CN101856804A - 具有四主轴的半导体晶片的全自动研磨装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种具有四主轴的半导体晶片的全自动研磨装置，其是用于对半导体晶片自动地实施研磨加工的研磨装置，包括：基座、输出侧移送单元、研磨前临时放置台、第一研磨单元和第二研磨单元、大致正四面柱形的旋转柱、第一研磨台与第二研磨台、研磨后临时放置台、以及收纳移送单元；并且所述研磨前临时放置台与所述第二研磨台分别配设在旋转柱的一面侧与平行的另外一面侧，所述第一研磨台与所述研磨后临时放置台分别配设在旋转柱的一面侧与平行的另外一面侧。

Description

具有四主轴的半导体晶片的全自动研磨装置

技术领域

本发明涉及机械领域，特别涉及一种用于自动地对半导体晶片高效地实施超高精度的研磨加工的抛光机(polishing machine)、精研机(lapping machine)的具有四主轴的全自动研磨装置。

背景技术

一般来说，半导体晶片是先将圆柱形的硅结晶体刨切为一定的厚度，为了进一步获得所期望的厚度，再对经过刨切的半导体晶片实行研削加工。

通常，研削加工分为粗研削、精研削等，是通过安装在研削盘的主轴下端的杯形砂轮钻石研磨石来实行的，但是近来所要求的半导体晶片要有超高精度的平坦精度和镜面加工，仅仅用如以往的杯形砂轮钻石研磨石进行研削。故现有技术会在半导体晶片上留下因研削而导致的损伤，不可能实施现在所追求的超高精度的平坦精度、镜面加工，因此有必要在研削加工后进行进一步的研磨加工。

另外，现有技术的全自动研磨装置，是在从生产性的观点来看为比较大的直径的下方平台与大致相同直径的上部平台之间，借助载体等夹压多片半导体晶片，同时实施精研加工(lapping)或者抛光加工的研磨加工，但是近来的极薄化、扩径化的半导体晶片有如下实际情况却令人担忧：在加工前后安装平台时或者加工中屡有破损发生，另外，加工后的加工精度不均匀，从而不能谋求品质的均匀化等。

发明内容

本发明的这种半导体晶片，可以用于电脑等电子相关机器、所谓的OA机器(Office Automation，办公自动化机器)等的集成电路，并且其开发正日益进步，所以要求伴随机器本身的小型化的极薄化、考虑到成品率的更加超高精度的加工精度、以及考虑到生产性的更进一层的扩径化。

本发明是为了解决上述问题而完成的，本发明包括：基座；输出侧移送单元，其输出移送半导体晶片；研磨前临时放置台，其承载利用输出移送单元输出移送的两片半导体晶片；第一研磨单元和第二研磨单元，其由具备贴附研磨前临时放置台所承载的两片半导体晶片的卡盘，并且并设的一对主轴所组成；大致正四面柱形的旋转柱，其将第一研磨单元与第二研磨单元担载在一侧面与平行的另一侧面，而且配设为可旋转；第一研磨台与第二研磨台，其配设为位于第一研磨单元以及第二研磨单元的正下方；研磨后临时放置台，其承载用第二研磨台进行研磨加工的两片半导体晶片；收纳侧移送单元，其从所述研磨后临时放置台收纳移送半导体晶片；并且研磨前临时放置台与第二研磨台是配设在旋转柱的一面侧与平行的另外一面侧，第一研磨台与研磨后临时放置台是配设在旋转柱的一面侧与平行的另外一面侧。

本发明可以通过所述的构成，同时用四主轴来研磨加工两片半导体晶片，并且可以通过将第一次研磨加工与第二次研磨加工分开进行研磨加工，来谋求研磨加工以及可加工性的效率化，另外，由于各个半导体晶片贴附在卡盘的下面，所以即使被极薄化、扩径化，也可以在不产生破坏的情况下进行研磨加工，此外，可以全自动地将多片收纳的输出侧晶片盒的半导体晶片进行输出、清洗、第一次研磨加工、第二次研磨加工、清洗、收纳等步骤，而且本发明是可以超高精度地维持研磨加工面的划时代的发明。

因此，本发明的目的在于谋求抛光机、精研机的全自动化，且同时连续地对两片半导体晶片进行研磨加工，从而简化过程提高效率，本发明的目的还在于创造并提供可以充分应对近来所要求的超高精度、极薄化、扩径化的半导体晶片的全自动研磨装置。

本发明的半导体晶片的全自动研磨装置，是在大致正四边柱形的旋转柱的一侧面与平行的另外一侧面上担载分别由一对主轴组成的第一研磨单元与第二研磨单元，还在旋转柱的一面侧与平行的另外一面侧上配设研磨前临时放置台与第二研磨台、以及第一研磨台与研磨后临时放置台，因此可以同时用第一研磨单元贴附研磨前临时放置台所承载的两片半导体晶片，并且以第一研磨台对第一研磨进行加工，接着，使旋转柱旋转四分之一转，以第二研磨台对第二研磨进行加工，此时，在第一研磨台上可以将接着的两片半导体晶片分别卡盘在一对主轴上，通过同时对两片半导体晶片实施研磨加工，以及分为第一研磨加工与第二研磨加工进行研磨加工，来谋求研磨加工以及可加工性的效率化，另外，由于半导体晶片分别贴附在卡盘的下面，所以即使极薄化、扩径化，也可以在不产生破坏的情况下进行研磨加工。

附图说明

图1用于说明本发明的具有四主轴的半导体晶片的全自动研磨装置的实施例的概要平面图。

图2是用于说明本发明的具有四主轴的半导体晶片的全自动研磨装置的实施例的概要侧面图。

W   半导体晶片

1   基座

2   输出侧移送单元

2a  输出侧晶片盒载置台

2b  输出侧晶片盒

2c  输出侧移送臂

3   研磨前临时放置台

4   第一研磨单元

4a  卡盘

4b  主轴

5   第二研磨单元

5a  卡盘

5b  主轴

6    旋转柱

7    第一研磨台

8    第二研磨台

9    研磨后临时放置台

10   收纳侧移送单元

10a  水路

10b  收纳侧晶片盒

10c  收纳侧晶片盒载置台

具体实施方式

根据以下实施例的附图，说明达到所述目的的本发明的具有四主轴的半导体晶片的全自动研磨装置。

图1是用于说明本发明的具有四主轴的半导体晶片的全自动研磨装置的实施例的概要平面图，图2是用于说明本发明的具有四主轴的半导体晶片的全自动研磨装置的实施例的概要侧面图。

如图1、2所示，本发明涉及一种自动地对半导体晶片W高效地实施超高精度的研磨加工的、抛光机、精研机的具有四主轴的全自动研磨装置，其是用于在半导体晶片上自动地实施研磨加工的研磨装置，包括：基座1；输出侧移送单元2，其是将在所述基座1上具有的半导体晶片单个地进行输出移送；研磨前临时放置台3，其具有同时承载利用所述输出移送单元输出移送的两片半导体晶片W、W的空间；第一研磨单元4和第二研磨单元5，其由在下端具有分别贴附所述研磨前临时放置台3承载的两片半导体晶片W的卡盘4a、4a、5a、5a，并且并设的各自一对的主轴4b、4b和5b、5b所组成；大致正四面柱形的旋转柱6，其是以将所述第一研磨单元4与第二研磨单元5担载在一侧面与平行的另一侧面而且配设为可旋转；第一研磨台7与第二研磨台8，其位于所述第一研磨单元4以及第二研磨单元5的各自的正下方而配设，并且分别用于第一次研磨加工和第二次研磨加工；研磨后临时放置台9，其具有同时承载用所述第二研磨台8进行研磨加工的加工后的两片半导体晶片W的空间；以及收纳移送单元10，其将半导体晶片W单个地从所述研磨后临时放置台9进行收纳移送；并且所述研磨前临时放置台3与所述第二研磨台8分别配设在旋转柱6的一侧面与平行的另外一侧面，所述第一研磨台7与所述研磨后临时放置台9分别配设在旋转柱6的一侧面与平行的另外一侧面。

亦即，本发明是关于一种可充分对应近来所要求的半导体晶片W的极薄化、扩径化、超高精度的平坦精度、镜面加工，并且使用四主轴4b、5a、5a、5b的全自动的抛光机、精研机的全自动研磨装置。

本发明的基座1是用于配设所述研磨装置的后述的各机构，整体上呈长方形状，并且其高度可以在考虑可加工性的基础上进行适当设定。

而且，输出侧移送单元2包括：发动机，其配设在侧面而作为驱动源；输出侧升降机构(未图示)，其通过与该发动机机械地接续的棒螺钉、齿轮、带等传导机构自由升降；输出侧晶片盒载置台2a，其位于所述输出侧升降机构的顶面；框形的输出侧晶片盒2b，其收纳在所述输出侧晶片盒载置台2a上载置的研磨前的多片半导体晶片W；以及棒形的输出侧移送臂2c等，其具有单个地以在前端具有吸附垫的气体或油等使半导体晶片W进退的圆筒，半导体晶片W单个地收纳于由所述输出侧晶片盒2b内水平设置的多个棒体所形成的支架上。

而且，在所述输出侧晶片盒2b中所收纳的半导体晶片W是通过输出侧升降机构的升降，移送臂2c的进退、旋转、驱动，以及吸附垫的真空吸附来吸附的，并且每次两片承载在研磨前临时放置台3。

接着，研磨前临时放置台3具有同时承载以输出侧移送单元2输出移送的两片半导体晶片W、W的空间，通常，以半导体晶片W、W不流出的程度不停地以纯水等液体的水流进行喷流，通过液体的水流分别将半导体晶片W、W抬起，同时清洗研磨加工面。

而且，第一研磨单元4以及第二研磨单元5分别由一对主轴4b、4b、5b、5b组成，在设置各自的主轴4b、4b、5b、5b通过液体或者真空将半导体晶片W贴附在下端的卡盘4a、4a、5a、5a的同时，第一研磨单元4的主轴4b、4b以及第二研磨单元5的主轴5b、5b分别与自由旋转且自由升降的旋转柱6平行并被担载。

此外，所述旋转柱6在相对位置上担载第一研磨单元4与第二研磨单元5，所述旋转柱6重复进行旋转四分之一转、停止的动作。

接着，第一研磨台7与第二研磨台8分别在顶面设置抛光用定盘、精磨用定盘等研磨用定盘，所述第一研磨台7与第二研磨台8是位于通过所述旋转柱6的旋转而旋转的第一研磨单元4以及第二研磨单元5的正下方而配设，所述第一研磨台7用于进行粗研磨加工等第一次研磨加工，所述第二研磨台8是用于进行精研磨加工等第二次研磨加工，通过4b、4b、5b、5b的下降而将在各自的主轴4b、4b、5b、5b的下端所设置的卡盘4a、4a、5a、5a上所贴附的各自的半导体晶片W、W、W、W夹在第一研磨台7以及第二研磨台8之间，并且实施抛光或者精研等研磨加工。

所述第一研磨台7以及第二研磨台8是通过驱动源的发动机可旋转地立设在基座1上，各自的研磨台7、8的轴心与主轴4b、4b、5b、5b稍微有些偏移，各自向相反方向旋转而实施第一次研磨加工以及第二次研磨加工。

而且，研磨后临时放置台9具有承载通过第二研磨单元5进行第二次研磨加工，并且，同时进行精研磨加工的两片半导体晶片W、W的空间，通常，通过液体的水流分别将半导体晶片W、W抬起，同时清洗研磨加工面。

从所述研磨后临时放置台9将半导体晶片W单个地进行收纳移送的收纳移送单元10，是可以从研磨后临时放置台9形成纯水等的液体的流路10a，并且通过水流将半导体晶片W收纳在收纳侧晶片盒10b中，也可以反向配设所述输出侧移送单元2，并且通过收纳侧移送臂(未图示)的进退与吸附垫的吸附而收纳在收纳侧晶片盒10b中。

而且，收纳侧晶片盒10b载置在收纳侧晶片盒载置台10c上，通过顶面具有所述收纳侧晶片盒载置台10c的收纳侧升降机构(未图示)的升降，而在收纳侧晶片盒10b中的支架中单个地收纳半导体晶片W。

本发明的半导体晶片W的具有四主轴的全自动研磨装置中，研磨前临时放置台3与第二研磨台8分别配设于大致正四边柱形的旋转柱6的一面侧与平行的另外一面侧，并且第一研磨台7与研磨后临时放置台9分别配设在旋转柱6的一面侧与平行的另外一面侧。

接着，说明本发明的半导体晶片W的研磨加工的行程，首先，将多片半导体晶片W收纳于输出侧晶片盒2b中，所述输出侧晶片盒2b是载置于输出侧晶片盒载置台2a上，通过与所述输出侧晶片盒载置台2a机械地接续的输出侧升降机构的升降而调整输出的位置。

而且，第一片的半导体晶片W通过在输出侧移送单元2的输出侧移送臂2c上所具有的吸附垫的吸附而被抬起，通过输出侧移送臂2c的进退、升降和旋转而移送到研磨前临时放置台3的顶面，通过解除吸附垫的真空吸附而承载在研磨前临时放置台3的顶面，接着，同样地将第二片半导体晶片载置于研磨前临时放置台3的顶面。

所述研磨前临时放置台3从底面不断有纯水等的液体喷流，半导体晶片W在被水流抬起的同时被清洗。

接着，由旋转柱6所担载的一对主轴4b、4b所组成的第一研磨手段4下降，在下端的各自的卡盘4a、4a上贴附用研磨前临时放置台3抬起的两片半导体晶片W、W，第一研磨单元4上升，旋转柱6在水平方向旋转90度后停止，通过上述方式半导体晶片被移送到第一研磨台7的上方。

而且，通过使第一研磨单元4下降，两片半导体晶片W、W被夹在一对主轴4b、4b各自的卡盘4a、4a下面与第一研磨台7的顶面之间而实施第一次研磨加工。

接着，通过第一研磨单元4的上升与旋转柱6再次旋转90度和停止，第一次研磨加工后的两片半导体晶片W、W被移送到第二研磨台8的上方，并且通过使第一研磨单元4下降，在第二研磨台8的顶面实施第二研磨加工。

此外，通过第一研磨单元4的上升与旋转柱6的再次旋转90度和停止，半导体晶片被移送到研磨后临时放置台9的上方，并且通过使第一研磨单元4下降，利用喷射气体等方法开发卡盘4a、4a，来将半导体晶片W、W载置在研磨后临时放置台9上。

而且，在研磨后临时放置台9中纯水等液体不停地喷流，两片半导体晶片W、W利用收纳侧移送单元10，通过收纳侧升降机构的升降依次被收纳在内设在收纳侧晶片盒10b中的多个棒体之间。

上述是通过最初两片半导体晶片W、W进行的说明，但这是将这些连续并自动实施的，在大致正四边柱形的旋转柱6的一侧面与平行的另外一侧面上分别担载第一研磨单元4与第二研磨单元5，在旋转柱6的一面侧与平行的另外一面侧上分别配设研磨前临时放置台3与第二研磨台8以及第一研磨台7与研磨后临时放置台9，因此，在将研磨前临时放置台3的两片半导体晶片W、W贴附在第一研磨单元4时，第二研磨单元5位于第二研磨台8的上方，在其他的两片半导体晶片W、W上实施第二次研磨加工。

而且，旋转柱6旋转90度，第一研磨单元4在第一研磨台7上实施两片半导体晶片W、W的第一次研磨加工时，第二研磨单元5位于研磨后临时放置台9的上方，在研磨后临时放置台9上开放卡盘5a、5a而载置研磨后的其他两片半导体晶片W、W。

此外，旋转柱6旋转90度，第一研磨单元4在第二研磨台8上实施两片半导体晶片W、W的第二次研磨加工时，第二研磨单元5位于研磨前临时放置台3的上方，贴附接着的其他两片半导体晶片W、W，此外，如图1的假想线所图示，旋转柱6旋转90度，第一研磨单元4位于研磨后临时放置台9的上方而载置两片半导体晶片W、W时，第二研磨单元5在第一研磨台7上对接着的其他两片半导体晶片实施第一次加工。

本发明可以全自动而且有规则地重复上述步骤，并且可以对收纳在一个输出侧晶片盒2b中的全部半导体晶片W依次实施研磨加工，输出结束的输出侧晶片盒2b是可以和未加工的半导体晶片W被收纳的接着的输出侧晶片盒2b进行替换的，收纳侧晶片盒10b如果满了，也会和空的收纳侧晶片盒10b进行替换。

Claims (1)

1.一种具有四主轴的半导体晶片的全自动研磨装置，用于对半导体晶片进行自动研磨加工，其特征在于，包括：

基座；

输出侧移送单元，用于将所述基座上具有的半导体晶片单个地进行输出移送；

研磨前临时放置台，具有同时承载利用所述输出移送单元输出移送的两片半导体晶片的空间；

第一研磨单元和第二研磨单元，由在下端具有分别贴附所述研磨前临时放置台承载的两片半导体晶片的卡盘，并且并设的各自一对的主轴所组成；

正四面柱形的旋转柱，用于将所述第一研磨单元与所述第二研磨单元担载在一侧面与平行的另一侧面而且配设为可旋转；

第一研磨台与第二研磨台，位于所述第一研磨单元以及第二研磨单元的各自的正下方而配设，并且所述第一研磨台用于第一次研磨加工和所述第二研磨台用于第二次研磨加工；

研磨后临时放置台，具有同时承载用所述第二研磨台进行研磨加工的加工后的两片半导体晶片的空间；

以及收纳移送单元，用于将半导体晶片单个地从所述研磨后临时放置台进行收纳移送；

并且所述研磨前临时放置台与所述第二研磨台分别配设在旋转柱的一面侧与平行的另外一面侧，所述第一研磨台与所述研磨后临时放置台分别配设在旋转柱的一面侧与平行的另外一面侧。

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