CN111037458A - 一种监测装置和硅片处理装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种监测装置和硅片处理装置，监测装置包括：光源，光源设置于研磨轮的一侧，研磨轮上形成有沿研磨轮的周向延伸的研磨槽，硅片的边缘置于研磨槽中以研磨硅片，光源用于向研磨轮上投射光线；屏幕，屏幕与光源间隔开设置，屏幕设在研磨轮的另一侧，光源向研磨轮上投射光线时，研磨轮在屏幕上形成投影图像。根据本发明的监测装置，通过研磨轮在屏幕上的投影图像可以监测研磨轮上的研磨槽内是否有硅屑或损坏，当研磨轮出现磨或者硅屑在研磨槽内堆积时，通过研磨轮在屏幕上的投影图像能够及时发现，及时做出调整，有效控制倒角加工质量，避免影响硅片边缘倒角的加工形状，避免造成较多硅片的加工缺陷，提高硅片的加工质量。

Description

一种监测装置和硅片处理装置

技术领域

本发明涉及硅片加工领域，具体涉及一种监测装置和硅片处理装置。

背景技术

晶圆作为半导体领域最基础的材料，在其表面可加工制作成各种电路元件结构，成为有特定电性功能的集成电路产品。大尺寸的晶圆制备工序多，工艺复杂，最终得到的单晶硅片要求表面内部无缺陷，且具有极小的平坦度、粗糙度、表面颗粒数，成本极高。其中，单晶硅片的边缘倒角研磨至关重要，硅片脆性大，硬度高，由于边沿小裂纹或裂缝会在硅片上产生机械应力，从而产生位错，造成有害玷污物的聚集与脱落，此外，边缘位错还会在高温处理或表面外延时引起边缘位错生长。倒角工艺可使得硅片边缘获得平滑的半径周线，将以上影响降到最小。

磨轮在倒角加工过程中，会出现磨轮磨损，导致金刚石颗粒的剥离，以及硅屑在槽内的堆积，严重影响硅片边缘倒角的加工形状，而这种情况在加工过程中不易检测，往往会造成较多硅片的加工缺陷，降低硅片的加工质量。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种监测装置和硅片处理装置，用以解决研磨轮在倒角加工过程中，当研磨轮出现磨损，金刚石颗粒剥离或硅屑在槽内堆积时，不易及时发现，严重影响硅片边缘倒角的加工形状，造成较多硅片的加工缺陷，降低硅片加工质量的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

第一方面，根据本发明实施例的监测装置，包括：

光源，所述光源设置于研磨轮的一侧，所述研磨轮上形成有沿所述研磨轮的周向延伸的研磨槽，硅片的边缘置于所述研磨槽中以研磨所述硅片，所述光源用于向所述研磨轮上投射光线；

屏幕，所述屏幕与所述光源间隔开设置，所述屏幕设在所述研磨轮的另一侧，所述光源向所述研磨轮上投射光线时，所述研磨轮在所述屏幕上形成投影图像。

其中，还包括：

获取模块，用于获取所述研磨轮的投影图像；

处理器，用于根据所述投影图像检测所述研磨轮是否符合预设要求。

其中，所述处理器用于将所述投影图像与预设图像比较，当所述投影图像与所述预设图像匹配时，检测为所述研磨轮符合预设要求；用于当所述投影图像与所述预设图像不匹配时，检测为所述研磨轮不符合预设要求。

其中，所述光源用于当所述硅片的边缘置于所述研磨槽中时，向所述研磨轮和所述硅片上投射光线，所述研磨轮和所述硅片在所述屏幕上形成所述研磨轮和所述硅片的投影图像。

其中，还包括：

获取模块，用于获取所述研磨轮和所述硅片的投影图像；

处理器，用于根据所述研磨轮和所述硅片的投影图像检测所述硅片与所述研磨轮的研磨槽是否对准。

其中，所述获取模块用于获取所述研磨轮的研磨槽的水平中心线和所述硅片的水平中心线；

所述处理器用于比较所述研磨槽的水平中心线和所述硅片的水平中心线是否重合，当所述研磨槽的水平中心线和所述硅片的水平中心线重合时，检测为所述硅片与所述研磨槽对准；用于当所述研磨槽的水平中心线和所述硅片的水平中心线不重合时，检测为所述硅片与所述研磨槽未对准。

其中，所述屏幕上设有可移动的水平基准线和/或竖直基准线；

和/或者，所述屏幕上设有水平刻度线和/或竖直刻度线。

其中，还包括：

支撑杆，所述光源可旋转地设在所述支撑杆上。

其中，所述支撑杆包括：

第一杆体，所述光源可旋转地设在所述第一杆体的第一端；

第二杆体，所述第二杆体上形成有沿其长度方向延伸的腔道，所述第一杆体的第二端可移动地设在所述腔道中。

其中，所述第二杆体上形成有与所述腔道连通的螺孔，所述螺孔中设有螺栓，所述螺栓可止抵或远离所述第一杆体的第二端。

其中，还包括：

支座，所述支座上设有沿垂直于所述第一杆体的长度方向延伸的第一导轨，所述第二杆体的可移动地设在所述第一导轨上；

底座，所述底座上设有第二导轨，所述第二导轨的延伸方向垂直于所述第一导轨的延伸方向且垂直于所述第一杆体的长度方向，所述支座可移动地设在所述第二导轨上。

第二方面，根据本发明实施例的硅片处理装置包括：

研磨轮，所述研磨轮上形成有沿所述研磨轮的周向延伸的研磨槽，硅片的边缘置于所述研磨槽中以研磨所述硅片；

旋转轴，所述研磨轮设在所述旋转轴的一端；

驱动结构，所述驱动结构与所述旋转轴的另一端相连以驱动所述旋转轴旋转；

上述实施例中所述的监测装置。

本发明的上述技术方案的有益效果如下：

根据本发明的监测装置，将光源设置于研磨轮的一侧，研磨轮上设有沿研磨轮的周向延伸的研磨槽，硅片的边缘置于研磨槽中以研磨硅片，通过光源向研磨轮上投射光线，屏幕与光源间隔开设置，屏幕设在研磨轮的另一侧，光源向研磨轮上投射光线时，研磨轮在屏幕上形成投影图像，通过研磨轮在屏幕上的投影图像可以监测研磨轮上的研磨槽内是否残留有硅屑，监测研磨轮上是否出现损坏，当研磨轮出现磨损，金刚石颗粒剥离或者硅屑在研磨槽内堆积时，通过研磨轮在屏幕上的投影图像能够及时发现，及时做出调整，有效控制倒角加工质量，避免影响硅片边缘倒角的加工形状，避免造成较多硅片的加工缺陷，提高硅片的加工质量。

附图说明

图1为本发明实施例的硅片处理装置的一个示意图；

图2为本发明实施例的硅片处理装置中研磨轮正常时投影图像的一个示意图；

图3为本发明实施例的硅片处理装置中研磨轮有残屑时投影图像的一个示意图。

附图标记

光源10；

研磨轮20；研磨槽21；

硅片30；

屏幕40；水平基准线41；竖直基准线42；

支撑杆50；第一杆体51；第二杆体52；螺栓53；

腔道54；支座55；底座56；

旋转轴60。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面具体描述根据本发明实施例的监测装置。

如图1至图3所示，根据本发明实施例的监测装置包括光源10和屏幕40。

具体而言，光源10设置于研磨轮20的一侧，研磨轮20上形成有沿研磨轮20的周向延伸的研磨槽21，硅片30的边缘置于研磨槽21中以研磨硅片30，光源10用于向研磨轮20上投射光线；屏幕40与光源10间隔开设置，屏幕40设在研磨轮20的另一侧，光源10向研磨轮20上投射光线时，研磨轮20在屏幕40上形成投影图像。

也就是说，监测装置主要由光源10和屏幕40构成，其中，光源10可以设置于研磨轮20的一侧，研磨轮20可以为柱状，在研磨轮20上形成有研磨槽21，研磨槽21可以沿研磨轮20的周向延伸，研磨槽21呈圆环状，硅片30的边缘置于研磨槽21中，通过研磨槽21来研磨硅片30，光源10可以用于向研磨轮20上投射光线，光源10可以为LED光源，光源10可以为较高强度的白光光源，光源10向研磨轮20上投射的光线方向可以垂直于研磨轮20的轴向。屏幕40与光源10间隔开设置，屏幕40设在研磨轮20的另一侧，屏幕40与光源10可以相对设置，研磨轮20的轴向可以平行于屏幕40，光源10向研磨轮20上投射光线时，研磨轮20在屏幕40上形成投影图像，光源10向研磨轮20上投射光线时光线可以覆盖整个研磨轮20使得研磨轮20和研磨槽21能够完整地在屏幕40上形成投影图像，或者光源10向研磨轮20上投射光线时光线可以覆盖研磨轮20轴线一侧的部分，使得研磨轮20轴线一侧的半个研磨轮20或研磨槽21能够完整地在屏幕40投影，通过研磨轮20在屏幕40上形成投影图像可以检测研磨轮上的研磨槽内是否残留有硅屑，监测研磨轮上是否出现损坏，研磨轮20可以以1-3r/min的速率旋转，如果屏幕40上显示研磨轮的形状的不规则，则可以说明该处研磨轮或研磨槽受损。

光源10向研磨轮20上投射的光线方向可以垂直于屏幕40，光源10向研磨轮20上投射的光线方向还可以与屏幕40之间形成为锐角的夹角。当光源10向研磨轮20上投射的光线方向垂直于屏幕40时，研磨轮20在屏幕40上的投影图像可以呈现出类似于研磨轮20的侧视图的图像，可以观察研磨槽21的形状，研磨槽21的内侧壁和形状正常时，研磨槽21在屏幕40上的投影图像正常，可以作为标准投影图像，可以如图2所示；若研磨槽21的内侧壁上出现磨损损坏或有残屑，研磨槽21在屏幕40上的投影图像非正常，研磨槽21在屏幕40上的投影图像与标准投影图像不匹配，比如，研磨槽21内壁有残屑时研磨槽21在屏幕40上的投影图像可以如图3所示，在图2与图3中研磨槽21在屏幕40上的投影图像不匹配，通过研磨槽21在屏幕40上的投影图像与标准投影图像的比对匹配可以检测研磨槽21的内侧壁是否正常，若研磨槽21的内侧壁上出现磨损损坏或有残屑，能够及时发现。

由此，根据本发明的监测装置，将光源设置于研磨轮的一侧，通过光源向研磨轮上投射光线，屏幕设在研磨轮的另一侧，光源向研磨轮上投射光线时，研磨轮在屏幕上形成投影图像，通过研磨轮在屏幕上的投影图像可以监测研磨轮上的研磨槽内是否残留有硅屑，监测研磨轮上是否出现损坏，当研磨轮出现磨损、金刚石颗粒剥离或硅屑在研磨槽内堆积时，通过研磨轮在屏幕上的投影图像能够及时发现，及时做出调整，有效控制倒角加工质量，避免影响硅片边缘倒角的加工形状，避免造成较多硅片的加工缺陷，提高硅片的加工质量。

在本发明的一些实施例中，监测装置还可以包括获取模块和处理器，其中，获取模块可以用于获取研磨轮20的投影图像，处理器可以用于根据投影图像检测研磨轮20是否符合预设要求，可以实现自动监测，不需要人工监测，减少人力，减小出现危害人身安全的风险，提高监测结果的可靠性。当研磨槽21的内侧壁和形状正常，内侧壁上未出现磨损损坏和残屑时，研磨槽21在屏幕40上的投影图像正常，可以作为标准投影图像；可以将研磨槽21在屏幕40上的投影图像与标准投影图像进行匹配，若研磨槽21的内侧壁上出现磨损损坏或有残屑，研磨槽21在屏幕40上的投影图像非正常，研磨槽21在屏幕40上的投影图像与标准投影图像不匹配，能够及时发现。

在本发明的另一些实施例中，处理器可以用于将投影图像与预设图像比较，预设图像可以为标准投影图像，还可以按照比例缩小或放大的标准投影图像，当投影图像与预设图像匹配时，检测为研磨轮20符合预设要求；处理器可以用于当投影图像与预设图像不匹配时，检测为研磨轮20不符合预设要求，可以及时发现调整，增加研磨轮的使用寿命，避免造成较多硅片的加工缺陷，提高硅片的加工质量。

根据本发明的一些实施例，光源10可以用于当硅片30的边缘置于研磨槽21中时，向研磨轮20和硅片30上投射光线，研磨轮20和硅片30在屏幕40上形成研磨轮20和硅片30的投影图像。硅片30的边缘置于研磨槽21中时，研磨轮20和硅片30的轴线平行，向研磨轮20和硅片30上投射光线时，研磨轮20和硅片30在屏幕40上形成研磨轮20和硅片30的投影图像，根据研磨轮20和硅片30的投影图像，可以监测研磨轮上的研磨槽21内是否残留有硅屑，监测研磨轮20上是否出现损坏，同时，可以检测研磨轮20的研磨槽21和硅片30是否对准，如果出现位置偏差可以及时发现，防止因位置偏差导致研磨时出现损坏，有效的保证了硅片的加工精度与质量。硅片与研磨轮具有对准误差时，由于研磨轮与硅片处于高速旋转的状态，且硅片会向研磨磨轮径向进给，接触的瞬间易导致硅片边缘崩边缺陷，损失较大，通过上述方案可以使得硅片与研磨轮对准。

根据另一些实施例，监测装置还包括获取模块和处理器，其中，获取模块可以用于获取研磨轮20和硅片30的投影图像，处理器可以用于根据研磨轮20和硅片30的投影图像检测硅片30与研磨轮20的研磨槽21是否对准，可以实现自动监测，不需要人工监测，减少人力，减小出现危害人身安全的风险，提高监测结果的可靠性。

在本发明的实施例中，获取模块可以用于获取研磨轮20的研磨槽21的水平中心线和硅片30的水平中心线；处理器可以用于比较研磨槽21的水平中心线和硅片30的水平中心线是否重合，当研磨槽21的水平中心线和硅片30的水平中心线重合时，检测为硅片30与研磨槽21对准；处理器可以用于当研磨槽21的水平中心线和硅片30的水平中心线不重合时，检测为硅片30与研磨槽21未对准。根据研磨槽21的水平中心线和硅片30的水平中心线可以获取研磨槽21的水平中心线和硅片30的水平中心线在屏幕40上的投影位置，通过比较研磨槽21的水平中心线和硅片30的水平中心线在投影上是否重合来判断硅片30与研磨轮20的研磨槽21是否对准，便于及时准确地发现位置偏差。在硅片与研磨槽21对准时，研磨槽21的水平中心线与屏幕40上的水平基准线41重合，硅片30的水平中心线与屏幕40上的水平基准线41重合，通过判断是否重合来判断硅片与研磨槽21是否对准。

可选地，如图2所示，屏幕40上设有可移动的水平基准线41和/或竖直基准线42；和/或者，屏幕40上设有水平刻度线和/或竖直刻度线。也即是，屏幕40上可以单独地设有可移动的水平基准线41和/或竖直基准线42，也可以单独地在屏幕40上设有水平刻度线和/或竖直刻度线；另外，屏幕40上可以设有可移动的水平基准线41和/或竖直基准线42，同时也在屏幕40上设有水平刻度线和/或竖直刻度线，以便于能够准确地判断硅片30与研磨轮20的研磨槽21是否对准。

在一些实施例中，如图1所示，监测装置还包括支撑杆50，光源10可旋转地设在支撑杆50上，通过光源10的旋转能够调节光源10的角度。

可选地，支撑杆50可以包括第一杆体51和第二杆体52，其中，光源10可旋转地设在第一杆体51的第一端，第二杆体52上形成有沿其长度方向延伸的腔道54，第一杆体51的第二端可移动地设在腔道54中，第一杆体51的第二端沿腔道54的长度方向可移动，以便于调节光源10的高度。

在本发明的一些实施例中，第二杆体52上形成有与腔道54连通的螺孔，螺孔中设有螺栓53，螺栓53可止抵或远离第一杆体51的第二端，当需要调节光源10的高度时，可以旋松螺栓53使得螺栓53远离第一杆体51的第二端，移动第一杆体51的第二端在腔道54中的位置，当光源10的高度达到设置要求时可以旋紧螺栓53，螺栓53止抵第一杆体51的第二端，使得第一杆体51的第二端固定，通过螺栓54便于调节光源10的高度。

在本发明的实施例中，监测装置还包括支座55和底座56，其中，支座55上设有沿垂直于第一杆体51的长度方向延伸的第一导轨，第二杆体52可移动地设在第一导轨上，通过移动第二杆体52可以调节光源10在第一导轨方向上的位置；底座56上设有第二导轨，第二导轨的延伸方向垂直于第一导轨的延伸方向且垂直于第一杆体51的长度方向，支座55可移动地设在第二导轨上，通过支座55的移动可以调节光源10在第二导轨方向上的位置。

本发明实施例还提供一种硅片处理装置。

如图1所示，硅片处理装置包括研磨轮20、旋转轴60、驱动结构和上述实施例中所述的监测装置，其中，研磨轮20上形成有沿研磨轮20的周向延伸的研磨槽21，硅片30的边缘置于研磨槽21中以研磨硅片30，研磨轮20设在旋转轴60的一端，驱动结构与旋转轴60的另一端相连以驱动旋转轴60旋转。

将光源10设置于研磨轮20的一侧，通过光源10向研磨轮20上投射光线，屏幕40设在研磨轮20的另一侧，光源10向研磨轮20上投射光线时，研磨轮20在屏幕40上形成投影图像，通过研磨轮20在屏幕40上的投影图像可以监测研磨轮20上的研磨槽21内是否残留有硅屑，监测研磨轮20上是否出现损坏，当研磨轮20出现磨损、金刚石颗粒剥离或硅屑在研磨槽21内堆积时，通过研磨轮20在屏幕40上的投影图像能够及时发现，及时做出调整，有效控制倒角加工质量，避免影响硅片边缘倒角的加工形状，避免造成较多硅片的加工缺陷，提高硅片的加工质量。

除非另作定义，本发明中使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也相应地改变。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (12)

1.一种监测装置，其特征在于，包括：

光源，所述光源设置于研磨轮的一侧，所述研磨轮上形成有沿所述研磨轮的周向延伸的研磨槽，硅片的边缘置于所述研磨槽中以研磨所述硅片，所述光源用于向所述研磨轮上投射光线；

屏幕，所述屏幕与所述光源间隔开设置，所述屏幕设在所述研磨轮的另一侧，所述光源向所述研磨轮上投射光线时，所述研磨轮在所述屏幕上形成投影图像。

2.根据权利要求1所述的监测装置，其特征在于，还包括：

获取模块，用于获取所述研磨轮的投影图像；

处理器，用于根据所述投影图像检测所述研磨轮是否符合预设要求。

3.根据权利要求2所述的监测装置，其特征在于，所述处理器用于将所述投影图像与预设图像比较，当所述投影图像与所述预设图像匹配时，检测为所述研磨轮符合预设要求；用于当所述投影图像与所述预设图像不匹配时，检测为所述研磨轮不符合预设要求。

4.根据权利要求1所述的监测装置，其特征在于，所述光源用于当所述硅片的边缘置于所述研磨槽中时，向所述研磨轮和所述硅片上投射光线，所述研磨轮和所述硅片在所述屏幕上形成所述研磨轮和所述硅片的投影图像。

5.根据权利要求4所述的监测装置，其特征在于，还包括：

获取模块，用于获取所述研磨轮和所述硅片的投影图像；

处理器，用于根据所述研磨轮和所述硅片的投影图像检测所述硅片与所述研磨轮的研磨槽是否对准。

6.根据权利要求5所述的监测装置，其特征在于，所述获取模块用于获取所述研磨轮的研磨槽的水平中心线和所述硅片的水平中心线；

所述处理器用于比较所述研磨槽的水平中心线和所述硅片的水平中心线是否重合，当所述研磨槽的水平中心线和所述硅片的水平中心线重合时，检测为所述硅片与所述研磨槽对准；用于当所述研磨槽的水平中心线和所述硅片的水平中心线不重合时，检测为所述硅片与所述研磨槽未对准。

7.根据权利要求1所述的监测装置，其特征在于，所述屏幕上设有可移动的水平基准线和/或竖直基准线；

和/或者，所述屏幕上设有水平刻度线和/或竖直刻度线。

8.根据权利要求1所述的监测装置，其特征在于，还包括：

支撑杆，所述光源可旋转地设在所述支撑杆上。

9.根据权利要求8所述的监测装置，其特征在于，所述支撑杆包括：

第一杆体，所述光源可旋转地设在所述第一杆体的第一端；

第二杆体，所述第二杆体上形成有沿其长度方向延伸的腔道，所述第一杆体的第二端可移动地设在所述腔道中。

10.根据权利要求9所述的监测装置，其特征在于，所述第二杆体上形成有与所述腔道连通的螺孔，所述螺孔中设有螺栓，所述螺栓可止抵或远离所述第一杆体的第二端。

11.根据权利要求9所述的监测装置，其特征在于，还包括：

支座，所述支座上设有沿垂直于所述第一杆体的长度方向延伸的第一导轨，所述第二杆体可移动地设在所述第一导轨上；

底座，所述底座上设有第二导轨，所述第二导轨的延伸方向垂直于所述第一导轨的延伸方向且垂直于所述第一杆体的长度方向，所述支座可移动地设在所述第二导轨上。

12.一种硅片处理装置，其特征在于，包括：

研磨轮，所述研磨轮上形成有沿所述研磨轮的周向延伸的研磨槽，硅片的边缘置于所述研磨槽中以研磨所述硅片；

旋转轴，所述研磨轮设在所述旋转轴的一端；

驱动结构，所述驱动结构与所述旋转轴的另一端相连以驱动所述旋转轴旋转；

如权利要求1-11中任一项所述的监测装置。

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