CN203622168U - 一种具有清洗装置的硅片加工设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种硅片加工设备，硅片加工设备包括工件盘和用于清洁工件盘的清洗装置，工件盘具有一个安放硅片的平坦表面和一个转轴以使工件盘旋转，清洗装置包括：刷盘，刷盘具有设置刷毛的清洁面，支架，支架的近端具有连接到硅片加工设备的连接部，支架的远端安装刷盘；刷盘的清洁面与工件盘的平坦表面相对，刷盘的清洁面大致平行于工件盘的平坦表面。采用根据本实用新型的硅片加工设备，有效地解决了磨削颗粒的二次沾污的问题，避免了残留的磨削颗粒对硅片的不利影响，有效地降低了批量生产时的硅片的平均裂纹率。

Description

一种具有清洗装置的硅片加工设备

技术领域

本实用新型涉及硅片生产制造领域，更具体地涉及一种具有清洗装置的硅片加工设备，诸如硅片减薄机。

背景技术

在集成电路制造领域中，当芯片表面电路制作完成后，会采用硅片减薄机对芯片背面的硅材料进行磨削减薄，使其达到所需的厚度，减薄后的芯片可以带有诸多优点，例如：降低热阻，提高热扩散效率；提高欧姆接触，降低导通电阻；减小芯片封装体积；提高机械性能；提高电气性能；当芯片厚度降低到一定程度后，可随意进行弯曲不会断裂等。

硅片减薄，现一般采用的磨削法是利用固定在特定模具上的尺寸适宜的金刚砂轮对硅片背面进行磨削。减薄工艺中，硅片加工过程如下：

（1）在硅片正面贴一层保护膜，材质通常为PET或EVA，防止在减薄过程中有水渗入表面；

（2）首先，减薄机的传送臂将初始硅片传递到粗磨待加工的工件盘上，随后工件盘旋转进入到减薄机的加工腔体内，主轴带动砂轮下降，接触到硅片背面开始研磨；

（3）研磨到设定厚度后，工件盘旋出，同时切割水对硅片背面进行清洗，将研磨过程中的硅粉冲掉；

（4）传送臂将粗磨完成后的硅片送到待细磨加工的工件盘上，稍后进行细磨研磨；

（5）细磨加工过程与粗磨类似，完成设定厚度研磨后，由传送臂最终送入成品篮内。

在上述过程（3）和（4）中，当传送臂将硅片送入下一步骤后，将有清洗刷对工件盘进行刷洗，目的在于清洗掉上一个加工步骤中产生的硅渣及外来颗粒，譬如残膜等。这一步对控制批次性顶裂异常非常重要，若残膜未刷掉，将会继续影响下一批芯片。

图1示意性地示出了常规的硅片减薄机的清洗装置，而图2A和图2B分别示出了清洗装置中的辊式清洗刷2的正视图和侧视图。

图示的清洗刷2呈圆筒形，上面间隔地分布着刷毛3。圆筒形的清洗刷2在水平方向设置的转轴的带动下在工件盘1上方转动，刷毛3将在工件盘1的表面上滚过，工件盘1和清洗刷2两者的转动轴线呈90度，两者转动时分别产生的离心力相互结合会产生侧向45度左右的合力，容易导致颗粒飞溅，飞溅出的颗粒会附到减薄机的腔体内壁上，随着时间的推移，减薄机的振动会使这些颗粒又落回到工件盘的表面上，引起二次沾污的问题，随之将导致硅片裂纹率上升。

因此，现有的硅片减薄机还存在不足，尚待改进。

实用新型内容

为了克服现有的硅片加工设备的不足，本实用新型提出了一种硅片加工设备，该硅片加工设备包括工件盘和用于清洁工件盘的清洗装置，工件盘具有一个安放硅片的平坦表面和一个转轴以使工件盘旋转，清洗装置包括：刷盘，刷盘具有设置刷毛的清洁面，支架，支架的近端具有连接到硅片加工设备的连接部，支架的远端安装刷盘；刷盘的清洁面与工件盘的平坦表面相对，刷盘的清洁面大致平行于工件盘的平坦表面。

根据本实用新型的另一个方面，支架还包括连杆，刷盘通过连杆附连到支架。

根据本实用新型的另一个方面，刷盘可自由转动地安装在连杆上。

根据本实用新型的另一个方面，连杆连接到电动机，电动机驱动所述刷盘转动。较佳地，刷盘的旋转方向与所述工件盘的旋转方向相反。

根据本实用新型的又一个方面，刷盘可转动地安装到支架，所述刷盘的转动轴线与所述工件盘的转动轴线平行但相互偏移间隔开。

根据本实用新型的又一个方面，刷盘的清洁面与工件盘的平坦表面部分地相对，刷盘最远离刷盘的转动轴线的刷毛刚好覆盖或能够覆盖工件盘的平坦表面的中心位置。

根据本实用新型的又一个方面，刷盘呈圆盘状，所述刷毛呈圆环状布置在刷盘的清洁面上。较佳地，刷毛以多个刷毛簇的形式布置成圆环状，相邻的所述刷毛簇之间隔开预定距离。

根据本实用新型的再一个方面，硅片加工设备还包括液体喷射装置，用以喷射去离子水以冲洗工件盘的平坦表面。

根据本实用新型的又一个方面，刷盘的旋转速度设置成比所述工件盘的旋转速度慢。

根据本实用新型的又一个方面，刷盘固定安装在支架上，即刷盘相对支架是固定不动的。

根据本实用新型的又一个方面，较佳地，硅片加工设备为硅片减薄机。

采用根据本实用新型的硅片加工设备，不存在朝向工件盘上方作用的离心力，磨削颗粒不容易飞溅到工件盘上方，有效地解决了磨削颗粒的二次沾污的问题，避免了残留的磨削颗粒对硅片的不利影响，有效地降低了批量生产时的硅片的平均裂纹率。

附图说明

图1为现有技术中的用于硅片减薄机的清洗装置的运行示意图。

图2A和图2B分别是现有技术中的清洗装置中的清洗刷的正视图和侧视图。

图3为根据本实用新型的较佳实施例的清洗装置的示意图。

图4示出了根据本实用新型的较佳实施例的清洗装置的立体图。

图5A和图5B分别是根据本实用新型的较佳实施例的清洗装置的正视图和俯视图。

图6为示出采用根据本实用新型的清洗装置的效果的示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图对本实用新型作进一步说明，在以下的描述中阐述了更多的细节以便于充分理解本实用新型，但是本实用新型显然能够以多种不同于此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下根据实际应用情况作类似推广、演绎，因此不应以此具体实施例的内容限制本实用新型的保护范围。

以下说明是参照硅片减薄机进行描述的，但可以理解的是，根据本实用新型的清洗装置20也可以是会产生硅片磨削颗粒的其他硅片加工设备。

图3示出了具有根据本实用新型较佳实施例的清洗装置20的硅片减薄机的示意图。总体而言，硅片减薄机包括一个可转动的工件盘10和用于清洗工件盘10的刷盘25。刷盘25具有一个清洁面252，该清洁面252大致平行于工件盘10的用于安放硅片的平坦表面11（该平坦表面11通常为工件盘10的上表面）。根据本实用新型较佳的实施例，刷盘25的清洁面252是一个具有刷毛26的表面，清洁面252通常位于刷盘25的下侧，即刷盘25的下表面与工件盘10的上表面平行。此外，根据本实用新型，硅片减薄机通常是被容纳在一个金属腔体（未图示）中的，并且减薄机在金属腔体内还包括一个液体喷射装置（未图示），由此，参照图3可以理解，液体喷射装置将去离子水（DI水）喷射到工件盘10的上表面11，以冲去其上的磨削颗粒。

如图3所示，硅片减薄机的工件盘10呈圆筒形，同时在工件盘10的下方连接有一旋转轴（未图示），旋转轴在诸如电动机的驱动装置的驱动下使圆筒形的工件盘10旋转，工件盘10的转速一般在每分钟300-500转之间。

图4示出了根据本实用新型的包括刷盘25的清洗装置20。具体而言，清洗装置20包括支架22、刷盘25和连接支架22和刷盘25的连杆或转轴27。用于支承刷盘25的支架22在其近端具有连接到硅片减薄机本体的连接部23，支架22的本体呈悬臂状地从连接部221延伸出，刷盘25安装在支架22的本体远离硅片减薄机本体的远端222。通常，支架22的连接部23连接到硅片减薄机上的一个可枢转的转动部件上，例如可以连接到一个转臂上，这样，在需要清洗工件盘10时，支架22可以通过转动部件回转到工件盘10的上方，而在非清洗阶段时，转动部件带动整个清洗装置20从工件盘10上方缩回，避免影响打磨减薄操作。

此外，如图4所示，在支架22的远端222还可设置一个把手29，通过该把手29可以方便地手动调整刷盘25与工件盘10的相对位置。较佳地，不仅刷盘25与工件盘10的水平位置可以调整，刷盘25相对工件盘10的垂直相对位置也可以进行调整，为达成这一目的，可以将支架22的连接部221构造成位置可调的结构，由此也可调整刷毛25与工件盘10之间的摩擦力。

图5A和图5B详细示出了本实用新型实施例中所采用的刷盘25。刷盘25整体呈圆盘状，具有刷毛26的清洁面252呈圆形，当刷盘25安装到支架22上时，清洁面252位于刷盘25下侧，刷毛2626大致竖直地向下延伸。如图5B所示，刷毛26呈圆环状地布置在刷盘25的清洁面252上。较佳地，刷毛26并不是均匀分布成一个圆环，而是刷毛26以多个刷毛簇的形式布置成圆环状，即清洁面252上有若干个由刷毛26集中设置形成的刷毛簇，而相邻的刷毛簇之间隔开预定距离，刷毛簇之间是存在空隙的，这样，刷毛簇之间的空隙将有利于磨削颗粒在去离子水的冲刷作用下离开工件盘10的表面11。在一个优选的实施例中，多个刷毛簇等间距地设置在清洁面252上。

根据一个实施例，刷盘25可自由转动地连接到连杆27，刷盘25不带有任何动力驱动装置。在清洗操作过程中，由于刷盘25的刷毛26与工件盘10接触而产生的摩擦力，刷盘25会随着工件盘10的转动而转动。通常，从俯视角度观查，工件盘10逆时针转动，在工件盘10的带动下，刷盘25也会逆时针转动。刷盘25的旋转速度比工件盘10的旋转速度慢，例如，工件盘10的旋转速度在每分钟300-500转之间，而刷盘25在工件盘10带动下的旋转速度通常为每分钟100转以下。

在另一种实施例中，刷盘25连接到连杆27，连杆27又连接到一个电动机或其他适当的驱动装置，此时，连杆27用作为转轴，在清洗过程中，电动机带动刷盘25主动地旋转。在这种实施例中，刷盘25的转动方向和转动速度可以自由设定。较佳地，刷盘25的旋转方向与工件盘10的旋转方向相反，即若从俯视角度观察时，当工件盘10逆时针旋转时，刷盘25顺时针旋转。刷盘25的转速较佳地在设定为低于工件盘10的转速，例如可设定在每分钟100转至200转之间。

此外，还可设想，刷盘25是固定连接到连杆27上的。在清洁过程中，工件盘10转动，而刷盘25固定不动，刷盘25上的刷毛26与工件盘10的表面11摩擦，在DI水的协同作用下，使得工件盘10上残留的磨削颗粒排出工件盘10的表面11。

以下再次参照图3，对根据本实用新型的清洗装置20与工件盘10的相对位置关系进行具体说明。如图3所示，在垂直方向上，工件盘10位于刷盘25的下方，刷毛26直接接触到工件盘10的用于安装硅片的表面11。在水平方向上，工件盘10与刷盘25是彼此错开的，即，工件盘10的表面11和刷盘25的清洁面仅部分地彼此面对，工件盘10的转动轴线与刷盘25的转动轴线平行但相互偏移间隔开。刷盘25最外部的刷毛26，即最远离转动轴线的刷毛26，至少应覆盖到工件盘10的硅片支承表面11的中心位置，即工件盘10的转动轴线所通过的位置，这样，在清洁过程中随着工件盘10的转动，整个工件盘10都能够被刷盘25刷到。

如图3所示，当工件盘10和刷盘25各自在彼此错开的平行的且垂向的转动轴线转动时，刷毛26垂直于工件盘10在一个平行于工件盘10的表面11的平面中水平地移动，在刷盘25转动的过程中，液体喷射装置将DI水喷射到工件盘10的表面11上，这样，前道步骤中产生的磨削颗粒在刷毛26与工件盘10之间的摩擦力的作用下以及DI水冲洗作用下从工件盘10脱离，随后排入排出管道。根据本实用新型的实施例，刷毛26与工件盘10之间的作用力的方向始终是水平面中的，磨削颗粒基本不会往工件盘10上方飞溅，因此，可避免二次沾污的问题。

图6为示出采用根据本实用新型的清洗装置20的效果的示意图。图6示出了12个月中的硅片减薄机的裂纹率，前9个月采用的是现有技术中如图2A和2B所示的清洗装置，最后的3个月硅片减薄机改装成采用根据本实用新型的清洗装置20。从图中可以看到，采用同样的硅片减薄机，前9个月的平均裂纹率为0.075%，后3个月的平均裂纹率下降到了0.027%。由此可见，本实用新型的清洗装置有效地解决了磨削颗粒的二次沾污的问题，避免了残留的磨削颗粒对硅片的不利影响，有效地降低了批量生产时的硅片的平均裂纹率。

本实用新型虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本实用新型，任何本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改。因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化及修饰，均落入本实用新型权利要求所界定的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种硅片加工设备，所述硅片加工设备包括工件盘和用于清洁工件盘的清洗装置，所工件盘具有一个安放硅片的平坦表面和一个转轴以使工件盘旋转，所述清洗装置包括：

刷盘，所述刷盘具有设置刷毛的清洁面；

支架，所述支架的近端具有连接到硅片加工设备的连接部，所述支架的远端安装刷盘；

其特征在于，所述刷盘的清洁面与所述工件盘的所述平坦表面相对，所述刷盘的清洁面平行于工件盘的平坦表面。

2.如权利要求1所述的硅片加工设备，其特征在于，所述支架还包括连杆，所述刷盘通过连杆附连到支架。

3.如权利要求2所述的硅片加工设备，其特征在于，所述刷盘可自由转动地安装在所述连杆上。

4.如权利要求3所述的硅片加工设备，其特征在于，所述连杆连接到电动机，所述电动机驱动所述刷盘转动。

5.如权利要求4所述的硅片加工设备，其特征在于，所述刷盘的旋转方向与所述工件盘的旋转方向相反。

6.如权利要求1所述的硅片加工设备，其特征在于，所述刷盘可转动地安装到所述支架，所述刷盘的转动轴线与所述工件盘的转动轴线平行但相互偏移间隔开。

7.如权利要求6所述的硅片加工设备，其特征在于，所述刷盘的清洁面与所述工件盘的平坦表面部分地相对，所述刷盘最远离所述刷盘的转动轴线的刷毛刚好覆盖或能够覆盖所述工件盘的所述平坦表面的中心位置。

8.如权利要求1所述的硅片加工设备，其特征在于，所述刷盘呈圆盘状，所述刷毛呈圆环状布置在所述刷盘的所述清洁面上。

9.如权利要求8所述的硅片加工设备，其特征在于，所述刷毛以多个刷毛簇的形式布置成圆环状，相邻的所述刷毛簇之间隔开预定距离。

10.如权利要求1所述的硅片加工设备，其特征在于，所述硅片加工设备还包括液体喷射装置，用以喷射去离子水以冲洗工件盘的所述平坦表面。

11.如权利要求3-9中任一项所述的硅片加工设备，其特征在于，所述刷盘的旋转速度比所述工件盘的旋转速度慢。

12.如权利要求1所述的硅片加工设备，其特征在于，所述刷盘固定安装在所述支架上。

13.如权利要求1所述的硅片加工设备，其特征在于，所述硅片加工设备为硅片减薄机。

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