(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211243861.3 (22)申请日 2022.10.12 (71)申请人 深圳迈菲精密有限公司 地址 518110 广东省深圳市龙华区观湖街 道樟坑径社区下围工业区一路10号智 谷B栋102 (72)发明人 吴泓　刘跃财　王富全　杨兴　 林豪　陈威　 (74)专利代理 机构 广州粤高专利商标代理有限 公司 44102 专利代理师 甘雅舒 (51)Int.Cl. B24B 7/22(2006.01) B24B 41/06(2012.01) B24B 27/00(2006.01)B24B 49/02(2006.01) B24B 49/00(2012.01) B24B 47/20(2006.01) B24B 37/10(2012.01) H01L 21/67(2006.01) (54)发明名称 基于恒压复合固结磨粒的硬脆性晶圆材料 减薄装置和方法 (57)摘要 本发明涉及晶圆减薄技术领域， 更具体地， 涉及一种基于恒压复合固结磨粒的硬脆性晶圆 材料减薄装置和方法， 其中装置包括工作台、 横 向移动机构、 均可上下移动的磨削机构及抛光机 构、 可自转的回转装夹机构、 控制 系统， 横向移动 机构与回转装夹机构均装设于工作台上， 磨削机 构与抛光机构并排设置且均与横向移动机构滑 动连接， 控制系统分别与横向移动机构、 磨削机 构、 抛光机构、 回转装夹机构信号连接。 本发明提 供一种基于恒压复合固结磨粒的硬脆性晶圆材 料减薄装置， 将磨削及抛光两个设备集成于一个 装置中， 可使工件经过一次装夹即完成两道不同 工序的加工， 降低晶圆在不同的加工工序转运过 程中造成碎裂的风险， 而且集 成后的装置体积较 小， 结构相对简单。 权利要求书3页 说明书9页 附图5页 CN 115319564 A 2022.11.11 CN 115319564 A 1.一种基于恒压复合固结磨粒的硬脆性晶圆材料减薄装置， 其特征在于， 包括工作台 （1） 、 横向移动机构 （2） 、 均可上下移动的磨削机构 （3） 及抛光机构 （4） 、 可自转的回转装夹机 构 （5） 、 控制系统， 所述横向移动机构 （2） 与所述回转装夹机构 （5） 均装设于所述工作台 （1） 上， 所述磨削机构 （3） 与所述抛光机构 （4） 并排设置且均与横向移动机构 （2） 滑动连接， 所述 控制系统分别与横向移动机构 （2） 、 磨削机构 （3） 、 抛光机构 （4） 、 回转装夹机构 （5） 信号连 接。 2.根据权利要求1所述的基于恒压复合固结磨粒的硬脆性晶圆材料减薄装置， 其特征 在于， 所述磨削机构 （3） 包括磨削移动机架 （31） 、 磨削组件 （32） 、 恒压控制的磨削移动组件 （61） ， 所述磨削移动机架 （31） 与横向移动机构 （2） 滑动连接， 所述恒压控制的磨削移动组件 （61） 装设于磨削移动机架 （31） 且与磨削组件 （32） 连接， 恒压控制的磨削移动组件 （61） 还与 控制系统信号连接 。 3.根据权利要求2所述的基于恒压复合固结磨粒的硬脆性晶圆材料减薄装置， 其特征 在于， 在磨削移动机架 （31） 上还装设有第一纵向移动组件 （71） ， 所述恒压控制的磨削移动 组件 （61） 装设在所述第一纵向移动组件 （71） 上且与其滑动连接， 第一 纵向移动组件 （71） 还 与控制系统信号连接 。 4.根据权利要求3所述的基于恒压复合固结磨粒的硬脆性晶圆材料减薄装置， 其特征 在于， 所述恒压控制的磨削移动组件 （61） 包括磨削配重块 （611） 、 磨削传动件 （612） 、 至少两 个磨削滑轮 （613） 、 磨削导轨 （614） ， 所述磨削导轨 （614） 装设于所述第一纵向移动组件 （71） 上且与磨削组件 （32） 滑动连接； 两个磨削滑轮 （613） 分别装设于横向移动机构 （2） 顶部两 侧， 所述磨削配重块 （611） 放置于横向移动机构 （2） 远离磨削机构 （3） 的侧部， 所述磨削传动 件 （612） 分别绕过两个磨削滑轮 （613） 且两端分别与磨削配重块 （611） 及磨削组件 （32） 连 接。 5.根据权利要求4所述的基于恒压复合固结磨粒的硬脆性晶圆材料减薄装置， 其特征 在于， 所述抛光机构 （4） 包括抛光移动机架 （41） 、 抛光组件 （42） 、 恒压控制的抛光移动组件 （62） ， 所述抛光移动机架 （41） 与所述磨削移动机架 （31） 并排设置， 且与横向移动机构 （2） 滑 动连接， 在抛光移动机架 （41） 上还装设有第二纵向移动组件 （72） ， 所述恒压控制的抛光移 动组件 （62） 装设在所述第二 纵向移动组件 （72） 上且与其滑动连接， 所述抛光组件 （42） 与恒 压控制的抛光移动组件 （62） 连接， 抛光移动机架 （41） 、 抛光组件 （42） 、 恒压控制的抛光移动 组件 （62） 、 第二纵向移动组件 （72） 均 与控制系统信号连接 。 6.根据权利要求5所述的基于恒压复合固结磨粒的硬脆性晶圆材料减薄装置， 其特征 在于， 所述恒压控制的抛光移动组件 （62） 包括抛光配重块 （621） 、 抛光传动件 （622） 、 至少两 个抛光滑轮 （623） 、 抛光导轨 （624） ， 所述抛光导轨 （624） 装设于所述第二纵向移动组件 （72） 上且与抛光组件 （42） 滑动连接； 两个抛光滑轮 （623） 分别装设于横向移动机构 （2） 顶部两 侧， 所述抛光配重块 （621） 放置于横向移动机构 （2） 远离抛光机构 （4） 的侧部， 所述抛光传动 件 （622） 分别绕过两个抛光滑轮 （623） 且两端分别与抛光配重块 （621） 及抛光组件 （42） 连 接。 7.根据权利要求1所述的基于恒压复合固结磨粒的硬脆性晶圆材料减薄装置， 其特征 在于， 所述磨削机构 （3） 底部设有第一砂轮 （321） ， 所述抛光机构 （4） 底部设有第二砂轮 （421） ， 所述第一砂轮 （321） 与所述第二砂轮 （421） 中至少有一个是固结磨粒砂轮。权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115319564 A 28.根据权利要求7所述的基于恒压复合固结磨粒的硬脆性晶圆材料减薄装置， 其特征 在于， 所述第一砂轮 （321） 为金刚石砂轮， 所述第二砂轮 （421） 为使用金属氧化物颗粒和结 合剂制成的固结磨粒砂轮。 9.一种基于恒压复合固结磨粒的硬脆性晶圆材料减薄方法， 其特征在于， 采用权利要 求1至8任一项所述的基于恒压复合固结磨粒的硬脆性晶圆材料减薄装置进行加工， 包括以 下具体步骤： S1： 将工件放置在回转装夹 机构 （5） 上， 利用回转装夹 机构 （5） 对工件进行夹紧 固定； S2： 开启回转装夹 机构 （5） ， 使其带动工件进行旋转； S3： 通过横向移动机构 （2） 将磨削机构 （3） 移动至回转装夹 机构 （5） 上 方； S4： 开启磨削机构 （3） 并使磨削机构 （3） 下移至与工件接触； S5： 利用磨削机构 （3） 对工件进行恒压磨削； S6： 磨削完毕后， 移离磨削机构 （3） ， 并通过横向移动机构 （2） 将抛光机构 （4） 移动至回 转装夹机构 （5） 上 方； S7： 开启抛光机构 （4） 并使抛光机构 （4） 下移至与工件接触； S8： 利用抛光机构 （4） 对工件进行 抛光； S9： 抛光完毕后， 移离抛光机构 （4） ， 并关闭回转装夹 机构 （5） ， 将工件取 出。 10.根据权利要求9所述的基于恒压复合固结磨粒的硬脆性晶圆材料减薄方法， 其特征 在于， 在所述步骤S9后对工件进行检测， 若工件的TTV总厚度变化偏 差小于3 μm， 表 面粗糙度 小于Ra1nm， 表面应力小于200MPa则为合格品， 若不满足上述条件之一， 则返回步骤S1重新 加工。 11.根据权利要求9所述的基于恒压复合固结磨粒的硬脆性晶圆材料减薄方法， 其特征 在于， 所述 步骤S5具体包括以下步骤： S51： 对工件进行粗磨； S52： 对工件进行半精磨； S53： 对工件进行精磨； S54： 对工件进行超精磨； 其中， 步骤S51至步骤S54中可选择性 地执行其中的两个或三个步骤。 12.根据权利要求11所述的基于恒压复合固结磨粒的硬脆性晶圆材料减薄方法， 其特 征在于， 步骤S51至步骤S54中采用的砂轮磨粒的粒径逐渐增大。 13.根据权利要求11所述的基于恒压复合固结磨粒的硬脆性晶圆材料减薄方法， 其特 征在于， 步骤S51至步骤S54采用的砂轮磨粒的粒径为 400#~30000#。 14.根据权利要求11所述的基于恒压复合固结磨粒的硬脆性晶圆材料减薄方法， 其特 征在于， 步骤S53中采用的压力分别小于步骤S51与步骤S52中的压力， 在步骤S54中采用的 压力小于步骤S5 3中的压力。 15.根据权利要求14所述的基于恒压复合固结磨粒的硬脆性晶圆材料减薄方法， 其特 征在于， 步骤S51至步骤S54中均采用压力为0.05~0.4MPa， 砂轮转速为1000~4000r/min， 工 件转速为10 0~250r/min。 16.根据权利要求9至15任一项所述的基于恒压复合固结磨粒的硬脆性晶圆材料减薄 方法， 其特征在于， 步骤S8中对工件进行固结磨粒化学机械抛光， 采用压力为0.1~0.4Mpa，权　利　要　求　书 2/