CN104625940A - 一种硅片研磨光学抛光系统及其加工工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种硅片研磨光学抛光系统，包括加热设备、立轴平面铣磨机和二氧化硅单面抛光机，所述加热设备包括加热底座和圆形载盘，所述载盘上表面为光滑的平面，在所述硅片和所述载盘之间设置有粘结蜡层；所述立轴平面铣磨机包括第一机架和第一工作台，在所述第一工作台上开设有多个与所述载盘相匹配的圆形腔室，在所述第一机架上方设置有金刚石磨盘；采用本发明所提供的硅片研磨光学抛光系统，通过加热设备、立轴平面铣磨机和二氧化硅单面抛光机的相互配合，研磨过程中不使用研磨砂，减少了废弃物的排放，同时还提高了生产效率，提高了成品率，降低了生产成本。

Description

一种硅片研磨光学抛光系统及其加工工艺

技术领域

本发明涉及一种硅片研磨光学领域，具体涉及一种硅片研磨光学抛光系统及其加工工艺。

背景技术

目前，硅片表面要进行光学研磨抛光批量生产，使用工艺为两种，第一种是硅片双面研磨抛光工艺：硅片厚度分类→金刚砂双面研磨机研磨→硅片厚度分类→二氧化硅双面抛光机抛光；第二种是硅片单面研磨抛光工艺：硅片厚度分类→金刚砂双面研磨机研磨→硅片厚度分类→使用蜡将硅片贴到载盘上→二氧化硅单面抛光机抛光。

然而现有生产活动中的两种工艺都得使用研磨砂研磨，费用高，废弃物多；双面研磨硅片是在游离状态下进行研磨，研磨一次时间需要80～100分钟，且整车研磨中只要有一片碎裂，整车硅片报废在50%以上，因此成品率不高。

经过双面研磨的硅片到双面抛光机抛光，由于片与片之间厚度误差和双面抛光机不能加重压、经研磨砂研磨后硅片表面的损伤层深，因此抛光速度慢，抛光一车的时间需要2.5小时，成品率同双面研磨相同。

如果采用单面抛光，同样存在贴片后表面不在一个平面上，且表面损伤层深的问题，抛光一车的时间需要2小时以上，成品率会比双面抛光机抛光高。

因此，一种利于环保，减少废弃物排放，提高生产效率和成品率，降低生产成本的硅片研磨光学抛光系统亟待出现。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种利于环保，减少废弃物排放，提高生产效率和成品率，降低生产成本的硅片研磨光学抛光系统。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：一种硅片研磨光学抛光系统，包括加热设备、立轴平面铣磨机和二氧化硅单面抛光机，所述加热设备包括加热底座和圆形载盘，所述载盘上表面为光滑的平面，在所述硅片和所述载盘之间设置有粘结蜡层；

所述立轴平面铣磨机包括第一机架和第一工作台，在所述第一工作台上开设有多个与所述载盘相匹配的圆形腔室，在所述第一机架上方设置有金刚石磨盘。

优选的，所述二氧化硅单面抛光机包括第二机架和第二工作台，在所述第二工作台上端面设置有抛光布，在所述第二机架上装设有上压盘，所述上压盘外侧套设有固定套圈，在所述固定套圈下方内侧设置有与之相匹配的所述载盘，所述载盘位于所述固定套圈和所述抛光布之间；

所述上压盘至少为一个。

优选的，所述第一工作台为圆形工作台，在所述第一工作台中央下端面上连接有可旋转的驱动机构；

所述圆形腔室均匀分布于所述第一工作台上，所述多个圆形腔室的圆心位于同一个圆上。

优选的，所述第二工作台为圆形工作台，所述上压盘为4个。

优选的，在所述上压盘和所述第二机架之间装设有伸缩机构。

优选的，所述固定套圈横截面呈横卧的工字型，所述固定套圈上端与所述上压盘相匹配，下端与所述载盘相匹配。

本发明还提供了一种硅片研磨光学抛光系统加工工艺，具体包括如下步骤：

（1）将需要研磨抛光的硅基片用粘结蜡粘贴到已加热的载盘上；

（2）待载盘冷却后，放到立轴平面铣磨机工作平台上，载盘上的硅片朝上，在该平台上放满载盘，启动立轴平面铣磨机进行研磨；

（3）研磨后，取下载盘冲洗干净硅粉，直接放到二氧化硅单面抛光机上抛光，载盘上的硅片朝下，加压1.4kg/c㎡，抛35分钟后取下载盘，用自来水将二氧化硅抛光液冲洗干净，用纱布擦干净硅片表面；

（4）将带有硅片的载盘一起放到加热底座上加热，到粘结蜡融化，用单面刀片插入载盘和硅片之间，提起硅片，即可得到单面研磨抛光产品；

（5）将载盘上余蜡擦干净，均匀涂上新的粘结蜡，再将硅片已抛光好的面朝下贴在载盘上，用竹棒轻压硅片中心，把粘结蜡层的气泡赶出即可，待载盘冷却后进行第二面研磨、抛光，重复上述步骤（2）-步骤（4），即可得到双面研磨抛光产品。

通过上述技术方案，本发明技术方案的有益效果是：一种硅片研磨光学抛光系统，包括加热设备、立轴平面铣磨机和二氧化硅单面抛光机，所述加热设备包括加热底座和圆形载盘，所述载盘上表面为光滑的平面，在所述硅片和所述载盘之间设置有粘结蜡层；所述立轴平面铣磨机包括第一机架和第一工作台，在所述第一工作台上开设有多个与所述载盘相匹配的圆形腔室，在所述第一机架上方设置有金刚石磨盘；采用本发明所提供的硅片研磨光学抛光系统，通过加热设备、立轴平面铣磨机和二氧化硅单面抛光机的相互配合，研磨过程中不使用研磨砂，减少了废弃物的排放，同时还提高了生产效率，提高了成品率，降低了生产成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例所公开的一种硅片研磨光学抛光系统的加热设备的结构示意图；

图2为本发明实施例所公开的一种硅片研磨光学抛光系统的立轴平面铣磨机的结构示意图；

图3为本发明实施例所公开的一种硅片研磨光学抛光系统的立轴平面铣磨机的局部示意图；

图4为本发明实施例所公开的一种硅片研磨光学抛光系统的二氧化硅单面抛光机的结构示意图；

图5为本发明实施例所公开的一种硅片研磨光学抛光系统的二氧化硅单面抛光机的局部示意图。

图中数字和字母所表示的相应部件名称：

1.加热设备  11.底座  12.载盘  2.立轴平面铣磨机21.第一机架  22.第一工作台  23.金刚石磨盘  3.二氧化硅单面抛光机  31.第二机架  32.第二工作台33.上压盘  34.固定套圈  35.伸缩机构  4.硅片6.抛光布。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供了一种利于环保，减少废弃物排放，提高生产效率和成品率，降低生产成本的硅片研磨光学抛光系统。

实施例，

如图1-5所示，一种硅片研磨光学抛光系统，包括加热设备1、立轴平面铣磨机2和二氧化硅单面抛光机3，所述加热设备1包括加热底座11和圆形载盘12，所述载盘12上表面为光滑的平面，在所述硅片4与所述载盘12之间设置有粘结蜡层，通过所述粘结蜡层将所述硅片4固定于所述载盘12上表面。载盘12采用1Cr17铁素体不锈钢。

所述立轴平面铣磨机2包括第一机架21和第一工作台22，在所述第一工作台22上开设有多个与所述载盘12相匹配的圆形腔室（未示出），在所述第一机架21上方设置有金刚石磨盘23，所述第一工作台22和所述载盘12之间通过磁性连接，通过相互吸引，使得所述载盘牢牢固定于所述第一工作台22上。

所述第一工作台21为圆形工作台，在所述第一工作台21中央下端面上连接有可旋转的驱动机构，通过驱动机构从而来带动第一工作台21以圆心为中心来进行旋转；所述用于放置载盘12的圆形腔室均匀分布于所述第一工作台21上，所述多个圆形腔室的圆心位于同一个圆上，在本技术方案中，所述圆形腔室为5个，还可以为其他数目。

所述二氧化硅单面抛光机3包括第二机架31和第二工作台32，在所述第二工作台32上端面设置有抛光布6，所述抛光布6为聚氨酯抛光布，在所述第二机架31上装设有上压盘33，所述上压盘33外侧套设有固定套圈34，在所述固定套圈34下方内侧设置有与之相匹配的所述载盘12，所述载盘12位于所述固定套圈34和所述抛光布5之间；所述上压盘33至少为一个；在本实施例技术方案中，所述第二工作台32为圆形工作台，所述的上压盘33为4个，还可以为其他的数量，具体实施方式视具体情况而定，在此，本发明不作任何限定，以能够实现本发明为主。

在所述上压盘33和所述第二机架31之间装设有伸缩机构35，通过伸缩机构35的设置，从而带动上压盘33上下移动。所述固定套圈34横截面呈横卧的工字型，所述固定套圈34上端与所述上压盘33相匹配，下端与所述载盘12相匹配。

本发明还提供了一种硅片研磨光学抛光系统加工工艺，具体包括如下步骤：

（1）将需要研磨抛光的硅基片用粘结蜡粘贴到已加热的载盘上；

（2）待载盘冷却后，放到立轴平面铣磨机工作平台上，载盘上的硅片朝上，在该平台上放满载盘，着磁后启动立轴平面铣磨机进行研磨（铣磨机是用800#金刚石磨盘）；

（3）研磨后，当第一面磨到需求尺寸后，取下载盘冲洗干净硅粉，直接放到二氧化硅单面抛光机上抛光，载盘上的硅片朝下，加压1.4kg/cm²，抛35分钟后取下载盘，用自来水将二氧化硅抛光液冲洗干净，用纱布擦干净载盘上硅片的表面；

（4）将带有硅片的载盘一起放到加热底座上加热，到粘结蜡融化，用单面刀片插入载盘和硅片之间，提起硅片，即可得到单面研磨抛光产品；

（5）将载盘上余蜡擦干净，均匀涂上新的粘结蜡，再将硅片已抛光好的面朝下贴在载盘上，用竹棒轻压硅片中心，把粘结蜡层的气泡赶出即可，待载盘冷却后进行第二面研磨、抛光，重复上述步骤（2）-步骤（4），即可得到双面研磨抛光产品。

采用本技术方案，立轴平面铣磨机研磨使用的3000元/只金刚石磨盘，使用寿命200天×12小时。用研磨砂（2000#）需要200天（12小时）×8kg×28元/kg=44800元。单台设备工作200天，可以节约41800元，是其他工艺研磨砂成本的6.7%，同时减少1.6吨的固体废物。

立轴平面铣磨机研磨一面的时间是20分钟，双面是40分钟，是研磨砂研磨效率的一倍。载盘上的硅片经过平面铣磨，整盘硅片是一个平面，且铣磨的表面损伤层浅，只有3～5μ，二氧化硅单面抛光机可以根据工艺要求加压，因此单面的抛光时间是35分钟，二面为70分钟，同样效率提高一倍。

此外，采用单面抛光，并且有载盘承载，因此成品率提高2%。由于工艺中不使用研磨砂，因此研磨和抛光可以在同一空间进行加工，因此，硅片研磨抛光对工作环境没有净化车间的要求。

通过上述技术方案，本发明技术方案的有益效果是：一种硅片研磨光学抛光系统，包括加热设备1、立轴平面铣磨机2和二氧化硅单面抛光机3，所述加热设备1包括加热底座11和圆形载盘12，所述载盘12上表面为光滑的平面，在所述硅片4和所述载盘12之间设置有粘结蜡层；所述立轴平面铣磨机2包括第一机架21和第一工作台22，在所述第一工作台22上开设有多个与所述载盘12相匹配的圆形腔室，在所述第一机架22上方设置有金刚石磨盘23；采用本发明所提供的硅片研磨光学抛光系统及其加工工艺，通过加热设备1、立轴平面铣磨机2和二氧化硅单面抛光机3的相互配合，研磨过程中不使用研磨砂，减少了废弃物的排放，同时还提高了生产效率，提高了成品率，降低了生产成本。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.一种硅片研磨光学抛光系统，其特征在于，包括加热设备、立轴平面铣磨机和二氧化硅单面抛光机，所述加热设备包括加热底座和圆形载盘，所述载盘上表面为光滑的平面，在所述硅片和所述载盘之间设置有粘结蜡层；

所述立轴平面铣磨机包括第一机架和第一工作台，在所述第一工作台上开设有多个与所述载盘相匹配的圆形腔室，在所述第一机架上方设置有金刚石磨盘。

2.根据权利要求1所述的硅片研磨光学抛光系统，其特征在于，所述二氧化硅单面抛光机包括第二机架和第二工作台，在所述第二工作台上端面设置有抛光布，在所述第二机架上装设有上压盘，所述上压盘外侧套设有固定套圈，在所述固定套圈下方内侧设置有与之相匹配的所述载盘，所述载盘位于所述固定套圈和所述抛光布之间；

所述上压盘至少为一个。

3.根据权利要求2所述的硅片研磨光学抛光系统，其特征在于，所述第一工作台为圆形工作台，在所述第一工作台中央下端面上连接有可旋转的驱动机构；

所述圆形腔室均匀分布于所述第一工作台上，所述多个圆形腔室的圆心位于同一个圆上。

4.根据权利要求3所述的硅片研磨光学抛光系统，其特征在于，所述第二工作台为圆形工作台，所述上压盘为4个。

5.根据权利要求4所述的硅片研磨光学抛光系统，其特征在于，在所述上压盘和所述第二机架之间装设有伸缩机构。

6.根据权利要求5所述的硅片研磨光学抛光系统，其特征在于，所述固定套圈横截面呈横卧的工字型，所述固定套圈上端与所述上压盘相匹配，下端与所述载盘相匹配。

7.一种硅片研磨光学抛光系统加工工艺，采用如权利要求1所述的硅片研磨光学抛光系统，其特征在于，具体包括如下步骤：

（1）将需要研磨抛光的硅基片用粘结蜡粘贴到已加热的载盘上；

（2）待载盘冷却后，放到立轴平面铣磨机工作平台上，载盘上的硅片朝上，在该平台上放满载盘，启动立轴平面铣磨机进行研磨；

（3）研磨后，取下载盘冲洗干净硅粉，直接放到二氧化硅单面抛光机上抛光，载盘上的硅片朝下，加压1.4kg/c㎡，抛35分钟后取下载盘，用自来水将二氧化硅抛光液冲洗干净，用纱布擦干净硅片表面；

（4）将带有硅片的载盘一起放到加热底座上加热，到粘结蜡融化，用单面刀片插入载盘和硅片之间，提起硅片，即可得到单面研磨抛光产品；

（5）将载盘上余蜡擦干净，均匀涂上新的粘结蜡，再将硅片已抛光好的面朝下贴在载盘上，用竹棒轻压硅片中心，把粘结蜡层的气泡赶出即可，待载盘冷却后进行第二面研磨、抛光，重复上述步骤（2）-步骤（4），即可得到双面研磨抛光产品。