一种碳化硅晶圆的高效研磨抛光加工装置及方法与流程

本发明涉及半导体晶圆加工设备，尤其涉及一种碳化硅晶圆的高效研磨抛光加工装置及方法。

背景技术：

1、现有技术中，碳化硅晶圆是第三代半导体材料中的核心产品，广泛应用于功率器件、射频器件和光电器件等领域，碳化硅晶圆在切割成型后表面存在刀痕和损伤层，需要通过研磨和抛光加工去除表面损伤层，获得平整光滑的表面，研磨抛光加工装置通过研磨盘对晶圆表面进行机械研磨和化学机械抛光，实现晶圆表面的平整化和损伤去除；

2、碳化硅晶圆的高效研磨抛光加工装置通过研磨盘对晶圆表面进行研磨抛光。

3、但是上述技术方案由于碳化硅晶圆研磨抛光加工装置在加工过程中缺乏晶圆升降定位和反向旋转驱动结构，因此还存在以下问题：

4、传统碳化硅晶圆研磨抛光装置的晶圆在加工过程中位置固定，无法根据研磨盘的磨损情况或不同厚度晶圆的加工需求进行升降调节，导致研磨盘与晶圆之间的接触压力不稳定，影响研磨抛光的均匀性和加工质量；同时传统研磨抛光装置的晶圆在研磨过程中仅由研磨盘单向旋转驱动，晶圆与研磨盘之间的相对运动形式单一，研磨效率低，加工周期长；而且传统研磨抛光装置的晶圆升降和旋转驱动分离，需要分别操作升降机构和旋转机构，操作步骤繁琐，无法实现晶圆升降定位与反向旋转的联动控制，影响生产效率和加工精度。

技术实现思路

1、本技术的目的在于提供一种碳化硅晶圆的高效研磨抛光加工装置及方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本技术提供如下技术方案：一种碳化硅晶圆的高效研磨抛光加工装置，包括工作台、保护套与支撑架，保护套固定连接在工作台的顶部，支撑架固定连接在工作台的顶部，该研磨抛光加工装置还包括：

3、研磨抛光机构，研磨抛光机构设置在工作台上；

4、旋转驱动机构，旋转驱动机构设置在工作台上。

5、借由上述结构，通过将碳化硅晶圆材料放置在保护套内的托板顶部，两个电推杆驱动活动架和研磨盘移动至晶圆正上方，二号电机驱动弧形板经接触板和滑动板带动转轴上升，转轴推动活动柱和托板上升使晶圆与研磨盘接触，一号电机驱动研磨盘旋转进行研磨抛光，三号电机通过链条驱动转动管和活动柱带动晶圆与研磨盘反向转动，实现晶圆升降定位与反向旋转研磨的联动控制。

6、优选的，研磨抛光机构包括导轨、活动架、辅助板、一号电机、研磨盘与两个电推杆，导轨固定连接在支撑架的顶部，活动架滑动连接在导轨内，辅助板固定连接在活动架的后侧，一号电机固定连接在活动架的顶部，且一号电机的输出轴贯穿活动架，研磨盘固定连接在一号电机输出轴的底部，两个电推杆对称固定连接在导轨的顶部，且两个电推杆的输出端均与辅助板的前侧固定连接。

7、进一步地，在两个电推杆拉动辅助板向前移动后，辅助板就可带动活动架沿导轨向前滑动，活动架带动一号电机和研磨盘移动至晶圆正上方，实现研磨盘的精确对位。

8、优选的，两个电推杆的缸体与导轨的顶部通过一号螺栓固定连接，两个电推杆的输出端同向设置，辅助板与活动架的后侧通过二号螺栓固定连接。

9、进一步地，通过一号螺栓与二号螺栓配合，实现电推杆以及辅助板的稳定连接。

10、优选的，旋转驱动机构包括转动管、一号链轮、活动柱、托板、二号电机、弧形板、滑动板、接触板、支撑台、转轴、托架、三号电机、二号链轮与链条，转动管转动连接在工作台的底部，一号链轮固定套设在转动管的外壁，活动柱滑动连接在转动管内，且活动柱的顶部延伸至保护套内，托板固定连接在活动柱的顶部，二号电机固定连接在支撑架的后侧，且二号电机的输出轴贯穿支撑架，弧形板固定连接在二号电机输出轴的前端，滑动板滑动连接在工作台的右侧，接触板固定连接在滑动板的顶部，且接触板的底部与弧形板活动接触，支撑台固定连接在滑动板的底部，转轴通过一号轴承转动连接在支撑台的顶部，且转轴与活动柱活动连接，托架固定连接在工作台的底部，三号电机固定连接在托架的顶部，二号链轮固定连接在三号电机输出轴的顶部，链条套设在一号链轮与二号链轮的外壁。

11、进一步地，在二号电机带动弧形板转动后，弧形板就可推动接触板上升，接触板通过滑动板和支撑台带动转轴上升，转轴推动活动柱和托板上升，实现晶圆的平稳升降与研磨盘接触，在三号电机驱动二号链轮转动后，链条带动一号链轮和转动管转动，转动管带动活动柱和托板反向转动，晶圆与研磨盘反向旋转增加研磨效率。

12、优选的，弧形板的外缘为弧形，接触板的底部与弧形板的弧形外缘活动接触。

13、进一步地，弧形板的弧形外缘在转动过程中与接触板底部产生周期性接触，推动接触板上升。

14、优选的，转轴与支撑台的顶部通过一号轴承转动连接，转轴的顶部与活动柱的底部活动接触。

15、进一步地，转轴通过一号轴承在支撑台顶部自由转动，转轴的顶部与活动柱的底部接触时推动活动柱上升。

16、优选的，二号电机的缸体与支撑架的后侧通过三号螺栓固定连接，弧形板与二号电机的输出轴通过键连接固定。

17、进一步地，通过三号螺栓与键的配合，保证二号电机与弧形板的稳定连接。

18、优选的，滑动板与工作台的右侧之间设有滑动间隙，活动柱与转动管的内壁之间设有滑动间隙。

19、进一步地，滑动间隙保证滑动板沿工作台右侧顺畅滑动，活动柱沿转动管内壁顺畅滑动。

20、优选的，转动管与工作台的底部通过二号轴承转动连接，链条分别与一号链轮和二号链轮啮合。

21、进一步地，通过二号轴承保证转动管的转动，并且二号链轮转动时可以通过链条控制一号链轮完成转动。

22、本发明还提出了一种碳化硅晶圆的高效研磨抛光加工装置的加工方法，包括以下步骤：

23、s1：将碳化硅晶圆材料放置在保护套内的托板顶部，控制两个电推杆同步工作，两个电推杆的输出端向前拉动辅助板向前移动，辅助板带动活动架沿导轨向前滑动，活动架带动一号电机和研磨盘同步向前移动至碳化硅晶圆材料的正上方；

24、s2：控制二号电机工作，二号电机的输出轴转动带动弧形板转动，弧形板的弧形外缘与接触板的底部接触并推动接触板上升，接触板带动滑动板沿工作台的右侧上升，滑动板带动支撑台和转轴同步上升，转轴与活动柱的底部接触并推动活动柱沿转动管上升，活动柱带动托板上升，托板推动碳化硅晶圆材料上升至与研磨盘的底部接触；

25、s3：控制一号电机工作，一号电机的输出轴转动带动研磨盘高速旋转，研磨盘对碳化硅晶圆材料的表面进行研磨抛光；

26、s4：在研磨抛光过程中控制三号电机工作，三号电机的输出轴转动带动二号链轮转动，二号链轮通过链条带动一号链轮同步转动，一号链轮带动转动管绕工作台的底部转动，转动管带动活动柱和托板同步转动，托板带动碳化硅晶圆材料与研磨盘反向转动，通过反向旋转增加研磨抛光的效率。

27、综上，本发明的技术效果和优点：

28、1、在两个电推杆拉动辅助板向后移动后，辅助板就可带动活动架沿导轨向后滑动，活动架带动研磨盘移动至晶圆正上方，实现研磨盘的精确对位；

29、2、在二号电机带动弧形板转动后，弧形板就可推动接触板上升，接触板通过滑动板和支撑台带动转轴上升，转轴推动活动柱和托板上升，实现晶圆的平稳升降与研磨盘接触，保证接触压力稳定；

30、3、在一号电机驱动研磨盘旋转后，研磨盘就可对晶圆表面进行研磨抛光，实现晶圆表面的平整化和损伤去除；

31、4、在三号电机驱动二号链轮转动后，链条带动一号链轮和转动管转动，转动管带动活动柱和托板反向转动，晶圆与研磨盘反向旋转增加相对运动速度，提高研磨抛光效率。

32、本发明中：通过将碳化硅晶圆材料放置在保护套内的托板顶部，两个电推杆驱动活动架和研磨盘移动至晶圆正上方，二号电机经弧形板和接触板推动活动柱和托板上升使晶圆与研磨盘接触，一号电机驱动研磨盘旋转进行研磨，三号电机经链条驱动转动管和活动柱带动晶圆反向转动，达到晶圆升降定位与反向旋转研磨联动的效果，提高研磨抛光效率。