CN110509134B - 一种晶圆研磨装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种晶圆研磨装置，包括：研磨机构；导向轮，导向轮上形成有导向槽，晶圆的边缘可旋转地置于导向槽中；止抵组件包括两个止抵件、两个辊杆和两个静压阀，两个止抵件相对设置在晶圆的两侧且止抵晶圆的表面，两个止抵件在晶圆的轴向方向上可移动，每个辊杆的一端分别与对应的止抵件相连，静压阀内限定有腔室，腔室中设有可移动的阀塞以将腔室限定成第一腔室和第二腔室，每个辊杆的另一端与阀塞连接，辊杆可沿长度方向移动；稳压装置控制第一腔室中的压力等于预设压力值；检测器根据止抵件或辊杆的位移检测晶圆的厚度。本发明的研磨装置能够对晶圆导向，防止晶圆出现振动或偏移，检测晶圆厚度，使晶圆能够研磨至厚度均匀，去除损伤层。

Description

一种晶圆研磨装置

技术领域

本发明涉及晶圆的加工领域，具体涉及一种晶圆研磨装置。

背景技术

通常，线切割结束的晶圆存在厚度偏差，由于线切割中使用的SiC研磨料，晶圆的表面残留有损伤层。就研磨料与研磨工程同时自由地运动而发生的加工而言，晶圆在加工过程中发生表面的微裂等表面损伤，晶圆研磨过程中，如图1中，研磨粒3在研磨板2的作用下研磨晶圆1，如图2中，用砂轮5来研磨晶圆4，晶圆研磨后晶圆的表面存在厚度偏差或损伤层，为了减小晶圆的厚度偏差或去除表面的损伤层，通过研磨工程及表面粗磨工程来实现。但是，就研磨工程而言，每单位时间的材料去除率低，为了执行研磨工程需要准备研磨浆料等本作业以外的准备工程耗费大量时间，为了在研磨工程之后去除粘附于晶圆表面的研磨浆料，需要具备额外的清洗装备，工序复杂，研磨效率不高，在研磨过程中，晶圆易出现振动或偏移使得研磨出现偏差，导致晶圆的厚度不均匀，存在厚度差，晶圆的加工研磨质量降低。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种晶圆研磨装置，用以解决晶圆研磨过程中需要研磨浆料，晶圆易振动或偏移，晶圆的厚度加工不均匀，加工效率低的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

根据本发明实施例的晶圆研磨装置，包括：

研磨机构，用于研磨晶圆；

导向轮，所述导向轮上形成有沿周向方向延伸的导向槽，所述晶圆的边缘可旋转地置于所述导向槽中且止抵所述导向槽的内侧壁；

至少一组止抵组件，所述止抵组件包括：

两个止抵件，两个所述止抵件相对设置在所述晶圆的两侧且分别止抵所述晶圆的表面，两个止抵件在所述晶圆的轴向方向上可移动，所述晶圆在两个所述止抵件之间可旋转；

两个辊杆，每个所述辊杆的一端分别与对应的所述止抵件相连；

两个静压阀，所述静压阀内限定有腔室，所述腔室中设有可移动的阀塞以将所述腔室限定成第一腔室和第二腔室，每个所述辊杆的另一端分别伸入对应的所述静压阀内的所述第二腔室中与所述阀塞连接，当所述止抵件承受的压力与所述静压阀内的所述第一腔室中的压力不相等时，所述辊杆沿长度方向移动；

稳压装置，所述稳压装置与所述静压阀的第一腔室连通以控制所述第一腔室中的压力等于预设压力值；

检测器，所述检测器根据所述止抵件或所述辊杆移动的位移来检测所述晶圆的厚度。

其中，所述研磨机构包括：

可旋转的研磨轮，所述研磨轮上设有沿周向方向延伸的研磨槽。

其中，所述研磨机构还包括：

第一电机，所述第一电机与所述研磨轮相连以驱动所述研磨轮旋转。

其中，所述导向轮包括多个，多个所述导向轮沿所述晶圆的周向间隔开分布。

其中，所述导向轮可旋转并驱动所述晶圆旋转。

其中，还包括第二电机，所述第二电机与所述导向轮相连以驱动所述导向轮旋转。

其中，所述导向轮为聚氨酯树脂材质件。

其中，所述止抵组件还包括：

两个弹簧，每个所述辊杆上分别套设一个所述弹簧且所述弹簧的一端与所述静压阀连接，所述弹簧的另一端与所述止抵件连接，所述止抵件移动时能够压缩或拉伸所述弹簧，所述检测器根据所述弹簧的位移来检测所述晶圆的厚度。

其中，所述晶圆研磨装置包括四组所述止抵组件，四组所述止抵组件中的所述止抵件在所述晶圆的表面间隔开设置。

其中，所述稳压装置包括：

电磁阀，所述电磁阀的出口与所述第一腔室连通；

流体装置，所述流体装置与所述电磁阀的进口连通；

控制器，所述控制器与所述电磁阀连接并控制所述电磁阀的导通或关闭以使所述第一腔室中的压力等于预设压力值。

本发明的上述技术方案的有益效果如下：

根据本发明实施例的晶圆研磨装置，晶圆的边缘可旋转地置于导向槽中，导向轮的导向槽能够对晶圆进行导向，防止晶圆旋转研磨时出现振动或偏移，晶圆研磨不需要研磨浆料，简化工序，两个止抵件相对设置在晶圆的两侧且分别止抵晶圆的表面，两个止抵件在晶圆的轴向方向上可移动，晶圆在两个止抵件之间可旋转，当止抵件承受的压力与静压阀内的第一腔室中的压力不相等时，辊杆沿长度方向移动，检测器根据止抵件或辊杆移动的位移来检测晶圆的厚度，能够时刻检测晶圆的厚度，使得晶圆能够研磨至厚度均匀，去除晶圆表面的损伤，减小晶圆的厚度偏差，提高晶圆的加工质量。

附图说明

图1为研磨晶圆时的一个示意图；

图2为研磨晶圆时的另一个示意图；

图3为本发明实施例的晶圆研磨装置的一个结构示意图；

图4为本发明实施例的晶圆研磨装置的另一个结构示意图；

图5为本发明实施例的晶圆研磨装置中的静压阀与辊杆连接的一个示意图。

附图标记

导向轮10；第二电机11；

止抵件20；辊杆21；静压阀22；第一腔室23；

第二腔室24；阀塞25；弹簧26；

晶圆30；

研磨轮40；

电磁阀50；流体装置51；控制器52。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面结合附图具体描述根据本发明实施例的晶圆研磨装置。

如图3至图5所示，根据本发明实施例的晶圆研磨装置包括研磨机构、导向轮10、至少一组止抵组件、稳压装置和检测器。

具体而言，研磨机构用于研磨晶圆30；导向轮10上形成有沿周向方向延伸的导向槽，晶圆30的边缘可旋转地置于所述导向槽中且止抵所述导向槽的内侧壁；止抵组件包括两个止抵件20、两个辊杆21和两个静压阀22，止抵件20可以为片状，两个止抵件20相对设置在晶圆30的两侧且分别止抵晶圆30的表面，两个止抵件在晶圆30的轴向方向上可移动，晶圆30在两个止抵件20之间可旋转，辊杆21可以为陶瓷材料，每个辊杆21的一端分别与对应的止抵件20相连，静压阀22内限定有腔室，所述腔室中设有可移动的阀塞以将所述腔室限定成第一腔室23和第二腔室24，每个辊杆21的另一端分别伸入对应的静压阀22内的第二腔室24中与阀塞25连接，当止抵件20承受的压力与静压阀22内的第一腔室23中的压力不相等时，辊杆21沿长度方向移动；稳压装置与静压阀22的第一腔室连通以控制第一腔室23中的压力等于预设压力值；检测器根据止抵件20或辊杆21移动的位移来检测晶圆30的厚度。

也就是说，晶圆研磨装置主要由研磨机构、导向轮10、至少一组止抵组件、稳压装置和检测器构成。研磨机构可以用于研磨晶圆30，研磨机构还可以包括用于承载晶圆的承载台和用于研磨晶圆的研磨结构；导向轮10可以具有多个，比如四个，导向轮10上可以形成有沿导向轮10的周向方向延伸的导向槽，晶圆30的边缘可旋转地置于导向槽中，且晶圆30的边缘可以止抵导向槽的内侧壁，通过导向槽能够对晶圆进行导向，防止晶圆旋转时出现振动或偏移，减小晶圆研磨时的厚度偏差。止抵组件可以包括两个止抵件20、两个辊杆21和两个静压阀22，两个止抵件20相对设置在晶圆30的两侧，且两个止抵件20分别止抵晶圆30的对应侧的表面，两个止抵件在晶圆30的轴向方向上可移动，晶圆30在两个止抵件20之间可旋转，使得晶圆旋转时止抵件20能够止抵晶圆的表面，通过静压力来夹住晶圆，不脱离晶圆的表面。

每个辊杆21的一端分别与对应的止抵件20相连，静压阀22内可以限定有腔室，腔室中设有可移动的阀塞以将腔室限定成第一腔室23和第二腔室24，每个辊杆21的另一端分别伸入对应的静压阀22内的第二腔室24中与阀塞25连接，当止抵件20承受的压力与静压阀22内的第一腔室23中的压力不相等时，辊杆21沿长度方向移动，当止抵件20承受的压力与静压阀22内的第一腔室23中的压力相等时，辊杆21停止移动，也即是，在研磨过程中，当晶圆的厚度不均匀时辊杆21沿长度方向移动，当晶圆的厚度均匀时辊杆21停止移动，通过辊杆21的移动可以判断晶圆的厚度是否均匀，简单方便，精确度高。

稳压装置与静压阀22的第一腔室23连通以控制第一腔室23中的压力等于预设压力值，检测器根据止抵件20或辊杆21移动的位移来检测晶圆30的厚度，比如，稳压装置与静压阀22的第一腔室23连通以控制第一腔室23中的压力等于预设压力值，晶圆的厚度均匀时晶圆与止抵件20之间的作用力等于第一腔室23中的压力，止抵件20或辊杆21不移动，当晶圆的厚度不均匀时晶圆与止抵件20之间的作用力不等于第一腔室23中的压力(也即是预设压力值)，此时，止抵件20或辊杆21移动，检测器根据止抵件20或辊杆21移动的位移来检测晶圆30的厚度，进而便于提高晶圆加工研磨过程中晶圆的厚度均匀度。

根据本发明实施例的晶圆研磨装置，晶圆的边缘可旋转地置于导向槽中，导向轮的导向槽能够对晶圆进行导向，防止晶圆旋转研磨时出现振动或偏移，晶圆研磨不需要研磨浆料，避免研磨浆料的后续清洗以及环境污染，简化工序，两个止抵件相对设置在晶圆的两侧且分别止抵晶圆的表面，两个止抵件在晶圆的轴向方向上可移动，晶圆在两个止抵件之间可旋转，当止抵件承受的压力与静压阀内的第一腔室中的压力不相等时，辊杆沿长度方向移动，检测器根据止抵件或辊杆移动的位移来检测晶圆的厚度，能够时刻检测晶圆的厚度，使得晶圆能够研磨至厚度均匀，去除晶圆表面的损伤，减小晶圆的厚度偏差，提高晶圆的加工质量，降低成本。

在本发明的一些实施例中，研磨机构可以包括可旋转的研磨轮40，研磨轮40上可以设有沿研磨轮40的周向方向延伸的研磨槽，可以将晶圆置于研磨槽中研磨晶圆，可以对晶圆的两侧表面同时进行研磨，不需要研磨浆料。研磨轮40可以具有多个或一个，比如，研磨轮40为两个，两个研磨轮40沿晶圆的周向均匀间隔开设置，便于研磨过程中对晶圆施加的作用力平衡，使得晶圆不易出现振动或偏移。研磨轮40可以为金刚石砂轮，每单位时间的材料去除率较高，加工速度快，有效去除晶圆表面的损伤层。在上述加工时，当研磨轮40的直径为300mm时，300mm晶圆的最大圆周为942mm，当研磨轮40靠近至晶圆的中心时，实际被加工的晶圆上的圆弧长度为314mm，仅约最大圆周的33％参与加工，晶圆两侧的止抵件20应止抵晶圆表面上的合适位置以便准确地检测晶圆的厚度偏差，晶圆两侧的止抵件20可以夹紧相当于约67％的圆弧的面积，才可以较好地检测晶圆的厚度的偏差。

可选地，研磨机构还可以包括第一电机，第一电机与研磨轮40相连以驱动研磨轮40旋转，每个研磨轮40可以对应一个第一电机。

在本发明的一些实施例中，如图3所示，导向轮10可以包括多个，比如，导向轮10为四个，多个导向轮10可以沿晶圆30的周向间隔开分布，相邻两个导向轮10之间的间距可以为150mm，多个导向轮10可以沿晶圆30的周向均匀间隔开分布，使得晶圆研磨过程中对晶圆进行稳定地导向，使得晶圆不易出现振动或偏移，减小晶圆的厚度偏差，提高晶圆的研磨质量。

可选地，导向轮10可旋转并驱动晶圆30旋转，晶圆30的边缘可旋转地置于导向槽中且止抵导向槽的内侧壁，通过导向槽的内侧壁来带动晶圆旋转，进而驱动晶圆的旋转，便于晶圆的均匀研磨。

在本发明的实施例中，如图3所示，晶圆研磨装置还可以包括第二电机11，第二电机11与导向轮10相连，通过第二电机11以驱动导向轮10旋转。

可选地，为了减小导向轮10的导向槽对晶圆的影响，防止晶圆的滑动，导向轮10可以为聚氨酯树脂材质件。

根据本发明的一些实施例，如图4所示，止抵组件还可以包括两个弹簧26，每个辊杆21上可以分别套设一个弹簧26，且弹簧26的一端可以与静压阀22连接，弹簧26的另一端可以与止抵件20连接，止抵件20移动时能够压缩或拉伸弹簧26，检测器可以根据弹簧26的位移来检测晶圆30的厚度，弹簧26的位移便于观察检测，便于检测晶圆的厚度。

根据本发明的另一些实施例，晶圆研磨装置可以包括四组止抵组件，四组止抵组件中的止抵件20在晶圆30的表面间隔开设置，多组止抵组件能够更加准确地检测晶圆的厚度。

在本发明的一些实施例中，如图5所示，稳压装置可以包括电磁阀50、流体装置51和控制器52，电磁阀50的出口与第一腔室23连通，流体装置51与电磁阀50的进口连通，控制器52与电磁阀50连接并控制电磁阀50的导通或关闭以使第一腔室23中的压力等于预设压力值。当第一腔室23中的压力等于预设压力值时控制器52控制电磁阀50关闭以使第一腔室23中的压力保持稳定，控制器52可以与流体装置51相连，可以通过控制器52控制流体装置51从第一腔室23中抽取流体或向第一腔室23中输入流体，流体可以为气体或液体。当第一腔室23中的压力大于预设压力值时控制器52控制电磁阀50导通，第一腔室23中的流体可以流出(比如可以通过流体装置51从第一腔室23中抽取流体)以使得第一腔室23中的压力等于预设压力值，当第一腔室23中的压力小于预设压力值时控制器52控制电磁阀50导通，流体可以流入第一腔室23中(比如可以通过流体装置51向第一腔室23中输入流体)以使得第一腔室23中的压力等于预设压力值，进而使得晶圆的厚度不均匀时调节第一腔室23中的压力，从而根据止抵件或辊杆移动的位移来检测晶圆的厚度，能够检测晶圆的厚度，使得晶圆能够研磨至厚度均匀，减小晶圆的厚度偏差，提高晶圆的加工质量。另外，当检测器根据止抵件20或辊杆21或弹簧26移动的位移来检测晶圆30的厚度时，检测到止抵件20或辊杆21或弹簧26不移动说明晶圆的厚度均匀，此时，控制器52可以控制研磨轮40停止研磨，从而实现晶圆的均匀研磨。

除非另作定义，本发明中使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。

以上所述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技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种晶圆研磨装置，其特征在于，包括：

研磨机构，用于研磨晶圆；

导向轮，所述导向轮上形成有沿周向方向延伸的导向槽，所述晶圆的边缘可旋转地置于所述导向槽中且止抵所述导向槽的内侧壁；

至少一组止抵组件，所述止抵组件包括：

两个止抵件，两个所述止抵件相对设置在所述晶圆的两侧且分别止抵所述晶圆的表面，两个止抵件在所述晶圆的轴向方向上可移动，所述晶圆在两个所述止抵件之间可旋转；

两个辊杆，每个所述辊杆的一端分别与对应的所述止抵件相连；

两个静压阀，所述静压阀内限定有腔室，所述腔室中设有可移动的阀塞以将所述腔室限定成第一腔室和第二腔室，每个所述辊杆的另一端分别伸入对应的所述静压阀内的所述第二腔室中与所述阀塞连接，当所述止抵件承受的压力与所述静压阀内的所述第一腔室中的压力不相等时，所述辊杆沿长度方向移动；

稳压装置，所述稳压装置与所述静压阀的第一腔室连通以控制所述第一腔室中的压力等于预设压力值；

检测器，所述检测器根据所述止抵件或所述辊杆移动的位移来检测所述晶圆的厚度。

2.根据权利要求1所述的晶圆研磨装置，其特征在于，所述研磨机构包括：

可旋转的研磨轮，所述研磨轮上设有沿周向方向延伸的研磨槽。

3.根据权利要求2所述的晶圆研磨装置，其特征在于，所述研磨机构还包括：

第一电机，所述第一电机与所述研磨轮相连以驱动所述研磨轮旋转。

4.根据权利要求1所述的晶圆研磨装置，其特征在于，所述导向轮包括多个，多个所述导向轮沿所述晶圆的周向间隔开分布。

5.根据权利要求4所述的晶圆研磨装置，其特征在于，所述导向轮可旋转并驱动所述晶圆旋转。

6.根据权利要求5所述的晶圆研磨装置，其特征在于，还包括第二电机，所述第二电机与所述导向轮相连以驱动所述导向轮旋转。

7.根据权利要求1所述的晶圆研磨装置，其特征在于，所述导向轮为聚氨酯树脂材质件。

8.根据权利要求1所述的晶圆研磨装置，其特征在于，所述止抵组件还包括：

两个弹簧，每个所述辊杆上分别套设一个所述弹簧且所述弹簧的一端与所述静压阀连接，所述弹簧的另一端与所述止抵件连接，所述止抵件移动时能够压缩或拉伸所述弹簧，所述检测器根据所述弹簧的位移来检测所述晶圆的厚度。

9.根据权利要求1所述的晶圆研磨装置，其特征在于，所述晶圆研磨装置包括四组所述止抵组件，四组所述止抵组件中的所述止抵件在所述晶圆的表面间隔开设置。

10.根据权利要求1所述的晶圆研磨装置，其特征在于，所述稳压装置包括：

电磁阀，所述电磁阀的出口与所述第一腔室连通；

流体装置，所述流体装置与所述电磁阀的进口连通；

控制器，所述控制器与所述电磁阀连接并控制所述电磁阀的导通或关闭以使所述第一腔室中的压力等于预设压力值。

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