CN110712131B - 一种半导体晶圆平坦化设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种半导体晶圆平坦化设备，其结构包括控制板、装置壳体、信号灯、工作舱、平坦研磨装置，其特征在于：平坦研磨装置位于工作舱设有信号灯的一侧的下端并且嵌入工作舱内部两者采用机械焊接的方式固定连接，信号灯垂直于工作舱上端表面并且与工作舱活动连接，装置壳体与工作舱为左右相衔接的一体化结构，本发明的有益效果：通过清扫器与限位器的配合，以弧形柱缔造流水的运动趋势，配合头尾相连的螺旋板体的轮盘提供的止流作用，来集合废料，同时使用上形状可变得软垫块受压形变和横向排列的绒毛层结构来勾牵剩余废料，进入进料架内部，循环往复，达到不在待磨表面余留飞出的废料，极大程度来保证晶圆的平坦度控制。

Description

一种半导体晶圆平坦化设备

技术领域

本发明涉及半导体领域，尤其是涉及到一种半导体晶圆平坦化设备。

背景技术

晶圆是指硅半导体集成电路制作所用的硅晶片，加工过程中，需要通过多种的加工工艺来达到使用目的，其中晶圆的平坦度控制是通过机械化学研磨的方式对于晶圆进行加工，而平坦度对于成品的使用有着至关重要的地位，目前的半导体晶圆平坦化设备在进行平坦化工艺时通常是以垂直向下的压力配合上平整的研磨刀具，通过研磨液的降温，以旋转为动力进行研磨工作，但是具有以下缺陷：

通过研磨刀具与载体进行面面的接触后，刀具经过后晶圆载体表面受力容易崩塌，致使有小块或者粉状的颗粒飞出后，目前是再以研磨液进行冲洗并同时进行研磨工作，但是在刀具旋转的过程中有了一定的旋转牵引力容易将废料卷入，因为废料多为多角体，跟随刀具的旋转中容易刮花晶圆载体的表面，从而影响晶圆载体的表面平坦度，降低晶圆的使用率。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明是通过如下的技术方案来实现：一种半导体晶圆平坦化设备，其结构包括控制板、装置壳体、信号灯、工作舱、平坦研磨装置，其特征在于：所述平坦研磨装置位于工作舱设有信号灯的一侧的下端并且嵌入工作舱内部两者采用机械焊接的方式固定连接，所述信号灯垂直于工作舱上端表面并且与工作舱活动连接，所述装置壳体与工作舱为左右相衔接的一体化结构，所述装置壳体为矩形的块体结构在装置壳体前端面设有嵌入式的控制板。

作为本发明的进一步优化，所述平坦研磨装置设有磨轮装置、装配板、滑槽、油压缸、固定架，所述磨轮装置垂直安装在装配板上端面设有固定架的一端，所述滑槽与磨轮装置为相对位置关系安装在装配板端面的左右两侧并且与装配板为一体化结构，所述油压缸与滑槽相互垂直并且通过油压缸壳体下方的滑块与滑槽采用间隙配合连接，所述固定架位于磨轮装置与油压缸之间同时与油压缸通过机械焊接的方式固定连接，所述固定架上设有可折合的管道结构，通过可折合的管道结构可以配合着研磨时输出研磨液用于冷却与保护工作。

作为本发明的进一步优化，所述磨轮装置设有支架、磨面板、法兰、清扫器、限位器，所述支架位于法兰的外侧圆弧面上并且与法兰通过机械焊接的方式组成一体化结构，并且与支架固定连接，所述限位器穿插安装在磨面板与磨面板之间的间隙，所述清扫器依附安装在限位器内侧端面，所述磨面板为圆弧矩形块体的表面设有粗糙的凸起结构，所述磨面板位于支架远离法兰的一端。

作为本发明的进一步优化，所述清扫器设有活动器、弹簧轮、限位块、支撑块，所述支撑块与限位块固定连接，所述弹簧轮位于限位块与支撑块之间并且与限位块通过板体焊接的方式固定连接，所述活动器包裹着弹簧轮的外侧端面并且与弹簧轮采用面面接触的间隙配合连接，所述支撑块为矩形块体结构与斜向的三角结构合并组合的异形结构，所述支撑块位于限位块的右侧两者左右平行。

作为本发明的进一步优化，所述活动器设有通孔柱、楔形块、毛绒层、软垫块，所述楔形块位于通孔柱上侧端面两者相互垂直并且与通孔柱机械焊接组成一体化结构，所述软垫块与楔形块机械连接，所述毛绒层平铺安装在软垫块的上侧表面两者机械焊接组成一体化结构，所述毛绒层为矩形的横排并在一端设有毛绒粗糙的异形结构，所述软垫块为“7”字形的折合板体结构并在一端设有圆球的软垫结构，所述软垫块位于楔形块上端面远离通孔柱的一侧。

作为本发明的进一步优化，所述限位器设有轮盘、弧形柱、进料架、挡板、柱体，所述弧形柱环抱贴合于进料架端面远离柱体的一侧，所述柱体垂直嵌入进料架的内部同时与进料架焊接组成一体化结构，所述轮盘缠绕贴紧于柱体的圆弧端面同时与柱体采用机械焊接的方式固定连接，所述挡板与轮盘固定连接，所述弧形柱为一侧带有圆弧斜面的矩形块体结构，所述弧形柱与进料架通过机械焊接的方式组成一体化结构。

作为本发明的进一步优化，所述轮盘为椭圆形头尾相连的单面薄板形结构，所述轮盘设于进料架通孔的中央。

有益效果

本发明一种半导体晶圆平坦化设备，平坦化设备在进行工作时，事先将原料固定安装在固定架上，同时油压缸内部压入高压的油体来紧固后，通过滑槽的横向可动性，可以很好的使得安装在固定架上方的原料配合研磨的需要进行横向的位移，装配后，启动电机，通过法兰的固定并且继承由电机输送而入的动力后，磨轮装置开始工作，以弧形的磨面板来接触需要研磨的原料研磨表面，通过将固定架上的管道调整到合适的角度后，开始输出研磨液，紧接着通过以点接触的磨面板研磨飞出的废料通过研磨液的流动性，配合上弧形柱上的弧面使得水流有了一定的流动趋势，使得夹杂着废料的研磨液流进进料架的内部，并且盘旋缠绕在柱体上的轮盘为向内的有一定的倾斜性，水流沿着轮盘进入后，因为轮盘头尾相连，而旋转所带来的离心力只会讲废料甩出紧贴于轮盘的板体面上，从而防止废料的回流流出，与此同时磨面板经过后，尾随而来的是活动器上的软垫块，在收到横向的挤压力，弹簧轮以弹簧的拉伸力将楔形块拉回，而上方的软垫块也会受压形成面体形的块体，将剩余的废料扫入进料架内部，同岁后侧的毛绒层上的绒毛，会将废料夹住，并且因为较软的质地，不会施加压力，避免了废料对于待磨表面的伤害，极大限度的提高晶圆的平坦度。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

通过清扫器与限位器的配合，以弧形柱缔造流水的运动趋势，配合头尾相连的螺旋板体的轮盘提供的止流作用，来集合废料，同时使用上形状可变得软垫块受压形变和横向排列的绒毛层结构来勾牵剩余废料，进入进料架内部，循环往复，达到不在待磨表面余留飞出的废料，极大程度来保证晶圆的平坦度控制。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明一种半导体晶圆平坦化设备的结构示意图。

图2为本发明一种半导体晶圆平坦化设备平坦研磨装置的结构示意图。

图3为本发明一种半导体晶圆平坦化设备磨轮装置的结构示意图。

图4为本发明一种半导体晶圆平坦化设备磨轮装置A的结构放大结构示意图。

图5为本发明一种半导体晶圆平坦化设备的清扫器的运作摆动位移结构示意图。

图6为本发明一种半导体晶圆平坦化设备活动器的结构示意图。

图7为本发明一种半导体晶圆平坦化设备限位器的结构示意图。

图中:控制板-1、装置壳体-2、信号灯-3、工作舱-4、平坦研磨装置-5、磨轮装置-51、装配板-52、滑槽-53、油压缸-54、固定架-55、支架-a、磨面板-b、法兰-c、清扫器-d、限位器-e、活动器-d1、弹簧轮-d2、限位块-d3、支撑块-d4、通孔柱-d11、楔形块-d12、毛绒层-d13、软垫块-d14、轮盘-e1、弧形柱-e2、进料架-e3、挡板-e4、柱体-e5。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式以及附图说明，进一步阐述本发明的优选实施方案。

实施例

请参阅图1-图7，本发明提供一种半导体晶圆平坦化设备，其结构包括控制板1、装置壳体2、信号灯3、工作舱4、平坦研磨装置5，其特征在于：所述平坦研磨装置5位于工作舱4设有信号灯3的一侧的下端并且嵌入工作舱4内部两者采用机械焊接的方式固定连接，所述信号灯3垂直于工作舱4上端表面并且与工作舱4活动连接，所述装置壳体2与工作舱4为左右相衔接的一体化结构，所述装置壳体2为矩形的块体结构在装置壳体2前端面设有嵌入式的控制板1，所述平坦研磨装置5设有磨轮装置51、装配板52、滑槽53、油压缸54、固定架55，所述磨轮装置51垂直安装在装配板52上端面设有固定架55的一端，所述滑槽53与磨轮装置51为相对位置关系安装在装配板52端面的左右两侧并且与装配板52为一体化结构，所述油压缸54与滑槽53相互垂直并且通过油压缸54壳体下方的滑块与滑槽53采用间隙配合连接，所述固定架55位于磨轮装置51与油压缸54之间同时与油压缸54通过机械焊接的方式固定连接，所述固定架55上设有可折合的管道结构，通过可折合的管道结构可以配合着研磨时输出研磨液用于冷却与保护工作，所述磨轮装置51设有支架a、磨面板b、法兰c、清扫器d、限位器e，所述支架a位于法兰c的外侧圆弧面上并且与法兰c通过机械焊接的方式组成一体化结构，并且与支架a固定连接，所述限位器e穿插安装在磨面板b与磨面板b之间的间隙，所述清扫器d依附安装在限位器e内侧端面，所述磨面板b为圆弧矩形块体的表面设有粗糙的凸起结构，所述磨面板b位于支架a远离法兰c的一端，通过圆弧板体以点接触晶圆面可以达到最好的研磨保证平坦度的效果，所述清扫器d设有活动器d1、弹簧轮d2、限位块d3、支撑块d4，所述支撑块d4与限位块d3固定连接，所述弹簧轮d2位于限位块d3与支撑块d4之间并且与限位块d3通过板体焊接的方式固定连接，所述活动器d1包裹着弹簧轮d2的外侧端面并且与弹簧轮d2采用面面接触的间隙配合连接，所述支撑块d4为矩形块体结构与斜向的三角结构合并组合的异形结构，所述支撑块d4位于限位块d3的右侧两者左右平行，通过前端的三角结构能够使得清扫的落料可以稳定的进入进料架e3的内部，所述活动器d1设有通孔柱d11、楔形块d12、毛绒层d13、软垫块d14，所述楔形块d12位于通孔柱d11上侧端面两者相互垂直并且与通孔柱d11机械焊接组成一体化结构，所述软垫块d14与楔形块d12机械连接，所述毛绒层d13平铺安装在软垫块d14的上侧表面两者机械焊接组成一体化结构，所述毛绒层d13为矩形的横排并在一端设有毛绒粗糙的异形结构，所述软垫块d14为“7”字形的折合板体结构并在一端设有圆球的软垫结构，所述软垫块d14位于楔形块d12上端面远离通孔柱d11的一侧，通过圆球结构受压变形形成的扁平结构可以有效的将废料进行集中与收集，以毛绒层上的毛绒可以将细小的粉粒进行二次的刮扫，方式二次研磨对于面的损伤，所述限位器e设有轮盘e1、弧形柱e2、进料架e3、挡板e4、柱体e5，所述弧形柱e2环抱贴合于进料架e3端面远离柱体e5的一侧，所述柱体e5垂直嵌入进料架e3的内部同时与进料架e3焊接组成一体化结构，所述轮盘e1缠绕贴紧于柱体e5的圆弧端面同时与柱体e5采用机械焊接的方式固定连接，所述挡板e4与轮盘e1固定连接，所述弧形柱e2为一侧带有圆弧斜面的矩形块体结构，所述弧形柱e2与进料架e3通过机械焊接的方式组成一体化结构，通过斜面形成的位置势能可以在前方研磨过后所掉落的可以有一定的位移趋势，从而进行收集与整合防止平坦度收到损伤，所述轮盘e1为椭圆形头尾相连的单面薄板形结构，所述轮盘e1设于进料架e3通孔的中央，通过螺旋式头尾相连的结构转动时，以上面体来阻挡废料，从而防止废料的回流输出影响设备对于晶圆的损害。

本发明所述的平坦化设备在进行工作时，事先将原料固定安装在固定架55上，同时油压缸54内部压入高压的油体来紧固后，通过滑槽53的横向可动性，可以很好的使得安装在固定架55上方的原料配合研磨的需要进行横向的位移，装配后，启动电机，通过法兰c的固定并且继承由电机输送而入的动力后，磨轮装置51开始工作，以弧形的磨面板b来接触需要研磨的原料研磨表面，通过将固定架55上的管道调整到合适的角度后，开始输出研磨液，紧接着通过以点接触的磨面板b研磨飞出的废料通过研磨液的流动性，配合上弧形柱e2上的弧面使得水流有了一定的流动趋势，使得夹杂着废料的研磨液流进进料架e3的内部，并且盘旋缠绕在柱体e5上的轮盘e1为向内的有一定的倾斜性，水流沿着轮盘e1进入后，因为轮盘e1头尾相连，而旋转所带来的离心力只会讲废料甩出紧贴于轮盘e1的板体面上，从而防止废料的回流流出，与此同时磨面板b经过后，尾随而来的是活动器d1上的软垫块d14，在收到横向的挤压力，弹簧轮d2以弹簧的拉伸力将楔形块d12拉回，而上方的软垫块d14也会受压形成面体形的块体，将剩余的废料扫入进料架e3内部，同岁后侧的毛绒层d13上的绒毛，会将废料夹住，并且因为较软的质地，不会施加压力，避免了废料对于待磨表面的伤害，极大限度的提高晶圆的平坦度。

本发明解决的问题是通过研磨刀具与载体进行面面的接触后，刀具经过后晶圆载体表面受力容易崩塌，致使有小块或者粉状的颗粒飞出后，目前是再以研磨液进行冲洗并同时进行研磨工作，但是在刀具旋转的过程中有了一定的旋转牵引力容易将废料卷入，因为废料多为多角体，跟随刀具的旋转中容易刮花晶圆载体的表面，从而影响晶圆载体的表面平坦度，降低晶圆的使用率，本发明通过上述部件的互相组合，通过清扫器与限位器的配合，以弧形柱缔造流水的运动趋势，配合头尾相连的螺旋板体的轮盘提供的止流作用，来集合废料，同时使用上形状可变得软垫块受压形变和横向排列的绒毛层结构来勾牵剩余废料，进入进料架内部，循环往复，达到不在待磨表面余留飞出的废料，极大程度来保证晶圆的平坦度控制。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神或基本特征的前提下，不仅能够以其他的具体形式实现本发明，还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围，因此本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定，而不是上述说明限定。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (4)

1.一种半导体晶圆平坦化设备，其结构包括控制板(1)、装置壳体(2)、信号灯(3)、工作舱(4)、平坦研磨装置(5)，其特征在于：

所述平坦研磨装置(5)位于工作舱(4)设有信号灯(3)的一侧的下端并且嵌入工作舱(4)内部两者采用机械焊接的方式固定连接，所述信号灯(3)垂直于工作舱(4)上端表面并且与工作舱(4)活动连接，所述装置壳体(2)与工作舱(4)为左右相衔接的一体化结构，所述装置壳体(2)为矩形的块体结构在装置壳体(2)前端面设有嵌入式的控制板(1)；

所述平坦研磨装置(5)设有磨轮装置(51)、装配板(52)、滑槽(53)、油压缸(54)、固定架(55)，所述磨轮装置(51)垂直安装在装配板(52)上端面设有固定架(55)的一端，所述滑槽(53)与磨轮装置(51)为相对位置关系安装在装配板(52)端面的左右两侧并且与装配板(52)为一体化结构，所述油压缸(54)与滑槽(53)相互垂直并且通过油压缸(54)壳体下方的滑块与滑槽(53)采用间隙配合连接，所述固定架(55)位于磨轮装置(51)与油压缸(54)之间同时与油压缸(54)通过机械焊接的方式固定连接，所述固定架(55)上设有可折合的管道结构；

所述磨轮装置(51)设有支架(a)、磨面板(b)、法兰(c)、清扫器(d)、限位器(e)，所述支架(a)位于法兰(c)的外侧圆弧面上并且与法兰(c)通过机械焊接的方式组成一体化结构，所述磨面板(b)与支架(a)固定连接，所述限位器(e)穿插安装在磨面板(b)与磨面板(b)之间的间隙，所述清扫器(d)依附安装在限位器(e)内侧端面，所述磨面板(b)为圆弧矩形块体的表面设有粗糙的凸起结构；

所述清扫器(d)设有活动器(d1)、弹簧轮(d2)、限位块(d3)、支撑块(d4)，所述支撑块(d4)与限位块(d3)固定连接，所述弹簧轮(d2)位于限位块(d3)与支撑块(d4)之间并且与限位块(d3)通过板体焊接的方式固定连接，所述活动器(d1)包裹着弹簧轮(d2)的外侧端面并且与弹簧轮(d2)采用面面接触的间隙配合连接，所述支撑块(d4)为矩形块体结构与斜向的三角结构合并组合的异形结构。

2.根据权利要求1所述一种半导体晶圆平坦化设备，其特征在于：所述活动器(d1)设有通孔柱(d11)、楔形块(d12)、毛绒层(d13)、软垫块(d14)，所述楔形块(d12)位于通孔柱(d11)上侧端面两者相互垂直并且与通孔柱(d11)机械焊接组成一体化结构，所述软垫块(d14)与楔形块(d12)机械连接，所述毛绒层(d13)平铺安装在软垫块(d14)的上侧表面两者机械焊接组成一体化结构，所述毛绒层(d13)为矩形的横排并在一端设有毛绒粗糙的异形结构，所述软垫块(d14)为“7”字形的折合板体结构并在一端设有圆球的软垫结构。

3.根据权利要求1所述一种半导体晶圆平坦化设备，其特征在于：所述限位器(e)设有轮盘(e1)、弧形柱(e2)、进料架(e3)、挡板(e4)、柱体(e5)，所述弧形柱(e2)环抱贴合于进料架(e3)端面远离柱体(e5)的一侧，所述柱体(e5)垂直嵌入进料架(e3)的内部同时与进料架(e3)焊接组成一体化结构，所述轮盘(e1)缠绕贴紧于柱体(e5)的圆弧端面同时与柱体(e5)采用机械焊接的方式固定连接，所述挡板(e4)与轮盘(e1)固定连接，所述弧形柱(e2)为一侧带有圆弧斜面的矩形块体结构。

4.根据权利要求3所述一种半导体晶圆平坦化设备，其特征在于：所述轮盘(e1)为椭圆形头尾相连的单面薄板形结构。

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