一种超薄衬底的制备装置的制作方法

1.本发明涉及超薄衬底加工技术领域，更具体地说，它涉及一种超薄衬底的制备装置。


背景技术：

2.碳化硅单晶材料因其自身宽禁带、高热导率、高击穿电场及高抗辐射能力等特点，其制成的半导体器件能够满足对当今对高功率和强辐射器件的需求，是制备高温、高频、高功率和抗辐射器件的理想衬底材料，并在混合动力汽车、高压输电、led照明和航天航空等领域崭露头角，而生长高质量的碳化硅晶体则是实现这些碳化硅基器件的优异性能的基础。
3.通常利用金刚石减薄砂轮随碳化硅衬底进行研磨，然而现有的超薄衬底的制备装置在对晶圆底衬进行打磨过程中，不能同步对晶圆底衬的上下表面进行降温处理，因此晶圆底衬的上下表面存在温差，因此在一定程度上影响晶圆底衬的性能。


技术实现要素：

4.针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种超薄衬底的制备装置。
5.为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
6.一种超薄衬底的制备装置，包括：
7.底座；
8.承载板，所述承载板上固定连接有第一吸盘，将晶圆底衬放置在第一吸盘上，通过第一吸盘对晶圆底衬进行吸附固定；
9.打磨块，所述打磨块活动连接在承载板的上方，打磨块与晶圆底衬接触后，打磨块转动实现对晶圆底衬进行打磨；
10.装液箱，所述装液箱固定连接在底座的上方，所述装液箱内连通有喷液管，在打磨块对晶圆底衬进行打磨时，装液箱内部的冷却液通过喷液管喷向晶圆底衬上表面，冷却液对晶圆底衬上表面进行降温处理；
11.其中，所述底座的内部固定连接有收集箱，所述收集箱的顶部开设有进液孔，所述收集箱的内部固定连接有隔板，所述隔板的进口处安装有单向阀，所述收集箱的内部移动连接有挤压板，所述承载板上固定连接有出液管，晶圆底衬上表面进行降温的冷却液通过进液孔、隔板上的进口流至收集箱内部，挤压板在收集箱内移动将收集箱内部的冷却液挤压至出液管，通过出液管喷向晶圆底衬的下表面，即对晶圆底衬下表面进行降温处理；
12.相变块，所述挤压板的侧壁上固定连接有锁紧框，所述相变块锁紧在锁紧框的内部，相变块对收集箱内部的冷却液进行降温处理。
13.优选地，所述底座的上表面固定连接有l形支板，所述l形支板上固定连接有第一气动伸缩杆，所述第一气动伸缩杆的移动端固定连接有第一驱动电机，所述第一驱动电机的驱动轴与打磨块固定连接。
14.优选地，所述底座上固定连接有支撑杆，所述支撑杆上固定连接有固定环，所述固定环的外侧壁固定连接有第二驱动电机，所述第二驱动电机的驱动轴穿过固定环的侧壁并与承载板固定连接，所述喷液管固定连接在固定环的内侧壁。
15.优选地，所述装液箱顶端的进液口处设置有堵液块。
16.优选地，所述喷液管与装液箱之间通过中间管连通，所述中间管上安装有第一控制阀。
17.优选地，所述底座上固定连接有第二气动伸缩杆，所述第二气动伸缩杆的移动端固定连接有t形板，所述t形板上固定连接有移动杆，所述移动杆的一端穿过底座的侧壁并固定连接有清洁板，所述清洁板的下表面与进液孔接触，所述底座开设有收集槽，所述收集槽位于进液孔的外周。
18.优选地，所述挤压板上固定连接有活动杆，所述活动杆的一端穿过底座的侧壁并与t形板固定连接。
19.优选地，所述收集箱连通有第一管，所述第一管与出液管之间通过第二管连通，所述第二管上安装有第二控制阀。
20.优选地，所述承载板上开设有进液空间，所述进液空间内密封移动连接有活移块，所述活移块上固定连接有顶起杆，所述顶起杆的上端穿过进液空间的侧壁并位于承载板的上方，所述进液空间与第一管之间通过第三管连通，所述第三管上安装有第三控制阀。
21.优选地，所述锁紧框的内侧壁固定连接有弹性锁紧垫，所述收集箱的侧壁上开设有换料孔，所述换料孔内密封移动连接有阻挡板，所述阻挡板上固定连接有相连杆，所述相连杆上固定连接有移块，所述移块上固定连接有弹簧，所述弹簧上固定连接有连接块，所述连接块固定连接在底座上；
22.所述底座上固定连接有第三气动伸缩杆，所述第三气动伸缩杆的移动端固定连接有换料板，所述换料板上固定连接有第二吸盘。
23.与现有技术相比，本发明具备以下有益效果：
24.本发明中，通过设置喷液管和出液管，因此在对晶圆底衬打磨过程中，实现了对晶圆底衬上下表面的降温处理，打开第一控制阀，使装液箱内部的冷却液通过中间管、喷液管流至晶圆底衬上表面，由于在打磨块对晶圆底衬上表面打磨的过程中将会产生热量，因此通过冷却液实现降温冷却，打开第二控制阀，在挤压板对收集箱内部的冷却液进行挤压时，使收集箱内部的冷却液通过第一管、第二管排至出液管，由于出液管的出液口朝向晶圆底衬的下表面，从而实现对晶圆底衬下表面的冷却作用，因此在打磨块对晶圆底衬打磨过程中，同时实现对晶圆底衬上下表面进行冷却，使晶圆底衬的上下表面温度保持一致，防止晶圆底衬上表面温度不一样，影响晶圆底衬的性能，同时在晶圆底衬的上下表面都喷冷却液，提高了降温效果。
附图说明
25.图1为本发明提出一种超薄衬底的制备装置的示意图；
26.图2为本发明提出一种超薄衬底的制备装置中固定环和承载板的连接示意图；
27.图3为本发明提出一种超薄衬底的制备装置中承载板的内部示意图；
28.图4为本发明提出一种超薄衬底的制备装置中底座的内部示意图；
29.图5为图4中a处的局部放大图；
30.图6为图4中b处的局部放大图。
31.1、底座；2、承载板；3、第一吸盘；4、装液箱；5、喷液管；6、收集箱；7、进液孔；8、隔板；9、单向阀；10、挤压板；11、出液管；12、相变块；13、锁紧框；14、l形支板；15、第一气动伸缩杆；16、第一驱动电机；17、支撑杆；18、固定环；19、第二驱动电机；20、堵液块；21、中间管；22、第一控制阀；23、第二气动伸缩杆；24、t形板；25、移动杆；26、清洁板；27、清洁板；28、活动杆；29、第一管；30、第二管；31、第二控制阀；32、进液空间；33、活移块；34、顶起杆；35、第三管；36、第三控制阀；37、弹性锁紧垫；38、换料孔；39、阻挡板；40、相连杆；41、移块；42、弹簧；43、连接块；44、第三气动伸缩杆；45、换料板；46、第二吸盘；47、打磨块。
具体实施方式
32.参照图1至图6，实施例一对本发明提出的一种超薄衬底的制备装置做进一步说明。
33.一种超薄衬底的制备装置，包括：
34.底座1；
35.承载板2，承载板2上固定连接有第一吸盘3，将晶圆底衬放置在第一吸盘3上，通过第一吸盘3对晶圆底衬进行吸附固定；
36.打磨块47，打磨块47活动连接在承载板2的上方，打磨块47与晶圆底衬接触后，打磨块47转动实现对晶圆底衬进行打磨；
37.装液箱4，装液箱4固定连接在底座1的上方，装液箱4内连通有喷液管5，在打磨块47对晶圆底衬进行打磨时，装液箱4内部的冷却液通过喷液管5喷向晶圆底衬上表面，冷却液对晶圆底衬上表面进行降温处理；
38.其中，底座1的内部固定连接有收集箱6，收集箱6的顶部开设有进液孔7，收集箱6的内部固定连接有隔板8，隔板8的进口处安装有单向阀9，收集箱6的内部移动连接有挤压板10，承载板2上固定连接有出液管11，晶圆底衬上表面进行降温的冷却液通过进液孔7、隔板8上的进口流至收集箱6内部，挤压板10在收集箱6内移动将收集箱6内部的冷却液挤压至出液管11，通过出液管11喷向晶圆底衬的下表面，即对晶圆底衬下表面进行降温处理，通过单向阀9的设置只允许隔板8上方的冷却液流至隔板8的下方，不允许隔板8下方的冷却液流至隔板8的上方；
39.相变块12，挤压板10的侧壁上固定连接有锁紧框13，相变块12锁紧在锁紧框13的内部，相变块12对收集箱6内部的冷却液进行降温处理。
40.底座1的上表面固定连接有l形支板14，l形支板14上固定连接有第一气动伸缩杆15，第一气动伸缩杆15的移动端固定连接有第一驱动电机16，第一驱动电机16的驱动轴与打磨块47固定连接，第一气动伸缩杆15工作实现第一驱动电机16和打磨块47在竖直方向移动，工作人员将需要进行打磨的晶圆底衬放置在第一吸盘3上，通过第一吸盘3对晶圆底衬进行吸附锁紧，第一气动伸缩杆15工作实现第一驱动电机16和打磨块47向下移动，直至打磨块47与晶圆底衬上表面接触，第一驱动电机16工作实现打磨块47转动，在打磨块47转动的过程中实现对晶圆底衬上表面的打磨处理。
41.底座1上固定连接有支撑杆17，支撑杆17上固定连接有固定环18，固定环18的外侧
壁固定连接有第二驱动电机19，第二驱动电机19的驱动轴穿过固定环18的侧壁并与承载板2固定连接，喷液管5固定连接在固定环18的内侧壁，通过支撑杆17的设置实现固定环18固定连接在底座1上，第二驱动电机19工作实现承载板2转动，在承载板2转动的过程中实现第一吸盘3转动，从而调整了晶圆底衬的角度，在对晶圆底衬打磨之后，由于晶圆底衬的上表面还残留有冷却液，在打磨块47与晶圆底衬脱离时，第二驱动电机19工作实现晶圆底衬为倾斜状态，从而实现晶圆底衬上表面残留的冷却液滑落下来。
42.装液箱4顶端的进液口处设置有堵液块20，当需要在装液箱4内添加冷却液时，工作人员将堵液块20从装液箱4顶端的进液口抽拉出来，之后将冷却液通过装液箱4顶端的进液口注入装液箱4的内部，达到对装液箱4内添加冷却液的目的。
43.喷液管5与装液箱4之间通过中间管21连通，中间管21上安装有第一控制阀22，打开第一控制阀22，使装液箱4内部的冷却液通过中间管21、喷液管5流至晶圆底衬上表面，由于在打磨块47对晶圆底衬上表面打磨的过程中将会产生热量，因此通过冷却液实现降温冷却。
44.底座1上固定连接有第二气动伸缩杆23，第二气动伸缩杆23的移动端固定连接有t形板24，t形板24上固定连接有移动杆25，移动杆25的一端穿过底座1的侧壁并固定连接有清洁板26，清洁板26的下表面与进液孔7接触，底座1开设有27，收集槽27位于进液孔7的外周，由于在打磨块47对晶圆底衬打磨过程中将会产生磨削屑，冷却液将磨削屑冲洗至进液孔7的上方，第二气动伸缩杆23工作通过t形板24、移动杆25实现清洁板26移动，在清洁板26移动的过程中将进液孔7上方的磨削屑推移至收集槽27内，通过收集槽27实现对磨削屑的收集，同时也防止磨削屑在进液孔7上方使进液孔7堵塞。
45.挤压板10上固定连接有活动杆28，活动杆28的一端穿过底座1的侧壁并与t形板24固定连接，在第二气动伸缩杆23工作时通过t形板24实现活动杆28移动，在活动杆28移动的过程中实现挤压板10移动，挤压板10在收集箱6内移动实现挤压收集箱6内部收集的冷却液。
46.收集箱6连通有第一管29，第一管29与出液管11之间通过第二管30连通，第二管30上安装有第二控制阀31，打开第二控制阀31，在挤压板10对收集箱6内部的冷却液进行挤压时，使收集箱6内部的冷却液通过第一管29、第二管30排至出液管11，由于出液管11的出液口朝向晶圆底衬的下表面，从而实现对晶圆底衬下表面的冷却作用，因此在打磨块47对晶圆底衬打磨过程中，同时实现对晶圆底衬上下表面进行冷却，使晶圆底衬的上下表面温度保持一致，防止晶圆底衬上表面温度不一样，影响晶圆底衬的性能，同时在晶圆底衬的上下表面都喷冷却液，提高了降温效果。
47.承载板2上开设有进液空间32，进液空间32内密封移动连接有活移块33，活移块33上固定连接有顶起杆34，顶起杆34的上端穿过进液空间32的侧壁并位于承载板2的上方，进液空间32与第一管29之间通过第三管35连通，第三管35上安装有第三控制阀36，打开第三控制阀36，在挤压板10对收集箱6内部的冷却液进行挤压时，使收集箱6内部的冷却液通过第一管29、第三管35流至进液空间32的内部，由于进液空间32内部冷却液的增多，从而通过冷却液的液压力实现活移块33向上移动，在活移块33向上移动的过程中实现顶起杆34向上移动，同时第一吸盘3为真空吸盘，在第一吸盘3停止工作的过程中停止对晶圆底衬的吸附，在顶起杆34向上移动的过程中将晶圆底衬向上顶起，便于工作人员取出加工后的晶圆底
衬。
48.锁紧框13的内侧壁固定连接有弹性锁紧垫37，收集箱6的侧壁上开设有换料孔38，换料孔38内密封移动连接有阻挡板39，阻挡板39上固定连接有相连杆40，相连杆40上固定连接有移块41，移块41上固定连接有弹簧42，弹簧42上固定连接有连接块43，连接块43固定连接在底座1上，弹性锁紧垫37的材料为弹性锁紧材料，通过弹性锁紧垫37实现将相变块12锁紧在锁紧框13的内部，相变块12的材料为相变材料，相变材料是指温度不变的情况下而改变物质状态并能提供潜热的物质。转变物理性质的过程称为相变过程，这时相变材料将吸收或释放大量的潜热，由于流至收集箱6内部的冷却液含有一部分热量，因此相变块12在收集箱6的内部达到了降温目的，当相变块12的温度较高需要更换新的相变块12对收集箱6内部的冷却液进行降温处理时，挤压板10在收集箱6内部移动直至锁紧框13移动至换料孔38的内部，通过锁紧框13将阻挡板39推移至收集箱6的外侧，由于锁紧框13在换料孔38内时也起到了密封作用，在锁紧框13内部的相变块12位于收集箱6的外部，从而便于对相变块12进行更换；
49.底座1上固定连接有第三气动伸缩杆44，第三气动伸缩杆44的移动端固定连接有换料板45，换料板45上固定连接有第二吸盘46，工作人员将新的相变块12放置在第二吸盘46上，通过第二吸盘46实现了对新相变块12的吸附锁紧，工作人员手动推动弹性锁紧垫37使弹性锁紧垫37发生弹性形变，从而便于取出锁紧框13内需要更换的相变块12，之后第三气动伸缩杆44工作通过换料板45、第二吸盘46实现新的相变块12向上移动，直至新的相变块12位于锁紧框13的内部，从而在锁紧框13内部更换新的相变块12。
50.工作原理：工作人员将需要进行打磨的晶圆底衬放置在第一吸盘3上，通过第一吸盘3对晶圆底衬进行吸附锁紧，第一气动伸缩杆15工作实现第一驱动电机16和打磨块47向下移动，直至打磨块47与晶圆底衬上表面接触，第一驱动电机16工作实现打磨块47转动，在打磨块47转动的过程中实现对晶圆底衬上表面的打磨处理。
51.打开第一控制阀22，使装液箱4内部的冷却液通过中间管21、喷液管5流至晶圆底衬上表面，由于在打磨块47对晶圆底衬上表面打磨的过程中将会产生热量，因此通过冷却液实现降温冷却。
52.由于在打磨块47对晶圆底衬打磨过程中将会产生磨削屑，冷却液将磨削屑冲洗至进液孔7的上方，第二气动伸缩杆23工作通过t形板24、移动杆25实现清洁板26移动，在清洁板26移动的过程中将进液孔7上方的磨削屑推移至收集槽27内，通过收集槽27实现对磨削屑的收集，同时也防止磨削屑在进液孔7上方使进液孔7堵塞。
53.打开第二控制阀31，在挤压板10对收集箱6内部的冷却液进行挤压时，使收集箱6内部的冷却液通过第一管29、第二管30排至出液管11，由于出液管11的出液口朝向晶圆底衬的下表面，从而实现对晶圆底衬下表面的冷却作用，因此在打磨块47对晶圆底衬打磨过程中，同时实现对晶圆底衬上下表面进行冷却，使晶圆底衬的上下表面温度保持一致，防止晶圆底衬上表面温度不一样，影响晶圆底衬的性能，同时在晶圆底衬的上下表面都喷冷却液，提高了降温效果。
54.打开第三控制阀36，在挤压板10对收集箱6内部的冷却液进行挤压时，使收集箱6内部的冷却液通过第一管29、第三管35流至进液空间32的内部，由于进液空间32内部冷却液的增多，从而通过冷却液的液压力实现活移块33向上移动，在活移块33向上移动的过程
中实现顶起杆34向上移动，同时第一吸盘3为真空吸盘，在第一吸盘3停止工作的过程中停止对晶圆底衬的吸附，在顶起杆34向上移动的过程中将晶圆底衬向上顶起，便于工作人员取出加工后的晶圆底衬。
55.由于流至收集箱6内部的冷却液含有一部分热量，因此相变块12在收集箱6的内部达到了降温目的，当相变块12的温度较高需要更换新的相变块12对收集箱6内部的冷却液进行降温处理时，挤压板10在收集箱6内部移动直至锁紧框13移动至换料孔38的内部，通过锁紧框13将阻挡板39推移至收集箱6的外侧，由于锁紧框13在换料孔38内时也起到了密封作用，在锁紧框13内部的相变块12位于收集箱6的外部，从而便于对相变块12进行更换。
56.工作人员将新的相变块12放置在第二吸盘46上，通过第二吸盘46实现了对新相变块12的吸附锁紧，工作人员手动推动弹性锁紧垫37使弹性锁紧垫37发生弹性形变，从而便于取出锁紧框13内需要更换的相变块12，之后第三气动伸缩杆44工作通过换料板45、第二吸盘46实现新的相变块12向上移动，直至新的相变块12位于锁紧框13的内部，从而在锁紧框13内部更换新的相变块12。
57.以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。