本发明专利技术涉及一种硅片减薄装置和用于单晶硅片的减薄加工工艺，所述硅片减薄装置的研削部设有导液围堰，研削台内设有上、下两腔体，依次完成废液的收集与排放、废液的分离与冷却液的回收，废屑可集中处理、冷却液经纯化供后续减薄作业循环使用，多次加工后可将研削盘抬升、对研削台进行整体清洗，减少减薄装置的非加工作业时间；砂轮部采用伸缩式粗精磨砂轮组，可以精准、快速地切换和控制精磨砂轮的伸缩动作，进一步改善硅片表面粗糙度，使其接近或达到专用精磨设备所加工的硅片表面水平，节约设备与生产成本。约设备与生产成本。约设备与生产成本。
【技术实现步骤摘要】
一种硅片减薄装置和用于单晶硅片的减薄加工工艺
[0001]本专利技术属于半导体硅片加工
，具体涉及一种硅片减薄装置和用于单晶硅片的减薄加工工艺。
技术介绍
[0002]自然界中有大量二氧化硅，可供提取为高纯度单晶硅，单晶硅因形态结构好、物理性能稳定，常被用来作为衬底材料。目前有超过95％的半导体功率器件和99％以上的集成电路均采用单晶硅作衬底。为降低制造成本、提高硅片产量，国内外厂商有制造大尺寸硅片的趋向：如现有产线硅片直径为8
″
，新投产或计划投产为12
″
硅片。
[0003]厂商通常由一系列加工设备以提高大尺寸硅片的表面质量和精度，如切片、研削、抛光和检测等。研削工序可大量去除切割片多余厚度，并在一定程度上提高硅片表面质量。
[0004]目前，主流研削工艺分为研磨、减薄两大类：研磨设备多采用铸铁盘，盘体上设有行星轮、太阳轮和多个承载盘，每个承载盘内放置多个切割片，根据所设定程序，进行自转或绕太阳轮公转，上下磨盘同时对其进行磨削加工；减薄工艺为单片加工，设备采用金刚石砂轮，对硅片表面进行研削加工，采用机械手将硅片取出、翻转，再进行背面加工。
[0005]国内各厂家根据自身实际条件和技术水平，选取最合适的研削工艺。如选择减薄工艺，虽然加工过程需人工调整、技术含量较高，但单片加工易于控制、切削液无化学成分，加工后产品的稳定性、排废及环保均有保证。现已有专利提出减薄工艺相关装置及方法，例如，现有技术CN111761505A提出一种硅片双面磨削设备及其生产工艺，CN111775001A提出一种用于控制晶圆磨削面形的磨削设备，二者在原有减薄工艺上进行改进，采用大尺寸研削盘，同盘可进行多个硅片的减薄加工，通过自转离心力将磨削杂质清除，或通过角度调节装置控制硅片的磨削面型。上述现有技术的磨削设备，设备设有单一型号的砂轮，加工精度有限，通常需要新增单面精磨设备进一步提高硅片表面质量；还存在废屑处理效果不佳、耗时费劲，影响生产效率等问题。
[0006]因此，需要一种高效排液(屑)、集粗磨和精磨功能于一体的减薄装置及硅片减薄加工工艺，在控制产线设备数量、成本的基础上，得到高质量硅片产品。
技术实现思路
[0007]为解决上述现有技术存在的问题，本专利技术的目的在于提供了一种硅片减薄装置，通过对装置结构的优化设计和砂轮组的改进，实现高效排液(屑)，以及提高硅片的加工质量和精度，从而高效地加工出高质量的硅片。
[0008]本专利技术的另一目的在于提供利用这种减薄装置进行单晶硅片的减薄加工工艺。
[0009]为实现以上专利技术目的，本专利技术采用如下的技术方案：
[0010]一种硅片减薄装置，所述硅片减薄装置包括研削部和砂轮部；
[0011]所述研削部包括研削底座、研削台、研削主轴、研削盘和导液围堰；所述研削底座位于最底部；所述研削台同轴安装在所述研削底座上，所述研削台的边缘位置设有排屑孔；
所述研削主轴同轴穿过所述研削底座和所述研削台；所述研削盘与所述研削主轴的端面平齐并固接，可随所述研削主轴升降，所述研削主轴降至最低时所述研削盘恰好坐落于所述研削台的表面；所述导液围堰位于所述研削盘的外围，所述导液围堰的顶端面高出所述研削盘的端面，在所述导液围堰的底部与所述研削台的排屑孔对应位置处设有导液孔；
[0012]所述砂轮部包括砂轮轴、砂轮盘和砂轮组；所述砂轮轴下端套有砂轮盘，所述砂轮组固结于所述砂轮盘下端。
[0013]在一个具体的实施方案中，所述研削盘为薄圆盘状，由4块大小完全相同的不锈钢板组成。
[0014]在一个具体的实施方案中，所述研削台四周均匀分布的排屑孔呈圆周向30
°
间隔均布，所述排屑孔位于所述研削盘的外围，将夹杂废屑的冷却液排出；优选地，所述导液围堰的导液孔不贯通所述导液围堰侧壁。
[0015]在一个具体的实施方案中，所述研削台内分为互相连通的研削上腔体和研削下腔体，所述研削上腔体设有集液器，用于废液的收集与排放，所述排屑孔与所述集液器连通；所述研削下腔体设有过滤板及冷却液和废屑收集机构，用于废液、废屑的过滤与回收。
[0016]在一个具体的实施方案中，所述砂轮组由18个粗磨砂轮和18个精磨砂轮组成，交替均匀分布在砂轮部砂轮盘下方；优选地，所述粗磨砂轮为固定式，所述精磨砂轮为可伸缩式，精磨加工时，放置在所述砂轮盘槽体中的所述精磨砂轮伸出，对硅片表面进行加工，精磨加工完成后，精磨砂轮缩回至所述砂轮盘槽体中。
[0017]在一个具体的实施方案中，所述粗磨砂轮为陶瓷结合剂金刚石砂轮，优选地，所述陶瓷结合剂金刚石砂轮的中等金刚石磨料体积含量为12％～16％；所述精磨砂轮为立方氮化硼砂轮，优选地，所述立方氮化硼砂轮的磨料体积含量为18％～22％。
[0018]在一个具体的实施方案中，采用微驱动系统实现精磨砂轮的伸缩运动，所述微驱动系统由总控制器PLC、伺服驱动器和伺服电机组成。
[0019]另一方面，一种用于单晶硅片的减薄加工工艺，采用前述的硅片减薄装置进行硅片研削加工。
[0020]在一个具体的实施方案中，所述的减薄加工工艺，包括以下步骤：利用砂轮部粗磨砂轮对真空吸附于研削台表面的硅片进行加工，根据程序设定，电机传递动力给研削主轴，研削主轴带动研削盘使夹持的硅片顺时针或逆时针自转，砂轮部砂轮轴带动砂轮组逆时针或顺时针自转，同时沿砂轮轴轴向进给，硅片与砂轮部砂轮组旋转方向相反，砂轮部砂轮组外径至少与硅片外径相等，砂轮组外周边缘始终通过硅片中心，利用安装在砂轮盘下端的砂轮组对其进行减薄加工。
[0021]在一个具体的实施方案中，所述的减薄加工工艺，包括以下步骤：
[0022]1)粗磨研削：利用砂轮部粗磨砂轮对真空吸附于研削台表面的硅片进行粗磨加工；
[0023]2)精磨研削：伸出精磨砂轮，利用精磨砂轮对对真空吸附于研削台表面的硅片进行精磨加工；
[0024]3)抬升除屑：抬升所述研削主轴，清洗除去研削盘和/或研削台表面的研削杂质；
[0025]4)集屑分离：研削杂质随清洗液经排屑孔流入集液器被收集，收集的研削杂质受重力作用流经过滤板被分离成冷却液和废屑；
[0026]5)回收利用：分离得到的冷却液经处理后循环回用。
[0027]与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：
[0028]1)本专利技术的一种硅片减薄装置，理论上可将夹杂废屑的冷却液全部通过研削台和导液围堰之间的导液孔排出，特别是导液围堰的导液孔形成类似“风帽”的效果，促进排屑顺畅；导液孔不贯通导液围堰底部侧壁，导液围堰又高出所述研削台，还有助于避免废液从研削台外周溅射至减薄装置其他部分；多次加工作业后可将研削主轴及其固结的研削盘抬升，对研削台进行彻底清洗，减少减薄装置的非加工作业时间，提高清洗排屑效率，并可提高减薄效率和硅片加工质量。
[0029]2)本专利技术的一种硅片减薄装置，研削台内设有上、下两腔体，依次完成废液的收集与排放、废液的分离与冷却液的回本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种硅片减薄装置，其特征在于，所述硅片减薄装置包括研削部和砂轮部；所述研削部包括研削底座、研削台、研削主轴、研削盘和导液围堰；所述研削底座位于最底部；所述研削台同轴安装在所述研削底座上，所述研削台的边缘位置设有排屑孔；所述研削主轴同轴穿过所述研削底座和所述研削台；所述研削盘与所述研削主轴的端面平齐并固接，可随所述研削主轴升降，所述研削主轴降至最低时所述研削盘恰好坐落于所述研削台的表面；所述导液围堰位于所述研削盘的外围，所述导液围堰的顶端面高出所述研削盘的端面，在所述导液围堰的底部与所述研削台的排屑孔对应位置处设有导液孔；所述砂轮部包括砂轮轴、砂轮盘和砂轮组；所述砂轮轴下端套有砂轮盘，所述砂轮组固结于所述砂轮盘下端。2.根据权利要求1所述的硅片减薄装置，其特征在于，所述研削盘为薄圆盘状，由4块大小完全相同的不锈钢板组成。3.根据权利要求1或2所述的硅片减薄装置，其特征在于，所述研削台四周均匀分布的排屑孔呈圆周向30
°
间隔均布，所述排屑孔位于所述研削盘的外围，将夹杂废屑的冷却液排出；优选地，所述导液围堰的导液孔不贯通所述导液围堰侧壁。4.根据权利要求1~3任一项所述的硅片减薄装置，其特征在于，所述研削台内分为互相连通的研削上腔体和研削下腔体，所述研削上腔体设有集液器，用于废液的收集与排放，所述排屑孔与所述集液器连通；所述研削下腔体设有过滤板及冷却液和废屑收集机构，用于废液、废屑的过滤与回收。5.根据权利要求1~4任一项所述的硅片减薄装置，其特征在于，所述砂轮组由18个粗磨砂轮和18个精磨砂轮组成，交替均匀分布在砂轮部砂轮盘下方；优选地，所述粗磨砂轮为固定式，所述精磨砂轮为可伸缩式，精磨加工时，放置在所述砂轮盘槽体中的所述精磨砂轮伸...
【专利技术属性】
技术研发人员：冯帆，代冰，胡碧波，黄德智，周霖，王洪武，
申请(专利权)人：万华化学集团电子材料有限公司，
类型：发明
国别省市：
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