本發明涉及晶圓邊拋，尤其涉及一種晶圓邊拋裝置、系統、張力檢測及控制方法。

背景技術：

1、化學機械拋光(chemical?mechanical?planarization，cmp)是一種全局表面平坦化技術，在半導體制造過程中用以減小晶圓厚度變化和表面形貌的影響，并且cmp已經成為半導體制造過程中應用最廣泛的一種表面平坦化技術。

2、晶圓邊拋是采用晶圓邊拋裝置對晶圓的側邊緣進行拋光打磨，以去除晶圓側邊的顆粒、碎裂、劃痕等缺陷，并形成特定的晶圓邊緣輪廓，使得硅片表面具有更高的強度。

3、圖1為現有技術中的晶圓邊拋裝置的結構示意圖，主要包括拋光帶和拋光模組，拋光模組包括依次設置的供帶機構、多個供帶導輪、壓力進給組件、多個收帶導輪和收帶機構，供帶機構包括供帶繞帶輪和用于驅動供帶繞帶輪轉動的供帶電機，收帶機構包括收帶繞帶輪和用于驅動收帶繞帶輪轉動的收帶電機，多個供帶導輪依次設置，多個收帶導輪依次設置，拋光帶的兩端分別與供帶繞帶輪和收帶繞帶輪相連，且拋光帶依次繞設在多個供帶導輪、壓力進給組件和多個收帶導輪上，晶圓與壓力進給組件對應設置，且晶圓和壓力進給組件分別位于拋光帶的兩側，邊拋時，拋光帶向收帶側運行，壓力進給組件由氣缸頂出，接觸晶圓的邊緣，拋光帶持續運行，實現對晶圓的邊緣進行拋光。

4、而在實際工況中，在對晶圓進行邊拋工作時，需要對晶圓邊拋裝置進行調控，特別是對拋光帶的張力進行調控，主要是對拋光帶的張力進行檢測和控制，以降低晶圓的損耗及提高晶圓邊拋的拋光效果。現有的晶圓邊拋裝置通常是采用電機(力控模式)對拋光帶上的張力進行檢測和控制，通過供帶電機和收帶電機根據各自電機實際扭力的變化情況，調節轉速，通過轉速變化調整供帶側和收帶側兩側的拋光帶的收放量，從而實現拋光帶中的張力調節，并通過各側電機的扭力自調節，實現拋光帶的張力控制。

5、然而供帶電機和收帶電機二者均距離晶圓拋光的位置較遠，并且是采用供帶電機/收帶電機輸出的力替代拋光帶的張力，然而供帶電機/收帶電機輸出的力并非是拋光帶上的直接張力，與拋光帶上的直接張力從根本上存在差異，不能準確反映拋光帶的真實張力。所以，目前的通過電機的扭力對拋光帶的張力進行檢測和控制的方式，無法實現對拋光帶的張力進行精準控制，增加晶圓邊拋工藝的控制難度，拋光帶張力控制不準確、延遲高，并且張力在反復變化難以穩定，易在晶圓邊緣產生不利的條紋圖形。

技術實現思路

1、本發明要解決的技術問題是針對現有技術的一個或多個不足，提供一種對拋光帶的張力能夠實現更加精準檢測和控制的晶圓邊拋裝置。

2、本發明的第二目的是提供一種晶圓邊拋系統，拋光帶的張力檢測和控制更加精準，晶圓邊拋工藝的控制難度大大降低。

3、本發明的第三目的是提供一種拋光帶的張力檢測方法。

4、本發明的第四目的是提供一種拋光帶的張力控制方法，通過該方法能夠更加精準地實現對拋光帶的張力進行控制，降低晶圓邊拋工藝的控制難度。

5、為解決以上一個或多個技術問題，本發明采取如下技術方案：

6、一種晶圓邊拋裝置，包括拋光模組及拋光帶，所述拋光模組包括供帶機構、供帶導輪組件、壓力進給組件、收帶導輪組件及收帶機構；

7、所述供帶機構、供帶導輪組件、壓力進給組件、收帶導輪組件及收帶機構依次設置，所述拋光帶的兩端分別與所述供帶機構和收帶機構相連，并且所述拋光帶依次繞設在供帶導輪組件、壓力進給組件及收帶導輪組件上，所述晶圓邊拋裝置還包括設置在所述壓力進給組件至少一側的檢測機構；

8、所述檢測機構包括測力傳感器及設置在所述測力傳感器上的力傳導件，所述測力傳感器用于檢測所述力傳導件所受作用力，所述拋光帶還繞設在所述力傳導件上，并且所述拋光帶的張力能夠改變所述作用力。

9、由于拋光帶的張力因形變產生，拋光帶又不能截斷測量，現有技術中還沒很好的解決方案對拋光帶的張力進行在線檢測，而本技術通過采用上述方案，可以將拋光帶中的張力轉化成對力傳導件的作用力，再經測力傳感器檢測力傳導件對測力傳感器的壓力，進而檢測到拋光帶中的張力，實現拋光帶的張力的在線檢測，而且對于拋光帶的張力的檢測及控制也更加精準，便于晶圓邊拋工藝的精準控制，有助于保持邊拋時拋光帶基本恒定的張力，以保證邊拋的均勻性，不易在晶圓邊緣產生不利的條紋圖形，確保邊拋效果。

10、可選地，在如前所述的晶圓邊拋裝置中，所述檢測機構還包括設置在所述力傳導件兩側的第一導輪和第二導輪，所述拋光帶依次繞過第一導輪、力傳導件和第二導輪設置。

11、可選地，所述第一導輪，和/或，第二導輪以位置可調的方式設置。以便于通過第一導輪和第二導輪的不同安裝位調節位于所述第一導輪和力傳導件之間的部分拋光帶以及位于所述第二導輪和力傳導件之間的部分拋光帶二者之間角度，也可以通過第一導輪和/或第二導輪的不同安裝位來調節與力傳導件之間的距離，從而改變拋光帶的張緊情況達到調節拋光帶的張力的效果。

12、可選地，所述第一導輪和第二導輪的旋轉軸連接位置調節裝置，所述位置調節裝置用于使所述第一導輪和第二導輪的旋轉軸同步向上和同步向下，和/或，同步相向和同步反向改變位置。

13、可選地，所述同步相向和同步反向改變位置使得所述第一導輪和力傳導件之間的部分拋光帶以及位于所述第二導輪和力傳導件之間的部分拋光帶二者之間角度變化范圍為-5～5°。

14、進一步地，所述角度為-2～2°，實際盡可能的接近0°，以使第一導輪和力傳導件之間的部分拋光帶以及第二導輪和力傳導件之間的部分拋光帶二者相互平行，防止這兩部分拋光帶間有角度，影響拋光帶的張力的測量結果。

15、可選地，在如前所述的晶圓邊拋裝置中，所述第一導輪與力傳導件之間的部分拋光帶以及所述第二導輪與力傳導件之間的部分拋光帶相互平行設置，確保拋光帶的張力的測量精度。

16、可選地，所述測力傳感器固定設置，所述力傳導件為設置在所述測力傳感器上的定滑輪。

17、現有技術中，拋光帶的張力檢測方式(通過力控電機讀取張力)，電機輸出的扭力受外界影響因素較大，其中拋光帶繞帶輪(含拋光帶)的質量、繞帶輪上的剩余拋光帶厚度(旋轉半徑)、繞帶輪的加速度、導輪與拋光帶的摩擦等因素均可影響電機的扭力；故電機采集的扭力相對波動較大，無法對拋光帶的張力進行精準檢測和控制，增加了晶圓邊拋工藝的控制難度，拋光帶的張力在反復變化難以穩定，難以保證邊拋過程中拋光帶恒定的張力。

18、本發明中，利用定滑輪原理將拋光帶中的張力轉化為定滑輪的外力，通過測力傳感器檢測定滑輪對測力傳感器的作用力，進而檢測到拋光帶的張力，實現拋光帶張力的在線檢測。并且采用本技術的上述技術方案，還排除了現有的張力檢測方式(通過力控電機讀取張力)中的大量影響因素。基本上除導輪摩擦力與測力傳感器誤差外，測量值幾乎完全接近真值。

19、可選地，在如前所述的晶圓邊拋裝置中，所述檢測機構還包括固定設置的安裝板，所述測力傳感器固定設置在所述安裝板上，所述定滑輪包括設置在所述測力傳感器上的定滑輪支架及繞自身軸心線轉動設置在所述定滑輪支架上的定滑輪導輪，所述拋光帶繞設在所述定滑輪導輪上。

20、可選地，所述測力傳感器為拉力傳感器、壓力傳感器或拉壓力傳感器。

21、可選地，在如前所述的晶圓邊拋裝置中，所述壓力進給組件的兩側分別設置所述檢測機構。

22、可選地，兩側所述檢測機構記為供帶側檢測機構和收帶側檢測機構，所述供帶側檢測機構設置在所述供帶導輪組件、壓力進給組件之間；所述收帶側檢測機構設置在壓力進給組件、收帶導輪組件之間供帶側檢測機構和收帶側檢測機構均靠近晶圓位置設置，檢測最接近晶圓位置的拋光帶張力，檢測出的張力為實際拋光帶的張力，受額外影響因素相對較少，張力波動小。

23、可選地，所述供帶側檢測機構中，所述力傳導件位于測力傳感器的上方，所述測力傳感器為壓力傳感器或拉壓力傳感器；所述收帶側檢測機構中，所述力傳導件位于測力傳感器的下方，所述測力傳感器為拉力傳感器或拉壓力傳感器；或者，所述供帶側檢測機構中，所述力傳導件位于測力傳感器的下方，所述測力傳感器為拉力傳感器或拉壓力傳感器；所述收帶側檢測機構中，所述力傳導件位于測力傳感器的上方，所述測力傳感器為壓力傳感器或拉壓力傳感器。

24、可選地，在如前所述的晶圓邊拋裝置中，所述拋光模組還包括依次設置在所述收帶導輪組件和收帶檢測機構之間的隨動壓輥和牽引組件，所述拋光帶還繞設在所述隨動壓輥和牽引組件上。

25、可選地，在如前所述的晶圓邊拋裝置中，所述供帶機構包括供帶電機及由所述供帶電機驅動轉動的供帶繞帶輪；所述收帶機構包括收帶電機及由所述收帶電機驅動轉動的收帶繞帶輪，所述拋光帶的兩端部分別與所述供帶繞帶輪和收帶繞帶輪相連。

26、可選地，在如前所述的晶圓邊拋裝置中，所述供帶導輪組件包括多個依次設置的供帶導輪，所述拋光帶依次繞設在多個所述供帶導輪上。

27、可選地，在如前所述的晶圓邊拋裝置中，所述收帶導輪組件包括多個依次設置的收帶導輪，所述拋光帶依次繞設在多個所述收帶導輪上。

28、可選地，在如前所述的晶圓邊拋裝置中，所述晶圓邊拋裝置還包括機架，所述拋光模組和檢測機構設置在所述機架上。

29、根據本發明的第二方面提供一種晶圓邊拋系統，包括處理控制器和張力控制器，所述晶圓邊拋系統還包括上述所述的晶圓邊拋裝置，所述處理控制器與測力傳感器信號連接，所述處理控制器用于接收所述測力傳感器發送的壓力信號進行處理并顯示所述拋光帶所受張力。

30、可選地，在如前所述的晶圓邊拋系統中，所述處理控制器還與張力控制器電連接，并向張力控制器發送指令，以控制供帶機構的電機和/或收帶機構的電機轉速，和/或，控制可動導輪的位置，進而控制所述拋光帶的張力。

31、根據本發明的第三方面提供一種拋光帶的張力檢測方法，使用上述所述的晶圓邊拋裝置或上述所述的晶圓邊拋系統，所述張力檢測方法包括：

32、在拋光模組和檢測機構沒有進行拋光帶繞設時，通過測力傳感器檢測力傳導件對所述測力傳感器的作用力數值，并記為f0；

33、在將拋光帶繞設在拋光模組和檢測機構上和/或進行邊拋工序時，所述拋光帶對所述力傳導件產生作用力，通過所述測力傳感器檢測力傳導件對所述測力傳感器的作用力數值，并記為ft；

34、計算出所述拋光帶的張力值為∣f0-ft∣/2。

35、通過采用上述技術方案，能夠實現拋光帶張力的在線檢測，并且檢測出的張力為實際拋光帶的張力，受額外影響因素相對較少，張力波動小，更加便于完成晶圓邊拋工藝的精準控制。

36、根據本發明的第四方面提供一種拋光帶的張力控制方法，包括：

37、采用上述所述的張力檢測方法檢測出所述拋光帶的張力值；

38、根據所述張力值對供帶機構的電機和/或收帶機構的電機的轉速進行調節，進而對所述拋光帶的張力進行控制。

39、進一步可選地，所述壓力進給組件的兩側分別設置所述檢測機構，并且將兩側所述檢測機構記為供帶側檢測機構和收帶側檢測機構；

40、根據所述供帶側檢測機構檢測出的張力值對供帶機構的電機的轉速進行調節；

41、根據所述收帶側檢測機構檢測出的張力值對收帶機構的電機的轉速進行調節。

42、根據本發明的第五方面提供一種拋光帶的張力控制方法，包括：

43、采用上述所述的張力檢測方法檢測出所述拋光帶的張力值；

44、根據所述張力值對第一導輪和/或第二導輪的位置進行調節，從而改變至少一個導輪與力傳導件之間的距離以調節拋光帶的張緊程度，進而對所述拋光帶的張力進行控制。

45、進一步可選地，所述壓力進給組件的兩側分別設置所述檢測機構，并且將兩側所述檢測機構記為供帶側檢測機構和收帶側檢測機構；

46、根據所述供帶側檢測機構檢測出的張力值對所述供帶側檢測機構中第一導輪和/或第二導輪的位置進行調節；

47、根據所述收帶側檢測機構檢測出的張力值對所述收帶側檢測機構中第一導輪和/或第二導輪的位置進行調節。

48、通過采用上述技術方案，拋光帶的張力調節控制更加方便，更加精準，大大降低晶圓邊拋工藝的控制難度。

49、由于上述技術方案運用，本發明與現有技術相比具有下列優點：

50、本技術的晶圓邊拋裝置通過拋光帶對力傳導件產生的作用力，進而通過測力傳感器感應力傳導件對測力傳感器的作用力之差，進行拋光帶張力的直接在線檢測，有助于對拋光帶的張力進行精準控制，大大降低晶圓邊拋工藝的控制難度，進而保持邊拋時拋光帶基本恒定的張力，以保證邊拋的均勻性，不易在晶圓邊緣產生不利的條紋圖形，確保邊拋效果。

51、本技術的晶圓邊拋裝置的拋光帶張力檢測排除了現有的測量方式(力控電機讀取張力)中的大量影響因素，檢測的張力更加貼近實際拋光帶的張力，測量值幾乎完全接近真值。并且因影響因素較小，故張力波動較小，進一步降低工藝控制難度。