CN219043806U - 一种基板减薄工作台和基板减薄装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基板减薄工作台和基板减薄装置，所述基板减薄工作台包括：转台；吸盘，其设置于所述转台上部，以承载待处理基板；冲洗组件，其设置于所述吸盘上侧，以冲洗吸盘表面；刷洗组件，其包括摆臂和刷洗头，所述摆臂的一端转动连接于所述转台的外侧，其另一端配置有刷洗头；所述刷洗头包括刷洗基座、刷体和驱动电机，所述驱动电机固定于所述刷洗基座，其输出轴连接于所述刷体，以刷洗吸盘表面；所述刷洗基座的上表面配置有环形槽，所述环形槽与外部的真空源连通；所述环形槽的内部设置有流体通道，所述流体通道沿所述刷洗基座的厚度方向贯通设置，所述流体通道能够吸附吸盘表面的颗粒物。

Description

一种基板减薄工作台和基板减薄装置

技术领域

本实用新型属于基板减薄技术领域，具体而言，涉及一种基板减薄工作台和基板减薄装置。

背景技术

半导体领域中，基板在被分割之前，需要使用减薄(磨削)装置磨削基板的背面，从而将基板减薄至预定的厚度。基板背面的磨削能够减小芯片封装体积，降低封装贴装高度，背面减薄后的芯片厚度甚至可以达到初始厚度的5％以下。

基板减薄设备中，吸盘(chuck table)是关键零部件之一，其通常真空吸附待加工的基板。吸盘工作的稳定性，直接关系到基板减薄设备运行的可靠性。

为了防止颗粒物在吸盘表面积聚，保证吸盘的平整性，需要定期对吸盘表面进行清洗。随着芯片制程的前移，对吸盘表面的洁净度提出更高的要求。

现有的吸盘清洗方式为：朝向旋转的吸盘表面喷射流体，以在离心力作用下将吸盘表面残留的颗粒物甩出。由于基板背面清洁的不彻底，吸盘表面极易受到污染，致使吸盘表面积聚大量的微小颗粒，即而影响吸盘表面的平整度，降低基板减薄的加工质量，甚至引起基板破碎。

实用新型内容

本实用新型实施例提供了一种基板减薄工作台和基板减薄装置，旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。

本实用新型实施例的第一方面提供了一种基板减薄工作台，包括：

转台；

吸盘，其设置于所述转台上部，以承载待处理基板；

冲洗组件，其设置于所述吸盘上侧，以冲洗吸盘表面；

刷洗组件，其包括摆臂和刷洗头，所述摆臂的一端转动连接于所述转台的外侧，其另一端配置有刷洗头；

所述刷洗头包括刷洗基座、刷体和驱动电机，所述驱动电机固定于所述刷洗基座，其输出轴连接于所述刷体，以刷洗吸盘表面；所述刷洗基座的上表面配置有环形槽，所述环形槽与外部的真空源连通；所述环形槽的内部设置有流体通道，所述流体通道沿所述刷洗基座的厚度方向贯通设置，所述流体通道能够吸附吸盘表面的颗粒物。

在一些实施例中，所述刷洗基座为柱状结构，其下部的中间位置设置有凹槽，所述刷体同心设置于所述凹槽。

在一些实施例中，所述凹槽的外形及尺寸与所述刷体的外形及尺寸相匹配。

在一些实施例中，所述流体通道的数量为多个，其以刷洗基座的中心为基准均匀分布。

在一些实施例中，所述流体通道沿竖直方向设置，其上端口连接于所述环形槽，其下端口位于所述刷洗基座的下表面。

在一些实施例中，所述刷洗基座的外径小于或等于所述吸盘的半径。

在一些实施例中，所述刷洗基座配置有自上表面向下延伸的竖向通道，所述竖向通道的末端与径向通道相连通，所述径向通道的末端配置有斜向孔，所述斜向孔朝向所述凹槽的内侧壁设置。

在一些实施例中，所述径向通道的数量为多个，所述斜向孔朝向所述刷体与所述凹槽之间的间隙设置。

在一些实施例中，所述竖向通道通过管路与外部的水源连通，所述斜向孔能够朝向所述间隙喷射流体。

在一些实施例中，所述流体通道的数量为多个，其在所述刷洗基座的分布密度不同。

在一些实施例中，所述刷洗基座的底面包括第一区域和第二区域，所述第一区域与基板边缘缺口相对应；所述第一区域中流体通道的分布密度大于第二区域中流体通道的分布密度。

本实用新型实施例的第二方面提供了一种基板减薄装置，其包括：

上面所述的基板减薄工作台，所述吸盘承载待处理基板并带动基板绕所述吸盘的轴线旋转；

以及减薄机构，用于使砂轮抵接于基板以对基板进行减薄处理。

本实用新型的有益效果包括：

a.刷洗组件包括刷体及流体通道，刷体刷除吸盘表面的颗粒物，流体通道通过真空吸附，将颗粒物及时输送至吸盘的外部，保证吸盘表面的清洁度；

b.刷洗基座的内部配置有竖向通道、径向通道及斜向孔，流体经由竖向通道、径向通道及斜向孔，朝向刷洗基座的凹槽及刷体之间的间隙喷射，以减少或避免颗粒物在间隙内堆积，保证刷洗组件的使用效果。

c.刷洗基座配置的流体通道的分布密度不同，在基板边缘缺口对应区域的流体通道的分布密度大于其他区域的分布密度，以重点清洁基板边缘缺口对应位置的颗粒物，保证吸盘表面的平整度。

附图说明

通过结合以下附图所作的详细描述，本实用新型的优点将变得更清楚和更容易理解，这些附图只是示意性的，并不限制本实用新型的保护范围，其中：

图1是本实用新型一实施例提供的基板减薄装置的示意图；

图2是本实用新型一实施例提供的刷洗组件的示意图；

图3是本实用新型一实施例提供的刷洗组件的示意图；

图4是配置有冲洗组件及刷洗组件的吸盘的示意图；

图5是本实用新型一实施例提供的具有斜向孔的刷洗组件的示意图；

图6是本实用新型一实施例提供的刷洗组件的仰视图；

图7是图6对应的刷洗组件一个应用实施例的示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例及其附图，对本实用新型所述技术方案进行详细说明。在此记载的实施例为本实用新型的特定的具体实施方式，用于说明本实用新型的构思；这些说明均是解释性和示例性的，不应理解为对本实用新型实施方式及本实用新型保护范围的限制。除在此记载的实施例外，本领域技术人员还能够基于本申请权利要求书及其说明书所公开的内容采用显而易见的其它技术方案，这些技术方案包括采用对在此记载的实施例的做出任何显而易见的替换和修改的技术方案。

本说明书的附图为示意图，辅助说明本实用新型的构思，示意性地表示各部分的形状及其相互关系。应当理解的是，为了便于清楚地表现出本实用新型实施例的各部件的结构，各附图之间并未按照相同的比例绘制，相同的参考标记用于表示附图中相同的部分。

半导体行业中，采用在基板表面形成有IC(Integrated Circuit，集成电路)或LSI(Large Scale Integration，大规模集成电路)等电子电路来制造半导体芯片。基板在被分割为半导体芯片之前，通过基板减薄装置来磨削基板的背面，从而将基板磨削至预定的厚度。本实用新型涉及基板减薄装置，以按照工艺要求去除基板表面的材料。

图1是本实用新型一实施例提供的基板减薄装置100的示意图。基板减薄装置100包括基板减薄工作台1和减薄机构2，其中，基板减薄工作台1设置于减薄设备基体的上方，减薄机构2设置于基板减薄工作台1的上方并位于减薄设备基体的端部。

进一步地，基板减薄工作台1包括转台10，转台10设置于减薄设备基体的上方，在驱动装置的带动下，转台10能够绕其中轴线旋转；转台10的上部配置有吸盘20，用于保持基板，吸盘20的下部设置有驱动部，以带动吸盘及其上的基板旋转。

进一步地，减薄机构2设置于吸盘20的上方；减薄机构2底部配置的砂轮抵接于基板表面，以磨削基板表面，实现材料去除。

减薄机构2包括粗磨部21和精磨部22，粗磨部21设置有用于对基板进行粗磨削的粗磨砂轮，精磨部22设置有用于对基板进行精磨削的精磨砂轮。磨削过程是将磨削用砂轮按压在基板表面并旋转，以研磨去除一定厚度的材料层。

粗磨部21包括形状为杯形结构的粗磨砂轮、粗磨主轴、粗磨主轴座和粗磨进给机构。粗磨砂轮连接在粗磨主轴的底部以使粗磨主轴带动粗磨砂轮旋转从而实现粗磨砂轮对基板表面旋转磨削，粗磨主轴通过粗磨主轴座与粗磨进给机构连接以实现上下移动，通过粗磨进给机构控制粗磨砂轮相对于基板接近或远离以进行轴向切入式进给磨削。粗磨砂轮可以为金刚石砂轮，其表面较粗糙以实现快速的基板磨削，减少基板减薄时间。

精磨部22包括形状为杯形结构的精磨砂轮、精磨主轴、精磨主轴座和精磨进给机构。精磨砂轮连接在精磨主轴的底部以使精磨主轴带动精磨砂轮旋转从而实现精磨砂轮对基板表面旋转磨削，精磨主轴通过精磨主轴座与精磨进给机构连接以实现上下移动，通过精磨进给机构控制精磨砂轮相对于基板接近或远离以进行轴向切入式进给磨削。精磨砂轮可以为金刚石砂轮，其表面粗糙度低于粗磨砂轮，由于粗磨快速去除基板表面材料会产生严重的表面缺陷和损失，利用精磨砂轮的细致表面进行低速磨削以降低基板表面损伤层厚度并提高基板表面质量。

图1中，转台10的上部均匀配置有三件吸盘20，具体地，三件吸盘20的中心与转台10的中心连线互成120°夹角。三件吸盘20在粗磨工位、精磨工位和装卸工位进行轮转，其中，与减薄机构2相对的两个工位分别进行粗磨削和精磨削，剩余一工位用于基板的装卸和清洗。

图1所示的实施例中，基板减薄工作台1还包括：

冲洗组件30，其设置于吸盘20上侧，以冲洗吸盘20的表面；冲洗组件30能够以通过冲洗的方式清除残留于吸盘20表面的颗粒物；

刷洗组件40，其包括图2示出的摆臂41和刷洗头42，刷洗头42设置于摆臂41的末端，以刷除吸盘20表面的颗粒物。

进一步地，冲洗组件30可以为喷管，其通入双流体，如去离子水与氮气的混合物，以朝向吸盘20表面喷射具有一定压力的流体，以增强流体的冲击能力，保证吸盘20的清洁效果。图1中，摆臂41的一端转动连接于转台10的外侧，摆臂41能够绕连接点转动，以带动刷洗头42在吸盘20的表面移动。

图2是本实用新型一实施例提供的刷洗组件40的示意图，其中，刷洗头42包括刷洗基座43、刷体44和驱动电机45；驱动电机45设置于刷洗基座43，驱动电机45的输出轴连接于刷体44，以带动刷体44转动。刷体44的下表面抵接于吸盘20，以通过两者的相互摩擦刷除残留于吸盘20表面的颗粒物。

进一步地，刷洗基座43为柱状结构，其设置于摆臂41的下方。刷洗基座43的上表面配置有环形槽43a，环形槽43a同心设置于刷洗基座43的上表面。环形槽43a通过管路与外部的真空源连通，以对环形槽43a及与其连通的通道或孔道抽吸。

图2中，环形槽43a的内部设置有流体通道43b，流体通道43b沿刷洗基座43的厚度方向贯通设置。当外部的真空源开启时，与环形槽43a连通的流体通道43b能够对吸盘20表面的颗粒物产生吸力；残留于吸盘20表面的颗粒物经由流体通道43b、环形槽43a及管路而远离基板减薄工作台1，进而保证吸盘20表面的清洁度，避免颗粒物在吸盘表面聚集而影响吸盘表面的平整度。

图2所示的实施例中，刷洗基座43为柱状结构，其下部的中间位置设置有凹槽43c，而刷体44同心设置于凹槽43c中。进一步地，凹槽43c的外形及尺寸与刷体44的外形及尺寸相匹配，以避免刷体44的外周壁与凹槽43c的内侧壁发生干涉。

图2中，刷体44为柱状结构，其由吸水性良好的材料如聚乙烯醇制成，刷体44的底面配置有多个微型凸起，以对吸盘20的表面进行刷洗作业。相应地，凹槽43c为圆形孔，凹槽43c的内径尺寸略大于刷体44的外径，以保证刷体44旋转过程中不与凹槽43c的内侧壁发生干涉。在一些实施例中，刷体44与凹槽43c内侧壁之间的间隙G(图2示出)为2-3mm。

图2所示的实施例中，流体通道43b的数量为多个，其以刷洗基座的中心为基准均匀分布。在摆臂41绕连接点摆动过程中，流体通道43b扫掠旋转的吸盘20表面的不同区域，以吸附吸盘20表面的颗粒物，提升吸盘20表面的清洁能力。

图3是本实用新型一实施例提供的刷洗组件40的示意图，刷洗基座43上的配置有24件流体通道43b，流体通道43b均匀分布，以保证良好的吸附效果。可以理解的是，流体通道43b也可以为其他数量，如12件、36件、48件或其他数量的奇数件，只要大致均匀分布在刷洗基座43即可。

图2中，流体通道43b沿竖直方向设置，其上端口连接于环形槽43a，其下端口位于刷洗基座43的下表面。即刷体头42的流体通道43b的下端口朝向吸盘20的表面设置，以便于吸附其表面残留的颗粒物。

图4是本实用新型一实施例提供的吸盘20的示意图，其上方设置有冲洗组件30和刷洗组件40。冲洗组件30可以与双流体源连通，流体以一定压力冲洗吸盘20表面；刷洗组件40的环形槽43a(图2示出)通过管路与外部的真空源连接，以及时吸除吸盘20表面的颗粒物。本实用新型提及的双流体是指液体和气体的混合，如去离子水与氮气的按照一定比例混合。作为本实用新型的一个实施例，冲洗组件30喷射的流体具有一定温度，如40-60°，以增强冲洗流体对吸盘表面的作用力。

进一步地，吸盘20包括吸盘基座20b和陶瓷吸盘20c，吸盘基座20b的内部设置有朝向陶瓷吸盘设置的吸盘管路20a，吸盘管路20a的内部可以通入压缩气体，其朝向陶瓷吸盘20c喷射，以将吸盘20表面的颗粒物吹起，刷体头42上的流体通道43b能够及时将吹起的颗粒物吸附，以增强刷洗头42的清洁效果。本申请中，陶瓷吸盘20c是指多孔材料，以真空吸附待减薄的基板。

为了避免流体通道43b的内部积聚颗粒物，刷洗基座43可以由聚四氟乙烯制成，以保证流体通道43b的孔壁较为光滑。在一些实施例中，流体通道43b的内表面的粗糙度控制在Ra0.2以下。

图4所示的实施例中，刷洗基座43的外径小于吸盘20的半径，刷洗头42上的刷体44覆盖吸盘20的边缘区域。这是因为在离心力作用下，残留的颗粒物大多集中分布在陶瓷吸盘20c的边缘。此外，基板的外沿通常配置有缺口(Notch)，所述缺口对应的区域也会积聚一些颗粒物。图4中，刷洗基座43的外径大致为吸盘20半径的1/2，以集中对陶瓷吸盘20c的边缘进行清洁处理。

可以理解的是，刷洗基座43的外径也可以等于吸盘20的半径，使得在吸盘20旋转过程中，皆有流体通道43b朝向陶瓷吸盘20c的表面。

图2中，刷洗组件40的刷洗头42上配置有间隙G，刷洗组件40在长期使用的过程中，间隙G难免会积聚大量的颗粒物而影响吸盘20的清洁效果。

为了解决上述问题，保证吸盘20的清洁效果，图5提供的刷洗组件40给出了解决方案，与图2示出的技术方案相比，刷洗基座43配置有自上表面向下延伸的竖向通道43d，竖向通道43d的末端与径向通道43e相连通，而径向通道43e的末端配置有斜向孔43f，斜向孔43f朝向凹槽43c的内侧壁设置，以清除附着于凹槽43c内侧壁的颗粒物。

图5中，竖向通道43d通过管路与外部的水源连通，斜向孔43f能够朝向间隙G喷射流体，如压缩空气和/或去离子水，以清除间隙G中残留的颗粒物。

本实用新型中，径向通道43e是指沿刷洗基座43的半径方向设置的通道。径向通道43e的数量为多个，相应地，斜向孔43f的数量等于径向通道43e的数量，斜向孔43f朝向刷体44与凹槽43c之间的间隙G设置，以利用水流和/或气流冲洗附着于间隙G中的颗粒物。

由于基板的边缘设置有缺口(notch)，基板放置于吸盘20表面后，基板边缘缺口处的多孔陶瓷未被封堵，因此，基板边缘缺口处容易堆积更多的颗粒物，需要对该区域进行重点清洁，以避免吸盘20表面堆积颗粒物致使其平面度不符合工艺要求。

为解决上述问题，本实用新型提供了以下解决方案：在刷洗组件40的刷洗基座43上设置分布密度不同的流体通道43b。具体地，对应基板边缘缺口处的位置设置更多流体通道43b，以重点清除颗粒物堆积较多的区域，保证吸盘表面的清洁效果。

图6是本实用新型一实施例提供的刷洗组件40的仰视图，该实施例中，刷洗基座43的底面包括第一区域A1和第二区域A2；其中，刷洗组件40的摆臂41绕定点摆动的过程中，刷洗基座43的第一区域A1能够扫掠基板边缘缺口处的对应位置。需要说明的是，在基板减薄加工中，基板边缘缺口的朝向是相对固定的，以便于进行传输定位。即基板边缘缺口始终位于吸盘20表面的对应位置，因此，颗粒物在吸盘20表面堆积的位置相对固定。

图6中，设置于第一区域A1的流体通道43b的分布密度大于设置于第二区域A2的流体通道43b的分布密度，以重点对基板边缘缺口对应的位置进行清洁。

进一步地，第一区域A1中，流体通道43b设置有多排，流体通道43b沿刷洗基座43的半径方向间隔设置，以增强刷洗组件40的抽吸能力。

进一步地，第一区域A1中流体通道43b的内径小于第二区域A2中流体通道43b的内径，以保证吸盘20重点位置的清洁效果。

图7是图6提供的刷洗组件40设置于吸盘20上侧的俯视图。刷洗组件40绕位于吸盘20外侧的固定点转动，第一区域A1的流体通道43b能够覆盖基板边缘缺口对应的位置，以保证吸盘20的清洁效果。

图7中，第一区域A1中，流体通道43b的数量为多个，其沿刷洗基座43的底面分三排设置，第一区域A1的面积为刷洗基座43底部总面积的1/10-1/6；第一区域A1中的流体通道43b的内径小于第二区域A2中流体通道43b内径的1/2，以有效清洁吸盘20表面的重点区域。

同时，本实用新型还提供了一种基板减薄装置100，其示意图，如图1所示，基板减薄装置100包括上面所述的基板减薄工作台1和减薄机构2，基板减薄工作台1的吸盘20承载待处理基板，并带动基板绕吸盘20的轴线旋转；减薄机构2使砂轮抵接于基板，以对基板进行减薄处理。其中，吸盘20的上侧配置有刷洗组件40，以有效清除残留于吸盘20表面的颗粒物。

下面结合图1示出的基板减薄装置，简要说明基板减薄装置的使用步骤，其包括：

S1，将基板放置于基板减薄工作台100的吸盘20上，使用减薄机构2的砂轮磨削基板；

S2，待基板完成磨削后，使用机械手将基板转移至下一工序；

S3，使用刷洗组件40清洁吸盘20的表面，刷洗头42抵接于吸盘20表面，清洗基座43中的流体通道43b抽吸吸盘20表面的颗粒物，以保证吸盘20表面的清洁效果。

在刷洗组件40清洁吸盘20的过程中，冲洗组件30朝向吸盘20喷射流体，同时，刷洗组件40的摆臂41朝向吸盘20摆动，使得刷洗头20位于吸盘20的上方；驱动电机45转动，以带动刷体44旋转，以刷洗吸盘20的表面。

在吸盘20清洁作业时，外部的气源通过吸盘管路20a由下至上喷射气体，使得颗粒物与吸盘20脱离，以便于从上方和下方同时施加作用力，使得颗粒物与吸盘20的表面分离。即通过流体孔道43b对颗粒物施加向上的抽吸力，同时，通过位于吸盘20中的吸盘管路20a，对颗粒物施加向上的推动力，通过两者的合力，实现颗粒物与吸盘表面的分离，增强刷洗组件40的清洁能力。

附着在陶瓷吸盘表面的微小颗粒物与陶瓷吸盘分离，刷洗基座43上的流体通道43b与外部的真空源连通，以及时吸除悬浮在陶瓷吸盘上方以及陶瓷吸盘上部的颗粒物，保证吸盘20表面的清洁度。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (12)

1.一种基板减薄工作台，其特征在于，包括：

转台；

吸盘，其设置于所述转台上部，以承载待处理基板；

冲洗组件，其设置于所述吸盘上侧，以冲洗吸盘表面；

刷洗组件，其包括摆臂和刷洗头，所述摆臂的一端转动连接于所述转台的外侧，其另一端配置有刷洗头；

所述刷洗头包括刷洗基座、刷体和驱动电机，所述驱动电机固定于所述刷洗基座，其输出轴连接于所述刷体，以刷洗吸盘表面；所述刷洗基座的上表面配置有环形槽，所述环形槽与外部的真空源连通；所述环形槽的内部设置有流体通道，所述流体通道沿所述刷洗基座的厚度方向贯通设置，所述流体通道能够吸附吸盘表面的颗粒物。

2.如权利要求1所述的基板减薄工作台，其特征在于，所述刷洗基座为柱状结构，其下部的中间位置设置有凹槽，所述刷体同心设置于所述凹槽。

3.如权利要求2所述的基板减薄工作台，其特征在于，所述凹槽的外形及尺寸与所述刷体的外形及尺寸相匹配。

4.如权利要求1所述的基板减薄工作台，其特征在于，所述流体通道的数量为多个，其以刷洗基座的中心为基准均匀分布。

5.如权利要求1所述的基板减薄工作台，其特征在于，所述流体通道沿竖直方向设置，其上端口连接于所述环形槽，其下端口位于所述刷洗基座的下表面。

6.如权利要求2所述的基板减薄工作台，其特征在于，所述刷洗基座的外径小于或等于所述吸盘的半径。

7.如权利要求2所述的基板减薄工作台，其特征在于，所述刷洗基座配置有自上表面向下延伸的竖向通道，所述竖向通道的末端与径向通道相连通，所述径向通道的末端配置有斜向孔，所述斜向孔朝向所述凹槽的内侧壁设置。

8.如权利要求7所述的基板减薄工作台，其特征在于，所述径向通道的数量为多个，所述斜向孔朝向所述刷体与所述凹槽之间的间隙设置。

9.如权利要求8所述的基板减薄工作台，其特征在于，所述竖向通道通过管路与外部的水源连通，所述斜向孔能够朝向所述间隙喷射流体。

10.如权利要求1所述的基板减薄工作台，其特征在于，所述流体通道的数量为多个，其在所述刷洗基座的分布密度不同。

11.如权利要求10所述的基板减薄工作台，其特征在于，所述刷洗基座的底面包括第一区域和第二区域，所述第一区域与基板边缘缺口相对应；所述第一区域中流体通道的分布密度大于第二区域中流体通道的分布密度。

12.一种基板减薄装置，其特征在于，包括：

权利要求1至11任一项所述的基板减薄工作台，所述吸盘承载待处理基板并带动基板绕所述吸盘的轴线旋转；

以及减薄机构，用于使砂轮抵接于基板以对基板进行减薄处理。

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