TW202304646A - 研磨裝置和研磨方法 - Google Patents

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Abstract

本發明揭露一種研磨裝置，包括相對設置的上研磨盤和下研磨盤，下研磨盤具有研磨腔，研磨腔的中心設置有中心輪，研磨腔的內側壁設置有齒形成第一齒圈，第一齒圈和中心輪之間設置有多個遊星輪，遊星輪上設置有多個用於容納待研磨矽片的容納腔，研磨裝置還包括多個與遊星輪一一對應的驅動電機，驅動電機通過傳動軸與遊星輪的中心的中心孔傳動連接，以控制相應的遊星輪旋轉，上研磨盤上設置有環形通孔以供傳動軸穿過；研磨裝置還包括位於上研磨盤遠離下研磨盤的一側的驅動結構，用於控制多個驅動電機沿著環形通孔的周向方向旋轉，以使得對應的遊星輪沿著第一齒圈旋轉。本發明還揭露一種研磨方法。

Description

研磨裝置和研磨方法
本發明屬於矽片研磨技術領域，尤其關於一種研磨裝置和研磨方法。
半導體矽片經線切割呈片狀後需使用研磨設備對表面進行減薄，同時去除表面的損傷層，研磨製程常涉及粗研磨及精研磨兩次加工，其中粗研磨多採用行星式雙面研磨技術，研磨裝置一般包括上下兩塊大尺寸球墨鑄鐵研磨盤，上下研磨中心對齊上下分離，下盤由電機驅動進行自轉，下盤中心掏空呈圓環狀，中心位置設置中心齒輪也稱為Inner Gear，外周設置環形齒圈也稱為Sun Gear，環形齒圈齒輪向內徑方向，加工時將多個外周有齒的遊星輪放置與下研磨盤上，遊星輪為圓形設有與矽片尺寸一致的空洞，並在空洞內放置矽片，遊星輪直徑大小為中心齒輪與環形齒輪間距，使得遊星輪可完美嚙合在中心齒輪和環形齒輪之間。通過驅動中心齒輪，環形齒圈可間接驅動遊星輪及矽片圍繞中心公轉，通過驅動下盤自轉，使得矽片與下研磨盤之間產生相對位移，配合加工過程中持續供應的研磨砂達到矽片減薄的目的。
矽片在遊星輪空洞區域內呈自由狀態，加工過程中自由運轉，方向及轉速不固定，遊星輪受內外齒輪差速而自轉和公轉，運行軌跡差異大，孔內每個矽片的運動軌跡不規則，導致表面去除效果差異大，且隨著加工的進行，外周環形齒輪出現磨損，遊星輪驅動的平穩性下降，容易出現遊星輪跳動情況，矽片受遊星輪跳動影響易出現破損或平坦度下滑。
為了解決上述技術問題，本發明提供一種研磨裝置和研磨方法，解決在研磨過程中由於外周環形齒輪發生磨損而導致遊星輪平穩性下降，進而影響矽片研磨品質的問題。
為了達到上述目的，本發明實施例採用的技術方案是：一種研磨裝置，包括相對設置的上研磨盤和下研磨盤，該下研磨盤具有研磨腔，該研磨腔的中心設置有中心輪，該研磨腔的內側壁設置有齒形成第一齒圈，該第一齒圈和該中心輪之間設置有多個遊星輪，該遊星輪上設置有多個用於容納待研磨矽片的容納腔， 該研磨裝置還包括多個與該遊星輪一一對應的驅動電機，該驅動電機通過傳動軸與該遊星輪的中心的中心孔傳動連接，以控制相應的該遊星輪旋轉，該上研磨盤上設置有環形通孔以供該傳動軸穿過； 該研磨裝置還包括位於該上研磨盤遠離該下研磨盤的一側的驅動結構，用於控制多個該驅動電機沿著該環形通孔的周向方向旋轉，以使得對應的該遊星輪沿著該第一齒圈旋轉。
可選地，該遊星輪的中心設置有該中心孔，該中心孔的內側面設置有齒形成第二齒圈，該第二齒圈與該傳動軸上的齒相嚙合。
可選地，該驅動結構包括環形軌道和控制該環形軌道自轉的驅動部，該環形軌道所在的平面與該環形通孔所在的平面平行設置，該驅動電機固定於該環形軌道上，可隨著該環形軌道的自轉進行旋轉運動。
可選地，該環形軌道在該上研磨盤上的正投影與該環形通孔重合。
可選地，該環形軌道的中心點與該環形通孔的中心點的連線與該環形軌道所在的平面垂直。
可選地，還包括升降結構，用於控制該上研磨盤和/或該下研磨盤升降以使得該上研磨盤和該下研磨盤相向或相背移動。
可選地，該研磨裝置還包括基座，該下研磨盤設置於該基座上，且該研磨裝置還包括位於該基座內的旋轉結構，該旋轉結構位於該下研磨盤遠離該上研磨盤的一側，用於控制該下研磨盤的旋轉。
本發明實施例還提供一種研磨方法，應用上述的研磨裝置對矽片進行研磨，該研磨方法具體包括以下步驟： 將矽片放置於遊星輪上的容納腔內； 移動上研磨盤和/或下研磨盤，使得該上研磨盤和該下研磨盤相向移動，以使得該上研磨盤與矽片接觸； 通過驅動電機控制該遊星輪繞其中心旋轉的同時，控制驅動電機沿著環形軌道旋轉，以使得該遊星輪沿著下研磨盤的第一齒圈旋轉。
可選地，在研磨過程中，控制該上研磨盤和/或該下研磨盤進行旋轉。
可選地，該研磨方法還包括在研磨過程中在矽片上噴射研磨砂漿。
本發明的有益效果是：通過驅動電機控制遊星輪自轉，通過驅動結構控制遊星輪繞第一齒圈公轉，從而實現遊星輪的自主旋轉運動，避免了由於外周環形齒輪發生磨損而導致遊星輪平穩性下降，進而影響矽片研磨品質的問題。
為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，下面結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發明，但並不用於限定本發明。
需要說明的是，當元件被稱為“固定於”或“設置於”另一個元件，它可以直接在另一個元件上或者間接在所述另一個元件上。當一個元件被稱為是“連接於”另一個元件，它可以是直接連接到另一個元件或間接連接至所述另一個元件上。
需要理解的是，術語“長度”、“寬度”、“上”、“下”、“前”、“後”、“左”、“右”、“豎直”、“水準”、“頂”、“底”、“內”、“外”等指示的方位或位置關係為基於附圖所示的方位或位置關係，僅是為了便於描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。
此外，術語“第一”、“第二”僅用於描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術特徵的數量。由此，限定有“第一”、“第二”的特徵可以明示或者隱含地包括一個或者更多個所述特徵。在本發明的描述中，“多個”的含義是兩個或兩個以上，除非另有明確具體的限定。
在本發明中，除非另有明確的規定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連接”、“固定”等術語應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通或兩個元件的相互作用關係。對於本領域的具有通常知識者而言，可以根據具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。
參考圖1至圖6，本實施例提供一種研磨裝置，包括相對設置的上研磨盤002和下研磨盤006，該下研磨盤006具有研磨腔，該研磨腔的中心設置有中心輪004，該研磨腔的內側壁設置有齒形成第一齒圈005，該第一齒圈005和該中心輪004之間設置有多個遊星輪007，該遊星輪007上設置有多個用於容納待研磨矽片的容納腔008； 該研磨裝置還包括多個與該遊星輪007一一對應的驅動電機101，該驅動電機101通過傳動軸102與該遊星輪007的中心的中心孔103傳動連接，以控制相應的該遊星輪007旋轉，該上研磨盤002上設置有環形通孔以供該傳動軸102穿過； 該研磨裝置還包括位於該上研磨盤002遠離該下研磨盤006的一側的驅動結構，用於控制多個該驅動電機101沿著該環形通孔的周向方向旋轉，以使得對應的該遊星輪007沿著該第一齒圈005旋轉。
相關技術中，遊星輪007嚙合於中心輪004和第一齒圈005之間，中心輪004轉動從而帶動遊星輪007在第一齒圈005和中心輪004之間旋轉，遊星輪007是被動運動，無自主驅動，在研磨過程中，由於第一齒圈005磨損，遊星輪007的穩定性下降，容易造成遊星輪007跳動，從而造成矽片研磨品質下降的問題。針對上述問題，本實施例中增設控制遊星輪007旋轉（自轉）的驅動電機101，以及控制驅動電機101旋轉進而帶動遊星輪007在第一齒圈005和中心輪之間的環形區域旋轉（公轉）的驅動結構，實現遊星輪007的自主自轉的同時實現遊星輪007沿著第一齒圈005的公轉，避免了第一齒圈005磨損導致遊星輪007平穩性下降，進而導致遊星輪007發生跳動降低研磨品質的問題。
相關技術中，遊星輪間接受到內外齒輪（中心輪和第一齒圈）的轉速差驅動，轉速設置過程複雜，不利於技術能力提升；本實施例中直接設定遊星輪自轉及公轉轉速，點對點控制，提升控制效率，利於技術管理。
示例性的實施方式中，該遊星輪007的中心設置有該中心孔103，該中心孔103的內側面設置有齒形成第二齒圈，該第二齒圈與該傳動軸102上的齒相嚙合。
通過該傳動軸102和該中心孔103的嚙合，驅動電機101控制該遊星輪007進行旋轉運動。
示例性的，該中心孔103與該傳動軸102同軸設置，即該中心孔103的中心點位於該傳動軸102的軸向中心線的延長線上，避免偏心旋轉以影響遊星輪007的平穩性。
示例性的實施方式中，該驅動結構包括環形軌道104和控制該環形軌道104自轉的驅動部，該環形軌道104所在的平面與該環形通孔所在的平面平行設置，該驅動電機101固定於該環形軌道104上，可隨著該環形軌道104的自轉進行旋轉運動。
該遊星輪007嚙合於該第一齒圈005和該中心輪004之間，該驅動電機101控制該遊星輪007自轉的同時，該遊星輪007會沿著該第一齒圈005進行旋轉運動，此時該驅動部驅動該環形軌道104進行旋轉，從而帶動固定於該環形軌道104上的驅動電機101進行旋轉，從而實現該遊星輪007沿著該第一齒圈005進行旋轉運動。
示例性的實施方式中，該環形軌道104在該上研磨盤002上的正投影與該環形通孔重合。
該傳動軸102穿過該環形通孔與相應的遊星輪007連接，且在該遊星輪007沿著該第一齒圈005進行旋轉時，該傳動軸102在該環形通孔內旋轉，為了邊緣該遊星輪007的運動，該環形軌道104在該上研磨盤002上的正投影與該環形通孔重合，避免干涉。
示例性的實施方式中，該環形軌道104的中心點與該環形通孔的中心點的連線與該環形軌道104所在的平面垂直。
採用上述方案，使得該傳動軸102穿過該環形通孔後，該傳動軸102的延伸方向與該遊星輪007相垂直，利於控制該遊星輪007的旋轉。
示例性的實施方式中，該研磨裝置還包括升降結構003，用於控制該上研磨盤002和/或該下研磨盤006升降以使得該上研磨盤002和該下研磨盤006相向或相背移動。
該升降結構003可以為氣缸，但並不以此為限。該升降結構003用於控制該上研磨盤002和/或該下研磨盤006升降，在研磨過程中矽片施加壓力，進而利於研磨。
示例性的實施方式中，該研磨裝置還包括基座001，該下研磨盤006設置於該基座001上，且該研磨裝置還包括位於該基座001內的旋轉結構，該旋轉結構位於該下研磨盤006遠離該上研磨盤002的一側，用於控制該下研磨盤006的旋轉。
控制該遊星輪007旋轉（自轉）的該驅動電機101以及用於控制該驅動電機101旋轉，以帶動該遊星輪007沿著該第一齒圈005旋轉的驅動結構的設置，相對於遊星輪007無自主驅動，在中心輪004的帶動下被動運動的結構形式，避免了第一齒圈005被磨損，影響遊星輪007的穩定性，導致遊星輪007跳動，從而降低矽片研磨品質的問題。
示例性的實施方式中，該研磨裝置還包括研磨砂漿提供結構009，用於對矽片提供研磨砂漿，以增強研磨效果。
需要說明的是，連接於該研磨砂漿提供結構009和升降結構003之間的箭頭僅表示該研磨砂漿提供結構009用於提供砂漿，並不表示實際砂漿提供位置。
示例性的，該上研磨盤002上設置有通孔，可以通過噴嘴直接對上研磨盤002進行噴射，並通過該上研磨盤002上的通孔進入到該上研磨盤和矽片之間。
示例性的實施方式中，該遊星輪007進行自轉和沿該第一齒圈005進行公轉的同時，該上研磨盤002和/或該下研磨盤006旋轉，以提供研磨效果。
需要說明的是，在該上研磨盤002和該下研磨盤006同時旋轉時，該上研磨盤002和該下研磨盤006的旋轉方向相反。
需要說明的是，該遊星輪007的數量可以根據需要設定，在一實施方式中，均勻設置了五個相同的遊星輪007，但並不以此為限。對應的，該研磨裝置設置了五個驅動電機101，五個驅動電機101均勻設置於該環形軌道104上。
需要說明的是，每個該遊星輪007上用於容納矽片的容納腔008的數量可以根據實際需要設定，一實施方式中，一個遊星輪007上設置了四個容納腔008，但並不以此為限。
同一個遊星輪007上的多個容納腔008的尺寸可以相同，也可以部分相同，也可以完全不同，不同的遊星輪007上的多個容納腔008的尺寸可以相同，也可以部分相同，也可以完全不同，在一實施方式中，所有遊星輪007上的容納腔008的尺寸相同，但並不以此為限。
本發明實施例還提供一種研磨方法，採用上述的研磨裝置對矽片進行研磨，該研磨方法具體包括以下步驟： 將矽片放置於遊星輪007上的容納腔008內； 移動上研磨盤002和/或下研磨盤006，使得該上研磨盤002和該下研磨盤006相向移動，以使得該上研磨盤002與矽片接觸； 通過驅動電機101控制該遊星輪007繞其中心旋轉的同時，控制驅動電機101沿著環形軌道104旋轉，以使得該遊星輪007沿著下研磨盤006的第一齒圈005旋轉。
示例性的實施方式中，在研磨過程中，控制該上研磨盤002和/或該下研磨盤006進行旋轉。
示例性的實施方式中，該研磨方法還包括在研磨過程中在矽片上噴射研磨砂漿。
上面結合附圖對本發明的實施例進行了描述，但是本發明並不局限於上述的具體實施方式，上述的具體實施方式僅僅是示意性的，而不是限制性的，本領域的具有通常知識者在本發明的啟示下，在不脫離本發明宗旨和權利要求所保護的範圍情況下，還可做出很多形式，均屬於本發明的保護之內。
001:驅動元件 002:上研磨盤 003:升降結構 004:中心輪 005:第一齒圈 006:下研磨盤 007:遊星輪 008:容納腔 009:研磨砂漿提供結構 101:驅動電機 102:傳動軸 103:中心孔 104:環形軌道
圖1表示本發明實施例中的研磨裝置的結構示意圖一； 圖2表示本發明實施例中的研磨裝置的結構示意圖二； 圖3表示本發明實施例中的下研磨盤的結構示意圖； 圖4表示本發明實施例中驅動結構的示意圖； 圖5表示本發明實施例中驅動電機示意圖； 圖6 表示本發明實施例中游星輪結構示意圖。
001:驅動元件
002:上研磨盤
003:升降結構
004:中心輪
005:第一齒圈
006:下研磨盤
007:遊星輪
009:研磨砂漿提供結構
101:驅動電機
102:傳動軸
104:環形軌道

Claims (10)

  1. 一種研磨裝置，包括相對設置的上研磨盤和下研磨盤，該下研磨盤具有研磨腔，該研磨腔的中心設置有中心輪，該研磨腔的內側壁設置有齒形成第一齒圈，該第一齒圈和該中心輪之間設置有多個遊星輪，該遊星輪上設置有多個用於容納待研磨矽片的容納腔； 該研磨裝置還包括多個與該遊星輪一一對應的驅動電機，該驅動電機通過傳動軸與該遊星輪的中心的中心孔傳動連接，以控制相應的該遊星輪旋轉，該上研磨盤上設置有環形通孔以供該傳動軸穿過； 該研磨裝置還包括位於該上研磨盤遠離該下研磨盤的一側的驅動結構，用於控制多個該驅動電機沿著該環形通孔的周向方向旋轉，以使得對應的該遊星輪沿著該第一齒圈旋轉。
  2. 如請求項1所述的研磨裝置，其中，該遊星輪的中心設置有該中心孔，該中心孔的內側面設置有齒形成第二齒圈，該第二齒圈與該傳動軸上的齒相嚙合。
  3. 如請求項1所述的研磨裝置，其中，該驅動結構包括環形軌道和控制該環形軌道自轉的驅動部，該環形軌道所在的平面與該環形通孔所在的平面平行設置，該驅動電機固定於該環形軌道上，可隨著該環形軌道的自轉進行旋轉運動。
  4. 如請求項3所述的研磨裝置，其中，該環形軌道在該上研磨盤上的正投影與該環形通孔重合。
  5. 如請求項3所述的研磨裝置，其中，該環形軌道的中心點與該環形通孔的中心點的連線與該環形軌道所在的平面垂直。
  6. 如請求項1所述的研磨裝置，還包括升降結構，用於控制該上研磨盤和/或該下研磨盤升降以使得該上研磨盤和該下研磨盤相向或相背移動。
  7. 如請求項1所述的研磨裝置，還包括基座，該下研磨盤設置於該基座上，且該研磨裝置還包括位於該基座內的旋轉結構，該旋轉結構位於該下研磨盤遠離該上研磨盤的一側，用於控制該下研磨盤的旋轉。
  8. 一種研磨方法，應用請求項1至7中任一項所述的研磨裝置對矽片進行研磨，該研磨方法具體包括以下步驟： 將矽片放置於遊星輪上的容納腔內； 移動上研磨盤和/或下研磨盤，使得該上研磨盤和該下研磨盤相向移動，以使得該上研磨盤與矽片接觸； 通過驅動電機控制該遊星輪繞其中心旋轉的同時，控制驅動電機沿著環形軌道旋轉，以使得該遊星輪沿著下研磨盤的第一齒圈旋轉。
  9. 如請求項8所述的研磨方法，其中，在研磨過程中，控制該上研磨盤和/或該下研磨盤進行旋轉。
  10. 如請求項8所述的研磨方法，還包括在研磨過程中在矽片上噴射研磨砂漿。
TW111138744A 2022-06-30 2022-10-13 研磨裝置和研磨方法 TWI813466B (zh)

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