CN114473822B

CN114473822B - 一种晶圆减薄抛光装置

Info

Publication number: CN114473822B
Application number: CN202210393736.4A
Authority: CN
Inventors: 李蛇宏; 杨益东
Original assignee: Sichuan Mingtai Microelectronics Technology Co ltd
Current assignee: Sichuan Mingtai Microelectronics Technology Co ltd
Priority date: 2022-04-15
Filing date: 2022-04-15
Publication date: 2022-07-05
Anticipated expiration: 2042-04-15
Also published as: CN114473822A

Abstract

一种晶圆减薄抛光装置，包括贴胶单元、运输单元、减薄抛光单元。贴胶单元用于在晶圆正面贴胶。运输单元设于贴胶单元一侧，用于翻转并运送贴胶后的晶圆。减薄抛光单元设于运输单元一侧，包括第六无杆直线气缸，其滑动端一侧设有第三旋转电机，第三旋转电机输出轴一端设有组合架，其上设有一对第四旋转电机，其输出轴均设有研磨盘，一研磨盘为粗磨盘，另一研磨盘为精磨盘，丝杆升降组件的滑块一侧面设有第五旋转电机，其输出轴一端设有抛光轮，丝杆升降组件两侧设有两组喷液管，丝杆升降组件一侧还设有多个激光测距传感器。本发明的晶圆减薄抛光装置可自动贴胶并运输，结构简单，设备成本低，减薄抛光精度高，抛光后晶圆厚度均一性较好。

Description

一种晶圆减薄抛光装置

技术领域

本发明涉及半导体产品制造技术领域，尤其涉及一种晶圆减薄抛光装置。

背景技术

在半导体产品制造中，需要使用晶圆，为了保证晶圆在测试和运输过程中保持足够的强度，从晶圆厂出厂的晶圆都比较厚。晶圆在使用前，需要进行减薄、抛光，以达到提高其散热效率、减小芯片封装体积、提高电性能等要求。减薄抛光工艺包括四步：（1）在晶圆正面贴胶，在晶圆背面被打磨时保护电路；（2）粗磨：通过粒度较大的研磨盘进行研磨，效率较高，减薄量较大；（3）精磨：通过粒度较小的研磨盘进行研磨，效率降低，精度提高，可减少粗磨损伤；（4）抛光：速度进一步降低，对精度要求最高，采用抛光布进行抛光，使晶圆表面光亮，提高其质量和平整度。

现有技术存在着多个问题：采用人工贴胶的方式，效率较低；粗磨、精磨、抛光采用若干套复杂的模块，设备成本较高，步骤间转换速度慢；抛光时只在晶圆的一个位置喷洒抛光液，液体不均匀，影响抛光效果。

发明内容

针对上述缺陷，本发明提供一种晶圆减薄抛光装置，可自动贴胶并运输，结构简单，设备成本低，减薄抛光精度高，抛光后晶圆厚度均一性较好。

为了实现本发明的目的，拟采用以下技术：

一种晶圆减薄抛光装置，包括：

贴胶单元，包括贴胶组件，用于在晶圆正面贴胶；

运输单元，设于贴胶单元一侧，用于翻转并运送贴胶后的晶圆；

减薄抛光单元，设于运输单元一侧，包括竖直设置的第六无杆直线气缸，其滑动端一侧设有与其滑动方向垂直的第三旋转电机，第三旋转电机输出轴一端设有组合架，其上设有一对输出轴均竖直且向相反方向设置的第四旋转电机，其输出轴均设有研磨盘，一研磨盘为粗磨盘，另一研磨盘为精磨盘，第六无杆直线气缸一侧设有丝杆升降组件，其丝杆上设有滑块，滑块一侧面设有竖直设置的第五旋转电机，其输出轴一端设有抛光轮，抛光轮下端装配有抛光布，丝杆升降组件两侧设有两组喷液管，喷液管的喷头指向抛光布下方的抛光位置，丝杆升降组件一侧还设有第四单轴直线气缸，其输出轴设有多个竖直设置的激光测距传感器。

进一步，贴胶单元还包括顶架及设于顶架下端的底架，底架上设有晶圆架。

进一步，贴胶单元还包括用于拾取晶圆的拾取组件，其包括设于底架一侧的第一旋转电机，其输出轴一端设有第一无杆直线气缸，其滑动端上端设有竖直设置的第一单轴直线气缸，第一单轴直线气缸输出轴一端设有一对硅胶板。

进一步，贴胶组件包括用于绕设胶布的胶布杆，其两侧设有一对第二无杆直线气缸，第二无杆直线气缸滑动端一侧面设有气动夹爪，胶布拉出部上方设有第三无杆直线气缸，且其与胶布拉出方向平行，第三无杆直线气缸滑动端下方设有倾斜设置的第二单轴直线气缸，其输出轴一端设有压辊，胶布杆一侧设有第四无杆直线气缸，其滑动端下端设有微型电动气缸，微型电动气缸输出轴一端设有用于切断胶布的切刀，胶布杆、第二无杆直线气缸、第三无杆直线气缸、第四无杆直线气缸均吊设于顶架下方。

进一步，第一单轴直线气缸输出轴一端设有第一横杆，第一横杆一端设有与其垂直的第二横杆，硅胶板设于第二横杆两端上端面。

进一步，第二单轴直线气缸输出轴一端设有吊架，其下端设有固定杆，压辊转动配合于固定杆外周侧。

进一步，运输单元包括一对支架，支架上设有一个第五无杆直线气缸，其滑动端上端设有第二旋转电机，第二旋转电机输出轴一端设有横座，横座一端设有运输盘，运输盘上端面开设有与晶圆匹配的晶圆槽，运输盘外周侧设有多个延伸座，其上端设有输出轴指向运输盘轴心的第三单轴直线气缸，其输出轴一端设有L型板，其长边用于限位晶圆。

进一步，减薄抛光单元包括底座，其上端依次设有第一C型座、第二C型座、n型座，第六无杆直线气缸设于第一C型座上，丝杆升降组件包括设于第二C型座底部短边上的丝杆电机，以及设于第二C型座上部短边一端的丝杆座，丝杆电机输出轴的丝杆转动配合于丝杆座，第二C型座两侧设有挂架，挂架的上杆下方设有多个挂杆，喷液管设于挂杆下端，第四单轴直线气缸设于n型座上。

进一步，滑块一侧面设有连接杆，第五旋转电机设于连接杆一端。

本技术方案的有益效果在于：

1、贴胶单元自动对晶圆正面贴胶，运输单元先将待减薄和抛光的晶圆背面翻转至向上，再进行运输，效率较高。

2、组合架上设有输出轴向相反方向设置的第四旋转电机，一第四旋转电机输出轴一端为粗磨盘，一第四旋转电机输出轴一端为精磨盘，可以在很短的时间内进行从粗磨到精磨的转换，结构简单，设备成本低，转换速度快。

3、粗磨时和精磨时采用无杆气缸对研磨部件进行推进，升降方式简单，零件价格较低；抛光时通过丝杆组件对抛光部件进行推进，由于丝杆的精度高于气缸，可保证更高的升降精度。

4、用于喷抛光液的喷液管设有多个，可提高喷洒均匀性，提高抛光效果。

5、多个激光测距传感器可检测晶圆上多点的厚度，方便得知减薄抛光后的晶圆厚度均一性。

附图说明

图1示出了本申请实施例整体立体图。

图2示出了本申请实施例不显示顶架和底架的贴胶单元立体图。

图3示出了本申请实施例贴胶单元一局部立体图。

图4示出了本申请实施例贴胶单元另一局部立体图。

图5示出了本申请实施例运输单元立体图。

图6示出了本申请实施例运输单元局部立体图。

图7示出了本申请实施例减薄抛光单元立体图。

图8示出了本申请实施例减薄抛光单元一局部立体图。

图9示出了本申请实施例减薄抛光单元另一局部立体图。

图中标记：贴胶单元-1、顶架-10、底架-11、第一旋转电机-12、托架-121、第一无杆直线气缸-13、第一单轴直线气缸-14、第一横杆-141、第二横杆-142、硅胶板-143、胶布杆-15、第二无杆直线气缸-16、气动夹爪-161、第三无杆直线气缸-17、第二单轴直线气缸-18、吊架-181、固定杆-182、压辊-183、第四无杆直线气缸-19、微型电动气缸-191、切刀-192、运输单元-2、支架-21、第五无杆直线气缸-22、第二旋转电机-23、横座-24、运输盘-25、晶圆槽-251、延伸座-252、第三单轴直线气缸-26、L型板-27、减薄抛光单元-3、底座-31、第一C型座-32、第六无杆直线气缸-321、第三旋转电机-33、组合架-331、第四旋转电机-34、研磨盘-341、第二C型座-35、丝杆电机-351、丝杆座-352、滑块-353、连接杆-354、第五旋转电机-36、抛光轮-37、抛光布-371、挂架-38、挂杆-381、喷液管-382、喷头-383、入料口-384、n型座-39、第四单轴直线气缸-391、激光测距传感器-392、晶圆架-4、晶圆-5、胶布-6。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

如图1~图9所示的一种晶圆减薄抛光装置，包括贴胶单元1、运输单元2、减薄抛光单元3。

贴胶单元1包括顶架10及设于下端的底架11，底架11上设有用于放置多个晶圆5的晶圆架4，底架11一侧设有竖直设置的第一旋转电机12，其输出轴一端设有托架121，托架121上端设有第一无杆直线气缸13，其滑动端上端设有竖直设置的第一单轴直线气缸14，第一单轴直线气缸14输出轴一端设有第一横杆141，第一横杆141一端设有与其垂直的第二横杆142，第二横杆142两端上端面设有一对用于托起晶圆5的硅胶板143，顶架10下方吊设有一个胶布杆15、一对第二无杆直线气缸16、一个第三无杆直线气缸17、一个第四无杆直线气缸19，胶布杆15用于绕设胶布6，第二无杆直线气缸16设于胶布杆15两侧，第二无杆直线气缸16滑动端一侧面设有气动夹爪161，如图4所示，用于拖动胶布6的一气动夹爪161处于夹紧状态，不用于拖动胶布6的另一气动夹爪161处于未夹紧状态，第三无杆直线气缸17设于胶布6拉出部上方，且与胶布6拉出方向平行，第三无杆直线气缸17滑动端下方设有转接块，其一端设有倾斜设置的第二单轴直线气缸18，第二单轴直线气缸18输出轴一端设有吊架181，其下端设有固定杆182，固定杆182外周侧转动配合有用于将胶布6贴在晶圆5正面的压辊183，第四无杆直线气缸19设于胶布杆15一侧，第四无杆直线气缸19滑动端下端设有微型电动气缸191，微型电动气缸191输出轴一端设有用于切断胶布6的切刀192。

运输单元2设于贴胶单元1一侧，用于翻转并运送贴胶后的晶圆5，运输单元2包括一对支架21，支架21上设有一个第五无杆直线气缸22，其滑动端上端设有第二旋转电机23，第二旋转电机23输出轴一端设有横座24，横座24一端设有运输盘25，运输盘25上端面开设有与晶圆5匹配的晶圆槽251，运输盘25外周侧设有多个延伸座252，其上端设有输出轴指向运输盘25轴心的第三单轴直线气缸26，第三单轴直线气缸26输出轴一端设有L型板27，其长边用于限位晶圆5。

减薄抛光单元3设于运输单元2一侧，减薄抛光单元3包括底座31，其上端依次设有第一C型座32、第二C型座35、n型座39，第一C型座32上设有竖直设置的第六无杆直线气缸321，其滑动端一侧设有与其滑动方向垂直的第三旋转电机33，第三旋转电机33输出轴一端设有组合架331，其一侧设有一对输出轴均竖直且向相反方向设置的第四旋转电机34，其输出轴均设有研磨盘341，一研磨盘341为粗磨盘，另一研磨盘341为精磨盘，第二C型座35底部短边上设有竖直设置的丝杆电机351，第二C型座35上部短边一端设有丝杆座352，丝杆电机351输出轴的丝杆转动配合于丝杆座352，所述丝杆上设有滑块353，其一侧面设有连接杆354，连接杆354一端设有竖直设置的第五旋转电机36，其输出轴一端设有抛光轮37，抛光轮37下端装配有抛光布371，第二C型座35两侧还设有一对挂架38，挂架38的上杆下方设有多个挂杆381，挂杆381下端设有喷液管382，喷液管382的喷头383指向晶圆5移动过来之后的抛光位置，喷液管382的入料口384与外部抛光液输入端连接，n型座39上设有第四单轴直线气缸391，其输出轴设有多个竖直设置的激光测距传感器392，用于检测晶圆5厚度均一性。

工作方式：

首先在晶圆架4上装满晶圆5，并确保每个晶圆5都是正面朝上。

通过第一无杆直线气缸13移动第一单轴直线气缸14，使硅胶板143移到一晶圆5下方，启动第一单轴直线气缸14，通过硅胶板143顶起晶圆5，通过第一无杆直线气缸13移出晶圆5，通过第一单轴直线气缸14升起晶圆5，使其靠近胶布6。

通过一气动夹爪161夹持胶布6一端，通过该气动夹爪161对应的第二无杆直线气缸16拉动胶布6，使其覆盖晶圆5上方，启动第二单轴直线气缸18，推动压辊183接触晶圆5，通过第三无杆直线气缸17带动压辊183移动，使胶布6完全贴合于晶圆5，通过另一个第二无杆直线气缸16将另一个气动夹爪161移到第四无杆直线气缸19一侧，即晶圆5外的一侧，启动该气动夹爪161夹住胶布6，通过微型电动气缸191推动切刀192下降，使其接触胶布6，启动第四无杆直线气缸19，切断胶布6，通过第一单轴直线气缸14降下晶圆5。

通过两个气动夹爪161循环往复夹持胶布6后移动，可连续对各晶圆5进行贴胶。

一晶圆5贴胶完成后，启动第一旋转电机12，将晶圆5转向运输单元2的方向，通过第五无杆直线气缸22将第二旋转电机23移动到靠近贴胶单元1的位置，启动第二旋转电机23，转动运输盘25，使晶圆槽251竖直向下时，其轴心与晶圆5的轴心重合，晶圆5进入晶圆槽251后，启动所有第三单轴直线气缸26，推动L型板27，防止晶圆5掉落。

启动第二旋转电机23，使晶圆5朝上，且此时一部分胶布6位于晶圆5和晶圆槽251底壁之间，另一部分胶布6，即晶圆5外周侧的胶布填满晶圆5和晶圆槽251内周侧之间的空隙，起到保护作用。

通过第五无杆直线气缸22将晶圆5依次运输到减薄、抛光、测试厚度的工位。

启动所有第三单轴直线气缸26，拉回L型板27，使整个晶圆5背面朝上。

晶圆5移动到减薄工位时，通过第三旋转电机33旋转组合架331，将粗磨盘朝下，启动其对应的第四旋转电机34，使粗磨盘旋转，通过第六无杆直线气缸321按预定速度降下粗磨盘，对晶圆5进行打磨，粗磨结束后，通过第三旋转电机33旋转组合架331，将精磨盘朝下，启动其对应的第四旋转电机34，使精磨盘旋转，启动其对应的第四旋转电机34，通过第六无杆直线气缸321按预定速度降下精磨盘，对晶圆5进行打磨。

精磨结束后，继续移动晶圆5到抛光轮37下方，启动第五旋转电机36，通过丝杆电机351按预定速度降下抛光轮37，用抛光布371对晶圆5进行抛光，在抛光的同时，通过喷液管382向晶圆5表面喷洒抛光液。

抛光结束后，继续移动晶圆5到激光测距传感器392下方，启动第四单轴直线气缸391推拉激光测距传感器392，检测晶圆5上多点的距离，即可得到晶圆5上多点的厚度。

如晶圆5达到了减薄抛光要求，且厚度均一性达标，即可进入后工序，取下晶圆5上的胶布6，储存晶圆5。

以上实施例仅用以说明本申请的技术方案而非对其限制，对于所属领域的普通技术人员而言，对本申请的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换，而不脱离本申请技术方案的精神，其均应涵盖在本申请请求保护的技术方案范围当中。

Claims

1.一种晶圆减薄抛光装置，其特征在于，包括：

贴胶单元（1），包括贴胶组件，用于在晶圆（5）正面贴胶；贴胶单元（1）还包括顶架（10）及设于顶架（10）下端的底架（11），底架（11）上设有晶圆架（4）；贴胶单元（1）还包括用于拾取晶圆（5）的拾取组件，其包括设于底架（11）一侧的第一旋转电机（12），其输出轴一端设有第一无杆直线气缸（13），其滑动端上端设有竖直设置的第一单轴直线气缸（14），第一单轴直线气缸（14）输出轴一端设有一对硅胶板（143），贴胶组件包括用于绕设胶布（6）的胶布杆（15），其两侧设有一对第二无杆直线气缸（16），第二无杆直线气缸（16）滑动端一侧面设有气动夹爪（161），胶布（6）拉出部上方设有第三无杆直线气缸（17），且其与胶布（6）拉出方向平行，第三无杆直线气缸（17）滑动端下方设有倾斜设置的第二单轴直线气缸（18），其输出轴一端设有压辊（183），胶布杆（15）一侧设有第四无杆直线气缸（19），其滑动端下端设有微型电动气缸（191），微型电动气缸（191）输出轴一端设有用于切断胶布（6）的切刀（192），胶布杆（15）、第二无杆直线气缸（16）、第三无杆直线气缸（17）、第四无杆直线气缸（19）均吊设于顶架（10）下方；

运输单元（2），设于贴胶单元（1）一侧，用于翻转并运送贴胶后的晶圆（5），包括一对支架（21），支架（21）上设有一个第五无杆直线气缸（22），其滑动端上端设有第二旋转电机（23），第二旋转电机（23）输出轴一端设有横座（24），横座（24）一端设有运输盘（25），运输盘（25）上端面开设有与晶圆（5）匹配的晶圆槽（251），运输盘（25）外周侧设有多个延伸座（252），其上端设有输出轴指向运输盘（25）轴心的第三单轴直线气缸（26），其输出轴一端设有L型板（27），其长边用于限位晶圆（5）；

减薄抛光单元（3），设于运输单元（2）一侧，包括竖直设置的第六无杆直线气缸（321），其滑动端一侧设有与其滑动方向垂直的第三旋转电机（33），第三旋转电机（33）输出轴一端设有组合架（331），其上设有一对输出轴均竖直且向相反方向设置的第四旋转电机（34），其输出轴均设有研磨盘（341），一研磨盘（341）为粗磨盘，另一研磨盘（341）为精磨盘，第六无杆直线气缸（321）一侧设有丝杆升降组件，其丝杆上设有滑块（353），滑块（353）一侧面设有竖直设置的第五旋转电机（36），其输出轴一端设有抛光轮（37），抛光轮（37）下端装配有抛光布（371），丝杆升降组件两侧设有两组喷液管（382），喷液管（382）的喷头（383）指向抛光布（371）下方的抛光位置，丝杆升降组件一侧还设有第四单轴直线气缸（391），其输出轴设有多个竖直设置的激光测距传感器（392）。

2.根据权利要求1所述的晶圆减薄抛光装置，其特征在于，第一单轴直线气缸（14）输出轴一端设有第一横杆（141），第一横杆（141）一端设有与其垂直的第二横杆（142），硅胶板（143）设于第二横杆（142）两端上端面。

3.根据权利要求1所述的晶圆减薄抛光装置，其特征在于，第二单轴直线气缸（18）输出轴一端设有吊架（181），其下端设有固定杆（182），压辊（183）转动配合于固定杆（182）外周侧。

4.根据权利要求1所述的晶圆减薄抛光装置，其特征在于，减薄抛光单元（3）包括底座（31），其上端依次设有第一C型座（32）、第二C型座（35）、n型座（39），第六无杆直线气缸（321）设于第一C型座（32）上，丝杆升降组件包括设于第二C型座（35）底部短边上的丝杆电机（351），以及设于第二C型座（35）上部短边一端的丝杆座（352），丝杆电机（351）输出轴的丝杆转动配合于丝杆座（352），第二C型座（35）两侧设有挂架（38），挂架（38）的上杆下方设有多个挂杆（381），喷液管（382）设于挂杆（381）下端，第四单轴直线气缸（391）设于n型座（39）上。

5.根据权利要求1所述的晶圆减薄抛光装置，其特征在于，滑块（353）一侧面设有连接杆（354），第五旋转电机（36）设于连接杆（354）一端。