TWM633411U - 具矽晶圓棒多樣研磨功能之研磨機 - Google Patents

Abstract

本新型涉及一種具矽晶圓棒多樣研磨功能之研磨機，係包含有：一基座，係在其後端設有一立柱及位於該立柱上的一上下移動裝置，另在該立柱前方的基座設有一縱向移動裝置；一平台，係裝設於該縱向移動裝置，且在該平台上設有一間距調整滑軌；一夾持裝置，係設於該往復式橫移裝置的間距調整滑軌，並設有一C軸旋轉裝置；一研磨砂輪座，係設於該上下移動裝置；及一控制器，係對該上下移動裝置、該縱向移動裝置、該往復式橫移裝置、該C軸旋轉裝置及該研磨砂輪座自動進行矽晶圓棒外徑研磨之程序控制，以利該研磨砂輪座對該矽晶圓棒進行自動化外徑研磨與溝槽或平面等記號研磨之多樣研磨功能。

Description

具矽晶圓棒多樣研磨功能之研磨機

本新型涉及一種半導體設備之領域，尤指一種具矽晶圓棒多樣研磨功能之研磨機之範疇。

按，在直拉單晶矽晶圓棒的製程中，由於晶體生長方向的熱振動，熱衝擊等原因，矽晶圓棒的表面都不是非常平滑的，也就是說整根單晶矽晶圓棒的直徑有一定偏差起伏，而且晶體生長完成後的單晶矽晶圓棒表面存在扁平的稜線，需要進一步加工，使得整根單晶矽晶圓棒的直徑達到一致，且會在矽晶圓棒作記號研磨加工，而該等記號係用來數片晶圓的上料對準之用途，以利於在後續製程的材料和加工中之操作。

然而，一般傳統圓徑研磨工具機，不管立式或臥式，其夾持方式均採用夾頭的單邊夾持方式，如本國新型專利M546285「立式磨床」及M507819「主軸加工磨床設備」所揭示，若將當前現有的圓徑研磨工具機套用在矽晶圓棒的外徑研磨製程，將使矽晶圓棒的夾持端無法進行外徑研磨加工作業外，且無法同步對矽晶圓棒進行其記號研磨之加工。

因此，實有需要將當前現有的圓徑研磨工具機的夾持方式及其砂輪的研磨方式來進行改善，據以提供矽晶圓棒的外徑研磨加工。

緣此，鑑於上述以當前現有的圓徑研磨工具機對矽晶進行研磨作業所存在之問題點，本新型創作人乃窮極心思開發出本新型具矽晶圓棒多樣研 磨功能之研磨機，故本新型之主要目的在於：提供矽晶圓棒的外徑與記號之多樣研磨之研磨機；本新型之次要目的在於：提供自動快速研磨矽晶圓棒之研磨機。

為達上述目的，故本新型具矽晶圓棒多樣研磨功能之研磨機運用了如下技術手段，係包含有：一基座，係設為落地之座體，並在該基座的後端設有一立柱，且在該立柱上設有一上下移動裝置，另在該立柱前方的基座上設有一縱向移動裝置；一平台，係將其底部所設一往復式橫移裝置裝設於該縱向移動裝置上，且在該平台上設有一間距調整滑軌；一夾持裝置，係設於該往復式橫移裝置的間距調整滑軌，並設有一C軸旋轉裝置；一研磨砂輪座，係設於該立柱的上下移動裝置，又該研磨砂輪座設有一碗型砂輪及一V型砂輪，且該碗型砂輪的軸心與該V型砂輪的軸心相互垂直；及一控制器，係電性連接該上下移動裝置、該縱向移動裝置、該往復式橫移裝置、該C軸旋轉裝置及該研磨砂輪座，並對該上下移動裝置、該縱向移動裝置、該往復式橫移裝置、該C軸旋轉裝置及該研磨砂輪座自動進行矽晶圓棒外徑研磨之程序控制；藉由將矽晶圓棒裝設於該夾持裝置，以利該研磨砂輪座的碗型砂輪對該矽晶圓棒自動化研磨其外徑周圍至所需尺寸後，再以該研磨砂輪座的V型砂輪或碗型砂輪分別對矽晶圓棒進行溝槽或平面等之記號研磨。

所述該具矽晶圓棒多樣研磨功能之研磨機，其中該具矽晶圓棒多樣研磨功能之研磨機更包含有一油壓裝置及一自動防護門裝置，且均與該控制器電性連接；又其中該油壓裝置與該夾持裝置互為接設，而該自動防護門裝置則設置於該平台上。

所述該具矽晶圓棒多樣研磨功能之研磨機，其中該夾持裝置係更包含有一第一座體及一第二座體，由該第一座體與該第二座體分別伸出一夾持桿來夾持該矽晶圓棒的二端面。

所述該具矽晶圓棒多樣研磨功能之研磨機，其中該第一座體設為電力驅動，而該第二座體設為油壓驅動。

所述該具矽晶圓棒多樣研磨功能之研磨機，其中該第一座體更包含有水平向旋轉的一分度盤。

所述該具矽晶圓棒多樣研磨功能之研磨機，其中該研磨砂輪座設有一碗型砂輪，又該碗型砂輪同時具備粗磨粒與細磨粒，可在一道研磨製程完成粗磨與細磨，加工快速又省工。

據此，本新型可以達成如下功效：

1.本新型的研磨砂輪座設有互為垂直的碗型砂輪及V型砂輪，即可在一個加工站的機台可先後完成矽晶圓棒的外徑研磨與溝槽或平面等之記號研磨，據以提升矽晶圓棒之研磨效率。

2.本新型可提供在該控制器撰寫一程式，讓該控制器可令該上下移動裝置、該縱向移動裝置、該往復式橫移裝置、該C軸旋轉裝置及該研磨砂輪座自動進行矽晶圓棒外徑研磨之程序控制，將矽晶圓棒的外徑及記號自動研磨至所需尺寸。

A:具矽晶圓棒多樣研磨功能之研磨機

1:基座

11:立柱

111:上下移動裝置

12:縱向移動裝置

2:平台

21:往復式橫移裝置

22:間距調整滑軌

3:夾持裝置

30:C軸旋轉裝置

31:第一座體

310:夾持桿

3101:齒槽

311:分度盤

312:驅動馬達

32:第二座體

320:夾持桿

4:研磨砂輪座

41:碗型砂輪

42:V型砂輪

5:控制器

51:腳踏開關

52:控制面板

6:油壓裝置

7:自動防護門裝置

9:矽晶圓棒

91:端面

〔圖1〕係為本新型具矽晶圓棒多樣研磨功能之研磨機之立體外觀圖。

〔圖2〕係為本新型去除自動防護門裝置之研磨機之立體外觀圖。

〔圖3〕係為本新型夾持裝置之立體外觀圖。

〔圖4〕係為本新型圖2之正面圖。

〔圖5〕係為本新型圖2之側視圖。

〔圖6〕係為本新型研磨機之矽晶圓棒外徑或平面研磨之示意圖。

〔圖7〕係為本新型研磨機之矽晶圓棒溝槽之示意圖。

請參閱圖1及圖2所示，本新型係關於一種具矽晶圓棒多樣研磨功能之研磨機，其主要提供一矽晶圓棒9的外徑研磨作業至所需的外徑尺寸，前述該矽晶圓棒9係指已去除頭尾的尖端部分，即該矽晶圓棒9具有平整的二端面91，其中該具矽晶圓棒多樣研磨功能之研磨機A係包含有：一基座1、一平台2、一夾持裝置3、一研磨砂輪座4、一控制器5、一油壓裝置6及一自動防護門裝置7等構件，茲將前述構件分別說明如後。

所述該基座1，係設為落地之座體，並在該基座1的後端設有一立柱11，且在該立柱11上設有y軸向的一上下移動裝置111，另在該立柱11前方的基座1上設有有z軸向的一縱向移動裝置12。

所述該平台2，係將其底部所設x軸向的一往復式橫移裝置21裝設於該縱向移動裝置12上，且在該平台2上設有一間距調整滑軌22；進一步，該往復式橫移裝置21取自申請人的既有平面磨床(型號PSG-4080系列)，故其內部裝置結構就不再贅述。

所述該夾持裝置3，請再配合圖3及圖4所示，係設於該往復式橫移裝置21上的間距調整滑軌22，並設有一C軸旋轉裝置30，而該C軸旋轉裝置30更包含有一驅動馬達312，以利提供驅動該矽晶圓棒9進行旋轉；又該夾持裝置3電 性連接該控制器5的一腳踏開關51；進一步，該夾持裝置3係更包含有一第一座體31及一第二座體32並裝設於該間距調整滑軌22上，即可視待磨削的矽晶圓棒9的長度規格來調整該第一座體31與該第二座體32之間的距離，且由該第一座體31與該第二座體32分別伸出一夾持桿310及一夾持桿320來夾持該矽晶圓棒9的二端面91； 所述該研磨砂輪座4，請再配合圖5、圖6及圖7所示，係設於該立柱11的上下移動裝置111，且該研磨砂輪座4設有一碗型砂輪41及一V型砂輪42，且該碗型砂輪41的軸心(z軸)與該V型砂輪42的軸心(y軸)相互垂直，其中該碗型砂輪41提供對該矽晶圓棒9研磨其外徑周圍，而該研磨砂輪座4的V型砂輪42或碗型砂輪41提供對矽晶圓棒9分別進行溝槽或平面等之記號研磨。

所述該控制器5，請再參閱圖1及圖2所示，係電性連接該上下移動裝置111、該縱向移動裝置12、該往復式橫移裝置21及該研磨砂輪座4，並對該上下移動裝置111、該縱向移動裝置12、該往復式橫移裝置21、該C軸旋轉裝置30及該研磨砂輪座4自動進行矽晶圓棒9外徑研磨之程序控制；特別一提，該控制器5會延伸該腳踏開關51及一控制面板52至該基座1的前端正面。

所述該油壓裝置6，請再參閱圖1及圖2所示，係電性連接該控制器5並提供油壓動力給該夾持裝置3，於本實施例係提供油壓動力給該第二座體32；進一步，該第一座體31設為電力驅動，而該第二座體32設為油壓驅動，即以所設該驅動馬達312對該第一座體31的夾持桿310進行c軸的驅動旋轉該矽晶圓棒9，以利其進行外徑研磨加工作業；換言之，該第一座體31的夾持桿310除了提供該矽晶圓棒9的夾持外，尚提供該矽晶圓棒9之驅動旋轉及角度定位，而該第二座體32其自身亦設為油壓缸，讓其所設該夾持桿320受該油壓裝置6提供其動力以進行x 向移動來夾持或不夾持該矽晶圓棒9；另外，該第一座體31更包含有水平向旋轉的一分度盤311。

所述該自動防護門裝置7，請再參閱圖1及圖2所示，係電性連接該控制器5並提供研磨作業之防護，以避免磨屑及切削液隨著碗型砂輪41或V型砂輪42噴至且弄髒機台的外部環境。

請參閱圖1、圖2及圖6所示，因此，本新型提供具矽晶圓棒多樣研磨功能之研磨機的較佳解決方案，其主要提供有經驗的操作人在該控制器5的控制面板52撰寫一程式，讓該控制器5可令該上下移動裝置111、該縱向移動裝置12、該往復式橫移裝置21及該研磨砂輪座4的碗型砂輪41自動進行矽晶圓棒9外徑研磨之程序控制，即該碗型砂輪41相對於受該夾持桿310、該夾持桿320夾持並驅動旋轉該矽晶圓棒9中可分別進行x軸向、y軸向、z軸及c軸向等三維度進刀磨削，而將矽晶圓棒9的外徑自動研磨至所需尺寸後，請參閱圖7所示，該夾持裝置3的第一座體31便會停止旋轉但仍維持夾持矽晶圓棒9及定位該矽晶圓棒9的角度，最後由該V型砂輪42定位不動，再配合該往復式橫移裝置21的x軸線性移動，從矽晶圓棒9的一端研磨至矽晶圓棒9的另端，如此便完成矽晶圓棒9的溝槽之記號研磨；或者，由該碗型砂輪41取代前述的V型砂輪42且定位不動，最後再配合該往復式橫移裝置21的x軸線性移動，從矽晶圓棒9的一端研磨至矽晶圓棒9的另端，如此便完成矽晶圓棒9的平面之記號研磨。特別一提，該碗型砂輪同時具備粗磨粒與細磨粒，可在一道研磨製程完成粗磨與細磨，加工快速又省工。

特別一提，本新型可以提供人工上料及卸料之功能，即由操作人員的腳部踏按該腳踏開關51來進行該夾持裝置3的夾持與否之控制，換言之，若欲上料時，由操作人員手捧著該矽晶圓棒9以治具或其它設備方式，再以其兩端 面91分別對準該夾持裝置3的第一座體31的夾持桿310與第二座體32的夾持桿320，再以其腳部踏按該腳踏開關51來夾持該矽晶圓棒9，最後校正該矽晶圓棒9真圓度後便可進行外徑研磨作業。

綜上所述，本新型係關於一種具矽晶圓棒多樣研磨功能之研磨機，且其構成結構未曾見於諸書刊或公開使用，誠符合新型專利申請要件，懇請 鈞局明鑑，早日准予專利，至為感禱； 需陳明者，以上所述乃是本申請案之具體實施例及所運用之技術原理，若依本申請案之構想所作之改變，其所產生之功能作用仍未超出說明書及圖式所涵蓋之精神時，均應在本申請案之範圍內，合予陳明。

3:夾持裝置

30:C軸裝置

31:第一座體

310:夾持桿

32:第二座體

312:驅動馬達

320:夾持桿

4:研磨砂輪座

41:碗型砂輪

42:V型砂輪

9:矽晶圓棒

91:端面

Claims (7)

1. 一種具矽晶圓棒多樣研磨功能之研磨機，係包含有：一基座，係設為落地之座體，並在該基座的後端設有一立柱，且在該立柱上設有一上下移動裝置，另在該立柱前方的基座上設有一縱向移動裝置；一平台，係將其底部所設一往復式橫移裝置裝設於該縱向移動裝置上，且在該平台上設有一間距調整滑軌；一夾持裝置，係設於該往復式橫移裝置的間距調整滑軌，並設有一C軸旋轉裝置；一研磨砂輪座，係設於該立柱的上下移動裝置，又該研磨砂輪座設有一碗型砂輪及一V型砂輪，且該碗型砂輪的軸心與該V型砂輪的軸心相互垂直；及一控制器，係電性連接該上下移動裝置、該縱向移動裝置、該往復式橫移裝置、該C軸旋轉裝置及該研磨砂輪座，並對該上下移動裝置、該縱向移動裝置、該往復式橫移裝置、該C軸旋轉裝置及該研磨砂輪座自動進行矽晶圓棒外徑研磨之程序控制；藉由將矽晶圓棒裝設於該夾持裝置，以利該研磨砂輪座的碗型砂輪對該矽晶圓棒自動化研磨其外徑周圍至所需尺寸後，再以該研磨砂輪座的V型砂輪或碗型砂輪對矽晶圓棒分別進行溝槽或平面之記號研磨。
2. 如請求項1所述具矽晶圓棒多樣研磨功能之研磨機，其中該具矽晶圓棒多樣研磨功能之研磨機更包含有一油壓裝置及一自動防護門裝置，且均與該控制器電性連接；又其中該油壓裝置與該夾持裝置互為接設，而該自動防護門裝置則設置於該平台上。
3. 如請求項2所述具矽晶圓棒多樣研磨功能之研磨機，其中該夾持裝置係更包含有一第一座體及一第二座體，由該第一座體與該第二座體分別伸出一夾持桿來夾持該矽晶圓棒的二端面。
4. 如請求項3所述具矽晶圓棒多樣研磨功能之研磨機，其中該第一座體設為電力驅動，而該第二座體設為油壓驅動。
5. 如請求項4所述具矽晶圓棒多樣研磨功能之研磨機，其中該第一座體更包含有水平向旋轉的一分度盤。
6. 如請求項1所述具矽晶圓棒多樣研磨功能之研磨機，其中該碗型砂輪同時具備粗磨粒與細磨粒，可在一道研磨製程完成粗磨與細磨，加工快速又省工。
7. 如請求項1所述具矽晶圓棒多樣研磨功能之研磨機，其中該控制器延伸有一腳踏開關至該基座的前端正面，且該腳踏開關電性連接該夾持裝置。

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