晶片研磨裝置的製作方法
2024-04-05 22:31:05 1
專利名稱：晶片研磨裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種光電子信息技術領域，特別涉及一種用於藍寶石襯底晶片的晶片研磨裝置。
背景技術：
藍寶石晶片用作襯底材料的優越性藍寶石是一種氧化鋁單晶材料，具有非常高的硬度，是目前LED行業的普遍採用的襯底材料，用作氮化鎵等外延生長的基質以生產藍光等發光二極體。襯底加工是LED產業鏈中的一個主要難題，不僅需要達到非常高的精度， 特別是用於製作圖形化晶片的襯底，要求平整度(TTV)小於5微米，邊緣環小於30微米，同時，也要達到較高的加工效率和一定的經濟性。藍寶石由於其硬度高且脆性大，機械加工困難，而藍寶石是最為普遍應用的一種襯底材料。作為襯底材料對晶體表面的表面光滑度有很高要求。研究表明器件的質量很大程度上依賴於襯底的表面加工。尤其對用於feiN生長的藍寶石襯底晶片精密加工技術更加複雜，是目前重點研究的難題。質量不好，光滑度不夠的藍寶石襯底晶片，在其上長不出滿足發光二極體(LED)所需的GaN薄膜。傳統晶片研磨裝置加工的晶片普遍存在的一個問題就是晶片邊緣容易塌邊的問題。造成這個問題的原因是研磨路徑規則造成了邊緣磨損大於內部而容易形成塌邊。現有技術的藍寶石襯底的研磨裝置得到的成品的合格率低，加工時間長造成高效差和成本高， 而且表面粗糙度、平整度、晶片厚度公差等指標都不能達到加工圖形化襯底晶片的要求。隨著光電技術的飛速發展，光電產品對藍寶石襯底材料的需求量的日益增加，為了滿足藍寶石光學器件發展的需求，急需一種工作效率高、廢品率低、產品平滑度高、成本低的研磨裝置。
發明內容
為解決上述技術問題，本發明提供了一種晶片研磨裝置，其工作效率高、產品平滑度高、產品塌邊現象大大減少。本發明的技術方案是一種晶片研磨裝置，包括用於支撐研磨裝置的元件的基臺 1 ；用於固定保持所述晶片201的晶片載具2 ；用於支撐所述晶片載具2並安裝於所述基臺 1上的工作檯3，其包括用以驅動其產生徑嚮往復運動和前後往復運動的第一驅動機構310 和用以驅動所述晶片載具2產生旋轉運動的第二驅動機構320 ；位於所述工作檯3的上方， 用於研磨所述晶片201的研磨機構4，其包括研磨頭401、設置於所述研磨頭401上方並用於驅動其產生旋轉運動的驅動電機402和用於固定所述研磨頭401的聯接部件403 ；位於所述研磨機構4上方，用於對所述研磨頭401施加壓力的加壓機構5，優選氣壓裝置。其中， 研磨頭401的覆蓋範圍略小於晶片201表面，使得邊緣研磨時間稍少於內部，這樣整個晶片表面的研磨均勻，減少塌邊的產生。所述晶片載具2上設置氣孔202，用以真空吸附晶片。採用真空吸附的方式保持晶片，可以避免因蠟粘結方式所造成的平坦度的惡化的問題和蠟的清洗問題。所述聯接部件403包括活動支架404和支臂405，支臂405的一端固定連接於活動支架404上，支臂405上分布設置所述研磨頭401。所述第一驅動機構310為兩根垂直交叉設置的絲槓機構，位於工作檯3的底部，包括用以驅動工作檯3產生徑嚮往復運動第一絲槓311和用以驅動工作檯3產生前後往復運動的第二絲槓312。第一絲槓311驅動工作檯3產生徑嚮往復運動時，帶動設置在工作檯3 上的晶片載具2做徑嚮往復運動；第二絲槓312驅動工作檯3產生前後往復運動時，帶動設置在工作檯3上的晶片載具2做前後往復運動。所述第二驅動機構320包括電機321和傳動部件，電機321通過傳動部件連接晶片載具2，並帶動其旋轉。所述傳動部件為齒輪和轉軸，其中齒輪包括輸出齒輪322、調速齒輪323和從動齒輪，輸出齒輪322連接電機321的輸出軸328，調速齒輪323與輸出齒輪322嚙合，調速齒輪 323與第一從動齒輪3M上下設置於第一轉軸325上，第一從動齒輪3M分別與第二從動齒輪3 和第三從動齒輪327嚙合。也可以用皮帶輪來代替齒輪傳動。其中調速齒輪323與輸出齒輪322的直徑不同，用以改變轉速，調速齒輪323與各從動齒輪的直徑都相同，使得各晶片載具2具有相同的轉速。本發明的有益效果在於傳統研磨技術由於晶片內部與邊緣研磨量差別大，造成了塌邊現象的頻發；還有就是研磨過程時間長，使得工效低下。本發明採用不規則的「8」字型研磨路徑，均衡了襯底內部和邊緣的研磨時間，基本上消除了塌邊的現象；另外本發明的研磨機構採用單研磨頭單晶片的方式代替傳統的多晶片粘附在晶片載具上的方式，大大提高了研磨效率。
圖1是本發明的整體結構示意圖；圖2是本發明中研磨機構4與工作檯3的位置示意圖；圖3是本發明中晶片載具2的結構示意圖；圖4是本發明中晶片載具2在工作檯3上的分布示意圖；圖5是本發明中聯接機構403的結構示意圖；圖6是本發明中第二驅動機構320的結構示意圖；圖7是本發明中研磨頭401與晶片載具2的相對運動示意圖。其中，1-基臺，2-晶片載具，3-工作檯，4-研磨機構，5-加壓機構，201-晶片， 202-氣孔，310-第一驅動機構，311-第一絲槓，312-第二絲槓，320-第二驅動機構，321-電機，322-輸出齒輪，323-調速齒輪，324-第一從動齒輪，325-第一轉軸，3 -第二從動齒輪， 327-第三從動齒輪，3 -電機321的輸出軸，401-研磨頭，402-驅動電機，403-聯接部件， 404-活動支架，405-支臂。
具體實施例方式下面結合
本發明。參見圖1，本發明包括基臺1，其用於支撐研磨裝置的元件；晶片載具2，其用於固定保持晶片201 ；工作檯3，其用於支撐所述晶片載具2並安裝於基臺1上；研磨機構4，其用於研磨晶片201，位於工作檯3的上方；加壓機構5，其用於對所述研磨頭401施加壓力， 位於所述研磨機構4上方，加壓機構5採用氣壓裝置。參見圖2和圖5，研磨機構4包括研磨頭401、設置於所述研磨頭401上方並用於驅動其產生旋轉運動的驅動電機402和用於固定所述研磨頭401的聯接部件403。其中聯接部件403包括活動支架404和支臂405，支臂405的一端固定連接於活動支架404上，支臂405上分布設置所述研磨頭401。其中，研磨頭401的覆蓋範圍小於晶片201表面，使得邊緣研磨時間稍少於內部，這樣整個晶片表面的研磨均勻，減少塌邊的產生。參見圖1和圖6，工作檯3包括用以驅動其產生徑嚮往復運動和前後往復運動的第一驅動機構310和用以驅動所述晶片載具2產生旋轉運動的第二驅動機構320 ；所述第一驅動機構310為兩根垂直交叉設置的絲槓機構，位於工作檯3的底部，包括用以驅動工作檯 3產生徑嚮往復運動第一絲槓311和用以驅動工作檯3產生前後往復運動的第二絲槓312。 第一絲槓311驅動工作檯3產生徑嚮往復運動時，帶動設置在工作檯3上的晶片載具2做徑嚮往復運動；第二絲槓312驅動工作檯3產生前後往復運動時，帶動設置在工作檯3上的晶片載具2做前後往復運動。所述第二驅動機構320包括電機321和傳動部件，電機321 通過傳動部件連接晶片載具2，並帶動其旋轉。傳動部件採用齒輪和轉軸，其中齒輪包括輸出齒輪322、調速齒輪323和從動齒輪，輸出齒輪322連接電機321的輸出軸328，調速齒輪 323與輸出齒輪322嚙合，調速齒輪323與第一從動齒輪3M上下設置於第一轉軸325上， 第一從動齒輪3M分別與第二從動齒輪3 和第三從動齒輪327嚙合。也可以用皮帶輪來代替齒輪傳動。其中調速齒輪323與輸出齒輪322的直徑不同，用以改變轉速，調速齒輪 323與各從動齒輪的直徑都相同，使得各晶片載具2具有相同的轉速。參見圖3，晶片載具2上設置氣孔202，用以真空吸附晶片。採用真空吸附的方式保持晶片，可以避免因蠟粘結方式所造成的平坦度的惡化的問題和蠟的清洗問題。參見圖4，工作檯3上均勻分布多個晶片載具2。參見圖1-圖6，將晶片201通過氣孔202真空吸附到晶片載具2上。啟動第二驅動機構320的電機321，帶動輸出齒輪322轉動，通過調速齒輪323調節轉速，通過第一轉軸 325帶動第一從動齒輪3M轉動，從而帶動安裝在第一轉軸325上的晶片載具2旋轉。第一從動齒輪3M分別於第二從動齒輪3 和第三從動齒輪327嚙合，其他從動齒輪有分別與這三個從動齒輪嚙合，從而實現安裝在工作檯3上的多個晶片載具2以相同的轉速旋轉。 在晶片載具2帶動其上吸附的晶片201自轉的同時，工作檯3通過第一驅動機構310帶動晶片載具2及其上吸附的晶片201進行徑嚮往復運動和前後往復運動。研磨機構4的多個研磨頭401在驅動電機402的作用下自轉，研磨頭401的轉向與其配套晶片載具2的轉向相反，轉速相同。加壓機構5驅使研磨頭401以一定的壓力壓住晶片載具2上的晶片201。 如圖7所示，研磨頭401從晶片201的一處邊緣開始，研磨頭401和晶片201呈逆向轉動； 開始研磨頭401向下方運動，同時晶片載具2及其上的晶片201向右運動，使得運動途中研磨頭401和晶片201左邊邊緣相碰；然後研磨頭401進行向下運動，而晶片載具2及其上的晶片201向左運動，然後研磨頭401向上運動，晶片載具2及其上的晶片201向右運動，循環往復，晶片201上的某一點相對於研磨頭401呈現不規則的「8」字形運動路徑，以避免因研磨路徑規則而引起的晶片塌邊問題。
權利要求
1.一種晶片研磨裝置，其特徵在於，包括用於支撐研磨裝置的元件的基臺(1)；用於固定保持所述晶片O01)的晶片載具O)；用於支撐所述晶片載具(2)並安裝於所述基臺(1)上的工作檯(3)，其包括用以驅動其產生徑嚮往復運動和前後往復運動的第一驅動機構(310)和用以驅動所述晶片載具(2) 產生旋轉運動的第二驅動機構(320)；位於所述工作檯(3)的上方，用於研磨所述晶片O01)的研磨機構G)，其包括研磨頭 G01)、設置於所述研磨頭(401)上方並用於驅動其產生旋轉運動的驅動電機(402)和用於固定所述研磨頭G01)的聯接部件003)；位於所述研磨機構(4)上方，用於使所述研磨頭G01)壓向所述晶片O01)的加壓機構(5)。
2.根據權利要求1所述的晶片研磨裝置，其特徵在於，所述晶片載具( 上設置氣孔 (202)，真空吸附晶片。
3.根據權利要求1所述的藍寶石襯底晶片研磨裝置，其特徵在於，所述聯接部件(403) 包括活動支架(404)和支臂005)，支臂005)的一端固定連接於活動支架(404)上，支臂 (405)上分布設置所述研磨頭001)。
4.根據權利要求1所述的晶片研磨裝置，其特徵在於，所述第一驅動機構(310)為兩根垂直交叉設置的絲槓機構，位於所述工作檯(3)的底部，包括用以驅動所述工作檯(3)產生徑嚮往復運動第一絲槓(311)和用以驅動所述工作檯C3)產生前後往復運動的第二絲槓 (312)。
5.根據權利要求1所述的晶片研磨裝置，其特徵在於，所述第二驅動機構(320)包括電機(321)和傳動部件，電機(321)通過傳動部件連接所述晶片載具O)，並帶動其旋轉。
6.根據權利要求5所述的晶片研磨裝置，其特徵在於，所述傳動部件為齒輪和轉軸，其中齒輪包括輸出齒輪(322)、調速齒輪(32 和從動齒輪，輸出齒輪(32 連接電機(321) 的輸出軸(3 )，調速齒輪(32 與輸出齒輪(32 嚙合，調速齒輪(32 與第一從動齒輪 (324)上下設置於第一轉軸(32 上，第一從動齒輪(324)分別與第二從動齒輪(326)和第三從動齒輪(327)嚙合。
7.根據權利要求5所述的晶片研磨裝置，其特徵在於，所述傳動部件為皮帶輪和轉軸。
8.根據權利要求1所述的晶片研磨裝置，其特徵在於，所述加壓機構(5)採用氣壓裝置。
全文摘要
本發明涉及一種用於藍寶石襯底晶片的晶片研磨裝置。本發明提供了一種研磨效率高，減少產品塌邊現象的晶片研磨裝置，其包括用於支撐研磨裝置的元件的基臺；用於固定保持晶片的晶片載具；用於支撐晶片載具並安裝於基臺上的工作檯，其包括用以驅動其產生徑嚮往復運動和前後往復運動的第一驅動機構和用以驅動晶片載具自旋的第二驅動機構；位於工作檯的上方，用於研磨晶片的研磨機構，其包括研磨頭、設置於研磨頭上方並用於驅動其自旋的驅動電機和用於固定研磨頭的聯接部件；位於研磨機構上方，用於對研磨頭施加壓力的加壓機構。本發明基本上消除了產品塌邊的現象，且採用單研磨頭單晶片的方式代替多晶片粘附在晶片載具上的方式，大大提高了研磨效率。
文檔編號B24B37/04GK102161179SQ201010614088
公開日2011年8月24日 申請日期2010年12月30日 優先權日2010年12月30日
發明者夏澍, 奚耀華 申請人:青島嘉星晶電科技股份有限公司