CN108550535A - 一种晶圆表面加工用的机床 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种晶圆表面加工用的机床，包括工件安装台和可拆式的安装于工件安装台上的载具，所述载具上方设有磨盘，所述磨盘安装于机床主动轴上且随机床主动轴转动，所述的磨盘包括圆盘状的本体，所述本体下端面的中心位置设有一安装槽，安装槽内设有子磨块，所述本体的下端面上沿安装槽的周向均匀分布有多个供液槽，用于容置砂浆，所述供液槽的槽内壁中位于本体转动方向的相反方向所对应的内侧壁与本体的下端面之间通过一圆弧面过渡连接。本发明提供一种晶圆表面加工用的机床，其可以满足晶圆键合后强度要求的基础上使得晶圆解键合过程快速可靠，不仅使得效率高、产品合格率好，而且加工成本低。
Description
技术领域
本发明涉及晶圆加工的技术领域，具体地是一种晶圆表面加工用的机床。
背景技术
片状晶圆尤其是厚度小于5mm的薄片晶圆，其在进行加工的过程中往往需要先临时键合在一个载片晶圆上，从而提高功能晶圆的强度，以便于进行加工处理，例如减薄打磨、蚀刻、切割等，最后将功能晶圆与载片晶圆进行分离，完成功能晶圆的加工。
不难看出，这一现有技术虽然可以较好的解决薄片晶圆强度不足易碎的技术问题，但是其额外的增加了载片晶圆，不仅增加了工序，降低了生产效率，而且载片晶圆较多的采用工程塑料板，在功能晶圆完成切割后直接报废处理，因此上述的载片晶圆作为一次性消耗品显然会导致加工成本上升，不以利于大规模生产的普及。
另外，现有技术中也有可以多次回收利用的载片晶圆，但是现有技术的功能晶圆和载片晶圆均采用键合胶粘接，因此在去除键合胶的过程中较多的采用化学清洗剂、机械剥离或者激光局部高温等方式去除，显然，这些现有技术的解键合过程均会对载片晶圆造成一定程度的损伤，因此此类可多次回收的载片晶圆其使用次数也存在极大的限制，因此同样存在加工成本偏高的问题。
不难看出，对于现有技术的薄片晶圆加工而言，其解键合的过程是限制其生产效率和产品合格率提高以及成本降低的核心技术难题。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一：提供一种晶圆表面加工用的机床，其可以满足晶圆键合后强度要求的基础上使得晶圆解键合过程快速可靠，不仅使得效率高、产品合格率好，而且加工成本低。
为此，本发明的一个目的在于针对上述技术问题提出一种晶圆表面加工用的机床，包括工件安装台和可拆式的安装于工件安装台上的载具，所述载具上方设有磨盘，所述磨盘安装于机床主动轴上且随机床主动轴转动，所述的磨盘包括圆盘状的本体，所述本体下端面的中心位置设有一安装槽，安装槽内设有子磨块，所述本体的下端面上沿安装槽的周向均匀分布有多个供液槽，用于容置砂浆，所述供液槽的槽内壁中位于本体转动方向的相反方向所对应的内侧壁与本体的下端面之间通过一圆弧面过渡连接，所述的载具包括基体，所述基体的背面设有凹槽，所述凹槽内设有一堵头，所述堵头的上端面和凹槽的内表面合围形成一密闭的储液腔，所述储液腔内容置有磁流变液，所述基体沿厚度方向背离背面的正面上均匀分布有若干出液孔，各出液孔分别通过各自的支管与储液腔连通，当外力推动堵头压缩储液腔时所述储液腔内的磁流变液依序经过支管和出液孔溢流至基体的正面上，所述基体上设有用于产生磁场的励磁装置，所述磁流变液响应励磁装置的磁场变化，以使得所述磁流变液位于基体正面上的部分固化形成片状层或复位至流体状态。通过励磁装置可以在基体正面形成一层固化后的磁流变液即片状层，作为晶圆键合用的载片，当完成晶圆加工后，只要断电消除磁场，所述磁流变液恢复成流体状，由此可以轻松的取下晶圆。同时拉动堵头可以使得基体正面上的磁流变液被冲洗吸入出液孔内。另外，通过砂浆使得本体的下端面和晶圆的上端面之间形成砂浆层，通过砂浆层研磨晶圆的上端面，由此不仅可以很好的完成对于晶圆的减薄磨削，而且磨盘与晶圆之间没有直接硬接触，因此，避免了磨盘与晶圆接触初期的冲击力而导致薄片晶圆碎裂。
作为本发明的一个示例，所述堵头内设有插槽、连接管和泄压管，所述连接管的上端与储液腔连通，所述泄压管的下端贯穿堵头的下端面至与基体外的空间连通，所述连接管的下端与泄压管的上端均与插槽连通，所述插槽内设有一阀片，所述阀片沿插槽的槽深方向移动以使得所述连接管与泄压管之间连通或断开。通过抽离阀片可以使得储液腔以及出液孔泄压，其可以作为应急泄压装置使用。
作为本发明的一个示例，所述连接管的下端沿堵头的长度方向与插槽的槽底连通，所述泄压管的上端沿水平方向与插槽的侧壁靠近槽底所在位置连通。
作为本发明的一个示例，所述插槽的槽底沿堵头的长度方向朝上内切形成一环形凹槽。通过环形凹槽内的空气可以使得阀片可以轻松的抽离。
作为本发明的一个示例，所述堵头的外侧壁上设有至少一个环形的密封槽，所述密封槽内设有密封圈，所述密封圈与密封槽的内表面合围形成一环形空腔，所述堵头内设有连接支管，所述环形空腔通过连接支管与连接管连通。通过密封圈和连接支管，可以在储液腔内压力较小时同步减少堵头与凹槽内侧壁之间的摩擦力，而当储液腔内的压力升高时同步提高了密封圈的密封效果。
作为本发明的一个示例，所述堵头背离储液腔的下端面上设有一拉环，所述阀片上设有与拉环相配合的通孔，当阀片的上端面与插槽的槽底相抵靠时所述阀片上通孔的轴线与拉环的中轴线共线，所述阀片位于插槽外的部分沿水平方向外凸形成把手。
作为本发明的一个示例，所述本体内对应于各供液槽的位置均设有供液管路，所述供液管路与供液槽连通。
作为本发明的一个示例，所述本体的下端面上任意相邻两个供液槽之间均设有一回流槽，所述本体的下端面上设有环形的主回流通道，全部的回流槽均沿径向延伸至与主回流通道连通。通过回流槽和主回流通道可以将磨削后的砂浆回收，同时也是的本体下端面与晶圆之间的砂浆层的压力得到动态平衡。
作为本发明的一个示例，所述本体的下端面上靠近本体外缘所在的位置设有用于控制本体的下端面与晶圆上端面之间间隙的定位槽，所述本体内设有用于供给定位槽高压介质的管路。定位槽内的高压介质可以使得磨盘本体与产品之间始终保持一定的间隙。
作为本发明的一个示例，所述的子磨块与安装槽滑动配合，所述子磨块与安装槽的槽内壁之间合围形成一调节腔，所述本体内设有与调节腔连通的管路。通过调节腔推动子磨块对晶圆的上端面进行修磨。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
上述技术方案具有如下优点或有益效果：首先，磨盘和晶圆的上端面之间通过砂浆进行磨削，因此磨盘与晶圆之间无直接的硬接触，不易造成冲击力过大而使晶圆碎裂，其次，在载具中利用磁流变液固化后作为载片使得晶圆可以在键合后正常的减薄加工，而在撤去磁场后即可完成晶圆的解键合，因此解键合的过程简单方便，其次，较常规的载片，所述的磁流变液可以反复多次的使用，因此加工成本低，其解键合的效率高。
附图说明
图1是本发明的一种晶圆表面加工用的机床的结构示意图。
图2是图1中的晶圆置于载具上的结构示意图。
图3为图2中“A”区域的局部放大示意图。
图4是本发明申请中堵头部分的结构示意图。
图5为图4中“B-B”方向的剖视示意图。
图6是本发明申请中磨盘部分的结构示意图。
图7为图6中“C-C”方向的剖视示意图。
图8为图6中“D-D”方向的剖视示意图。
其中101、载具，102、磨盘，103、机床主动轴，1、基体，1a、正面，1b、背面，2、堵头，2.1、插槽，2.2、连接管，2.3、泄压管，2.4、环形凹槽，2.5、连接支管，3、储液腔，4、出液孔，5、支管，6、励磁装置，7、片状层，8、阀片，8.1、通孔，8.2、把手，9、密封圈，10、拉环，11、晶圆，12、键合胶，13、本体，14、子磨块，15、供液槽，16、圆弧面，17、供液管路，18、回流槽，19、主回流通道，20、定位槽，21、调节腔。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
下面参考附图来详细描述根据本发明实施例的一种晶圆表面加工用的机床。
本发明提供一种晶圆表面加工用的机床，包括工件安装台和可拆式的安装于工件安装台上的载具101，所述载具101上方设有磨盘102，所述磨盘102安装于机床主动轴103上且随机床主动轴103转动，所述的磨盘102包括圆盘状的本体13，所述本体13下端面的中心位置设有一安装槽，安装槽内设有子磨块14，所述本体13的下端面上沿安装槽的周向均匀分布有多个供液槽15，用于容置砂浆，所述供液槽15的槽内壁中位于本体13转动方向的相反方向所对应的内侧壁与本体13的下端面之间通过一圆弧面16过渡连接，所述的载具101包括基体1，所述基体1的背面1b设有凹槽，所述凹槽内设有一堵头2，所述堵头2的上端面和凹槽的内表面合围形成一密闭的储液腔3，所述储液腔3内容置有磁流变液，所述基体1沿厚度方向背离背面1b的正面1a上均匀分布有若干出液孔4，各出液孔4分别通过各自的支管5与储液腔3连通，当外力推动堵头2压缩储液腔3时所述储液腔3内的磁流变液依序经过支管5和出液孔4溢流至基体1的正面1a上，所述基体1上设有用于产生磁场的励磁装置6，所述磁流变液响应励磁装置6的磁场变化，以使得所述磁流变液位于基体1正面1a上的部分固化形成一用于与晶圆11键合的片状层7或复位至流体状态。上述的片状层7是指覆盖与基体1正面1a上的磁流变液固化后形成的一层或者多层固态结构。上述基体1的背面1b和正面1a是指厚度方向所对应的两个端面，即如图1和2中竖直方向上的上端面和下端面。
上述的砂浆是指还有磨削颗粒的悬浊液，例如含有石英砂颗粒的磨削液。在本体13相对于晶圆11转动的过程中，供液槽15内的砂浆随着本体13转动的过程中从圆弧面16所在位置挤入本体13的下端面和晶圆11的上端面之间，从而在本体13的下端面和晶圆11的上端面之间形成砂浆层，最终通过砂浆层与晶圆11的上端面摩擦完成磨削减薄。
作为优选，上述的晶圆11与固化后形成的片状层7之间通过键合胶12键合。
作为优选，所述的片状层7是连续的，当然也可以是有多个磁流变液构成，但是所述片状层7背离基体1的上端面需要保持平整，即片状层7背离基体1的上端面有平面度要求。为了达到这一平面度要求，可以在磁流变液为固化前将一基准板搁置于基体1的正面上，当出液孔4内溢出的磁流变液与基准板碰触时，所述磁流变液被限制于基准板和基体1的正面1a之间，由此可以在励磁装置产生磁场后使得磁流变液固化后形成片状层7的上端面达到平整度要求。
实施例一：
作为优选，上述的堵头2内设有插槽2.1、连接管2.2和泄压管2.3，所述连接管2.2的上端与储液腔3连通，所述泄压管2.3的下端贯穿堵头2的下端面至与基体1外的空间连通，所述连接管2.2的下端与泄压管2.3的上端均与插槽2.1连通，所述插槽2.1内设有一阀片8，所述阀片8沿插槽2.1的槽深方向移动以使得所述连接管2.2与泄压管2.3之间连通或断开。上述的槽深方向如图所示即为图示的竖直方向，同时也是堵头2的长度方向还是基体1的厚度方向。
实施例二：
与实施例一大体结构相同，区别在于：所述连接管2.2的下端沿堵头2的长度方向与插槽2.1的槽底连通，所述泄压管2.3的上端沿水平方向与插槽2.1的侧壁靠近槽底所在位置连通。
实施例三：
与实施例二大体结构相同，区别在于：所述插槽2.1的槽底沿堵头2的长度方向朝上内切形成一环形凹槽2.4。设置环形凹槽2.4可以使得环形凹槽2.4内留置有空气，利用空气的可压缩性，使得阀片在抽离初期的负载力小，便于阀片抽离。
实施例四：
与实施例三大体结构相同，区别在于：所述堵头2的外侧壁上设有至少一个环形的密封槽，所述密封槽内设有密封圈9，所述密封圈9与密封槽的内表面合围形成一环形空腔，所述堵头2内设有连接支管2.5，所述环形空腔通过连接支管2.5与连接管2.2连通。当拉动堵头使得储液腔3下降时可以带动密封圈9收缩，从而减少堵头2拉动的阻力。而当正常使用过程中，密封圈9可以很好的密封堵头的外侧壁，增加密封效果。
作为优选，所述的密封槽为三个，三个密封槽沿轴向间隔设置。
实施例五：
与实施例四大体结构相同，区别在于：所述堵头2背离储液腔3的下端面上设有一拉环10，所述阀片8上设有与拉环10相配合的通孔8.1，当阀片8的上端面与插槽2.1的槽底相抵靠时所述阀片8上通孔的轴线与拉环10的中轴线共线，所述阀片8位于插槽2.1外的部分沿水平方向外凸形成把手8.2。
实施例六：
作为优选，上述的本体13内对应于各供液槽15的位置均设有供液管路17，所述供液管路17与供液槽15连通。供液管路17通过外部软管与外部砂浆存储桶连通，以使得存储桶内额砂浆被泵送至供液槽15内。
实施例七：
与实施例六大体结构相同，区别在于：如图6所示，所述本体13的下端面上任意相邻两个供液槽15之间均设有一回流槽18，所述本体13的下端面上设有环形的主回流通道19，全部的回流槽18均沿径向延伸至与主回流通道19连通。
实施例八：
与实施例七大体结构相同，区别在于：所述本体13的下端面上靠近本体13外缘所在的位置设有用于控制本体13的下端面与晶圆11上端面之间间隙的定位槽20，所述本体13内设有用于供给定位槽20高压介质的管路。上述的高压介质可以是高压的冷却液，也可以是压缩空气，通过增压泵泵送至定位槽20内，由此高压介质在晶圆11的上端面和本体13的下端面之间形成间隙，通过调节定位槽20内的高压介质的压力值不仅可以很好的调节晶圆11的上端面和本体13的下端面之间的间隙，而且在本体13下行的初期起到缓冲作用，避免本体13过行程冲击产品导致晶圆11碎裂。
实施例九：
所述的子磨块14与安装槽滑动配合，所述子磨块14与安装槽的槽内壁之间合围形成一调节腔21，所述本体13内设有与调节腔21连通的管路。所述调节腔21通过控制软管可以与外部的计量泵进行连通，并且通过控制器调节调节腔21的压力值，最终实现对于子磨块14的下行或者上行复位的控制。
这里需要说明的是，在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
对于本领域的技术人员而言，阅读上述说明后，各种变化和修正无疑将显而易见。因此，所附的权利要求书应看作是涵盖本发明的真实意图和范围的全部变化和修正。在权利要求书范围内任何和所有等价的范围与内容，都应认为仍属本发明的意图和范围内。
Claims (10)
1.一种晶圆表面加工用的机床，包括工件安装台和可拆式的安装于工件安装台上的载具(101)，所述载具(101)上方设有磨盘(102)，所述磨盘(102)安装于机床主动轴(103)上且随机床主动轴(103)转动，其特征在于：所述的磨盘(102)包括圆盘状的本体(13)，所述本体(13)下端面的中心位置设有一安装槽，安装槽内设有子磨块(14)，所述本体(13)的下端面上沿安装槽的周向均匀分布有多个供液槽(15)，用于容置砂浆，所述供液槽(15)的槽内壁中位于本体(13)转动方向的相反方向所对应的内侧壁与本体(13)的下端面之间通过一圆弧面(16)过渡连接，所述的载具(101)包括基体(1)，所述基体(1)的背面(1b)设有凹槽，所述凹槽内设有一堵头(2)，所述堵头(2)的上端面和凹槽的内表面合围形成一密闭的储液腔(3)，所述储液腔(3)内容置有磁流变液，所述基体(1)沿厚度方向背离背面(1b)的正面(1a)上均匀分布有若干出液孔(4)，各出液孔(4)分别通过各自的支管(5)与储液腔(3)连通，当外力推动堵头(2)压缩储液腔(3)时所述储液腔(3)内的磁流变液依序经过支管(5)和出液孔(4)溢流至基体(1)的正面(1a)上，所述基体(1)上设有用于产生磁场的励磁装置(6)，所述磁流变液响应励磁装置(6)的磁场变化，以使得所述磁流变液位于基体(1)正面(1a)上的部分固化形成片状层(7)或复位至流体状态。
2.根据权利要求1所述的一种晶圆表面加工用的机床，其特征在于：所述堵头(2)内设有插槽(2.1)、连接管(2.2)和泄压管(2.3)，所述连接管(2.2)的上端与储液腔(3)连通，所述泄压管(2.3)的下端贯穿堵头(2)的下端面至与基体(1)外的空间连通，所述连接管(2.2)的下端与泄压管(2.3)的上端均与插槽(2.1)连通，所述插槽(2.1)内设有一阀片(8)，所述阀片(8)沿插槽(2.1)的槽深方向移动以使得所述连接管(2.2)与泄压管(2.3)之间连通或断开。
3.根据权利要求2所述的一种晶圆表面加工用的机床，其特征在于：所述连接管(2.2)的下端沿堵头(2)的长度方向与插槽(2.1)的槽底连通，所述泄压管(2.3)的上端沿水平方向与插槽(2.1)的侧壁靠近槽底所在位置连通。
4.根据权利要求3所述的一种晶圆表面加工用的机床，其特征在于：所述插槽(2.1)的槽底沿堵头(2)的长度方向朝上内切形成一环形凹槽(2.4)。
5.根据权利要求4所述的一种晶圆表面加工用的机床，其特征在于：所述堵头(2)的外侧壁上设有至少一个环形的密封槽，所述密封槽内设有密封圈(9)，所述密封圈(9)与密封槽的内表面合围形成一环形空腔，所述堵头(2)内设有连接支管(2.5)，所述环形空腔通过连接支管(2.5)与连接管(2.2)连通。
6.根据权利要求5所述的一种晶圆表面加工用的机床，其特征在于：所述堵头(2)背离储液腔(3)的下端面上设有一拉环(10)，所述阀片(8)上设有与拉环(10)相配合的通孔(8.1)，当阀片(8)的上端面与插槽(2.1)的槽底相抵靠时所述阀片(8)上通孔的轴线与拉环(10)的中轴线共线，所述阀片(8)位于插槽(2.1)外的部分沿水平方向外凸形成把手(8.2)。
7.根据权利要求1所述的一种晶圆表面加工用的机床，其特征在于：所述本体(13)内对应于各供液槽(15)的位置均设有供液管路(17)，所述供液管路(17)与供液槽(15)连通。
8.根据权利要求7所述的一种晶圆表面加工用的机床，其特征在于：所述本体(13)的下端面上任意相邻两个供液槽(15)之间均设有一回流槽(18)，所述本体(13)的下端面上设有环形的主回流通道(19)，全部的回流槽(18)均沿径向延伸至与主回流通道(19)连通。
9.根据权利要求1所述的一种晶圆表面加工用的机床，其特征在于：所述本体(13)的下端面上靠近本体(13)外缘所在的位置设有用于控制本体(13)的下端面与晶圆(11)上端面之间间隙的定位槽(20)，所述本体(13)内设有用于供给定位槽(20)高压介质的管路。
10.根据权利要求1所述的一种晶圆表面加工用的机床，其特征在于：所述的子磨块(14)与安装槽滑动配合，所述子磨块(14)与安装槽的槽内壁之间合围形成一调节腔(21)，所述本体(13)内设有与调节腔(21)连通的管路。
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