[发明专利]一种应用于硬脆薄片材料的双面减薄设备

说明书

本发明公开一种应用于硬脆薄片材料的双面减薄设备，包括底座、分别立设于底座表面两侧的第一立柱及第二立柱、连接于第一立柱与第二立柱之间的横梁、可垂向升降地设置于第一立柱的内侧壁上并用于磨削工件底面的底面磨削机构、可垂向升降地设置于第二立柱的内侧壁上并用于磨削工件表面的表面磨削机构、可水平旋转地设置于底座表面的转盘、设置于转盘表面并分布于同一径向的第一工作台及第二工作台，表面磨削机构对第一工作台上的工件的磨削作业与底面磨削机构对第二工作台上的工件的磨削作业同步进行。本发明能够避免在硬脆薄片材料的加工过程中因磨削分力造成立柱弯曲形变现象，保证表面磨削机构与底面磨削机构的加工位姿稳定不变。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种应用于硬脆薄片材料的双面减薄设备。

背景技术

随着硬脆薄片材料（如Si、SiC或GaN等半导体基底材料）的减薄加工对材料表面质量（平坦性和表面粗糙度等）具有极高的要求，因此需要减薄设备具有良好的整机刚性，此外，由于晶圆制造厂一直在追求更高的产能和良率，因此需要设备具有更高的加工效率和更好的加工稳定性。

图1为目前市场上用于减薄半导体基底材料的典型设备结构，包括底座F1、固定安装在底座上的立柱F2、设置在立柱上的主轴进给单元F3、设置在主轴进给单元上的主轴单元F4和设置在底座上的工件载台单元F5，其中主轴单元上设置有可转动的砂轮，工件载台单元中设置有可转动的真空吸盘，工件载台单元布置在砂轮的下方且砂轮的圆弧在竖直方向的投影覆盖真空吸盘的圆心处。在减薄加工过程中，真空吸盘通过负压吸附固定半导体基底材料（工件），砂轮在主轴单元内的电机驱动下转动，且真空吸盘以一定速度同时转动，砂轮在主轴进给单元的驱动下与半导体基底材料接触，砂轮与半导体基底材料之间由此产生磨削力作用，使得基底材料被不断地去除，从而最终完成基底材料的减薄。半导体基底材料需要将两面进行减薄，通常是将半导体基底材料的底面加工完成后，再翻转进行表面加工。

通过上述加工过程可以发现，砂轮与基底材料之间存在竖直方向的磨削分力，在该磨削分力的作用下，对主轴单元形成力矩效应（弯矩），立柱将因此而形成弯曲变形，主轴单元产生小幅“后仰”，这种位姿变化将使砂轮的底面无法与工件载台单元的表面保持稳定的相对位置关系，进而导致基底材料的表面加工质量下降。

因此，如何避免在硬脆薄片材料的加工过程中因磨削分力造成立柱弯曲形变现象，保证加工位姿稳定不变，是本领域技术人员面临的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种应用于硬脆薄片材料的双面减薄设备，能够避免在硬脆薄片材料的加工过程中因磨削分力造成立柱弯曲形变现象，保证加工位姿稳定不变。

为解决上述技术问题，本发明提供一种应用于硬脆薄片材料的双面减薄设备，包括底座、分别立设于所述底座表面两侧的第一立柱及第二立柱、连接于所述第一立柱与所述第二立柱之间的横梁、可垂向升降地设置于所述第一立柱的内侧壁上并用于磨削工件底面的底面磨削机构、可垂向升降地设置于所述第二立柱的内侧壁上并用于磨削工件表面的表面磨削机构、可水平旋转地设置于所述底座表面的转盘、设置于所述转盘表面并分布于同一径向的第一工作台及第二工作台，所述底面磨削机构对所述第一工作台上的工件的磨削作业与所述表面磨削机构对所述第二工作台上的工件的磨削作业同步进行。

优选地，所述底面磨削机构包括可垂向升降地设置于所述第一立柱内的第一传动组件，以及与所述第一传动组件的输出端相连、用于对所述第一工作台上的工件底面进行磨削作业的底面磨削部件；所述表面磨削机构包括可垂向升降地设置于所述第二立柱内的第二传动组件，以及与所述第二传动组件的输出端相连、用于对所述第二工作台上的工件表面进行磨削作业的表面磨削部件。

优选地，所述第一工作台及所述第二工作台均可水平旋转地设置于所述转盘的表面，且所述底面磨削部件的垂向投影边缘覆盖所述第一工作台的圆心，所述表面磨削部件的垂向投影边缘覆盖所述第二工作台的圆心。