外延片磨边设备.pdf

本发明提供了一种外延片磨边设备，该外延片磨边设备包括：承载外延片的承载装置，所述承载装置具有电机和吸盘；进行打磨操作的磨削装置；以及控制磨削装置升降的升降装置；其中，所述磨削装置包括砂轮、驱动砂轮旋转的主轴电机以及支承所述主轴电机的壳体，所述主轴电机可枢转地连接到所述壳体，在磨边操作过程中，所述砂轮压靠在置于所述吸盘上的外延片的边缘上，所述主轴电机的转动轴线与承载装置的旋转电机的转动轴线之间的角度在磨边操作过程中随着主轴电机的枢转而变化。此外，采用根据本发明的外延片磨边设备，不用找定位边即可实现圆周边及定位边边缘的磨削。

权利要求书1.  一种外延片磨边设备，所述外延片磨边设备包括： 承载外延片的承载装置，所述承载装置具有旋转电机和吸盘； 进行磨边操作的磨削装置；以及 控制磨削装置升降的升降装置； 其特征在于，所述磨削装置包括砂轮、驱动砂轮旋转的主轴电机以及支承 所述主轴电机的壳体，所述主轴电机可枢转地连接到所述壳体，在磨边操作过 程中，所述砂轮压靠在置于所述吸盘上的外延片的边缘上，所述主轴电机的转 动轴线与承载装置的所述旋转电机的转动轴线彼此倾斜形成一角度，所述角度 在磨边操作过程中随着所述主轴电机相对于所述壳体的枢转而变化。 2.  如权利要求1所述的外延片磨边设备，其特征在于，所述主轴电机安装 到电机固定板，所述电机固定板在一侧通过转轴枢转连接到所述壳体。 3.  如权利要求2所述的外延片磨边设备，其特征在于，所述主轴电机通过 弹簧施力机构连接到壳体，所述弹簧施力机构提供砂轮相对外延片的压紧力。 4.  如权利要求1所述的外延片磨边设备，其特征在于，所述弹簧施力机构 包括提供砂轮压靠在所述外延片的边缘上的压紧力的调节拉簧，所述调节拉簧 连接在所述主轴电机和所述壳体之间，随着主轴电机相对壳体的转动，所述调 节拉簧对所述主轴电机施力。 5.  如权利要求1所述的外延片磨边设备，其特征在于，所述主轴电机安装 到电机固定板，所述电机固定板在一侧通过转轴枢转连接到所述壳体， 所述调节拉簧的一端通过固定到所述电机固定板的与所述一侧相对的另一 侧而连接到所述主轴电机，所述调节拉簧的另一端通过调节螺杆连接到所述壳 体。 6.  如权利要求1所述的外延片磨边设备，其特征在于，所述吸盘设置为圆 形，所述吸盘的半径小于放置于所述吸盘上的外延片的定位边到圆心的距离。 7.  如权利要求1所述的外延片磨边设备，其特征在于，所述承载装置的所 述旋转电机通过安装座安装在所述外延片磨边设备的基板的下侧。 8.  如权利要求1所述的外延片磨边设备，其特征在于，所述磨削装置通过 安装架连接到升降装置，所述壳体可枢转调节地连接到所述安装架上。 9.  如权利要求8所述的外延片磨边设备，其特征在于，所述安装架包括沿 水平方向滑动的滑台，所述滑台设置有垂直支架和水平支架，所述壳体一端通 过销轴可转枢转地安装在水平支架上，所述壳体的另一端与所述垂直支架相 连。 10.  如权利要求1所述的外延片磨边设备，其特征在于，在磨边操作开始 之前，所述砂轮布置在所述吸盘上的外延片的上方，与外延片隔开一定距离， 此时，所述主轴电机的转动轴线和所述旋转电机的转动轴线之间形成角度а， 在磨边操作过程中，所述砂轮压靠在所述外延片的边缘上，所述吸盘和砂轮的 转动轴线之间形成角度β，角度β大于等于角度а。

说明书外延片磨边设备
技术领域
本发明涉及一种半导体的生产制造设备，具体涉及用于磨削处延片边缘的 偏厚部分的外延片磨边设备。
背景技术
根据半导体生产工艺，金属有机化学气相沉积以热分解反应方式在诸如蓝 宝石的衬底片上进行化学沉积反应，生长各种Ⅲ-Ⅴ族、Ⅱ-Ⅵ族化合物半导体 以及它们的多元固溶体的薄层单晶材料，从而形成蓝宝石外延片，但是，在半 导体生长过程中会出现外延片边缘沉积较多，生产出的外延片边缘偏厚，从而 直接导致后续工序异常，如：减薄后边缘厚度偏薄、激光切割时边缘区域氮化 镓层划出白点、裂片裂不开等。损失外延片边缘几圈芯片，造成外延片的芯片 优良率较低。
在蓝宝石晶片行业，有一种叫做倒角机的设备，其主要作用是磨削蓝宝石 晶片两个面边缘的倒角。而针对带定位边的蓝宝石晶片，都要先找准定位边再 分别对定位边与圆周边进行磨削。现有技术中用于对带定位边的蓝宝石晶片进 行倒角的设备结构非常复杂、价格昂贵、效率较低，难以在市场竞争激烈的芯 片行业推广使用。
发明内容
为克服现有技术的不足，本发明提供了一种外延片磨边设备，外延片磨边 设备包括：承载外延片的承载装置，承载装置具有旋转电机和吸盘；进行磨边 操作的磨削装置；以及控制磨削装置升降的升降装置；其中，磨削装置包括砂 轮、驱动砂轮旋转的主轴电机以及支承主轴电机的壳体，主轴电机可枢转地连 接到壳体，在磨边操作过程中，砂轮压靠在置于吸盘上的外延片的边缘上，主 轴电机的转动轴线与承载装置的旋转电机的转动轴线倾斜成一角度，角度在磨 边操作过程中随着主轴电机相对于壳体的枢转而变化。
根据本发明的一个方面，主轴电机安装到电机固定板，电机固定板在一侧 通过转轴枢转连接到壳体。
根据本发明的又一个方面，主轴电机通过弹簧施力机构连接到壳体，弹簧 施力机构提供砂轮相对外延片的压紧力。
根据本发明的又一个方面，弹簧施力机构包括提供砂轮压靠在外延片的边 缘上的压紧力的调节拉簧，调节拉簧连接在主轴电机和壳体之间，随着主轴电 机相对壳体的转动，调节拉簧对主轴电机施力。
根据本发明的又一个方面，当主轴电机安装到电机固定板，电机固定板在 一侧通过转轴枢转连接到壳体时，调节拉簧的一端通过固定到电机固定板的与 一侧相对的另一侧而连接到主轴电机，调节拉簧的另一端通过调节螺杆连接到 壳体。
根据本发明的再一个方面，吸盘设置为圆形，吸盘的半径小于放置于吸盘 上的外延片的定位边到圆心的距离。
根据本发明的再一个方面，承载装置的旋转电机通过安装座安装在外延片 磨边设备的基板的下侧。
根据本发明的再一个方面，磨削装置通过安装架连接到升降装置，壳体可 枢转调节地连接到安装架上。
根据本发明的再一个方面，安装架包括沿水平方向滑动的滑台，滑台设置 有垂直支架和水平支架，壳体一端通过销轴可转枢转地安装在水平支架上，壳 体的另一端与垂直支架相连。
根据本发明的再一个方面，在磨边操作开始之前，砂轮布置在吸盘上的外 延片的上方，与外延片隔开一定距离，此时，主轴电机的转动轴线和旋转电机 的转动轴线之间形成角度а，在磨边操作过程中，砂轮压靠在外延片的边缘上， 吸盘和砂轮的转动轴线之间形成角度β，角度β大于等于角度а。
采用根据本发明的外延片磨边设备对外延片的边缘进行磨削减薄加工，解 决了外延片边缘偏厚的问题，避免外延片在减薄、激光切割、裂片过程中的异 常，提高外延片的芯片良率。
此外，采用根据本发明的外延片磨边设备，无需先找定位边即可同时实现 圆周边及定位边边缘的磨削。
附图说明
图1为根据本发明的外延片磨边设备的正剖视图。
图2为根据本发明的外延片磨边设备的局部放大立体图，其中示出了外延 片磨边设备中的磨削装置。
图3为根据本发明的外延片磨边设备的局部仰视放大立体图，其中示出了 外延片磨边设备中的磨削装置。
图4为根据本发明的外延片磨边设备的磨边操作示意图。
图5为外延片的外形图。
具体实施方式
下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步说明，在以下的描述中阐述 了更多的下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步说明，在以下的描述中 阐述了更多的细节以便于充分理解本发明，但是本发明显然能够以多种不同于 此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下 根据实际应用情况作类似推广、演绎，因此不应以此具体实施例的内容限制本 发明的保护范围。
图1为根据本发明的外延片磨边设备100的正剖视图。如图1所示，根据 本发明的外延片磨边设备100主要包括三个部分：用于承载外延片2(通常为 蓝宝石外延片)的承载装置、致动砂轮11以进行打磨操作的磨削装置以及控 制磨削装置升降的升降装置。
如图1所示，根据本发明的外延片磨边设备100的承载装置包括吸盘3、 转轴7以及旋转电机4。吸盘3构造成可通过真空吸附放置在其上的外延片2， 优选地，吸盘3连接着真空抽吸装置(未示出)，在磨边操作过程中，当真空 抽吸装置致动时，吸盘3产生的抽吸力应足够大到使保持放置在其上的外延片 2在磨边过程中保持固定。吸盘3通常设置为圆形，其半径小于外延片2的定 位边24到圆心26的距离A(参见图5)。转轴7的一端可转动地连接到吸盘3， 转轴7的另一端通过连轴器41可转动地连接到电机4，转轴7的本体基本竖直 地穿设过安装基板8。旋转电机4用作承载装置中的驱动机构，其通常安装在 基板8的下方，旋转电机4通过安装座9固定到基板8的下侧。在磨边操作中， 吸盘3通过旋转电机4驱动而作旋转运动，保持在其上的蓝宝石外延片随之转 动。
图2和图3分别为以不同视角示出磨边设备100中的磨削装置的局部放大 立体图。磨削装置主要包括砂轮11和作为砂轮11的驱动装置的主轴电机13。 砂轮11和主轴电机13通过联接器12可旋转地连接。磨削装置还具有一个支 承主轴电机13的壳体16，主轴电机13可枢转地连接到壳体16，而壳体16又 可枢转地安装在用于将磨削装置连接到升降装置的安装架23上。
根据本发明，主轴电机13的转动轴线与承载装置中旋转电机4的转动轴线 彼此倾斜形成一个角度，主轴电机13能够在磨边操作过程中相对于壳体16枢 转，从而主轴电机13的转动轴线与承载装置的旋转电机4的转动轴线之间的 角度可以随着主轴电机13的枢转变化。另一方，主轴电机13还通过弹簧施力 机构(以下将详述)连接到壳体，该弹簧施力机构提供砂轮相对外延片的压紧 力。这样，在磨边操作过程中，主轴电机13将始终使砂轮11压靠在置于承载 装置上的外延片2的边缘上。
如图2和图3所示，主轴电机13与壳体16之间的枢转连接是通过电机固 定板18和转轴34实现的。具体而言，主轴电机13安装在电机固定板18上， 而电机固定板18又通过转轴34枢转连接到壳体16，从而通过电机固定板18 可绕转轴34旋转带动主轴电机13绕转轴34转动。当电机固定板18连接到壳 体16后，电机固定板18和壳体16形成了一个容纳主轴电机13的腔室。
接着对弹簧施力机构进行详述。如图3所示，电机固定板18在其与转轴 34相对的一侧上固定到调节拉簧14的一端，调节拉簧14的另一端连接到调节 螺杆17，而调节螺杆17通常通过螺纹连接固定在壳体16上。优选地，调节拉 簧14成对设置，即两个调节拉簧14分别设置在主轴电机13的两侧。通过调 节螺杆17可调节调节拉簧14施加的弹力大小，从而相应调节砂轮11压在外 延片2边缘上的压力，以便保证砂轮11压在外延片2边缘时始终有压力，并 且在磨削定位边24时，砂轮11始终压在定位边24的边缘上，实现定位边24 与圆周边25的磨削。
另一方面，用于将磨削装置连接到升降装置的安装架23包括沿水平方向滑 动的滑台22，滑台22设置有垂直支架19和水平支架21。该壳体16的一端通 过销轴15可枢转地安装在水平支架21上，而壳体16的另一端与垂直支架19 连接。具体而言，垂直支架19上开设有圆环孔，壳体16的与销轴15相对的 一侧通过连接销连接到圆环孔，这样，壳体16绕销轴15转动。这一机构实现 了砂轮11与被打磨的外延片2之间的初始角度的调节。当经过一段时间的磨 边操作之后，砂轮11会被磨损，通过滑台22移动砂轮11的水平向位置，可 以调整砂轮11的打磨部位，从而实现砂轮最大利用率。
根据本发明的外延片磨边设备100还包括用于使磨削装置沿垂直方向升降 的升降装置，升降装置固定于基板8上。如图1所示，升降装置包括升降电机 5和丝杆机构6，其中升降电机5通过联轴器51与丝杆机构6连接。磨削装置 通过安装架23与丝杆机构6连接。随着操控升降电机5的运转，丝杆机构6 将旋转运动转换成上下的直线运动，通过安装架23带动磨削装置上升与下降。
在根据本发明的外延片磨边设备100的使用过程中，首先将需作磨边处理 的蓝宝石外延片2放置到承载装置的吸盘3上，启动真空抽吸装置，将外延片 2可靠地保持在吸盘上，砂轮11位于吸盘3上的外延片2的上方，与外延片2 隔开一定距离，此时，吸盘3和砂轮11的转动轴线之间形成角度а，如图1 所示。接者，启动升降装置的升降电机5，使磨削装置下降，砂轮11压紧在外 延片2的边缘上，如图4所示，吸盘3和砂轮11的两轴线之间的角度由а变 成β，角度β大于等于角度а。此时，拉簧14由自由状态变为拉伸状态，即， 拉簧14提供了砂轮11压紧在外延片2边缘上的压紧力，随即，磨削装置1停 止下降。接着，主轴电机13和旋转电机4同时旋转，开始磨削外延片2边缘。 由于拉簧14的调节作用，砂轮11既能压靠住外延片2的定位边24也能压靠 住外延片2的圆周边25。当磨削完成后，升降装置的升降电机5再次启动，磨 削装置上升，当砂轮11与外延片2脱开时，压紧力消失，拉簧14的回弹，吸 盘3和砂轮11的转动轴线之间恢复到角度а，真空吸附作用停止，此时，可 以手动或自动地将外延片2取出。
采用根据本发明的外延片磨边设备100对外延片2的边缘进行磨削减薄加 工，解决了外延片2边缘偏厚的问题，避免外延片2在减薄、激光切割、裂片 过程中的异常，提高外延片2的芯片良率。
此外，采用根据本发明的外延片磨边设备100，无需先找定位边24即可同 时实现圆周边25及定位边24边缘的磨削。
本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本 领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修 改。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上 实施例所作的任何修改、等同变化及修饰，均落入本发明权利要求所界定的保 护范围之内。