一种半导体基材单片双面磨抛装置及半导体基材磨抛设备的制作方法

1.本实用新型涉及晶片磨抛领域，特别是涉及一种半导体基材单片双面磨抛装置及半导体基材磨抛设备。


背景技术：

2.半导体材料经常需要打磨与抛光，而比如sic作为第三代半导体材料，性能优越，应用场景更广。作为一种多相陶瓷，sic的硬度仅次于金刚石，材质即硬且脆，加工难度很大，且sic具有si面与c面，两个面对磨抛平面度与表面粗糙度的要求并不同。
3.传统的双面磨抛设备不能为待磨抛的晶片的两面提供不同的磨抛策略，只能对晶片的两面进行相同的加工，这就使得对部分半导体材料，如sic的加工需要经过两次单独的磨抛或抛光程序，大大降低了晶片的生产效率。
4.因此，如何提升待处理晶片的磨抛效率，就成了本领域技术人员亟待解决的问题。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的是提供一种半导体基材单片双面磨抛装置及半导体基材磨抛设备，以解决现有技术中不能同时满足待处理晶片双面不同加工要求，导致生产效率底下的问题。
6.为解决上述技术问题，本实用新型提供一种半导体基材单片双面磨抛装置，包括上磨抛组件、下磨抛组件及晶片保持架；
7.所述晶片保持架包括固定机构，所述固定机构夹持待处理晶片，使所述待处理晶片的上表面及下表面暴露；
8.所述上磨抛组件设置于所述晶片保持架的上方，包括上磨抛盘及上驱动器；所述上驱动器带动所述上磨抛盘以第一速度转动，并对所述待处理晶片的上表面进行磨抛；
9.所述下磨抛组件设置于所述晶片保持架的下方，包括下磨抛盘及下驱动器；所述下驱动器带动所述下磨抛盘以第二速度转动，并对所述待处理晶片的下表面进行磨抛；
10.所述固定机构设置于所述上磨抛盘及所述下磨抛盘的重叠区域；所述上磨抛盘的目数与所述下磨抛盘的目数不同。
11.可选地，在所述的半导体基材单片双面磨抛装置中，所述半导体基材单片双面磨抛装置还包括磨抛盘修整器；
12.所述上磨抛盘及所述下磨抛盘不同轴；
13.所述磨抛盘修整器的刷头设置于所述上磨抛盘和/或所述下磨抛盘的非重叠区域。
14.可选地，在所述的半导体基材单片双面磨抛装置中，所述磨抛盘修整器的包括旋转基座、连接杆及所述刷头；
15.所述刷头及所述旋转基座分别连接于所述连接杆的两端；
16.所述旋转基座能在平行于对应的磨抛盘的平面内自转，带动所述刷头旋进或旋出
对应的磨抛盘的非重叠区域。
17.可选地，在所述的半导体基材单片双面磨抛装置中，所述上磨抛组件和/ 或所述下磨抛组件包括支撑旋转轴；
18.所述支撑旋转轴驱动对应的磨抛盘以所述支撑旋转轴为旋转中心转动，使对应的磨抛盘能够不与另一磨抛盘重叠。
19.可选地，在所述的半导体基材单片双面磨抛装置中，所述半导体基材单片双面磨抛装置包括单个第一磨抛组件、第一数量的第二磨抛组件及与所述第二磨抛组件对应的第一数量的固定机构。
20.可选地，在所述的半导体基材单片双面磨抛装置中，所述半导体基材单片双面磨抛装置还包括晶片自转驱动器；
21.所述晶片自转驱动器驱动所述晶片保持架，使所述待处理晶片自转。
22.一种半导体基材磨抛设备，所述半导体基材磨抛设备包括如上述任一种所述的半导体基材单片双面磨抛装置。
23.可选地，在所述的半导体基材磨抛设备中，所述半导体基材磨抛设备通过机械臂搬运所述待处理晶片。
24.可选地，在所述的半导体基材磨抛设备中，所述机械臂包括持物吸盘。
25.可选地，在所述的半导体基材磨抛设备中，所述半导体基材磨抛设备包括晶片清洗机。
26.本实用新型所提供的半导体基材单片双面磨抛装置，包括上磨抛组件、下磨抛组件及晶片保持架；所述晶片保持架包括固定机构，所述固定机构夹持待处理晶片，使所述待处理晶片的上表面及下表面暴露；所述上磨抛组件设置于所述晶片保持架的上方，包括上磨抛盘及上驱动器；所述上驱动器带动所述上磨抛盘以第一速度转动，并对所述待处理晶片的上表面进行磨抛；所述下磨抛组件设置于所述晶片保持架的下方，包括下磨抛盘及下驱动器；所述下驱动器带动所述下磨抛盘以第二速度转动，并对所述待处理晶片的下表面进行磨抛；所述固定机构设置于所述上磨抛盘及所述下磨抛盘的重叠区域；所述上磨抛盘的目数与所述下磨抛盘的目数不同。
27.本实用新型中，利用所述晶片保持架固定待磨抛的待处理晶片，并将待处理晶片的上下表面暴露在外，由所述上磨抛盘及所述下磨抛盘进行磨抛，而所述上磨抛盘及所述下磨抛盘不仅目数不同(也即磨粒的大小、密度不同)，还分别由所述上驱动器及所述下驱动器驱动，使所述待处理晶片的上下两表面能同时受到两种转速、表面粗糙度均不同的打磨处理，可在保证双面不同磨抛工艺的基础上，进行双面同时磨抛，大大提升了生产效率与加工精度。本实用新型同时还提供了一种具有上述有益效果的半导体基材磨抛设备。
附图说明
28.为了更清楚的说明本实用新型实施例或现有技术的技术方案，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的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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。
29.图1为本实用新型提供的半导体基材单片双面磨抛装置的一种具体实施方式的结
构示意图；
30.图2为本实用新型提供的半导体基材单片双面磨抛装置的一种具体实施方式的结构活动示意图；
31.图3为本实用新型提供的半导体基材单片双面磨抛装置的另一种具体实施方式的结构示意图；
32.图4为本实用新型提供的半导体基材单片双面磨抛装置的又一种具体实施方式的结构示意图；
33.图5至图7为本实用新型提供的半导体基材磨抛设备的多种具体实施方式的结构示意图；
34.图8为本实用新型提供的半导体基材磨抛设备的一种具体实施方式的结构活动示意图。
具体实施方式
35.为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
36.本实用新型的核心是提供一种半导体基材单片双面磨抛装置，其一种具体实施方式的结构示意图如图1所示，称其为具体实施方式一，包括上磨抛组件、下磨抛组件及晶片保持架10；
37.所述晶片保持架10包括固定机构11，所述固定机构11夹持待处理晶片，使所述待处理晶片的上表面及下表面暴露；
38.所述上磨抛组件设置于所述晶片保持架10的上方，包括上磨抛盘21及上驱动器；所述上驱动器带动所述上磨抛盘21以第一速度转动，并对所述待处理晶片的上表面进行磨抛；
39.所述下磨抛组件设置于所述晶片保持架10的下方，包括下磨抛盘31及下驱动器；所述下驱动器带动所述下磨抛盘31以第二速度转动，并对所述待处理晶片的下表面进行磨抛；
40.所述固定机构11设置于所述上磨抛盘21及所述下磨抛盘31的重叠区域；所述上磨抛盘21的目数与所述下磨抛盘31的目数不同。
41.所述磨抛盘可以作为抛光盘，也可以作为研磨盘，当上下磨抛盘设置不同固定磨粒时为研磨；当上下磨抛盘设置不同抛光垫时为抛光。另外，所述待处理晶片为半导体晶片，如si或sic或玻璃等材料。
42.作为一种优选实施方式，所述半导体基材单片双面磨抛装置还包括磨抛盘修整器；
43.所述上磨抛盘21及所述下磨抛盘31不同轴；
44.所述磨抛盘修整器的刷头41设置于所述上磨抛盘21和/或所述下磨抛盘 31的非重叠区域。
45.所述上磨抛盘21与所述下磨抛盘31应分别绕自己的中轴进行自旋转，完成磨抛任
务，本具体实施方式中的所述上磨抛盘21及所述下磨抛盘31不同轴即所述上磨抛盘21的旋转轴与所述下磨抛盘31的旋转轴不位于同一条直线上，而是互相平行的两直线。当然，若所述刷头41要达到对对应磨抛盘的修正效果，则所述刷头41应设置于对应的磨抛盘的磨抛面，也即所述上磨抛盘 21的下表面或所述下磨抛盘31的上表面。
46.所述非重叠区域与所述重叠区域相对，指对应的磨抛盘没有与其他磨抛盘重叠的区域。
47.可参考图1，所述磨抛盘修整器指对所述磨抛盘进行打磨与清洁的组件，可为所述上磨抛盘21及所述下磨抛盘31均配套装设，也可仅为其中一种磨抛盘装设，需要注意的是，结合图1可以看出，实际对所述待处理晶片进行打磨的区域为磨抛盘上的一圈环形区域，因此，所述刷头41也应设置在对应的打磨环形处，实现“磨抛-修整”的同时进行，在提高打磨质量的同时提升打磨质量。当然，在实际工作时，所述刷头41应紧贴对应的磨抛盘。同时，图2为图1对应的具体实施方式中的各个可动部件的旋转方向示意图。
48.更进一步地，所述磨抛盘修整器的包括旋转基座43、连接杆42及所述刷头41；
49.所述刷头41及所述旋转基座43分别连接于所述连接杆42的两端；
50.所述旋转基座43能在平行于对应的磨抛盘的平面内自转，带动所述刷头 41旋进或旋出对应的磨抛盘的非重叠区域。
51.进一步结合图1，所述旋转基座43可带动所述刷头41在与对应的磨抛盘平行的平面内以所述旋转基座43为旋转中心转动，这就使得所述刷头41可在对应的磨抛盘不同的环径上移动切换，大大提升了装置的泛用性，同时还可将所述刷头41旋出对应的磨抛盘的非重叠区域，方便装置的后期调试与维护。
52.另外，所述上磨抛组件和/或所述下磨抛组件包括支撑旋转轴50；
53.所述支撑旋转轴50驱动对应的磨抛盘以所述支撑旋转轴50为旋转中心转动，使对应的磨抛盘能够不与另一磨抛盘重叠。
54.在本优选实施方式中，磨抛盘可通过对应的支撑旋转轴50在平面内绕所述支撑旋转轴50做圆周或弧形运动，进而调整上下两磨抛盘的相对位置，还可进一步将两磨抛盘旋开，也即使两磨抛盘不再重叠，方便磨抛结束后取出所述待处理晶片，以及后续对应磨抛盘的维护保养，大大增加了装置的易用性。
55.需要注意的是，本技术中的驱动器均未在附图中画出，驱动器可直接安装在对应的被驱动组件处，也可通过轴承或传动杆等装置设置于远端。
56.本实用新型所提供的半导体基材单片双面磨抛装置，包括上磨抛组件、下磨抛组件及晶片保持架10；所述晶片保持架10包括固定机构11，所述固定机构11夹持待处理晶片，使所述待处理晶片的上表面及下表面暴露；所述上磨抛组件设置于所述晶片保持架10的上方，包括上磨抛盘21及上驱动器；所述上驱动器带动所述上磨抛盘21以第一速度转动，并对所述待处理晶片的上表面进行磨抛；所述下磨抛组件设置于所述晶片保持架10的下方，包括下磨抛盘31及下驱动器；所述下驱动器带动所述下磨抛盘31以第二速度转动，并对所述待处理晶片的下表面进行磨抛；所述固定机构11设置于所述上磨抛盘 21及所述下磨抛盘31的重叠区域；所述上磨抛盘21的目数与所述下磨抛盘 31的目数不同。本实用新型中，利用所述晶片保持架10固定待磨抛的待处理晶片，并将待处理晶片的上下表面暴露在外，由所述上磨抛盘21及所述下磨抛盘31进行磨抛，而所述上磨抛盘21及所述下磨抛盘31不仅目
数不同(也即磨粒的大小、密度不同)，还分别由所述上驱动器及所述下驱动器驱动，使所述待处理晶片的上下两表面能同时受到两种转速、表面粗糙度均不同的打磨处理，可在保证双面不同磨抛工艺的基础上，进行双面同时磨抛，大大提升了生产效率与加工精度。
57.在上述具体实施方式的基础上，进一步对磨抛组件的数量做限定，得到具体实施方式二，其结构示意图如图3所示，包括上磨抛组件、下磨抛组件及晶片保持架10；
58.所述晶片保持架10包括固定机构11，所述固定机构11夹持待处理晶片，使所述待处理晶片的上表面及下表面暴露；
59.所述上磨抛组件设置于所述晶片保持架10的上方，包括上磨抛盘21及上驱动器；所述上驱动器带动所述上磨抛盘21以第一速度转动，并对所述待处理晶片的上表面进行磨抛；
60.所述下磨抛组件设置于所述晶片保持架10的下方，包括下磨抛盘31及下驱动器；所述下驱动器带动所述下磨抛盘31以第二速度转动，并对所述待处理晶片的下表面进行磨抛；
61.所述固定机构11设置于所述上磨抛盘21及所述下磨抛盘31的重叠区域；所述上磨抛盘21的目数与所述下磨抛盘31的目数不同；
62.所述半导体基材单片双面磨抛装置包括单个第一磨抛组件、第一数量的第二磨抛组件及与所述第二磨抛组件对应的第一数量的固定机构11。
63.本具体实施方式与上述具体实施方式的不同之处在于，本具体实施方式中的两种磨抛组件数量不同，其中一种只有一个，另一种为多个，其余结构均与上述具体实施方式相同，在此不再展开赘述。
64.本具体实施方式中，改变了磨抛组件的数量，具体可参照图3，所述第一磨抛组件及所述第二磨抛组件分别指所述上磨抛组件及所述下磨抛组件，图3 中的具体实施方式即为一个下磨抛组件与两个上磨抛组件构成的半导体基材单片双面磨抛装置，所述第一磨抛组件分别与两个第二磨抛组件形成两个重叠区域，而每个重叠区域都设置了一个所述晶片保持架10用于固定所述待处理晶片，本具体实施方式可以使同时磨抛的晶片数量倍增，大大提升了生产效率。
65.另外，所述晶片保持架10也可以不和所述重叠区域一一对应，继续以图 3举例，也可以单个包括两个固定机构11的晶片保持架10，可根据实际需要作选择。
66.在上述具体实施方式的基础上，进一步对所述晶片保持架10做改进，得到具体实施方式三，其结构示意图如图4所示，包括上磨抛组件、下磨抛组件及晶片保持架10；
67.所述晶片保持架10包括固定机构11，所述固定机构11夹持待处理晶片，使所述待处理晶片的上表面及下表面暴露；
68.所述上磨抛组件设置于所述晶片保持架10的上方，包括上磨抛盘21及上驱动器；所述上驱动器带动所述上磨抛盘21以第一速度转动，并对所述待处理晶片的上表面进行磨抛；
69.所述下磨抛组件设置于所述晶片保持架10的下方，包括下磨抛盘31及下驱动器；所述下驱动器带动所述下磨抛盘31以第二速度转动，并对所述待处理晶片的下表面进行磨抛；
70.所述固定机构11设置于所述上磨抛盘21及所述下磨抛盘31的重叠区域；所述上磨
抛盘21的目数与所述下磨抛盘31的目数不同；
71.所述半导体基材单片双面磨抛装置还包括晶片自转驱动器12；
72.所述晶片自转驱动器12驱动所述晶片保持架10，使所述待处理晶片自转。
73.本具体实施方式与上述具体实施方式的不同之处在于，本具体实施方式中添加对应的组件使所述待处理晶片能够自转，其余结构均与上述具体实施方式相同，在此不再展开赘述。
74.详见图4，本具体实施方式中，为所述晶片保持架10增设了所述晶片自转驱动器12，增设所述晶片自转驱动器12的晶片保持架10可使所述待处理晶片进行自转，保证所述待处理晶片上各个部位均得到均匀充分磨抛，而不会因为所述上磨抛盘21或所述下磨抛盘31上的区域缺陷导致废片，大大提升了产品的良率与生产效率。
75.当然，既然所述晶片保持架10需要进行旋转，则为了保证旋转稳定性与空间适应性，所述晶片保持架10的形状也可进行变更，如图4中采用圆形的晶片保持架10，当然，也可根据实际需要自行调整。
76.本实用新型还提供了一种半导体基材磨抛设备，图结构示意图如图5至图8所示，所述半导体基材磨抛设备包括如上述任一种所述的半导体基材单片双面磨抛装置。
77.可选地，在所述的半导体基材磨抛设备中，所述半导体基材磨抛设备通过机械臂100搬运所述待处理晶片。机械臂100执行效率高，可编程以便随时更改流程，使用灵活，泛用性强。
78.更进一步地，在所述的半导体基材磨抛设备中，所述机械臂100包括持物吸盘。所述机械臂100通过所述持物吸盘搬运待处理晶片，避免了搬运过程中对待处理晶片造成损伤，同时降低了抓取时的对准难度，提高了生产效率与成品良品率。
79.可选地，在所述的半导体基材磨抛设备中，所述半导体基材磨抛设备包括晶片清洗机200。所述晶片清洗机200可对磨抛后的待处理晶片进行清洗，以便去除镜片表面的污染物，同时对机械臂100进行清洗，避免后续污染。
80.图5至图7为前文中具体实施方式一至三各自对应的半导体基材磨抛设备的结果示意图，图8为图7对应的具体实施方式的待处理晶片的运输步骤示意图(图7中虚线围成的弧形为所述刷头41的活动范围)。在所述半导体基材磨抛设备中，还包括用于将所述待处理晶片从晶圆盒001取出后的中心预定位 002，为整个半导体基材单片双面磨抛装置供能的电柜003，安置所述机械臂 100，使所述机械臂100在其上运动的轨道004，以及盛放所述待处理晶片的晶圆盒001，在图5至图7所示的具体实施方式中，所述晶片清洗机200被分为晶片背面及机械臂100清洗机、晶片正面清洗机两部分，经过清洗后的所述待处理晶片还会进一步进行甩干处理。
81.本实用新型所提供的半导体基材单片双面磨抛装置，包括上磨抛组件、下磨抛组件及晶片保持架10；所述晶片保持架10包括固定机构11，所述固定机构11夹持待处理晶片，使所述待处理晶片的上表面及下表面暴露；所述上磨抛组件设置于所述晶片保持架10的上方，包括上磨抛盘21及上驱动器；所述上驱动器带动所述上磨抛盘21以第一速度转动，并对所述待处理晶片的上表面进行磨抛；所述下磨抛组件设置于所述晶片保持架10的下方，包括下磨抛盘31及下驱动器；所述下驱动器带动所述下磨抛盘31以第二速度转动，并对所述待处理晶片的下表面进行磨抛；所述固定机构11设置于所述上磨抛盘 21及所述下磨抛盘
31的重叠区域；所述上磨抛盘21的目数与所述下磨抛盘 31的目数不同。本实用新型中，利用所述晶片保持架10固定待磨抛的待处理晶片，并将待处理晶片的上下表面暴露在外，由所述上磨抛盘21及所述下磨抛盘31进行磨抛，而所述上磨抛盘21及所述下磨抛盘31不仅目数不同(也即磨粒的大小、密度不同)，还分别由所述上驱动器及所述下驱动器驱动，使所述待处理晶片的上下两表面能同时受到两种转速、表面粗糙度均不同的打磨处理，可在保证双面不同磨抛工艺的基础上，进行双面同时磨抛，大大提升了生产效率与加工精度。
82.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
83.需要说明的是，在本说明书中，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过程、方法、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过程、方法、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，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
84.以上对本实用新型所提供的半导体基材单片双面磨抛装置及半导体基材磨抛设备进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。