋光的工件，并將上述下一個工件從磨削工作站輸送到上述中間儲存庫中進行拋光，以便能讓又一個工件放在上述磨削工作站上。
28．如權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其特征在于，它還包括一個在內(nèi)部能儲存許多工件的第一儲存庫；一個磨削工作站；每次把一塊晶片輸送到磨削工作站上，以便對其邊緣進行磨削，并且在磨削后將各晶片依次輸送到一個中間儲存庫中，并將該晶片定位在其中的一個儲存卡盤上的裝置，上述輸送裝置從倉庫中選定下一塊晶片，并將其輸送到磨削工作站，對其邊緣進行磨削；一個在上述中間儲存庫中的拋光輪；用于使拋光輪和其中的晶片旋轉(zhuǎn)的裝置；用于在上述晶片和拋光輪之間實現(xiàn)相對移動，以拋光上述晶片的邊緣，同時對下一塊晶片進行磨削的裝置；上述輸送裝置的用途是把拋光后的晶片從中間儲存庫中取出，并在運動到中間儲存庫從其中回收拋光后的晶片之前，從倉庫中選定另一塊晶片，把它輸送到磨削工作站以磨削它的邊緣。
29．如權(quán)利要求8或28所述的設(shè)備，其特征在于，上述拋光輪有一條用于容納上述晶片外圓周邊緣的凹槽，還有使拋光輪旋轉(zhuǎn)的裝置，用于實現(xiàn)拋光輪與晶片之間的相對運動，使晶片嵌入上述凹槽內(nèi)的驅(qū)動裝置，以及另一個在晶片與拋光輪之間實現(xiàn)相對的振蕩運動的驅(qū)動裝置，以使晶片外圓周邊緣的相對兩個側(cè)面在拋光工藝過程中，交替地與拋光輪凹槽的兩個相對的表面部位接觸。
30．一種磨削和拋光圓形工件的邊緣的方法，它包括下列工步把上述工件依次輸送到一個磨削工作站，在該工作站上磨削工件的邊緣，該工件在磨削之后送到中間儲存庫，同時把下一個工件運輸和定位在上述磨削工作站上準(zhǔn)備進行磨削；此外，它還包括下列工步轉(zhuǎn)動在上述中間儲存庫中的工件，用一個拋光輪接觸上述晶片的邊緣，在拋光上述邊緣的同時磨削上述下一個工件；并在拋光之后卸下拋光的工件，并將上述下一個工件從磨削工作站輸送到上述中間儲存庫中進行拋光，以便能讓又一個工件放在上述磨削工作站上。
31．如權(quán)利要求30所述的方法，其特征在于，上述等待磨削的工件可以裝入第一儲存庫中，而那些磨削并拋光好的工件則可以裝入第二儲存庫中。
32．如權(quán)利要求31所述的方法，其特征在于，上述第一和第二儲存庫可以是一個儲存設(shè)備的兩個不同的部分。
33．如權(quán)利要求30至32中任何一項權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，上述中間儲存庫可以有一個洗滌工作站，并且，上述晶片邊緣的磨削和拋光方法還包括在拋光工步之前對磨光晶片的洗滌工步。
34．如權(quán)利要求30至33中任何一項權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，上述工件在經(jīng)過拋光之后進行清洗。
35．如權(quán)利要求30至34中任何一項權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，它還包括在完成一個或多個拋光工步之后在拋光輪上形成或修正一條凹槽的工步。
36．如權(quán)利要求35所述的方法，其特征在于，在拋光輪上形成或修正凹槽可以借助于一個凹槽形成輪來實現(xiàn)，這個輪子具有三角形橫斷面的周邊輪緣，在其橫斷面上形成兩個匯合于尖頂?shù)膬A斜的截錐形邊緣，并且在拋光了一塊或兩塊晶片之后，在上述凹槽形成輪與拋光輪在繞著各自的軸線旋轉(zhuǎn)的同時，互相之間產(chǎn)生相對移動，從而在拋光輪上形成或修正凹槽的橫斷面形狀，以便對下一塊晶片進行拋光。
37．如權(quán)利要求30至36中任何一項權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，上述圓形工件是半導(dǎo)體晶片。
38．一種用于磨削半導(dǎo)體材料的圓形晶片的邊緣的設(shè)備包括下列部件一個在內(nèi)部能儲存半導(dǎo)體材料的圓片狀晶片的儲存庫；一個磨削工作站；每次把一塊晶片輸送到磨削工作站上，以便對其邊緣進行磨削，并且在磨削后將各晶片依次輸送到一個中間儲存庫中，并將該晶片定位在其中的一個儲存卡盤上的裝置，上述輸送裝置從倉庫中選定下一塊晶片，并將其輸送到磨削工作站，對其邊緣進行磨削；一個在上述中間儲存庫中的拋光輪；用于使拋光輪和其中的晶片旋轉(zhuǎn)的裝置；用于在上述晶片和拋光輪之間實現(xiàn)相對移動，以拋光上述晶片的邊緣，同時對下一塊晶片進行磨削的裝置；上述輸送裝置的用途是把拋光后的晶片從中間儲存庫中取出，并在運動到中間儲存庫從其中回收拋光后的晶片之前，從倉庫中選定另一塊晶片，把它輸送到磨削工作站以磨削它的邊緣。
39．如權(quán)利要求38所述的設(shè)備，其特征在于，一種研磨劑輸送到晶片與拋光輪之間的接觸點上，以便有助于拋光作用。
40．如權(quán)利要求39所述的設(shè)備，其特征在于，上述拋光輪是柔軟的，并用諸如尿烷或氧化鈰之類的材料制成。
41．如權(quán)利要求39或40所述的設(shè)備，其特征在于，上述研磨劑是一種堿性溶液，通常其酸堿度為pH11。
42．如權(quán)利要求37所述的方法，其特征在于，它還包括下列步驟通過使拋光輪或者晶片繞著一根軸線搖擺，在拋光輪與晶片邊緣之間產(chǎn)生搖擺運動，上述軸線與一根和晶片與拋光輪之間的接觸點相交的切線重合或平行。
43．如權(quán)利要求38所述的設(shè)備，其特征在于，上述拋光輪上有一圈凹槽。
44．如權(quán)利要求43所述的設(shè)備，其特征在于，上述晶片與帶凹槽的拋光輪都安裝成繞著隔開距離的，平行的水平軸線旋轉(zhuǎn)，晶片支承在真空卡盤上，用一臺驅(qū)動電動機驅(qū)動旋轉(zhuǎn)，拋光輪由一臺第二驅(qū)動電動機驅(qū)動旋轉(zhuǎn)，線性驅(qū)動裝置用于驅(qū)動拋光輪相對于晶片前進和后退，而振蕩驅(qū)動裝置作用在拋光輪部件上，并驅(qū)動它繞著一根垂直軸線搖擺，以使拋光輪上的凹槽的兩側(cè)面能交替地與晶片邊緣部分的傾斜邊緣接觸。
45．如權(quán)利要求43所述的設(shè)備，其特征在于，上述拋光輪和它的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置除了讓拋光輪繞著它的軸線旋轉(zhuǎn)之外，是固定不動的，而線性移動裝置則用于驅(qū)動晶片和協(xié)同工作的驅(qū)動和支承裝置向著帶有凹槽的拋光輪前進和后退，使晶片的邊緣與拋光輪上的凹槽接觸，振蕩驅(qū)動裝置用于使晶片的支承件，因而也就使該支承件上的晶片繞著一根垂直軸線搖擺，以便在晶片與拋光輪旋轉(zhuǎn)時，在晶片的外圓周與凹槽的側(cè)面之間發(fā)生交替的接觸。
46．如權(quán)利要求45所述的設(shè)備，其特征在于，上述振蕩驅(qū)動裝置包括搖擺驅(qū)動裝置，和繞著一根軸線首先向一個方向旋轉(zhuǎn)，然后又向另一個方向旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動裝置。
47．一種用于晶片邊緣拋光的設(shè)備，其特征在于，它具有下列各種裝置使晶片旋轉(zhuǎn)的裝置，其中的一個帶有凹槽的拋光輪可容納晶片的外圓周邊緣；使拋光輪旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動裝置；用于在拋光輪與晶片之間產(chǎn)生相對運動的裝置，以使晶片與凹槽接觸；以及另一個使晶片與拋光輪之間產(chǎn)生相對搖擺運動的驅(qū)動裝置，以使在拋光過程中，晶片外圓周的相對兩面交替地與拋光輪上的凹槽的相對的兩個表面部分接觸。
48．如權(quán)利要求38至47中任何一項權(quán)利要求所述的設(shè)備，其特征在于，在上述晶片與拋光輪之間的接觸區(qū)域附近有一個噴射小孔，用于至少在拋光過程中把一股流體的研磨劑噴向上述接觸區(qū)域。
49．如權(quán)利要求38至48中任何一項權(quán)利要求所述的設(shè)備，其特征在于，它還安裝了一個凹槽成形輪(開槽工具)，這個開槽工具，或者由它向著拋光輪運動，或者由拋光輪向著該工具運動，而與拋光輪上的凹槽接觸，而且由于拋光輪與工具的相對旋轉(zhuǎn)而在拋光輪的表面上形成或修正凹槽。
50．如權(quán)利要求49所述的設(shè)備，其特征在于，上述開槽工具是一個圓盤，該圓盤可以安裝在上述晶片支承件的后方，以便與其一起旋轉(zhuǎn)，并且上述成形工步是由上述開槽的拋光輪移動到與開槽的工具接觸，并使兩者都旋轉(zhuǎn)，以便形成或修正拋光輪上的凹槽。
51．如權(quán)利要求37所述的方法，其特征在于，它還包括下述步驟至少在兩者的拋光接觸過程中，向帶凹槽的拋光輪與晶片外圓周之間的接觸點噴射流體研磨劑。
52．如權(quán)利要求30至37或50中任何一項權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，把一個開槽工具(凹槽成形輪)定位在帶凹槽的拋光輪附近，以便在需要時與該拋光輪接觸，形成或修正上述凹槽。
53．如權(quán)利要求38至50中任何一項權(quán)利要求所述的設(shè)備，其特征在于，上述拋光輪有很寬的軸向?qū)挾?，在它的外圓周上有兩圈或更多的平行的凹槽，使得當(dāng)一圈凹槽磨損后需要修正時可以使拋光輪換位，以便使用另一圈凹槽來拋光晶片的邊緣，并且，這種從一圈凹槽移動到另一圈凹槽的過程可以不斷地進行，直到所有的凹槽都使用過，并需要在加工過程中斷之前進行修正，以及對拋光輪的凹槽進行修正加工。
54．如權(quán)利要求30所述的方法，其特征在于，上述拋光輪用合成塑料制成，并且與該工件的旋轉(zhuǎn)的邊緣接觸，該拋光輪在其拋光表面的周圍事先形成了一圈凹槽，該凹槽的橫斷面與上述圓片邊緣的輪廓互補；把一種拋光研磨劑供入上述拋光輪與工件邊緣之間的接觸區(qū)域，并轉(zhuǎn)動上述拋光輪，于是在上述拋光輪與圓片的邊緣之間便產(chǎn)生相對運動。
55．如權(quán)利要求38或47所述的設(shè)備，其特征在于，它還包括一個用于接受和支承圓片狀工件的真空卡盤；用于使上述卡盤，因而也就是上述工件，繞著其中心旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動裝置；用于安裝帶有凹槽的拋光輪的裝置，和用于使拋光輪繞著其中心軸線旋轉(zhuǎn)的裝置，并且在拋光輪將與工件接觸的區(qū)域內(nèi)，拋光輪的旋轉(zhuǎn)方向與工件的旋轉(zhuǎn)方向相反；用于送進和退回拋光輪安裝裝置的驅(qū)動裝置，以便為了拋光而使拋光輪與上述工件的邊緣接觸；以及用于調(diào)節(jié)拋光輪與上述安裝裝置之間的相對位置，或調(diào)節(jié)上述安裝裝置與該設(shè)備的其余部分的相對位置，或者兩者都調(diào)節(jié)的調(diào)節(jié)裝置，以保證拋光輪表面上的凹槽精確地與工件的邊緣對準(zhǔn)；上述設(shè)備還包括用于向工件與拋光輪的接觸區(qū)域供應(yīng)拋光研磨劑的裝置。
56．如權(quán)利要求47所述的設(shè)備，其特征在于，上述另一個驅(qū)動裝置是由至少一個氣缸構(gòu)成的，其中的壓力是經(jīng)過調(diào)節(jié)的，所以施加在晶片相對兩面上的力量是恒定的，與氣缸的位移量無關(guān)。
全文摘要
一種半導(dǎo)體晶片(12),其傾斜邊緣的側(cè)面由一個合成塑料制成的帶凹槽的輪子(16)進行拋光,同時,一股由膠體二氧化硅構(gòu)成的拋光研磨劑的射流(20)向下供入拋光輪與晶片的接觸區(qū)內(nèi)。上述拋光輪(16)通常向橫向搖擺或振蕩,使得恒定的拋光力交替地作用在晶片(12)的各側(cè)面上。上述拋光輪可以安裝在一個中間儲存庫內(nèi),上述晶片從磨削晶片邊緣側(cè)面的磨削工作站輸送到該中間儲存庫內(nèi)。
文檔編號B24B37/02GK1312747SQ9980970
公開日2001年9月12日 申請日期1999年6月17日 優(yōu)先權(quán)日1998年6月25日
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