CN111002217A - 一种调平安装架及承片装置 - Google Patents

Abstract

本申请属于精密磨削设备领域，尤其涉及一种调平安装架及承片装置。该调平安装架包括相对布置的支撑架和机架，以及至少两组调节机构；支撑架上设置安装位；调节机构包括调节杆，调节杆的外表面设置第一螺纹段和第二螺纹段，且第一螺纹段和第二螺纹段为旋线方向相同的差动螺纹；支撑架和机架上分别设置位置对应的调节孔，每组调节机构的调节杆上的第一螺纹段与支撑架上的螺纹孔螺纹连接，每组调节机构的调节杆上的第二螺纹段与机架上的螺纹孔螺纹连接；承片装置除了上述调平安装架外，还包括设置在支撑架的安装位上的承片台。本申请可实现对承载物的高精度调节，调节完成后的角度受设备振动的影响较小，能够保证成品率与加工效率。

Description

一种调平安装架及承片装置

技术领域

本申请属于精密磨削设备领域，尤其涉及一种调平安装架及承片装置。

背景技术

超精密磨削技术具有加工效率高，加工质量高，容易实现加工过程的自动化等优点，已成为IC(集成电路，Integrated Circuit)制造中硅片超精密加工的关键技术之一。在衬底硅片的制备阶段，超精密磨削用于硅片的平整化加工。随着IC制造技术的飞速发展，晶圆大直径，超薄化的发展趋势对于晶圆超精密磨削的加工效率和加工质量提出了更高的要求。

晶圆减薄机是对晶圆表面进行精密磨削的专用设备，集成磨削加工、过程控制，硅片处理，自动传输等功能于一体。其中，晶圆减薄机的承片台是实现超薄晶圆精密磨削的关键部件。在磨削时，晶圆放置在承片台上，依次经过承片台上方的粗磨主轴，精磨主轴进行磨削，承片台刚度及表面的平整度与晶圆减薄后表面TTV值(总厚度偏差，Total thicknessvariation)关系密切，目前常见的承片台角度调整结构，精度不高且可靠性低，长期工作时，调节完成后的角度也会随着设备的振动而发生变化，将直接降低晶圆磨削后的TTV值，从而降低成品率与加工效率。

发明内容

基于此，本申请首先提供了一种调平安装架，以在一定程度上提高承片台的调平精度。

第一方面，本申请提供了一种调平安装架，包括相对布置的支撑架和机架，以及至少两组调节机构；所述支撑架上设置安装位；

所述调节机构包括调节杆，所述调节杆的外表面设置第一螺纹段和第二螺纹段，且所述第一螺纹段和所述第二螺纹段为旋线方向相同的差动螺纹；

所述支撑架和所述机架上分别设置位置对应的调节孔，每组所述调节机构的调节杆上的第一螺纹段与所述支撑架上的螺纹孔螺纹连接，每组所述调节机构的调节杆上的第二螺纹段与所述机架上的螺纹孔螺纹连接。

进一步的，所述第一螺纹段的螺距小于所述第二螺纹段的螺距，且所述第一螺纹段和所述第二螺纹段之间的螺距差值为0.1mm～1mm。

进一步的，所述调平安装架还包括第一调节座和第二调节座；所述第一调节座的外壁与所述支撑架上的调节孔连接，所述第一调节座的内壁设置内螺纹，与所述调节杆的第一螺纹段螺纹连接；所述第二调节座的外壁与所述机架上的调节孔连接，所述第二调节座的内壁设置内螺纹，与所述调节杆的第二螺纹段螺纹连接。

进一步的，所述调节杆靠近所述支撑架的一端设置第一锁紧件，所述第一锁紧件用于对所述调节杆限位。

进一步的，述调节机构还包括驱动件，所述调节杆靠近所述机架的一端为驱动端，所述驱动件与所述调节杆的驱动端传动连接。

进一步的，所述调节机构为三个以上，且沿所述支撑架的周向间隔分布。

第二方面，本申请还提供了一种承片装置，能够在一定程度上提高承片台的调平精度。

该承片装置包括第一方面所述的调平安装架，还包括承片台；

所述承片台设置在所述支撑架的安装位上。

进一步的，所述承片台包括承片台芯轴、转接台板和真空吸盘；所述承片台芯轴内设有孔道，所述孔道经所述转接台板与所述真空吸盘连通。

进一步的，所述的承片装置还包括轴承套；所述支撑架的安装位为通孔，所述轴承套嵌设于所述通孔内；所述承片台芯轴通过轴承与所述轴承套连接；所述承片台芯轴的自由端设置传动组件，用于与动力机构连接。

进一步的，在所述转接台板与所述轴承套之间设置上防水罩和下防水罩；所述下防水罩的底面与所述轴承套的上表面贴合设置，所述下防水罩的底面边缘向上延伸形成下侧壁；所述上防水罩的顶面与所述转接台板的下表面贴合设置，所述上防水罩的顶面边缘向下延伸形成上侧壁；

所述上侧壁罩设于所述下侧壁外围，且所述上侧壁的下沿在高度方向上低于所述下侧壁的上沿。

本申请的技术效果为：

调平安装架上设有带有差动螺纹的调节杆，通过驱动调节杆旋转，带动支撑架沿垂直方向高精度移动，从而对支撑架上的承载物调平。

当承载物为承片台时，可实现承片台角度的高精度调节，调节完成后的角度受设备振动的影响较小，能够保证成品率与加工效率。

为使本申请的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请实施例提供的承片台的剖面示意图；

图2为图1中调节机构的剖面示意图；

图3为本申请实施例提供的承片台上的调节机构的分布示意图。

图中标号：

1-真空吸盘； 2-转接台板； 3-轴承套；

4-对装角接触球轴承； 5-支撑架； 6-深沟球轴承；

7-机架； 8-压板； 9-承片台芯轴；

10-带轮； 11-旋转接头； 12-上防水罩；

13-下防水罩； 14-轴承压盖； 15-外隔圈；

16-内隔圈； 17-轴承锁母； 18-调节机构；

19-联轴器； 20-电机； 21-带轮锁母；

1801-第一锁紧件； 1802-第一调节座； 1803-第二调节座；

1804-第二锁紧件； 1805-调节杆。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在本申请实施例的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本申请实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“连通”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本申请实施例首先提供了一种调平安装架，该装置包括相对布置的支撑架和机架，以及至少两组调节机构；为了提高支撑架的稳定性和精度，调节机构优选为三组以上，且各组调节机构沿支撑架的周向间隔分布，尤以等间距分布为佳。

在支撑架上设置安装位，在安装位处可以安装承载物，例如晶圆减薄机的承片台等。

调节机构包括调节杆，调节杆的外表面设置第一螺纹段和第二螺纹段，且第一螺纹段和第二螺纹段为旋线方向相同的差动螺纹；支撑架和机架上分别设置位置对应的调节孔，每组调节机构的调节杆上的第一螺纹段与支撑架上的螺纹孔螺纹连接，每组调节机构的调节杆上的第二螺纹段与机架上的螺纹孔螺纹连接。

在调平过程中，机架位置保持不动，调节杆每旋转一圈，支撑架沿调节杆的延伸方向移动的距离为第一螺纹段的螺距和第二螺纹段的螺距之间的差值。

为提高调节的精度，在更优选的实施方案中，第一螺纹段的螺距小于第二螺纹段的螺距，且第一螺纹段和第二螺纹段之间的螺距差值为0.1mm～1mm，差值越小，调节精度越高。

在实际使用过程中，由于承载物的不同，所需要的调平精度也存在区别，这时候需要有多个不同螺距差值的调节杆调换使用。为满足不同螺距的调节杆的调换，还可以设置第一调节座和第二调节座。具体为：

第一调节座的外壁与支撑架上的调节孔连接，其连接方式可以采用螺纹连接或过盈配合，能够使第一调节座可拆卸的安装在支撑架上即可。第一调节座的内壁设置内螺纹，与调节杆的第一螺纹段螺纹连接；

第二调节座的外壁与机架上的调节孔连接，其连接方式可以采用螺纹连接或过盈配合，能够使第二调节座可拆卸的安装在机架上即可。第二调节座的内壁设置内螺纹，与调节杆的第二螺纹段螺纹连接。

由于第一调节座和第二调节座可更换，因此可以设置多组第一调节座和第二调节座。这些第一调节座和第二调节座的外壁或外螺纹尺寸一致，均能与支撑架或机架可拆卸配合，内螺纹分别与不同的调节杆的螺纹相匹配。这样，选用需要的调节杆，并匹配合适的第一调节座和第二调节座，即可实现对调平安装架不同精度的调节要求。

为了避免调节过度，调节杆从支撑架中脱离，在本实施例的优选方案中，还可以在调节杆靠近支撑架的一端设置第一锁紧件，第一锁紧件的径向尺寸大于支撑架上调节孔的内径，其通过螺纹连接的方式与调节杆连接。当然，也可以用其他的连接方式，使其能够相对固定的设置于调节杆上即可。

当使用第二调节件时，为了避免第二调节座从机架中脱出，也可以设置第二锁紧件。具体方式可以为：第二调节座为长管状，其一端设置有折边，可以卡接在机架的一侧表面上，另一端从机架的调节孔中穿出，与第二锁紧件连接，并使第二锁紧件抵接于机架的另一侧表面；第二锁紧件的径向尺寸大于机架的调节孔内径，即可将第二调节件牢固的固定于机架的调节孔内。

在本实施例的优选方案中，调节机构还包括驱动件，调节杆靠近机架的一端为驱动端，驱动件与调节杆的驱动端传动连接。

如图1～图3所示，本实施例还具体的提供了一种承片装置，即在上述调平安装架的安装位上设置承片台，使其用于晶圆的精密磨削。下面对其具体结构进行描述。

该承片台为立式结构，即支撑架5和机架7呈上下相对布置。支撑架5与机架7之间通过三组调节机构18连接。

在支撑架5上设置有安装孔，并在安装孔内设置轴承套3。承片台包括转接台板2和承片台芯轴9，承片台芯轴9的一端与转接台板2的中部连接。承片台芯轴9的上部通过对装角接触球轴承4与轴承套3连接，下部通过深沟球轴承6与轴承套3连接。

对装角接触球轴承4的内外圈分别设置外隔圈15和内隔圈16，用于消除轴承游隙，增强刚性。对装角接触球轴承4的上下两端分别通过轴承压盖14和轴承锁母17安装于轴承套3上。

在深沟球轴承6的下部设置压板8，压板8压紧深沟球轴承6外圈并通过螺栓紧固在轴承套3的底部。

承片台芯轴9内部设置有孔道，转接台板2上也设置有孔道，并在转接台板2上设置真空吸盘1。承片台芯轴9的孔道内可以设置管路，使其通过转接台板2与真空吸盘1连通，通过连接真空泵来提供负压环境。真空吸盘可根据需要设置一个或多个。

在承片台芯轴9的另一端的孔道开口处设置旋转接头11，方便连接真空管路。

在承片台芯轴9的下端还设置有带轮10，带轮锁母21将带轮10紧固定位于承片台芯轴9的外壁。带轮10可以通过皮带与电动机连接，从而带动整个承片台旋转。

在转接台板2与轴承套3之间还设置有上防水罩12和下防水罩13；具体的，下防水罩13为盘状，其底面与轴承套3的上表面贴合设置，下防水罩13的底面边缘向上延伸形成下侧壁；上防水罩12顶面与转接台板2的下表面贴合设置，上防水罩12顶面边缘向下延伸形成上侧壁；

为保证防水效果，上侧壁罩设于下侧壁外围，且上侧壁的下沿在高度方向上低于下侧壁的上沿。这样可以有效的防止外部的清洗液进入承片台芯轴9内，具有较好的安全防护作用。

由于承片台为回转件，所以上防水罩12和下防水罩13也以圆盘形状为佳。

调节机构18呈120°均布在支撑架5与机架7之间。

调节机构包括调节杆1805，在调节杆1805的外表面设置第一螺纹段和第二螺纹段，且第一螺纹段和第二螺纹段为旋线方向相同的差动螺纹；支撑架5和机架7上分别设置位置对应的调节孔，每组调节机构的调节杆1805上的第一螺纹段与支撑架5上的螺纹孔螺纹连接，每组调节机构的调节杆1805上的第二螺纹段与机架7上的螺纹孔螺纹连接。

其中，第一螺纹段的螺距小于第二螺纹段的螺距，且第一螺纹段和第二螺纹段之间的螺距差值为0.1mm～0.8mm。在调平过程中，机架7位置保持不动，调节杆1805每旋转一圈，支撑架5沿调节杆1805的延伸方向移动的距离为第一螺纹段的螺距和第二螺纹段的螺距之间的差值，差值越小，调节精度越高。

为方便调节杆1805的更换，满足不同精度的调节需求，还设置有第一调节座1802和第二调节座1803。

第一调节座1802的外壁与支撑架5上的调节孔连接，其连接方式可以采用螺纹连接或过盈配合，第一调节座1802的内壁设置内螺纹，与调节杆1805的第一螺纹段螺纹连接。为了调节杆1805从支撑架5中脱离，在调节杆1805的上端设置第一锁紧件1801。第一锁紧件1801的径向尺寸大于支撑架5上调节孔的内径，其通过螺纹连接的方式与调节杆1805连接，如此，第一锁紧件1801可以为调节杆1805限位。当然，也可以采用其他的连接方式，使第一锁紧件1801能够相对固定的设置于调节杆1805上即可。

第二调节座1803的外壁与机架7上的调节孔连接。本实施例中，第二调节座1803为长管状，其一端设置有向外翻折折边，可以卡接在机架7的上表面，第二调节座1803的管体外表面光滑，能够从机架7的调节孔中穿出。第二调节座1803的管体内表面设置螺纹，与调节杆1805的第二螺纹段螺纹连接。

第二锁紧件1804与第二调节座1803穿出机架7的调节孔的部位连接，且第二锁紧件1804抵接于机架7的下表面，从而将第二调节座1803牢固的固定于机架7的调节孔内。第二锁紧件1804与机架7之间可以采用螺纹连接、卡接等多种连接方式，能够使第二锁紧件1804与机架7之间相对固定的连接在一起即可。

调节杆1805靠近机架7的一端为驱动端，电机20通过联轴器19与调节杆1805的驱动端连接，驱动调节杆1805旋转，从而实现支撑架5带动承片台沿垂直方向上下移动。

在晶圆的磨削过程中，可以在线监测单片晶圆多个位置的减薄去除量，计算晶圆减薄后表面TTV值，并通过处理器实时控制各调节机构18的电机20动作，实时实现承片台角度调整，满足超精密磨削工艺需求，并有效提高晶圆磨削效率。

该装置具有高刚度、高承载力的优点，可实现承片台角度的高精度，高效调节，工艺适应性强，可有效提高晶圆磨削效率，且可靠性强，可显著提升大直径、超薄晶圆的磨削质量。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本申请的具体实施方式，用以说明本申请的技术方案，而非对其限制，本申请的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种调平安装架，其特征在于，包括相对布置的支撑架和机架，以及至少两组调节机构；所述支撑架上设置安装位；

所述调节机构包括调节杆，所述调节杆的外表面设置第一螺纹段和第二螺纹段，且所述第一螺纹段和所述第二螺纹段为旋线方向相同的差动螺纹；

所述支撑架和所述机架上分别设置位置对应的调节孔，每组所述调节机构的调节杆上的第一螺纹段与所述支撑架上的螺纹孔螺纹连接，每组所述调节机构的调节杆上的第二螺纹段与所述机架上的螺纹孔螺纹连接。

2.根据权利要求1所述的调平安装架，其特征在于，所述第一螺纹段的螺距小于所述第二螺纹段的螺距，且所述第一螺纹段和所述第二螺纹段之间的螺距差值为0.1mm～1mm。

3.根据权利要求1或2所述的调平安装架，其特征在于，还包括第一调节座和第二调节座；所述第一调节座的外壁与所述支撑架上的调节孔连接，所述第一调节座的内壁设置内螺纹，与所述调节杆的第一螺纹段螺纹连接；所述第二调节座的外壁与所述机架上的调节孔连接，所述第二调节座的内壁设置内螺纹，与所述调节杆的第二螺纹段螺纹连接。

4.根据权利要求3所述的调平安装架，其特征在于，所述调节杆靠近所述支撑架的一端设置第一锁紧件，所述第一锁紧件用于对所述调节杆限位。

5.根据权利要求1或2所述的调平安装架，其特征在于，所述调节机构还包括驱动件，所述调节杆靠近所述机架的一端为驱动端，所述驱动件与所述调节杆的驱动端传动连接。

6.根据权利要求1或2所述的调平安装架，其特征在于，所述调节机构为三个以上，且沿所述支撑架的周向间隔分布。

7.一种承片装置，其特征在于，包括权利要求1～6任一项所述的调平安装架，还包括承片台；

所述承片台设置在所述支撑架的安装位上。

8.根据权利要求7所述的承片装置，其特征在于，所述承片台包括承片台芯轴、转接台板和真空吸盘；所述承片台芯轴内设有孔道，所述孔道经所述转接台板与所述真空吸盘连通。

9.根据权利要求8所述的承片装置，其特征在于，还包括轴承套；所述支撑架的安装位为通孔，所述轴承套嵌设于所述通孔内；所述承片台芯轴通过轴承与所述轴承套连接；所述承片台芯轴的自由端设置传动组件，用于与动力机构连接。

10.根据权利要求9所述的承片装置，其特征在于，在所述转接台板与所述轴承套之间设置上防水罩和下防水罩；所述下防水罩的底面与所述轴承套的上表面贴合设置，所述下防水罩的底面边缘向上延伸形成下侧壁；所述上防水罩的顶面与所述转接台板的下表面贴合设置，所述上防水罩的顶面边缘向下延伸形成上侧壁；

所述上侧壁罩设于所述下侧壁外围，且所述上侧壁的下沿在高度方向上低于所述下侧壁的上沿。

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