CN112975750A - 平移式晶圆磨削用砂轮在线修磨装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种平移式晶圆磨削用砂轮在线修磨装置，属于晶圆加工工具技术领域。该装置包括设置在工作台上的承载台，承载台上方设有平移装置，平移装置通过第一电机与砂轮连接并带动第一电机和砂轮前后移动，承载台上设有真空吸盘，真空吸盘与真空吸管连接，真空吸盘上吸附有修磨工具，承载台上设有驱动修磨工具移动的驱动装置。本发明修磨工具可移动，修磨工具的磨损状态平均且利用率高，阶段时间内无需人工更换修磨工具，提高了砂轮修磨质量还能降低工作人员劳动强度；修磨布可以上下移动，从而可以应对不同直径的砂轮修磨，适应范围广且提高了砂轮位置的稳定性，间接提高了砂轮打磨晶圆时位置的精确度和稳定性，提高晶圆磨削质量。

Description

平移式晶圆磨削用砂轮在线修磨装置

技术领域

本发明属于晶圆加工工具技术领域，更具体地说，涉及一种平移式晶圆磨削用砂轮在线修磨装置。

背景技术

在晶圆加工领域需要使用砂轮对晶圆的边缘进行磨削，在磨削过程中砂轮随着长时间的使用工作表面会产生损伤，导致磨削质量下降，进而影响晶圆成品质量，所以在砂轮使用阶段时间后需要对砂轮进行修磨，传统的修磨方式是拆下砂轮使用修磨工具进行修磨或者手持修磨工具对砂轮进行修磨，这些修磨方法耗时耗力且砂轮修磨精度低、修磨速度慢，频繁的拆卸也会影响砂轮的定位，对晶圆磨削工作造成影响，不利于晶圆的精准加工；现有的在线修磨方法通常选用旋转的修磨工具对砂轮进行修磨，通过步进电机控制修磨工具阶段时间旋转固定的角度来更换修磨表面区域，但在实际使用中，修磨工具表面中心处由于频繁磨损造成修磨效率降低，而修磨工具表面边缘处的修磨区域有部分使用不到，造成修磨工具的浪费。

发明内容

发明目的：针对现有技术存在的上述问题，本发明所要解决的技术问题在于提供一种平移式晶圆磨削用砂轮在线修磨装置，能够对砂轮进行稳定的修复，降低人员劳动工作强度，提高砂轮修磨效率和修磨质量。

技术方案：为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。

一种平移式晶圆磨削用砂轮在线修磨装置，其特征在于，包括设置在工作台上的承载台，所述承载台上方设有平移装置，所述平移装置通过第一电机与砂轮连接并带动第一电机和砂轮前后移动，所述承载台上设有真空吸盘，所述真空吸盘与真空吸管连接，所述真空吸盘上吸附有修磨工具，所述承载台上设有驱动修磨工具移动的驱动装置。

进一步的，所述修磨工具是修磨板，所述驱动装置是第一单轴滑台，所述第一单轴滑台包括第三电机和滑台座，所述修磨板和真空吸盘在第三电机带动下在滑台座内左右移动。

进一步的，所述平移装置内滑动连接有滑杆，所述滑杆与第一电机连接，所述修磨工具是修磨布，所述驱动装置是卷放装置，所述卷放装置包括第二电机、收卷轴和放卷轴，所述修磨布首端卷绕在收卷轴上，修磨布尾端卷绕在放卷轴上，所述收卷轴与第二电机连接。

进一步的，所述第二电机上连接有定位辅助板，所述定位辅助板包括定位横板和位于定位横板两端的第一定位侧板和第二定位侧板，所述第一定位侧板和第二定位侧板之间的距离长度大于修磨布的宽度。

进一步的，所述放卷轴通过连接架与纠偏装置连接，所述纠偏装置是第二单轴滑台。

进一步的，所述承载台内设有带动真空吸盘上下移动的顶撑装置。

进一步的，所述顶撑装置包括从上到下依次连接的撑板、伸缩顶杆和控制台，所述控制台控制伸缩顶杆的伸缩带动撑板上下移动。

进一步的，所述第一电机与平移装置之间设有磨削力传感器。

进一步的，所述承载台侧面连接有降温装置，所述降温装置为喷淋装置或抽风装置。

有益效果：相比于现有技术，本发明具有以下优点：1、通过设置可移动的修磨工具对砂轮进行在线修磨，提高了砂轮修磨效率；2、修磨工具在电机的带动下可以在阶段时间内移动，利用新的打磨区域对砂轮进行修磨，修磨工具的磨损状态平均且利用率高，阶段时间内无需人工更换修磨工具，提高了砂轮修磨质量还能降低工作人员劳动强度；3、设置定位辅助板和纠偏装置，能够防止修磨布被砂轮的移动带跑偏，修磨布能自动纠正位置，有利于砂轮修磨工作稳定持续进行；4、设置顶撑装置，修磨布可以上下移动，从而可以应对不同直径的砂轮修磨，使砂轮在被修磨时只需要前后平行移动而不需要上下移动，减少了砂轮上下移动的不确定性，适应范围广且提高了砂轮位置的稳定性，间接提高了砂轮打磨晶圆时位置的精确度和稳定性，提高晶圆磨削质量。

附图说明

图1是本发明实施例1俯视结构示意图；

图2是本发明实施例1中纠偏装置主视结构示意图；

图3是本发明实施例1侧视结构示意图；

图4是本发明实施例1工作状态下侧视结构示意图；

图5是本发明实施例1的真空吸盘上微型吸孔第一种实施方式示意图；

图6是本发明实施例1的真空吸盘上微型吸孔第二种实施方式示意图；

图7是本发明实施例2侧视结构示意图；

图8是本发明实施例2俯视结构示意图。

图中：1、工作台；2、平移装置；3、第一电机；4、承载台；5、修磨布；6、第二电机；7、纠偏装置；8、第一单轴滑台；9、晶圆打磨台；21、滑杆；22、磨削力传感器；31、砂轮；33、检测传感器；41、真空吸盘；42、真空吸管；43、顶撑装置；44、降温装置；51、修磨板；61、收卷轴；62、定位辅助板；71、放卷轴；72、连接架；81、第三电机；82、滑台座；411、微型吸孔；431、控制台；432、伸缩顶杆；433、撑板；621、定位横板；622、第一定位侧板；623、第二定位侧板。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进一步的描述。

实施例1

如图1、图2和图3所示，一种平移式晶圆磨削用砂轮在线修磨装置，包括设置在工作台1上的承载台4，承载台4上方设有平移装置2，平移装置2通过立架或者支撑架设置在承载台4的上方区域，平移装置2内滑动连接有滑杆21，滑杆21通过电动或者气动的方式驱动，在平移装置2内滑进和滑出，滑杆21靠近承载台4的一端连接有第一电机3，第一电机3转轴上连接有砂轮31，在工作台1的中部设有晶圆打磨台9，当平移装置2内的滑杆向外平移带动砂轮31到达最远端时，砂轮31能够对晶圆打磨台9上的晶圆进行磨削打磨工作，承载台4上端设有真空吸盘41，真空吸盘41下端连接有真空吸管42，真空吸管42与外部的抽真空装置连接，真空吸盘41为矩形(或者为圆形等其他形状)，真空吸盘41上分布有与真空吸管42相通的多个微型吸孔411，当抽真空装置启动后能够在真空吸盘41上产生负压，对真空吸盘41上的物体形成吸力，真空吸盘41上端吸附有修磨工具，修磨工具是修磨布5，修磨布5上表面设有一层磨粒层(例如金刚石颗粒层)能够用来修磨晶圆磨削用的砂轮31，当砂轮31完成阶段性的晶圆打磨后，砂轮31的工作表面由于摩擦不均衡会产生不平整的坑洼，需要对砂轮31进行修磨，此时通过预先设定的程序，控制平移装置2和滑杆21，在滑杆21回缩的带动下从晶圆打磨台9上方到达修磨布5的正上方，并在滑杆21的带动下来回在修磨布5上来回平移，砂轮31工作表面与修磨布5接触，利用修磨布5上的磨粒层对砂轮31的工作表面进行修磨，在砂轮31来回平移时它在第一电机3的带动下还在不断高速旋转，从而对砂轮31的整个工作表面进行修复；

由于修磨布5上方的磨粒层使用寿命有限，同时也为了保证修磨的效率和质量，当砂轮31在固定直线上修磨一段时间后需要调整到修磨布5上新的位置再进行修磨，本实施例中驱动修磨布5移动的驱动装置是卷放装置，卷放装置包括第二电机6、收卷轴61和放卷轴71，修磨布5首端卷绕在收卷轴61上，修磨布5尾端卷绕在放卷轴71上，收卷轴61与第二电机6连接，第二电机6可以选用现有的伺服电机并在预先设定程序的控制下阶段时间内旋转固定角度，从而在第二电机6的带动收卷轴61能够收紧修磨布5，修磨布5阶段时间便向收卷轴61方向移动固定长度，而砂轮31来回平移的位置不变，从而砂轮31在修磨布5上阶段时间后便可更换新的修磨区，磨损状态平均且利用率高，保证砂轮31修磨工作的质量和效率，也提高了修磨布5的利用率；

当装置工作一段时间后，收卷轴61上的修磨布5会成积累成卷，为了方便后续卷绕工作的进行需要对成卷的修磨布5进行定位，防止其跑偏影响卷绕工作，第二电机6上连接有定位辅助板62，定位辅助板62包括定位横板621位于定位横板621两端的第一定位侧板622和第二定位侧板623，第一定位侧板622和第二定位侧板623之间的距离长度略微大于修磨布5的宽度，从而将成卷的修磨布5位置保持在第一定位侧板622和第二定位侧板623之间，定位辅助板62与第二电机6可拆卸连接，方便成卷的修磨布5拆下换新；

由于砂轮31不断在修磨布5上来回移动，有可能会带动修磨布5跑偏，实施例中放卷轴71左端通过轴承与连接架72连接，连接架72底部与纠偏装置7连接，纠偏装置7是第二单轴滑台，通过电动或者气动方式驱动，能够带动连接架72和放卷轴71左右滑动，从而调节修磨布5的位置，连接架72也可以设置定位辅助板62，对放卷轴71上的成卷的修磨布5进行定位，防止其在放卷过程中跑偏；

承载台4侧面连接有降温装置44，降温装置44为喷淋装置，在砂轮31修磨时砂轮31和修磨布5处由于摩擦产生热量聚集，喷淋装置通过不断喷出降温液体对砂轮31和修磨布5进行冷却降温，同时也可以减少摩擦产生的粉尘飘散，(降温装置44也可以设置成抽风装置，对砂轮31和修磨布5进行风冷，同时也可以吸力收集粉尘，减少污染)。

如图1和图4所示，承载台4内还设有顶撑装置43，用来撑托真空吸盘41，顶撑装置43包括从上到下依次连接的撑板433、伸缩顶杆432和控制台431，控制台431控制伸缩顶杆432的伸缩带动撑板433上下移动，撑板433与真空吸盘41连接，从而通过预先设定的程序能够控制真空吸盘41向上托起修磨布5，在砂轮31经过一段时间的使用后砂轮片直径变小，在需要修磨时运动到修磨布5上方后与修磨布5之间有间隙，此时通过承载台4内部的顶撑装置43使真空吸盘41上升可以将修磨布5顶起，使其与砂轮31接触，完成修磨工作；第一电机3与滑杆21之间设有磨削力传感器22，磨削力传感器22用来感应砂轮31在于修磨布5接触时的磨削力，磨削力传感器22可以与外部的中控装置进行电性连接，中控装置与顶撑装置也电性连接，根据磨削力传感器22的信号来控制顶撑装置43的运动，形成闭环控制，使真空吸盘41上升到合理位置，修磨布5和砂轮31之间保持合理的磨削力，防止两者之间由于磨削力过大造成装置损坏或者磨削力过小造成修磨质量不高的情况发生，也能够使修磨装置适应不同直径的砂轮片，不同直径的砂轮31只需要平移便可完成修磨工作，不需要上下移动，减少砂轮31的移动方位，提高其稳定性，从而还能够提高晶圆的磨削打磨质量。

如图5和图6所示，实施例中矩形的真空吸盘41上的多个微型吸孔411呈米字形排列或者呈多道同心圆排列，能够对真空吸盘41上部的物体形成良好的均匀吸力。

实施例2

如图7和图8所示，与实施例1不同的地方在于，修磨工具是修磨板51，修磨板51呈方形，驱动装置是第一单轴滑台8，第一单轴滑台8包括第三电机81和滑台座82，修磨板51和真空吸盘41在第三电机81带动下在滑台座82内左右移动，砂轮31在平移装置2的带动下做前后移动并在第一电机3的带动下高速旋转，在修磨板51上修磨一段时间后修磨板51上留下直线型的修磨痕迹，痕迹内区域修磨质量下降需要更换新的区域，启动第三电机81驱动修磨板51向左或向右移动使砂轮31在修磨板51上接触新的区域，对砂轮31进行修磨直至修磨工作完成，第一电机3还连接有对砂轮31的工作表面进行监测的检测传感器33，用来监测砂轮31的表面凹坑及破损情况。

以上所述仅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 (9)

1.一种平移式晶圆磨削用砂轮在线修磨装置，其特征在于，包括设置在工作台(1)上的承载台(4)，所述承载台(4)上方设有平移装置(2)，所述平移装置(2)通过第一电机(3)与砂轮(31)连接并带动第一电机(3)和砂轮(31)前后移动，所述承载台(4)上设有真空吸盘(41)，所述真空吸盘(41)与真空吸管(42)连接，所述真空吸盘(41)上吸附有修磨工具，所述承载台(4)上设有驱动修磨工具移动的驱动装置。

2.根据权利要求1所述的平移式晶圆磨削用砂轮在线修磨装置，其特征在于，所述修磨工具是修磨板(51)，所述驱动装置是第一单轴滑台(8)，所述第一单轴滑台(8)包括第三电机(81)和滑台座(82)，所述修磨板(51)和真空吸盘(41)在第三电机(81)带动下在滑台座(82)内左右移动。

3.根据权利要求1所述的平移式晶圆磨削用砂轮在线修磨装置，其特征在于，所述平移装置(2)内滑动连接有滑杆(21)，所述滑杆(21)与第一电机(3)连接，所述修磨工具是修磨布(5)，所述驱动装置是卷放装置，所述卷放装置包括第二电机(6)、收卷轴(61)和放卷轴(71)，所述修磨布(5)首端卷绕在收卷轴(61)上，修磨布(5)尾端卷绕在放卷轴(71)上，所述收卷轴(61)与第二电机(6)连接。

4.根据权利要求3所述的平移式晶圆磨削用砂轮在线修磨装置，其特征在于，所述第二电机(6)上连接有定位辅助板(62)，所述定位辅助板(62)包括定位横板(621)和位于定位横板(621)两端的第一定位侧板(622)和第二定位侧板(623)，所述第一定位侧板(622)和第二定位侧板(623)之间的距离长度大于修磨布(5)的宽度。

5.根据权利要求3所述的平移式晶圆磨削用砂轮在线修磨装置，其特征在于，所述放卷轴(71)通过连接架(72)与纠偏装置(7)连接，所述纠偏装置(7)是第二单轴滑台。

6.根据权利要求1所述的平移式晶圆磨削用砂轮在线修磨装置，其特征在于，所述承载台(4)内设有带动真空吸盘(41)上下移动的顶撑装置(43)。

7.根据权利要求6所述的平移式晶圆磨削用砂轮在线修磨装置，其特征在于，所述顶撑装置(43)包括从上到下依次连接的撑板(433)、伸缩顶杆(432)和控制台(431)，所述控制台(431)控制伸缩顶杆(432)的伸缩带动撑板(433)上下移动。

8.根据权利要求1所述的平移式晶圆磨削用砂轮在线修磨装置，其特征在于，所述第一电机(3)与平移装置(2)之间设有磨削力传感器(22)。

9.根据权利要求1所述的平移式晶圆磨削用砂轮在线修磨装置，其特征在于，所述承载台(4)侧面连接有降温装置(44)，所述降温装置(44)为喷淋装置或抽风装置。

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