一种半导体硅晶圆研磨处理系统

摘要

本发明属于半导体制造技术领域，具体的说是一种半导体硅晶圆研磨处理系统，包括箱体、一号气压缸、上磨盘、研磨模块、控制模块和收集箱；所述研磨模块包括一号研磨模块和二号研磨模块，所述一号研磨模块和二号研磨模块是相同结构；所述一号研磨模块安装在控制模块上；所述二号研磨模块位于一号研磨模块的下方，所述控制模块位于箱体的中部；所述收集箱固定安装在箱体底部；摆动球转动时依次通过不同大小的圆形槽，使得下磨盘受到摆动球的挤压而向一侧倾斜，加大了晶圆与上磨盘的接触面积；同时摆动球受到一号板弹力和离心力的共同作用，使得摆动球撞击下磨盘，使得下磨盘产生晃动，从而提高了研磨效率。

权利要求

1.一种半导体硅晶圆研磨处理系统，包括箱体(1)、一号气压缸(2)、上磨盘(3)；其特征在于：还包括研磨模块(4)、控制模块(5)和收集箱(6)；所述一号气压缸(2)固定安装在箱体(1)顶部，一号气压缸(2)底部固定安装有上磨盘(3)，一号气压缸(2)用于控制上磨盘(3)与研磨模块(4)配合对半导体硅晶圆进行研磨；所述研磨模块(4)包括一号研磨模块(7)和二号研磨模块(8)，所述一号研磨模块(7)和二号研磨模块(8)是相同结构；所述一号研磨模块(7)安装在控制模块(5)上；所述二号研磨模块(8)位于一号研磨模块(7)的下方；所述一号研磨模块(7)用于与上磨盘(3)配合对半导体硅晶圆进行研磨；所述控制模块(5)位于箱体(1)的中部，控制模块(5)用于控制一号研磨模块(7)和二号研磨模块(8)的翻转；所述收集箱(6)固定安装在箱体(1)底部，收集箱(6)用于将半导体硅晶圆清理后的灰尘进行收集；其中，所述控制模块(5)包括第一电机(51)、一号转动板(54)、一号杆(55)、二号杆(56)；所述第一电机(51)固定在箱体(1)侧壁上；所述第一电机(51)转轴固连着一号转动板(54)；所述一号杆(55)贯穿一号转动板(54)并和一号转动板(54)固连，所述一号杆(55)的两端分别滑动安装在箱体(1)侧壁的环形槽(92)内，所述二号杆(56)与一号杆(55)以第一电机(51)的转轴对称设置；

所述一号研磨模块(7)包括下磨盘(71)、一号伸缩杆(72)、二号转动盘(73)和第二电机(74)；一号研磨模块(7)的第二电机(74)固定安装在一号杆(55)上，二号研磨模块(8)的第二电机(74)固定安装在二号杆(56)上；所述第二电机(74)输出轴与二号转动盘(73)固定连接；所述二号转动盘(73)通过一组并联的一号伸缩杆(72)安装在下磨盘(71)上；所述二号转动盘(73)顶部设有固定块，所述固定块通过弹簧固定连接有摆动球(731)；所述二号研磨模块(8)与一号研磨模块(7)对称设置；所述下磨盘(71)底部设有一组为圆心位于同一水平线上且水平布置的圆形槽(9)，一组圆形槽(9)的直径大小向下磨盘(71)外侧依次减小；所述二号转动盘(73)顶部设有和下磨盘(71)的相匹配的圆形槽(9)。

2.根据权利要求1所述的一种半导体硅晶圆研磨处理系统，其特征在于：所述第一电机(51)固定在箱体(1)一侧的侧壁上，所述第一电机(51)的转轴端头固定连接有一号转动板(54)；所述箱体(1)的另一侧的侧壁上固定安装着第三电机(91)，第三电机(91)的转轴端头固连着一号轮(521)，所述一号轮(521)外侧固定连接有支撑座(522)；所述一号转动板(54)由两个二号转动板(541)和两个三号转动板(542)组成；所述两个二号转动板(541)与第一电机(51)转轴固连且两个二号转动板(541)对称分布；三号转动板(542)插接在二号转动板(541)上；所述一号杆(55)与三号转动板(542)固定连接；所述二号杆(56)与三号转动板(542)固定连接，所述环形槽(92)顶部设有避让一号杆(55)和二号杆(56)的避让槽。

3.根据权利要求1所述的一种半导体硅晶圆研磨处理系统，其特征在于：所述下磨盘(71)两侧设有出气管(711)，下磨盘(71)内部设有一号槽(712)；所述一号槽(712)中设有阻挡块(713)，一号槽(712)连通着圆形槽(9)底部，所述圆形槽(9)底部设有弹片(714)，一号槽(712)一侧连接着出气管(711)，摆动球(731)能够挤压弹片(714)并通过出气管(711)喷出气流。

4.根据权利要求1所述的一种半导体硅晶圆研磨处理系统，其特征在于：所述二号转动盘(73)中的两个圆形槽(9)之间转动安装有弧形板(732)，所述弧形板(732)由一号板(733)和二号板(734)组成，所述一号板(733)位于一个圆形槽(9)内，二号板(734)位于一号板(733)相邻的圆形槽(9)内，一号板(733)和二号板(734)分别通过弹簧与二号转动盘(73)相连。

5.根据权利要求3所述的一种半导体硅晶圆研磨处理系统，其特征在于：所述出气管(711)中设有软板(715)；所述软板(715)一端设有刷毛，软板(715)的另一端设有球形活塞，所述球形活塞滑动安装在出气管(711)内。

说明书

一种半导体硅晶圆研磨处理系统

技术领域

[0001] 本发明属于半导体制造技术领域，具体的说是一种半导体硅晶圆研磨处理系统。

背景技术

[0002] 在硅晶圆切割过后都必须进行研磨，硅晶圆研磨的好坏主要由于切割的形状决定，不规则形状的硅晶圆在研磨时，虽然可以研磨完成，但是其研磨效率十分的低。

[0003] 在传统的硅晶圆研磨设备中，由研磨头的硅晶圆保持板(承载件)保持待研磨硅晶圆，使硅晶圆的表面与贴附在研磨板的上表面上的研磨布接触，并且在将研磨液供给到研磨布上的状态下，使研磨板和研磨头彼此相对移动，使得能够对硅晶圆的表面进行研磨。

[0004] 现有技术中也出现了一些硅晶圆研磨的技术方案，如申请号为201310641959.9的一项中国专利公开了一种晶圆研磨设备包括研磨板、能够保持晶圆的研磨头和研磨液供给部。该研磨板包括：多个同心的研磨区，各研磨区均具有用于研磨晶圆的规定宽度并且在各研磨区上均贴附研磨布；以及用于排出研磨液的槽，该槽形成在研磨区之间。用于清洁研磨头的头清洁部或用于清洁研磨后的晶圆的晶圆清洁部设置到研磨板的中心部分并且位于最内侧研磨区。

[0005] 该技术方案能够保证硅晶圆的研磨和清洁；但是该方案不能有效的针对不同规则形状的硅晶圆，当硅晶圆端头切斜，使用常规的研磨手段，需要从顶部一点点向下研磨，其研磨效率较低，使得该方案的受到限制。

发明内容

[0006] 为了弥补现有技术的不足，本发明提出的一种半导体硅晶圆研磨处理系统，在一号研磨模块和二号研磨模块翻转后，通过一号轮中支撑座将一号杆或二号杆支撑起，实现一号研磨模块和二号研磨模块分别进行研磨或清理。

[0007] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明提出的一种半导体硅晶圆研磨处理系统，包括箱体、一号气压缸、上磨盘；还包括研磨模块、控制模块和收集箱；所述一号气压缸固定安装在箱体顶部，一号气压缸底部固定安装有上磨盘，一号气压缸用于控制上磨盘与研磨模块配合对半导体硅晶圆进行研磨；所述研磨模块包括一号研磨模块和二号研磨模块，所述一号研磨模块和二号研磨模块是相同结构；所述一号研磨模块安装在控制模块上；所述二号研磨模块位于一号研磨模块的下方；所述一号研磨模块用于与上磨盘配合对半导体硅晶圆进行研磨；所述控制模块位于箱体的中部，控制模块用于控制一号研磨模块和二号研磨模块的翻转；所述收集箱固定安装在箱体底部，收集箱用于将半导体硅晶圆清理后的灰尘进行收集；其中，

[0008] 所述控制模块包括第一电机、一号转动板、一号杆、二号杆；所述第一电机固定在箱体侧壁上；所述第一电机转轴固连着一号转动板；所述一号杆贯穿一号转动板并和一号转动板固连，所述一号杆的两端分别滑动安装在箱体侧壁的环形槽内，所述二号杆与一号杆以第一电机的转轴对称设置；工作时，一号研磨模块研磨完成后，一号气压缸带动上磨盘向上移动，打开第一电机开关，第一电机一号转动板转动，一号转动板通过一号杆和二号杆带动一号研磨模块和二号研磨模块进行翻转，一号研磨模块翻转到下方，研磨产生的硅晶圆灰尘掉落到收集箱内，实现对研磨后一号研磨模块的清理，为下一轮的研磨做准备，进而提高研磨效率。

[0009] 所述一号研磨模块包括下磨盘、一号伸缩杆、二号转动盘和第二电机；一号研磨模块的第二电机固定安装在一号杆上，二号研磨模块的第二电机固定安装在二号杆上；所述第二电机输出轴与二号转动盘固定连接；所述二号转动盘通过一组并联的一号伸缩杆安装在下磨盘上；所述二号转动盘顶部设有固定块，所述固定块通过弹簧固定连接有摆动球；所述二号研磨模块与一号研磨模块对称设置；所述下磨盘底部设有一组为圆心位于同一水平线上且水平布置的圆形槽，一组圆形槽的直径大小向下磨盘外侧依次减小；所述二号转动盘顶部设有和下磨盘的相匹配的圆形槽。工作时，将硅晶圆放置在下磨盘中，打开第二电机，第二电机带动二号转动盘转动，二号转动盘通过一组并联的一号伸缩杆带动下磨盘转动；下磨盘配合上磨盘对硅晶圆进行研磨；同时在二号转动盘快速的转动中，摆动球在离心力的作用下向二号转动盘外侧移动，摆动球从大的圆形槽运动到小的圆形槽内，当摆动球运动到最小的圆形槽时，下磨盘向一侧倾斜，通过硅晶圆的来回摆动中增大和上磨盘的接触面积，提高硅晶圆的研磨效率。

[0010] 优选的，所述第一电机固定在箱体一侧的侧壁上，所述第一电机的转轴端头固定连接有一号转动板；所述箱体的另一侧的侧壁上固定安装着第三电机，第三电机的转轴端头固连着一号轮，所述一号轮外侧固定连接有支撑座；所述一号转动板由两个二号转动板和两个三号转动板组成；所述两个二号转动板与第一电机转轴固连且两个二号转动板对称分布；三号转动板插接在二号转动板上；所述一号杆与三号转动板固定连接；所述二号杆与三号转动板固定连接，所述环形槽顶部设有避让一号杆和二号杆的避让槽。工作时，一号研磨模块和二号研磨模块翻转后，当一号研磨模块在上方时，第三电机带动一号轮旋转，一号轮中的支撑座将一号杆支撑起，二号转动板和三号转动板脱离并使一号研磨模块静止，此时即可通过第一电机带动下方的二号研磨模块摆动，二号研磨模块的研磨灰尘即落入收集箱内。

[0011] 优选的，所述下磨盘两侧设有出气管，下磨盘内部设有一号槽；所述一号槽中设有阻挡块，一号槽连通着圆形槽底部，所述圆形槽底部设有弹片，一号槽一侧连接着出气管，摆动球能够挤压弹片并通过出气管喷出气流。工作时，一号研磨模块对硅晶圆研磨时，一号槽中的阻挡块在重力作用下隔断一号槽和圆形槽的连通，一号研磨模块翻转到下方时，一号研磨模块中阻挡块在重力作用下向下运动，一号槽和圆形槽的连通，摆动球挤压圆形槽底部的弹片并通过出气管喷出气流，出气管喷出气流吹向硅晶圆，清除研磨灰尘。

[0012] 优选的，所述二号转动盘中的两个圆形槽之间转动安装有弧形板，所述弧形板由一号板和二号板组成，所述一号板位于一个圆形槽内，二号板位于一号板相邻的圆形槽内，一号板和二号板分别通过弹簧与二号转动盘相连。工作时，摆动球在离心力的作用下向二号转动盘外侧移动，一方面摆动球撞到一号板时，二号板向上转动，由于一号板受到弹簧向上的力，使得摆动球更快的从一个圆形槽运动到另一个圆形槽中；另一方面在摆动球从圆形槽弹起过程中，摆动球受到离心力和一号板弹力的共同作用而使摆动球对下磨盘进行撞击，加大下磨盘倾斜角度而进行上下晃动，使得硅晶圆与上磨盘进行充分的研磨，从而提高了硅晶圆研磨效率。

[0013] 优选的，所述出气管中设有软板；所述软板一端设有刷毛，软板的另一端设有球形活塞，所述球形活塞滑动安装在出气管内。工作时，摆动球挤压圆形槽底部的弹片并通过出气管喷出气流，推动软板伸出出气管，软板端头的刷毛对下磨盘进行清扫，从而提高了清扫效率。

[0014] 本发明的有益效果如下：

[0015] 1.本发明提出的一种半导体硅晶圆研磨处理系统，在一号研磨模块和二号研磨模块翻转后，通过一号轮中支撑座将一号杆或二号杆支撑起，实现一号研磨模块和二号研磨模块分别进行研磨或清理。

[0016] 2.本发明提出的一种半导体硅晶圆研磨处理系统，通过圆形槽、一号板和二号板的相互配合，一方面摆动球在一号板和二号板的作用下，摆动球更快的从一个圆形槽到另一个圆形槽，使得下磨盘产生倾斜；另一方面摆动球转动时产生的离心力和一号板中弹簧力的相互作用，使得摆动球对下磨盘进行撞击，加大下磨盘倾斜角度而进行晃动，增大了晶圆与上磨盘的接触面积，从而提高了晶圆研磨效率。

[0017] 3.本发明提出的一种半导体硅晶圆研磨处理系统，通过阻挡块、出气管和软板，出气管喷出气流，推动软板伸出出气管，软板端头的刷毛对下磨盘进行清扫，从而提高了清扫效率。

附图说明

[0018] 下面结合附图对本发明作进一步说明。

[0019] 图1是本发明的主视图；

[0020] 图2是图1中A-A剖视图；

[0021] 图3是图1中B-B剖视图；

[0022] 图4是本发明的一号研磨模块及二号研磨模块的结构示意图；

[0023] 图5是图1中D-D剖视图；

[0024] 图中：箱体1、一号气压缸2、上磨盘3、研磨模块4、一号研磨模块7、下磨盘71、出气管711、一号槽712、阻挡块713、弹片714、软板715、一号伸缩杆72、二号转动盘73、摆动球731、弧形板732、一号板733、二号板734、第二电机74、二号研磨模块8、控制模块5、第一电机
51、一号轮521、支撑座522、一号转动板54、二号转动板541、三号转动板542、一号杆55、二号杆56、收集箱6、圆形槽9、第三电机91、环形槽92。

具体实施方式

[0025] 为了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，进一步阐述本发明。

[0026] 如图1至图5所示，本发明所述的一种半导体硅晶圆研磨处理系统，包括箱体1、一号气压缸2、上磨盘3；还包括研磨模块4、控制模块5和收集箱6；所述一号气压缸2固定安装在箱体1顶部，一号气压缸2底部固定安装有上磨盘3，一号气压缸2用于控制上磨盘3与研磨模块4配合对半导体硅晶圆进行研磨；所述研磨模块4包括一号研磨模块7和二号研磨模块8，所述一号研磨模块7和二号研磨模块8是相同结构；所述一号研磨模块7安装在控制模块5上；所述二号研磨模块8位于一号研磨模块7的下方；所述一号研磨模块7用于与上磨盘3配合对半导体硅晶圆进行研磨；所述控制模块5位于箱体1的中部，控制模块5用于控制一号研磨模块7和二号研磨模块8的翻转；所述收集箱6固定安装在箱体1底部，收集箱6用于将半导体硅晶圆清理后的灰尘进行收集；其中，

[0027] 所述控制模块5包括第一电机51、一号转动板54、一号杆55、二号杆56；所述第一电机51固定在箱体1侧壁上；所述第一电机51转轴固连着一号转动板54；所述一号杆55贯穿一号转动板54并和一号转动板54固连，所述一号杆55的两端分别滑动安装在箱体1侧壁的环形槽92内，所述二号杆56与一号杆55以第一电机51的转轴对称设置；工作时，一号研磨模块7研磨完成后，一号气压缸2带动上磨盘3向上移动，打开第一电机51开关，第一电机51一号转动板54转动，一号转动板54通过一号杆55和二号杆56带动一号研磨模块7和二号研磨模块8进行翻转，一号研磨模块7翻转到下方，研磨产生的硅晶圆灰尘掉落到收集箱6内，实现对研磨后一号研磨模块7的清理，为下一轮的研磨做准备，进而提高研磨效率。

[0028] 所述一号研磨模块7包括下磨盘71、一号伸缩杆72、二号转动盘73和第二电机74；一号研磨模块7的第二电机74固定安装在一号杆55上，二号研磨模块8的第二电机74固定安装在二号杆56上；所述第二电机74输出轴与二号转动盘73固定连接；所述二号转动盘73通过一组并联的一号伸缩杆72安装在下磨盘71上；所述二号转动盘73顶部设有固定块，所述固定块通过弹簧固定连接有摆动球731；所述二号研磨模块8与一号研磨模块7对称设置；所述下磨盘71底部设有一组为圆心位于同一水平线上且水平布置的圆形槽9，一组圆形槽9的直径大小向下磨盘71外侧依次减小；所述二号转动盘73顶部设有和下磨盘71的相匹配的圆形槽9。工作时，将硅晶圆放置在下磨盘71中，打开第二电机74，第二电机74带动二号转动盘
73转动，二号转动盘73通过一组并联的一号伸缩杆72带动下磨盘71转动；下磨盘71配合上磨盘3对硅晶圆进行研磨；同时在二号转动盘73快速的转动中，摆动球731在离心力的作用下向二号转动盘73外侧移动，摆动球731从大的圆形槽9运动到小的圆形槽9内，当摆动球
731运动到最小的圆形槽9时，下磨盘71向一侧倾斜，通过硅晶圆的来回摆动中增大和上磨盘3的接触面积，提高硅晶圆的研磨效率。

[0029] 作为本发明的一种实施方式，所述第一电机51固定在箱体1一侧的侧壁上，所述第一电机51的转轴端头固定连接有一号转动板54；所述箱体1的另一侧的侧壁上固定安装着第三电机91，第三电机91的转轴端头固连着一号轮521，所述一号轮521外侧固定连接有支撑座522；所述一号转动板54由两个二号转动板541和两个三号转动板542组成；所述两个二号转动板541与第一电机51转轴固连且两个二号转动板541对称分布；三号转动板542插接在二号转动板541上；所述一号杆55与三号转动板542固定连接；所述二号杆56与三号转动板542固定连接，所述环形槽92顶部设有避让一号杆55和二号杆56的避让槽。工作时，一号研磨模块7和二号研磨模块8翻转后，当一号研磨模块7在上方时，第三电机91带动一号轮521旋转，一号轮521中的支撑座522将一号杆55支撑起，二号转动板541和三号转动板542脱离并使一号研磨模块7静止，此时即可通过第一电机51带动下方的二号研磨模块8摆动，二号研磨模块8的研磨灰尘即落入收集箱6内。

[0030] 作为本发明的一种实施方式，所述下磨盘71两侧设有出气管711，下磨盘71内部设有一号槽712；所述一号槽712中设有阻挡块713，一号槽712连通着圆形槽9底部，所述圆形槽9底部设有弹片714，一号槽712一侧连接着出气管711，摆动球731能够挤压弹片714并通过出气管711喷出气流。工作时，一号研磨模块7对硅晶圆研磨时，一号槽712中的阻挡块713在重力作用下隔断一号槽712和圆形槽9的连通，一号研磨模块7翻转到下方时，一号研磨模块7中阻挡块713在重力作用下向下运动，一号槽712和圆形槽9的连通，摆动球731挤压圆形槽9底部的弹片714并通过出气管711喷出气流，出气管711喷出气流吹向硅晶圆，清除研磨灰尘。

[0031] 作为本发明的一种实施方式，所述二号转动盘73中的两个圆形槽9之间转动安装有弧形板732，所述弧形板732由一号板733和二号板734组成，所述一号板733位于一个圆形槽9内，二号板734位于一号板733相邻的圆形槽9内，一号板733和二号板734分别通过弹簧与二号转动盘73相连。工作时，摆动球731在离心力的作用下向二号转动盘73外侧移动，一方面摆动球731撞到一号板733时，二号板734向上转动，由于一号板733受到弹簧向上的力，使得摆动球731更快的从一个圆形槽9运动到另一个圆形槽9中；另一方面在摆动球731从圆形槽9弹起过程中，摆动球731受到离心力和一号板733弹力的共同作用而使摆动球731对下磨盘71进行撞击，加大下磨盘71倾斜角度而进行上下晃动，使得硅晶圆与上磨盘3进行充分的研磨，从而提高了硅晶圆研磨效率。

[0032] 作为本发明的一种实施方式，所述出气管711中设有软板715；所述软板715一端设有刷毛，软板715的另一端设有球形活塞，所述球形活塞滑动安装在出气管711内。工作时，摆动球731挤压圆形槽9底部的弹片714并通过出气管711喷出气流，推动软板715伸出出气管711，软板715端头的刷毛对下磨盘71进行清扫，从而提高了清扫效率。

[0033] 工作时，一号研磨模块7研磨完成后，一号气压缸2带动上磨盘3向上移动，打开第一电机51开关，第一电机51一号转动板54转动，一号转动板54通过一号杆55和二号杆56带动一号研磨模块7和二号研磨模块8进行翻转，一号研磨模块7翻转到下方，研磨产生的硅晶圆灰尘掉落到收集箱6内，实现对研磨后一号研磨模块7的清理，为下一轮的研磨做准备；一号研磨模块7研磨时，第二电机74带动二号转动盘73转动，二号转动盘73通过一组并联的一号伸缩杆72带动下磨盘71转动；下磨盘71配合上磨盘3对硅晶圆进行研磨；同时在二号转动盘73快速的转动中，摆动球731在离心力的作用下向二号转动盘73外侧移动，摆动球731从大的圆形槽9运动到小的圆形槽9内，当摆动球731运动到最小的圆形槽9时，下磨盘71向一侧倾斜，通过硅晶圆的来回摆动中增大和上磨盘3的接触面积，提高硅晶圆的研磨效率；一号研磨模块7和二号研磨模块8翻转后，当一号研磨模块7在上方时，第三电机91带动一号轮521旋转，一号轮521中的支撑座522将一号杆55支撑起，二号转动板541和三号转动板542脱离并使一号研磨模块7静止，此时即可通过第一电机51带动下方的二号研磨模块8摆动，二号研磨模块8的研磨灰尘即落入收集箱6内；同时，当一号研磨模块7翻转到下方时，一号研磨模块7中阻挡块713在重力作用下向下运动，一号槽712和圆形槽9的连通，摆动球731挤压圆形槽9底部的弹片714并通过出气管711喷出气流，推动软板715伸出出气管711，软板715端头的刷毛对下磨盘71进行清扫，从而提高了清扫效率。

[0034] 以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。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和范围的前提下，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内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。