CN101774152A - 抛光头联动装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种抛光头联动装置，它包括翻转机构、升降机构、旋转机构和压力控制机构，其中，翻转机构、升降机构和压力控制机构以气缸为动力，旋转机构以电机为动力。本发明所提供的抛光头联动装置在工作过程中，可根据要求完成翻转、锁紧、升降和旋转动作，其结构简单、紧凑；由于在本装置中采用了翻转和锁紧机构，不仅使得上下料操作及晶片的清洗方便易行，而且工作可靠。另外，通过控制微动压力气缸的压力可通过花键轴对承载器实施精确的压力控制，这样有利于提高本装置的抛光质量。

Description

抛光头联动装置
技术领域
本发明涉及一种抛光头联动装置，特别是一种半导体行业应用在蓝宝石衬底晶片抛光设备上的抛光头联动装置。
背景技术
半导体行业在对晶片的化学机械抛光过程中，抛光头承载着晶片与抛光盘以一定的速比做旋转运动，使晶片表面与抛光垫表面之间产生摩擦力。为达到理想的抛光效果，抛光头与抛光盘之间的压力必须受到精确控制。传统的抛光头装置对旋转运动、升降运动、压力控制和翻转运动不能达到很好的联动，且结构复杂，上、下料操作不很方便。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种结构简单、操作方便的抛光头联动装置。
本发明采用如下技术方案：
本发明包括翻转机构、升降机构、旋转机构和压力控制机构，其中，翻转机构中的底板与底座间设有两个前立柱和两个后立柱，底板后侧与后立柱铰接，前侧与前立柱搭接，且底板与两个前立柱间各设有一个锁紧气缸，一对翻转气缸对称布置在底板的左右两侧，并分别铰接在底板和底座之间；升降机构中的花键轴设有上下两个与之动配合的花键套，其中，上花键套与上花键套座动配合，上花键套座与升降架固定，升降架上的滑块与导轨滑动配合，导轨与底板固定，升降气缸设于升降架与底板之间，下花键套与下花键套座动配合，下花键套座与底板固定；压力控制机构中的压力气缸设螺杆支撑并固定在升降架的上部，压力气缸活塞杆与一连接座固定，连接座与花键轴上端所设的轴承座固定，轴承座上固定有一小滑块，小滑块与小导轨滑动配合，小导轨与升降架固定；旋转机构中的电机与下花键套间为带传动。
所述两个锁紧气缸是的缸体对称固定在两个前立柱的上部外侧，锁紧气缸活塞杆前端固定有锁紧销，锁紧销与前支架上的销孔插接，前支架与底板固定。
所述升降架包括滑块、弯板、连板和上轴套，其中，上轴套固定在两个弯板之间，连板固定在两个弯板的上部，滑块固定在两个弯板的外端，上花键套座与上轴套固定。
所述翻转气缸的缸体下端与底座铰接，翻转气缸的活塞杆与一翻转座铰接，翻转座的下端与底板固定。
本发明的有益效果：
本发明所提供的抛光头联动装置在工作过程中，可根据要求完成翻转、锁紧、升降和旋转动作，其结构简单、紧凑；由于在本装置中采用了翻转和锁紧机构，不仅使得上下料操作及晶片的清洗方便易行，而且工作可靠。另外，通过控制微动压力气缸的压力可通过花键轴对承载器实施精确的压力控制，这样有利于提高本装置的抛光质量。
附图说明
图1是本发明一种实施例的主视结构示意图；
图2是图1的I处放大图；
图3是图1的II处放大图；
图4是图1的左视图。
在附图中：1小导轨、2横梁、3螺杆、4气缸座、5压力气缸、6压力气缸活塞杆、7电机、8杆套、9连接座、10锁母、11螺母、12轴承、13轴承座、14上花键套、15上花键套座、16上轴套、17升降气缸活塞杆、18电机座、19皮带轮、20下花键套、21下轴套、22下花键套座、23锁紧销、24锁紧气缸、25锁紧气缸活塞杆、26后支架、27端盖、28前立柱、29调心球轴承、30压盖、31调心球轴承座、32吸盘、33吸盘盖、34陶瓷盘、35底座、36花键轴、37侧板、38底板、39安装板、40翻转气缸、41前支架、42升降气缸、43同步齿形带、44弯板、45导轨、46滑块、47连板、48翻转座、49小导轨板、50小滑块、51侧架、52角铁、53隔垫、54圆螺母、55传动销、56小带轮、57锁圈、58电机轴、59铰轴、60后立柱。
具体实施方式
下面将结合实施例附图对本发明作进一步详述：
参见附图，本发明所提供的抛光头联动装置为一对称结构装置，它由抛光头旋转机构、抛光台翻转机构、升降机构、压力控制机构和承载器等部分组成。其中抛光台翻转机构为一套同时工作，共同完成抛光台翻转运动的对称机构；该装置的两个抛光头分别有一套同样的旋转机构、升降机构、压力控制机构和承载器，且各自独立完成相应的运动。
1、翻转机构
安装抛光头的底板38(图1)由前后共四个立柱支撑在底座35的上方，在两个翻转气缸40(MDNBD50-125，SMC)共同作用下，底板38可绕后立柱60(图4)轴孔内的铰轴59做一定角度的翻转，两个后立柱60下端固定在底座35的后侧。两个翻转气缸40对称布置在底板38的两侧，翻转气缸40的缸体下端与底座35铰接，翻转气缸40的活塞杆与一翻转座48铰接，翻转座48下端与底板38固定。底板38前端左右两侧各固定有一个前支架41(图1)，两个前支架41底面分别搭接在两个前立柱28的支台上，前立柱28下端固定在底座35的前侧。为保证抛光时底板38的稳定，左右两个锁紧气缸24(CDQ2B25-20，SMC)将底板38锁紧在相对应的前立柱28上。锁紧气缸24的活塞杆25前端固定有一锁紧销23，工作时锁紧销插入前支架41的销孔中，从而限制了底板38的上下窜动。两个锁紧气缸24的缸体对称固定在两个前立柱28的上部外侧。
2、升降机构
抛光头的升降主要指的是花键轴组件((LTR50，THK)(图1)及陶瓷盘等组件的升降。每根花键轴36配有上下两组花键套组件，花键轴36与花键套间沿轴向方向可以有相对运动。升降机构的动力装置是升降气缸42(CDQ2A63-100，SMC)。
底板38上方固定一块安装板39，下轴套21通过螺钉固定在安装板39上，下轴套21和下花键套座22固定连接，下花键套20能够在下花键套座22内转动，二者沿轴向没有相对运动。
侧架51下端固定在底板38上，导轨45(HSR20，THK)和侧架51固定连接。滑块46沿导轨45上下滑动，弯板44和滑块46固定连接。连板47两侧分别和两个弯板44固定连接。上轴套16固定在两弯板44之间，并且由滑块46、弯板44、连板47和上轴套16构成升降架。升降气缸42设于升降架与底板38之间。上花键套14和上花键套座15间为动配合，上花键套座15和上轴套16固定。
3、旋转机构
电机7通过电机座18和侧板37固定在底板38上，电机轴58通过小带轮56和同步齿形带43带动皮带轮19旋转，皮带轮19和下花键套20固定连接，一起旋转，并带动花键轴36及连接于花键轴36下端的承载器一起转动。承载器包括吸盘32、吸盘盖33和陶瓷盘34等部件构成。花键轴下端连接调心球轴承29，轴承外圈和调心球轴承座31过盈配合，轴承上端由端盖30固定，下端由隔垫53和圆螺母54固定。花键轴通过两个传动销55将转矩传递给轴承座31。轴承座法兰和吸盘32由螺钉连接，吸盘的真空腔由吸盘盖33密封。通过吸盘的真空将陶瓷盘34吸附。
4、压力控制机构
该机构中的压力气缸在本实施例中选用一微动气缸，支撑气缸的螺杆3的下端和弯板44螺纹连接，上端和气缸座4连接，四根同样的螺杆3支撑着气缸座4。压力气缸5固定在气缸座4上，压力气缸活塞杆6和连接座9固定连接，轴承座13固定在连接座9上，轴承12外圈和轴承座13过盈连接，内圈和花键轴36的轴颈固定连接，并由螺母11和锁母10锁紧。
小导轨板49固定在连板47上，小导轨1(HSR20BM，THK)安装在小导轨板49上，固定于轴承座13上的小滑块50沿小导轨1上下滑动。
在整个抛光过程中，抛光头联动装置需要完成翻转、锁紧、升降和旋转四个运动。
为方便上下料和晶片的清洗而进行机架的翻转和抛光头的升降运动，在两个翻转气缸作用下，带动整个抛光头底座做一定角度的翻转，翻转完成后，锁紧气缸机构将底板与前支柱锁固在一起，以减少抛光过程中的震动。
升降气缸机构带动花键轴和承载器上下运动。旋转电机通过皮带和带轮带动下花键套、花键轴和承载器旋转。压力气缸机构带动花键轴和吸盘上下微动，从而对陶瓷盘实施精确的抛光压力。

Claims (4)

1.一种抛光头联动装置，其特征是它包括翻转机构、升降机构、旋转机构和压力控制机构，其中，翻转机构中的底板(38)与底座(35)间设有两个前立柱(28)和两个后立柱(60)，底板(38)后侧与后立柱(60)铰接，前侧与前立柱(28)搭接，且底板(38)与两个前立柱(28)间各设有一个锁紧气缸(24)，一对翻转气缸(40)对称布置在底板(38)的左右两侧，并分别铰接在底板(38)和底座(35)之间；升降机构中的花键轴(36)设有上下两个与之动配合的花键套，其中，上花键套(14)与上花键套座(15)动配合，上花键套座(15)与升降架固定，升降架上的滑块(46)与导轨(45)滑动配合，导轨(45)与底板(38)固定，升降气缸(42)设于升降架与底板(38)之间，下花键套(20)与下花键套座(22)动配合，下花键套座(22)与底板(38)固定；压力控制机构中的压力气缸(5)设螺杆(3)支撑并固定在升降架的上部，压力气缸活塞杆(6)与一连接座(9)固定，连接座(9)与花键轴(36)上端所设的轴承座(13)固定，轴承座(13)上固定有一小滑块(50)，小滑块(50)与小导轨(1)滑动配合，小导轨(1)与升降架固定；旋转机构中的电机(7)与下花键套(20)间为带传动。
2.根据权利要求1所述的抛光头联动装置，其特征是所述两个锁紧气缸的缸体对称固定在两个前立柱(28)的上部外侧，锁紧气缸活塞杆(25)前端固定有锁紧销(23)，锁紧销(23)与前支架(41)上的销孔插接，前支架(41)与底板(38)固定。
3.根据权利要求1所述的抛光头联动装置，其特征是所述升降架包括滑块(46)、弯板(44)、连板(47)和上轴套(16)，其中，上轴套(16)固定在两个弯板(44)之间，连板(47)固定在两个弯板(44)的上部，滑块(46)固定在两个弯板(44)的外端，上花键套座(15)与上轴套(16)固定。
4.根据权利要求1所述的抛光头联动装置，其特征是所述翻转气缸(40)的缸体下端与底座(35)铰接，翻转气缸(40)的活塞杆与一翻转座(48)铰接，翻转座(48)的下端与底板(38)固定。
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