CN212886986U - 一种晶圆研磨机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及晶圆制备技术领域，尤其涉及一种晶圆研磨机构，本实用新型的研磨台包括研磨板和转动板，研磨板用于放置晶圆，并且研磨板能够随转动板转动，而研磨头包括连接有主动转轴的研磨片，研磨片相对研磨台倾斜设置，在工作时研磨片与晶圆之间为点接触，进而能够提升研磨的稳定性，保证研磨的质量，避免晶圆外表面出现烧焦或破片的问题，并且研磨片和研磨板均能够转动从而能够在晶圆的表面形成弧线的研磨痕迹，能够减小晶圆磨削后的损伤深度，为后工序做好加工质量铺垫，还可以提高晶圆磨削加工表面层质量，消除表面应力，并且能够减少磨轮损耗，提高磨轮的寿命,节约成本。

Description

一种晶圆研磨机构

技术领域

本实用新型涉及晶圆制备技术领域，尤其涉及一种晶圆研磨机构。

背景技术

晶圆是指硅半导体集成电路制作所用的硅芯片，晶圆是生产集成电路所用的载体，一般意义晶圆多指单晶硅圆片。晶圆是最常用的半导体材料，按其直径分为4英寸、5英寸、6英寸、8英寸等规格，近来发展出12英寸甚至研发更大规格。晶圆越大，同一圆片上可生产的IC就越多，可降低成本。在晶圆的正面进行集成电路加工工艺后，会对该晶圆的背面进行减薄，以便进行其他的背面的工艺，在一个典型的应用中，在完成集成电路加工工艺后，利用晶圆级封装技术将不同的晶圆堆叠键合在一起，并从晶圆的背面实现减薄，减薄去除厚度达到晶圆厚度的90％以上，需要通过研磨设备实现快速减薄，现有的晶圆研磨设备通常采用水平设置的研磨片，研磨片与晶圆的接触面积大，造成研磨质量不稳定，晶圆表面产生烧焦、磨削痕迹深浅不一的问题。

实用新型内容

为了克服上述现有技术的不足，本实用新型提供了一种晶圆研磨机构，能够有效提升晶圆研磨的质量，避免晶圆表面产生烧焦、磨削痕迹深浅不一的问题。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案为：一种晶圆研磨机构，包括基座、设置在所述基座上的研磨台以及设置在所述研磨台上方的研磨头，其中，所述研磨台包括呈环形的固定板，设置在所述固定板底部的转动板以及与所述转动板固定连接的研磨板，所述研磨板上开设有若干个负压孔，所述研磨板盖设在所述固定板上并且与所述固定板之间形成负压腔，所述负压腔外接有负压管；所述研磨头包括机架以及设置在所述机架上的研磨片，所述研磨片倾斜设置，所述机架连接有竖向驱动机构，所述研磨片连接有转动主轴。

进一步地，所述机架上设置有倾斜的安装孔，所述转动主轴穿设在所述安装孔上并且端部与所述研磨片连接。

进一步地，所述转动主轴为中空的轴构件，并且所述转动主轴的内壁设置有第一磁铁部，所述研磨片连接有转动从动轴，所述转动从动轴的一端穿过静压气体轴承并且容置在所述转动主轴内，所述静压气体轴承的端部设置有至少一个倾斜调整机构，所述转动从动轴的外壁上设置有与所述第一磁铁部相配合的第二磁铁部。

进一步地，所述静压气体轴承包括轴承壳体以及设置在所述轴承壳体内部的中空轴，所述中空轴套接在所述转动从动轴上，所述轴承壳体的上端面设置有推力板，所述推力板与所述倾斜调整机构连接。

进一步地，所述基座上还设置有转盘，所述研磨台有至少三个并且沿周向设置在所述转盘上，至少三个所述研磨台随所述转盘转动依次移动至所述研磨片的下方。

进一步地，所述基座上与所述研磨片相对应的位置上设置有第一转动驱动机构，至少三个所述研磨台均与所述第一转动驱动机构离合连接。

进一步地，所述转盘上设置有用导向槽，所述研磨台连接有直线驱动机构，所述研磨台可有所述直线驱动机构驱使而沿所述导向槽移动。

进一步地，所述转动板的下端设置有连接轴，所述连接轴的下端呈半圆形套筒状且设置有内花键，所述第一转动驱动机构设置有外花键。

本实用新型的有益效果有：本实用新型的晶圆研磨机构包括研磨台和研磨头，其中研磨台包括研磨板和转动板，研磨板用于放置晶圆，并且研磨板能够随转动板转动，而研磨头包括连接有主动转轴的研磨片，研磨片相对研磨台倾斜设置，在工作时研磨片与晶圆之间为点接触，进而能够提升研磨的稳定性，保证研磨的质量，避免晶圆外表面出现烧焦或破片的问题，并且研磨片和研磨板均能够转动从而能够在晶圆的表面形成弧线的研磨痕迹，能够减小晶圆磨削后的损伤深度，为后工序做好加工质量铺垫，还可以提高晶圆磨削加工表面层质量，消除表面应力，并且能够减少磨轮损耗，提高磨轮的寿命,节约成本。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本实用新型实施例的晶圆研磨机构的结构示意图；

图2是本实用新型实施例的研磨台的结构示意图；

图3是本实用新型实施例的研磨头的结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

参照图1至图3所示的一种晶圆研磨机构，包括基座310、设置在所述基座310上的研磨台330以及设置在所述研磨台330上方的研磨头340，其中，

所述研磨台330包括呈环形的固定板331、设置在固定板331底部的转动板332以及与所述转动板332固定连接的研磨板333，所述研磨板333上开设有若干个负压孔334，所述研磨板333盖设在固定板331上并且与固定板331之间形成负压腔335，负压腔335外接有负压管336，在本实施例中，该负压管336为吸气管，待加工晶圆放置在研磨板333上，负压管336连接研磨板333与固定板331之间形成的负压腔335并通过负压孔334将待加工晶圆紧紧吸附在研磨板333上，避免在研磨操作中晶圆与研磨板333发生相对移动而影响研磨的精度。

所述研磨头340包括机架341以及设置在所述机架341上的研磨片342，机架341连接有竖向驱动机构，用以驱使研磨片342上下移动以靠近或远离晶圆，该竖向驱动机构可以是常规的电动推杆或直线滑台，所述研磨片342倾斜设置，所述研磨片342连接有转动主轴343，其目的在于，研磨片342与晶圆为点接触，进而能够提升研磨的稳定性，保证研磨的质量，避免晶圆外表面出现烧焦或破片的问题，同时晶圆随研磨板333自转，而研磨片342通过转动主轴343驱使而自转，研磨片342与晶圆相对运动从而在晶圆的表面形成弧线的研磨痕迹，并且研磨片342的转速与晶圆的转速不同，进而可以在晶圆的表明形成椭圆弧形的研磨痕迹。

在一些实施例中，可以是机架341上设置有倾斜的安装孔，转动主轴343穿过倾斜的安装孔并且端部连接研磨片342，这样的方式可以避免在使用过程中研磨片342相对研磨台330的倾斜角度发生变化；在另外一些实施例中，还可以是研磨片342连接有六轴机械手，通过六轴机械手实现以特定的倾斜角度进行研磨，这样的方式灵活多变，适用于不同要求的晶圆。

而在另外一些实施例中，参照图3所示，所述转动主轴343为中空的轴构件，并且转动主轴343的内壁设置有第一磁铁部344，而研磨片342连接有转动从动轴345，转动从动轴345的外壁上设置有与第一磁铁部344相配合的第二磁铁部348，转动从动轴345的一端穿过静压气体轴承并且容置在转动主轴343内，此时转动从动轴345与转动主轴343并不接触，静压气体轴承的端部设置有至少一个倾斜调整机构347，该倾斜调整机构347可以是常规的电动推缸，该电动推缸沿竖向朝下设置并且拉动静压气体轴承朝其中一个方向倾斜，从而实现研磨片342相对水平设置的研磨台330倾斜一定角度，具体的，倾斜调整机构347沿静压气体轴承的周向均布有三个或四个，其目的在于保证研磨片342能够相对水平面倾斜向任意方向倾斜；需要说明的是，转动主轴343可以通过皮带连接有第二转动驱动机构，也可以是通过齿轮啮合连接第二转动驱动机构，而该第二转动驱动机构可以是常规的伺服电机，通过第二转动驱动机构驱使转动主轴343转动，而转动主轴343通过第一磁铁部344与第二磁铁部348之间的磁力实现传递扭力，进而带动研磨片342转动，并且转动从动轴345设置在转动主轴343内而不与转动主轴343相接触，进而可以保证转动从动轴345能够相对转动主轴343倾斜设置。

而在另外一些实施例中，所述静压气体包括轴承壳体3461以及设置在轴承壳体3461内部的中空轴3462，中空轴3462套接在转动从动轴345上，并且轴承壳体3461的上端面设置有推力板3463，倾斜调整机构347与推力板3463连接并推动静压气体轴承朝向某一方向倾斜，具体的，中空轴3462设置在轴承壳体3461内并且可相对轴承壳体3461转动，即中空轴3462与轴承壳体3461之间可以设置有滚珠或滚珠，倾斜调整机构驱使静压气体轴承倾斜时通过中空轴3462接触并驱使转动从动轴345倾斜，此时中空轴3462可随转动从动轴345转动。

在一些实施例中，该研磨片342包括呈盘状的本体以及设置在本体外边缘上的研磨部，其目的在于，本发明的晶圆研磨设备，研磨片342的外边缘接触晶圆从而实现研磨操作，研磨部可以采用研磨材料制成，而本体可以采用金属片或其他硬质合金制成，研磨片342作为消耗材料使用，这样的方式能够降低研磨片342的制造成本，从而降低生产成本。

在一些实施例中，基座310上设置有转盘320以及转动电机，转动电机用于驱动转盘320自转，研磨台330有至少三个并且沿周向设置在所述转盘320上，本实施例以三个研磨台330为例进行说明，三个研磨台330沿周向设置在转盘320上并且随转盘320转动而依次转动至研磨头340的下方，并且基座310上与研磨头340相对应的位置上设置有第一转动驱动机构338，第一转动驱动机构338均与三个研磨台330离合连接，具体的，转动板332的底部设置有连接轴337，连接轴337与第一转动驱动机构338的输出端离合连接，也就是连接轴337与第一转动驱动机构338的输出端分离时，研磨台330能够沿基座310的周向转动至下一个工位而避免研磨台330与第一转动驱动机构338发生干涉，具体的，连接轴337与第一转动驱动机构338之间可以通过联轴器连接，联轴器能够沿连接轴337或第一转动驱动机构338的输出端上下移动实现连接轴337与第一转动驱动机构338之间的分离与连接，进一步的，还可以是设置有常规的离合器，从而实现离合连接。

而在另外一些实施例中，研磨台330可以在转盘320上平移一段距离，也就是固定板331压在转盘320上并且固定板331与转盘320之间设置有导向轮，并且转盘320上设置有能够容导向轮滑动的导向槽，而转盘320上还设置有用于驱使研磨台330水平移动的直线驱动机构，该直线驱动机构可以是常规的电动推杆，而连接轴337的下端呈半圆形套筒状，并且连接轴337的下端设有内花键或内齿，而第一转动驱动机构338的输出端设置有外花键或外齿，第一转动驱动机构338可以驱使连接轴337转动至能够沿导向槽水平移动，即直线驱动机构驱使研磨台330沿导向槽朝向远离第一转动驱动机构338方向移动时，连接轴337与转动驱动机的输出端可以水平分离而不发生干涉，从而使得研磨台330能够随转盘320转动至下一工位，如该研磨台330与位于粗磨组件下方的第一转动驱动机构338分离后，随转盘320移动至精磨组件处，并且可以通过直线驱动机构驱使该研磨台330沿导向槽向靠近第一转动驱动机构338方向移动至连接轴337与第一转动驱动机构338的输出端稳定啮合，导向轮位于导向槽的一端，进而可以保证在工作时研磨台330与转盘320相对固定；需要说明的是，上述所有实施例所述的第一转动驱动机构338均可以是常规的伺服电机。

以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种晶圆研磨机构，其特征在于，包括基座、设置在所述基座上的研磨台以及设置在所述研磨台上方的研磨头，其中，

所述研磨台包括呈环形的固定板，设置在所述固定板底部的转动板以及与所述转动板固定连接的研磨板，所述研磨板上开设有若干个负压孔，所述研磨板盖设在所述固定板上并且与所述固定板之间形成负压腔，所述负压腔外接有负压管；

所述研磨头包括机架以及设置在所述机架上的研磨片，所述研磨片倾斜设置，所述机架连接有竖向驱动机构，所述研磨片连接有转动主轴。

2.根据权利要求1所述的一种晶圆研磨机构，其特征在于，所述机架上设置有倾斜的安装孔，所述转动主轴穿设在所述安装孔上并且端部与所述研磨片连接。

3.根据权利要求1所述的一种晶圆研磨机构，其特征在于，所述转动主轴为中空的轴构件，并且所述转动主轴的内壁设置有第一磁铁部，所述研磨片连接有转动从动轴，所述转动从动轴的一端穿过静压气体轴承并且容置在所述转动主轴内，所述静压气体轴承的端部设置有至少一个倾斜调整机构，所述转动从动轴的外壁上设置有与所述第一磁铁部相配合的第二磁铁部。

4.根据权利要求3所述的一种晶圆研磨机构，其特征在于，所述静压气体轴承包括轴承壳体以及设置在所述轴承壳体内部的中空轴，所述中空轴套接在所述转动从动轴上，所述轴承壳体的上端面设置有推力板，所述推力板与所述倾斜调整机构连接。

5.根据权利要求1所述的一种晶圆研磨机构，其特征在于，所述基座上还设置有转盘，所述研磨台有至少三个并且沿周向设置在所述转盘上，至少三个所述研磨台随所述转盘转动依次移动至所述研磨片的下方。

6.根据权利要求5所述的一种晶圆研磨机构，其特征在于，所述基座上与所述研磨片相对应的位置上设置有第一转动驱动机构，至少三个所述研磨台均与所述第一转动驱动机构离合连接。

7.根据权利要求6所述的一种晶圆研磨机构，其特征在于，所述转盘上设置有用导向槽，所述研磨台连接有直线驱动机构，所述研磨台可有所述直线驱动机构驱使而沿所述导向槽移动。

8.根据权利要求7所述的一种晶圆研磨机构，其特征在于，所述转动板的下端设置有连接轴，所述连接轴的下端呈半圆形套筒状且设置有内花键，所述第一转动驱动机构设置有外花键。

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