CN203266387U - 磁加载晶片研磨装置 - Google Patents
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Abstract
一种磁加载晶片研磨装置，壳体内充满缓冲液，加载盘位于壳体内腔下部，上研磨盘位于加载盘的下方，加载盘下端面安装有加载磁钢，上研磨盘上端面安装有受载磁钢，加载磁钢和受载磁钢均为永久磁铁，且加载磁钢和受载磁钢的相对面是相同极性，下研磨盘的底面安装晶片，晶片的下方为下研磨盘，加载杆上端伸出外壳，加载杆下端固定安装在加载盘上。本实用新型降低研磨振动，减少晶片研磨时的碎片率，并且提高晶片的表面质量，提升加工效率。
Description
技术领域
本实用新型涉及晶片研磨技术领域，特别是指一种利用磁场进行加载的晶片研磨装置。
背景技术
化学机械研磨（CMP，Chemical Mechanical Polishing）通过磨粒-工件-加工环境之间的机械、化学作用，实现工件材料的微量去除，能获得超光滑、少损伤的加工表面；加工轨迹呈现多方向性，有利于加工表面的均匀一致性。而且CMP是目前唯一的可以提供在整个圆硅晶片上全面平坦化的工艺技术，可在获得超光滑表面的同时，保证硅片的全局平面度。
化学机械研磨系统的基本组成部分包括上、下研磨盘和硅晶片夹持装置，晶片粘贴于上研磨盘，上研磨盘安装在晶片夹持装置内，通过夹持装置内的加载装置施加压力于上研磨盘，当下研磨盘旋转时，由溶液的腐蚀作用形成化学反应薄层，利用软磨料的活性以及因磨粒与工件间在微观接触度的摩擦产生的高压、高温，能在很短的接触时间内出现固相反应，随后这种反应生成物被运动磨粒的机械摩擦作用去除，实现晶片的研磨减薄。但现有研磨装置中多采用气缸、砝码等加载方式，其运行过程中产生的振动将严重影响表面质量，出现表面及亚表层损伤，甚至碎片，极大地制约了超薄晶片的加工效率和质量。
发明内容
为了解决晶片研磨中刚性加载方式造成振动较大、严重影响表面质量、制约加工效率的问题，本实用新型提供一种降低研磨振动，减少晶片研磨时的碎片率，并且提高晶片的表面质量，提升加工效率的磁加载晶片研磨装置。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种磁加载晶片研磨装置，包括晶片夹持装置和下研磨盘，所述晶片夹持装置内安装有加载杆、壳体、缓冲液、加载盘、加载磁钢、上研磨盘和受载磁钢，所述壳体内充满缓冲液，所述加载盘位于壳体内腔下部，上研磨盘位于加载盘的下方，加载盘下端面安装有加载磁钢，上研磨盘上端面安装有受载磁钢，加载磁钢和受载磁钢均为永久磁铁，且加载磁钢和受载磁钢的相对面是相同极性，所述下研磨盘的底面安装所述晶片，所述晶片的下方为下研磨盘，所述加载杆上端伸出所述外壳，所述加载杆下端固定安装在所述加载盘上。
本实用新型的有益效果主要表现在：实现晶片研磨的磁加载，降低研磨振动，减少晶片研磨时的碎片率，并且提高晶片的表面质量，实现无损伤晶片研磨。
附图说明
图1为本实用新型的磁加载研磨方法示意图。
图2为本实用新型的磁加载研磨装置示意图。
图3为本实用新型的加载盘磁钢圆环形磁条布置俯视图。
图4为本实用新型的加载盘磁钢直条形磁条布置俯视图。
图5为本实用新型的加载盘磁钢方块磁钢单元布置俯视图。
图6为加载盘及上研磨盘相对磁极布置示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型做进一步描述。
参照图2，一种磁加载化学机械研磨装置，包括晶片夹持装置13和下研磨盘9，晶片夹持装置13内安装有加载杆1、壳体2、缓冲液3、加载盘4、加载磁钢5、上研磨盘6、晶片7、受载磁钢8等。所述壳体2充满缓冲液3，所述加载盘4下端面安装有加载磁钢5，所述上研磨盘6上端面安装所述受载磁钢8，所述加载磁钢5和所述受载磁钢8均为永久磁铁，且所述加载磁钢5和所述受载磁钢8的相对面是相同极性（同为N极或者S极），当所述加载杆1受到所述加载装置11的加载力时，所述加载盘4向下运动，当到达磁极作用的气隙厚度时，将加载力通过永久磁铁同极间的斥力传递到所述的上研磨盘6，实现非接触加载，且由于所述加载盘4和所述上研磨盘6充满所述缓冲液3，可以在所述下研磨盘9匀速旋转过程中，降低研磨振动，实现所述晶片7的无损伤研磨。所述下研磨盘9旋转时，利用运动磨粒的机械摩擦作用去除多余材料，实现晶片的研磨减薄。
图3是本实用新型的加载盘4磁钢圆环形磁条布置俯视图。圆环形磁条16根据其内圆和外圆半径每4个一组均匀分布在所对应的圆环里面，圆环中心为加载盘4的圆心，圆环形磁条与圆环形磁条之间间隔的角度都是相等的，且相邻两圆环之间的距离也是相等的。
图4为本实用新型的加载盘4磁钢直条形磁条布置俯视图。直条形磁条17根据其内圆和外圆半径8个一组均匀分布在所对应的圆环里面，圆环中心为加载盘4的圆心，相邻两直条形磁条之间相隔的角度都是相等的。
图5为本实用新型的加载盘4磁钢方块磁钢单元布置俯视图。方块形磁钢18一组8个均匀分布在最小半径的第一层圆周上，相邻两方块形磁钢间隔的角度是相等的，第二层圆周上则以同样形式分布16个相同大小的方块形磁钢18，第三层圆周上磁钢分布依次类推，相邻两圆的半径差值是相等的。
图6是加载盘4及上研磨盘相对磁极布置示意图。如图所示，4为加载盘，5为加载磁钢，6为上研磨盘，8为受载磁钢。所述加载盘4上的加载磁钢5与所述上研磨盘6磁极布置是完全相同的（同为N极或者S极），且所述加载磁钢与所述受载磁钢的形状、分布方式、分布位置是完全相同的。本实用新型可采用图3～图5所示方法的其中一种磁钢分布方式，以有效地通过同性磁极产生斥力来实现研磨压力的非接触加载。
参照图1，一种磁加载化学机械研磨方法，该研磨方法采用同极相对的方式安装粘贴于加载盘以及上研磨盘上的磁钢之间产生同性相斥的磁场力，实现研磨压力的非接触加载。进一步，在加载盘以及上研磨盘之间充满缓冲液。
该化学机械研磨系统包括上研磨盘6、下研磨盘9和两个硅晶片夹持装置13。所述下研磨盘9在动力装置15传动下匀速旋转，晶片7粘贴于所述上研磨盘6的下端面，所述上研磨盘6安装在所述晶片夹持装置13内，通过夹持装置内的加载装置11施加压力于晶片夹持装置内的加载盘4。所述加载装置11采用螺母丝杆结构，安装在研磨机的横梁10上，所述横梁10由两根立柱14支承于研磨机机架上。
本说明书实施例所述的内容仅仅是对实用新型构思的实现形式的列举，本实用新型的保护范围的不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本实用新型的保护范围也及于本领域技术人员根据本实用新型构思所能够想到的等同技术手段。
Claims (1)
1.一种磁加载晶片研磨装置，其特征在于：包括晶片夹持装置和下研磨盘，所述晶片夹持装置内安装有加载杆、壳体、缓冲液、加载盘、加载磁钢、上研磨盘和受载磁钢，所述壳体内充满缓冲液，所述加载盘位于壳体内腔下部，上研磨盘位于加载盘的下方，加载盘下端面安装有加载磁钢，上研磨盘上端面安装有受载磁钢，加载磁钢和受载磁钢均为永久磁铁，且加载磁钢和受载磁钢的相对面是相同极性，所述下研磨盘的底面安装所述晶片，所述晶片的下方为下研磨盘，所述加载杆上端伸出所述外壳，所述加载杆下端固定安装在所述加载盘上。
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