CN203266384U - 晶圆研磨机 - Google Patents

Abstract

一种晶圆研磨机，可对晶圆进行研磨，并包含一个机台，该机台包括一个升降机构，以及一个用来载送该晶圆并可相对于该升降机构移动的载送机构，该晶圆研磨机还包含一个安装在该机台的升降机构上并包括一个研磨轮的研磨机构，以及一个安装在该机台上的研磨侦测件，该研磨侦测件包括一个可和该研磨轮抵靠并侦测该研磨轮外径变化的侦测头。在设计上，该研磨机构也可以被固定，而该研磨侦测件安装在该载送机构上并可升降。通过该研磨侦测件来侦测该研磨轮的外径变化，可微调该研磨轮或者该载送机构的高度，使该研磨轮精准地压靠在该晶圆上并研磨，以提高研磨时的均一性及研磨品质。

Description

晶圆研磨机技术领域

[0001 ] 本实用新型涉及一种晶圆研磨机，特别是涉及一种专门用来研磨晶圆的表面的晶圆研磨机。

背景技术

[0002] 以往晶圆(wafer)在制造的过程中，需要通过研磨、抛光来提高表面的平整度，而晶圆研磨机就是一种专门用来研磨晶圆表面的加工机器，其通常是在一个机台上安装一个可以直线升降的升降座，以及一个可以水平移位的载台，该升降座并装设一个可以旋转的研磨轮，所述晶圆则是摆放在该载台上，通过该升降座的升降以及该载台的水平移动，可以让研磨轮压靠在该晶圆的表面，并进行研磨的加工。

[0003] 以往晶圆研磨机虽然可以通过该研磨轮的研磨使晶圆的表面平坦化，但是该研磨轮在研磨的过程中必需和晶圆的表面抵触摩擦，因此，该研磨轮的研磨面会因为研磨次数的增加而逐渐的磨耗，也就是说，以往晶圆研磨机的研磨轮的外径会因为研磨次数的增加逐渐的缩小。而以往晶圆研磨机在使用时，虽然可以根据加工次数多寡决定是否更换研磨轮，但是每个研磨轮从使用之初到被更换之前，其外径会因为磨耗而有微小的误差，但是以往晶圆研磨机在设计上缺乏侦测该研磨轮的外径变化的机制，因此，当该研磨轮每次都以下降相同高度来对晶圆表面进行研磨时，会因为外径不同而产生不同的压靠力及磨擦力，故以往晶圆研磨机的研磨均一性及研磨质量比较差。此外，用来承载晶圆的载盘的平整度以及晶圆本身的平整度，也会影响研磨的质量及均一性。

发明内容

[0004] 本实用新型的目的在于提供一种可以提高研磨均一性及研磨品质的晶圆研磨机。

[0005] 本实用新型的晶圆研磨机可对至少一个晶圆的表面进行研磨，并包含一个机台，以及一个研磨机构，该机台包括`一个升降机构，以及一个用来载送该晶圆并可相对于该升降机构移动的载送机构，而该研磨机构安装在该机台的升降机构上，并包括一个研磨轮；该晶圆研磨机还包含一个安装在该机台上的研磨侦测件，该研磨侦测件包括一个可和该研磨轮抵靠并且侦测该研磨轮的外径变化的侦测头。

[0006] 本实用新型所述晶圆研磨机，该载送机构具有一个可沿着一个平移方向移动的平移座、一个可转动地安装在该平移座上的载台，以及一个安装在该载台上并用来载送该晶圆的载盘，该研磨侦测件还包括一个固定地安装在该载送机构的平移座上的侦测本体。

[0007] 本实用新型所述晶圆研磨机，该机台还包括一个机架，该机架具有一个供该载送机构安装的机壁，以及一个供该升降机构安装的立框，而该升降机构具有一个可沿着一个升降方向移动地安装在该立框上的升降座，该研磨机构包括一个安装在该升降座上的框架，以及一个围绕一个旋转中心旋转地架设在该框架及该升降座间的研磨转轴，该研磨轮受到该研磨转轴驱动并具有一个围绕该旋转中心并可和该研磨侦测件的侦测头抵触的研磨面。[0008] 本实用新型所述晶圆研磨机，还包含一个受到该升降机构驱动而升降的比对侦测单元，该比对侦测单元包括一个可以检测该载盘、该晶圆及该研磨侦测件的相对高度的检测模组。

[0009] 本实用新型所述晶圆研磨机，该比对侦测单元还包括一个安装在该研磨机构的框架上的组装架，以及一个安装在该组装架上的驱动模组，该检测模组具有一个可旋转地安装在该组装架上的摆臂，以及一个安装在该摆臂上的检测件，该检测件可因为该升降座的升降以及该载送机构的移动，而检测该载盘、该晶圆及该研磨侦测件的侦测头的相对高度。

[0010] 本实用新型所述晶圆研磨机，该载送机构具有一个平移座、一个可转动地安装在该平移座上的载台，以及一个安装在该载台上并用来承载该晶圆的载盘，而该晶圆研磨机还包含一个被该升降机构驱动而可升降的比对侦测单元，该比对侦测单元包括一个可以检测该载盘、该晶圆及该研磨侦测件的相对高度的检测模组。

[0011] 本实用新型另一实施例在于:本实用新型所述晶圆研磨机，可对至少一个晶圆的表面进行研磨，并包含:一个机台，以及一个研磨机构，该机台包括一个机架、一个安装在该机架上的升降机构，以及一个安装在该升降机构上并用来承载该晶圆的载送机构，而该研磨机构安装在该机台的机架上，并包括一个研磨轮；该晶圆研磨机还包含一个安装在该载送机构上的研磨侦测件，该研磨侦测件包括一个可因升降机构的顶撑和该研磨轮抵靠并且侦测该研磨轮的外径变化的侦测头。

[0012] 本实用新型所述晶圆研磨机，该载送机构具有一个可沿着一个平移方向移动的平移座、一个可转动地安装在该平移座上的载台，以及一个安装在该载台上并用来载送该晶圆的载盘，该研磨侦测件还包括一个固定地安装在该载送机构的平移座上的侦测本体。

[0013] 本实用新型所述晶圆研磨机，还包含一个安装在该研磨机构上的比对侦测单元，该比对侦测单元包括一个可以检测该载盘、该晶圆及该研磨侦测件的相对高度的检测模组。

[0014] 本实用新型的有益效果在于:通过该研磨侦测件来侦测该研磨轮的外径变化，可以微调该研磨轮或者该载送机构的高度，使该研磨轮精准地压靠在该晶圆的表面，并提高研磨时的均一丨I"生及研磨品质。

附图说明

[0015] 图1是本实用新型晶圆研磨机的一个第一较佳实施例的侧视示意图，图中该晶圆研磨机位在一个预备位置；

[0016] 图2是该第一较佳实施例的一个俯视示意图，图中该晶圆研磨机也是位在该预备位置；

[0017] 图3是该第一较佳实施例的一个前视示意图，图中该晶圆研磨机也是位在该预备位置；

[0018] 图4是一个类似图1的侧视示意图，图中该晶圆研磨机位在一个研磨侦测位置；

[0019] 图5是一个类似图1的侧视示意图，图中该晶圆研磨机位在一个基准检测位置；

[0020] 图6是一个类似图2的俯视示意图，图中该晶圆研磨机位在该基准检测位置；

[0021] 图7是一个类似图2的俯视示意图，图中该晶圆研磨机位在一个载盘检测位置；

[0022] 图8是一个类似图2的俯视示意图，图中该晶圆研磨机位在一个晶圆检测位置；[0023] 图9是一个类似图1的侧视示意图，说明本实用新型晶圆研磨机的一个第二较佳实施例；

[0024] 图10是该第二较佳实施例的一个俯视示意图。

具体实施方式

[0025] 下面结合附图及实施例对本实用新型进行详细说明，在以下的说明内容中，类似的组件是以相同的编号来表示。

[0026] 参阅图1、2、3，本实用新型晶圆研磨机的第一较佳实施例可对数片晶圆I的表面进行研磨，并包含:一个机台2，以及安装在该机台2上的一个研磨机构3、一个研磨侦测件

4、一个比对侦测单元5。

[0027] 本实施例该机台2包括一个机架21，该机架21具有一个水平的机壁211，以及一个自该机壁211往上直立突出的立框212，而该机台2还包括一个用来载送所述晶圆I的载送机构22，以及一个安装在该机架21的立框212上的升降机构24。该载送机构22具有一个可在机架21的机壁211上平移的平移座221、一个驱动该平移座221沿着一个平移方向220移动的平移单元222、一个安装在该平移座221上的载台223、一个驱动该载台223旋转的旋转模组224，以及一个安装在该载台223上并载送所述晶圆I的载盘225。

[0028] 在本较佳实施例中，该平移单元222采用螺杆、马达及导轨的配合，但可以驱动该平移座221水平移动的设计有很多，且本实用新型的改良与该平移单元222如何带动该平移座221移动无关，故不再详述其具体构造。而该旋转模组224可以利用齿轮、皮带及马达的配合来驱动，也可以利用齿轮间的啮合及马达的配合来达到驱动该载盘225旋转的目的。

[0029] 本实施例该升降机构24具有一个水平地搭设在该机架21的立框212上的升降座241，以及一个驱动该升降座241沿着一个升降方向240升降的升降模组242，在本较佳实施例中，该升降模组242是由马达、螺座、螺杆组合而成。由于驱动该升降座241升降为以往的技术，也不是本实用新型改良重点，故不再详述该升降机构24的细部结构。

[0030] 本实施例该研磨机构3安装在该机台2的升降座241上，并包括一个水平地搭挂在该升降座241上的框架30、一支水平地架设在该框架30及该升降座241间的研磨转轴31、一个驱动该研磨转轴31旋转的研磨马达32，以及一个可更换地装设在该研磨转轴31的一个轴端上的研磨轮33，该研磨轮33具有一个平行于该平移方向220的旋转中心330，以及一个围绕该旋转中心330且环形的研磨面331。

[0031] 本实施例该研磨侦测件4安装在该平移座221上并且邻近该载台223，其主要包括一支直立地安装在该平移座221上的侦测本体41，以及一个自该侦测本体41的顶缘往上突出的侦测头42，该侦测头42的高度稍为低于该载盘225的顶面。

[0032] 本实施例该比对侦测单元5用来侦测该研磨侦测件4、该载盘225以及所述晶圆I的相对高度，其主要包括一个安装在该研磨机构3的框架30上的组装架51、一个可围绕一个旋转中心转动地安装在该组装架51上的检测模组52,以及一个驱动该检测模组52旋转的驱动模组53，该检测模组52具有一个摆臂521，以及一个安装在该摆臂521的一个摆动端上的检测件523。通过该驱动模组53的驱动，可以带动该摆臂521旋转一个角度，使得安装在该摆臂521的摆动端上的检测件523可以弧形摆动，以对应该研磨侦测件4、该载盘225及所述晶圆I。

[0033] 当本实施例该晶圆研磨机位在图1到图3所示的一个预备位置时，该研磨侦测件4的侦测头42位于该研磨轮33的正下方，此时，该比对侦测单元5的检测件523大致往前斜伸，也就是该检测件523及该摆臂521旋移到该载台223的旁边。当本实施例的晶圆研磨机要进行研磨前，预先进行各项的检测作业，目的在于检测出该研磨轮33的磨耗深度，同时检测所述晶圆I及该载盘225的平整度，以精准地计算出该研磨轮33的外径变化及下降高度。

[0034] 参阅图4、5、6，为了达到以上的创作目的，首先，该晶圆研磨机的升降机构24的升降座241将带动该研磨机构3下移，当该研磨机构3的研磨轮33下降一个设定高度，且该研磨轮33的研磨面331如图4所示抵压该研磨侦测件4的侦测头42时，该侦测头42就可以产生一个第一感测讯号，感测后，该升降机构24随即带动该研磨机构3上移。紧接着，该比对侦测单元5的驱动模组53将驱动该摆臂521旋转一个角度值，使装设在该摆臂521上的检测件523旋摆到该研磨侦测件4的正上方，然后该升降机构24再度驱动该研磨机构3下降，由于该比对侦测单元5装设在该研磨机构3的框架30上，故当该升降机构24的升降座241再度下降时，该比对侦测单元5的检测件523会下移并抵触该研磨侦测件4的侦测头42，同时产生一个第二侦测讯号，此时该晶圆研磨机将如图5、6所示转换到一个基准检测位置。

[0035] 参阅图1、2、7、8，而在感测并产生该第二侦测讯号后，该升降机构24再度带动该研磨机构3及该比对侦测单元5上移，然后该平移座221会受到驱动往该机台2的立框212的方向平移，当该检测件523对应该载盘225的中心时，该升降机构24将再度带动该比对侦测单元5下移，使该比对侦测单元5的检测件523压靠在该载盘225的中心，以产生一个第三感测讯号，此时，该晶圆研磨机将转换到图7所示的一个载盘检测位置。

[0036] 接着，该升降机构24又一次带动该比对侦测单元5上移，且该平移座221会再度带动该载盘225水平移动，使该检测模组52的检测件523对应所述晶圆I的其中之一，相同道理，随着该升降座241的下降，该检测件523可以压抵在所述晶圆I的其中之一上，并产生一个第四感测讯号，同时该晶圆研磨机也会转换到图8所示的一个晶圆检测位置。由于本实施例该载盘225可以被驱动旋转，故在本步骤中，除了可以检测所述晶圆I的高度外，也可以根据需要检测该载台223边缘与中心的平整度，以及晶圆I的平整度。

[0037] 检测后，该比对侦测单元5的驱动模组53会带动该摆臂521旋摆，使其回复到图2所示的预备位置，而该升降机构24也会根据所述第一至第四感测讯号，精准地计算出该研磨轮33的外径变化及精准的下移距离。然后带动该研磨轮33精准地下移，并压靠在所述晶圆I的其中之一上进行研磨。也就是说，本实用新型该晶圆研磨机不但结构新颖，还可以精准计算出该研磨轮33的外径的变化，使该研磨轮33可以精确压靠在所述晶圆I的表面进行研磨，故本实用新型该晶圆研磨机除了可以提高研磨加工的均一性外，还可以提高研磨的质量。

[0038] 参阅图9、10，本实用新型晶圆研磨机的一个第二较佳实施例的构造与第一较佳实施例类似，不同的地方在于:该研磨机构3是固定地安装在该机台2的机架21的立框212上，而该机台2的升降机构24是安装在该机架21的机壁211上，并可顶撑该机台2的载送机构22升降，通过该升降机构24带动该研磨侦测件4升降并移近及移离该研磨机构3，同样可以达到侦测该研磨机构3的研磨轮33磨耗程度的目的，又该晶圆研磨机也是包含一个安装在该研磨机构3上的比对侦测单元5。通过将该研磨机构3设置成固定状，同时驱动该研磨侦测件4升降，同样可以达到本实用新型预期的创作目的。

Claims (9)

1.一种晶圆研磨机，可对至少一个晶圆的表面进行研磨，并包含:一个机台，以及一个研磨机构，该机台包括一个升降机构，以及一个用来承载该晶圆并可相对于该升降机构移动的载送机构，而该研磨机构安装在该机台的升降机构上，并包括一个研磨轮；其特征在于: 该晶圆研磨机还包含一个安装在该机台上的研磨侦测件，该研磨侦测件包括一个可和该研磨轮抵靠并且侦测该研磨轮的外径变化的侦测头。

2.根据权利要求1所述的晶圆研磨机，其特征在于:该载送机构具有一个可沿着一个平移方向移动的平移座、一个可转动地安装在该平移座上的载台，以及一个安装在该载台上并用来载送该晶圆的载盘，该研磨侦测件还包括一个固定地安装在该载送机构的平移座上的侦测本体。

3.根据权利要求2所述的晶圆研磨机，其特征在于:该机台还包括一个机架，该机架具有一个供该载送机构安装的机壁，以及一个供该升降机构安装的立框，而该升降机构具有一个可沿着一个升降方向移动地安装在该立框上的升降座，该研磨机构包括一个安装在该升降座上的框架，以及一个围绕一个旋转中心旋转地架设在该框架及该升降座间的研磨转轴，该研磨轮受到该研磨转轴驱动并具有一个围绕该旋转中心并可和该研磨侦测件的侦测头抵触的研磨面。

4.根据权利要求3所述的晶圆研磨机，其特征在于:该晶圆研磨机还包含一个受到该升降机构驱动而升降的比对侦测单元，该比对侦测单元包括一个可以检测该载盘、该晶圆及该研磨侦测件的相对高度的检测模组。

5.根据权利要求4所述的晶圆研磨机，其特征在于:该比对侦测单元还包括一个安装在该研磨机构的框架上的组装架，以及一个安装在该组装架上的驱动模组，该检测模组具有一个可旋转地安装在该组装架上的摆臂，以及一个安装在该摆臂上的检测件，该检测件可随该升降座的升降以及该载送机构的移动，而检测该载盘、该晶圆及该研磨侦测件的侦测头的相对高度。

6.根据权利要求1所述的晶圆研磨机，其特征在于:该载送机构具有一个平移座、一个可转动地安装在该平移座上的载台，以及一个安装在该载台上并用来承载该晶圆的载盘，而该晶圆研磨机还包含一个被该升降机构驱动而可升降的比对侦测单元，该比对侦测单元包括一个可以检测该载盘、该晶圆及该研磨侦测件的相对高度的检测模组。

7.一种晶圆研磨机，可对至少一个晶圆的表面进行研磨，并包含:一个机台，以及一个研磨机构，该机台包括一个机架、一个安装在该机架上的升降机构，以及一个安装在该升降机构上并用来承载该晶圆的载送机构，而该研磨机构安装在该机台的机架上，并包括一个研磨轮；其特征在于: 该晶圆研磨机还包含一个安装在该载送机构上的研磨侦测件，该研磨侦测件包括一个可因升降机构的顶撑和该研磨轮抵靠并且侦测该研磨轮的外径变化的侦测头。

8.根据权利要求7所述的晶圆研磨机，其特征在于:该载送机构具有一个可沿着一个平移方向移动的平移座、一个可转动地安装在该平移座上的载台，以及一个安装在该载台上并用来载送该晶圆的载盘，该研磨侦测件还包括一个固定地安装在该载送机构的平移座上的侦测本体。

9.根据权利要求8所述的晶圆研磨机，其特征在于:该晶圆研磨机还包含一个安装在该研磨机构上的比对侦测单元，该比对侦测单元包括一个可以检测该载盘、该晶圆及该研磨侦测件的相对高度的检测模 组。