本发明专利技术涉及一种碳化硅晶片抛光设备，包括抛光机械臂、晶片表面等离子软化处理装置、晶片表面抛光装置。抛光机械臂的晶片吸盘上设有晶片电极，晶片电极与晶片吸盘拾取的碳化硅晶片导通，晶片表面等离子软化处理装置包括脉冲电源、不锈钢电极。水基电解液在脉冲电压作用下与碳化硅晶片的表面发生等离子体活化改性反应生成软化层，再通过晶片表面抛光装置打磨去除碳化硅晶片表面上的软化层。本发明专利技术采用抛光机械臂、晶片表面等离子软化处理装置、晶片表面抛光装置相结合的自动化精密抛光工艺，相比现有主要依靠人工操作，缺乏专用的抛光设备的工艺方案具有抛光效率高、抛光效果更佳的特点。点。点。
【技术实现步骤摘要】
碳化硅晶片抛光设备
[0001]本专利技术涉及一种碳化硅晶片抛光设备，特别涉及一种碳化硅晶片等离子体辅助抛光设备，属于碳化硅晶片抛光领域。
技术介绍
[0002]碳化硅单晶是第三代高温宽带隙半导体材料，碳化硅的硬度很大，具有优良的导热、导电、高温抗氧化性能，因此，碳化硅晶片广泛应用于各种极端环境，相比其它材料具有不可替代的优势。碳化硅晶片表面质量对器件性能与使用寿命有着重要影响，但由于碳化硅具有高硬度、脆性的特点，如何实现大直径超薄碳化硅晶片的精密抛光成为急需解决的问题。
[0003]目前，现有的碳化硅晶片抛光工艺有机械抛光、化学机械抛光、等离子体辅助抛光。机械抛光工艺采用机械打磨的方式，在碳化硅晶片塑性和脆性的临界处实现切削，但是临界切削层不易直接辨别，加工后的晶片表面质量不好。化学机械抛光工艺先将碳化硅晶片表面与抛光液接触，发生化学反应生成薄膜，再通过机械方式打磨去除该薄膜，但是这种工艺容易出现化学残留，不易清除，从而影响碳化硅晶片的表面质量。等离子体辅助抛光工艺通过等离子体电化学方式使碳化硅晶片表面产生大量的氧等离子体，与碳化硅晶片表面材料发生反应，生成硬度较小的软化层，再采用软性磨粒去除该软化层，从而实现精密抛光。但是，目前鲜有应用等离子体辅助抛光工艺的专用设备。
技术实现思路
[0004]本专利技术碳化硅晶片抛光设备公开了新的方案，采用抛光机械臂、晶片表面等离子软化处理装置、晶片表面抛光装置相结合的精密抛光工艺，在等离子体辅助抛光工艺的基础上通过抛光机械臂实现了自动化工艺过程，解决了现有工艺缺乏专用的抛光设备，工艺过程采用人工操作，效率不高以及易发生失误的问题。
[0005]本专利技术碳化硅晶片抛光设备包括抛光机械臂、晶片表面等离子软化处理装置、晶片表面抛光装置。抛光机械臂上设有晶片吸盘，晶片吸盘上设有晶片电极，晶片电极与晶片吸盘拾取的碳化硅晶片导通，碳化硅晶片通过抛光机械臂运送至晶片表面等离子软化处理装置的加工工位，晶片表面等离子软化处理装置包括脉冲电源、不锈钢电极，不锈钢电极通过脉冲电源与晶片电极电连接。
[0006]设在不锈钢电极与碳化硅晶片间的水基电解液在预定电压阈值、脉冲频率的脉冲电压作用下与碳化硅晶片的表面发生等离子体活化改性反应，等离子体活化改性反应在碳化硅晶片表面生成软化层，生成软化层的碳化硅晶片通过抛光机械臂运送至晶片表面抛光装置的加工工位，晶片表面抛光装置打磨去除碳化硅晶片表面上的软化层。
[0007]进一步，本方案的抛光机械臂包括旋转立柱，旋转立柱包括驱动底座、立柱本体，驱动底座内设有旋转驱动电机，旋转驱动电机的输出端向上与立柱本体的下端传动连接，立柱本体的上端设有吸盘悬臂，吸盘悬臂的远端设有晶片吸盘，立柱本体内设有悬臂升降
机构，悬臂升降机构驱动吸盘悬臂升降运动。
[0008]更进一步，本方案的立柱本体内设有悬臂升降机构，悬臂升降机构包括升降螺柱，升降螺柱的下端与螺柱电机传动连接，升降螺柱的上端与立柱本体内的顶部形成轴向定位连接，升降螺柱与升降内螺块形成螺纹传动连接，伸出立柱本体一侧上的升降通槽的升降内螺块的一端与吸盘悬臂连接，升降内螺块的另一端与立柱本体内侧壁上的升降导轨形成升降导向滑动连接。
[0009]进一步，本方案的晶片吸盘包括圆柱状的吸盘壳体，吸盘壳体内设有负压腔，负压腔的一端与外部负压气源连通，负压腔的另一端与中心气道、多个弧形气道连通，弧形气道的弧形吸口等距环设在吸盘壳体的吸附端的边沿上，中心气道的吸口设在吸盘壳体的吸附端的中央部。
[0010]进一步，本方案的晶片表面等离子软化处理装置包括软化处理平台，软化处理平台的台面上设有软化处理槽，软化处理槽的底面上设有电极安装槽，电极安装槽内设有不锈钢电极，软化处理槽的底面上开设有电解液加液口，电解液加液口与电解液供液箱连通。
[0011]进一步，本方案的晶片表面抛光装置包括抛光处理平台，抛光处理平台的台面上设有抛光处理槽，抛光处理槽的底面上设有抛光盘安装槽，抛光盘安装槽内设有抛光盘，抛光盘与下方的抛光电机传动连接，抛光电机驱动抛光盘旋转。
[0012]更进一步，本方案的抛光盘包括盘体，盘体的抛光端上包设有抛光布，抛光处理槽的内侧槽壁上开设有氧化铈抛光液加液口，氧化铈抛光液加液口与抛光液供液箱连通。
[0013]更进一步，本方案抛光机械臂上还设有吸盘旋转驱动部件，吸盘旋转驱动部件驱动晶片吸盘自转。
[0014]进一步，本方案还包括上料装置、下料装置，上料装置包括上料传送带，上料传送带上沿传送方向间隔设有多个上料托盘，下料装置包括下料传送带，下料传送带上沿传送方向间隔设有多个下料托盘，抛光机械臂从上料托盘内拾取待处理的碳化硅晶片，抛光机械臂将处理过的碳化硅晶片运送至下料托盘内。
[0015]更进一步，本方案的抛光机械臂包括旋转立柱，旋转立柱的上端设有四个沿周向等距布置的吸盘悬臂，吸盘悬臂的远端设有晶片吸盘，旋转立柱内设有四个悬臂升降机构，悬臂升降机构驱动对应的吸盘悬臂升降运动，旋转立柱驱动吸盘悬臂上的晶片吸盘在上料装置、晶片表面等离子软化处理装置、晶片表面抛光装置、下料装置的设定工位间循环流转。
[0016]本专利技术碳化硅晶片抛光设备采用抛光机械臂、晶片表面等离子软化处理装置、晶片表面抛光装置相结合的精密抛光工艺，在等离子体辅助抛光工艺的基础上通过抛光机械臂实现了自动化工艺过程，在抛光机械臂的操作下，碳化硅晶片表面依次经过等离子体活化改性处理、抛光打磨后实现了精密抛光的技术目的，相比现有主要依靠人工操作，缺乏专用的抛光设备的工艺方案具有抛光效率高、抛光效果更佳的特点。
附图说明
[0017]图1是碳化硅晶片抛光设备的主视示意图。
[0018]图2是碳化硅晶片抛光设备的俯视示意图。
[0019]图3是抛光机械臂实例的剖视示意图。
[0020]图4是晶片吸盘的主视剖视示意图。
[0021]图5是晶片吸盘的吸附端的示意图。
[0022]图6是晶片表面等离子软化处理装置的剖视示意图。
[0023]图7是晶片表面抛光装置的剖视示意图。
[0024]图8是碳化硅晶片抛光设备的改进型的俯视示意图。
[0025]其中，
[0026]100是抛光机械臂，110是晶片吸盘，111是吸盘壳体，112是负压腔，113是中心气道，114是弧形气道，120是旋转驱动电机，130是吸盘悬臂，141是升降螺柱，142是螺柱电机，143是升降内螺块，144是升降导轨，
[0027]200是晶片表面等离子软化处理装置，210是不锈钢电极，220是软化处理平台，221是软化处理槽，222是电解液加液口，230是电解液供液箱，
[0028]300是晶片表面抛光装置，310是抛光处理平台，311是抛光处理槽，312是氧化铈抛光液加液口，320是抛光液供液箱，331是抛光盘，332是抛光电机，
[0029]400是上料装置，410是上料传送带，420是上料托盘，
[0030本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.碳化硅晶片抛光设备，其特征是包括抛光机械臂、晶片表面等离子软化处理装置、晶片表面抛光装置，所述抛光机械臂上设有晶片吸盘，所述晶片吸盘上设有晶片电极，所述晶片电极与所述晶片吸盘拾取的碳化硅晶片导通，碳化硅晶片通过所述抛光机械臂运送至所述晶片表面等离子软化处理装置的加工工位，所述晶片表面等离子软化处理装置包括脉冲电源、不锈钢电极，所述不锈钢电极通过所述脉冲电源与所述晶片电极电连接，设在所述不锈钢电极与碳化硅晶片间的水基电解液在预定电压阈值、脉冲频率的脉冲电压作用下与碳化硅晶片的表面发生等离子体活化改性反应，等离子体活化改性反应在碳化硅晶片表面生成软化层，生成软化层的碳化硅晶片通过所述抛光机械臂运送至所述晶片表面抛光装置的加工工位，所述晶片表面抛光装置打磨去除碳化硅晶片表面上的软化层。2.根据权利要求1所述的碳化硅晶片抛光设备，其特征在于所述抛光机械臂包括旋转立柱，所述旋转立柱包括驱动底座、立柱本体，所述驱动底座内设有旋转驱动电机，所述旋转驱动电机的输出端向上与所述立柱本体的下端传动连接，所述立柱本体的上端设有吸盘悬臂，所述吸盘悬臂的远端设有所述晶片吸盘，所述立柱本体内设有悬臂升降机构，所述悬臂升降机构驱动所述吸盘悬臂升降运动。3.根据权利要求2所述的碳化硅晶片抛光设备，其特征在于所述立柱本体内设有所述悬臂升降机构，所述悬臂升降机构包括升降螺柱，所述升降螺柱的下端与螺柱电机传动连接，所述升降螺柱的上端与所述立柱本体内的顶部形成轴向定位连接，所述升降螺柱与升降内螺块形成螺纹传动连接，伸出所述立柱本体一侧上的升降通槽的所述升降内螺块的一端与所述吸盘悬臂连接，所述升降内螺块的另一端与所述立柱本体内侧壁上的升降导轨形成升降导向滑动连接。4.根据权利要求1所述的碳化硅晶片抛光设备，其特征在于所述晶片吸盘包括圆柱状的吸盘壳体，所述吸盘壳体内设有负压腔，所述负压腔的一端与外部负压气源连通，所述负压腔的另一端与中心气道、多个弧形气道连通，所述弧形气道的弧形吸口等距环设在所述吸盘壳体的吸附端的边沿上，...
【专利技术属性】
技术研发人员：张学良，袁巨龙，邓乾发，杭伟，王佳焕，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：
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