CN116160357A - 一种晶圆研磨用承载盘组件 - Google Patents

Abstract

本发明属于晶圆研磨技术领域，且公开了一种晶圆研磨用承载盘组件，包括底座，所述底座的顶端等角度固定安装有支撑架，所述支撑架的顶端均安装有固定导轨，所述固定导轨的上方均设有置物板，所述置物板和固定导轨以及支撑架的数量相同且数量均为八个。本发明通过置物板的相互靠近以及联动组件的联动作用，实现了在未进行研磨操作时，多个置物板围成的顶端承载盘面积明显大于晶圆的面积，方便进行晶圆的放置，而在进行晶圆的研磨时可通过多个置物板的相对靠近实现顶端承载面积的减小并趋近于晶圆的面积，实现晶圆的相对限位，有效避免了传统装置缺乏一定限位固定导致晶圆研磨时容易出现偏移的问题，提高晶圆的研磨效果。

Description

一种晶圆研磨用承载盘组件

技术领域

本发明属于晶圆研磨技术领域，具体为一种晶圆研磨用承载盘组件。

背景技术

晶圆是指制作硅半导体电路所用的硅晶片，其原始材料是硅。高纯度的多晶硅溶解后掺入硅晶体晶种，然后慢慢拉出，形成圆柱形的单晶硅。硅晶棒在经过研磨，抛光，切片后，形成硅晶圆片，也就是晶圆。随着集成电路制造技术的不断发展，芯片特征尺寸越来越小，互连层数越来越多，晶圆直径也不断增大。要实现多层布线，晶圆表面必须具有极高的平整度、光滑度和洁净度，而化学机械抛光是目前最有效的晶圆平坦化技术，在晶圆的加工过程中，需进行多次化学抛光，在抛光过程中需要使用到研磨装置辅助对晶圆进行抛光。

常规的晶圆研磨方法均是将待研磨的晶圆放置在承载盘的上方，并控制研磨盘下移将研磨盘与晶圆之间进行接触，并给予合适的压力后，通过控制研磨片以及承载盘之间相对旋转来实现研磨操作，但在实际研磨过程中，由于晶圆是直接放置在研磨盘上方的，并无任何限位固定措施，仅依靠顶端的压力实现晶圆的相对固定，在研磨开始前发生的震动以及研磨时的震动以及晶圆底端摩擦力的减小均会导致晶圆出现位移，进而导致晶圆的偏移，影响晶圆的研磨效果。

在晶圆研磨开始前和研磨结束后，均需要控制晶圆的移动使其底端与承载盘相接触或底端离开承载盘，由于晶圆的厚度较薄，且表面较为光滑，难以将其直接取出，现有技术中一般依靠真空吸盘从上方对晶圆进行吸附，但在吸附过程中需要施加合适的力量才能保持真空吸盘表面不会被划伤，所以如何对晶圆的取出进行辅助，方便晶圆拿出的同时减少划伤是至关重要的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种晶圆研磨用承载盘组件，以解决上述背景技术中提出的问题。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种晶圆研磨用承载盘组件，包括底座，所述底座的顶端等角度固定安装有支撑架，所述支撑架的顶端均安装有固定导轨，所述固定导轨的上方均设有置物板，所述置物板和固定导轨以及支撑架的数量相同且数量均为八个，所述置物板的底端安装有联动组件，所述联动组件与固定导轨之间活动卡接，所述底座的上方设有位于置物板下方的转盘，所述置物板等角度分布在转盘的上方，所述转盘的上方设有真空吸盘，所述真空吸盘位于八个置物板组成的圆槽内部，所述联动组件的另一端与转盘底端的外侧面相连接，所述联动组件的数量与置物板的数量相同且与转盘底端的外侧面相连接。

在实际使用前，可将底座放置在平整的地面或桌面上保持其水平，并根据需要固定的晶圆大小设定凸轮分割器的单次旋转角度，完成晶圆研磨前的准备。

作为本发明进一步的技术方案，所述置物板顶端靠近外侧面的位置上开设有通孔，所述置物板的内侧面通过魔术贴粘接有缓冲垫。

作为本发明进一步的技术方案，八个所述置物板侧面相互接触时，八个置物板的外侧面和内侧面均围成圆形，且内部圆槽的内侧面与真空吸盘的外侧面相接触。

在进行晶圆研磨操作前，需根据晶圆的大小选取合适尺寸的缓冲垫，并将其与置物板的内侧面之间进行粘接，安装完缓冲垫后需保持八个置物板围成内外两个同心圆时，即八个缓冲垫组成的圆形直径接近晶圆的直径大小完成适应性调整。

作为本发明进一步的技术方案，所述联动组件包括卡块，所述卡块的底端与置物板底端的中部相连接，所述卡块与固定导轨之间活动卡接，所述卡块远离置物板的一端均固定安装有固定座。

作为本发明进一步的技术方案，所述固定座远离卡块的一端通过转轴活动连接有连杆，所述连杆的另一端通过转轴与转盘底端靠近外侧面的位置上相连接，所述连杆相对固定座和转盘摆动。

作为本发明进一步的技术方案，所述转盘的底端等角度固定安装有延长杆，所述延长杆的底端固定安装有固定板，所述固定板的下方设有凸轮分割器，所述凸轮分割器的输出端与固定板底端的中部相连接。

作为本发明进一步的技术方案，所述底座顶端的中部固定安装有伺服电机，所述伺服电机位于凸轮分割器的正下方，所述伺服电机的输出端与凸轮分割器的输入端相连接。

在进行晶圆的研磨操作时，可通过将晶圆放置在八个置物板的上方，并保持八个置物板处于相互远离即张开状态，此时通过开启伺服电机并通过凸轮分割器的作用即可带动固定板转动，并通过延长杆带动转盘转动一定的角度，通过控制转盘的逆时针旋转，即可带动连杆发生摆动，此时连杆与通孔外侧面之间的夹角随之减小，并给予固定座向内侧面的拉力，此时卡块随之相对固定导轨滑动，即靠近转盘的外侧面方向进行滑动，并带动置物板朝内侧面进行位移，此时八个置物板随之相对靠近直至八个置物板的侧面相互接触，此时即可对顶端的晶圆进行限位固定，完成固定过程。

通过设置有多个分体式的置物板，并通过置物板的相互靠近以及联动组件的联动作用，实现了在未进行研磨操作时，多个置物板围成的顶端承载盘面积明显大于晶圆的面积，方便进行晶圆的放置，而在进行晶圆的研磨时可通过多个置物板的相对靠近实现顶端承载面积的减小并趋近于晶圆的面积，实现晶圆的相对限位，有效避免了传统装置缺乏一定限位固定导致晶圆研磨时容易出现偏移的问题，提高晶圆的研磨效果。

作为本发明进一步的技术方案，所述转盘底端靠近中部的位置上开设有限位环槽，所述真空吸盘的底端固定安装有螺纹杆，所述转盘底端的中部固定安装有螺纹套。

作为本发明进一步的技术方案，所述螺纹套的内侧面与螺纹杆的外侧面螺纹连接，所述螺纹杆的底端固定安装有限位块，所述螺纹杆的顶端贯穿转盘的顶端且与真空吸盘的底端相连接，所述螺纹杆底端的左右两侧均固定安装有限位块。

作为本发明进一步的技术方案，所述限位环槽内腔的左右两侧均活动卡接有限位柱，所述限位柱的底端均固定安装有纵向导轨，所述纵向导轨的内侧面与限位块之间活动卡接，所述限位环槽可相对限位柱转动，所述纵向导轨位于延长杆的内侧面。

当需要进行晶圆的研磨时，即八个置物板相对靠近围成圆形时，由于此时转盘的逆时针旋转可同步带动螺纹套的逆时针转动，当螺纹套逆时针转动时与其螺纹连接有螺纹杆随即受到作用力，并在限位块与纵向导轨的导向作用向随之下降，并带动真空吸盘下降，此时真空吸盘的顶端将低于置物板的顶端，而在完成研磨并进行卸料时，通过顺时针转动转盘，此时多个置物板随之相对远离，解除对晶圆限位的同时，此时螺纹杆随之向上位移，并带动真空吸盘向上位移，直至真空吸盘的顶端凸出置物板的顶端，此时即可对晶圆的底端施加压力，并将晶圆抬起，完成晶圆的自动抬升，辅助晶圆的取出。

通过利用对晶圆进行限位固定时的动作进行反向利用，利用转盘的顺时针旋转配合联动组件的联动，实现多个置物板的自动远离，进而解除晶圆侧边限位固定的同时，可实现真空吸盘的自动上升，使得晶圆底端受力自动抬升，同时侧边限位解除，此时即可直接从晶圆的底端拿取晶圆，可不使用顶端进行吸盘固定的方式进行拿取，可有效避免传统从顶端进行吸取固定的方式所导致的划伤问题，可有效减少划伤发生的可能，提高晶圆品质。

本发明的有益效果如下：

1、本发明通过设置有多个分体式的置物板，并通过置物板的相互靠近以及联动组件的联动作用，实现了在未进行研磨操作时，多个置物板围成的顶端承载盘面积明显大于晶圆的面积，方便进行晶圆的放置，而在进行晶圆的研磨时可通过多个置物板的相对靠近实现顶端承载面积的减小并趋近于晶圆的面积，实现晶圆的相对限位，有效避免了传统装置缺乏一定限位固定导致晶圆研磨时容易出现偏移的问题，提高晶圆的研磨效果。

2、本发明通过利用对晶圆进行限位固定时的动作进行反向利用，利用转盘的顺时针旋转配合联动组件的联动，实现多个置物板的自动远离，进而解除晶圆侧边限位固定的同时，可实现真空吸盘的自动上升，使得晶圆底端受力自动抬升，同时侧边限位解除，此时即可直接从晶圆的底端拿取晶圆，可不使用顶端进行吸盘固定的方式进行拿取，可有效避免传统从顶端进行吸取固定的方式所导致的划伤问题，可有效减少划伤发生的可能，提高晶圆品质。

附图说明

图1为本发明整体结构的示意图；

图2为本发明底座结构的分解示意图；

图3为本发明延长杆和转盘结构的分解示意图；

图4为本发明转盘和限位块以及纵向导轨结构的分解示意图；

图5为本发明内部结构的剖视示意图；

图6为本发明置物板底端结构的示意图；

图7为本发明固定导轨和联动组件结构的分解示意图。

图中：1、底座；2、支撑架；3、固定导轨；4、伺服电机；5、凸轮分割器；6、固定板；7、延长杆；8、转盘；9、螺纹套；10、限位环槽；11、限位柱；12、纵向导轨；13、螺纹杆；14、限位块；15、真空吸盘；16、置物板；17、缓冲垫；18、通孔；19、联动组件；191、卡块；192、固定座；193、连杆。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1至图7所示，本发明实施例中，一种晶圆研磨用承载盘组件，包括底座1，底座1的顶端等角度固定安装有支撑架2，支撑架2的顶端均安装有固定导轨3，固定导轨3的上方均设有置物板16，置物板16和固定导轨3以及支撑架2的数量相同且数量均为八个，置物板16的底端安装有联动组件19，联动组件19与固定导轨3之间活动卡接，底座1的上方设有位于置物板16下方的转盘8，置物板16等角度分布在转盘8的上方，转盘8的上方设有真空吸盘15，真空吸盘15位于八个置物板16组成的圆槽内部，联动组件19的另一端与转盘8底端的外侧面相连接，联动组件19的数量与置物板16的数量相同且与转盘8底端的外侧面相连接。

在实际使用前，可将底座1放置在平整的地面或桌面上保持其水平，并根据需要固定的晶圆大小设定凸轮分割器5的单次旋转角度，完成晶圆研磨前的准备。

如图1和图2以及图5所示，置物板16顶端靠近外侧面的位置上开设有通孔18，置物板16的内侧面通过魔术贴粘接有缓冲垫17，八个置物板16侧面相互接触时，八个置物板16的外侧面和内侧面均围成圆形，且内部圆槽的内侧面与真空吸盘15的外侧面相接触。

在进行晶圆研磨操作前，需根据晶圆的大小选取合适尺寸的缓冲垫17，并将其与置物板16的内侧面之间进行粘接，安装完缓冲垫17后需保持八个置物板16围成内外两个同心圆时，即八个缓冲垫17组成的圆形直径接近晶圆的直径大小完成适应性调整。

如图3和图4以及图6和图7所示，联动组件19包括卡块191，卡块191的底端与置物板16底端的中部相连接，卡块191与固定导轨3之间活动卡接，卡块191远离置物板16的一端均固定安装有固定座192，固定座192远离卡块191的一端通过转轴活动连接有连杆193，连杆193的另一端通过转轴与转盘8底端靠近外侧面的位置上相连接，连杆193相对固定座192和转盘8摆动，转盘8的底端等角度固定安装有延长杆7，延长杆7的底端固定安装有固定板6，固定板6的下方设有凸轮分割器5，凸轮分割器5的输出端与固定板6底端的中部相连接，底座1顶端的中部固定安装有伺服电机4，伺服电机4位于凸轮分割器5的正下方，伺服电机4的输出端与凸轮分割器5的输入端相连接。

实施例一：

在进行晶圆的研磨操作时，可通过将晶圆放置在八个置物板16的上方，并保持八个置物板16处于相互远离即张开状态，此时通过开启伺服电机4并通过凸轮分割器5的作用即可带动固定板6转动，并通过延长杆7带动转盘8转动一定的角度，通过控制转盘8的逆时针旋转，即可带动连杆193发生摆动，此时连杆193与通孔18外侧面之间的夹角随之减小，并给予固定座192向内侧面的拉力，此时卡块191随之相对固定导轨3滑动，即靠近转盘8的外侧面方向进行滑动，并带动置物板16朝内侧面进行位移，此时八个置物板16随之相对靠近直至八个置物板16的侧面相互接触，此时即可对顶端的晶圆进行限位固定，完成固定过程。

通过设置有多个分体式的置物板16，并通过置物板16的相互靠近以及联动组件19的联动作用，实现了在未进行研磨操作时，多个置物板16围成的顶端承载盘面积明显大于晶圆的面积，方便进行晶圆的放置，而在进行晶圆的研磨时可通过多个置物板16的相对靠近实现顶端承载面积的减小并趋近于晶圆的面积，实现晶圆的相对限位，有效避免了传统装置缺乏一定限位固定导致晶圆研磨时容易出现偏移的问题，提高晶圆的研磨效果。

如图2和图3以及图4和图5所示，转盘8底端靠近中部的位置上开设有限位环槽10，真空吸盘15的底端固定安装有螺纹杆13，转盘8底端的中部固定安装有螺纹套9，螺纹套9的内侧面与螺纹杆13的外侧面螺纹连接，螺纹杆13的底端固定安装有限位块14，螺纹杆13的顶端贯穿转盘8的顶端且与真空吸盘15的底端相连接，螺纹杆13底端的左右两侧均固定安装有限位块14，限位环槽10内腔的左右两侧均活动卡接有限位柱11，限位柱11的底端均固定安装有纵向导轨12，纵向导轨12的内侧面与限位块14之间活动卡接，限位环槽10可相对限位柱11转动，纵向导轨12位于延长杆7的内侧面。

实施例二：

当需要进行晶圆的研磨时，即八个置物板16相对靠近围成圆形时，由于此时转盘8的逆时针旋转可同步带动螺纹套9的逆时针转动，当螺纹套9逆时针转动时与其螺纹连接有螺纹杆13随即受到作用力，并在限位块14与纵向导轨12的导向作用向随之下降，并带动真空吸盘15下降，此时真空吸盘15的顶端将低于置物板16的顶端，而在完成研磨并进行卸料时，通过顺时针转动转盘8，此时多个置物板16随之相对远离，解除对晶圆限位的同时，此时螺纹杆13随之向上位移，并带动真空吸盘15向上位移，直至真空吸盘15的顶端凸出置物板16的顶端，此时即可对晶圆的底端施加压力，并将晶圆抬起，完成晶圆的自动抬升，辅助晶圆的取出。

通过利用对晶圆进行限位固定时的动作进行反向利用，利用转盘8的顺时针旋转配合联动组件19的联动，实现多个置物板16的自动远离，进而解除晶圆侧边限位固定的同时，可实现真空吸盘15的自动上升，使得晶圆底端受力自动抬升，同时侧边限位解除，此时即可直接从晶圆的底端拿取晶圆，可不使用顶端进行吸盘固定的方式进行拿取，可有效避免传统从顶端进行吸取固定的方式所导致的划伤问题，可有效减少划伤发生的可能，提高晶圆品质。

工作原理及使用流程：

在进行晶圆研磨操作前，需根据晶圆的大小选取合适尺寸的缓冲垫17，并将其与置物板16的内侧面之间进行粘接，安装完缓冲垫17后需保持八个置物板16围成内外两个同心圆时，即八个缓冲垫17组成的圆形直径接近晶圆的直径大小完成适应性调整；

在进行晶圆的研磨操作时，可通过将晶圆放置在八个置物板16的上方，并保持八个置物板16处于相互远离即张开状态，此时通过开启伺服电机4并通过凸轮分割器5的作用即可带动固定板6转动，并通过延长杆7带动转盘8转动一定的角度，通过控制转盘8的逆时针旋转，即可带动连杆193发生摆动，此时连杆193与通孔18外侧面之间的夹角随之减小，并给予固定座192向内侧面的拉力，此时卡块191随之相对固定导轨3滑动，即靠近转盘8的外侧面方向进行滑动，并带动置物板16朝内侧面进行位移，此时八个置物板16随之相对靠近直至八个置物板16的侧面相互接触，此时即可对顶端的晶圆进行限位固定，完成固定过程；

当需要进行晶圆的研磨时，即八个置物板16相对靠近围成圆形时，由于此时转盘8的逆时针旋转可同步带动螺纹套9的逆时针转动，当螺纹套9逆时针转动时与其螺纹连接有螺纹杆13随即受到作用力，并在限位块14与纵向导轨12的导向作用向随之下降，并带动真空吸盘15下降，此时真空吸盘15的顶端将低于置物板16的顶端，而在完成研磨并进行卸料时，通过顺时针转动转盘8，此时多个置物板16随之相对远离，解除对晶圆限位的同时，此时螺纹杆13随之向上位移，并带动真空吸盘15向上位移，直至真空吸盘15的顶端凸出置物板16的顶端，此时即可对晶圆的底端施加压力，并将晶圆抬起，完成晶圆的自动抬升，辅助晶圆的取出。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种晶圆研磨用承载盘组件，包括底座（1），其特征在于：所述底座（1）的顶端等角度固定安装有支撑架（2），所述支撑架（2）的顶端均安装有固定导轨（3），所述固定导轨（3）的上方均设有置物板（16），所述置物板（16）和固定导轨（3）以及支撑架（2）的数量相同且数量均为八个，所述置物板（16）的底端安装有联动组件（19），所述联动组件（19）与固定导轨（3）之间活动卡接，所述底座（1）的上方设有位于置物板（16）下方的转盘（8），所述置物板（16）等角度分布在转盘（8）的上方，所述转盘（8）的上方设有真空吸盘（15），所述真空吸盘（15）位于八个置物板（16）组成的圆槽内部，所述联动组件（19）的另一端与转盘（8）底端的外侧面相连接，所述联动组件（19）的数量与置物板（16）的数量相同且与转盘（8）底端的外侧面相连接。

2.根据权利要求1所述的一种晶圆研磨用承载盘组件，其特征在于：所述置物板（16）顶端靠近外侧面的位置上开设有通孔（18），所述置物板（16）的内侧面通过魔术贴粘接有缓冲垫（17）。

3.根据权利要求1所述的一种晶圆研磨用承载盘组件，其特征在于：八个所述置物板（16）侧面相互接触时，八个置物板（16）的外侧面和内侧面均围成圆形，且内部圆槽的内侧面与真空吸盘（15）的外侧面相接触。

4.根据权利要求1所述的一种晶圆研磨用承载盘组件，其特征在于：所述联动组件（19）包括卡块（191），所述卡块（191）的底端与置物板（16）底端的中部相连接，所述卡块（191）与固定导轨（3）之间活动卡接，所述卡块（191）远离置物板（16）的一端均固定安装有固定座（192）。

5.根据权利要求4所述的一种晶圆研磨用承载盘组件，其特征在于：所述固定座（192）远离卡块（191）的一端通过转轴活动连接有连杆（193），所述连杆（193）的另一端通过转轴与转盘（8）底端靠近外侧面的位置上相连接，所述连杆（193）相对固定座（192）和转盘（8）摆动。

6.根据权利要求1所述的一种晶圆研磨用承载盘组件，其特征在于：所述转盘（8）的底端等角度固定安装有延长杆（7），所述延长杆（7）的底端固定安装有固定板（6），所述固定板（6）的下方设有凸轮分割器（5），所述凸轮分割器（5）的输出端与固定板（6）底端的中部相连接。

7.根据权利要求6所述的一种晶圆研磨用承载盘组件，其特征在于：所述底座（1）顶端的中部固定安装有伺服电机（4），所述伺服电机（4）位于凸轮分割器（5）的正下方，所述伺服电机（4）的输出端与凸轮分割器（5）的输入端相连接。

8.根据权利要求1所述的一种晶圆研磨用承载盘组件，其特征在于：所述转盘（8）底端靠近中部的位置上开设有限位环槽（10），所述真空吸盘（15）的底端固定安装有螺纹杆（13），所述转盘（8）底端的中部固定安装有螺纹套（9）。

9.根据权利要求8所述的一种晶圆研磨用承载盘组件，其特征在于：所述螺纹套（9）的内侧面与螺纹杆（13）的外侧面螺纹连接，所述螺纹杆（13）的底端固定安装有限位块（14），所述螺纹杆（13）的顶端贯穿转盘（8）的顶端且与真空吸盘（15）的底端相连接，所述螺纹杆（13）底端的左右两侧均固定安装有限位块（14）。

10.根据权利要求9所述的一种晶圆研磨用承载盘组件，其特征在于：所述限位环槽（10）内腔的左右两侧均活动卡接有限位柱（11），所述限位柱（11）的底端均固定安装有纵向导轨（12），所述纵向导轨（12）的内侧面与限位块（14）之间活动卡接，所述限位环槽（10）可相对限位柱（11）转动，所述纵向导轨（12）位于延长杆（7）的内侧面。

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