一种晶片双面减薄装置以及方法与流程

本技术涉及晶片减薄，尤其涉及一种晶片双面减薄装置以及方法。

背景技术：

1、随着半导体制造工艺的不断发展，晶片（如硅晶圆、碳化硅晶圆等）的厚度减薄已成为先进封装及功率器件制造中的关键工艺环节。晶片减薄需要在保证表面平坦度和粗糙度的前提下，将晶片厚度减薄至目标厚度，以满足后续工艺需求。

2、现有的晶片减薄装置主要包括单面减薄装置和双面减薄装置两种类型。单面减薄装置是指先对晶片的一面进行减薄加工，然后将晶片翻转，再对其另一面进行减薄加工。双面减薄技术采用两个砂轮对称设置在载体座的两侧，可以对晶片的两侧表面同时同步进行磨削。故双面减薄技术相对于单面减薄技术具有更高的减薄加工效率。

3、现有双面减薄装置需要单独的驱动装置控制游星片转动，以使得晶片能够在游星片的圆形孔位中公转以及自转。晶片在大于自身直径的圆形孔位内公转以及自转时，现有双面减薄装置缺少对晶片的可靠的支撑，难以保证对晶片在竖直方向上稳定定位与夹持，影响晶片双面减薄的加工质量。

技术实现思路

1、鉴于上述问题，本技术提供了一种晶片双面减薄装置以及方法，具体方案如下：

2、本技术第一方面提供一种晶片双面减薄装置，包括：

3、第一砂轮，第一砂轮具有水平朝上设置的第一磨削面；

4、第二砂轮，第二砂轮具有水平朝下设置的第二磨削面；

5、游星片，游星片水平设置于第一砂轮与第二砂轮之间，且具有圆形孔位；圆形孔位用于放置待减薄晶片，圆形孔位的直径与待减薄晶片的直径满足相同条件；

6、第一支撑柱，第一支撑柱位于游星片的下方；

7、第二支撑柱，第二支撑柱位于游星片的上方；

8、其中，第一支撑柱的轴线与第二支撑柱的轴线之间的距离小于圆形孔位的直径，且两个轴线对称的分布在圆形孔位的圆心的两侧；第一砂轮的转轴与第二砂轮的转轴之间的距离大于圆形孔位的直径，且两个转轴对称的分布在圆形孔位的圆心的两侧；

9、在对待减薄晶片进行双面减薄时，第一砂轮和第二砂轮能够反向转动，以分别磨削待减薄晶片的上下表面，且能够基于与待减薄晶片之间的摩擦力带动待减薄晶片在圆形孔位内被动自转；第一支撑柱和第二支撑柱分别与待减薄晶片的上下表面抵接，以辅助错位设置的第一砂轮和第二砂轮支撑待减薄晶片。

10、可选地，上述晶片双面减薄装置中，第一砂轮和第二砂轮分别连接有独立的转动驱动机构；

11、双面减薄装置还包括控制器，在对待减薄晶片进行双面减薄时，控制器能够基于待减薄晶片的目标减薄厚度，控制转动驱动机构带动第一砂轮和第二砂轮进行反向的等速同步转动，并带动第一砂轮和第二砂轮相向的朝向待减薄晶片匀速移动，以逐步去除待减薄晶片。

12、可选地，上述晶片双面减薄装置中，第一支撑柱和第二支撑柱分别连接有独立的进给驱动机构；

13、在对待减薄晶片进行双面减薄时，控制器还用于基于目标减薄厚度，控制进给驱动机构带动第一支撑柱和第二支撑柱相向的朝向待减薄晶片匀速移动，以使得第一支撑柱和第二支撑柱对待减薄晶片的支撑力匹配第一砂轮和第二砂轮的减薄移动速度，维持待减薄晶片的水平状态。

14、可选地，上述晶片双面减薄装置中，在对待减薄晶片进行双面减薄之前，控制器基于目标减薄厚度，预先设定有第一支撑柱与第二支撑柱相向移动时的终点位置；

15、在对待减薄晶片进行双面减薄时，控制器还用于在第一支撑柱与第二支撑柱移动至终点位置时，停止双面减薄作业，以实现减薄厚度的自限位。

16、可选地，上述晶片双面减薄装置中，还包括传感器，传感器用于采集表征待减薄晶片的减薄厚度的检测参数；

17、在对待减薄晶片进行双面减薄时，控制器还用于基于检测参数确认减薄厚度达到目标减薄厚度时，停止双面减薄作业。

18、可选地，上述晶片双面减薄装置中，第一磨削面与第二磨削面分别与圆形孔位具有重叠区域；

19、圆形孔位的圆心与第一砂轮的转轴之间的距离小于或等于第一砂轮的半径，圆形孔位的圆心与第二砂轮的转轴之间的距离小于或等于第二砂轮的半径。

20、可选地，上述晶片双面减薄装置中，第一支撑柱和第二支撑柱用于支撑待减薄晶片的端部均为球面。

21、可选地，上述晶片双面减薄装置中，第二支撑柱的轴线位于第一磨削面与圆形孔位在竖直方向上的重叠区域的重心位置；

22、第一支撑柱的轴线位于第二磨削面与圆形孔位在竖直方向上的重叠区域的重心位置。

23、可选地，上述晶片双面减薄装置中，还包括：

24、冷却水供给机构；

25、在对待减薄晶片进行双面减薄的过程中，冷却水供给机构用于持续向待减薄晶片的上下表面喷淋冷却水。

26、本技术第二方面提供一种晶片双面减薄方法，采用上述任一项的晶片双面减薄装置，晶片双面减薄方法包括：

27、对双面减薄装置进行设备校准；

28、将待减薄晶片放置于游星片的圆形孔位中，通过游星片对待减薄晶片进行限位以及居中定位，并使得第一支撑柱和第二支撑柱分别与待减薄晶片的相对表面抵接；

29、调整第一砂轮和第二砂轮之间的距离，使得第一砂轮的第一磨削面和第二砂轮的第二磨削面分别与待减薄晶片的相对表面抵接；

30、控制第一砂轮和第二砂轮进行同步的反向转动，第一砂轮和第二砂轮在转动过程中基于与待减薄晶片之间的摩擦力带动待减薄晶片在圆形孔位内被动自转，以对待减薄晶片进行双面减薄。

31、可选地，上述晶片双面减薄方法中，对双面减薄装置进行设备校准的方法包括：

32、调整第一砂轮和第二砂轮各自砂轮中心与自身转轴的同轴度以及各自磨削面的平行度，并使得第一支撑柱的支撑端部与第一磨削面共面，使得第二支撑柱的支撑端部与第二磨削面共面。

33、可选地，上述晶片双面减薄方法中，还包括：

34、在对待减薄晶片进行双面减薄时，基于待减薄晶片的目标减薄厚度，控制第一砂轮和第二砂轮进行反向的等速同步转动，并带动第一砂轮和第二砂轮相向的朝向待减薄晶片匀速移动，以逐步去除待减薄晶片。

35、可选地，上述晶片双面减薄方法中，还包括：

36、在对待减薄晶片进行双面减薄时，基于目标减薄厚度，控制第一支撑柱和第二支撑柱相向的朝向待减薄晶片匀速移动，以使得第一支撑柱和第二支撑柱对待减薄晶片的支撑力匹配第一砂轮和第二砂轮的减薄移动速度，维持待减薄晶片的水平状态。

37、可选地，上述晶片双面减薄方法中，还包括：

38、在对待减薄晶片进行双面减薄之前，基于目标减薄厚度，预先设定有第一支撑柱与第二支撑柱相向移动时的终点位置；

39、在对待减薄晶片进行双面减薄时，在第一支撑柱与第二支撑柱移动至终点位置时，停止双面减薄作业，以实现减薄厚度的自限位。

40、可选地，上述晶片双面减薄方法中，还包括：

41、在对待减薄晶片进行双面减薄时，实时采集表征待减薄晶片的减薄厚度的检测参数；

42、基于检测参数确认减薄厚度达到目标减薄厚度时，停止双面减薄作业。

43、可选地，上述晶片双面减薄方法中，还包括：

44、在对待减薄晶片进行双面减薄的过程中，持续向待减薄晶片的上下表面喷淋冷却水。

45、基于上述描述可知，本技术技术方案至少包括如下技术效果：

46、第一，由于第一砂轮的转轴与第二砂轮的转轴之间的距离大于圆形孔位的直径，且两个转轴对称的分布在圆形孔位的圆心的两侧，在对待减薄晶片进行双面减薄时，使得第一砂轮和第二砂轮能够错位的设置在待减薄晶片的上下两侧，分别磨削待减薄晶片的上下表面，故两个砂轮反向转动时作用在待减薄晶片上的摩擦力反向，且两个反向的摩擦力分别作用在待减薄晶片的同一直径的两个半径区域，两个反向摩擦力能够使得待减薄晶片沿同一转动方向被动自转，以便于两个砂轮基于晶片的自转实现对晶片上下表面的全面同步减薄。

47、第二，由于两个砂轮反向转动，故两个砂轮作用在待减薄晶片上的扭转应力反向，消除单向磨削所产生的扭转应力，可以消除晶片上下表面扭转应力不均导致的自转卡顿、偏摆窜动，使得待减薄晶片在圆形孔位内实现平稳被动自转，可以降低晶片自转不稳定导致的崩边以及碎片问题。同时，由于晶片上下表面扭转应力的抵消，游星片仅起到晶片边缘自转限位，无需承担抵抗扭转应力的切向负荷，减小游星片对晶片边缘的机械挤压损伤，提高晶片双面减薄的质量。

48、第三，由于游星片的圆形孔位的直径与待减薄晶片的直径满足相同条件，圆形孔位不存在待减薄晶片的公转空间，故砂轮转动作用在待减薄晶片上的摩擦力仅可以带动待减薄晶片在圆形孔位内被动自转，无需驱动装置控制游星片转动以带动待减薄晶片进行公转，可以简化晶片双面减薄装置的结构。

49、第四，由于第一支撑柱的轴线与第二支撑柱的轴线之间的距离小于圆形孔位的直径，且两个轴线对称的分布在圆形孔位的圆心的两侧，使得两支撑柱能够错位的设置在待减薄晶片的上下两侧。这样，错位设置的两支撑柱可以与错位的设置两砂轮协同支撑待减薄晶片，为待减薄晶片提供可靠的支撑，以保证对其在竖直方向上稳定定位与夹持，提高对晶片双面减薄的加工质量。

50、可见，本技术技术方案中，错位设置的两个砂轮与两个砂轮的反向转动的协同设计，在游星片所在平面维度内，可以使得两砂轮作用于待减薄晶片的摩擦力能够带动待减薄晶片在特定孔径的圆形孔位内进行稳定的被动自转；在竖直方向的维度上，还可以为待减薄晶片在竖直方向上提供稳定定位与夹持。故本技术技术方案可以提高对晶片双面减薄的加工质量。