共轴调节装置及使用该装置的共轴调节方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及半导体生产和加工领域。本发明专利技术提供了一种共轴调节装置，用于在半导体设备中对晶圆固定盘和喷头进行共轴调节，该共轴调节装置包括晶圆固定盘、定位板、定位座、喷头以及激光器件；其中的晶圆固定盘能够在竖直方向上升或下降，并在水平方向沿着X轴、Y轴平移，晶圆固定盘上开有定位孔，用于安装定位板；定位板的下方设置有遮挡物，该遮挡物上开有至少两条狭缝，两条狭缝的相交线在晶圆固定盘的中心轴Z上；其中的喷头开有安装孔，定位座通过安装孔和定位柱安装于喷头，定位座上搭载有激光器件的发射部和接收部。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于半导体加工和制造领域，更具体地说，涉及一种晶圆加工过程中对晶圆固定盘和喷头进行精确定位的装置和方法。
技术介绍
半导体行业已经进入了高速发展的上行通道，基于TSV制程的高精尖半导体技术为广大芯片厂商所推崇，与之对应的，相应的半导体加工技术也开始了又一轮的革新。为了获得更高品质的晶圆产品，对部分晶圆进行无应力化学抛光(SFP工艺)，通过对晶圆表面进行研磨达到相应的厚度是必要的，图1给出了SFP工艺中所使用到的加工设备。该设备包括工艺腔103，工艺腔103下方伸出喷头101，而在工艺腔103的上方设置有固持晶圆的晶圆固定盘102。工艺过程中，晶圆固定盘102抓取晶圆进入工艺腔103并运动至中心位置后，工艺腔103闭合，由喷头101朝向晶圆固定盘102喷出抛光液，对晶圆表面进行刻蚀。SFP工艺对处理后的晶圆均匀度有着极高的要求，为了使晶圆得到均匀地刻蚀，需要将晶圆固定盘102在刻蚀位置时的中心与喷头101的中心对齐，也即二者拥有共同的中心轴。由于晶圆固定盘102的运动过程通常由计算机控制，只要设置好程序，晶圆固定盘102在抓取晶圆后都能准确的回到初始位置，但是晶圆固定盘102的初始位置有必要人为调节和设置，以使晶圆固定盘102在初始位置处与喷头101共轴，为后续抛光工艺的进行做好准备。对于这一基于半导体生产实践中所遇到的技术问题，专利技术人尚未发现比较契合的现有技术，因此自行研发予以解决。
技术实现思路
为了解决上述实际生产中遇到的技术问题，本专利技术提供了一种共轴调节的装置，通过增加配件并对配件进行特殊的结构设计，使其符合一定的要求，结合激光定位技术，共同解决了SFP工艺设备中晶圆固定盘和喷头的共轴调节问题。本专利技术同时提出了相应的共轴调节方法，以使本领域技术人员能够便捷地利用该装置进行共轴调节。上述目的的实现，有赖于以下技术方案：一种共轴调节装置，用于在半导体设备中对晶圆固定盘和喷头进行共轴调节，包括晶圆固定盘、定位板、定位座、喷头以及激光器件；所述晶圆固定盘在竖直方向具有上升和下降的自由度，在水平方向具有沿着或平行于横向的X轴方向平移的自由度和沿着或平行于纵向的Y轴方向平移的自由度，所述X轴垂直于所述Y轴；所述晶圆固定盘上开设有一组定位孔，所述定位板通过相应数目的定位桩与所述晶圆固定盘连接，所述定位板由定位孔和定位桩配合固定于晶圆固定盘后，所述晶圆固定盘与所述定位板的相对位置唯一；所述定位板的下方设置有遮挡物，该遮挡物至少留有两条沿着所述晶圆固定盘的径向贯通的第一狭缝和第二狭缝，所述第一狭缝所在的面和所述第二狭缝所在的面均垂直于水平面，所述第一狭缝所在的面与第二狭缝所在的面的相交线位于所述晶圆固定盘的中心轴Z上，且所述第一狭缝所在的面平行于X轴，所述第二狭缝所在的面平行于Y轴；所述喷头上开设有至少两组安装孔，分别为第一组安装孔和第二组安装孔，所述第一组安装孔和所述第二组安装孔在水平面内绕喷头的中心轴Z’呈90°旋转对称，所述定位座通过相应数目的定位柱与所述第一组安装孔配合固定于所述喷头，或者所述定位座通过相应数目的定位柱与所述第二组安装孔配合固定于所述喷头；所述定位座上安装有激光器件，该激光器件包括发射部和接收部，所述发射部向所述接收部定向发射激光束，所述接收部接收到所述发射部发射出的激光束时所述激光器件产生感应信号，当所述定位座按照第一组安装孔和定位柱所确定的方式安装于所述喷头时，所述激光器件在所述发射部和所述接收部之间形成射线段L，该射线段L平行于水平面和X轴，且所述射线段L与所述喷头的中心轴
Z’相交；当所述定位座按照第二组安装孔和定位柱所确定的方式安装于所述喷头时，所述激光器件在所述发射部和所述接收部之间形成射线段L’，该射线段L’平行于水平面和Y轴，且L’与所述喷头的中心轴Z’相交。进一步地，在进行共轴调节的过程中，所述激光束落入所述遮挡物的遮挡区域内并沿着平行于X轴的方向直射所述遮挡物，此时调节所述晶圆固定盘带动所述定位板沿着Y轴方向平移，当所述激光束被遮挡物遮挡时，所述激光器件无感应信号；当所述激光束恰好穿过所述第一狭缝时，所述激光器件产生感应信号后停止移动。进一步地，在进行共轴调节的过程中，所述激光束落入所述遮挡物的遮挡区域内并沿着平行于Y轴的方向直射所述遮挡物，此时调节所述晶圆固定盘带动所述定位板沿着X轴方向平移，当所述激光束被遮挡物遮挡时，所述激光器件无感应信号；当所述激光束恰好穿过第二狭缝时，所述激光器件产生感应信号后停止移动。优选地，所述狭缝的宽度为1～3mm。可选地，所述激光器件所产生的激光束的波长为550～1000nm。优选地，所述遮光物的横切面为正方形。优选地，所述两条狭缝在所述横切面的投影为所述正方形的中线。优选地，所述遮光物的横切面为圆形。优选地，所述两条狭缝在所述横切面的投影构成所述圆形的两条相互垂直的直径。一种使用上述共轴调节装置对晶圆固定盘和喷头进行共轴调节的方法，包括步骤：将所述定位板按照所述定位孔及定位桩所确定的方式安装于所述晶圆固定盘上；将所述定位座按照所述第一组安装孔及定位柱所确定的方式安装于所述喷头上；打开所述激光器件，由所述激光器件的发射部向接收部定向发射激光束；调节所述晶圆固定盘的水平位置及竖直位置，使所述激光束落入所述遮挡物的遮挡区域内并沿着平行于X轴的方向直射所述遮挡物；控制所述晶圆固定盘带动所述定位板沿着Y轴方向平移，至得到感应信号后停止移动；拆下所述定位座，将所述定位座水平旋转90°，重新按照所述第二组安装孔及定位柱所确定的方式安装于所述喷头上；调节所述晶圆固定盘的水平位置及竖直位置，使所述激光束落入所述遮挡物的遮挡区域内并沿着平行于Y轴的方向直射所述遮挡物；控制所述晶圆固定盘带动所述定位板沿着X轴方向平移，至得到感应信号后停止移动；得到所述晶圆固定盘与所述喷头的共轴位置。本专利技术为结合具体实际所作出的研发，填补了半导体领域处理该特定问题的空白，解决了晶圆固定盘与喷头的共轴问题，为SFP工艺当中对晶圆进行均匀抛光提供了保障，进而提高了晶圆产品的品质。附图说明图1是本专利技术涉及到的一种无应力抛光设备的结构示意图；图2是本专利技术所述共轴调节装置的第一实施例的结构示意图；图3是本专利技术所述共轴调节装置的第一实施例共轴调节完成后取下定位板204和定位座206的结构示意图；图4a、4b是本专利技术所述共轴调节装置的第一实施例的晶圆固定盘202的结构示意图；图5a、5b、5c是本专利技术所述共轴调节装置的第一实施例的定位板204的结构示意图；图6a、6b是本专利技术所述共轴调节的装置第一实施例的喷头201的结构示意图；图7a、7b是本专利技术所述共轴调节的装置第一实施例的定位座206按照第一组安装孔和定位柱所确定的方式安装时的示意图；图8是本专利技术所述共轴调节装置的第一实施例的定位座206按照第二组安装孔和定位柱所确定的方式安装时的示意图；图9是本专利技术所述共轴调节装置的第一实施例的定位座206按照第二组安装孔和定位柱所确定的方式安装时定位座206的俯视图；图10a、10b、10c是本专利技术所述共轴调节装置的第二实施例的定位板304的结构示意图；图11a、11b是结合本专利技术第一实施例实施共轴调节方法时X轴方向和Y轴方向均未对齐情况下的示意图；图12是结合本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种共轴调节装置，用于在半导体设备中对晶圆固定盘和喷头进行共轴调节，其特征在于，包括晶圆固定盘、定位板、定位座、喷头以及激光器件；所述晶圆固定盘在竖直方向具有上升和下降的自由度，在水平方向具有沿着或平行于横向的X轴方向平移的自由度和沿着或平行于纵向的Y轴方向平移的自由度，所述X轴垂直于所述Y轴；所述晶圆固定盘上开设有一组定位孔，所述定位板通过相应数目的定位桩与所述晶圆固定盘连接，所述定位板由定位孔和定位桩配合固定于晶圆固定盘后，所述晶圆固定盘与所述定位板的相对位置唯一；所述定位板的下方设置有遮挡物，该遮挡物至少留有两条沿着所述晶圆固定盘的径向贯通的第一狭缝和第二狭缝，所述第一狭缝所在的面和所述第二狭缝所在的面均垂直于水平面，所述第一狭缝所在的面与第二狭缝所在的面的相交线位于所述晶圆固定盘的中心轴Z上，且所述第一狭缝所在的面平行于X轴，所述第二狭缝所在的面平行于Y轴；所述喷头上开设有至少两组安装孔，分别为第一组安装孔和第二组安装孔，所述第一组安装孔和所述第二组安装孔在水平面内绕喷头的中心轴Z’呈90°旋转对称，所述定位座通过相应数目的定位柱与所述第一组安装孔配合固定于所述喷头，或者所述定位座通过相应数目的定位柱与所述第二组安装孔配合固定于所述喷头；所述定位座上安装有激光器件，该激光器件包括发射部和接收部，所述发射部向所述接收部定向发射激光束，所述接收部接收到所述发射部发射出的激光束时所述激光器件产生感应信号，当所述定位座按照第一组安装孔和定位柱所确定的方式安装于所述喷头时，所述激光器件在所述发射部和所述接收部之间形成射线段L，该射线段L平行于水平面和X轴，且所述射线段L与所述喷头的中心轴Z’相交；当所述定位座按照第二组安装孔和定位柱所确定的方式安装于所述喷头时，所述激光器件在所述发射部和所述接收部之间形成射线段L’，该射线段L’平行于水平面和Y轴，且L’与所述喷头的中心轴Z’相交。...

【技术特征摘要】
1.一种共轴调节装置，用于在半导体设备中对晶圆固定盘和喷头进行共轴调节，其特征在于，包括晶圆固定盘、定位板、定位座、喷头以及激光器件；所述晶圆固定盘在竖直方向具有上升和下降的自由度，在水平方向具有沿着或平行于横向的X轴方向平移的自由度和沿着或平行于纵向的Y轴方向平移的自由度，所述X轴垂直于所述Y轴；所述晶圆固定盘上开设有一组定位孔，所述定位板通过相应数目的定位桩与所述晶圆固定盘连接，所述定位板由定位孔和定位桩配合固定于晶圆固定盘后，所述晶圆固定盘与所述定位板的相对位置唯一；所述定位板的下方设置有遮挡物，该遮挡物至少留有两条沿着所述晶圆固定盘的径向贯通的第一狭缝和第二狭缝，所述第一狭缝所在的面和所述第二狭缝所在的面均垂直于水平面，所述第一狭缝所在的面与第二狭缝所在的面的相交线位于所述晶圆固定盘的中心轴Z上，且所述第一狭缝所在的面平行于X轴，所述第二狭缝所在的面平行于Y轴；所述喷头上开设有至少两组安装孔，分别为第一组安装孔和第二组安装孔，所述第一组安装孔和所述第二组安装孔在水平面内绕喷头的中心轴Z’呈90°旋转对称，所述定位座通过相应数目的定位柱与所述第一组安装孔配合固定于所述喷头，或者所述定位座通过相应数目的定位柱与所述第二组安装孔配合固定于所述喷头；所述定位座上安装有激光器件，该激光器件包括发射部和接收部，所述发射部向所述接收部定向发射激光束，所述接收部接收到所述发射部发射出的激光束时所述激光器件产生感应信号，当所述定位座按照第一组安装孔和定位柱所确定的方式安装于所述喷头时，所述激光器件在所述发射部和所述接收部之间形成射线段L，该射线段L平行于水平面和X轴，且所述射线段L与所述喷头的中心轴Z’相交；当所述定位座按照第二组安装孔和定位柱所确定的方式安装于所述喷头时，所述激光器件在所述发射部和所述接收部之间形成射线段L’，该射线段L’平行于水平面和Y轴，且L’与所述喷头的中心轴Z’相交。2.根据权利要求1所述的共轴调节装置，其特征在于，在进行共轴调节的过程中，所述激光束落入所述遮挡物的遮挡区域内并沿着平行于X轴的方向直射所述遮挡物，此时调节所述晶圆固定盘带动所述定位板沿着Y轴方向平移，当所述激光...

【专利技术属性】
技术研发人员：代迎伟，金一诺，王坚，王晖，
申请(专利权)人：盛美半导体设备上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31