CN113814832B - 一种改善大尺寸硅单晶外延厚度均匀性的装置及操作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种改善大尺寸硅单晶外延厚度均匀性的装置及操作方法，包括加工箱以及分别与加工箱的表面连通的进料输送带和出料输送带，所述加工箱的内腔设置有用于打磨硅单晶的打磨机构、用于固定硅单晶的限位机构、用于放置硅单晶的放置机构和用于翻转硅单晶的翻转机构，打磨机构包括三轴机器人以及固定在三轴机器人运动端表面的打磨盘，本发明涉及硅单晶加工技术领域。该改善大尺寸硅单晶外延厚度均匀性的装置及操作方法，先对硅单晶的正面进行打磨加工，打磨完毕后，通过翻转机构快速的对硅单晶进行翻转，全自动进行正反面翻转，并且通过双工位的设计同时对正反面进行打磨加工，翻转快速高效，大大增加了加工效率。

Description

一种改善大尺寸硅单晶外延厚度均匀性的装置及操作方法
技术领域
本发明涉及硅单晶加工技术领域，具体为一种改善大尺寸硅单晶外延厚度均匀性的装置及操作方法。
背景技术
在已知的外延层制造方法中，通过切除单晶硅锭的两端来获得块状形状，对硅锭外侧进行研磨使整体直径一致而获得块体，对所述块体形成定向平面或定向缺口来指示特定的结晶定向，接着以对轴向方向呈预定角度的方式将所述块体切片，切片所得晶圆的周围部分是经倒角以避免碎裂或晶圆周边部分的碎片，接着，完成平滑处理步骤，进行晶圆双面研磨（DDSG），研磨该硅晶圆两侧的表面，接着进行晶圆单面研磨（SDSG），接着进行晶圆双面抛光（DSP），可同时抛光晶圆两侧的表面，接着进行晶圆单面抛光（SMP），然后，当单晶硅的外延层以外延生长方式形成于该晶圆表面时，即可获得外延硅晶片。
硅单晶外延加工时，需要通过打磨保证外延的均匀性，但是现有的硅单晶打磨机构在进行打磨时存在以下缺点：
（1）在对正面打磨完毕后，翻面操作较为复杂，降低了加工效率。
（2）打磨效果差，硅单晶不能随动进行打磨。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种改善大尺寸硅单晶外延厚度均匀性的装置及操作方法，解决了上述提出的问题。
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种改善大尺寸硅单晶外延厚度均匀性的装置，包括加工箱以及分别与加工箱的表面连通的进料输送带和出料输送带，所述加工箱的内腔设置有用于打磨硅单晶的打磨机构、用于固定硅单晶的限位机构、用于放置硅单晶的放置机构和用于翻转硅单晶的翻转机构，打磨机构包括三轴机器人以及固定在三轴机器人运动端表面的打磨盘；
翻转机构包括固定在加工箱内腔的后固定板、第一固定座、第二固定座和驱动电机。
作为本发明进一步的方案：所述后固定板的正面固定连接有前固定板，所述后固定板的内腔开设有平滑槽，所述前固定板的内腔开设有V型滑槽，所述后固定板和前固定板之间活动连接有翻转板，所述翻转板的一侧固定连接有夹持气缸，所述翻转板的内腔转动连接有转动杆和限位销，所述转动杆活动镶嵌在平滑槽的内腔，所述限位销活动镶嵌在V型滑槽的内腔。
作为本发明进一步的方案：所述第二固定座的表面转动连接有连接架，所述连接架的内腔通过滑动槽滑动连接有第一滑动块，所述转动杆的一端贯穿并延伸至第一滑动块的内腔，所述转动杆的表面与第一滑动块的内腔转动连接。
作为本发明进一步的方案：所述第一固定座的表面转动连接有支撑架，所述连接架的内腔通过滑动槽滑动连接有第二滑动块，所述支撑架的表面转动连接有与第二滑动块的内腔转动连接的转杆。
作为本发明进一步的方案：所述驱动电机输出轴的一端贯穿第一固定座的背面并延伸至第一固定座的正面，所述驱动电机输出轴的表面与支撑架的内腔固定连接。
作为本发明进一步的方案：所述V型滑槽两端为矩形槽，中部为向下凹陷的V槽。
作为本发明进一步的方案：所述限位机构包括固定在加工箱内腔的升降架，所述升降架右侧滑动连接有通过电机驱动的升降板，所述升降板的顶部固定连接有转动电机，所述转动电机活塞杆的底端固定连接有硅单晶限位板。
作为本发明进一步的方案：所述放置机构包括固定在加工箱内腔的放置台，所述放置台的顶部转动连接有限位盘，所述放置台设置有两个，且在翻转机构的两侧对称分布。
本发明还公来了一种改善大尺寸硅单晶外延厚度均匀性的装置的操作方法：包括以下步骤：
步骤一、通过进料输送带将硅单晶输送到右侧的放置机构上，硅单晶落在限位盘的内腔，此时限位机构启动，电机驱动升降板在升降架内向下运动，带动硅单晶限位板向下运动，挤压在硅单晶的顶部，对硅单晶进行限位；
步骤二、转动电机启动带动硅单晶限位板转动，带动硅单晶和限位盘转动，此时通过三轴机器人带动打磨盘运动对硅单晶的表面进行打磨；
步骤三、顶部打磨完毕之后，限位机构复位，硅单晶限位板升起，此时翻转机构启动，驱动电机带动支撑架以第一固定座为圆心转动，支撑架转动通过第二滑动块带动连接架左右摆动，连接架运动时通过第一滑动块带动翻转板在后固定板和前固定板之间左右运动，带动翻转板运动到右侧，通过夹持气缸将硅单晶夹持住，然后反向运动，当翻转板运动到后固定板与前固定板之间时，此时转动杆转动到V型滑槽内的V槽内，带动第一滑动块向下运动，带动翻转板向上升起，然后带动翻转板翻转一百八十度将硅单晶翻转角度放置在左侧的放置机构内，进行底部的打磨，两面打磨完毕后通过出料输送带输出完成加工。
本发明与现有技术相比具备以下有益效果：
1、本发明，先对硅单晶的正面进行打磨加工，打磨完毕后，通过翻转机构快速的对硅单晶进行翻转，全自动进行正反面翻转，并且通过双工位的设计同时对正反面进行打磨加工，翻转快速高效，大大增加了加工效率。
2、本发明，电机驱动升降板在升降架内向下运动，带动硅单晶限位板向下运动，挤压在硅单晶的顶部，对硅单晶进行限位；转动电机启动带动硅单晶限位板转动，带动硅单晶和限位盘转动，硅单晶进行随动，打磨效果更好，更加精准。
附图说明
图1为本发明的外部结构示意图；
图2为本发明的结构剖视图；
图3为本发明翻转机构的结构连接主视图；
图4为本发明翻转机构的结构连接后视图；
图5为本发明图2中A处的局部放大图。
图中：1、加工箱；2、进料输送带；3、出料输送带；4、三轴机器人；5、打磨盘；6、后固定板；7、第一固定座；8、第二固定座；9、驱动电机；10、前固定板；11、平滑槽；12、V型滑槽；13、翻转板；14、夹持气缸；15、转动杆；16、连接架；17、第一滑动块；18、支撑架；19、第二滑动块；20、限位销；21、升降架；22、升降板；23、转动电机；24、硅单晶限位板；25、放置台；26、限位盘。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为实现预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。
请参阅图1-5，本发明提供一种技术方案：一种改善大尺寸硅单晶外延厚度均匀性的装置，包括加工箱1以及分别与加工箱1的表面连通的进料输送带2和出料输送带3，加工箱1的内腔设置有用于打磨硅单晶的打磨机构、用于固定硅单晶的限位机构、用于放置硅单晶的放置机构和用于翻转硅单晶的翻转机构，打磨机构包括三轴机器人4以及固定在三轴机器人4运动端表面的打磨盘5，通过进料输送带2将硅单晶输送到右侧的放置机构上，硅单晶落在限位盘26的内腔，此时限位机构启动，电机驱动升降板22在升降架21内向下运动，带动硅单晶限位板24向下运动，挤压在硅单晶的顶部，对硅单晶进行限位，先对硅单晶的正面进行打磨加工，打磨完毕后，通过翻转机构快速的对硅单晶进行翻转，全自动进行正反面翻转，并且通过双工位的设计同时对正反面进行打磨加工，翻转快速高效，大大增加了加工效率；
翻转机构包括固定在加工箱1内腔的后固定板6、第一固定座7、第二固定座8和驱动电机9。
后固定板6的正面固定连接有前固定板10，后固定板6的内腔开设有平滑槽11，前固定板10的内腔开设有V型滑槽12，后固定板6和前固定板10之间活动连接有翻转板13，翻转板13的内腔转动连接有转动杆15和限位销20，转动杆15活动镶嵌在平滑槽11的内腔，限位销20活动镶嵌在V型滑槽12的内腔，第二固定座8的表面转动连接有连接架16，连接架16的内腔通过滑动槽滑动连接有第一滑动块17，转动杆15的一端贯穿并延伸至第一滑动块17的内腔，转动杆15的表面与第一滑动块17的内腔转动连接。
第一固定座7的表面转动连接有支撑架18，连接架16的内腔通过滑动槽滑动连接有第二滑动块19，支撑架18的表面转动连接有与第二滑动块19的内腔转动连接的转杆，驱动电机9输出轴的一端贯穿第一固定座7的背面并延伸至第一固定座7的正面，驱动电机9输出轴的表面与支撑架18的内腔固定连接，V型滑槽12两端为矩形槽，中部为向下凹陷的V槽，硅单晶限位板24升起，此时翻转机构启动，驱动电机9带动支撑架18以第一固定座7为圆心转动，支撑架18转动通过第二滑动块19带动连接架16左右摆动，连接架16运动时通过第一滑动块17带动翻转板13在后固定板6和前固定板10之间左右运动，带动翻转板13运动到右侧，通过夹持气缸14将硅单晶夹持住，然后反向运动，当翻转板13运动到后固定板6与前固定板10之间时，此时转动杆15转动到V型滑槽12内的V槽内，带动第一滑动块17向下运动，带动翻转板13向上升起，然后带动翻转板13翻转一百八十度将硅单晶翻转角度放置在左侧的放置机构内，进行底部的打磨，两面打磨完毕后通过出料输送带3输出完成加工。
限位机构包括固定在加工箱1内腔的升降架21，升降架21右侧滑动连接有通过电机驱动的升降板22，升降板22的顶部固定连接有转动电机23，转动电机23活塞杆的底端固定连接有硅单晶限位板24。
放置机构包括固定在加工箱1内腔的放置台25，放置台25的顶部转动连接有限位盘26，放置台25设置有两个，且在翻转机构的两侧对称分布，转动电机23启动带动硅单晶限位板24转动，带动硅单晶和限位盘26转动，此时通过三轴机器人4带动打磨盘5运动对硅单晶的表面进行打磨。
本发明还公来了一种改善大尺寸硅单晶外延厚度均匀性的装置的操作方法：包括以下步骤：
步骤一、通过进料输送带2将硅单晶输送到右侧的放置机构上，硅单晶落在限位盘26的内腔，此时限位机构启动，电机驱动升降板22在升降架21内向下运动，带动硅单晶限位板24向下运动，挤压在硅单晶的顶部，对硅单晶进行限位；
步骤二、转动电机23启动带动硅单晶限位板24转动，带动硅单晶和限位盘26转动，此时通过三轴机器人4带动打磨盘5运动对硅单晶的表面进行打磨；
步骤三、顶部打磨完毕之后，限位机构复位，硅单晶限位板24升起，此时翻转机构启动，驱动电机9带动支撑架18以第一固定座7为圆心转动，支撑架18转动通过第二滑动块19带动连接架16左右摆动，连接架16运动时通过第一滑动块17带动翻转板13在后固定板6和前固定板10之间左右运动，带动翻转板13运动到右侧，通过夹持气缸14将硅单晶夹持住，然后反向运动，当翻转板13运动到后固定板6与前固定板10之间时，此时转动杆15转动到V型滑槽12内的V槽内，带动第一滑动块17向下运动，带动翻转板13向上升起，然后带动翻转板13翻转一百八十度将硅单晶翻转角度放置在左侧的放置机构内，进行底部的打磨，两面打磨完毕后通过出料输送带3输出完成加工。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简介修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (7)

1.一种改善大尺寸硅单晶外延厚度均匀性的装置的操作方法，其特征在于：
其装置包括：包括加工箱（1）以及分别与加工箱（1）的表面连通的进料输送带（2）和出料输送带（3），其特征在于：所述加工箱（1）的内腔设置有用于打磨硅单晶的打磨机构、用于固定硅单晶的限位机构、用于放置硅单晶的放置机构和用于翻转硅单晶的翻转机构，打磨机构包括三轴机器人（4）以及固定在三轴机器人（4）运动端表面的打磨盘（5）；
翻转机构包括固定在加工箱（1）内腔的后固定板（6）、第一固定座（7）、第二固定座（8）和驱动电机（9）；
所述后固定板（6）的正面固定连接有前固定板（10），所述后固定板（6）的内腔开设有平滑槽（11），所述前固定板（10）的内腔开设有V型滑槽（12），所述后固定板（6）和前固定板（10）之间活动连接有翻转板（13），所述翻转板（13）的一侧固定连接有夹持气缸（14），所述翻转板（13）的内腔转动连接有转动杆（15）和限位销（20），所述转动杆（15）活动镶嵌在平滑槽（11）的内腔，所述限位销（20）活动镶嵌在V型滑槽（12）的内腔；
其方法步骤为：
步骤一、通过进料输送带（2）对硅单晶进行输送，通过放置机构进行放置；
步骤二、通过三轴机器人（4）带动打磨盘（5）运动对硅单晶的表面进行打磨；
步骤三、顶部打磨完毕之后，限位机构复位，硅单晶限位板（24）升起，此时翻转机构启动，带动翻转板（13）翻转一百八十度将硅单晶翻转角度放置在左侧的放置机构内，进行底部的打磨，两面打磨完毕后通过出料输送带（3）输出完成加工。
2.根据权利要求1所述的一种改善大尺寸硅单晶外延厚度均匀性的装置的操作方法，其特征在于：所述第二固定座（8）的表面转动连接有连接架（16），所述连接架（16）的内腔通过滑动槽滑动连接有第一滑动块（17），所述转动杆（15）的一端贯穿并延伸至第一滑动块（17）的内腔，所述转动杆（15）的表面与第一滑动块（17）的内腔转动连接。
3.根据权利要求2所述的一种改善大尺寸硅单晶外延厚度均匀性的装置的操作方法，其特征在于：所述第一固定座（7）的表面转动连接有支撑架（18），所述连接架（16）的内腔通过滑动槽滑动连接有第二滑动块（19），所述支撑架（18）的表面转动连接有与第二滑动块（19）的内腔转动连接的转杆。
4.根据权利要求3所述的一种改善大尺寸硅单晶外延厚度均匀性的装置的操作方法，其特征在于：所述驱动电机（9）输出轴的一端贯穿第一固定座（7）的背面并延伸至第一固定座（7）的正面，所述驱动电机（9）输出轴的表面与支撑架（18）的内腔固定连接。
5.根据权利要求1所述的一种改善大尺寸硅单晶外延厚度均匀性的装置的操作方法，其特征在于：所述V型滑槽（12）两端为矩形槽，中部为向下凹陷的V槽。
6.根据权利要求1所述的一种改善大尺寸硅单晶外延厚度均匀性的装置的操作方法，其特征在于：限位机构包括固定在加工箱（1）内腔的升降架（21），所述升降架（21）右侧滑动连接有通过电机驱动的升降板（22），所述升降板（22）的顶部固定连接有转动电机（23），所述转动电机（23）活塞杆的底端固定连接有硅单晶限位板（24）。
7.根据权利要求1所述的一种改善大尺寸硅单晶外延厚度均匀性的装置的操作方法，其特征在于：放置机构包括固定在加工箱（1）内腔的放置台（25），所述放置台（25）的顶部转动连接有限位盘（26），所述放置台（25）设置有两个，且在翻转机构的两侧对称分布。
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