專利名稱：晶片研磨裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種光電子信息技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種用于藍(lán)寶石襯底晶片的晶片研磨裝置。
背景技術(shù)：
藍(lán)寶石晶片用作襯底材料的優(yōu)越性藍(lán)寶石是一種氧化鋁單晶材料，具有非常高的硬度，是目前LED行業(yè)的普遍采用的襯底材料，用作氮化鎵等外延生長的基質(zhì)以生產(chǎn)藍(lán)光等發(fā)光二極管。襯底加工是LED產(chǎn)業(yè)鏈中的一個主要難題，不僅需要達(dá)到非常高的精度， 特別是用于制作圖形化晶片的襯底，要求平整度(TTV)小于5微米，邊緣環(huán)小于30微米，同時，也要達(dá)到較高的加工效率和一定的經(jīng)濟(jì)性。藍(lán)寶石由于其硬度高且脆性大，機(jī)械加工困難，而藍(lán)寶石是最為普遍應(yīng)用的一種襯底材料。作為襯底材料對晶體表面的表面光滑度有很高要求。研究表明器件的質(zhì)量很大程度上依賴于襯底的表面加工。尤其對用于feiN生長的藍(lán)寶石襯底晶片精密加工技術(shù)更加復(fù)雜，是目前重點研究的難題。質(zhì)量不好，光滑度不夠的藍(lán)寶石襯底晶片，在其上長不出滿足發(fā)光二極管(LED)所需的GaN薄膜。傳統(tǒng)晶片研磨裝置加工的晶片普遍存在的一個問題就是晶片邊緣容易塌邊的問題。造成這個問題的原因是研磨路徑規(guī)則造成了邊緣磨損大于內(nèi)部而容易形成塌邊?，F(xiàn)有技術(shù)的藍(lán)寶石襯底的研磨裝置得到的成品的合格率低，加工時間長造成高效差和成本高， 而且表面粗糙度、平整度、晶片厚度公差等指標(biāo)都不能達(dá)到加工圖形化襯底晶片的要求。隨著光電技術(shù)的飛速發(fā)展，光電產(chǎn)品對藍(lán)寶石襯底材料的需求量的日益增加，為了滿足藍(lán)寶石光學(xué)器件發(fā)展的需求，急需一種工作效率高、廢品率低、產(chǎn)品平滑度高、成本低的研磨裝置。

實用新型內(nèi)容為解決上述技術(shù)問題，本實用新型提供了一種晶片研磨裝置，其工作效率高、產(chǎn)品平滑度高、產(chǎn)品塌邊現(xiàn)象大大減少。本實用新型的技術(shù)方案是一種晶片研磨裝置，包括用于支撐研磨裝置的元件的基臺；用于固定保持所述晶片的晶片載具；用于支撐所述晶片載具并安裝于所述基臺上的工作臺，其包括用以驅(qū)動其產(chǎn)生徑向往復(fù)運動和前后往復(fù)運動的第一驅(qū)動機(jī)構(gòu)和用以驅(qū)動所述晶片載具產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運動的第二驅(qū)動機(jī)構(gòu)；位于所述工作臺的上方，用于研磨所述晶片的研磨機(jī)構(gòu)，其包括研磨頭、設(shè)置于所述研磨頭上方并用于驅(qū)動其產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運動的驅(qū)動電機(jī)和用于固定所述研磨頭的聯(lián)接部件；位于所述研磨機(jī)構(gòu)上方，用于對所述研磨頭施加壓力的加壓機(jī)構(gòu)，優(yōu)選氣壓裝置。其中，研磨頭的覆蓋范圍略小于晶片表面，使得邊緣研磨時間稍少于內(nèi)部，這樣整個晶片表面的研磨均勻，減少塌邊的產(chǎn)生。所述晶片載具上設(shè)置氣孔，用以真空吸附晶片。采用真空吸附的方式保持晶片，可以避免因蠟粘結(jié)方式所造成的平坦度的惡化的問題和蠟的清洗問題。[0009]所述聯(lián)接部件包括活動支架和支臂，支臂的一端固定連接于活動支架上，支臂上分布設(shè)置所述研磨頭。所述第一驅(qū)動機(jī)構(gòu)為兩根垂直交叉設(shè)置的絲杠機(jī)構(gòu)，位于工作臺的底部，包括用以驅(qū)動工作臺產(chǎn)生徑向往復(fù)運動第一絲杠和用以驅(qū)動工作臺產(chǎn)生前后往復(fù)運動的第二絲杠。第一絲杠驅(qū)動工作臺產(chǎn)生徑向往復(fù)運動時，帶動設(shè)置在工作臺上的晶片載具做徑向往復(fù)運動；第二絲杠驅(qū)動工作臺產(chǎn)生前后往復(fù)運動時，帶動設(shè)置在工作臺上的晶片載具做前后往復(fù)運動。所述第二驅(qū)動機(jī)構(gòu)包括電機(jī)和傳動部件，電機(jī)通過傳動部件連接晶片載具，并帶動其旋轉(zhuǎn)。所述傳動部件為齒輪和轉(zhuǎn)軸，其中齒輪包括輸出齒輪、調(diào)速齒輪和從動齒輪，輸出齒輪連接電機(jī)的輸出軸，調(diào)速齒輪與輸出齒輪嚙合，調(diào)速齒輪與第一從動齒輪上下設(shè)置于第一轉(zhuǎn)軸上，第一從動齒輪分別與第二從動齒輪和第三從動齒輪嚙合。也可以用皮帶輪來代替齒輪傳動。其中調(diào)速齒輪與輸出齒輪的直徑不同，用以改變轉(zhuǎn)速，調(diào)速齒輪與各從動齒輪的直徑都相同，使得各晶片載具具有相同的轉(zhuǎn)速。本實用新型的有益效果在于傳統(tǒng)研磨技術(shù)由于晶片內(nèi)部與邊緣研磨量差別大， 造成了塌邊現(xiàn)象的頻發(fā)；還有就是研磨過程時間長，使得工效低下。本實用新型采用不規(guī)則的“8”字型研磨路徑，均衡了襯底內(nèi)部和邊緣的研磨時間，基本上消除了塌邊的現(xiàn)象；另外本實用新型的研磨機(jī)構(gòu)采用單研磨頭單晶片的方式代替?zhèn)鹘y(tǒng)的多晶片粘附在晶片載具上的方式，大大提高了研磨效率。

圖1是本實用新型的整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實用新型中研磨機(jī)構(gòu)4與工作臺3的位置示意圖；圖3是本實用新型中晶片載具2的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本實用新型中晶片載具2在工作臺3上的分布示意圖；圖5是本實用新型中聯(lián)接機(jī)構(gòu)403的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是本實用新型中第二驅(qū)動機(jī)構(gòu)320的結(jié)構(gòu)示意圖；圖7是本實用新型中研磨頭401與晶片載具2的相對運動示意圖。其中，1-基臺，2-晶片載具，3-工作臺，4-研磨機(jī)構(gòu)，5-加壓機(jī)構(gòu)，201-晶片， 202-氣孔，310-第一驅(qū)動機(jī)構(gòu)，311-第一絲杠，312-第二絲杠，320-第二驅(qū)動機(jī)構(gòu)，321-電機(jī)，322-輸出齒輪，323-調(diào)速齒輪，324-第一從動齒輪，325-第一轉(zhuǎn)軸，3 -第二從動齒輪， 327-第三從動齒輪，3 -電機(jī)321的輸出軸，401-研磨頭，402-驅(qū)動電機(jī)，403-聯(lián)接部件， 404-活動支架，405-支臂。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖說明本實用新型。參見圖1，本實用新型包括基臺1，其用于支撐研磨裝置的元件；晶片載具2，其用于固定保持晶片201 ；工作臺3，其用于支撐所述晶片載具2并安裝于基臺1上；研磨機(jī)構(gòu) 4，其用于研磨晶片201，位于工作臺3的上方；加壓機(jī)構(gòu)5，其用于對所述研磨頭401施加壓力，位于所述研磨機(jī)構(gòu)4上方，加壓機(jī)構(gòu)5采用氣壓裝置。參見圖2和圖5，研磨機(jī)構(gòu)4包括研磨頭401、設(shè)置于所述研磨頭401上方并用于驅(qū)動其產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運動的驅(qū)動電機(jī)402和用于固定所述研磨頭401的聯(lián)接部件403。其中聯(lián)接部件403包括活動支架404和支臂405，支臂405的一端固定連接于活動支架404上，支臂405上分布設(shè)置所述研磨頭401。其中，研磨頭401的覆蓋范圍小于晶片201表面，使得邊緣研磨時間稍少于內(nèi)部，這樣整個晶片表面的研磨均勻，減少塌邊的產(chǎn)生。參見圖1和圖6，工作臺3包括用以驅(qū)動其產(chǎn)生徑向往復(fù)運動和前后往復(fù)運動的第一驅(qū)動機(jī)構(gòu)310和用以驅(qū)動所述晶片載具2產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運動的第二驅(qū)動機(jī)構(gòu)320 ；所述第一驅(qū)動機(jī)構(gòu)310為兩根垂直交叉設(shè)置的絲杠機(jī)構(gòu)，位于工作臺3的底部，包括用以驅(qū)動工作臺 3產(chǎn)生徑向往復(fù)運動第一絲杠311和用以驅(qū)動工作臺3產(chǎn)生前后往復(fù)運動的第二絲杠312。 第一絲杠311驅(qū)動工作臺3產(chǎn)生徑向往復(fù)運動時，帶動設(shè)置在工作臺3上的晶片載具2做徑向往復(fù)運動；第二絲杠312驅(qū)動工作臺3產(chǎn)生前后往復(fù)運動時，帶動設(shè)置在工作臺3上的晶片載具2做前后往復(fù)運動。所述第二驅(qū)動機(jī)構(gòu)320包括電機(jī)321和傳動部件，電機(jī)321 通過傳動部件連接晶片載具2，并帶動其旋轉(zhuǎn)。傳動部件采用齒輪和轉(zhuǎn)軸，其中齒輪包括輸出齒輪322、調(diào)速齒輪323和從動齒輪，輸出齒輪322連接電機(jī)321的輸出軸328，調(diào)速齒輪 323與輸出齒輪322嚙合，調(diào)速齒輪323與第一從動齒輪3M上下設(shè)置于第一轉(zhuǎn)軸325上， 第一從動齒輪3M分別與第二從動齒輪3 和第三從動齒輪327嚙合。也可以用皮帶輪來代替齒輪傳動。其中調(diào)速齒輪323與輸出齒輪322的直徑不同，用以改變轉(zhuǎn)速，調(diào)速齒輪 323與各從動齒輪的直徑都相同，使得各晶片載具2具有相同的轉(zhuǎn)速。參見圖3，晶片載具2上設(shè)置氣孔202，用以真空吸附晶片。采用真空吸附的方式保持晶片，可以避免因蠟粘結(jié)方式所造成的平坦度的惡化的問題和蠟的清洗問題。參見圖4，工作臺3上均勻分布多個晶片載具2。參見圖1-圖6，將晶片201通過氣孔202真空吸附到晶片載具2上。啟動第二驅(qū)動機(jī)構(gòu)320的電機(jī)321，帶動輸出齒輪322轉(zhuǎn)動，通過調(diào)速齒輪323調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，通過第一轉(zhuǎn)軸 325帶動第一從動齒輪3M轉(zhuǎn)動，從而帶動安裝在第一轉(zhuǎn)軸325上的晶片載具2旋轉(zhuǎn)。第一從動齒輪3M分別于第二從動齒輪3 和第三從動齒輪327嚙合，其他從動齒輪有分別與這三個從動齒輪嚙合，從而實現(xiàn)安裝在工作臺3上的多個晶片載具2以相同的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。 在晶片載具2帶動其上吸附的晶片201自轉(zhuǎn)的同時，工作臺3通過第一驅(qū)動機(jī)構(gòu)310帶動晶片載具2及其上吸附的晶片201進(jìn)行徑向往復(fù)運動和前后往復(fù)運動。研磨機(jī)構(gòu)4的多個研磨頭401在驅(qū)動電機(jī)402的作用下自轉(zhuǎn)，研磨頭401的轉(zhuǎn)向與其配套晶片載具2的轉(zhuǎn)向相反，轉(zhuǎn)速相同。加壓機(jī)構(gòu)5驅(qū)使研磨頭401以一定的壓力壓住晶片載具2上的晶片201。 如圖7所示，研磨頭401從晶片201的一處邊緣開始，研磨頭401和晶片201呈逆向轉(zhuǎn)動； 開始研磨頭401向下方運動，同時晶片載具2及其上的晶片201向右運動，使得運動途中研磨頭401和晶片201左邊邊緣相碰；然后研磨頭401進(jìn)行向下運動，而晶片載具2及其上的晶片201向左運動，然后研磨頭401向上運動，晶片載具2及其上的晶片201向右運動，循環(huán)往復(fù)，晶片201上的某一點相對于研磨頭401呈現(xiàn)不規(guī)則的“8”字形運動路徑，以避免因研磨路徑規(guī)則而引起的晶片塌邊問題。
權(quán)利要求1.一種晶片研磨裝置，其特征在于，包括用于支撐研磨裝置的元件的基臺(1)；用于固定保持所述晶片O01)的晶片載具O)；用于支撐所述晶片載具(2)并安裝于所述基臺(1)上的工作臺(3)，其包括用以驅(qū)動其產(chǎn)生徑向往復(fù)運動和前后往復(fù)運動的第一驅(qū)動機(jī)構(gòu)(310)和用以驅(qū)動所述晶片載具(2) 產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運動的第二驅(qū)動機(jī)構(gòu)(320)；位于所述工作臺(3)的上方，用于研磨所述晶片O01)的研磨機(jī)構(gòu)G)，其包括研磨頭 G01)、設(shè)置于所述研磨頭(401)上方并用于驅(qū)動其產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運動的驅(qū)動電機(jī)(402)和用于固定所述研磨頭G01)的聯(lián)接部件003)；位于所述研磨機(jī)構(gòu)(4)上方，用于使所述研磨頭G01)壓向所述晶片O01)的加壓機(jī)構(gòu)(5)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的晶片研磨裝置，其特征在于，所述晶片載具( 上設(shè)置氣孔 (202)，真空吸附晶片。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的藍(lán)寶石襯底晶片研磨裝置，其特征在于，所述聯(lián)接部件(403) 包括活動支架(404)和支臂005)，支臂005)的一端固定連接于活動支架(404)上，支臂 (405)上分布設(shè)置所述研磨頭001)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的晶片研磨裝置，其特征在于，所述第一驅(qū)動機(jī)構(gòu)(310)為兩根垂直交叉設(shè)置的絲杠機(jī)構(gòu)，位于所述工作臺(3)的底部，包括用以驅(qū)動所述工作臺(3)產(chǎn)生徑向往復(fù)運動第一絲杠(311)和用以驅(qū)動所述工作臺C3)產(chǎn)生前后往復(fù)運動的第二絲杠 (312)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的晶片研磨裝置，其特征在于，所述第二驅(qū)動機(jī)構(gòu)(320)包括電機(jī)(321)和傳動部件，電機(jī)(321)通過傳動部件連接所述晶片載具O)，并帶動其旋轉(zhuǎn)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的晶片研磨裝置，其特征在于，所述傳動部件為齒輪和轉(zhuǎn)軸，其中齒輪包括輸出齒輪(322)、調(diào)速齒輪(32 和從動齒輪，輸出齒輪(32 連接電機(jī)(321) 的輸出軸(3 )，調(diào)速齒輪(32 與輸出齒輪(32 嚙合，調(diào)速齒輪(32 與第一從動齒輪 (324)上下設(shè)置于第一轉(zhuǎn)軸(32 上，第一從動齒輪(324)分別與第二從動齒輪(326)和第三從動齒輪(327)嚙合。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的晶片研磨裝置，其特征在于，所述傳動部件為皮帶輪和轉(zhuǎn)軸。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的晶片研磨裝置，其特征在于，所述加壓機(jī)構(gòu)(5)采用氣壓裝置。
專利摘要本實用新型涉及一種用于藍(lán)寶石襯底晶片的晶片研磨裝置。本實用新型提供了一種研磨效率高，減少產(chǎn)品塌邊現(xiàn)象的晶片研磨裝置，其包括用于支撐研磨裝置的元件的基臺；用于固定保持晶片的晶片載具；用于支撐晶片載具并安裝于基臺上的工作臺，其包括用以驅(qū)動其產(chǎn)生徑向往復(fù)運動和前后往復(fù)運動的第一驅(qū)動機(jī)構(gòu)和用以驅(qū)動晶片載具自旋的第二驅(qū)動機(jī)構(gòu)；位于工作臺的上方，用于研磨晶片的研磨機(jī)構(gòu)，其包括研磨頭、設(shè)置于研磨頭上方并用于驅(qū)動其自旋的驅(qū)動電機(jī)和用于固定研磨頭的聯(lián)接部件；位于研磨機(jī)構(gòu)上方，用于對研磨頭施加壓力的加壓機(jī)構(gòu)。本實用新型基本上消除了產(chǎn)品塌邊的現(xiàn)象，且采用單研磨頭單晶片的方式，大大提高了研磨效率。
文檔編號B24B37/04GK201989044SQ20102068979
公開日2011年9月28日 申請日期2010年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月30日
發(fā)明者夏澍, 奚耀華 申請人:青島嘉星晶電科技股份有限公司