CN113118909B - 一种晶圆片自动打磨装置 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及一种晶圆片自动打磨装置，涉及晶圆片加工技术领域，其包括机架以及沿机架高度方向自上而下依次设置的：放料机构，包括放料组件，可拆卸固定连接在所述机架上，用于对切片后的晶圆片进行放料；研磨机构，包括驱动组件和打磨组件，所述打磨组件沿机架长度方向间隔设置有两组，晶圆片位于两组打磨组件之间，且所述驱动组件驱动打磨组件对晶圆片进行打磨；支撑机构，其位于所述研磨机构下方，用于对待打磨的晶圆片进行支撑；抬升机构，包括抬升组件和承接件，所述抬升组件架设在机架上，且所述抬升组件驱动所述承接件将打磨后的晶圆片沿远离支撑机构的方向位移。本申请具有自动化程度高，减少了人工劳动力、提高工作效率的效果。

Description

一种晶圆片自动打磨装置
技术领域
本申请涉及晶圆片加工技术领域，尤其是涉及一种晶圆片自动打磨装置。
背景技术
单晶硅是硅的单晶体，用高纯度的多晶硅在单晶炉内拉制而成，具有基本完整的点阵结构的晶体，是一种良好的半导材料。
目前，单晶硅生长，最常用的方法叫直拉法。高纯度的多晶硅放在石英坩埚中，并用外面围绕着的石墨加热器不断加热。为了形成单晶硅，还需要控制晶体的方向，坩埚带着多晶硅熔化物在旋转，把一颗籽晶浸入其中，并且由拉制棒带着籽晶作反方向旋转，同时慢慢地、垂直地由硅熔化物中向上拉出。
生产中，一般将单晶硅进行打磨成圆柱形，并将圆柱形的单晶硅切割成薄片，切割后的薄型圆片叫晶圆片，是半导体行业的原材料。单晶硅切片过程中，晶圆片边缘容易存在毛刺，一般采用人工使用打磨装置对毛刺进行打磨。然而，需要打磨的晶圆片数量较多，人工逐个对晶圆片边缘的毛刺进行打磨，效率较低，亟待改进。
发明内容
为了改善人工对晶圆片边缘的毛刺进行打磨，效率较低的问题，本申请提供一种晶圆片自动打磨装置。
本申请提供的一种晶圆片自动打磨装置采用如下的技术方案：
一种晶圆片自动打磨装置，包括机架以及沿机架高度方向自上而下依次设置的：
放料机构，包括放料组件，可拆卸固定连接在所述机架上，用于对切片后的晶圆片进行放料；
研磨机构，包括驱动组件和打磨组件，所述打磨组件沿机架长度方向间隔设置有两组，晶圆片位于两组打磨组件之间，且所述驱动组件驱动打磨组件对晶圆片进行打磨；
支撑机构，其位于所述研磨机构下方，用于对待打磨的晶圆片进行支撑；
抬升机构，包括抬升组件和承接件，所述抬升组件架设在机架上，且所述抬升组件驱动所述承接件将打磨后的晶圆片沿远离支撑机构的方向位移。
通过采用上述技术方案，将切片后的晶圆片放置在放料机构上，使用支撑机构对待打磨的晶圆片进行支撑，并使用驱动组件对带动打磨组件对晶圆片进行打磨，打磨后的晶圆片通过抬升机构抬升以便于取出晶圆片，改变了原有人工逐片对晶圆片边缘毛刺打磨的方式，通过自动化打磨晶圆片的方式解放了劳动力，并且大大提高了工作效率。
优选的，所述放料组件包括放料架和放料盒，所述放料盒可拆卸固定在放料架上，所述放料盒内沿机架宽度方向均匀间隔设置有多个放料槽，所述放料架上开设有导向槽，所述导向槽与放料槽的长度方向均与所述机架的高度方向平行，且所述导向槽与放料槽一一对应且连通。
通过采用上述技术方案，将打磨后的放置在放料盒内，通过放料槽对晶圆片进行限位，之后将放置有晶圆片的放料盒放置在放料架上，晶圆片通过与放料槽导通的导向槽落至研磨机构上进行研磨作业，便于将晶圆片分隔开以及提高了晶圆片放料的便捷性。
优选的，所述放料架上可拆卸固定有安装板，所述安装板上开设有插接槽，所述插接槽的长度方向与机架的宽度方向平行，所述放料盒靠近放料架的一侧设置有插接条，所述插接条的长度方向与插接槽的长度方向平行，所述插接条与插接槽插接配合。
通过采用上述技术方案，放料盒的安装作业中，将放料盒上的插接条与安装板上的插接槽插接配合，实现对放料盒的安装；当需要将放料盒从放料架上拆除时，只需将插接条从插接槽内退出即可；一方面，提高了放料盒放置在安装板上的稳定性；另一方面，方便了放料盒的装卸作业。
优选的，所述支撑机构包括支撑辊，所述支撑辊转动连接在机架上，所述支撑辊位于打磨组件下方，且晶圆片的外缘与所述支撑辊的外侧壁抵接。
通过采用上述技术方案，当晶圆片打磨进行时，晶圆片边缘抵接在支撑辊上，提高了晶圆片在打磨作业中的稳定性。
优选的，所述打磨组件包括第一打磨辊与第二打磨辊，所述第一打磨辊和第二打磨辊均转动连接在机架上，且所述第一打磨辊与第二打磨辊呈间隔设置，所述第一打磨辊和第二打磨辊上均对称开设有打磨槽，晶圆片的边缘嵌入打磨槽内。
通过采用上述技术方案，晶圆片的边缘嵌入打磨槽内，当第一打磨辊和第二打磨辊转动时，混有研磨剂的水对打磨槽内的晶圆片边缘进行打磨，提高了晶圆片打磨的稳定性。
优选的，所述机架宽度方向的两侧壁上均开设有调节槽，所述调节槽呈水平设置，所述第一打磨辊与第二打磨辊的两端均穿设调节槽，所述机架上设置有固定板，所述固定板设置有多个，任一所述固定板中部均安装有轴承，所述第一打磨辊与第二打磨辊的两端均穿过轴承，所述固定板上设置有固定螺栓，所述固定螺栓将固定板可拆卸固定在机架上。
通过采用上述技术方案，将第一打磨辊和第二打磨辊两端穿设调节槽，当第一打磨辊和第二打磨辊的间距需要调整时，只需调整第一打磨辊和第二打磨辊在调节槽内的距离，并使用固定板将第一打磨辊和第二打磨辊固定在机架上，实现对第一打磨辊和第二打磨辊的位置调节作业，方便了第一打磨辊和第二打磨辊间距的调整作业。
优选的，所述抬升组件包括伺服电机、蜗轮、蜗杆以及螺杆，所述伺服电机固定在机架上，且所述伺服电机的输出轴呈水平设置，所述蜗杆同轴固定在伺服电机的输出轴上，所述蜗轮与蜗杆相啮合；
所述蜗轮上同轴穿设有螺杆，所述螺杆与蜗轮的内侧壁螺纹连接，所述螺杆背离蜗轮的一端与承接件螺纹连接，所述承接件呈水平设置，所述机架上固定有用于对承接件升降进行导向的导向件。
通过采用上述技术方案，当伺服电机的输出轴转动时，带动蜗杆转动，由于蜗杆与蜗轮啮合，蜗杆转动带动蜗轮转动，蜗轮转动带动螺杆转动，由于承接件与螺杆螺纹连接，且在导向件的导向下沿着机架高度方向进行升降，提高了承接件升降的自动化程度与稳定程度。
优选的，所述承接件的长度方向与机架的宽度方向平行，所述承接件上均匀间隔开设有多个承接槽，所述承接槽与导向槽、放置槽一一对应。
通过采用上述技术方案，当晶圆片打磨完成后，工作人员驱动伺服电机，使得承接件沿靠近晶圆片的方向位移，位移后晶圆片边缘与承接槽的槽底抵接，晶圆片通过承接槽的限位，减少了晶圆片掉落的情况发生，提高了晶圆片取料过程中的稳定性。
优选的，所述导向件包括导杆，所述导杆上开设有导向槽，所述承接件远离螺杆的一端设置有滑块，所述滑块嵌入导向槽内且所述滑块与导向槽滑移配合。
通过采用上述技术方案，当承接件升降时，承接件端部的滑块与导向槽滑移配合，承接件只能在竖直方向上位移，提高了承接件升降的平稳性。
优选的，所述螺杆上套设有用于对螺杆进行保护的防护罩。
通过采用上述技术方案，由于晶圆片打磨需要将研磨剂混入液体中，长期使用后，液体研磨剂会造成螺杆的磨损和打磨，使用防护罩对螺杆进行保护，提高了螺杆的使用寿命。
综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
通过将切片后的晶圆片放置在放料机构上，使用支撑机构对待打磨的晶圆片进行支撑，并使用驱动组件对带动打磨组件对晶圆片进行打磨，打磨后的晶圆片通过抬升机构抬升以便于取出晶圆片，改变了原有人工逐片对晶圆片边缘毛刺打磨的方式，通过自动化打磨晶圆片解放了劳动力，并且大大提高了工作效率；
借助在放料盒上开设放料槽、放料架上开设导向槽以及承接件上开设承接槽，由于放料槽、导向槽以及承接槽呈一一对应设置，当晶圆片进行放料或者取料时，晶圆片通过放料槽、导向槽以及承接槽的限位，大大提高了晶圆片取放的平稳性；
晶圆片打磨完成后采用抬升组件将晶圆片取出，提高了晶圆片取料的便捷性。
附图说明
图1为本实施例主要体现晶圆片自动打磨装置整体结构的轴测示意图；
图2为本实施例主要体现放料机构的示意图；
图3为本实施例主要体现研磨机构的轴侧示意图；
图4为本实施例主要体现研磨机构的另一轴侧示意图；
图5为本实施例主要体现抬升机构和支撑机构的示意图。
附图标记：1、机架；11、调节槽；12、固定板；121、轴承；122、固定螺栓；2、放料机构；21、放料架；211、导向槽；212、插接条；22、放料盒；221、放料槽；23、安装板；231、插接槽；3、研磨机构；31、驱动组件；311、驱动电机；312、第一皮带轮；313、第二皮带轮；32、打磨组件；321、第一打磨辊；322、第二打磨辊；323、打磨槽；4、支撑机构；41、支撑辊；5、抬升机构；51、伺服电机；52、蜗轮；53、蜗杆；54、螺杆；6、承接件；61、承接板；611、承接槽；612、滑块；7、导向件；71、导杆；72、滑移槽；8、防护罩。
具体实施方式
以下结合附图1-5对本申请作进一步详细说明。
本申请实施例公开一种晶圆片自动打磨装置。
实施例：
参照图1，一种晶圆片自动打磨装置包括机架1，机架1整体呈长方体框架结构。机架1高度方向自上而下依次设置有放料机构2、研磨机构3、支撑机构4以及抬升机构5。实际使用中，将待打磨的晶圆片放置在放料机构2上，通过研磨机构3对晶圆片进行研磨以及支撑机构4对晶圆片进行支撑，打磨完成后，由抬升机构5将晶圆片沿远离机架1的方向抬升以便取料，自动化程度较高，提高了打磨晶圆片的效率。
参照图2，放料机构2包括放料架21和放料盒22，放料盒22用于承放待打磨的晶圆片，且放料盒22与放料架21可拆卸固定连接。放料架21通过螺栓固定在机架1上，放料架21靠近机架1的一侧通过螺栓固定有安装板23，安装板23沿机架1长度方向的两侧壁上开设有插接槽231，且插接槽231的长度方向与机架1的宽度方向平行。放料架21相对的两侧壁上还开设有导向槽211，导向槽211呈竖直设置，导向槽211开设有多个且呈间隔设置。
继续参照图2，为了提高晶圆片放置在放料盒22内的稳定性，放料盒22内沿机架1宽度方向均匀间隔设置有多个放料槽221,放料槽221均呈竖直设置，放料槽221与导向槽211的间距相同，且放料槽221与导向槽211一一对应且连通，便于晶圆片放料时通过导向槽211的导向准确落入研磨机构3之间进行研磨。放料盒22靠近放料架21的一侧设置有插接条212，插接条212的长度方向与插接槽231的长度方向平行，放料盒22安装中，插接条212与插接槽231插接配合,实现将放料盒22安装在放料架21上。
参照图3，在本实施例中，研磨机构3包括驱动组件31和打磨组件32。打磨组件32沿机架1长度方向间隔设置有两组，晶圆片位于两组打磨组件32之间，且驱动组件31驱动打磨组件32对晶圆片进行打磨。打磨组件32包括第一打磨辊321与第二打磨辊322，第一打磨辊321和第二打磨辊322的两端均转动连接在机架1上，驱动组件31驱动第一打磨辊321与第二打磨辊322转动。
第一打磨辊321与第二打磨辊322呈间隔设置，第一打磨辊321与第二打磨辊322的长度方向均与机架1的宽度方向平行。第一打磨辊321和第二打磨辊322的辊身上均间隔开设有多个打磨槽323，晶圆片的边缘嵌入打磨槽323内，第一打磨辊321和第二打磨辊322转动时对晶圆片边缘进行打磨。
参照图1和图3，为了方便调整第一打磨辊321和第二打磨辊322之间的间距，机架1宽度方向的两侧壁上均开设有调节槽11，调节槽11呈水平设置，第一打磨辊321与第二打磨辊322的两端分别穿过调节槽11。当需要调整第一打磨辊321与第二打磨辊322之间的间距时，通过调整第一打磨辊321与第二打磨辊322在调节槽11内的距离即可实现，从而实现了第一打磨辊321与第二打磨辊322的间距调节作业。
机架1上安装有固定板12，固定板12设置有四个，四个固定板12中部均安装有轴承121，第一打磨辊321与第二打磨辊322的远离驱动组件31的一端均穿过轴承121。固定板12上安装有固定螺栓122，固定螺栓122依次穿过固定板12和机架1的侧壁，实现将固定板12可拆卸固定在机架1上，从而对间距调整后的第一打磨辊321与第二打磨辊322的位置进行固定。
参照图3和图4，驱动组件31包括驱动电机311、第一皮带轮312以及第二皮带轮313，第一皮带轮312的直径大第二皮带轮313的直径。驱动电机311的输出轴呈水平设置，且驱动电机311的输出轴与第一皮带轮312、第二皮带轮313均同轴固定，第一皮带轮312与第一打磨辊321之间通过皮带传动连接，第二皮带轮313与第二打磨辊322之间通过皮带传动连接。由于第一皮带轮312与第二皮带轮313的直径不同，使得第一打磨辊321和第二打磨辊322的转速不同，从而便于提高晶圆片打磨的精确性。
参照图1和图4，抬升组件包括伺服电机51、蜗轮52、蜗杆53以及螺杆54。伺服电机51固定在机架1上，且伺服电机51的输出轴呈水平设置，蜗杆53同轴固定在伺服电机51的输出轴上，且蜗轮52与蜗杆53的外螺纹相啮合。
参照图1和图5，螺杆54同轴穿设在蜗轮52上，螺杆54呈竖直设置，蜗轮52的内侧壁上开设有内螺纹，螺杆54与蜗轮52的内侧壁螺纹连接，螺杆54背离蜗轮52的一端通过螺纹连接有承接件6。在本实施例中，承接件6采用承接板61，承接板61的长度方向与机架1的宽度方向平行，承接板61上均匀间隔开设有多个承接槽611，承接槽611与导向槽211、放料槽221一一对应。
参照图4和图5，机架1上固定有用于对承接板61升降进行导向的导向件7。其中，导向件7采用导杆71，导杆71呈竖直向上设置，导杆71上开设有滑移槽72，滑移槽72的长度方向与导杆71的长度方向平行。承接板61远离螺杆54的一端安装有滑块612，滑块612嵌入滑移槽72内且滑块612与滑移槽72滑移配合。
使用中，当伺服电机51的输出轴转动时，带动蜗杆53转动，由于蜗杆53与蜗轮52的外螺纹相啮合，蜗杆53转动带动蜗轮52转动，蜗轮转动带动与其螺纹连接的螺杆54转动。由于承接板61与螺杆54螺纹连接，当承接板61抬升时，由于承接板61远离螺杆54的一端上开设的滑块612嵌入导杆21上开设的导向槽211内，使得承接板61上升时，承接板61带动晶圆片只能沿着导向槽211和放置槽长度方向位移，提高了晶圆片抬升作业中的稳定性。
参照图5，支撑机构4包括支撑辊41，支撑辊41设置有两个，两个支撑辊41均转动连接在机架1上，两个支撑辊41间隔设置，且两个支撑辊41均位于第一打磨辊321和第二打磨辊322下方，且晶圆片的外缘与两个支撑辊41的外侧壁抵接，晶圆片转动打磨时，两个支撑辊41随着晶圆片一起转动，提高了晶圆片在打磨作业中的稳定性。
实际使用中，通过在水流中添加研磨剂，并将水流冲刷在晶圆片上，一方面冲刷晶圆片边缘毛刺打磨时所产生的废屑，另一方面研磨剂的使用提高了晶圆片边缘毛刺打磨的效率。长期使用后，为了减少水流中的研磨剂对螺杆54磨损，从而影响螺杆54使用寿命的情况发生，蜗杆53上套设有防护罩8，防护罩8可以采用PVC波纹管。
本申请实施例的实施原理为：使用中，工作人员将放置有待打磨的晶圆片的放料盒22放置在放料架21上，晶圆片通过放料架21上开设的导向槽211落入至第一打磨辊321与第二打磨辊322上开设的打磨槽323内，由驱动电机311驱动第一打磨辊321和第二打磨辊322转动实现对晶圆片边缘毛刺的打磨作业，当晶圆片打磨完成后，工作人员驱动伺服电机51，承接板61上升且晶圆片嵌入承接板61上开设的承接槽611，晶圆片通过导向槽211进入放料盒22内，实现对打磨后的晶圆片的收集。
以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种晶圆片自动打磨装置，其特征在于，包括机架(1)以及沿机架(1)高度方向自上而下依次设置的：
放料机构(2)，包括放料组件，可拆卸固定连接在所述机架(1)上，用于对切片后的晶圆片进行放料；
研磨机构(3)，包括驱动组件(31)和打磨组件(32)，所述打磨组件(32)沿机架(1)长度方向间隔设置有两组，晶圆片位于两组打磨组件(32)之间，且所述驱动组件(31)驱动打磨组件(32)对晶圆片进行打磨；
支撑机构(4)，其位于所述研磨机构(3)下方，用于对待打磨的晶圆片进行支撑；
抬升机构(5)，包括抬升组件和承接件(6)，所述抬升组件架设在机架(1)上，且所述抬升组件驱动所述承接件(6)将打磨后的晶圆片沿远离支撑机构(4)的方向位移；所述承接件(6)的长度方向与机架(1)的宽度方向平行，所述承接件(6)上均匀间隔开设有多个承接槽(611)，所述承接槽(611)与导向槽(211)、放料槽(221)一一对应；
所述放料组件包括放料架(21)和放料盒(22)，所述放料盒(22)可拆卸固定在放料架(21)上，所述放料盒(22)内沿机架(1)宽度方向均匀间隔设置有多个放料槽(221)，所述放料架(21)上开设有导向槽(211)，所述导向槽(211)与放料槽(221)的长度方向均与所述机架(1)的高度方向平行，且所述导向槽(211)与放料槽(221)一一对应且连通；
所述支撑机构(4)包括支撑辊(41)，所述支撑辊(41)转动连接在机架(1)上，所述支撑辊(41)位于打磨组件(32)下方，且晶圆片的外缘与所述支撑辊(41)的外侧壁抵接；
所述抬升组件包括伺服电机(51)、蜗轮(52)、蜗杆(53)以及螺杆(54)，所述伺服电机(51)固定在机架(1)上，且所述伺服电机(51)的输出轴呈水平设置，所述蜗杆(53)同轴固定在伺服电机(51)的输出轴上，所述蜗轮(52)与蜗杆(53)相啮合；
所述螺杆(54)同轴穿设在蜗轮(52)上，所述螺杆(54)与蜗轮(52)的内侧壁螺纹连接，所述螺杆(54)背离蜗轮(52)的一端螺纹连接有承接件(6)，所述承接件(6)呈水平设置，所述机架(1)上固定有用于对承接件(6)升降进行导向的导向件(7)。
2.根据权利要求1所述的一种晶圆片自动打磨装置，其特征在于，所述放料架(21)上可拆卸固定有安装板(23)，所述安装板(23)上开设有插接槽(231)，所述插接槽(231)的长度方向与机架(1)的宽度方向平行，所述放料盒(22)靠近放料架(21)的一侧设置有插接条(212)，所述插接条(212)的长度方向与插接槽(231)的长度方向平行，所述插接条(212)插与插接槽(231)插接配合。
3.根据权利要求1所述的一种晶圆片自动打磨装置，其特征在于：所述打磨组件(32)包括第一打磨辊(321)与第二打磨辊(322)，所述第一打磨辊(321)和第二打磨辊(322)均转动连接在机架(1)上，且所述第一打磨辊(321)与第二打磨辊(322)呈间隔设置，所述第一打磨辊(321)和第二打磨辊(322)上均对称开设有打磨槽(323)，晶圆片的边缘嵌入打磨槽(323)内。
4.根据权利要求3所述的一种晶圆片自动打磨装置，其特征在于：所述机架(1)宽度方向的两侧壁上均开设有调节槽(11)，所述调节槽(11)呈水平设置，所述第一打磨辊(321)与第二打磨辊(322)的两端均穿设调节槽(11)，所述机架(1)上设置有固定板(12)，所述固定板(12)设置有多个，任一所述固定板(12)中部均安装有轴承(121)，所述第一打磨辊(321)与第二打磨辊(322)的两端均穿过轴承(121)，所述固定板(12)上设置有固定螺栓(122)，所述固定螺栓(122)将固定板(12)可拆卸固定在机架(1)上。
5.根据权利要求1所述的一种晶圆片自动打磨装置，其特征在于：所述导向件(7)包括导杆(71)，所述导杆(71)上开设有滑移槽(72)，所述承接件(6)远离螺杆(54)的一端设置有滑块(612)，所述滑块(612)嵌入滑移槽(72)内且所述滑块(612)与滑移槽(72)滑移配合。
6.根据权利要求1所述的一种晶圆片自动打磨装置，其特征在于：所述螺杆(54)上套设有用于对螺杆(54)进行保护的防护罩(8)。
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