CN105161438B - 一种大尺寸磨削晶圆厚度测量夹具 - Google Patents

一种大尺寸磨削晶圆厚度测量夹具 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种大尺寸磨削晶圆厚度测量夹具，包括检测探头、吸盘、带刻度吸盘载台、带刻度导轨底座。检测探头为锥形；吸盘部分包括：吸孔、定位销、阀门、定位线和吸盘转轴；吸孔用于吸附晶圆，定位销和定位线用于定位测量晶圆，阀门控制抽真空过程。带刻度吸盘载台由刻度、吸盘转轴凹槽、吸盘转轴制动螺钮、滑块、微调螺杆、微调螺杆配合凹槽构成；吸盘转轴凹槽与吸盘低端旋转轴配合可使吸盘旋转，吸盘转轴制动螺钮用于制动吸盘转轴。带刻度导轨底座上的导轨与吸盘载台上的滑块配合，导轨底座开有安置微调螺杆的凹槽，调节微调螺杆使吸盘载台带动吸盘在导轨上线性滑动。本发明结构简单，操作方便，可对晶圆表面任意位置厚度进行测量。

Description

一种大尺寸磨削晶圆厚度测量夹具
技术领域
本发明涉及半导体硅晶圆测试技术领域，具体为一种大尺寸磨削晶圆厚度测量夹具。
背景技术
电子封装技术不断发展推动着电子封装产品逐渐向薄、小、轻以及高集成方向发展。硅晶圆作为电子封装的基底材料，为满足封装厚度要求，封装前需对晶圆进行减薄。由于低损伤、高效率的优点，晶圆自旋转磨削技术已成为晶圆磨削的主流加工技术。然而，晶圆磨削过程中由于机器振动、砂轮主轴的摆动、砂轮和晶圆的弹性变形等因素，晶圆表面不同位置处厚度会存在较大偏差。通常情况下，磨削机自带的接触式晶圆厚度探针可对磨削过程中晶圆厚度实时监测，但探针只能对晶圆表面特定区域厚度进行检测以此作为整片晶圆厚度的一个参考，缺乏准确性。要准确获得晶圆表面厚度以及厚度偏差，需对晶圆表面多个位置进行检测。基于非接触测试原理的晶圆全检仪等专业晶圆厚度检测仪器可准确测量晶圆厚度，然而这些设备只能对特定尺寸的晶圆进行检测，当晶圆直径过大时，便超过了设备探头的行程，不能对晶圆表面厚度进行全面有效测量。
为解决上述问题，本发明公开了一种大尺寸磨削晶圆厚度测量夹具，以实现对任意尺寸晶圆厚度的测量，可大大节约测试成本。
发明内容
本发明提出一种大尺寸磨削晶圆厚度测量夹具，结合接触式/非接触式晶圆厚度检测仪器可实现对任意尺寸晶圆厚度的检测。首先将晶圆吸附在吸盘上，通过调整微调螺杆和旋转吸盘可对任意尺寸磨削晶圆厚度进行全面有效测量。
本发明采用如下技术方案：
其特征在于，包括检测探头、吸盘、带刻度吸盘载台、带刻度导轨底座。所述检测探头为锥形或圆柱形；所述吸盘部分包括：吸孔104、定位销102、阀门105、定位线301、吸盘转轴201；其中，所述吸盘吸孔104呈同心圆分布在吸盘表面，定位销102与吸盘表面固接，定位线301通过机械划刻方式获得；阀门105通过铆钉或螺钉与吸盘侧壁连接，阀门上设有阀门开关401和阀门塞402，阀门开关直径大于阀门塞直径，吸盘转轴201与吸盘底面固接。
所述带刻度吸盘载台部分包括：角度刻度、吸盘转轴凹槽701、吸盘转轴制动螺钮702、滑块1001、微调螺杆109、微调螺杆配合内槽901、微调螺杆配合外槽902；吸盘转轴201嵌入吸盘转轴凹槽701，可左右转动，由吸盘转轴制动螺钮702固定制动；吸盘载台底部的滑块1001嵌入导轨110，可沿导轨滑动。
所述导轨底座部分包括：距离刻度、微调螺杆109、导轨110、底座凹槽1201、可拆卸固定螺栓108；微调螺杆109端部设置螺纹与底座凹槽1201内部螺纹咬合，并与吸盘载台底部的微调螺杆配合凹槽901配合，可拆卸固定螺栓108与导轨底座底面固接。
进一步，所述微调螺杆配合内槽(901)直径大于微调螺杆配合外槽(902)直径，微调螺杆端部(1101)直径大于微调螺杆配合外槽(902)直径。
进一步，可拆卸固定螺栓(108)与导轨底座铆接或螺钉连接。
进一步，阀门呈“十”字形，阀门上设有阀门开关(401)和阀门塞(402)，阀门开关(401)内侧端部直径大于阀门塞(402)内侧直径。
本发明可以取得以下有益效果：
1、本发明通过调节微调螺杆和旋转吸盘，可快速确定晶圆表面任一检测位置，实现对晶圆表面厚度的全面检测，避免了局部测量误差。
2、本发明中的真空吸盘的吸附作用可使晶圆平铺在吸盘表面，便于厚度测量，减小测量误差。
3、本发明可在现有的设备上对大尺寸晶圆厚度进行测量，可充分利用现有的晶圆厚度检测设备，大大节约成本。
4、本发明结构简单，使用方便，安全可靠。
附图说明：
图1为本发明整体结构示意图。
图2为本发明吸盘结构示意图。
图3为本发明吸盘表面示意图。
图4为本发明吸盘阀门结构示意图。
图5，图6为本发明吸盘阀门剖面示意图。
图7为本发明带刻度导轨底座与带刻度吸盘载台配合示意图。
图8为本发明带刻度吸盘载台侧视示意图。
图9为本发明带刻度吸盘载台底面示意图。
图10为本发明带刻度吸盘载台与微调螺杆配合示意图。
图11为本发明带刻度吸盘载台与微调螺杆配合底面示意图。
图12为本发明微调螺杆与带刻度导轨底座配合示意图。
图中:
101—外部检测探头，102—定位销，103—吸盘，104—吸孔，105—吸盘阀门，106—带刻度吸盘载台，107—带刻度导轨底座，108—可拆卸固定螺栓，109—微调螺杆，110—导轨，201—吸盘转轴，301—定位线，401—吸盘阀门开关，402—吸盘阀门塞，403—管道，701—吸盘转轴凹槽，702—吸盘转轴制动螺钮，901—微调螺杆配合内槽，901—微调螺杆配合外槽，1001—滑块，1101—微调螺杆端部，1201—凹槽。
具体实施方式：
下面结合附图对本发明进行详细说明：
图1为本发明整体结构示意图，测量晶圆厚度时，将晶圆晶向定向缺口对齐定位线301，定位线垂直于晶圆定向缺口微小圆弧的切线，晶圆边缘与定位销102相切；通过真空泵抽走吸盘内部空气吸附晶圆；调节微调螺杆109，此时吸盘载台带动吸盘平动，参照带刻度导轨底座107上的线性刻度将吸盘移动到目标位置，旋转吸盘，参照带刻度吸盘载台106上的角度刻度将吸盘定位到待测位置；检测探头101对晶圆厚度进行检测。
图2为本发明吸盘结构示意图，吸盘内部中空，表面开有吸孔与吸盘内部中空部分相连，吸盘侧壁设有吸盘阀门，阀门由阀门开关和阀门塞构成，可控制抽真空过程。
图3为吸盘表面示意图，吸孔104呈同心圆分布在吸盘表面。
图4、5和6分别为吸盘阀门的结构示意图和剖面图，吸盘阀门由吸盘阀门开关401、吸盘阀门塞402、管道403组成，抽真空时管道403用于连接外部设备，吸盘阀门开关401端部直径大于管道403直径可防止漏气，吸盘阀门塞402保护管道，防止杂物进入。
图7为本发明带刻度导轨底座与带刻度吸盘载台配合示意图，图8为本发明带刻度吸盘载台结构示意图，图9为本发明带刻度吸盘载台底面示意图，图10为本发明带刻度吸盘载台与微调螺杆配合示意图，图11为本发明带刻度吸盘载台与微调螺杆配合底面示意图，图12为本发明微调螺杆与带刻度导轨底座配合示意图。带刻度导轨底座107侧壁设有刻度尺，中部开有凹槽1201以便安装微调螺杆109，微调螺杆端部1101直径与微调螺杆配合外槽902直径相同并大于微调螺杆配合外槽902直径，微调螺杆端部1101螺纹与凹槽1201内螺纹咬合。因此，带刻度导轨底座107、微调螺杆109、带刻度吸盘载台紧密结合，通过调节微调螺杆109可带动吸盘载台106平动。带刻度吸盘载台106上设有吸盘转轴凹槽701，吸盘转轴201嵌入吸盘转轴凹槽701内可360度旋转，吸盘转轴制动螺钮702用于制动吸盘转轴旋转便于定位测量。

Claims (4)

1.一种大尺寸磨削晶圆厚度测量夹具；其特征在于，由上至下包括检测探头、吸盘、带刻度吸盘载台和带刻度导轨底座；
所述检测探头为锥形或圆柱形；所述吸盘部分包括：吸孔(104)、定位销(102)、阀门(105)、定位线(301)和吸盘转轴(201)；所述带刻度吸盘载台部分包括：角度刻度、吸盘转轴凹槽701、吸盘转轴制动螺钮(702)、滑块(1001)、微调螺杆(109)、微调螺杆配合内槽(901)、微调螺杆配合外槽(902)；所述导轨底座部分包括：距离刻度、微调螺杆(109)、导轨(110)、底座凹槽(1201)、可拆卸固定螺栓(108)；
其中，所述吸孔(104)呈同心圆分布在吸盘表面，定位销(102)与吸盘表面固接，定位线(301)位于吸盘表面的边缘；阀门(105)通过铆钉或螺钉与吸盘侧壁连接，吸盘转轴(201)与吸盘底面固接，吸盘转轴(201)嵌入吸盘转轴凹槽(701)，由吸盘转轴制动螺钮(702)固定制动；吸盘载台底部的滑块(1001)嵌入导轨(110)；所述微调螺杆(109)端部设置螺纹，微调螺杆配合内槽(901)、微调螺杆配合外槽(902)设置在带刻度吸盘载台底端边缘，微调螺杆(109)端部螺纹与底座凹槽(1201)内部螺纹咬合，同时与吸盘载台底部的微调螺杆配合内槽(901)配合，可拆卸固定螺栓(108)与导轨底座底面固接。
2.根据权利要求1所述的一种大尺寸磨削晶圆厚度测量夹具，其特征在于：所述微调螺杆配合内槽(901)直径大于微调螺杆配合外槽(902)直径，微调螺杆端部(1101)直径大于微调螺杆配合外槽(902)直径。
3.根据权利要求1所述的一种大尺寸磨削晶圆厚度测量夹具，其特征在于：可拆卸固定螺栓(108)与导轨底座铆接或螺钉连接。
4.根据权利要求1所述的一种大尺寸磨削晶圆厚度测量夹具，其特征在于：阀门呈“十”字形，阀门上设有阀门开关(401)和阀门塞(402)，阀门开关(401)内侧端部直径大于阀门塞(402)内侧直径。
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