CN220145462U - 一种半导体晶圆研磨装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种半导体晶圆研磨装置，包括机架，机架上活动装设有对晶圆进行研磨的研磨机构，该研磨机构通过固定装设于机架上的高度调节机构进行高度调节，研磨机构的下方设有旋转工位盘，旋转工位盘通过下端的驱动电机驱动旋转，旋转工位盘上设有多个工位，且工位上贯穿开设有吸附孔与负压机连接对工位上的晶圆吸附固定。本实用新型根据需要打磨的厚度，通过高度调节机构调节研磨机构的高度，并对装设于旋转工位盘上的晶圆进行接触式和覆盖式的打磨，保证了打磨后晶圆表面平整度及晶圆的厚度更加均匀，且打磨精度更高，且旋转工位盘的设计能实现不停机打磨，保证了打磨的连续性，提高了晶圆打磨的效率。

Description

一种半导体晶圆研磨装置

技术领域

本实用新型属于半导体芯片制造加工技术领域，具体涉及一种半导体晶圆研磨装置。

背景技术

半导体晶圆在生产过程中由于电性参数的不同，需要对晶圆的厚度进行有效控制，并且尽可能的减少厚度偏差，使电性能更加的集中。二是在作业过程中产生的掺杂反渗需要及时处理干净，如处理不净会大大影响芯片成品的稳定性。因此，需要对晶圆进行厚度打磨或打磨去除杂质，提高晶圆的质量。

现有技术主要是通过人工进行表面打磨，其效率低且平整度较差，厚度不均匀，同时还采用喷砂设备通过外部打砂的方式对晶圆厚度进行处理，如申请号为201721562764.5，专利名称为一种硅片打磨用喷砂机，其主要通过喷砂对晶圆表面进行打磨，但是该处理方式存在厚度差异大，容易造成晶圆打磨后厚度不均匀，造成晶圆质量较差的问题。

实用新型内容

针对上述不足，本实用新型的目的在于，提供一种半导体晶圆研磨装置，解决了现有技术中通过喷砂打磨容易造成晶圆厚度不均匀，产品质量差的问题。

为实现上述目的，本实用新型所提供的技术方案是：

一种半导体晶圆研磨装置，包括机架，机架上活动装设有对晶圆进行研磨的研磨机构，该研磨机构通过固定装设于机架上的高度调节机构进行高度调节，所述研磨机构的下方设有旋转工位盘，旋转工位盘通过下端的驱动电机驱动旋转，旋转工位盘上设有多个工位，且工位上贯穿开设有吸附孔与负压机连接对工位上的晶圆吸附固定。

采用上述结构设计，可根据需要打磨的厚度，通过高度调节机构调节研磨机构的高度，并对装设于旋转工位盘上的晶圆进行接触式和覆盖式的打磨，保证了打磨后晶圆表面平整度及晶圆的厚度更加均匀，且打磨精度更高，且旋转工位盘的设计能实现不停机打磨，保证了打磨的连续性，提高了晶圆打磨的效率。

优选的，所述研磨机构、高度调节机构、驱动电机和负压机通过PLC控制系统控制连接，且机架的上端设置有控制屏与控制系统连接，用于参数显示和设置。

采用上述结构设计，能通过PLC控制系统实现智能和精确控制高度调节机构上下调节的高度，进而保证研磨机构对晶圆的研磨精度，提高了晶圆的质量。

优选的，所述研磨机构包括沿竖直方向滑动装设于机架上的活动套，所述高度调节机构包括设置于活动套的两侧的气缸，气缸连接驱动活动套上下移动，且活动套内固定装设有研磨电机，研磨电机的下端可拆卸的设置有研磨盘，且研磨盘凸伸出活动套的下端并位于所述旋转工位盘上方。

采用上述结构设计，通过活动套与研磨电机连接为一个整体，便于调节研磨机构的高度，同时当研磨电机需要更换时便于拆装，相对于气缸直接连接研磨电机，拆装更换时更简单和方便。

优选的，所述旋转工位盘的上方设有支撑板，且支撑板上于研磨盘的正下方贯穿开设有有通孔便于研磨盘的上下移动，所述活动套的下端连接有收纳套筒，收纳套筒的下端与支撑板接触实现对工位进行保护。

采用上述结构设计，所述收纳套筒的设置在研磨时可起到保护作用，防止研磨碎屑飞溅，同时可在研磨盘更换时将收纳套筒向上移动即可，使用更加便捷。

优选的，所述收纳套筒的下端向外形成延伸部与支撑板表面贴合，且通过设置在支撑板上的固定夹固定。

采用上述结构设计，可防止操作人员误将收纳套筒顶开造成人员安全问题。

优选的，所述支撑板的下方设有喷头，且喷头的端部朝向工位设置，喷头于外接水源连通。

采用上述结构设计，在研磨时可通过喷头喷水，不仅起到降温的作用，还可以清洁晶圆表面研磨产生的废屑。

优选的，所述机架呈“L”型结构，且机架内开设有工位槽和机箱槽，所述驱动电机和负压机固定装设于机箱槽内，所述旋转工位盘设置于工位槽内且通过驱动轴转动连接。

优选的，所述驱动轴通过上下两端设置的密封轴承连接并固定于机架上，同时将工位槽和机箱槽隔离，所述密封轴承中部形成环形通道，所述环形通道通过气管与负压机连通，同时所述驱动轴内开设气道，且气道的一端与环形通道连通，另一端与旋转工位盘内开设的腔体连通，所述腔体与工位上贯穿开设的吸附孔连通。

采用上述结构设计，巧妙的设计，不仅隔离了工位槽内的水进入到驱动电机，同时环形通道和气道的设计，在驱动轴和旋转工位盘转动时能实现负压的切换，对工位上的晶圆进行固定，便于取放。

优选的，所述工位槽的底壁倾斜一定角度，并于低的一侧开设有收集孔并通过收集管道连接设置于机箱槽内的废水收集箱连通。

采用上述结构设计，可对冲洗的废水和废渣进行回收，定期清理即可。

相对于现有技术，本实用新型的有益效果为：

1、本实用新型根据需要打磨的厚度，通过高度调节机构调节研磨机构的高度，并对装设于旋转工位盘上的晶圆进行接触式和覆盖式的打磨，保证了打磨后晶圆表面平整度及晶圆的厚度更加均匀，且打磨精度更高，且旋转工位盘的设计能实现不停机打磨，保证了打磨的连续性，提高了晶圆打磨的效率。

2、本实用新型设置的收纳套筒的在研磨时可起到保护作用，防止研磨碎屑飞溅，同时可在研磨盘更换时将收纳套筒向上移动即可，使用更加便捷。

3、本实用新型在支撑板的下方设有喷头，且喷头的端部朝向工位设置，在研磨时可通过喷头喷水，不仅起到降温的作用，还可以清洁晶圆表面研磨产生的废屑。

4、本实用新型通过密封轴承安装形成的环形通道与驱动轴上的气道及旋转工位盘内的腔体连通形成负压吸附通道，在驱动轴和旋转工位盘转动时能实现负压的切换，其设计巧妙，适合推广。

附图说明

附图是用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本实用新型，但并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1是本实用新型的侧视图；

图2是本实用新型的主视图；

图3是图1中旋转工位盘的结构示意图；

图4是另一实施例中旋转工位盘的结构示意图。

机架1、工位槽1a、机箱槽1b、研磨机构2、活动套2a、研磨电机2b、研磨盘2c、支撑板2d、通孔21d、收纳套筒2e、延伸部21e、固定夹2f、高度调节机构3、气缸3a、旋转工位盘4、腔体4a、工位5、吸附孔5a、驱动电机6、驱动轴6a、气道61a、密封轴承6b、环形通道6c、负压机7、气管7a、控制屏8、废水收集箱9、喷头10。

具体实施方式

为详细说明本实用新型的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。

请参阅图1至图3，一种半导体晶圆研磨装置，包括机架1，所述机架1呈“L”型结构，机架1上活动装设有对晶圆进行研磨的研磨机构2，用于对晶圆进行研磨成需要的厚度，该研磨机构2通过固定装设于机架1上的高度调节机构3进行高度调节，所述研磨机构2的下方设有旋转工位盘4，旋转工位盘4通过下端的驱动电机6驱动旋转，旋转工位盘4上设有多个工位5，且工位5上贯穿开设有吸附孔5a与负压机7连接对工位5上的晶圆吸附固定。所述研磨机构2、高度调节机构3、驱动电机6和负压机7通过PLC控制系统控制连接，且机架1的上端设置有控制屏8与控制系统连接，用于参数显示和设置。其中，通过控制屏8设置需要研磨的晶圆厚度，进而通过高度调节机构3调节研磨机构2的位置，同时装设于工位5上的晶圆通过负压机7吸附固定，并通过旋转工位盘4的旋转将工位5上的晶圆送至研磨机构2的下方进行研磨即可。

请参阅图4，在另一实施例中，所述工位5上的吸附孔5a环状结构。

请继续参阅图1和图2，具体的，所述研磨机构2包括沿竖直方向滑动装设于机架1上的活动套2a，所述高度调节机构3包括设置于活动套2a的两侧的气缸3a，气缸3a连接驱动活动套2a上下移动，且活动套2a内固定装设有研磨电机2b，研磨电机2b的下端可拆卸的设置有研磨盘2c，且研磨盘2c凸伸出活动套2a的下端并位于所述旋转工位盘4上方。在本实施例中，所述研磨盘2c采用碳化硅材料制成。

所述旋转工位盘4的上方设有支撑板2d，且支撑板2d上于研磨盘2c的正下方贯穿开设有有通孔21d便于研磨盘2c的上下移动，所述活动套2a的下端连接有收纳套筒2e，收纳套筒2e的下端与支撑板2d接触实现对工位5进行保护。所述收纳套筒2e的下端向外形成延伸部21e与支撑板2d表面贴合，且通过设置在支撑板2d上的固定夹2f固定。在对晶圆进行研磨时，通过固定夹2f将延伸部21e固定在支撑板2d上防止其打开，当需要更换研磨盘2c时，打开收纳套筒2e即可。进一步的，所述支撑板2d的下方设有喷头10，且喷头10的端部朝向工位5设置，喷头10于外接水源连通，在研磨时，可通过喷头10对研磨的晶圆进行喷水处理，可起到对晶圆的降温作用，同时还能对研磨的废屑进行清理。且所述工位槽1a的底壁倾斜一定角度，并于低的一侧开设有收集孔并通过收集管道8连接设置于机箱槽1b内的废水收集箱9连通，使用时，只需定期清理废水收集箱9即可。

进一步的，机架1内开设有工位槽1a和机箱槽1b，所述驱动电机6和负压机7固定装设于机箱槽1b内，所述旋转工位盘4设置于工位槽1a内且通过驱动轴6a转动连接。所述驱动轴6a通过上下两端设置的密封轴承6b连接并固定于机架1上，所述密封轴承6b采用现有技术中的产品，在此，不作赘述。同时将工位槽1a和机箱槽1b隔离，可防止在工位槽1a内的清洗水进入到机箱槽1b内部造成驱动电机6的损伤。所述密封轴承6b中部形成环形通道6c，所述环形通道6c通过气管7a与负压机7连通，同时所述驱动轴6a内开设气道61a，且气道61a的一端与环形通道6c连通，另一端与旋转工位盘4内开设的腔体4a连通，所述腔体4a与工位5上贯穿开设的吸附孔5a连通。其中，上下位置设置的密封轴承6b将中部形成环形通道6c，环形通道6c与驱动轴6a内开设的气道61a连通，随着驱动轴6a的转动，其气道61a始终与环形通道6c连通，因此，该设计巧妙的避免了现有技术中使用气管直接连接旋转工位盘4造成绕线的问题。

本实用新型工作原理：

当需要对晶圆进行打磨时，首先通过控制屏8设置研磨的厚度，同时通过工位槽1a敞口位置将晶圆装设于工位5上，旋转工位盘4旋转将所有工位5装设晶圆，然后负压机7启动完成对晶圆的固定。控制系统控制驱动电机6旋转带动旋转工位盘4将工位5上的晶圆位于研磨盘2c的正下方，此时高度调节机构3带动研磨机构2向下移动并对晶圆进行研磨，研磨完成后旋转工位盘4旋转对下一晶圆进行研磨，在旋转间隙，负压机7关闭，此时即可对工位槽1a敞口位置处研磨后的晶圆取下即可。该装置通过负压吸附对晶圆固定，能连续完成晶圆的研磨，并通过控制系统控制，研磨精度高，且平整度较高。

根据上述说明书的揭示和教导，本实用新型所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本实用新型并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本实用新型的一些修改和变更也应当落入本实用新型的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本实用新型构成任何限制，采用与其相同或相似的其它装置，均在本实用新型保护范围内。

Claims (9)

1.一种半导体晶圆研磨装置，其特征在于，包括机架(1)，机架(1)上活动装设有对晶圆进行研磨的研磨机构(2)，该研磨机构(2)通过固定装设于机架(1)上的高度调节机构(3)进行高度调节，所述研磨机构(2)的下方设有旋转工位盘(4)，旋转工位盘(4)通过下端的驱动电机(6)驱动旋转，旋转工位盘(4)上设有多个工位(5)，且工位(5)上贯穿开设有吸附孔(5a)与负压机(7)连接对工位(5)上的晶圆吸附固定。

2.如权利要求1所述的一种半导体晶圆研磨装置，其特征在于，所述研磨机构(2)、高度调节机构(3)、驱动电机(6)和负压机(7)通过PLC控制系统控制连接，且机架(1)的上端设置有控制屏(8)与控制系统连接，用于参数显示和设置。

3.如权利要求1所述的一种半导体晶圆研磨装置，其特征在于，所述研磨机构(2)包括沿竖直方向滑动装设于机架(1)上的活动套(2a)，所述高度调节机构(3)包括设置于活动套(2a)的两侧的气缸(3a)，气缸(3a)连接驱动活动套(2a)上下移动，且活动套(2a)内固定装设有研磨电机(2b)，研磨电机(2b)的下端可拆卸的设置有研磨盘(2c)，且研磨盘(2c)凸伸出活动套(2a)的下端并位于所述旋转工位盘(4)上方。

4.如权利要求3所述的一种半导体晶圆研磨装置，其特征在于，所述旋转工位盘(4)的上方设有支撑板(2d)，且支撑板(2d)上于研磨盘(2c)的正下方贯穿开设有有通孔(21d)便于研磨盘(2c)的上下移动，所述活动套(2a)的下端连接有收纳套筒(2e)，收纳套筒(2e)的下端与支撑板(2d)接触实现对工位(5)进行保护。

5.如权利要求4所述的一种半导体晶圆研磨装置，其特征在于，所述收纳套筒(2e)的下端向外形成延伸部(21e)与支撑板(2d)表面贴合，且通过设置在支撑板(2d)上的固定夹(2f)固定。

6.如权利要求4所述的一种半导体晶圆研磨装置，其特征在于，所述支撑板(2d)的下方设有喷头(10)，且喷头(10)的端部朝向工位(5)设置，喷头(10)于外接水源连通。

7.如权利要求1所述的一种半导体晶圆研磨装置，其特征在于，所述机架(1)呈“L”型结构，且机架(1)内开设有工位槽(1a)和机箱槽(1b)，所述驱动电机(6)和负压机(7)固定装设于机箱槽(1b)内，所述旋转工位盘(4)设置于工位槽(1a)内且通过驱动轴(6a)转动连接。

8.如权利要求7所述的一种半导体晶圆研磨装置，其特征在于，所述驱动轴(6a)通过上下两端设置的密封轴承(6b)连接并固定于机架(1)上，同时将工位槽(1a)和机箱槽(1b)隔离，所述密封轴承(6b)中部形成环形通道(6c)，所述环形通道(6c)通过气管(7a)与负压机(7)连通，同时所述驱动轴(6a)内开设气道(61a)，且气道(61a)的一端与环形通道(6c)连通，另一端与旋转工位盘(4)内开设的腔体(4a)连通，所述腔体(4a)与工位(5)上贯穿开设的吸附孔(5a)连通。

9.如权利要求7所述的一种半导体晶圆研磨装置，其特征在于，所述工位槽(1a)的底壁倾斜一定角度，并于低的一侧开设有收集孔并通过收集管道(8)连接设置于机箱槽(1b)内的废水收集箱(9)连通。