CN109623553A - 一种倒角磨轮、倒角研磨装置及研磨方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种倒角磨轮、倒角研磨装置及研磨方法，其中，倒角磨轮包括磨轮本体以及周向设置在所述磨轮本体的外周面上的至少两个研磨槽，所述至少两个研磨槽沿所述磨轮本体的轴线间隔分布。根据本发明实施例的倒角磨轮可以对应的加工两个以上的工件，提高了工作效率。

Description

一种倒角磨轮、倒角研磨装置及研磨方法

技术领域

本发明涉及半导体单晶硅片加工技术领域，特别涉及一种倒角磨轮、倒角研磨装置及研磨方法。

背景技术

晶圆(Wafer)作为半导体领域最主要的材料，是目前市场紧缺型资源。一般单晶硅片经过长晶(Growing)，切片(Slicing)，倒角(Edge Grinding)，研磨(Lapping)等多次加工，最终得到表面平坦度好，边缘形貌圆润的半导体级晶圆片，其中倒角工艺作为其中一个主要工艺，承担着修整边缘损伤，满足客户对晶圆轮廓的需求，释放内应力等重要作用，对晶圆的产能及品质要求至关重要。

在传统的倒角研磨工艺中，研磨系统由单个槽间距相同的倒角磨轮，在三维空间，如坐标系中的X轴，Y轴，Z轴方向以及圆周方向可自由运动的研磨台组成，加工工序经过硅片的搬运、校准、研磨和清洗等工序，单次加工可以完成一片硅片的加工，加工效率较低，同时相较于圆柱状倒角磨轮，单次仅进行一片样品的加工，实际利用率不足1/4,造成较大的资源浪费。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种倒角磨轮，该倒角磨轮安装于倒角研磨装置上，可同时对应两种以上的不同厚度的工件进行加工，既满足不同对工件的差异化的需求，同时也大大提升了设备的加工效率。

本发明还提供一种倒角磨轮。

另外，本发明还提供一种研磨方法。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

根据本发明第一方面实施例的倒角磨轮，包括磨轮本体以及周向设置在所述磨轮本体的外周面上的至少两个研磨槽，所述至少两个研磨槽沿所述磨轮本体的轴线间隔分布。

优选地，所述至少两个研磨槽中具有至少两个开口宽度不同的研磨槽。

优选地，所述至少两个研磨槽中各研磨槽的开口宽度均不同。

优选地，所述研磨槽的槽底的宽度小于开口的宽度。

优选地，所述研磨槽在所述磨轮本体的轴向方向上的截面为一端开口的等腰梯形。

根据本发明第二方面实施例的倒角研磨装置，包括：

研磨机构，所述研磨机构包括主轴；

倒角磨轮，所述倒角磨轮安装在所述主轴上，并在所述主轴的带动下旋转，所述倒角磨轮为上述实施例所述的倒角磨轮；以及

至少两个载台，所述至少两个载台围绕在所述研磨机构的外周设置，所述载台包括旋转轴，所述旋转轴用于安装工件，并带动所述工件旋转，以使所述倒角磨轮对工件进行研磨。

优选地，倒角研磨装置还包括研磨支架，每一个所述载台对应安装在一个所述研磨支架上，所述研磨支架包括：

第一驱动机构，用于驱动所述载台沿第一水平方向移动；

第二驱动机构，用于驱动所述载台沿第二水平方向移动，第二水平方向与第一水平方向垂直；以及

第三驱动机构，用于驱动所述载台沿垂直方向移动。

优选地，倒角研磨装置还包括支撑台，所述研磨支架与所述研磨机构安装在所述支撑台上。

根据本发明第三方面实施例的倒角研磨方法，应用于上述实施例所述的倒角研磨装置，所述方法包括：

在至少两个载台上分别放置工件；

调整每一所述载台，使得每一所述载台上的工件的一端放置在所述倒角磨轮的与所述工件对应的研磨槽内；

控制所述载台和/或所述研磨机构的主轴旋转，以同时对所述至少两个载台上的所述工件进行加工。

优选地，所述研磨机构的倒角磨轮的至少两个研磨槽中具有至少两个开口宽度不同的研磨槽；

调整每一所述载台，使得每一所述载台上的工件的一端放置在所述倒角磨轮的与所述工件对应的研磨槽内，包括：

调整每一所述载台，使得每一所述载台上的工件的一端放置在所述倒角磨轮的与所述工件厚度对应的研磨槽内。

优选地，所述倒角研磨装置还包括上述实施例所述的研磨支架，所述调整每一所述载台，使得每一所述载台上的工件的一端放置在所述倒角磨轮的与所述工件的厚度对应的研磨槽内包括：

控制所述载台在第一水平方向、第二水平方向和/或垂直方向移动，以使所述载台上的工件的一端放置在所述倒角磨轮的与所述工件对应的研磨槽内。

本发明的上述技术方案至少具有如下有益效果之一：

1)本发明的倒角磨轮设有多个研磨槽，该倒角磨轮可同时对应多个待研磨的工件，且将研磨槽的开口的宽度设置成不同尺寸，可以适应不同厚度和不同倒角需求的工件；

2)在研磨机构的外周设有至少两个载台，每个载台可承载一个工件，每个工件可以与倒角磨轮不同位置的研磨槽对应，可以实现同时加工两个以上的工件，同时当倒角磨轮的研磨槽的开口宽度不等时，可以加工不同厚度的工件，满足不同的加工需求，且提高了生产效率。

附图说明

图1为本发明实施例的倒角磨轮与工件安装的一个结构示意图；

图2为本发明实施例的倒角磨轮的另一个结构示意图；

图3为本发明实施例的倒角研磨装置的结构示意图；

图4为传统的晶片的整个加工过程的流程图；

图5为本发明的研磨方法在晶片加工过程中的流程图。

附图标记：

倒角磨轮100；

磨轮本体110；研磨槽111；

倒角研磨装置200；

研磨机构210；

载台220；

研磨支架230；第一驱动机构231；第二驱动机构232；第三驱动机构233；

支撑台240；

工件300。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面首先结合附图具体描述根据本发明实施例的倒角磨轮100。

如图1至图2所示，根据本发明第一方面实施例的倒角磨轮100，包括磨轮本体110以及周向设置在磨轮本体110的外周面上的至少两个研磨槽111，至少两个研磨槽111沿磨轮本体110的轴线间隔分布。

也就是说，在研磨本体的外周面上设有两个以上的研磨槽111，研磨槽111环绕在研磨本体上，每一个研磨槽111平行设置，且研磨槽111所在的面与研磨本体的轴线垂直，该结构可以满足一个倒角磨轮100同时对应的加工两个工件300，可以提高加工的效率。

根据本发明的一个实施例，至少两个研磨槽111中具有至少两个开口宽度不同的研磨槽111。换句话说，研磨槽111中的两个研磨槽111的开口宽度相同，而该两个研磨槽111与其他研磨槽111的开口宽度可以不同，也可以相同，从而使该研磨槽111既能够满足对两个以上的相同厚度的工件300同时研磨，也可以满足两个以上的不同厚度的工件300同时研磨，提高了倒角磨轮100的灵活性。

进一步地，至少两个研磨槽111中各研磨槽111的开口宽度均不同，该结构可以满足多个不同厚度的工件300进行研磨。

根据本发明的另一个实施例，研磨槽111的槽底的宽度小于开口的宽度，研磨槽111在磨轮本体110的轴向方向上的截面为一端开口的等腰梯形。

也就是说，研磨槽111的开口向外扩张呈喇叭状，更加便于工件300的放置和研磨，且采用等腰梯形的研磨结构可以满足工件300的倒角的加工要求，保证工件300的倒角对称设置，当然，本发明的其他实施例中，为了满足工件300不同倒角的角度需求，可以将每两个等腰梯形的研磨槽111的两侧壁设置为不同的开合角度，也就是说研磨槽111侧壁与底壁之间的夹角角度不同，以加工不同角度需求的工件300的倒角。

由此，根据本发明实施例的倒角磨轮100，可以同时满足两个以上的工件300同时加工，且可以满足不同厚度的工件300同时加工，提高倒角磨轮100的适应性和灵活性，可以有效的提高工件300的加工效率。

根据本发明第二发明实施例的倒角研磨装置200。

如图1至图3所示，倒角研磨装置200包括：研磨机构210、倒角磨轮100和至少两个载台220。

具体而言，研磨机构210包括主轴，倒角磨轮100安装在主轴(未图示)上，并在主轴的带动下旋转，倒角磨轮100为上述实施例的倒角磨轮100，至少两个载台220围绕在研磨机构210的外周设置，载台220包括旋转轴(未图示)，旋转轴用于安装工件300，并带动工件300旋转，以使倒角磨轮100对工件300进行研磨。

也就是说，在研磨机构210的外周围绕设置有至少两个载台220，其中，研磨机构210的主轴上设有倒角磨轮100，每一个载台220上的待加工的工件300与倒角磨轮100上的一个研磨槽111对应放置，通过倒角磨轮100和载台220的旋转可以同时加工两个以上的工件300，且当研磨槽111的开口宽度及研磨槽两侧壁与底壁支架的夹角发生变化时，可以对应的加工不同厚度和不同倒角的工件300，提高了加工效率，以及加工的灵活性。本发明中的工件300可以是晶片(晶圆)或是其他片状的部件。

由于倒角磨轮100的具体结构在上述实施例中已经详细的说明，在此不再赘述。

由此，根据本发明实施例的倒角研磨装置200，倒角磨轮100设有多个研磨槽111，该倒角磨轮100可同时对应多个待研磨的工件300，且将研磨槽111的开口的宽度设置成不同尺寸，在研磨机构210的外周设有至少两个载台220，每个载台220可承载一个工件300，每个工件300可以与倒角磨轮100不同位置的研磨槽111对应，可以实现同时加工两个以上的工件300，同时当倒角磨轮100的研磨槽111的开口宽度不等时，可以加工不同厚度或倒角的工件300，满足不同的加工需求，且提高了生产效率。

根据本发明的一些实施例，倒角研磨装置200还包括研磨支架230，每一个载台220对应安装在一个研磨支架230上，研磨支架230包括第一驱动机构231、第二驱动机构232和第三驱动机构233。

其中，第一驱动机构231用于驱动载台220沿第一水平方向移动，第二驱动机构232用于驱动载台220沿第二水平方向移动，第二水平方向与第一水平方向垂直，第三驱动机构233用于驱动载台220沿垂直方向移动。

也就是说，载台220可以通过第一驱动机构231、第二驱动机构232和第三驱动机构233在三维空间中任意调整位置以使载台220上的工件300能够准确的与其相适应的研磨槽111对应，满足对工件300的精准加工，提高了加工的灵活性。

进一步地，倒角研磨装置200还包括支撑台240，研磨支架230与研磨机构210安装在支撑台240上，该结构可以将研磨支架230及研磨机构210稳定的固定，使工件的加工能够平稳的进行，避免因晃动影响工件300的加工精度。

根据本发明实施例的倒角研磨装置200，可以实现同时加工两个以上的工件300和不同厚度或倒角的工件300，满足不同的加工需求，提高了生产效率和加工精度。

根据本发明实施例的倒角研磨装置200的其他结构和操作对于本领域技术人员而言都是可以理解并且容易实现的，因此不再详细描述。

根据本发明第三方面实施例的倒角研磨方法。

如图1至图5所示，倒角研磨方法应用于上述实施例的倒角研磨装置200，该方法包括：

在至少两个载台220上分别放置工件300；

调整每一载台220，使得每一载台220上的工件300的一端放置在倒角磨轮100的与工件300对应的研磨槽111内；

控制载台220和/或研磨机构210的主轴旋转，以同时对至少两个载台220上的工件300进行加工。

也就是说，通过在两个以上的载台220放置工件300，将工件300与倒角磨轮100的研磨槽111对应放置，使研磨槽111同时加工两个以上的工件300，该方法可以有效的提高加工效率。

以晶片的加工为例，在传统的晶片加工工序中，如图4所示，每一个晶片的完整加工过程包括晶片的上料001(Loading)，测量&校准002(Measuring&Align)，倒角加工003(Edge Grinding)，清洗004(Cleaning)，下料005(Unloading)等工序，单片晶片的加工时间为75s，在此过程中，各工序的时间分配分别为上料5s，测量&校准10s，倒角加工50s，清洗5s，下料5s，由此可以看出，瓶颈工序为倒角加工003，加工时间为50s，加工时每一个工序均依赖于倒角的加工，当倒角加工时，其他工序80％以上处于待机状态，成本高，加工效率低。

如图5所示，本发明在传统的晶片加工工序中的倒角加工处同时加工有A晶片和B晶片两个以上的晶片，当A晶片在倒角加工工序加工时，另一个倒角加工完毕的B晶片可以继续后面的清洗和下料工序，两个晶片的加工前后互不干涉，可以使每个工序都尽可能的保持嫁动状态，各个工序的待机时间缩短了10％。完成单片晶片加工的时间由原来的75s降低到50s，产能提高了原来的30％，且节约了成本。

在本发明的一个优选实施例中，研磨机构210的倒角磨轮100的至少两个研磨槽111中具有至少两个开口宽度不同的研磨槽111；

调整每一载台220，使得每一载台220上的工件300的一端放置在倒角磨轮100的与工件300对应的研磨槽111内，包括：调整每一载台220，使得每一载台220上的工件300的一端放置在倒角磨轮100的与工件300厚度对应的研磨槽111内。

也就是说，倒角磨轮100的至少两个研磨槽111中具有至少两个开口宽度不同的研磨槽111时，通过调整载台220的位置，使工件300的一端精准的放置在与其对应的研磨槽111内，以满足同时对两个不同厚度的工件300进行加工。

进一步地，研磨装置还包括上述实施例的研磨支架230，调整每一载台220，使得每一载台220上的工件300的一端放置在倒角磨轮100的与工件300的厚度对应的研磨槽111内包括：控制载台220在第一水平方向、第二水平方向和/或垂直方向移动，以使载台220上的工件300的一端放置在倒角磨轮100的与工件300对应的研磨槽111内。

也就是说，通过研磨支架230对载台220的位置进行调整，即通过第一驱动机构231、第二驱动机构232和第三驱动机构233在三维空间中任意调整载台220的位置以使载台220上的工件300能够准确的与其相适应的研磨槽111相对应，满足对工件300的精准的加工，提高了加工的灵活性。

根据本发明实施例的研磨方法，不仅能够同时实现对两个以上的工件进行研磨，同时能够研磨不同厚度的工件，满足客户不同需求的同时，大大的提高了加工效率。

除非另作定义，本发明中使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也相应地改变。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (11)

1.一种倒角磨轮，其特征在于，包括磨轮本体以及周向设置在所述磨轮本体的外周面上的至少两个研磨槽，所述至少两个研磨槽沿所述磨轮本体的轴线间隔分布。

2.根据权利要求1所述的倒角磨轮，其特征在于，所述至少两个研磨槽中具有至少两个开口宽度不同的研磨槽。

3.根据权利要求2所述的倒角磨轮，其特征在于，所述至少两个研磨槽中各研磨槽的开口宽度均不同。

4.根据权利要求1所述的倒角磨轮，其特征在于，所述研磨槽的槽底的宽度小于开口的宽度。

5.根据权利要求4所述的倒角磨轮，其特征在于，所述研磨槽在所述磨轮本体的轴向方向上的截面为一端开口的等腰梯形。

6.一种倒角研磨装置，其特征在于，包括：

研磨机构，所述研磨机构包括主轴；

倒角磨轮，所述倒角磨轮安装在所述主轴上，并在所述主轴的带动下旋转，所述倒角磨轮为如权利要求1-4任一项所述的倒角磨轮；以及

至少两个载台，所述至少两个载台围绕在所述研磨机构的外周设置，所述载台包括旋转轴，所述旋转轴用于安装工件，并带动所述工件旋转，以使所述倒角磨轮对工件进行研磨。

7.根据权利要求6所述的倒角研磨装置，其特征在于，还包括研磨支架，每一个所述载台对应安装在一个所述研磨支架上，所述研磨支架包括：

第一驱动机构，用于驱动所述载台沿第一水平方向移动；

第二驱动机构，用于驱动所述载台沿第二水平方向移动，第二水平方向与第一水平方向垂直；以及

第三驱动机构，用于驱动所述载台沿垂直方向移动。

8.根据权利要求7所述的倒角研磨装置，其特征在于，还包括支撑台，所述研磨支架与所述研磨机构安装在所述支撑台上。

9.一种倒角研磨方法，其特征在于，应用于如权利要求6-8中任一项所述的倒角研磨装置，所述方法包括：

在至少两个载台上分别放置工件；

调整每一所述载台，使得每一所述载台上的工件的一端放置在所述倒角磨轮的与所述工件对应的研磨槽内；

控制所述载台和/或所述研磨机构的主轴旋转，以同时对所述至少两个载台上的所述工件进行加工。

10.根据权利要求9所述的倒角研磨方法，其特征在于，所述研磨机构的倒角磨轮的至少两个研磨槽中具有至少两个开口宽度不同的研磨槽；

调整每一所述载台，使得每一所述载台上的工件的一端放置在所述倒角磨轮的与所述工件对应的研磨槽内，包括：

调整每一所述载台，使得每一所述载台上的工件的一端放置在所述倒角磨轮的与所述工件厚度对应的研磨槽内。

11.根据权利要求9所述的倒角研磨方法，其特征在于，所述研磨装置还包括如权利要求7所述的研磨支架，所述调整每一所述载台，使得每一所述载台上的工件的一端放置在所述倒角磨轮的与所述工件的厚度对应的研磨槽内包括：

控制所述载台在第一水平方向、第二水平方向和/或垂直方向移动，以使所述载台上的工件的一端放置在所述倒角磨轮的与所述工件对应的研磨槽内。