拋光設備及其拋光方法與流程

2023-12-11 06:31:12 2

本發明涉及精密加工技術領域，特別是涉及一種拋光設備及拋光設備的拋光方法。

背景技術：

相關技術中，針對高硬度材料如cvd金剛石，採用金剛石砂輪拋光或者傳統的單面拋光設備。然而，上述方案存在一定的不足：一次只能拋光一個平面，由於材料(例如金剛石等)硬度高，耗材消耗量大，且拋光時間長，生產效率低。

技術實現要素：

本發明旨在至少解決現有技術中存在的技術問題之一。為此，本發明提出一種拋光設備，所述拋光設備的拋光效率提高，成本降低。

本發明還提出一種拋光設備的拋光方法。

根據本發明第一方面實施例的拋光設備，包括：上拋光頭和下拋光頭，所述上拋光頭和所述下拋光頭相對布置，所述上拋光頭和所述下拋光頭相對可移動以拋光，所述上拋光頭的下表面和所述下拋光頭的上表面均具有用於放置待拋光物的待拋光物放置區；用於向待拋光物的待拋光面放入拋光液的拋光液輸送裝置，所述拋光液輸送裝置的出口連通所述上拋光頭和所述下拋光頭之間的空間。

根據本發明實施例的拋光設備，通過使上拋光頭相對下拋光頭移動可以同時拋光兩個待拋光面，並且通過拋光液輸送裝置可以向上拋光頭和下拋光頭之間的空間輸送拋光液，這樣有利於提高拋光效率，降低成本。

另外，根據本發明上述實施例的拋光設備還具有如下附加的技術特徵：

進一步地，所述拋光液輸送裝置的出口延伸至所述上拋光頭的下表面，且所述拋光液輸送裝置的出口包括與所述上拋光頭上的待拋光區域錯開的一個或多個。

進一步地，所述拋光液輸送裝置的出口包括關於所述待拋光區域對稱布置的兩個。

優選地，所述下拋光頭與所述上拋光頭的直徑比不小於2:1。

在本發明的一些實施例中，所述拋光液輸送裝置包括：輸送管，所述輸送管的一端形成出口；周期泵，所述周期泵與所述輸送管的另一端相連，所述周期泵用於周期性地泵送拋光液。

具體地，所述上拋光頭連接有第一驅動裝置，所述第一驅動裝置用於驅動所述上拋光頭自轉以及平移。

在本發明的一些實施例中，所述下拋光頭連接有第二驅動裝置，所述第二驅動裝置用於驅動所述下拋光頭自轉。

根據本發明實施例的拋光設備，所述上拋光頭和所述下拋光頭均連接有用於真空吸附待拋光物的真空吸附裝置。

根據本發明第二方面實施例的拋光設備的拋光方法，所述拋光方法包括：驅動待拋光物放置區放置有一待拋光物的上拋光頭和待拋光物放置區放置有另一待拋光物的下拋光頭相對移動並向兩個待拋光物之間添加拋光液。

進一步地，拋光過程中上拋光頭和下拋光頭分別自轉和相對平移，在上拋光頭和下拋光頭相對平移時添加拋光液，兩個待拋光物的自轉速度不同和/或自轉方向相反。

本發明的附加方面和優點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發明的實踐了解到。

附圖說明

本發明的上述和/或附加的方面和優點從結合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中：

圖1是根據本發明實施例的拋光設備的一個示意圖。

附圖標記：拋光設備100，上拋光頭1，下拋光頭2，待拋光物3，拋光液輸送裝置4，第一驅動裝置5，第二驅動裝置6。

具體實施方式

下面詳細描述本發明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用於解釋本發明，而不能理解為對本發明的限制。

在本發明的描述中，需要理解的是，術語「中心」、「上」、「下」、「左」、「右」、「水平」等指示的方位或位置關係為基於附圖所示的方位或位置關係，僅是為了便於描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。此外，限定有「第一」、「第二」的特徵可以明示或者隱含地包括一個或者更多個該特徵。在本發明的描述中，除非另有說明，「多個」的含義是兩個或兩個以上。

在本發明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規定和限定，術語「安裝」、「相連」、「連接」應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通。對於本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。

本發明公開了一種新型拋光設備，可同時拋光兩片晶圓的兩個平面，大大提高生產效率，減少耗材使用。此拋光設備也可應用於其他硬度較高的材料如碳化矽。

下面結合附圖描述根據本發明第一方面實施例的拋光設備100。

如圖1所示，根據本發明實施例的拋光設備100，包括：上拋光頭1、下拋光頭2以及拋光液輸送裝置4。

具體而言，上拋光頭1和下拋光頭2相對布置，上拋光頭1和下拋光頭2相對可移動以拋光，上拋光頭1的下表面和下拋光頭2的上表面均具有用於放置待拋光物3的待拋光物放置區，通過所述待拋光物放置區便於固定待拋光物3。

例如，上拋光頭1和下拋光頭2可以在上下方向上相對布置，待拋光物3可以為晶圓等，上拋光頭1上可以安裝有上晶圓，下拋光頭2上可以安裝有下晶圓，通過使上拋光頭1相對下拋光頭2移動可以同時拋光兩個拋光面(上晶圓的待拋光面和下晶圓的待拋光面)，這樣有利於提高拋光效率，降低成本。

拋光液輸送裝置4可以用於向待拋光物3的待拋光面放入拋光液，拋光液輸送裝置4的出口連通上拋光頭1和下拋光頭2之間的空間。由此，拋光液輸送裝置4內的拋光液可以經由出口輸送至上拋光頭1和下拋光頭2之間的空間，通過拋光液可以起到促進化學反應，增大摩擦力等作用，從而能夠通過拋光液更好地拋光待拋光面。

根據本發明實施例的拋光設備100，通過使上拋光頭1相對下拋光頭2移動可以同時拋光兩個待拋光面，並且通過拋光液輸送裝置4可以向上拋光頭1和下拋光頭2之間的空間輸送拋光液，這樣有利於改善拋光效果，提高拋光效率，降低成本。

進一步地，拋光液輸送裝置4的出口可以延伸至上拋光頭1的下表面，便於通過出口向上拋光頭1的下表面放入拋光液，有利於保證拋光過程的順利進行。

並且拋光液輸送裝置4的出口可以包括一個。或拋光液輸送裝置4的出口包括多個，多個拋光液輸送裝置4的出口與上拋光頭1上的待拋光區域錯開。由此，便於在拋光設備拋光的過程中加入拋光液，更好地對待拋光物3進行拋光。

具體地，拋光液輸送裝置4的出口包括關於待拋光區域對稱布置的兩個。也就是說，拋光液輸送裝置4的出口可以包括兩個，並且兩個拋光液輸送裝置4的出口關於待拋光區域對稱布置。這樣有利於使拋光液更加均勻地分布至待拋光表面，有助於保證拋光效果。

根據本發明的一些實施例，下拋光頭2與上拋光頭1的直徑比不小於(例如大於或等於)2:1。這樣有利於更好地保證拋光效果。

優選地，參照圖1，上拋光頭1與下拋光頭2的直徑比為1:2。換句話說，上拋光頭1的直徑與下拋光頭2的直徑比可以為1:2。由此，使得上拋光頭1在運動過程中不易發生傾斜，確保上拋光頭1能夠平行於下拋光頭2運動，有利於保證拋光的平整性，滿足平面度要求。

當然，本發明不限於此。在本發明的一些實施例中，上拋光頭1與下拋光頭2的直徑比也可以為1:3、2:5等。上拋光頭1與下拋光頭2的直徑比可以根據實際需要適應性設置。

在本發明的一些實施例中，拋光液輸送裝置4包括：輸送管(一根或多根)以及周期泵，輸送管的一端形成出口，拋光液可以經由輸送管的出口流出，周期泵與輸送管的另一端相連，周期泵用於周期性地泵送拋光液。通過周期泵可以在上拋光頭1和下拋光頭2的往復運動間隙向待拋光面之間泵送拋光液，更好地保證拋光效果。

其中，輸送管的數量可以根據實際應用中的實際情況增加或減少。

具體地，參照圖1，上拋光頭1連接有第一驅動裝置5，第一驅動裝置5用於驅動上拋光頭1自轉以及水平移動。下拋光頭2連接有第二驅動裝置6，第二驅動裝置6用於驅動下拋光頭2自轉。也就是說，通過第一驅動裝置5可以為上拋光頭1提供動力，使上拋光頭1及其上的待拋光物3轉動和水平移動。通過第二驅動裝置6可以為下拋光頭2提供動力，第二驅動裝置6可以用於驅動下拋光頭2及其上的待拋光物3自轉。由此，有利於保證拋光過程的順利進行，更好地拋光待拋光物3。

上拋光頭1相對下拋光頭2可往復運動，上拋光頭1以第一預定速度轉動，下拋光頭2以第二預定速度轉動，上拋光頭1和下拋光頭2的轉動方向可以相同或相反。第一預定速度可以為50rpm～160rpm，第二預定速度可以為50rpm～160rpm，例如，第一預定速度和第二預定速度均可以為50rpm、80rpm、100rpm、120rpm、150rpm或160rpm等，第一預定速度和第二預定速度可以根據實際需要適應性選擇。

根據本發明實施例的拋光設備100，上拋光頭1和下拋光頭2均連接有用於真空吸附待拋光物3的真空吸附裝置(未示出)。也就是說，上拋光頭1和下拋光頭2均連接有真空吸附裝置，該真空吸附裝置可以用於真空吸附待拋光物3。由此，能夠可靠地將待拋光物3安裝在上拋光頭1和下拋光頭2上。

可選地，待拋光物3還可以通過粘接的方式安裝在上拋光頭1和下拋光頭2上。由此，可以將待拋光物3可靠地安裝在上拋光頭1和下拋光頭2上。這裡的粘接可以為臘粘或膠粘等。當然，待拋光物3也可以通過其他的方式安裝在上拋光頭1和下拋光頭2之間。

本發明提出的拋光設備100是一種新型拋光設備，拋光設備100具有兩個拋光頭，即上拋光頭1和下拋光頭2，上拋光頭1和下拋光頭2對向安裝(例如上拋光頭1和下拋光頭2在上下方向上相對)，下拋光頭2取代傳統設備中的拋光碟。兩個拋光頭分別夾持兩片晶圓，上拋光頭1夾持上晶圓，下拋光頭2夾持下晶圓，晶圓與拋光頭的夾持方式可以為真空吸附，當然，也可通過其他方式(如蠟粘、膠粘等)將晶圓固定在拋光頭上，上拋光頭1相對下拋光頭2可做往復運動，兩個拋光頭均可以一定速度轉動。兩個拋光頭可同向轉動，也可反向轉動。上拋光頭1在拋光時可以加壓。上拋光頭1左右各有一根輸液管路(即前述的輸送管)，在實際應用中也可根據實際情況增加或減少輸液管路數量，輸液管路連接在周期泵上，可在往復運動間隙滴入拋光液，更好地進行拋光。

下面描述根據本發明實施例的拋光設備100的工作過程。

具體地，上拋光頭1與第一驅動裝置5例如驅動電機相連接，第一驅動裝置5可帶動上拋光頭1轉動。第一驅動裝置5固定在框架上，通過導軌可做往復運動，從而帶動上拋光頭1相對下拋光頭2做往復運動。下拋光頭2與第二驅動裝置6例如驅動電機相連接，第二驅動裝置6可帶動下拋光頭2轉動。兩個拋光頭分別夾持兩片晶圓4，夾持方式為真空吸附，兩個拋光頭均可以一定速度轉動。兩個拋光頭可同向轉動，也可反向轉動。上拋光頭1在拋光時可以加壓。上拋光頭1左右各有一根輸液管路，輸液管路連接在周期泵上，可在往復運動間隙滴入拋光液。

根據本發明實施例的拋光設備100，可同時拋光兩片晶圓的兩個平面，大大提高生產效率，減少耗材使用。此拋光設備100也可應用於其他硬度較高的材料如碳化矽。

根據本發明第二方面實施例的拋光設備的拋光方法，所述拋光方法包括：驅動待拋光物放置區放置有一待拋光物的上拋光頭和待拋光物放置區放置有另一待拋光物的下拋光頭相對移動並向兩個待拋光物之間添加拋光液。例如，驅動上拋光頭上的待拋光物和下拋光頭上的待拋光物相對移動，並且在兩個待拋光物之間添加拋光液，由此，有利於提高拋光效率，改善拋光效果。

進一步地，拋光過程中上拋光頭和下拋光頭分別自轉和相對平移，在上拋光頭和下拋光頭相對平移時添加拋光液。換言之，在拋光過程中，兩個待拋光物可以分別各自旋轉，並且兩個待拋光物可以相對平移，並且在上拋光頭和下拋光頭相對平移時添加拋光液。例如，下拋光頭及其上安裝的待拋光物可以轉動，上拋光頭及其上的待拋光物可以既轉動又擺動(移動)。由此，有利於提高拋光效率，保證拋光效果。

在本發明的一些實施例中，兩個待拋光物的自轉速度不同和/或自轉方向相反。換句話說，兩個待拋光物的自轉速度不同和/或兩個待拋光物的自轉方向相反。包括兩個待拋光物的自轉速度不同；兩個待拋光物的自轉方向相反；以及兩個待拋光物的自轉速度不同和兩個待拋光物的自轉方向相反三種技術方案。由此，有利於根據拋光精度適應性選擇兩個待拋光物的自轉速度和自轉方向。

例如，兩個待拋光物的自轉速度均為50rpm～160rpm且自轉方向相反。也就是說，兩個待拋光物的自轉速度均為50rpm～160rpm，並且兩個待拋光物的自轉方向可以相反。由此，有利於提高拋光效率，保證拋光效果。

根據本發明實施例的拋光設備100的其他構成以及操作對於本領域普通技術人員而言都是已知的，這裡不再詳細描述。

在本說明書的描述中，參考術語「一個實施例」、「一些實施例」、「示例」、「具體示例」或「一些示例」等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特徵、結構、材料或者特點包含於本發明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不必須針對的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特徵、結構、材料或者特點可以在任一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。此外，在不相互矛盾的情況下，本領域的技術人員可以將本說明書中描述的不同實施例或示例以及不同實施例或示例的特徵進行結合和組合。

儘管上面已經示出和描述了本發明的實施例，可以理解的是，上述實施例是示例性的，不能理解為對本發明的限制，本領域的普通技術人員在本發明的範圍內可以對上述實施例進行變化、修改、替換和變型。