CN214980279U - 打磨设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种打磨设备，所述打磨设备包括：第一转动设备，所述第一转动设备用于安装砂轮，且能够带动所述砂轮转动，或所述第一转动设备用于支撑载体盘，且能够带动所述支撑载体盘转动；所述支撑载体盘用于安装碳化硅晶片；第二转动设备，所述第二转动设备用于放置打磨盘，能够带动所述打磨盘沿其圆心轴线转动。应用本实用新型提供的技术方案，通过在打磨盘表面增加非规律性几何纹理，使碳化硅晶片表面在机械研磨或抛光时，在碳化硅晶片表面达到均匀研磨，减弱特定位置出现的特定浅而宽的沟槽，提升碳化硅晶片表面品质，提高产成率。

Description

打磨设备

技术领域

本实用新型涉及半导体制作技术领域，尤其是涉及一种打磨设备。

背景技术

随着半导体设备规模的不断扩大，对工艺复杂度的要求也越来越高。碳化硅晶片作为第三代半导体材料在散热、耐高温高压上性能优越，但是由于碳化硅硬度非常高，直至目前，碳化硅晶片的加工工艺仍不成熟。

碳化硅晶片加工一般采用机械或者化学机械研磨，但是研磨采用的研磨盘通常使用模压或车削加工而成，采用该方法生产的研磨盘的盘面表面会有一定规律的几何机械纹理残留，影响碳化硅晶片表面品质，降低生产良率。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供了一种打磨设备，可以提升碳化硅晶片表面品质，提高产成率。

为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种打磨设备，所述打磨设备包括：

第一转动设备，所述第一转动设备用于安装砂轮，且能够带动所述砂轮转动，或所述第一转动设备用于安装支撑载体盘，且能够带动所述支撑载体盘转动；所述支撑载体盘用于安装碳化硅晶片；

第二转动设备，所述第二转动设备用于放置打磨盘，能够带动所述打磨盘沿其圆心轴线转动。

优选的，在上述的打磨设备中，所述打磨设备用于在所述打磨盘背离所述第二转动设备的表面形成打磨纹理；

所述第一转动设备安装所述砂轮，使得所述砂轮与所述打磨盘的表面抵接，为所述打磨盘施加第一压力，控制所述砂轮以第一转速转动；

其中，所述第二转动设备在所述打磨盘的表面与所述砂轮抵接时，控制所述打磨盘以第二转速转动。

优选的，在上述的打磨设备中，所述打磨设备用于基于具有所述打磨纹理的打磨盘，对碳化硅晶片进行研磨；

所述第一转动设备安装所述支撑载体盘，所述支撑载体盘朝向所述打磨盘的表面固定有所述碳化硅晶片，所述第一转动设备带动所述支撑载体盘与所述打磨盘的表面抵接，为所述打磨盘施加第二压力，控制所述支撑载体盘以第三转速转动；

其中，所述第二转动设备在所述打磨盘的表面与所述碳化硅晶片抵接时，控制所述打磨盘以第四转速转动。

优选的，在上述的打磨设备中，所述第一转动设备包括：压头，所述压头具有安装凹槽，所述安装凹槽用于安装固定所述砂轮或是所述支撑载体盘。

优选的，在上述的打磨设备中，所述砂轮包括：

砂轮底座，所述砂轮底座具有相对的第一表面和第二表面；

其中，所述第一表面具有用于安装固定在所述第一转动设备的凸起部，所述第二表面安装有多个磨砂块。

优选的，在上述的打磨设备中，所述磨砂块为圆柱体，一端固定在所述砂轮底座中，另一端露出所述砂轮底座。

优选的，在上述的打磨设备中，所述磨砂块露出所述砂轮底座的端面具有金刚石颗粒、碳化硅颗粒或是金属颗粒。

优选的，在上述的打磨设备中，所述砂轮底座为碳化硅底座、陶瓷底座或是金属底座。

优选的，在上述的打磨设备中，所述支撑载体盘具有相对的第三表面和第四表面；

其中，所述第三表面具有用于安装固定在所述第一转动设备的凸起部，所述第四表面具有至少一个安装固定碳化硅晶片的凹槽。

优选的，在上述的打磨设备中，所述打磨盘为铜打磨盘、铁打磨盘或是合金打磨盘。

通过上述描述可知，本实用新型技术方案提供的打磨设备中，在第一转动设备上安装砂轮或支撑载体盘，在第二转动设备上安装打磨盘，通过第一转动设备带动砂轮或支承载体盘转动，通过第二转动设备带动打磨盘转动，以对打磨盘的表面进行打磨，使打磨盘表面形成非规律性的几何纹理。本实用新型方案通过在打磨盘表面增加非规律性几何纹理，使碳化硅晶片表面在机械研磨或抛光时，在碳化硅晶片表面达到均匀研磨，减弱特定位置出现的特定浅而宽的沟槽，提升碳化硅晶片表面品质，提高产成率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请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申请的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

本说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

图1为本实用新型实施例提供的一种打磨设备的切面图；

图2为本实用新型实施例提供的另一种打磨设备的切面图；

图3为本实用新型实施例提供的第一转动设备的结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的一种砂轮的切面图；

图5为本实用新型实施例提供的一种砂轮的俯视图；

图6为本实用新型实施例提供的一种打磨盘的加工方法示意图；

图7为本实用新型实施例提供的一种碳化硅晶片的加工方法示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请中的实施例进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

碳化硅晶片作为第三代半导体材料在散热、耐高温高压上性能优越，但是由于碳化硅硬度非常高，直至目前，碳化硅晶片的加工工艺仍不成熟。

碳化硅晶片加工一般采用机械或者化学机械研磨，但是研磨采用的研磨盘通常使用模压或车削加工而成，采用该方法生产的研磨盘的盘面表面会有一定规律的几何机械纹理残留。在碳化硅晶片打磨过程中，该类机械纹理会造成碳化硅晶片表面形成“浅沟槽”，这些“浅沟槽”的产生在后续晶片加工过程中很难被去除，并且这些“浅沟槽”的存在直接影响碳化硅晶片外延镀膜的品质，降低生产良率。

因此，为了解决上述问题，本实用新型提供了一种打磨设备，所述打磨设备包括：

第一转动设备，所述第一转动设备用于安装砂轮，且能够带动所述砂轮转动，或所述第一转动设备用于安装支撑载体盘，且能够带动所述支撑载体盘转动；所述支撑载体盘用于安装碳化硅晶片；

第二转动设备，所述第二转动设备用于放置打磨盘，能够带动所述打磨盘沿其圆心轴线转动。

通过上述描述可知，本实用新型技术方案提供的打磨设备中，在第一转动设备上安装砂轮或支撑载体盘，在第二转动设备上安装打磨盘，通过第一转动设备带动砂轮或支承载体盘转动，通过第二转动设备带动打磨盘转动，以对打磨盘的表面进行打磨，使打磨盘表面形成非规律性的几何纹理。本实用新型方案通过在打磨盘表面增加非规律性几何纹理，使碳化硅晶片表面在机械研磨或抛光时，在碳化硅晶片表面达到均匀研磨，减弱特定位置出现的特定浅而宽的沟槽，提升碳化硅晶片表面品质，提高产成率。

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步详细的说明。

参考图1和图2，图1为本实用新型实施例提供的一种打磨设备的切面图，图2为本实用新型实施例提供的另一种打磨设备的切面图。

如图1和图2所示，所述打磨设备包括：

第一转动设备11，所述第一转动设备11用于安装砂轮12，且能够带动所述砂轮12转动，或所述第一转动设备11用于安装支撑载体盘21，且能够带动所述支撑载体盘21转动；所述支撑载体盘21用于安装碳化硅晶片22；

第二转动设备13，所述第二转动设备13用于放置打磨盘28，能够带动所述打磨盘28沿其圆心轴线转动。

其中，所述打磨盘28可以为铜打磨盘、铁打磨盘或是合金打磨盘。

本实用新型实施例中，所述打磨设备用于在所述打磨盘28背离所述第二转动设备13的表面形成打磨纹理，所述打磨纹理可以为非规律性几何纹理；所述第一转动设备11安装所述砂轮12，使得所述砂轮12与所述打磨盘28的表面抵接，为所述打磨盘28施加第一压力，控制所述砂轮12以第一转速转动；其中，所述第二转动设备13在所述打磨盘28的表面与所述砂轮12抵接时，控制所述打磨盘28以第二转速转动。

进一步的，所述打磨设备用于基于具有非规律性几何纹理的打磨盘28，对碳化硅晶片22进行研磨；如图2所示，所述第一转动设备11安装所述支撑载体盘21，所述支撑载体盘21朝向所述打磨盘28的表面固定有所述碳化硅晶片22，所述第一转动设备11带动所述支撑载体盘21与所述打磨盘28的表面抵接，为所述打磨盘28施加第二压力，控制所述支撑载体盘21以第三转速转动；其中，所述第二转动设备13在所述打磨盘28的表面与所述碳化硅晶片22抵接时，控制所述打磨盘28以第四转速转动。

本实用新型实施例中，所述支撑载体盘21具有相对的第三表面和第四表面；其中，所述第三表面具有用于安装固定在所述第一转动设备11的凸起部，所述第四表面具有至少一个安装固定碳化硅晶片22的凹槽。如后续实施例描述，所述支撑载体盘21表面的凸起部能够安装在压头25的安装凹槽26内。

图1所示方式中，可以在第一转动设备11上安装砂轮12，在第二转动设备13上安装打磨盘28，并为打磨盘28施加第一压力，将砂轮12与打磨盘28的表面紧密贴合，通过第一转动设备11带动砂轮12以第一转速转动，通过第二转动设备13带动打磨盘28以第二转速转动，以对打磨盘28的表面进行打磨，使打磨盘28表面形成非规律性几何纹理，使碳化硅晶片表面在机械研磨或抛光时达到均匀研磨，减弱特定位置出现的特定浅而宽的沟槽，提升碳化硅晶片表面品质，提高产成率。

图2所示方式中，可以在第一转动设备11上安装支撑载体盘21，在第二转动设备13上安装打磨盘28，并为打磨盘28施加第二压力，将支撑载体盘21与打磨盘28的表面紧密贴合，通过第一转动设备11带动支撑载体盘21以第三转速转动，通过第二转动设备13带动打磨盘28以第四转速转动，以对打磨盘28的表面进行打磨，使打磨盘28表面形成非规律性几何纹理，使碳化硅晶片22表面在机械研磨或抛光时达到均匀研磨，减弱特定位置出现的特定浅而宽的沟槽，提升碳化硅晶片22表面品质，提高产成率。

本申请实施例中，所述第一转动设备11包括如图3所示的压头25。

如图3所示，图3为本实用新型实施例提供的第一转动设备的结构示意图。所述第一转动设备11包括：压头25，所述压头25具有安装凹槽26，所述安装凹槽26用于安装固定所述砂轮12或是所述支撑载体盘21。

需要说明的是，所述第一转动设备11还包括：机械臂(图中未示出)，所述机械臂能够在竖直方向上移动，可以通过液压装置驱动机械臂为打磨盘28施加所需压力，机械臂的端部具有电机，所述电机的转轴上固定有所述压头25，压头25能够与支撑载体盘21或是砂轮12连接。

参考图4和图5，图4为本实用新型实施例提供的一种砂轮的切面图，图5为本实用新型实施例提供的一种砂轮的俯视图。

如图4和图5所示，所述砂轮12包括：砂轮底座31，所述砂轮底座31具有相对的第一表面和第二表面；其中，所述第一表面具有用于安装固定在所述第一转动设备的凸起部，所述第二表面安装有多个磨砂块32，所述磨砂块32可以通过一定的阵列排布在砂轮底座31上。所述砂轮底座31可以为碳化硅底座、陶瓷底座或是金属底座。所述砂轮12表面的凸起部能够安装在压头25的安装凹槽26内。

其中，所述磨砂块32可以为圆柱体，该圆柱体一端固定在所述砂轮底座31中，另一端露出所述砂轮底座31。所述磨砂块32露出所述砂轮底座31的端面具有金刚石颗粒、碳化硅颗粒或是金属颗粒。

通过上述描述可知，本实用新型技术方案提供的打磨设备中，通过在打磨盘表面增加非规律性几何纹理，使碳化硅晶片表面在机械研磨或抛光时，在碳化硅晶片表面达到均匀研磨，减弱特定位置出现的特定浅而宽的沟槽，提升碳化硅晶片表面品质，提高产成率。

基于上述实施例，本实用新型另一实施例还提供一种打磨盘的加工方法，所述加工方法采用上述实施例中所述的打磨设备，可以提升碳化硅晶片表面品质，提高产成率。如图6所示，图6为本实用新型实施例提供的一种打磨盘的加工方法示意图，所述加工方法包括：

步骤S11：在第一转动设备上安装砂轮，在第二转动设备上安装打磨盘；

步骤S12：将所述砂轮压合在所述打磨盘的表面，为所述打磨盘施加第一压力；

步骤S13：通过所述第一转动设备带动所述砂轮转动，通过所述第二转动装置带动所述打磨盘转动，以对所述打磨盘的表面进行打磨，在所述表面形成打磨纹理。打磨时间可以根据需求盘型及沟槽深度具体确定。

需要说明的是，所述砂轮的直径小于打磨盘的半径，砂轮和打磨盘表面抵接时，砂轮边缘和打磨盘中心具有预设间距，使得最终形成一个环形打磨区，该打磨区内具有非规律排布的几何打磨纹理。

其中，所述砂轮具有第一转速，所述打磨盘具有第二转速，所述第一转速与所述第二转速的比值可以为1.1：1至1.3：1；所述第一压力可以为10Kg-50Kg。

本实用新型实施例中，使用金属盘倒模生产出含有螺旋线的打磨盘，调整车刀轴，使其呈现一定的倾斜比例，确保打磨盘的盘型符合实际加工需求。在生产过程中，使用打磨盘加工碳化硅晶片，首先对打磨盘进行车面处理使打磨盘表面的盘型符合实际生产要求，面型处理完毕后，在打磨盘上放置打磨用的砂轮，并增加负载压力，设置压力为10kg～50kg，砂轮转速为12～40rpm，打磨盘转速为10～30rpm，打磨时间设置为5～30分钟，启动打磨程序，即可加工出符合要求的晶片，待程序结束后，使用水冲洗盘面，备用。

通过上述描述可知，本实用新型技术方案提供的打磨盘的加工方法，通过在第一转动设备上安装砂轮，在第二转动设备上安装打磨盘，砂轮与打磨盘的表面抵接，并为打磨盘施加第一压力，通过第一转动设备带动砂轮以第一转速转动，通过第二转动设备带动打磨盘以第二转速转动，以对打磨盘的表面进行打磨，使打磨盘表面形成非规律性几何纹理，使碳化硅晶片表面在机械研磨或抛光时达到均匀研磨，减弱特定位置出现的特定浅而宽的沟槽，提升碳化硅晶片表面品质，提高产成率。

基于上述实施例，本实用新型另一实施例还提供一种碳化硅晶片的加工方法，所述加工方法采用上述实施例中描述的打磨设备，可以提升碳化硅晶片表面品质，提高产成率。如图7所示，图7为本实用新型实施例提供的一种碳化硅晶片的加工方法示意图，所述加工方法包括：

步骤S21：在第一转动设备上安装支撑载体盘，所述支撑载体盘的表面安装固定有碳化硅晶片，在第二转动设备上安装具有打磨纹理的打磨盘；

步骤S22：将所述碳化硅晶片压合在所述打磨盘的表面，为所述打磨盘施加第二压力；即将碳化硅晶片置于上述打磨区内，以便于通过打磨纹理进行打磨，打磨时间可以根据需求盘型及沟槽深度具体确定。

步骤S23：通过所述第一转动设备带动所述支撑载体盘转动，通过第二转动装置带动所述打磨盘转动，以通过所述打磨盘具有所述打磨纹理的区域对所述碳化硅晶片进行研磨。

其中，所述支撑载体盘具有第三转速，所述打磨盘具有第四转速，所述第一转速与所述第二转速的比值可以为1.1：1至1.5：1；所述第二压力可以为50Kg-180Kg。

本实用新型实施例中，在生产过程中，使用打磨盘加工碳化硅晶片，首先对打磨盘进行车面处理使打磨盘表面的盘型符合实际生产要求，面型处理完毕后，在打磨盘上放置打磨用的支撑载体盘，在支撑载体盘上固定有碳化硅晶片，碳化硅晶片与打磨盘的表面贴合，增加负载压力，设置压力为50Kg-180Kg，支撑载体盘的转速为40～88rpm，打磨盘转速为30～80rpm，打磨时间设置为90～240分钟，启动加工程序，即可加工出符合要求的碳化硅晶片。

通过上述描述可知，本实用新型技术方案提供的碳化硅晶片的加工方法，通过在第一转动设备上安装支撑载体盘，在第二转动设备上安装打磨盘，通过第一转动设备带动支撑载体盘以第三转速转动，通过第二转动设备带动打磨盘以第四转速转动，以对打磨盘的表面进行打磨，使打磨盘表面形成非规律性几何纹理，使碳化硅晶片表面在机械研磨或抛光时达到均匀研磨，减弱特定位置出现的特定浅而宽的沟槽，提升碳化硅晶片表面品质，提高产成率。

本说明书中各个实施例采用递进、或并列、或递进和并列结合的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的加工方法而言，由于其与实施例公开的打磨设备相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见打磨设备部分说明即可。

需要说明的是，在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中设置的组件。

还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括上述要素的物品或者设备中还存在另外的相同要素。

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申请。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申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请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 (10)

1.一种打磨设备，其特征在于，所述打磨设备包括：

第一转动设备，所述第一转动设备用于安装砂轮，且能够带动所述砂轮转动，或所述第一转动设备用于安装支撑载体盘，且能够带动所述支撑载体盘转动；所述支撑载体盘用于安装碳化硅晶片；

第二转动设备，所述第二转动设备用于放置打磨盘，能够带动所述打磨盘沿其圆心轴线转动；

其中，所述打磨设备能够先通过所述第一转动设备安装所述砂轮，以对所述打磨盘表面进行打磨，再通过所述第一转动设备安装所述支撑载体盘，在所述支撑载体盘安装所述碳化硅晶片，以对所述碳化硅晶片进行机械研磨或抛光。

2.根据权利要求1所述的打磨设备，其特征在于，所述打磨设备用于在所述打磨盘背离所述第二转动设备的表面形成打磨纹理；

所述第一转动设备安装所述砂轮，使得所述砂轮与所述打磨盘的表面抵接，为所述打磨盘施加第一压力，控制所述砂轮以第一转速转动；

其中，所述第二转动设备在所述打磨盘的表面与所述砂轮抵接时，控制所述打磨盘以第二转速转动。

3.根据权利要求2所述的打磨设备，其特征在于，所述打磨设备用于基于具有所述打磨纹理的打磨盘，对碳化硅晶片进行研磨；

所述第一转动设备安装所述支撑载体盘，所述支撑载体盘朝向所述打磨盘的表面固定有所述碳化硅晶片，所述第一转动设备带动所述支撑载体盘与所述打磨盘的表面抵接，为所述打磨盘施加第二压力，控制所述支撑载体盘以第三转速转动；

其中，所述第二转动设备在所述打磨盘的表面与所述碳化硅晶片抵接时，控制所述打磨盘以第四转速转动。

4.根据权利要求1所述的打磨设备，其特征在于，所述第一转动设备包括：压头，所述压头具有安装凹槽，所述安装凹槽用于安装固定所述砂轮或是所述支撑载体盘。

5.根据权利要求1所述的打磨设备，其特征在于，所述砂轮包括：

砂轮底座，所述砂轮底座具有相对的第一表面和第二表面；

其中，所述第一表面具有用于安装固定在所述第一转动设备的凸起部，所述第二表面安装有多个磨砂块。

6.根据权利要求5所述的打磨设备，其特征在于，所述磨砂块为圆柱体，一端固定在所述砂轮底座中，另一端露出所述砂轮底座。

7.根据权利要求6所述的打磨设备，其特征在于，所述磨砂块露出所述砂轮底座的端面具有金刚石颗粒、碳化硅颗粒或是金属颗粒。

8.根据权利要求5所述的打磨设备，其特征在于，所述砂轮底座为碳化硅底座、陶瓷底座或是金属底座。

9.根据权利要求1所述的打磨设备，其特征在于，所述支撑载体盘具有相对的第三表面和第四表面；

其中，所述第三表面具有用于安装固定在所述第一转动设备的凸起部，所述第四表面具有至少一个安装固定碳化硅晶片的凹槽。

10.根据权利要求1所述的打磨设备，其特征在于，所述打磨盘为铜打磨盘、铁打磨盘或是合金打磨盘。

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