CN102229093B - 一种应用在晶片抛光设备上的升降加压机构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种应用在晶片抛光设备上的能够使抛光头在抛光过程中升降运动和压力加载运动分离开的升降加压机构。所述应用在晶片抛光设备上的升降加压机构包括承载器、框架和安装在框架上的与承载器连接的能够分别控制承载器加压动作和升降动作的升降机构和加压机构。本发明实现了抛光机上的升降与加压功能能够分离进行，在满足升降行程的同时，还满足了减小机构本身对加压过程的冲击，提高晶片抛光压力控制精度，提高控制灵敏度等要求。

Description

一种应用在晶片抛光设备上的升降加压机构
技术领域
本发明涉及一种应用在晶片抛光设备上的能够使抛光头在抛光过程中升降运动和压力加载运动分离开的升降加压机构。 
背景技术
在晶片的化学机械抛光过程中，承载晶片的抛光头在抛光过程中既要完成升降功能，同时也要完成抛光压力加载功能。传统的升降加压机构采用一个气缸完成上述所有工作，因为这种机构所选用的气缸既要实现加压功能又要满足升降行程的要求，所以其存在加压精度低、整体体积大、冲击大、控制难度大等问题。
发明内容
本发明的目的就在于提供一种应用在晶片抛光设备上的升降加压机构，其实现了抛光机上的升降与加压功能能够分离进行，在满足升降行程的同时，还满足了减小机构本身对加压过程的冲击，提高晶片抛光压力控制精度，提高控制灵敏度等要求。
本发明的技术方案为：
本发明所述应用在晶片抛光设备上的升降加压机构包括承载器、框架和安装在框架上的与承载器连接的能够分别控制承载器加压动作和升降动作的升降机构和加压机构。
本发明所述框架由底板（10）、侧板（11）以及顶板（20）构成；
所述加压机构包括加压气缸（1）、花键轴（6）、连接件，所述花键轴（6）上部穿过框架顶板（20））通过连接件承座即轴承座（4）、加压套（3）、加压接头（2）与加压气缸（1）连接，花键轴（6）下部穿过框架底板（10）连接承载器（9），花键轴套（8）固定在底板（10）上，轴承座（4）通过一导轨副与升降机构中升降座（5）连接；
所述升降机构包括升降气缸（12）、升降座（5）、升降架（21），升降气缸（12）的活塞杆通过升降接头（15）与升降座（5）连接，升降座（5）与框架的侧板（11）通过导轨副连接，升降架（21）固定在升降座（5）上，加压气缸（1）固定在升降架（21）上通过升降架（21）与升降座（5）固定连接；
在所述花键轴（6）上固定设有能使花键轴（6）转动的带轮（7）；
所述升降气缸（12）自带下限位传感器，在所述加压机构中加压套（3）上固定设加压上限位传感器（19），与加压上限位传感器（19）配套的限位挡片（18）装配在所述升降架(21)相应位置处。   
本发明中加压气缸采用隔膜气缸。
本发明的有益效果为：
本发明将抛光机上的升降与加压功能进行分离，升降机构选用普通的大缸径气缸，气缸缸径为63mm，最大输出力为310kg，冲程为100mm，其压力控制精度为5kg，升降气缸有足够的输出力可以驱动整个机构（升降机构+加压机构，总重量为51Kg）快速的在长行程内实现升降动作；加压机构采用低摩擦隔膜气缸，所选隔膜气缸缸径50mm，冲程为64mm，压力控制精度可达0.5kg，因此采用隔膜气缸进行加压可大大提高压力控制精度。而且加压时隔膜气缸只驱动局部机构（加压机构，重量为23Kg）而不是整个机构（升降机构+加压机构），因此达到了加压部件质量轻，惯性量小，响应快。
本发明所述升降加压机构相对于单独选用普通气缸的升降加压机构，其压力控制精度大大提高；而相对单独选用精密隔膜气缸的升降加压机构，则其升降动作更快，行程更大。本发明所述升降加压机构选用不同性能的气缸辅以合理的机械结构进行独立控制，解决了升降行程、升降速度与加压性能之间的矛盾，很好的满足了抛光工艺的实际需求。
附图说明
图1为本发明实施例结构示意图。
图2为本发明实施例图1的剖视示意图。
图3为本发明实施例轴测示意图。
附图中1—加压气缸  2—加压接头  3—加压套  4—轴承座  5—升降座  6—花键轴  7—带轮  8—花键轴套  9—承载器 10—底板 11—侧板 12—升降气缸 13—升降导轨 14—升降滑块 15—升降接头  16—加压导轨  17—小导轨板  18—限位挡片  19—上限位传感器  20—顶板  21—升降架  22—加压滑块。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作详细说明，但其不作为对本发明的限制。
如附图1、2、3所示本发明实施例包括承载器9、框架和设置在框架上的与承载器9连接的能够分别控制承载器9加压动作和升降动作的升降机构和加压机构。
本实施例所述框架由底板10、侧板11以及顶板20构成，该框架对整个机构起固定、支撑和定位基准的作用。
所述加压机构包括加压气缸1、花键轴6、连接件，所述花键轴6上部穿过框架顶板20通过连接件承座4、加压套3、加压接头2与加压气缸1连接，花键轴6下部穿过框架底板10连接承载器9，花键轴套8固定在底板10上，轴承座4通过一导轨副与升降机构中升降座5连接，该导轨副包括加压导轨16、与加压导轨16配套的加压滑块22，加压滑块22固定在轴承座4上，所述加压导轨16固定装配在一导轨板17上，导轨板17固定在升降机构中的升降座5上。
所述升降机构包括升降气缸12、升降座5、升降架21；升降气缸12的活塞杆通过升降接头15与升降座5连接，升降座5与框架的侧板11通过导轨副连接，该导轨副包括固定在侧板11上的升降导轨13、与升降导轨13配套的固定在升降座5上的升降滑块14；升降架21固定在升降座5上，加压气缸1固定在升降架21上通过升降架21与升降座5固定连接。
本实施例在所述花键轴6上固定设有能使花键轴6转动的带轮7。
本实施例所述升降气缸12自带下限位传感器。在所述加压机构中加压套3上固定设加压上限位传感器19，与加压上限位传感器（19）配套的限位挡片（18）装配在所述升降架21相应位置处，所述加压气缸12采用隔膜气缸。
如附图所示本实施例加压气缸通过加压接头、加压套、轴承座带连接花键轴，从而带动安装在轴端的承载器进行上下运动，从而实现了加压气缸对抛光头加压动作的独立控制。在运动过程中，轴承座通过连接的加压导轨、导轨板进行上下导向，防止汽缸转动产生剪切力，损坏汽缸；加压气缸采用隔膜气缸有较好的灵敏度、加压精度及快速响应特性，可以保证抛光压力的精确控制，减小抛光过程中压力的波动，从而提高抛光效果
升降气缸通过升降接头、升降座、升降架带动加压气缸行上下运动，进而带动花键轴和承载器随升降座做同步升降，从而实现了升降气缸对抛光头升降动作的独立控制。在运动过程中，通过与升降座连接的升降滑块、升降导轨进行导向，防止运动过程中汽缸转动产生剪切力，损坏汽缸；由于升降气缸缸径大，有较大驱动力，可以实现快速升降；此外升降气缸的冲程可以满足上下料操作的空间要求。
带轮与花键轴套连接，通过外部皮带传动带动花键轴旋转，从而实现承载器的旋转运动。
本实施例的工作过程为：
1、向下加压：实际抛光过程中，当升降汽缸带动升降机构及加压机构一起快速向下运动至升降气缸的下限位位置时，系统从升降气缸内置的传感器得到“下降到位”的信号，随即发出加压命令，使加压气缸带动加压机构向下运动（此时升降机构停留在下限位位置不动），限位挡片18随着加压气缸一起向下运动，当加压气缸运动到位后，限位挡片正好挡住光电限位传感器19，光电限位传感器19发出加压运动到位信号，系统得到该信号后，向超精密继电器发出命令，控制隔膜气缸以预先设置的压力值输出恒定压力，从而使晶片在该预先设置的压力下进行抛光。
2、快速上升：当抛光进行到设定时间后，程序控制加压气缸带动加压机构快速向上运动，限位挡片18随着加压气缸一起向上运动，当加压气缸运动到位后，加压上限传感器发出信号，系统接收到该信号随即发出命令，使升降气缸带动升降机构及加压机构一起快速上升，当运动到上限位位置时，升降气缸内置传感器发出“上升到位”的信号，系统接收到该信号，随即发出冲洗命令，进行在线冲洗等相关工艺过程。整个抛光工作完成，等待上料，进行下一次抛光。
本发明将抛光机上的升降与加压动作进行分离，采用不同性能的气缸辅以合理的机械结构进行独立控制，解决了升降行程、升降速度与加压性能之间的矛盾，很好的满足了抛光工艺的实际需求。

Claims (1)

1.一种应用在晶片抛光设备上的升降加压机构，其特征在于：所述升降加压机构包括承载器、框架和设置在框架上的与承载器连接的能够分别控制承载器加压动作和升降动作的升降机构和加压机构； 
所述框架由底板（10）、侧板（11）以及顶板（20）构成；
所述加压机构包括加压气缸（1）、花键轴（6）、连接件，所述花键轴（6）上部穿过框架顶板（20））通过连接件承座即轴承座（4）、加压套（3）、加压接头（2）与加压气缸（1）连接，花键轴（6）下部穿过框架底板（10）连接承载器（9），花键轴套（8）固定在底板（10）上，轴承座（4）通过一导轨副与升降机构中升降座（5）连接；
所述升降机构包括升降气缸（12）、升降座（5）、升降架（21），升降气缸（12）的活塞杆通过升降接头（15）与升降座（5）连接，升降座（5）与框架的侧板（11）通过导轨副连接，升降架（21）固定在升降座（5）上，加压气缸（1）固定在升降架（21）上通过升降架（21）与升降座（5）固定连接；
在所述花键轴套（8）上固定设有能带动花键轴（6）转动的带轮（7）；
所述升降气缸（12）自带下限位传感器，在所述加压机构中加压套（3）上固定设加压上限位传感器（19），与加压上限位传感器（19）配套的限位挡片（18）装配在所述升降架(21)与加压上限位传感器（19）相对应的位置处。
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Assignee: Sanhe Jianhua Hi Tech Co Ltd

Assignor: No.45 Inst., China Electronic science and Technology Group Corp.

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Denomination of invention: Lifting and pressing mechanism applied to wafer polishing equipment

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License type: Exclusive License

Record date: 20150402

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