CN218658141U - 一种晶圆减薄机工作台检测及修复系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及半导体制造技术领域，特别涉及一种晶圆减薄机工作台检测及修复系统，包括对减薄中的晶圆厚度进行实时检测的检测机构和对用于承片台的表面进行清洁的清洁机构；检测机构包括设于晶圆减薄机工作台上的第一旋转件和设置于第一旋转件的输出轴上的检测头，检测头包括用于与承片台的表面接触以检测承片台高度的第一测头和用于与打磨过程中的晶圆的打磨表面保持接触以检测晶圆的打磨表面高度的第二测头；清洁机构包括设置于晶圆减薄机工作台上的第二旋转件和设置于第二旋转件上的用于对承片台表面进行旋转清洁的清洁头。上述方案通过对减薄中的晶圆的厚度进行实时检测和对减薄结束后的承片台进行及时清洁，提高晶圆磨削加工的精度。

Description

一种晶圆减薄机工作台检测及修复系统

技术领域

本实用新型涉及半导体制造技术领域，特别涉及一种晶圆减薄机工作台检测及修复系统。

背景技术

在半导体产品制造过程中，利用晶圆减薄机对晶圆减薄是重要环节之一，其主要是对经切割得到的晶圆片进行打磨减薄使晶圆片达到一定厚度后才能进行下一工序的加工，在晶圆减薄加工过程中，晶圆的厚度对晶圆的生成质量有着至关重要的影响，是反映晶圆加工质量的重要指标，检测晶圆厚度可以对晶圆磨削过程中的各项工艺参数进行实时调整，保证最终磨削厚度以及控制磨削流程，从而使晶圆在减薄加工过程中始终保持高效优质状态。

实用新型内容

本实用新型公开一种晶圆减薄机工作台检测及修复系统，以在晶圆减薄加工过程中有效控制晶圆最终厚度，提高晶圆减薄加工的精度。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的一个技术方案是：提供一种晶圆减薄机工作台检测及修复系统，包括对减薄中的晶圆厚度进行实时检测的检测机构和对所述用于承载晶圆且能够转动的承片台的表面进行清洁的清洁机构；所述检测机构包括设于晶圆减薄机工作台上的第一旋转件和设置于所述第一旋转件的输出轴上的检测头，所述检测头包括用于与所述承片台的表面接触以检测所述承片台高度的第一测头和用于与打磨过程中的晶圆的打磨表面保持接触以检测所述晶圆的打磨表面高度的第二测头；所述清洁机构包括设置于所述晶圆减薄机工作台上的第二旋转件和设置于所述第二旋转件上的用于对所述承片台表面进行旋转清洁的清洁头。

上述设置中，在对晶圆减薄时通过检测头上的第一测头和第二测头分别检测所述承片台表面的相对高度值和所述晶圆表面的相对高度值，随着减薄的不断进行，当检测头检测到晶圆表面的相对高度值与承片台表面的相对高度值之差达到设置值后，即停止对晶圆减薄，减薄过程中会产生细碎的晶圆颗粒附着在承片台的表面影响下一晶圆与承片台的接触进而影响检测精度，通过清洁机构对承片台的表面进行清洁，通过对减薄过程中晶圆厚度的实时检测和对减薄后承片台的清洁，提高了提高晶圆减薄加工的精度。

进一步地，所述承片台与晶圆减薄机的打磨头偏心设置，所述第二测头与所述晶圆外露于所述打磨头的表面上。

进一步地，所述第一旋转件包括竖直设置的第一旋转气缸，所述第一旋转气缸外接气源，所述第一测头和所述第二测头均与所述第一旋转气缸的输出轴固定连接。

进一步地，所述检测机构还包括分别与所述第一旋转件的输出轴连接且分别对所述第一测头和所述第二测头进行冲洗的第一冲洗头和第二冲洗头，所述第一冲洗头和所述第二冲洗头均外接水源。

进一步地，所述第一旋转件上设置用于防止所述第一测头和所述第二测头受减薄过程中飞溅的晶圆碎片冲击的防护罩。

进一步地，在所述晶圆减薄机工作台上设置防水罩将所述承片台、所述检测机构和所述清洁机构包围，所述防水罩上设置容晶圆传输机械臂进出的自动门和将防水罩内的水体排出防水罩的排水管。

进一步地，所述第二旋转件包括与所述晶圆减薄机工作台固定连接的第二旋转气缸，所述第二旋转气缸外接气源，所述清洁头包括第一端与所述第二旋转气缸的输出轴固定连接的连接板、与所述连接板的第二端固定连接的第三驱动件和与所述第三驱动件的输出轴固定连接的旋转盘，所述旋转盘水平设置，所述第三驱动件用于驱动所述旋转盘旋转以对所述承片台的上表面进行旋转打磨清洁。

进一步地，所述第三驱动件包括与所述连接板的第二端固定连接的驱动电机，所述驱动电机的输出轴竖直设置，所述旋转盘与所述驱动电机的输出轴固定连接。

进一步地，所述旋转盘的直径大于所述承片台的半径。

进一步地，所述旋转盘包括由油石制成的盘状体。

进一步地，所述第一旋转气缸外接控制第一旋转气缸动作的第一电磁阀，所述第二旋转气缸外接控制第二旋转气缸动作的第二电磁阀，所述第一电磁阀、所述第二电磁阀、所述驱动电机和所述检测头均与控制器电连接。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型等待放置晶圆时的立体图。

图2为本实用新型进行晶圆减薄时的立体图。

图3为本实用新型对承片台进行清洁时的立体图。

图4为检测机构立体图。

图5为晶圆减薄时的检测状态示意图。

图6为防水罩布置示意图。

附图中各标号的含义为：

晶圆减薄机工作台-10；承片台-20；吸附槽-201；打磨头-30；第一旋转气缸-40；检测头-50；第一测头-501；第二测头-502；标准杆-502a；检测主机-502b；第一冲洗头-503；第二冲洗头-504；防护罩-505；第二旋转气缸-60；连接板-601；驱动电机-602；旋转盘-603；晶圆-70；防水罩-80；自动门-801；排水管-802。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。

如图1-图3所示，本实施例提供的一种晶圆70减薄机工作台检测及修复系统，用于对晶圆减薄机工作台的晶圆减薄高度进行检测，还用于在每一次晶圆打薄后，对用于承载晶圆的承片台进行清理以便于下一次检测。包括晶圆减薄机工作台10、设置于所述晶圆减薄机工作台10上用于放置晶圆70的承片台20、设置于所述晶圆减薄机工作台10上用于对承片台20上的晶圆70进行打磨减薄的打磨头30、对旋转减薄中的晶圆70的厚度进行实时检测的检测机构和对所述承片台20的表面进行清洁的清洁机构。

所述打磨头30位于所述承片台20的上方，打磨头30与承片台20偏心设置，打磨头30水平设置，打磨头30的下端固定连接有对放置于承片台20表面的晶圆70进行旋转打磨的磨盘，所述晶圆减薄机工作台10上设置有驱动所述打磨头30上下移动以靠近或远离承片台20的第二伺服电机，第二伺服电机外接电源。

所述承片台20的上表面与打磨头30上的磨盘的下端面平行设置，承片台20的旋转轴与打磨头30的旋转轴平行设置，所述晶圆减薄机工作台10上设置有驱动所述承片台20旋转的第一伺服电机，第一伺服电机外接电源，所述承片台20上设置有将晶圆70吸附于承片台20上的吸附槽201，所述吸附槽201与外部的抽真空设备连通。

所述检测机构包括与所述晶圆减薄机工作台10固定连接的第一旋转件和设置于所述第一旋转件上的检测头50，所述检测头50包括第一测头501和第二测头502，进行检测工作时，所述第一旋转件旋转使所述第一测头501与所述承片台20的表面接触用于测量承片台20表面的相对高度值，使所述第二测头502与旋转减薄中的晶圆70的表面接触用于检测晶圆70表面的相对高度值。

所述清洁机构包括第二旋转件和设置于所述第二旋转件上用于对所述承片台20表面进行旋转清洁的清洁头。

所述第一旋转件包括竖直设置的第一旋转气缸40，所述第一旋转气缸40外接气源，第一旋转气缸40外接控制第一旋转气缸40动作的第一电磁阀，所述第一测头501和所述第二测头502均与所述第一旋转气缸40的输出轴固定连接，所述第一旋转气缸40上设置有用于防止所述第一测头501和所述第二测头502受减薄过程中飞溅的晶圆70碎片冲击的防护罩505。

未进行对晶圆70检测时，第一旋转气缸40的输出轴位于原始位置，所述第一测头501和所述第二测头502均远离所述承片台20，当晶圆70转移机械臂上的吸盘将待减薄晶圆70放置于承片台20上吸附固定后，控制使第一旋转气缸40的输出轴旋转一定角度并使所述第一测头501和所述第二测头502分别与所述承片台20的表面和晶圆70的上表面接触。

如图4所示，所述检测机构还包括分别对所述第一测头501和所述第二测头502进行冲洗的第一冲洗头503和第二冲洗头504，所述第一冲洗头503和所述第二冲洗头504均与所述第一旋转气缸40的输出轴固定连接，所述第一冲洗头503和所述第二冲洗头504均外接水源，所述第一冲洗头503和所述第二冲洗头504用以防止在对晶圆70减薄过程中产生的细微颗粒积聚在第一测头501或第二测头502处影响检测精度，检测头50可以根据晶圆70的实际规格选择采用MARPOSS系列的接触计。

如图1所示，所述第二旋转件包括与所述晶圆减薄机工作台10固定连接的第二旋转气缸60，所述第二旋转气缸60外接气源，第二旋转气缸60外接控制第二旋转气缸60动作的第二电磁阀。

所述清洁头包括连接板601、驱动电机602和旋转盘603，所述连接板601水平设置、连接板601的第一端与第二旋转气缸60的输出轴固定连接，所述驱动电机602与连接板601的第二端固定连接，驱动电机602的输出轴朝下竖直设置，所述旋转盘603与驱动电机602的输出轴固定连接的，所述旋转盘603水平设置，旋转盘603的直径大于所述承片台20的半径，旋转盘603优选由油石制成的盘状体，在驱动电机602的带动下所述旋转盘603旋转以对所述承片台20的上表面进行旋转打磨清洁。

进一步的，为实现整个系统的自动控制，所述第一伺服电机、所述第二伺服电机、所述第一电磁阀、所述第二电磁阀、所述抽真空设备、所述驱动电机602和所述检测头50均与一控制器电连接。

进一步的，如图6所示，在所述晶圆减薄机工作台10上设置防水罩80将所述承片台20、所述检测机构和所述清洁机构封围，所述防水罩80上设置容晶圆传输机械臂进出的自动门801和将防水罩80内的水体排出防水罩的排水管802。

本公开的晶圆减薄机工作台检测及修复系统的使用原理及有益效果在于：

上述设置中，当未将晶圆70放置于承片台20上时，控制器控制第一旋转气缸40和第二旋转气缸60位于原始位置，这时旋转盘603、检测头50均远离承片台20，控制器控制第二伺服电机使打磨头30离开承片台20表面，控制器控制第一伺服电机停止转动以使承片台20处于静止状态，方便机械臂将晶圆70片放置于承片台20上，控制器控制抽真空设备停止对吸附槽201吸附。

当机械臂将晶圆70放置于承片台20的上表面中心且机械臂退出承片台20后，控制器控制抽真空设备运行将晶圆70吸附在承片台20上，接着控制器控制第一电磁阀动作使第一旋转气缸40的气缸轴旋转一定角度后收缩使第一测头501接触承片台20位于晶圆70覆盖范围外的表面并对承片台20的表面保持一定压紧力，使第二测头502接触晶圆70外露于所述打磨头30覆盖的表面上并对晶圆70的表面保持一定压紧力，接着控制器控制第二伺服电机驱动打磨头30缓慢向下移动对晶圆70进行打磨减薄，同时控制器控制第一伺服电机使承片台20缓慢旋转。第二测头502与打磨头30的位置状态参考图5所示，打磨头30与承片台20偏心设置，在对晶圆70进行打磨减薄时，打磨头30绕自身轴线旋转，打磨头30始终覆盖住承片台20的表面中心以使得承片台20绕自身轴线旋转时晶圆70d的表面均能被打磨头30打磨。

在对晶圆70减薄时通过检测头50上的第一测头501和第二测头502分别检测所述承片台20表面的相对高度值和所述晶圆70表面的相对高度值，随着减薄的不断进行，当检测头50检测到晶圆70表面的相对高度值与承片台20表面的相对高度值之差达到设定值后，检测头50将型号传输给控制器，控制器控制第二伺服电机驱动打磨头30上升停止对晶圆70减薄并控制第一电磁阀动作使第一旋转气缸40的输出轴反向旋转带动检测头50旋转离开承片台20，接着控制抽真空机停止抽真空，控制第一伺服电机使承片台20停止转动，机械臂将晶圆70取走。

第二测头502的检测原理为：第二测头502通过标准杆502a与检测主机502b连接，当检测主机502b固定不动，第二测头502在竖直平面内上下移动时，第二测头502的移动带动标准杆502a在该竖直平面上转动一角度，检测主机502b通过检测标准杆502a的初始角度和最终角度来计算出第二测头502的移动距离。检测主机502b内部始终保持使标准杆502a产生向下偏转的预压力使第二测头502始终接触被检测物(晶圆70)的表面。第一测头501的检测原理与第二测头502的检测原理相同。

晶圆厚度的检测原理为：当第一测头501接触承片台20的表面使第一测头501的标准杆旋转一定角度时，第一测头501的检测主机测得第一测头501的移动数据A1(承片台的相对高度值)；当第二测头502接触晶圆70的表面使第二测头502的标准杆502a旋转一定角度时，第二测头502的检测主机502b测得第二测头502的移动数据B1(晶圆70的相对高度值)，随着晶圆减薄的不断进行，数据A1保持不变，数据B1不断减小，检测头50上的微电脑不断进行B1-A1的对比计算，当B1-A1的对比结果达到预设的数值时，晶圆70的厚度达到规定值，检测头50上的微电脑向控制器发送信号，控制器控制第二伺服电机停止驱动打磨头下移，晶圆减薄停止。

机械臂将晶圆70取走后控制器控制第二旋转气缸60旋转使旋转盘603接触承片台20表面并使驱动电机602带动选转盘旋转对承片台20表面进行打磨清洁，旋转中的旋转盘603将减薄过程中产生的附着在承片台20表面的细碎晶圆70颗粒清理掉，防止细碎晶圆70颗粒影响下一晶圆70与承片台20的接触以影响检测精度，在对承片台20进行清洁时，控制器控制第一伺服电机使承片台20保持旋转状态。

在对承片台20清洁结束后，控制器控制第二旋转气缸60旋转使旋转盘603离开承片台20，并控制承片台20停止转动，等待机械臂将下一晶圆70放置在承片台20的表面中心以继续对下一晶圆70进行减薄。

本实用新型通过对减薄过程中晶圆厚度的实时检测和通过清洁机构对承片台的表面进行清洁，提高了提高晶圆减薄加工的精度；将检测机构和清洁机构布置在防水罩内，使得研磨作业中冲水的防水泄漏防护变得容易且更有效，节省了外部空间，使防水罩更容易实现防水泄漏，减少了一个因清洁机构布置在防水罩外侧而增加的开合机构。

以上的仅是本实用新型的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本实用新型的保护范围，这些都不会影响本实用新型实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (10)

1.一种晶圆减薄机工作台检测及修复系统，其特征在于：包括对减薄中的晶圆厚度进行实时检测的检测机构和对用于承载晶圆且能够转动的承片台的表面进行清洁的清洁机构；所述检测机构包括设于晶圆减薄机工作台上的第一旋转件和设置于所述第一旋转件的输出轴上的检测头，所述检测头包括用于与所述承片台的表面接触以检测所述承片台高度的第一测头和用于与打磨过程中的晶圆的打磨表面保持接触以检测所述晶圆的打磨表面高度的第二测头；所述清洁机构包括设置于所述晶圆减薄机工作台上的第二旋转件和设置于所述第二旋转件上的用于对所述承片台表面进行旋转清洁的清洁头。

2.如权利要求1所述的晶圆减薄机工作台检测及修复系统，其特征在于：所述承片台与晶圆减薄机的打磨头偏心设置，所述第二测头与所述晶圆外露于所述打磨头的表面上。

3.根据权利要求1所述的晶圆减薄机工作台检测及修复系统，其特征在于：所述晶圆减薄机工作台上设置防水罩将所述承片台、所述检测机构和所述清洁机构封围，所述防水罩上设置容晶圆传输机械臂进出的自动门和将防水罩内的水体排出防水罩的排水管。

4.根据权利要求1所述的晶圆减薄机工作台检测及修复系统，其特征在于：所述检测机构还包括分别与所述第一旋转件的输出轴连接且分别对所述第一测头和所述第二测头进行冲洗的第一冲洗头和第二冲洗头，所述第一冲洗头和所述第二冲洗头均外接水源。

5.根据权利要求1所述的晶圆减薄机工作台检测及修复系统，其特征在于：所述第一旋转件上设置用于防止所述第一测头和所述第二测头受减薄过程中飞溅的晶圆碎片冲击的防护罩。

6.根据权利要求2至5中任意一项所述的晶圆减薄机工作台检测及修复系统，其特征在于：所述第一旋转件包括竖直设置的第一旋转气缸，所述第一旋转气缸外接气源，所述第一测头和所述第二测头均与所述第一旋转气缸的输出轴固定连接。

7.根据权利要求6所述的晶圆减薄机工作台检测及修复系统，其特征在于：所述第二旋转件包括与所述晶圆减薄机工作台固定连接的第二旋转气缸，所述第二旋转气缸外接气源，所述清洁头包括第一端与所述第二旋转气缸的输出轴固定连接的连接板、与所述连接板的第二端固定连接的第三驱动件和与所述第三驱动件的输出轴固定连接的旋转盘，所述旋转盘水平设置，所述第三驱动件用于驱动所述旋转盘旋转以对所述承片台的上表面进行旋转打磨清洁。

8.根据权利要求7所述的晶圆减薄机工作台检测及修复系统，其特征在于：所述第三驱动件包括与所述连接板的第二端固定连接的驱动电机，所述驱动电机的输出轴竖直设置，所述旋转盘与所述驱动电机的输出轴固定连接。

9.根据权利要求7所述的晶圆减薄机工作台检测及修复系统，其特征在于：所述旋转盘包括由油石制成的盘状体。

10.根据权利要求8所述的晶圆减薄机工作台检测及修复系统，其特征在于：所述第一旋转气缸外接控制第一旋转气缸动作的第一电磁阀，所述第二旋转气缸外接控制第二旋转气缸动作的第二电磁阀，所述第一电磁阀、所述第二电磁阀、所述驱动电机和所述检测头均与控制器电连接。

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