一种晶圆倒角装置

技术领域

本发明涉及半导体产品加工设备技术领域，特别涉及一种晶圆倒角装置。

背景技术

圆晶是生产集成电路所用的载体，是通过将多晶硅融解，在融液里种入籽晶，然后慢慢拉制形成圆柱体的单晶硅晶棒后经过切割形成等加工形成晶圆，硅晶棒经过切割形成的晶圆片的边沿十分锋利，在后期的生产过程中十分容易划伤操作者，同时晶圆片边沿锋利容易导致晶圆片的边沿处应力集中产生裂纹或其它缺陷，因此需要对切片后的晶圆片两面的边沿进行倒角打磨，使晶圆的边沿更加光滑。

现有的晶圆片的倒角装置通过研磨机构与晶圆片的相对运动对晶圆片进行研磨，在加工过程中，研磨机构位置固定并高速旋转，通过磨轮与晶圆片之间的相对位移完成边沿的磨削效果，现有的晶圆倒角装置上的磨削槽只有一个，磨削槽损耗完后需要更换整个磨轮，重新更换安装磨轮后需对磨轮进行旋转精度的校准等，因此磨轮的使用时间短，磨轮更换频次高更换过程时间长且更换繁琐，导致对晶圆片倒角的工作效率较低。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种晶圆倒角装置，用以解决上述现有技术中的晶圆倒角装置存在的磨轮更换频次高，更换时间长导致的工作效率低的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种晶圆倒角装置，包括机架、设置于所述机架上用于固定晶圆片的固定单元和对固定单元上的晶圆片的边沿进行磨削倒角的磨削单元，所述固定单元包括水平设置的用于吸附晶圆片的真空吸盘、驱动所述真空吸盘绕自身轴线旋转的旋转机构和调节使所述旋转机构竖直上下移动的竖向调节机构和驱动所述旋转机构向远离或靠近所述磨削单元方向移动的水平驱动机构，所述真空吸盘通过气管与外部抽真空机连通，所述磨削单元包括磨轮组件和驱动所述磨轮组件旋转以对所述晶圆片的边沿进行去毛倒角的第一驱动机构；

所述磨轮组件包括与所述第一驱动机构的输出轴可拆卸连接的磨轮本体和套设在所述磨轮本体外与磨轮本体可拆卸连接的磨削套，所述磨削套上形成有多个与所述第一驱动机构的输出轴同轴设置的开口宽度可调的环形磨削槽。

上述设置使用时，将待倒角的晶圆片正确放置并吸附于所述真空吸盘上，运行旋转机构使真空吸盘带动晶圆片旋转，运行第一驱动机构带动磨削套水平旋转，第一驱动机构的旋转方向与旋转机构的旋转方向相反，控制水平驱动机构使晶圆片逐渐靠近磨削套，调节竖向调节机构使晶圆片的水平中心平面与一环形磨削槽的水平中心平面等高使得晶圆片靠近磨削套上的一环形磨削槽时晶圆片的上边沿和下边沿分别与环形磨削槽的上侧磨削面和下侧磨削面接触，对晶圆片的边沿进行磨削倒角，倒角结束后控制水平驱动机构使真空吸盘逐渐远离磨削套，停止运行抽真空便可取下晶圆片。

当对同一厚度的晶圆片进行磨削倒角时，每次晶圆片的边沿都是与环形磨削槽的上侧磨削面和下侧磨削面的同一地方接触磨削，长时间后环形磨削槽上该接触处的磨料被磨掉形成缺口导致该环形磨削槽不能正常使用，这时可以通过调整该环形磨削槽的开口宽度使得晶圆片的边沿与环形磨削槽的上侧磨削面和下侧磨削面上缺口外的其它地方接触，便可继续使用该环形磨削槽进行工作，直至整个环形磨削槽的上侧磨削面和下侧磨削面上的磨料均被使用，当一个环形磨削槽上磨削面上的磨料均被磨掉不能继续使用后，可以通过调整使晶圆片与下一个环形磨削槽平齐使用下一环形磨削槽对晶圆片进行磨削倒角，当磨削套上的所有环形磨削槽均被使用完毕后，通过拆卸更换新的磨削套便可。

进一步的，所述磨轮本体的下部形成环凹部，所述磨削套包括内套环、封闭环、长条键、封堵块和多个磨削环，所述内套环套设在所述环凹部外与磨轮本体滑动连接，内套环的外壁设置外螺纹，所述磨削环呈环状体，磨削环的内壁与内环套的外壁螺纹连接，磨削环的上表面和下表面分别形成用于与晶圆片的边沿接触的下侧磨削面和上侧磨削面，相邻磨削环间形成所述环形磨削槽，所述内套环的外壁均布多个第一键槽，所述第一键槽竖直贯穿所述内套环，所述磨削环的内壁上与所述第一键槽配合地均布多个第二键槽，所述第二键槽竖直贯穿所述磨削环，所述第一键槽和所述第二键槽对齐时形成环形孔，所述长条键与所述环形孔滑动配合，第一键槽内沿内套环的径向设置螺栓孔，所述磨轮本体上设置有与所述螺栓孔配合的螺纹孔，所述封闭环呈环状体，封闭环与所述环凹部的下部外壁螺纹连接，封闭环上设置容所述长条键穿行的通孔，所述封堵块可拆卸连接于所述磨轮本体底部将所述长条键下端封堵。

具体使用时，先将内套环套在环凹部外，用螺栓将内套环与磨轮本体固定连接，在内套环外螺纹连接上多个磨削环并调节相邻磨削环间的距离使相邻磨削环间形成多个环形磨削槽，旋动各磨削环使第二键槽均与第一键槽对齐形成上下排列的环形孔，在环凹部底部旋上封闭环使封闭环上的通孔与第一键槽对齐，将长条键穿过封闭环上的通孔依次插入各环形孔内，再在磨轮本体底部连接上封堵块防止长条键向下滑出，在螺纹连接和键连接的配合下将磨削环与内套环固定连接在一起。

当需要调节相邻磨削环的间距以调节环形磨削槽的开口宽度时，拆下封堵块，抽出长条键，旋动相应的磨削环并再次使该磨削环上的第二键槽与第一键槽对齐即可调节相应的环形磨削槽的开口宽度，将长条键插入环形孔并在磨轮本体底部连接上封堵块防止长条键向下滑出即可。

进一步的，为提高磨削环与内套环的螺纹连接强度和使用耐久度，所述磨削环包括与所述内套环螺纹连接的环本体和与所述环本体固定连接的磨削体，所述第二键槽设置于所述环本体的内壁，环本体采用金属制成。

进一步的，第一驱动机构为第一电机，所述磨轮本体与所述第一电机的输出轴可拆卸连接。

进一步的，所述第一键槽和所述第二键槽均为矩形键槽，所述长条键为矩形键。

进一步的，所述水平驱动机构包括与所述机架固定连接的水平设置的横向导轨、与所述横向导轨滑动连接的移动板组和与所述机架固定连接的驱动所述移动板组沿所述横向导轨向靠近或远离所述磨轮组件方向移动的第二电机；所述竖向调节机构包括与所述移动板组固定连接的支撑架和与所述移动板组螺纹连接的中空螺纹杆，所述中空螺纹杆竖直设置；所述旋转机构包括驱动所述真空吸盘转动的中空轴电机，所述真空吸盘与所述中空轴电机的中空轴同轴固定连接，所述中空轴电机滑动设置在所述支撑架上，所述中空螺纹杆与所述中空轴电机同轴设置，中空螺纹杆的上端与中空轴电机的底部转动连接，旋动所述中空螺纹杆可驱动所述中空轴电机在所述支撑架上上下滑动。

进一步的，所述磨削单元还包括与所述机架转动连接的安装板，所述安装板的转动轴线水平设置，所述第一电机设置在所述安装板上，所述机架上设置用于驱动所述安装板翻转的翻转气缸和用于支撑并使所述安装板保持水平状态支撑板，当所述安装板处于水平状态时，所述磨轮本体的旋转轴线处于竖直状态，需要更换磨削套时，运行翻转气缸使安装板发展打开方便有足够的的空间操作以安装磨轮本体和更换磨削套。

进一步的，所述机架上设置有用于对晶圆片进行定中心的定位单元和用于将晶圆片转移至所述定位单元的上料单元，所述定位单元包括用于放置晶圆片的定位架、扫描并确定定位架上晶圆片的旋转中心的光学传感器和将定位后的晶圆片转移至所述真空吸盘上正确放置的定位机械手，所述上料单元包括用于放置晶圆片的储料盒和将储料盒里的晶圆片转移至所述定位架上的上料机械手，所述机架上固定连接龙门架和固定架，所述定位机械手设置在所述龙门架上，所述光学传感器设置在所述固定架上。

将待倒角的晶圆片放置于储料盒内，运行使上料机械手将储料盒内的晶圆片转运至定位架上，通过光学传感器对定位架上的晶圆片定中心并将晶圆片的中心位置信息传输给定位机械手，然后定位机械手将定位后的晶圆片转运至真空吸盘上吸附固定。

进一步的，为满足部分晶圆片在晶圆片边沿形成直线倒角的需求，所述磨削体的上表面与下表面均为对称设置的斜平面使得所述环形磨削槽的上侧磨削面和下侧磨削面均为对称设置的斜平面。

进一步的，为满足部分晶圆片在晶圆片边沿形成圆弧倒角的需求，所述磨削体的上表面与下表面均为对称设置的弧形面使得所述环形磨削槽的上侧磨削面和下侧磨削面均为对称设置的弧形面。

与现有技术中的只有一个固定宽度磨削槽的晶圆倒角设备相比，本方案至少具有以下有益效果：

一，本方案具有多个宽度可调的环形磨削槽，过调节环形磨削槽的宽度可以使得环形磨削槽的磨削面上的磨料均被使用，提高了磨轮上磨料的利用率和延长单个环形磨削槽的使用时间，对多个环形磨削槽的依次使用进一步延长磨轮使用时间。

二，本方案只需更换磨削套，不用更换磨轮本体，磨削套更换方便快捷，避免更换磨轮本体后花费大量时间去校准磨轮本体与输出轴的同轴度，减少磨轮更换频次，磨轮单次更换后的使用时间更长。

三，通过调节环形磨削槽的宽度可以适用对不同厚度的晶圆片进行磨削倒角。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本发明立体图。

图2为本发明另一视角的立体图。

图3为本发明俯视图。

图4为图3中A-A剖视图。

图5为图4中A部放大图。

图6为磨轮组件结构示意图。

图7为图6中B-B剖视图。

图8为图6中B部放大图。

图9为图7中C部放大图。

图10为磨轮本体结构示意图。

附图中各标号的含义为：

机架-10；龙门架-101；固定架-102；真空吸盘-201；安装板-301；支撑板-3011；翻转气缸3012；第一电机-302；输出轴-3021；磨轮本体-303；环凹部-3031；环形磨削槽-3032；内套环-304；第一键槽-3041；封闭环-3042；长条键-3043；封堵块-3044；螺栓孔-3045；通孔-3046；环本体-305；第二键槽-3051；磨削体-3052；横向导轨-401；移动板组-402；第二电机-403；支撑架-501；中空螺纹杆-502；中空轴电机-601；定位架-701；光学传感器-702；定位机械手-703；储料盒-801；上料机械手-802；晶圆片-90。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。

本公开的一种晶圆倒角装置，如图1-图5所示，包括机架10、设置于所述机架10上用于固定晶圆片90的固定单元和对固定单元上的晶圆片90的边沿进行磨削倒角的磨削单元，所述固定单元包括水平设置的用于吸附晶圆片90的真空吸盘201、驱动所述真空吸盘201绕自身轴线旋转的旋转机构和调节使所述旋转机构竖直上下移动的竖向调节机构和驱动所述旋转机构向远离或靠近所述磨削单元方向移动的水平驱动机构，所述真空吸盘201通过气管与外部抽真空机连通，所述磨削单元包括磨轮组件、驱动所述磨轮组件旋转以对所述晶圆片90的边沿进行去毛倒角的第一电机302和用于安装所述第一电机302的安装板301。在本实施例中，在机架10上设置有2组固定单元和与2组固定单元配合的2组磨削单元。

结合图6-图10，所述磨轮组件包括与所述第一电机302的输出轴3021可拆卸连接的磨轮本体303和套设在所述磨轮本体303外与磨轮本体303可拆卸连接的磨削套，所述磨削套上形成有多个与所述第一驱动机构的输出轴3021同轴设置的开口宽度可调的环形磨削槽3032。参照图2、图3，所述安装板301与所述机架10转动连接，在本实施例中，所述安装板301有2块，2块安装板301对称设置，2块所述安装板301的转动轴线均水平设置，每块安装板301上均设置有一所述第一电机302，第一电机302外接电源，所述机架10上设置用于驱动所述安装板301翻转的翻转气缸3012和用于支撑并使所述安装板301保持水平状态支撑板3011，翻转气缸3012外接气源，翻转气缸3012的一端与所述机架10铰接，翻转气缸3012的另一端与安装板301的侧壁铰接，当所述安装板301处于水平状态时，所述磨轮本体303的旋转轴线处于竖直状态。

如图10所示，所述磨轮本体303的下部形成环凹部3031，结合图6-图9，所述磨削套包括内套环304、封闭环3042、长条键3043、封堵块3044和多个磨削环，所述内套环304套设在所述环凹部3031外与磨轮本体303滑动连接，内套环304的外壁设置外螺纹。

如图6-图8，所述磨削环呈环状体，磨削环包括环本体305和与环本体305的外壁固定连接的磨削体3052，所述环本体305采用金属制成，环本体305的内壁设置有与内套环304外壁上的外螺纹配合的内螺纹，环本体305与所述内套环304螺纹连接，磨削体3052的上表面和下表面分别形成用于与晶圆片90的上边沿和下边沿接触的下侧磨削面和上侧磨削面，相邻磨削环间形成所述环形磨削槽3032，在本实施例中，所述磨削体3052的上表面与下表面均为对称设置的斜平面使得所述环形磨削槽3032的上侧磨削面和下侧磨削面均为对称设置的斜平面，用于满足部分晶圆片90需要在晶圆片90边沿形成直线倒角的需求，在其它可行的实施例中，所述磨削体3052的上表面与下表面均为对称设置的弧形面使得所述环形磨削槽3032的上侧磨削面和下侧磨削面均为对称设置的弧形面，用于满足部分晶圆片90需要在晶圆片90边沿形成圆弧倒角的需求。

如图7、图9，沿所述内套环304的外壁上周向均布多个第一键槽3041，在本实施例中，所述第一键槽3041有4个，当然，在其它可行的实施例中，可以根据需要灵活设置第一键槽3041的数量，比如可以为3个、5个或者更多。所述第一键槽3041竖直贯穿所述内套环304，所述环本体305的内壁上与所述第一键槽3041配合地均布4个第二键槽3051，所述第二键槽3051竖直贯穿所述内套环304，所述第一键槽3041和所述第二键槽3051对齐时形成环形孔，所述长条键3043与所述环形孔滑动配合，所述第一键槽3041和所述第二键槽3051均为矩形键槽，所述长条键3043为矩形键。

第一键槽3041内沿内套环304的径向设置螺栓孔3045，所述磨轮本体303上设置有与所述螺栓孔3045配合的螺纹孔，所述封闭环3042呈环状体，封闭环3042与所述环凹部3031的下部外壁螺纹连接，封闭环3042上设置容所述长条键3043穿行的通孔3046，所述封堵块3044设置于磨轮本体303的底部，封堵块3044的一端与磨轮本体303螺钉连接，封堵块3044的另一端与封闭环3042底部螺钉连接将所述通孔3046封堵进而将长条键3043下端封堵以防止长条键3043向下滑落。

如图1-图5，所述水平驱动机构包括与所述机架10固定连接的水平设置的横向导轨401、与所述横向导轨401滑动连接的移动板组402和与所述机架10固定连接的驱动所述移动板组402沿所述横向导轨401向靠近或远离所述磨轮组件方向移动的第二电机403，第二电机403为步进电机，第二电机403外接电源，结合图5所示，所述竖向调节机构包括与所述移动板组402固定连接的支撑架501和与所述移动板组402螺纹连接的中空螺纹杆502，所述中空螺纹杆502竖直设置；所述旋转机构包括驱动所述真空吸盘201转动的中空轴电机601，所述真空吸盘201与所述中空轴电机601的中空轴同轴固定连接，所述中空轴电机601滑动设置在所述支撑架501上，所述中空螺纹杆502与所述中空轴电机601同轴设置，中空螺纹杆502的上端设置推力轴承使中空螺纹杆502与中空轴电机601转动连接，旋动所述中空螺纹杆502可驱动所述中空轴电机601在所述支撑架501上上下滑动以带动真空吸盘201上下移动进而调节真空吸盘201上的晶圆片90的位置高度，真空吸盘201的底部中心连接有旋转气管接头，旋转气管接头上连接硬质气管，硬质气管竖直穿过中空轴电机601的中空轴和中空螺纹杆502的中空通道后与外部抽真空设备连通以对真空吸盘201抽真空。

所述机架10上设置有用于对晶圆片90进行定中心的定位单元和用于将晶圆片90转移至所述定位单元的上料单元，所述定位单元包括用于放置晶圆片90的定位架701、扫描并确定定位架701上晶圆片90的旋转中心的光学传感器702和将定位后的晶圆片90转移至所述真空吸盘201上正确放置的定位机械手703，所述上料单元包括用于存放待倒角的晶圆片90的储料盒801和将储料盒801里的晶圆片90转移至所述定位架701上的上料机械手802，所述机架10上固定连接龙门架101和固定架102，所述定位机械手703设置在所述龙门架101上，所述光学传感器702设置在所述固定架102上。

本发明实际使用时，通过上料机械手802将储料盒801里的晶圆片90转运至定位架701上，通过光学传感器702对定位架701上的晶圆片90定中心并将晶圆片90的中心位置信息传输给定位机械手703，运行第二电机403驱动移动板组402向远离磨轮组件方向移动到固定位置，然后定位机械手703将定位后的晶圆片90转运至真空吸盘201上吸附固定，运行第二电机403驱动移动板组402向靠近磨轮组件方向移动到固定位置，运行中空轴电机601带动真空吸盘201旋转，运行第一电机302带动磨轮组件水平旋转，第一电机302的旋转方向与中空轴电机601的旋转方向相反，控制第二电机403驱动移动板组402移动使晶圆片90逐渐靠近磨削套，调节中空螺纹杆502使晶圆片90的水平中心平面与一环形磨削槽3032的水平中心平面等高使得晶圆片90靠近磨削套上的一环形磨削槽3032时晶圆片90的上边沿和下边沿分别与环形磨削槽3032的上侧磨削面和下侧磨削面接触，对晶圆片90的边沿进行磨削倒角，倒角结束后控制第二电机403使晶圆片90逐渐远离磨轮组件，停止运行抽真空便可取下晶圆片90。

当对同一厚度的晶圆片90进行磨削倒角时，每次晶圆片90的边沿都是与环形磨削槽3032的上侧磨削面和下侧磨削面的同一地方接触磨削，长时间后环形磨削槽3032上该接触处的磨料被磨掉形成缺口导致该环形磨削槽3032不能正常使用，这时可以拆下封堵块3044，抽出长条键3043，根据需要旋转环本体305使相邻磨削体3052间的距离改变以改变该环形磨削槽3032的开口宽度并重新使第一键槽3041与第二键槽3051对齐，再将长条键3043插入第一键槽3041与第二键槽3051间形成的环形孔中，这样可以使得晶圆片90的边沿与环形磨削槽3032的上侧磨削面和下侧磨削面上缺口外的其它地方接触，便可继续使用该环形磨削槽3032进行工作，直至整个环形磨削槽3032的上侧磨削面和下侧磨削面上的磨料均被使用，当一个环形磨削槽3032上磨削面上的磨料均被磨掉不能继续使用后，可以通过调整使晶圆片90与下一个环形磨削槽3032平齐使用下一环形磨削槽3032对晶圆片90进行磨削倒角，当磨轮本体303上的所有环形磨削槽3032均被使用完毕后，通过拆卸更换新的磨削体3052便可。

以上的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。