CN117207069A - 一种晶圆抛光盘面型修正装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种晶圆抛光盘面型修正装置及方法，其包括：上抛盘，其下方同圆心的转动设置有下抛盘，所述上抛盘通过加压浮动单元转动架空在下抛盘上方，所述下抛盘采用内嵌式轴杆旋转驱动，所述下抛盘外同轴转动设置有外齿座，所述下抛盘的内转动设置有太阳轮，所述外齿座内周向等距分布有多个修正组件，所述修正组件与所述太阳轮相啮合传动，并绕下抛盘的轴线作行星运动；所述上抛盘上外设有环架，所述环架上方通过多个支杆固定有接液环，所述接液环设有管路，且所述接液环还设有多个接口，所述接口与下液管相连接，所述下液管的一端穿接在环架上。
Description
技术领域
本发明属于抛光盘修正设备技术领域，具体是一种晶圆抛光盘面型修正装置及方法。
背景技术
双面抛光机，主要用于晶圆的双面抛光加工，通过双面抛光加工，晶圆可获得极高的平坦度和光洁度，晶圆的平坦度主要取决于大盘的平坦度及面型，以及上下盘的吻合度。在长期使用过程中，由于应力或其他原因导致大盘的面型发生变化，大盘的平面度发生了变化，最直接的影响就是晶圆工件的平坦度和厚度一致性变差。
当出现以上情况时，通常是将抛光盘拆下或将设备整体发回厂家，有生产厂家对抛光盘重新进行研磨加工，以获得所需的精度。对于大型抛光机而言，搬运工作成本极其昂贵，包括厂务管线的拆装、专业搬运设备、吊装设备、特种车辆的使用及专业人士的劳务费用等，时间长费用大，对设备使用厂家的生产也造成很大的影响。同时在抛光盘面型修正时，不同变形程度的抛盘需要不同修正方式，仅采用整体平面抛光会造成修正效率低，磨削量大，大大降低抛盘使用周期；
因此，有必要提供一种晶圆抛光盘面型修正装置及方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
发明内容
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种晶圆抛光盘面型修正装置，其包括：上抛盘，其下方同圆心的转动设置有下抛盘，所述上抛盘通过加压浮动单元转动架空在下抛盘上方，所述下抛盘采用内嵌式轴杆旋转驱动，所述下抛盘外同轴转动设置有外齿座，所述下抛盘内转动设置有太阳轮，所述外齿座内周向等距分布有多个修正组件，所述修正组件与所述太阳轮相啮合传动，并绕下抛盘的轴线作行星运动；所述上抛盘上外设有环架，所述环架上方通过多个支杆固定有接液环，所述接液环设有管路，且所述接液环还设有多个接口，所述接口与下液管相连接，所述下液管的一端穿接在环架上。
进一步，作为优选，所述修正组件包括：载体，其外部套设有齿环，所述齿环与太阳轮以及外齿座相啮合传动，所述载体上下对称分布有多个修正机构，各所述修正机构的修正面均超出上抛盘、下抛盘的内外圆边沿，所述载体的中部嵌入固定有轴筒，所述轴筒内上下对称设置有两个内腔，所述内腔内滑动设置有柱塞杆，所述柱塞杆的端部通过支撑弹簧连接有半包座，所述半包座内滚动设置有球轴，所述内腔的一侧均连接有气压管，所述载体内设置有微型气泵，所述微型气泵的一端与所述气压管相连通。
进一步，作为优选，所述修正机构包括：推送缸，固定在载体内，所述载体上位于推送缸的轴向位置嵌入固定有连接座，所述连接座内滑动设置有密封杆，所述密封杆的一端密封滑动在推送缸中，所述密封杆的另一端固定有砂轮，所述推送缸的下端连接有液压管。
进一步，作为优选，所述外齿座与太阳轮的旋转方向相反，且所述外齿座、太阳轮能够分别在独立驱动旋转下使得外齿座线速度大于等于太阳轮线速度。
进一步，作为优选，所述推送缸外还套接有环缸，所述环缸内密封滑动设置有环塞，所述推送缸内位于密封杆的下方滑动设置有轴塞，所述轴塞与密封杆之间形成气压仓，所述轴塞与密封杆之间还连接有内弹簧，所述气压仓外通过转管与所述环缸相连通。
进一步，作为优选，所述环缸内对称固定有线性振荡器，所述线性振荡器的输出端与所述环塞相连接。
进一步，作为优选，所述修正组件的载体内非同圆心的安装有定位器，所述太阳轮的中部设置有信号接收器，用于实时接收定位器的位移数据。
进一步，作为优选，各所述载体上其中一个砂轮在经过拟定的环形抛光面域时，所述密封杆能够在滑动位移中驱动砂轮对应轴向振动磨削。
进一步，作为优选，一种晶圆抛光盘面型修正方法，包括以下步骤：
步骤1.修正组件安装，将多个修正组件周向放置在外齿座内，使得各修正组件通过环齿与太阳轮以及外齿座相啮合传动，载体围绕下抛盘的轴线做行星运动；
步骤2.抛光磨削轨迹拟定，根据上抛盘、下抛盘使用形变情况，以下抛盘圆心为轴心，进行多个环形抛光面域拟定分布，采用定位器对修正机构辅助定位，使得各修正机构上的砂轮经过对应环形抛光面域时进行不同状态修正；
步骤3.注液排屑，在修研加工时管路持续向接液环的槽内加注水，可将水均匀的接入上下抛盘之间的修研区域；
步骤4.修盘速度控制，根据盘形的具体情况，对应通过调节外齿座、太阳轮以及上、下抛盘的转速，使得砂轮与抛盘盘面之间在载体不同位置可获得不同的相对速度差。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明中采用的修正组件可在使用现场进行操作，不需搬运或拆解设备，修复周期短，成本低；同时利用双面研磨加工机理，砂轮运行轨迹复杂，修出来的面型效果好；同时在抛盘修正中能够由修正机构提供静止或动态板型修正，减小磨削修正量，延长抛盘使用周期。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明中太阳轮的结构示意图；
图3为本发明中修正组件的结构示意图；
图4为本发明中修正组件的剖视图；
图5为本发明中修正机构的结构示意图；
图6为本发明中定位器的分布示意图；
图中：1、上抛盘；11、外齿座；12、太阳轮；13、环架；14、接液环；15、支杆；16、下液管；17、管路；2、下抛盘；3、修正组件；31、载体；32、齿环；33、球轴；34、轴筒；35、气压管；36、柱塞杆；4、修正机构；41、推送缸；42、密封杆；43、连接座；44、砂轮；45、液压管；5、环缸；51、转管；52、线性振荡器；53、环塞；54、轴塞；6、定位器；61、信号接收器；7、环形抛光面域。
具体实施方式
请参阅图1、2，本发明实施例中，一种晶圆抛光盘面型修正装置，其包括：上抛盘1，其下方同圆心的转动设置有下抛盘2，所述上抛盘1通过加压浮动单元转动架空在下抛盘2上方，所述下抛盘2采用内嵌式轴杆旋转驱动，所述下抛盘2外同轴转动设置有外齿座11，所述下抛盘2内转动设置有太阳轮12，所述外齿座11内周向等距分布有多个修正组件3，所述修正组件3与所述太阳轮12相啮合传动，并绕下抛盘2的轴线作行星运动；所述上抛盘1上外设有环架13，所述环架13上方通过多个支杆15固定有接液环14，所述接液环14设有管路17，且所述接液环14还设有多个接口，所述接口与下液管16相连接，所述下液管16的一端穿接在环架13上，其中，多个修正组件能够同时对上抛盘以及下抛盘进行面型修正，修正效率高，方便安装和投入使用，而在修正时，下液管对环架内源源不断加注大量的水。
参阅图3、4，本实施例中，所述修正组件3包括：载体31（可采用一定厚度尺寸的非金属材料如PVC或环氧板制作成载体），其外部套设有齿环32，所述齿环32与太阳轮12以及外齿座11相啮合传动，所述载体31上下对称分布有多个修正机构4，各所述修正机构4的修正面均超出上抛盘1、下抛盘2的内外圆边沿，所述载体31的中部嵌入固定有轴筒34，所述轴筒34内上下对称设置有两个内腔，所述内腔内滑动设置有柱塞杆36，所述柱塞杆36的端部通过支撑弹簧（图中未示出）连接有半包座，所述半包座内滚动设置有球轴33，所述内腔的一侧均连接有气压管35，所述载体31内设置有微型气泵（图中未示出），所述微型气泵的一端与所述气压管35相连通，其中，在上抛盘落下压在修正机构上，此时修正机构的上下面分别与上抛盘以及下抛盘紧密接触，而载体在外齿座、太阳轮的驱动下做行星运动，修正机构在载体的带动下做轨迹复杂的运行，从而对抛盘进行研磨，达到修盘的目的。
参阅图5，作为较佳的实施例，所述修正机构4包括：推送缸41，固定在载体31内，所述载体31上位于推送缸41的轴向位置嵌入固定有连接座43，所述连接座43内滑动设置有密封杆42，所述密封杆42的一端密封滑动在推送缸41中，所述密封杆42的另一端固定有砂轮44，所述推送缸41的下端连接有液压管45。
本实施例中，所述外齿座11与太阳轮12的旋转方向相反，且所述外齿座11、太阳轮12能够分别在独立驱动旋转下使得外齿座11线速度大于等于太阳轮12线速度，修盘时，可以根据盘形的具体情况，如内凹或内凸面型，可以通过调节外齿座、太阳轮以及上下抛盘的转速，砂轮与抛盘盘面之间在载体不同位置可获得不同的相对速度差，速度的差异意味着修磨的速率不一样，通过计算，合理的利用速度差，抛盘不同位置会有不同的研磨速率，从而达到修盘的目的。
本实施例中，所述推送缸41外还套接有环缸5，所述环缸5内密封滑动设置有环塞53，所述推送缸41内位于密封杆42的下方滑动设置有轴塞54，所述轴塞54与密封杆42之间形成气压仓，所述轴塞54与密封杆42之间还连接有内弹簧，所述气压仓外通过转管51与所述环缸5相连通。
本实施例中，所述环缸5内对称固定有线性振荡器52，所述线性振荡器52的输出端与所述环塞53相连接，尤其线性振荡器能够在持续工作下对气压仓进行供排气，从而使得密封杆能够进行轴向振动，实现砂轮的高频振动，而在抛盘面型修正中，一方面可以在单位时间内更多地接触工件表面，因此可以提高抛光和修整的效率，另一方面，动态砂轮能够辅助提供板型修正，从而减小磨削修正量，延长抛盘使用周期。
参阅图6，作为较佳的实施例，所述修正组件3的载体31内非同圆心的安装有定位器6，所述太阳轮12的中部设置有信号接收器61，用于实时接收定位器6的位移数据，也就是说，根据定位器接近或远离信号接收器从而实现修正组件的载体上各砂轮的定位。
本实施例中，各所述载体31上其中一个砂轮44在经过拟定的环形抛光面域7时，所述密封杆42能够在滑动位移中驱动砂轮44对应轴向振动磨削，其中在抛盘修正时，可根据抛盘变形量，拟定多个不同环形抛光面域，在环形抛光面域处修正机构能够由动态砂轮的高频振动进行板型修正，并在修正完成后进行面型磨削。
本实施例中，一种晶圆抛光盘面型修正方法，其包括以下步骤：
步骤1.修正组件3安装，将多个修正组件3周向放置在外齿座11内，使得各修正组件3通过环齿32与太阳轮12以及外齿座11相啮合传动，载体31围绕下抛盘2的轴线做行星运动；
步骤2.抛光磨削轨迹拟定，根据上抛盘1、下抛盘2使用形变情况，以下抛盘2圆心为轴心，进行多个环形抛光面域7拟定分布，采用定位器6对修正机构4辅助定位，使得各修正机构4上的砂轮44经过对应环形抛光面域7时进行不同状态修正；
步骤3.注液排屑，在修研加工时管路17持续向接液环14的槽内加注水，可将水均匀的接入上下抛盘之间的修研区域；
步骤4.修盘速度控制，根据盘形的具体情况，对应通过调节外齿座11、太阳轮12以及上、下抛盘的转速，使得砂轮44与抛盘盘面之间在载体31不同位置可获得不同的相对速度差。
以上所述的，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种晶圆抛光盘面型修正装置，其特征在于：其包括：上抛盘（1），其下方同圆心的转动设置有下抛盘（2），所述上抛盘（1）通过加压浮动单元转动架空在下抛盘（2）上方，所述下抛盘（2）采用内嵌式轴杆旋转驱动，所述下抛盘（2）外同轴转动设置有外齿座（11），所述下抛盘（2）内转动设置有太阳轮（12），所述外齿座（11）内周向等距分布有多个修正组件（3），所述修正组件（3）与所述太阳轮（12）相啮合传动，并绕下抛盘（2）的轴线作行星运动；所述上抛盘（1）上外设有环架（13），所述环架（13）上方通过多个支杆（15）固定有接液环（14），所述接液环（14）设有管路（17），且所述接液环（14）还设有多个接口，所述接口与下液管（16）相连接，所述下液管（16）的一端穿接在环架（13）上；
所述修正组件（3）包括：载体（31），其外部套设有齿环（32），所述齿环（32）与太阳轮（12）以及外齿座（11）相啮合传动，所述载体（31）上下对称分布有多个修正机构（4），各所述修正机构（4）的修正面均超出上抛盘（1）、下抛盘（2）的内外圆边沿，所述载体（31）的中部嵌入固定有轴筒（34），所述轴筒（34）内上下对称设置有两个内腔，所述内腔内滑动设置有柱塞杆（36），所述柱塞杆（36）的端部通过支撑弹簧连接有半包座，所述半包座内滚动设置有球轴（33），所述内腔的一侧均连接有气压管（35），所述载体（31）内设置有微型气泵，所述微型气泵的一端与所述气压管（35）相连通；
所述修正机构（4）包括：推送缸（41），固定在载体（31）内，所述载体（31）上位于推送缸（41）的轴向位置嵌入固定有连接座（43），所述连接座（43）内滑动设置有密封杆（42），所述密封杆（42）的一端密封滑动在推送缸（41）中，所述密封杆（42）的另一端固定有砂轮（44），所述推送缸（41）的下端连接有液压管（45）。
2.根据权利要求1所述的一种晶圆抛光盘面型修正装置，其特征在于：所述外齿座（11）与太阳轮（12）的旋转方向相反，且所述外齿座（11）、太阳轮（12）能够分别在独立驱动旋转下使得外齿座（11）线速度大于等于太阳轮（12）线速度。
3.根据权利要求1所述的一种晶圆抛光盘面型修正装置，其特征在于：所述推送缸（41）外还套接有环缸（5），所述环缸（5）内密封滑动设置有环塞（53），所述推送缸（41）内位于密封杆（42）的下方滑动设置有轴塞（54），所述轴塞（54）与密封杆（42）之间形成气压仓，所述轴塞（54）与密封杆（42）之间还连接有内弹簧，所述气压仓外通过转管（51）与所述环缸（5）相连通。
4.根据权利要求3所述的一种晶圆抛光盘面型修正装置，其特征在于：所述环缸（5）内对称固定有线性振荡器（52），所述线性振荡器（52）的输出端与所述环塞（53）相连接。
5.根据权利要求4所述的一种晶圆抛光盘面型修正装置，其特征在于：所述修正组件（3）的载体（31）内非同圆心的安装有定位器（6），所述太阳轮（12）的中部设置有信号接收器（61），用于实时接收定位器（6）的位移数据。
6.根据权利要求5所述的一种晶圆抛光盘面型修正装置，其特征在于：各所述载体（31）上其中一个砂轮（44）在经过拟定的环形抛光面域（7）时，所述密封杆（42）能够在滑动位移中驱动砂轮（44）对应轴向振动磨削。
7.一种晶圆抛光盘面型修正方法，其采用如根据权利要求6所述的一种晶圆抛光盘面型修正装置，其特征在于：其包括以下步骤：
步骤1.修正组件（3）安装，将多个修正组件（3）周向放置在外齿座（11）内，使得各修正组件（3）通过环齿（32）与太阳轮（12）以及外齿座（11）相啮合传动，载体（31）围绕下抛盘（2）的轴线做行星运动；
步骤2.抛光磨削轨迹拟定，根据上抛盘（1）、下抛盘（2）使用形变情况，以下抛盘（2）圆心为轴心，进行多个环形抛光面域（7）拟定分布，采用定位器（6）对修正机构（4）辅助定位，使得各修正机构（4）上的砂轮（44）经过对应环形抛光面域（7）时进行不同状态修正；
步骤3.注液排屑，在修研加工时管路（17）持续向接液环（14）的槽内加注水，可将水均匀的接入上下抛盘之间的修研区域；
步骤4.修盘速度控制，根据盘形的具体情况，对应通过调节外齿座（11）、太阳轮（12）以及上、下抛盘的转速，使得砂轮（44）与抛盘盘面之间在载体（31）不同位置可获得不同的相对速度差。
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