CN105514015B - 一种回转工作台装置及晶圆减薄机 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种回转工作台装置及晶圆减薄机，涉及可分离式机械装置领域，其中回转工作台装置包括：固定盘及托盘，所述固定盘上固定有一工作台主轴，所述托盘安装于所述工作台主轴上端；所述回转工作台装置还包括承片台系统，所述承片台系统包括用于承托加工对象的承片台上部，及用于能够与所述承片台上部啮合以实现带动所述承片台上部旋转的承片台下部；所述承片台上部固定安装于所述托盘上，所述承片台下部固定安装于所述固定盘上，所述承片台上部与承片台下部在所述托盘及所述固定盘之间实现啮合连接。该方案改善了工作台的工作效率，提高工位变换的定位精度，保证磨削质量。

Description

一种回转工作台装置及晶圆减薄机
技术领域
本发明涉及可分离式机械装置领域，尤其涉及一种回转工作台装置及晶圆减薄机。
背景技术
在半导体专用设备制造过程中，晶圆减薄机的分度回转工作台是实现磨削质量的关键部件，磨削过程中，分度回转工作台旋转带动各工位承片台系统绕工作台中心旋转实现工位变换，各工位到达指定位置后，安装在各工位的承片台系统自转，实现晶圆磨削工艺过程。传统的分度回转工作台装置，其主要结构承片台系统为一体式结构，整个承片台系统固定在工作台托盘上，并随工作台一起转动，但由于每个承片台系统都装配有电机与减速器，工作台旋转时，承片台系统的电机电缆和减速器电缆会妨碍工作台的旋转，工作台无法实现连续旋转，需在连续旋转3个工位(3个90°)后反转270°到达第四个工位。这种270°大角度反转运动降低了晶圆磨削的工作效率，同时造成能源浪费。另外，工作台反转运动导致工作台主轴运动产生反转背隙，降低了工位变换的定位精度，影响磨削质量。
发明内容
为了克服上述问题，本发明提供一种回转工作台装置及晶圆减薄机，来解决现有技术中存在的晶圆减薄机的工作台不能同方向连续变换、工作效率低、能源浪费、旋转定位精度低的问题。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种回转工作台装置，包括：
固定盘及托盘，所述固定盘上固定有一工作台主轴，所述托盘安装于所述工作台主轴上端；
所述回转工作台装置还包括承片台系统，所述承片台系统包括用于承托加工对象的承片台上部，及用于能够与所述承片台上部啮合以实现带动所述承片台上部旋转的承片台下部；
所述承片台上部固定安装于所述托盘上，所述承片台下部固定安装于所述固定盘上，所述承片台上部与承片台下部在所述托盘及所述固定盘之间实现啮合连接。
可选地，所述承片台上部包括：
承片台主轴，所述承片台主轴外部设置有一轴座，所述轴座与所述承片台主轴间安装有轴承，所述轴座下部与一支撑座卡嵌连接，所述承片台主轴上端固定连接有一承片盘，所述承片台主轴下端贯通于所述轴座且固定连接有一第一啮合盘，所述承片台上部经由所述轴座固定安装于所述托盘上，所述承片台上部通过所述第一啮合盘与所述承片台下部啮合连接。
可选地，所述第一啮合盘的啮合面设置为梯形齿状。
可选地，所述承片台下部包括：第二啮合盘，所述第二啮合盘下端穿过一滚动轴承与一花键套接，所述花键下端与动力装置固定连接，所述滚动轴承外部固定安装有一轴承地座，所述轴承地座活动安装于一底座子上，所述底座子套装于所述第二啮合盘下端外；
所述底座子上设置有用于接入气控装置所输送气体的气体通道，所述气体通道连通至所述轴承地座下端处；
当所述气体通道内输送有气体时，所述轴承地座经由所述滚动轴承带动所述第二啮合盘相对所述花键做上升运动实现与所述承片台上部啮合连接，所述承片台下部经由所述底座子固定安装于所述固定盘上。
可选地，所述动力装置包括：一联轴器，所述联轴器下端固定连接有一减速器，所述减速器下端固定有一承片台电机，所述花键下端通过与所述联轴器上端连接实现与所述动力装置固定连接。
可选地，所述气体通道设置于所述底座子底端的侧边处，所述气体通道沿所述底座子的侧边缘呈L型向上弯折连通至所述轴承地座下端处。
可选地，所述底座子上设置有用于密封所述气体通道的密封圈。
可选地，所述第二啮合盘的啮合面设置为梯形齿状。
可选地，所述承片台系统的数量为4个。
一种晶圆减薄机，包括如上所述的回转工作台装置。
本发明的有益效果是：
上述方案，通过在回转工作台装置中设置一个可分离式的承片台系统结构设计，可实现承片台系统中的动力装置的电缆线不妨碍工作台连续旋转，避免了电缆线拉扯，整个工作台可沿一个方向持续转动，具有结构简单实用、使用方便和结构可靠、运行平稳的特点，不会妨碍工作台的连续旋转，极大地改善了工作台的工作效率，提高工位变换的定位精度，保证磨削质量。
附图说明
图1表示本发明中的回转工作台装置的示意图；
图2表示本发明中的承片台上部的结构剖面示意图；
图3表示本发明中的承片台下部的结构剖面示意图。
附图标记：
1承片台上部、11承片台主轴、12轴座、13支撑座、14承片盘、15第一啮合盘、2承片台下部、21第二啮合盘、22滚动轴承、23花键、24轴承地座、25底座子、26气体通道、27联轴器、28减速器、29承片台电机、3固定盘、4托盘、5工作台主轴、6承片台系统。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
本发明公开了一种回转工作台装置，包括：固定盘3及托盘4，固定盘3上固定有一工作台主轴5，托盘4安装于工作台主轴5上端；该回转工作台装置还包括承片台系统6，该承片台系统6包括用于承托加工对象的承片台上部1，及用于能够与承片台上部1啮合以实现带动承片台上部1旋转的承片台下部2；承片台上部1固定安装于托盘4上，承片台下部2固定安装于固定盘3上，承片台上部1与承片台下部2在托盘4及固定盘3之间实现啮合连接。其中，该工作台主轴5上端位于托盘4的中心点处，该工作台主轴5下端位于固定盘3的中心点处，该工作台主轴5可用于带动托盘4做旋转运动。
该回转工作台装置上设置有一具有承片台上部1及承片台下部2的承片台系统6，使得该承片台系统6为分离式结构，该承片台上部1及承片台下部2通过两者间的啮合实现在需要的时候进行联结，承片台上部1安装于托盘4上，实现对加工对象进行承托，承片台下部2安装于固定盘3上，实现在上下两部分啮合后带动上部进行自旋转运动。
在具体的使用过程中，当回转工作台上的托盘4随工作台主轴5旋转时，承片台系统6上下两部分进行分离，承片台下部2在固定盘3上保持固定不动，承片台上部1随托盘4绕工作台主轴5旋转，当每转动一个工位时，此时的承片台上部1与当前工位上固定不动的承片台下部2进行啮合形成一个整体承片台系统6，进而承片台上部1在承片台下部2的带动下在该工位上自旋转，最终实现对承片盘14上承托的加工对象的加工，该加工对象具体为晶圆体，在该过程中，由于承片台下部2是固定不动的，因此该承片台下部2中的动力装置的电缆可固定走线，不会妨碍工作台的连续旋转，极大地改善了回转工作台装置的工作效率，提高工位变换的定位精度，保证磨削质量。
具体地，该承片台上部1包括：承片台主轴11，该承片台主轴11外部设置有一轴座12，该轴座12与承片台主轴11间安装有轴承，轴座12下部与一支撑座13卡嵌连接，承片台主轴11上端固定连接有一承片盘14，承片台主轴11下端贯通于轴座12且固定连接有一第一啮合盘15，承片台上部1经由轴座12固定安装于托盘4上，承片台上部1通过第一啮合盘15与承片台下部2啮合连接。
其中，轴座12与承片台主轴11之间安装有轴承，是用来实现该承片台主轴11在承片台下部2的带动下相对于轴座12做旋转运动，进而带动承片盘14旋转，具体地，该第一啮合盘15的啮合面可以设置为梯形齿状，承片盘14材质为陶瓷材质。
具体地，轴座12与承片台主轴11间安装的轴承为角接触球轴承及深沟球轴承。轴座12通过深沟球轴承、角接触球轴承与承片台主轴11相连接，该角接触球轴承具体设置于轴座12与承片台主轴11间靠近承片盘14的上部，深沟球轴承设置于轴座12与承片台主轴11间靠近支撑座13的下部，其中，角接触球轴承个数优选为两个。
进一步地，承片台下部2包括：第二啮合盘21，第二啮合盘21下端穿过一滚动轴承22与一花键23套接，花键23下端与动力装置固定连接，滚动轴承22外部固定安装有一轴承地座24，轴承地座24活动安装于一底座子25上，底座子25套装于第二啮合盘21下端外；底座子25上设置有用于接入气控装置所输送气体的气体通道26，气体通道26连通至轴承地座24下端处；当气体通道26内输送有气体时，轴承地座24经由滚动轴承22带动第二啮合盘21相对花键23做上升运动实现与承片台上部1啮合连接，承片台下部2经由底座子25固定安装于固定盘3上。
其中，第二啮合盘21下端穿过一滚动轴承22，该第二啮合盘21下端与滚动轴承22的环形内部为固定死的状态，滚动轴承22的环形外部与轴承地座24固定安装，第二啮合盘21下端与一花键23套接，第二啮合盘21在花键23下端固定连接的动力装置的带动下实现相对于轴承地座24做旋转运动。
其中，第二啮合盘21上升下降过程的实现具体为：第二啮合盘21下端设置有用于安装花键23的槽，花键23的齿牙与该槽卡接，在保持左右方向上的相对固定的同时，保证上下方向上的相对滑动，当底座子25上的气体通道26与气控装置连接时，该气体通道26将压缩气体导入至轴承地座24的下端处，催动该轴承地座24上升，轴承地座24带动滚动轴承22上升，滚动轴承22带动第二啮合盘21相对于花键23做上升运动，实现与承片台上部1进行啮合连接，当承片台上部1中包含有第一啮合盘15时，该第二啮合盘21具体与第一啮合盘15啮合连接。当承片台系统6的上部与下部啮合连接之后，即可通过动力装置实现下部带动上部整体做旋转运动。
其中，动力装置包括：一联轴器27，联轴器27下端固定连接有一减速器28，减速器28下端固定有一承片台电机29，花键23下端通过与联轴器27上端连接实现与动力装置固定连接。
其中，气体通道26设置于底座子25底端的侧边处，气体通道26沿底座子25的侧边缘呈L型向上弯折连通至轴承地座24下端处。其中，底座子25上设置有用于密封气体通道26的密封圈。底座子25整体为中部有洞的环形，其通过该洞套装于第二啮合盘21下端外，底座子25外周侧边缘上设置有多个气体通道26，通过该气体通道26将外部气控装置提供的压缩气体传输至轴承地座24下端处，使其带动第二啮合盘21相对于花键23做上升运动。其中，还可以在底座子25的气体通道26外安装气阀，打开气阀开关，底座子25上的气体通道26通气，第二啮合盘21上升与承片台上部1啮合，关闭气阀开关，第二啮合盘21下降到安全位置。其中，第二啮合盘21的啮合面设置为梯形齿状。
更进一步地，该承片台系统6为可分离式，分成上下两部分，在实际操作过程中，通过气控装置控制其分合，在没有啮合连接时上部与下部是彼此分离的，两者可通过第一啮合盘15与第二啮合盘21实现啮合连接，进而将承片台上部1及承片台下部2连成一个整体，通过承片台下部2的动力装置带动承片台上部1进行整体旋转，承片台上部1的承片盘14盛放加工对象，一般为晶圆体，通过该承片台系统6的旋转对该晶圆体进行加工操作。其中，第一啮合盘15及第二啮合盘21的啮合面均设置为梯形齿状，保证上下两部分结合时啮合稳定，进而也保证了承片台系统6在工位上自转时的定位精度。
具体地，在当该承片台系统6安装在回转工作台上后，承片台上部1安装在托盘4上、承片台下部2安装在固定盘3上，托盘4及固定盘3上都设有用于安装承片台系统6的孔洞，具体地，承片台下部2中的动力装置位于穿过该孔洞位于该固定盘3之下，承片台下部2中的第二啮合盘21等位于底座子25之上的部件位于该固定盘3之上；承片台上部1中的第一啮合盘15位于该托盘4的下方，承片台上部1中位于轴座12之上的部件也都位于该托盘4的上方，其中，第一啮合盘15啮合面朝下，第二啮合盘21的啮合面朝上，以使承片台系统6的上下两部分间实现啮合。
回转工作台装置上可安装多个承片台系统6，具体可为4个，在承片台系统6需要随回转工作台转动时，承片台系统6的上下两部分分离，下部分位置保持不变，上部分随回转工作台转动，当转动一个工位时，此时的承片台上部1与该当前工位上固定不动的承片台下部2进行啮合形成一个整体承片台系统6，进而通过动力装置在该工位上自旋转，最终实现对承片盘14上承托的晶圆体的加工，该过程中，由于承片台下部2是固定不动的，因此该承片台下部2中的动力装置的电缆可固定走线，不会妨碍工作台的连续旋转，极大地改善了回转工作台的工作效率，提高工位变换的定位精度，保证磨削质量。
上述回转工作台装置通过设置一个可分离式的承片台系统结构设计，可实现承片台系统中的动力装置的电缆线不妨碍工作台连续旋转，特别是针对四工位分度回转工作台来说，此时的工作台运转时不需要在连续旋转三个工位后反转270°到达第四个工位，避免了电缆线拉扯，整个工作台可沿一个方向持续转动，单方向旋转运动消除了传统工作台在反转运动时产生的反转背隙，有效地提高了装置的稳定性和定位精度，具有结构简单实用、使用方便和结构可靠、运行平稳的特点。
进一步地，本发明还公开了一种晶圆减薄机，该晶圆减薄机包括上述的回转工作台装置。
尽管已描述了本发明实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明实施例范围的所有变更和修改。
最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。
以上所述的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人员来说，在不脱离本发明所述的原理前提下还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种回转工作台装置，其特征在于，包括：
固定盘(3)及托盘(4)，所述固定盘(3)上固定有一工作台主轴(5)，所述托盘(4)安装于所述工作台主轴(5)上端；
所述回转工作台装置还包括承片台系统(6)，所述承片台系统(6)包括用于承托加工对象的承片台上部(1)，及用于能够与所述承片台上部(1)啮合以实现带动所述承片台上部(1)旋转的承片台下部(2)；
所述承片台上部(1)固定安装于所述托盘(4)上，所述承片台下部(2)固定安装于所述固定盘(3)上，所述承片台上部(1)与承片台下部(2)在所述托盘(4)及所述固定盘(3)之间实现啮合连接。
2.根据权利要求1所述的回转工作台装置，其特征在于，所述承片台上部(1)包括：
承片台主轴(11)，所述承片台主轴(11)外部设置有一轴座(12)，所述轴座(12)与所述承片台主轴(11)间安装有轴承，所述轴座(12)下部与一支撑座(13)卡嵌连接，所述承片台主轴(11)上端固定连接有一承片盘(14)，所述承片台主轴(11)下端贯通于所述轴座(12)且固定连接有一第一啮合盘(15)，所述承片台上部(1)经由所述轴座(12)固定安装于所述托盘(4)上，所述承片台上部(1)通过所述第一啮合盘(15)与所述承片台下部(2)啮合连接。
3.根据权利要求2所述的回转工作台装置，其特征在于，所述第一啮合盘(15)的啮合面设置为梯形齿状。
4.根据权利要求1所述的回转工作台装置，其特征在于，
所述承片台下部(2)包括：第二啮合盘(21)，所述第二啮合盘(21)下端穿过一滚动轴承(22)与一花键(23)套接，所述花键(23)下端与动力装置固定连接，所述滚动轴承(22)外部固定安装有一轴承地座(24)，所述轴承地座(24)活动安装于一底座子(25)上，所述底座子(25)套装于所述第二啮合盘(21)下端外；
所述底座子(25)上设置有用于接入气控装置所输送气体的气体通道(26)，所述气体通道(26)连通至所述轴承地座(24)下端处；
当所述气体通道(26)内输送有气体时，所述轴承地座(24)经由所述滚动轴承(22)带动所述第二啮合盘(21)相对所述花键(23)做上升运动实现与所述承片台上部(1)啮合连接，所述承片台下部(2)经由所述底座子(25)固定安装于所述固定盘(3)上。
5.根据权利要求4所述的回转工作台装置，其特征在于，
所述动力装置包括：一联轴器(27)，所述联轴器(27)下端固定连接有一减速器(28)，所述减速器(28)下端固定有一承片台电机(29)，所述花键(23)下端通过与所述联轴器(27)上端连接实现与所述动力装置固定连接。
6.根据权利要求4所述的回转工作台装置，其特征在于，所述气体通道(26)设置于所述底座子(25)底端的侧边处，所述气体通道(26)沿所述底座子(25)的侧边缘呈L型向上弯折连通至所述轴承地座(24)下端处。
7.根据权利要求4所述的回转工作台装置，其特征在于，所述底座子(25)上设置有用于密封所述气体通道(26)的密封圈。
8.根据权利要求4所述的回转工作台装置，其特征在于，所述第二啮合盘(21)的啮合面设置为梯形齿状。
9.根据权利要求1-8任一项所述的回转工作台装置，其特征在于，所述承片台系统(6)的数量为4个。
10.一种晶圆减薄机，其特征在于，包括如权利要求1-8任一项所述的回转工作台装置。
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