CN110405572A - 一种研磨轮及晶片研磨装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种研磨轮及晶片研磨装置，涉及晶圆研磨领域，该研磨轮包括：磨轮轴心，磨轮轴心为圆柱状；设于磨轮轴心外表面且沿磨轮轴心周向设置的螺纹状研磨槽，从磨轮轴心的一端至另一端，螺纹状研磨槽的形状和尺寸保持不变。本发明实施例解决了倒角加工过程中，由于研磨轮与工件之间的接触点难以冷却使得工件出现烧伤和硬币纹的问题。

Description

一种研磨轮及晶片研磨装置
技术领域
本发明实施例涉及晶圆研磨领域，尤其涉及一种研磨轮及晶片研磨装置。
背景技术
在半导体级晶圆片加工工艺中，倒角工艺承担着修正边缘损伤，实现需求轮廓，释放内应力的重要作用，是瓶颈工艺之一，因此对倒角研磨设备的产能及品质的要求是不可或缺的。研磨轮是常见的倒角研磨设备，目前，常规形式的研磨轮结构通常是标准单圈圆形结构，被加工的工件围绕在圆形研磨槽外周进行加工，在加工过程中，研磨轮位置固定并高速旋转，通过研磨轮与工件之间的相对位移完成边缘的磨削效果。研磨轮凹槽与工件持续磨削产生热量，受限于其加工轨迹和加工行程，磨削部位难以及时冷却，使得工件出现烧伤和硬币纹的问题，同时磨削过程中产生的碎屑也难以清除，堆积的碎屑会导致研磨轮的加工效率降低，大颗粒碎屑也会对工件边缘造成二次损伤。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种研磨轮及晶片研磨装置，用于解决由于倒角加工过程中，研磨轮与工件之间的接触点难以冷却使得工件出现烧伤和硬币纹的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供一种研磨轮，包括：
磨轮轴心，所述磨轮轴心为圆柱状；
设于所述磨轮轴心外表面且沿所述磨轮轴心周向设置的螺纹状研磨槽，从所述磨轮轴心的一端至另一端，所述螺纹状研磨槽的形状和尺寸保持不变。
可选的，还包括：
位于所述磨轮轴心两端的挡块。
可选的，所述挡块的材质为树脂或橡胶。
可选的，在所述研磨轮的轴线方向上，相邻两圈研磨槽之间的间距相等。
可选的，在所述研磨槽的轴线方向上，相邻两圈研磨槽之间的间距为2-10mm。
可选的，所述研磨轮具有以下特征中的至少之一：
所述螺纹状研磨槽的槽口宽度为2-5mm；
所述螺纹状研磨槽的槽深为2-5mm。
可选的，所述螺纹状研磨槽的螺纹圈数为50至60圈。
可选的，所述螺纹状研磨槽的螺纹与水平线的夹角为10°至20°，所述水平线与所述磨轮轴心的轴线垂直。
可选的，所述磨轮轴心的材质为陶瓷烧结金刚石或树脂材料。
另外，本发明实施例还提供了一种晶片研磨装置，包括上述任一项所述的研磨轮。
本发明的上述技术方案的有益效果如下：通过将研磨轮的凹槽设置为螺纹状来增加加工行程，从而降低了研磨轮凹槽上每一点与工件的接触频率，为研磨轮提供了充足的冷却时间，降低了工件被烧伤以及产生硬币纹的风险，此外，螺纹状的凹槽有利于加工碎屑的清理，提高了研磨轮的工作效率，降低了大颗粒碎屑对工件边缘造成损伤的风险。
附图说明
图1为现有技术中的研磨轮的结构示意图；
图2为利用现有技术中的研磨轮加工的工件的成分示意图；
图3为本发明一实施例中的研磨轮的结构示意图；
图4为本发明一实施例中的螺纹状研磨槽的结构示意图；
图5为本发明另一实施例中的螺纹状研磨槽的结构示意图。
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。
请参考图1，图1为现有技术中的研磨轮的结构示意图，现有技术中研磨轮101的磨轮轴心呈圆柱状，外表面周向设置单圈研磨槽，加工行程为单圈研磨槽的外周长度，由于加工行程短，工件102与研磨槽持续接触，产生的热量无法及时去除，使得工件边缘极易出现如图2所示的硬币纹形损伤层200。
为解决上述问题，本发明实施例提供一种具有螺纹状研磨槽的研磨轮，延长了加工行程，从而增加了研磨接触点的冷却时间，避免工件在加工过程中出现烧伤和硬币纹的问题。
请参考图3，图3为本发明一实施例中的研磨轮的结构示意图，所述研磨轮包括：
磨轮轴心301，所述磨轮轴心为圆柱状；
设于所述磨轮轴心301外表面且沿所述磨轮轴心301周向设置的螺纹状研磨槽302，从所述磨轮轴心的一端至另一端，所述螺纹状研磨槽302的形状和尺寸保持不变。
在本发明的上述实施例中，通过将研磨槽设置为螺纹状延长加工行程，从而增加研磨轮的冷却时间，避免工件被灼伤，产生硬币纹。
本发明的一些实施例中，可选的，所述研磨轮还包括：
位于所述磨轮轴心两端的挡块303。
在本发明的上述实施例中，在磨轮轴心两端设置挡块，防止在加工过程中工件超过加工行程，起到了限制行程，保护研磨轮的作用。
本发明的一些实施例中，可选的，所述挡块303的材质为树脂或橡胶。
在本发明的上述实施例中，挡块采用硬度不高的树脂或橡胶材料，在限制工件运动时起到了一定的缓冲作用，保证工件不受到挡块的磨损，此外，树脂挡块或橡胶挡块便于拆卸，价格适当，方便使用期间因磨损而更换。
本发明的一些实施例中，可选的，在所述研磨轮的轴线方向上，相邻两圈研磨槽之间的间距相等。
在本发明的上述实施例中，加工过程中研磨轮和工件在轴向方向上的相对位移需要通过相邻两圈研磨槽之间的间距进行计算，相等的间距便于计算和控制研磨轮或工件在轴向方向上的运动速度。
本发明的一些实施例中，可选的，在所述研磨槽的轴线方向上，相邻两圈研磨槽之间的间距为2-10mm；
其中，所述相邻两圈研磨槽之间的间距可以为10mm。
在本发明的上述实施例中，由于研磨轮的轴向长度有限，若相邻两圈研磨槽之间的间距过大，则加工行程变短，加工效率不高，若相邻两圈研磨槽之间的间距过小，则研磨槽内散热效果差，无法达到冷却效果，因此，本发明的上述实施例根据常用研磨轮的轴向长度选择2-10mm作为相邻两圈研磨槽之间的间距距离，在保证加工效率的同时达到冷却的目的，避免工件被灼伤或出现硬币纹。
本发明的一些实施例中，可选的，所述研磨轮具有以下特征中的至少之一：
所述螺纹状研磨槽302的槽口宽度为2-5mm；
所述螺纹状研磨槽302的槽深为2-5mm；
其中，所述槽口宽度和所述槽深均可以为4mm。
其中，所述螺纹状研磨槽302的形状以及槽底宽度根据所需倒角形状和尺寸设计，如图4和图5所示，所述螺纹状研磨槽302的形状可以是圆弧形，可以是椭圆弧形，也可以是其它形状。
在本发明的上述实施例中，调整螺纹状研磨槽的形状和尺寸，使其符合工件倒角的形状和尺寸，最终加工出符合要求的工件倒角。
本发明的一些实施例中，可选的，所述螺纹状研磨槽302的螺纹圈数为50至60圈。
在本发明的上述实施例中，由于研磨轮的轴向长度有限，若螺纹圈数过多，则研磨槽内散热效果差，无法达到冷却效果，若螺纹圈数过少，则加工变短，加工效率不高，因此，本发明的上述实施例根据常用研磨轮的轴向长度选择50至60圈作为螺纹圈数，在保证加工效率的同时达到冷却的目的，避免工件被灼伤或出现硬币纹。
本发明的一些实施例中，可选的，所述螺纹状研磨槽302的螺纹与水平线的夹角为10°至20°，所述水平线与所述磨轮轴心100的轴线垂直。
在本发明的上述实施例中，研磨槽呈倾斜螺旋走向，便于加工碎屑的清除，避免碎屑堆积导致研磨轮加工效率降低，以及大颗粒碎屑对工件边缘造成的二次损伤，同时可以有效地提高研磨轮的使用寿命。
本发明的一些实施例中，可选的，所述磨轮轴心301的材质为陶瓷烧结金刚石或树脂材料；
其中，若在粗加工阶段，所述磨轮轴心301的材质为陶瓷烧结金刚石，若在精加工阶段，所述磨轮轴心301的材质为树脂材料。
在本发明的上述实施例中，在工件粗加工阶段采用硬度高的陶瓷烧结金刚石作为磨轮轴心的材料，能够有效地提高加工效率，同时由于陶瓷烧结金刚石耐磨，耐腐蚀，能够提高研磨轮的使用寿命；
在精加工阶段采用硬度较低的树脂材质制作磨轮轴心，避免了高硬度材料对工件的损伤，同时不会对工件造成金属离子污染。
基于同一思路，本发明另一实施例中提供了一种晶片研磨装置，包括上述实施例中任一项所述的研磨轮。
在本发明的上述实施例中，提供了包括螺纹状研磨轮的晶片研磨装置，研磨轮的磨轮轴心外表面有沿所述磨轮轴心周向设置的螺纹状研磨槽，相比单圈研磨槽，螺纹状研磨槽延长了加工行程，从而增加了研磨接触点的冷却时间，避免工件在加工过程中出现烧伤和硬币纹的问题。
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 (10)

1.一种研磨轮，其特征在于，包括：
磨轮轴心，所述磨轮轴心为圆柱状；
设于所述磨轮轴心外表面且沿所述磨轮轴心周向设置的螺纹状研磨槽，从所述磨轮轴心的一端至另一端，所述螺纹状研磨槽的形状和尺寸保持不变。
2.根据权利要求1所述的研磨轮，其特征在于，还包括：
位于所述磨轮轴心两端的挡块。
3.根据权利要求2所述的研磨轮，其特征在于，所述挡块的材质为树脂或橡胶。
4.根据权利要求1所述的研磨轮，其特征在于，在所述研磨轮的轴线方向上，相邻两圈研磨槽之间的间距相等。
5.根据权利要求4所述的研磨轮，其特征在于，在所述研磨槽的轴线方向上，相邻两圈研磨槽之间的间距为2-10mm。
6.根据权利要求1所述的研磨轮，其特征在于，所述研磨轮具有以下特征中的至少之一：
所述螺纹状研磨槽的槽口宽度为2-5mm；
所述螺纹状研磨槽的槽深为2-5mm。
7.根据权利要求1所述的研磨轮，其特征在于，所述螺纹状研磨槽的螺纹圈数为50至60圈。
8.根据权利要求1所述的研磨轮，其特征在于，所述螺纹状研磨槽的螺纹与水平线的夹角为10°至20°，所述水平线与所述磨轮轴心的轴线垂直。
9.根据权利要求1所述的研磨轮，其特征在于，所述磨轮轴心的材质为陶瓷烧结金刚石或树脂材料。
10.一种晶片研磨装置，其特征在于，包括权利要求1-9中任一项所述的研磨轮。
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