CN116587160A - 一种用于晶圆研磨抛光的辅助设备 - Google Patents

一种用于晶圆研磨抛光的辅助设备 Download PDF

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王永光
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Abstract

本发明属于晶圆研磨技术领域，且公开了一种用于晶圆研磨抛光的辅助设备，包括底座和研磨套，所述底座的顶部固定连接有支撑管，所述支撑管的顶面固定连通有连通套，所述连通套固定连接在研磨套的底面上。本发明通过在晶圆放置密封气孔下，实现连通套中的空间体积扩大从而降低内部气压，使得晶圆上下面在压力差下吸附固定，同时在气压继续增加下打开压力阀，并将多余压力下的气体通入到侧压机构中，配合侧压机构中的弧面夹紧板，使得环绕分布的多组夹紧板同时动作并从晶圆侧边处压紧，实现晶圆的侧面夹紧固定，综合提高了晶圆的实际固定效果，避免摩擦研磨下造成晶圆偏移转动，大大提高了实际晶圆研磨抛光的稳定，使用效果好。

Description

一种用于晶圆研磨抛光的辅助设备
技术领域
本发明属于晶圆研磨技术领域，具体为一种用于晶圆研磨抛光的辅助设备。
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。国内晶圆生产线以 8英寸和 12 英寸为主,针对晶圆的加工处理，通常需要进行研磨处理。
现有技术组中的晶圆研磨抛光的辅助设备，在使用过程中，通常将晶圆置于研磨套中，并配合顶部向下移动的研磨板进行旋转研磨，且在研磨过程中通过底部的吸盘将放置的晶圆片吸附固定，然而在实际使用过程中，底部吸附稳定性一般，在研磨过程中摩擦力较大的情况下，容易使得晶圆片出现偏转甚至吸附脱离，实际晶圆研磨抛光过程的稳定性不佳，且在实际研磨过程中会产生大量研磨粉尘，使得研磨装置以及研磨环境污染，造成研磨装置活动间隙中集尘，且表面集尘脏污，需要后续进行人工清洁，实际使用效果不佳。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于晶圆研磨抛光的辅助设备，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：一种用于晶圆研磨抛光的辅助设备，包括底座和研磨套，所述底座的顶部固定连接有支撑管，所述支撑管的顶面固定连通有连通套，所述连通套固定连接在研磨套的底面上，所述研磨套的底面开设有气孔，所述研磨套的侧面开设有侧口，所述研磨套的侧面固定安装有侧压机构，所述侧压机构的底面固定连通有中间管，所述中间管的下端固定连通有连通环，所述支撑管的内部套设有抽吸机构，所述抽吸机构的底面固定连接有一号弹簧，所述一号弹簧固定连接在底座的顶面且位于支撑管的内部，所述支撑管的外表面固定连接有连接杆，所述连接杆的端面固定连接有固定管，所述固定管的内部固定连接有二号弹簧，所述二号弹簧的下端固定连接有活动杆，所述活动杆的下端穿过固定管并与抽吸机构固定连接，所述底座的顶面固定安装有气泵，所述气泵与固定管之间固定连通有气管，所述固定管外表面的下方固定连通有连接管，所述连接管的上端与连通环固定连通，所述连接管的外侧固定安装有压力阀，所述研磨套的外表面开设有通孔，所述研磨套的外表面固定连接有收集机构，所述收集机构与通孔相连通，所述底座的侧面固定连接有安装架，所述安装架的内部升降安装有研磨机构。
优选的，所述抽吸机构包括套杆、侧杆、活动头、安装环槽和密封环，所述套杆位于支撑管的内部，所述活动头固定安装在套杆的顶部，所述侧杆固定连接在套杆的侧面上，所述安装环槽开设在活动头的外表面上，所述密封环固定套接在安装环槽的内部，所述套杆的底面与一号弹簧固定连接。
优选的，所述支撑管的外表面开设有滑槽，所述滑槽的内表面与侧杆活动套接，所述活动杆固定在侧杆的顶面上。
优选的，所述活动杆为“T型杆”，所述活动杆的上端位于固定管的内部，所述活动杆的外表面与固定管活动套接。
优选的，所述固定管的顶面固定连通有软管，所述软管的活动端螺纹套接有密封杆。
优选的，所述侧压机构包括固定套、推板、三号弹簧、推杆和夹紧板，所述固定套固定连接在研磨套的外表面上其与侧口相连通，所述三号弹簧固定连接在固定套的内部，所述推板活动套接在固定套的内部且与三号弹簧固定连接，所述推杆固定连接在推板的侧面上，所述夹紧板固定连接在推杆的端面上且位于侧口中。
优选的，所述研磨套的内部开设有环槽，所述研磨套的内壁开设有缺口，所述缺口和侧口交替分布，所述缺口与环槽相连通，所述环槽和通孔相连通。
优选的，所述收集机构包括侧管、安装套、风扇、螺纹套、过滤板和连接环，所述侧管固定连接在研磨套的外表面上其与通孔相连通，所述安装套固定连通在侧管的端面上，所述风扇安装在安装套的内部，所述螺纹套螺纹套接在安装套的端面上，所述过滤板活动套接在安装套的内部，所述连接环固定连接在螺纹套和过滤板之间。
本发明的有益效果如下：
1、本发明通过利用气泵提供压力空气，并配合固定管推动内部的活动杆移动，且实现支撑管中抽吸机构的移动控制，在晶圆放置密封气孔下，实现连通套中的空间体积扩大从而降低内部气压，使得晶圆上下面在压力差下吸附固定，同时在气压继续增加下打开压力阀，并将多余压力下的气体通入到侧压机构中，配合侧压机构中的弧面夹紧板，使得环绕分布的多组夹紧板同时动作并从晶圆侧边处压紧，实现晶圆的侧面夹紧固定，综合提高了晶圆的实际固定效果，避免摩擦研磨下造成晶圆偏移转动，大大提高了实际晶圆研磨抛光的稳定，使用效果好。
2、本发明通过利用气泵提供压力空气，并在固定管的顶部固定连通软管，且使得软管的一端螺纹套接密封杆，在晶圆研磨前，通过启动气泵并打开密封杆，使得泵入的气体进入到固定管中后直接通入到软管中，且通过握持软管对研磨套进行气动吹扫，使得研磨套内部洁净，避免残留的固体杂质颗粒影响晶圆的放置水平，提高实际晶圆的放置效果，从而进一步保证研磨抛光质量的稳定。
3、本发明通过利用在研磨套内部开设的环槽和缺口，使得套接在研磨套内部的研磨机构大致密封住研磨套的顶部，从而使得研磨产生的粉尘集中在环槽中，且配合研磨套一侧连通的收集机构，利用收集机构中的风扇抽吸空气，从而使得环槽中的粉尘通过缺口和通孔吸出，环境洁净空气通过研磨套顶部间隙补入，且从研磨套吸出的粉尘集中过来收集在安装套中，避免粉尘飞扬在研磨环境处，使得研磨装置表面洁净，空气清新，使用效果好。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明研磨套和支撑管的剖视示意图；
图3为本发明抽吸机构的爆炸示意图；
图4为本发明固定管和活动杆之间的爆炸示意图；
图5为本发明研磨套的剖视示意图；
图6为本发明连通环和侧压机构的爆炸示意图；
图7为本发明侧压机构的爆炸示意图；
图8为本发明收集机构的爆炸示意图。
图中：1、底座；2、安装架；3、研磨机构；4、支撑管；5、连通套；6、研磨套；7、气孔；8、滑槽；9、一号弹簧；10、抽吸机构；101、套杆；102、侧杆；103、活动头；104、安装环槽；105、密封环；11、连接杆；12、固定管；13、活动杆；14、二号弹簧；15、气泵；16、气管；17、连接管；18、压力阀；19、侧压机构；191、固定套；192、推板；193、三号弹簧；194、推杆；195、夹紧板；20、中间管；21、连通环；22、侧口；23、软管；24、密封杆；25、环槽；26、缺口；27、通孔；28、收集机构；281、侧管；282、安装套；283、风扇；284、螺纹套；285、过滤板；286、连接环。
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8所示，本发明实施例提供了一种用于晶圆研磨抛光的辅助设备，包括底座1和研磨套6，底座1的顶部固定连接有支撑管4，支撑管4的顶面固定连通有连通套5，连通套5固定连接在研磨套6的底面上，研磨套6的底面开设有气孔7，研磨套6的侧面开设有侧口22，研磨套6的侧面固定安装有侧压机构19，侧压机构19的底面固定连通有中间管20，中间管20的下端固定连通有连通环21，支撑管4的内部套设有抽吸机构10，抽吸机构10的底面固定连接有一号弹簧9，一号弹簧9固定连接在底座1的顶面且位于支撑管4的内部，支撑管4的外表面固定连接有连接杆11，连接杆11的端面固定连接有固定管12，固定管12的内部固定连接有二号弹簧14，二号弹簧14的下端固定连接有活动杆13，活动杆13的下端穿过固定管12并与抽吸机构10固定连接，底座1的顶面固定安装有气泵15，气泵15与固定管12之间固定连通有气管16，固定管12外表面的下方固定连通有连接管17，连接管17的上端与连通环21固定连通，连接管17的外侧固定安装有压力阀18，研磨套6的外表面开设有通孔27，研磨套6的外表面固定连接有收集机构28，收集机构28与通孔27相连通，底座1的侧面固定连接有安装架2，安装架2的内部升降安装有研磨机构3。
第一实施例：如1、图2、图3、图4、图5、图6和图7所示，将晶圆置于研磨套6的内部，并盖住气孔7，启动气泵15，并使得气泵15将气体通过气管16通入到固定管12中，随着固定管12中的气体量增加，气压升高并推动活动杆13下移，同时二号弹簧14拉伸，且随着活动杆13的下移，带动抽吸机构10下移，使得抽吸机构10中的侧杆102带动套杆101沿着支撑管4的内部下移，同时压缩一号弹簧9，并随着套杆101带动活动头103下移，抽吸连通套5中的气体，在气孔7顶部被晶圆密封下，使得连通套5中气压减小，从而使得晶圆上下面形成压力差，使得环境空气将晶圆压紧在研磨套6的内部，且随着气体继续通入，抽吸机构10下行极限位置，活动杆13移动至连接管17的下方，并在气压继续升高下推动压力阀18打开，使得部分气体通入到连接管17中并输送至连通环21中，且位于连通环21中的气体分配至每组侧压机构19中，使得侧压机构19中的固定套191内部气压升高，并推动推板192横移，随着三号弹簧193的拉伸，使得推板192通过推杆194带动夹紧板195移动并从晶圆侧面夹紧，使得研磨机构3下行套入到研磨套6中，并完成旋转研磨和抛光；当研磨前放置晶圆时，先启动气泵15并打开密封杆24，使得进入到固定管12中的气体直接通过软管23吹出，并使得软管23朝向研磨套6中吹扫，将内部固体杂质颗粒吹扫出。
首先，通过利用气泵15提供压力空气，并配合固定管12推动内部的活动杆13移动，且实现支撑管4中抽吸机构10的移动控制，在晶圆放置密封气孔7下，实现连通套5中的空间体积扩大从而降低内部气压，使得晶圆上下面在压力差下吸附固定，同时在气压继续增加下打开压力阀18，并将多余压力下的气体通入到侧压机构19中，配合侧压机构19中的弧面夹紧板195，使得环绕分布的多组夹紧板195同时动作并从晶圆侧边处压紧，实现晶圆的侧面夹紧固定，综合提高了晶圆的实际固定效果，避免摩擦研磨下造成晶圆偏移转动，大大提高了实际晶圆研磨抛光的稳定，使用效果好。
此外，通过利用气泵15提供压力空气，并在固定管12的顶部固定连通软管23，且使得软管23的一端螺纹套接密封杆24，在晶圆研磨前，通过启动气泵15并打开密封杆24，使得泵入的气体进入到固定管12中后直接通入到软管23中，且通过握持软管23对研磨套6进行气动吹扫，使得研磨套6内部洁净，避免残留的固体杂质颗粒影响晶圆的放置水平，提高实际晶圆的放置效果，从而进一步保证研磨抛光质量的稳定。
其中，抽吸机构10包括套杆101、侧杆102、活动头103、安装环槽104和密封环105，套杆101位于支撑管4的内部，活动头103固定安装在套杆101的顶部，侧杆102固定连接在套杆101的侧面上，安装环槽104开设在活动头103的外表面上，密封环105固定套接在安装环槽104的内部，套杆101的底面与一号弹簧9固定连接，通过利用抽吸机构10下移抽吸连通套5中的气体，使得连通套5中气压降低，从而使得晶圆上下面形成气压差，完成晶圆抽吸固定，且通过利用弹性的密封环105提供密封效果，保证上下移动的同时具备良好的抽吸效果。
其中，支撑管4的外表面开设有滑槽8，滑槽8的内表面与侧杆102活动套接，活动杆13固定在侧杆102的顶面上，通过利用侧杆102和滑槽8的套接，保证上下移动时不发生偏转，且通过侧杆102完成活动杆13的连接。
其中，活动杆13为“T型杆”，活动杆13的上端位于固定管12的内部，活动杆13的外表面与固定管12活动套接，通过利用“T型杆”的活动杆13保证顶部大端活动的同时具备良好的密封性，并在移动至下方后与侧面的连接管17一端连通，并在压力增大下打开压力阀18通入多余压力空气。
其中，固定管12的顶面固定连通有软管23，软管23的活动端螺纹套接有密封杆24，通过利用软管23在打开下直接吹出气体，并配合软管23调节吹气风向，实现对研磨套6中的吹扫，避免里面的固体颗粒杂质使得晶圆放置时不水平，保证晶圆放置水平稳定。
其中，侧压机构19包括固定套191、推板192、三号弹簧193、推杆194和夹紧板195，固定套191固定连接在研磨套6的外表面上其与侧口22相连通，三号弹簧193固定连接在固定套191的内部，推板192活动套接在固定套191的内部且与三号弹簧193固定连接，推杆194固定连接在推板192的侧面上，夹紧板195固定连接在推杆194的端面上且位于侧口22中，通过利用侧压机构19内部通入压力空气并推动推板192和推杆194移动，从而使得弧形端面的夹紧板195完成晶圆侧边的夹紧固定，进一步提高固定效果，且三号弹簧193用于便捷复位。
其中，研磨套6的内部开设有环槽25，研磨套6的内壁开设有缺口26，缺口26和侧口22交替分布，缺口26与环槽25相连通，环槽25和通孔27相连通，通过利用环槽25和缺口26在研磨套6中预留存储空间，使得研磨产生的粉尘集中在存储空间中，并配合通孔27排出。
其中，收集机构28包括侧管281、安装套282、风扇283、螺纹套284、过滤板285和连接环286，侧管281固定连接在研磨套6的外表面上其与通孔27相连通，安装套282固定连通在侧管281的端面上，风扇283安装在安装套282的内部，螺纹套284螺纹套接在安装套282的端面上，过滤板285活动套接在安装套282的内部，连接环286固定连接在螺纹套284和过滤板285之间，通过利用收集机构28与通孔27连通，将研磨套6中的粉尘抽出，并配合过滤板285完成过滤收集，且螺纹套284的螺纹套接便于拆卸清理，使用便捷。
第二实施例：1、图2、图5和图8所示，当研磨过程中，启动收集机构28中的风扇283，使得风扇283旋转抽吸侧管281中的空气，从而使得研磨过程中研磨机构套在研磨套6中时，研磨产生的粉尘通过环槽25和缺口26吸入至通孔27中，并吸入至侧管281中，且吸入的粉尘吹出至安装套282中并过滤在过滤板285的内侧，使得环境空气洁净，当需要清理收集的粉尘研磨料时，旋转打开螺纹套284并取出过滤板285进行清理即可。
首先，通过利用在研磨套6内部开设的环槽25和缺口26，使得套接在研磨套6内部的研磨机构大致密封住研磨套6的顶部，从而使得研磨产生的粉尘集中在环槽25中，且配合研磨套6一侧连通的收集机构28，利用收集机构28中的风扇283抽吸空气，从而使得环槽25中的粉尘通过缺口26和通孔27吸出，环境洁净空气通过研磨套6顶部间隙补入，且从研磨套6吸出的粉尘集中过来收集在安装套282中，避免粉尘飞扬在研磨环境处，使得研磨装置表面洁净，空气清新，使用效果好。
工作原理及使用流程：当研磨前放置晶圆时，先启动气泵15并打开密封杆24，使得进入到固定管12中的气体直接通过软管23吹出，并使得软管23朝向研磨套6中吹扫，将内部固体杂质颗粒吹扫出，随后再次密封软管23，将晶圆置于研磨套6的内部，并盖住气孔7，启动气泵15，并使得气泵15将气体通过气管16通入到固定管12中，随着固定管12中的气体量增加，气压升高并推动活动杆13下移，同时二号弹簧14拉伸，且随着活动杆13的下移，带动抽吸机构10下移，使得抽吸机构10中的侧杆102带动套杆101沿着支撑管4的内部下移，同时压缩一号弹簧9，并随着套杆101带动活动头103下移，抽吸连通套5中的气体，在气孔7顶部被晶圆密封下，使得连通套5中气压减小，从而使得晶圆上下面形成压力差，使得环境空气将晶圆压紧在研磨套6的内部，且随着气体继续通入，抽吸机构10下行极限位置，活动杆13移动至连接管17的下方，并在气压继续升高下推动压力阀18打开，使得部分气体通入到连接管17中并输送至连通环21中，且位于连通环21中的气体分配至每组侧压机构19中，使得侧压机构19中的固定套191内部气压升高，并推动推板192横移，随着三号弹簧193的拉伸，使得推板192通过推杆194带动夹紧板195移动并从晶圆侧面夹紧，使得研磨机构3下行套入到研磨套6中，并完成旋转研磨和抛光，当研磨过程中，启动收集机构28中的风扇283，使得风扇283旋转抽吸侧管281中的空气，从而使得研磨过程中研磨机构套在研磨套6中时，研磨产生的粉尘通过环槽25和缺口26吸入至通孔27中，并吸入至侧管281中，且吸入的粉尘吹出至安装套282中并过滤在过滤板285的内侧，使得环境空气洁净，当需要清理收集的粉尘研磨料时，旋转打开螺纹套284并取出过滤板285进行清理即可。
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 (8)

1.一种用于晶圆研磨抛光的辅助设备，包括底座（1）和研磨套（6），其特征在于：所述底座（1）的顶部固定连接有支撑管（4），所述支撑管（4）的顶面固定连通有连通套（5），所述连通套（5）固定连接在研磨套（6）的底面上，所述研磨套（6）的底面开设有气孔（7），所述研磨套（6）的侧面开设有侧口（22），所述研磨套（6）的侧面固定安装有侧压机构（19），所述侧压机构（19）的底面固定连通有中间管（20），所述中间管（20）的下端固定连通有连通环（21），所述支撑管（4）的内部套设有抽吸机构（10），所述抽吸机构（10）的底面固定连接有一号弹簧（9），所述一号弹簧（9）固定连接在底座（1）的顶面且位于支撑管（4）的内部，所述支撑管（4）的外表面固定连接有连接杆（11），所述连接杆（11）的端面固定连接有固定管（12），所述固定管（12）的内部固定连接有二号弹簧（14），所述二号弹簧（14）的下端固定连接有活动杆（13），所述活动杆（13）的下端穿过固定管（12）并与抽吸机构（10）固定连接，所述底座（1）的顶面固定安装有气泵（15），所述气泵（15）与固定管（12）之间固定连通有气管（16），所述固定管（12）外表面的下方固定连通有连接管（17），所述连接管（17）的上端与连通环（21）固定连通，所述连接管（17）的外侧固定安装有压力阀（18），所述研磨套（6）的外表面开设有通孔（27），所述研磨套（6）的外表面固定连接有收集机构（28），所述收集机构（28）与通孔（27）相连通，所述底座（1）的侧面固定连接有安装架（2），所述安装架（2）的内部升降安装有研磨机构（3）。
2.根据权利要求1所述的一种用于晶圆研磨抛光的辅助设备，其特征在于：所述抽吸机构（10）包括套杆（101）、侧杆（102）、活动头（103）、安装环槽（104）和密封环（105），所述套杆（101）位于支撑管（4）的内部，所述活动头（103）固定安装在套杆（101）的顶部，所述侧杆（102）固定连接在套杆（101）的侧面上，所述安装环槽（104）开设在活动头（103）的外表面上，所述密封环（105）固定套接在安装环槽（104）的内部，所述套杆（101）的底面与一号弹簧（9）固定连接。
3.根据权利要求1所述的一种用于晶圆研磨抛光的辅助设备，其特征在于：所述支撑管（4）的外表面开设有滑槽（8），所述滑槽（8）的内表面与侧杆（102）活动套接，所述活动杆（13）固定在侧杆（102）的顶面上。
4.根据权利要求1所述的一种用于晶圆研磨抛光的辅助设备，其特征在于：所述活动杆（13）为“T型杆”，所述活动杆（13）的上端位于固定管（12）的内部，所述活动杆（13）的外表面与固定管（12）活动套接。
5.根据权利要求1所述的一种用于晶圆研磨抛光的辅助设备，其特征在于：所述固定管（12）的顶面固定连通有软管（23），所述软管（23）的活动端螺纹套接有密封杆（24）。
6.根据权利要求1所述的一种用于晶圆研磨抛光的辅助设备，其特征在于：所述侧压机构（19）包括固定套（191）、推板（192）、三号弹簧（193）、推杆（194）和夹紧板（195），所述固定套（191）固定连接在研磨套（6）的外表面上其与侧口（22）相连通，所述三号弹簧（193）固定连接在固定套（191）的内部，所述推板（192）活动套接在固定套（191）的内部且与三号弹簧（193）固定连接，所述推杆（194）固定连接在推板（192）的侧面上，所述夹紧板（195）固定连接在推杆（194）的端面上且位于侧口（22）中。
7.根据权利要求1所述的一种用于晶圆研磨抛光的辅助设备，其特征在于：所述研磨套（6）的内部开设有环槽（25），所述研磨套（6）的内壁开设有缺口（26），所述缺口（26）和侧口（22）交替分布，所述缺口（26）与环槽（25）相连通，所述环槽（25）和通孔（27）相连通。
8.根据权利要求1所述的一种用于晶圆研磨抛光的辅助设备，其特征在于：所述收集机构（28）包括侧管（281）、安装套（282）、风扇（283）、螺纹套（284）、过滤板（285）和连接环（286），所述侧管（281）固定连接在研磨套（6）的外表面上其与通孔（27）相连通，所述安装套（282）固定连通在侧管（281）的端面上，所述风扇（283）安装在安装套（282）的内部，所述螺纹套（284）螺纹套接在安装套（282）的端面上，所述过滤板（285）活动套接在安装套（282）的内部，所述连接环（286）固定连接在螺纹套（284）和过滤板（285）之间。
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