CN114473815B - 一种用于碳化硅加工的单面抛光机 - Google Patents

Abstract

本发明属于碳化硅加工技术领域，尤其是一种用于碳化硅加工的单面抛光机，针对现有的碳化硅抛光装置无法对碳化硅进行预加工的技术问题，现提出以下方案，包括预处理箱、一号安装盘和二号安装盘，所述一号安装盘靠近二号安装盘的一侧设置有多个，所述的输出端贯穿一号安装盘，所述的输出端于相邻两个一号安装盘之间连接有外接电源，所述外接电源的输出端连接有等离子发生器，所述等离子发生器远离外接电源的一端连接有等离子喷头，所述相邻两个所述一号安装盘的相对一侧设置有多个连接块。本发明结构科学，能够通过预加工将待加工工件多余的部分去除，进而缩短精加工程序时间，以此保护待加工工件内部的物理性能，提高成品率。

Description

一种用于碳化硅加工的单面抛光机

技术领域

本发明涉及碳化硅加工技术领域，尤其涉及一种用于碳化硅加工的单面抛光机。

背景技术

碳化硅(SiC)材料，由于其高热导率、高击穿场强、禁带宽度大、电子饱和漂移速率高，以及耐高温、抗辐射和化学稳定性好等优良理化特性，成为制备功率半导体器件的第三代半导体材料。但是由于SiC具有极高的硬度(莫氏硬度为9.2)和良好的化学稳定性，在研磨和抛光工序上都相对困难，为了能缩短最后一道工序，即化学机械抛光(CMP)的抛光时间，有必要尽量减少晶片表面的损伤层和降低粗糙度。

现有的碳化硅加工装置在往往都出采用机械抛光来对碳化硅进行加工，而部门碳化硅待加工件往往因为切割厚度过大，导致需要对其进行长时间的抛光加工，长时间的机械抛光回破坏碳化硅内部物理结构，进而造成次品率上升，所以针对这种情况往往需要对碳化硅进行预加工，通过预加工来打磨掉过多不要的部分。

发明内容

基于现有的碳化硅抛光装置无法对碳化硅进行预加工的技术问题，本发明提出了一种用于碳化硅加工的单面抛光机。

本发明提出的一种用于碳化硅加工的单面抛光机，包括预处理箱、一号安装盘和二号安装盘，所述一号安装盘远离二号安装盘的一侧设置有多个电机，所述的输出端贯穿一号安装盘，所述电机的输出端与三号安装盘之间连接有外接电源，所述外接电源的输出端连接有等离子发生器，所述等离子发生器远离外接电源的一端连接有等离子喷头，三号安装盘下方设置有多个连接块，所述连接块呈圆周分布，所述连接块内设置有压紧弹簧，所述压紧弹簧远离三号安装盘的一端连接有能够与连接块配合滑动插接的滑动筒，所述连接块靠近滑动筒的一侧设置有连接杆，所述连接杆上转动设置有转动轴，所述转动轴的两端设置有滑动杆，两个滑动杆的另一端分别设置有外摩擦片和内摩擦片，所述滑动筒靠近连接块的一侧设置有导位板，所述导位板上设置有多个能够与滑动杆一一对应的导位槽，所述滑动杆能够在导位槽内配合滑动，相邻两个滑动杆之间设置有复位弹簧。

优选地，所述等离子发生器内设置有射频电源，所述射频电源的输出端于等离子发生器内连接有铝合金电极，所述等离子发生器的内壁插接有多个导气管，所述导气管的端口处正对于铝合金电极，所述铝合金电极的端口于等离子发生器的外部与等离子喷头相连接。

优选地，连接在不同两个所述导位板上的相邻两个滑动杆的底部分别铰接在外摩擦片和内摩擦片上，且所述外摩擦片和内摩擦片上均设置有通孔。

优选地，所述预处理箱内壁上设置有固定设置有多个步进电机，相邻两个步进电机的相对一侧输出端连接有安装柱，所述安装柱内设置有中心槽，所述中心槽内壁上转动设置有多个转轴，所述转轴上设置有固定杆，所述安装柱上滑动设置有中心杆，所述中心杆远离步进电机的一端设置有滑动盖，所述滑动盖的另一端连接有限位弹簧，所述固定杆上滑动设置有套筒，所述限位弹簧的另一端与套筒相连接，所述套筒远离滑动盖的一侧与一号安装盘固定连接，所述中心杆与步进电机的输出端相连接，所述固定杆靠近中心杆的一端连接有转动块，所述固定杆远离中心杆的一端连接有固定卡块，所述转动块位于卡槽内，所述转轴上套接有扭力弹簧，所述扭力弹簧的两端分别固定连接在中心槽内壁和转轴上。

优选地，所述安装柱上开设有承接槽，所述固定杆能够与承接槽配合滑动插接，相邻两个所述安装柱的相对一侧滑动插接有固定盘。

优选地，相邻两个所述固定盘的相对一侧设置有支撑柱，相对设置的两个所述支撑柱的另一端分别设置有一号卡杆和二号卡杆，所述一号卡杆和二号卡杆通过固定盘和支撑柱分别与一号安装盘和二号安装盘相连接，所述一号卡杆与支撑柱之间通过固定螺栓进行固定连接，所述一号卡杆和二号卡杆互相靠近的一端设置有中心盘。

优选地，与所述二号卡杆相连接的二号安装盘的内侧设置有多个转动电机，所述转动电机的输出端连接有预摩擦块，所述预摩擦块与固定环一一相对。

优选地，所述中心盘上设置有与电机一一对应的固定环，所述中心盘上设置有转动槽，所述转动槽内壁上固定设置有翻转电机，所述翻转电机的输出端于固定环内设置有传动齿轮组，所述翻转电机通过传动齿轮组和轴与固定环相连接，所述固定环的外侧设置有粘贴胶气动泵，所述固定环的内壁上设置有多个涂抹孔，所述涂抹孔与粘贴胶气动泵的输出端相连接，通过设置粘贴胶气动泵，将粘贴胶通过粘贴胶气动泵均匀鼓动至涂抹孔，通过粘贴胶将待加工工件固定在固定环内。

优选地，所述预处理箱的底部设置有加工箱，所述加工箱的侧面按照从上到下的位置关系依次设置有电控柜、蠕动泵、磁力搅拌器和抛光液冷却系统，所述加工箱的侧面还设置有抛光液及清理液处理系统，且预处理箱上设置有人机控制系统和抛光盘，所述人机控制系统的控制端连接有用于打磨的驱动电机，所述抛光盘的上侧设置有防护罩。

本发明中的有益效果为：

1、通过设置步进电机,步进电机的输出端带动中心杆进行上下伸缩，中心杆以转轴为轴转动，带动设置在卡槽内的转动块进行上下移动，进而撬动固定杆进行上下移动，当固定盘滑动插接在安装柱上时，通过步进电机控制中心杆来对固定杆进行上下撬动，使得固定杆上的卡块卡住固定盘的底部，将固定盘与安装柱固定在一起，当中心杆向下运动时带动滑动盖顺着套筒进行滑动，最终带动一号安装盘和向待加工硅片靠近，通过设置射频电源,射频电源向铝合金电极输送电力，通过导气管与外界气源向等离子发生器内输送加工气体，加工气体为载气氦气、辅助气体氧气和反应气体四氯化碳组成的混合气体，混合气体的流量大小比为1：2：2，在铝合金电极的尖端产生等离子体焰通过喷嘴，形成等离子射流，大气等离子体射流将待加工工件的高刻蚀去除，快速去除待加工工件在前期加工过程中产生的表面及亚表面缺陷，对其表面进行刻蚀抛光，抛光完成后关闭射频电源和外接气源，以此完成对待加工工件的初步处理，避免了后期因长时间机械加工造成内部结构损伤。

2、通过设置翻转电机,翻转电机转动带动固定环进行翻转，通过固定环的翻转来对待加工工件进行翻面，通过设置转动电机和预摩擦块,转动电机带动预摩擦块对初步打磨过的工件进行打磨，通过对预摩擦块进行金刚石抛光膏加注，通过金刚石抛光膏的使用，将等离子体抛光过程中产生的诸多不易脱离工件表明的杂质清除，相比于传统的机械抛光，通过金刚石抛光膏抛光可以避免产生粉状杂质，进一步使得加工装置不易进入粉尘，以此实现对装置的保护。

3、通过设置人机控制系统，人机控制系统当中的自动化控制技术全面的管理控制设备的所有动作及参数，存储在设备里的数据可直接拷贝到电脑里或远程传输，便于企业管理。通过设置抛光液及清理液处理系统，可根据用户需求选择喷洒和输液模式，研磨液能均匀的滴在研磨盘上，达到工件的稳定性，减少研磨的时间，更节省了耗材的成本，也符合了环境的要求。

附图说明

图1为本发明提出的一种用于碳化硅加工的单面抛光机的整体结构示意图；

图2为本发明提出的一种用于碳化硅加工的单面抛光机的预处理箱内部结构示意图；

图3为本发明提出的一种用于碳化硅加工的单面抛光机的中心盘结构俯视图；

图4为本发明提出的一种用于碳化硅加工的单面抛光机的固定环结构示意图；

图5为本发明提出的一种用于碳化硅加工的单面抛光机的导位板与连接杆连接处示意图；

图6为本发明提出的一种用于碳化硅加工的单面抛光机的等离子发生器内部结构示意图；

图7为本发明提出的一种用于碳化硅加工的单面抛光机的固定盘内部结构示意图。

图中：1、固定环；2、粘贴胶气动泵；3、等离子发生器；4、外接电源；5、等离子喷头；6、连接块；7、压紧弹簧；8、导位板；9、连接杆；10、滑动杆；11、复位弹簧；12、滑动筒；13、导位槽；14、预摩擦块；15、转动电机；16、固定盘；17、步进电机；18、中心杆；19、固定杆；20、扭力弹簧；21、转动块；22、安装柱；23、限位弹簧；24、一号安装盘；25、一号卡杆；26、支撑柱；27、二号卡杆；28、二号安装盘；29、滑动盖；30、外摩擦片；31、内摩擦片；32、翻转电机；33、射频电源；34、铝合金电极；35、导气管；36、预处理箱；37、抛光液冷却系统；38、抛光液及清理液处理系统；39、磁力搅拌器；40、蠕动泵；41、电控柜；42、防护罩；43、抛光盘；44、人机控制系统；45、旋转电机。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

参照图1-7，一种用于碳化硅加工的单面抛光机，包括预处理箱36、一号安装盘24和二号安装盘28，所述一号安装盘24远离二号安装盘28的一侧设置有多个旋转电机45，所述旋转电机45的输出端贯穿一号安装盘24，所述旋转电机45的输出端与三号安装盘之间连接有外接电源4，所述外接电源4的输出端连接有等离子发生器3，所述等离子发生器3远离外接电源4的一端连接有等离子喷头5。

三号安装盘下方设置有多个连接块6，所述连接块6呈圆周分布，所述连接块6内设置有压紧弹簧7，所述压紧弹簧7远离三号安装盘的一端连接有能够与连接块6配合滑动插接的滑动筒12，所述连接块6靠近滑动筒12的一侧设置有连接杆9，所述连接杆9上转动设置有转动轴，所述转动轴的两端设置有滑动杆10，两个滑动杆10的另一端分别设置有外摩擦片30和内摩擦片31，所述滑动筒12靠近连接块6的一侧设置有导位板8，所述导位板8上设置有多个能够与滑动杆10一一对应的导位槽13，所述滑动杆10能够在导位槽13内配合滑动，相邻两个滑动杆10之间设置有复位弹簧11，通过连接块6和滑动筒12的互相靠近和远离来带动滑动杆10顺着导位槽13滑动，进一步的带动外摩擦片30和内摩擦片31对加工后的工件进行一定程度的杂质扫除。

所述等离子发生器3内设置有射频电源33，所述射频电源33的输出端于等离子发生器3内连接有铝合金电极34，所述等离子发生器3的内壁插接有多个导气管35，所述导气管35的端口处正对于铝合金电极34，所述铝合金电极34的端口于等离子发生器3的外部与等离子喷头5相连接。

连接在不同两个所述导位板8上的相邻两个滑动杆10的底部分别铰接在外摩擦片30和内摩擦片31上，且所述外摩擦片30和内摩擦片31上均设置有通孔。

所述预处理箱36内壁上设置有固定设置有多个步进电机17，相邻两个步进电机17的相对一侧输出端连接有安装柱22，所述安装柱22内设置有中心槽，所述中心槽内壁上转动设置有多个转轴，所述转轴上设置有固定杆19，所述安装柱22上滑动设置有中心杆18，所述中心杆18远离步进电机17的一端设置有滑动盖29，所述滑动盖29的另一端连接有限位弹簧23，所述固定杆19上滑动设置有套筒，所述限位弹簧23的另一端与套筒相连接，所述套筒远离滑动盖29的一侧与一号安装盘24固定连接，所述中心杆18与步进电机17的输出端相连接，所述固定杆19靠近中心杆18的一端连接有转动块21，所述固定杆19远离中心杆18的一端连接有固定卡块，所述转动块21位于卡槽内，所述转轴上套接有扭力弹簧20，所述扭力弹簧20的两端分别固定连接在中心槽内壁和转轴上。

所述安装柱22上开设有承接槽，所述固定杆19能够与承接槽配合滑动插接，相邻两个所述安装柱22的相对一侧滑动插接有固定盘16。

相邻两个所述固定盘16的相对一侧设置有支撑柱26，相对设置的两个所述支撑柱26的另一端分别设置有一号卡杆25和二号卡杆27，所述一号卡杆25和二号卡杆27通过固定盘16和支撑柱26分别与一号安装盘24和二号安装盘28相连接，所述一号卡杆25与支撑柱26之间通过固定螺栓进行固定连接，所述一号卡杆25和二号卡杆27互相靠近的一端设置有中心盘。

与所述二号卡杆27相连接的二号安装盘28的内侧设置有多个转动电机15，所述转动电机15的输出端连接有预摩擦块14，所述预摩擦块14与固定环1一一相对。

所述中心盘上设置有与旋转电机45一一对应的固定环1，所述中心盘上设置有转动槽，所述转动槽内壁上固定设置有翻转电机32，所述翻转电机32的输出端于固定环1内设置有传动齿轮组，所述翻转电机32通过传动齿轮组和轴与固定环1相连接，所述固定环1的外侧设置有粘贴胶气动泵2，所述固定环1的内壁上设置有多个涂抹孔，所述涂抹孔与粘贴胶气动泵2的输出端相连接，通过设置粘贴胶气动泵2，将粘贴胶通过粘贴胶气动泵2均匀鼓动至涂抹孔，通过粘贴胶将待加工工件固定在固定环1内。

所述预处理箱36的底部设置有加工箱，所述加工箱的侧面按照从上到下的位置关系依次设置有电控柜41、蠕动泵40、磁力搅拌器39和抛光液冷却系统37，所述加工箱的侧面还设置有抛光液及清理液处理系统38，且预处理箱36上设置有人机控制系统44和抛光盘43，所述人机控制系统44的控制端连接有用于打磨的驱动电机，所述抛光盘43的上侧设置有防护罩42，通过设置人机控制系统44，人机控制系统44当中的自动化控制技术全面的管理控制设备的所有动作及参数，存储在设备里的数据可直接拷贝到电脑里或远程传输，便于企业管理。通过设置抛光液及清理液处理系统38，可根据用户需求选择喷洒和输液模式，研磨液能均匀的滴在研磨盘上，达到工件的稳定性，减少研磨的时间，更节省了耗材的成本，也符合了环境的要求。

工作原理：通过设置步进电机17,步进电机17的输出端带动中心杆18进行上下伸缩，中心杆18以转轴为轴转动，带动设置在卡槽内的转动块21进行上下移动，进而撬动固定杆19进行上下移动，当固定盘16滑动插接在安装柱22上时，通过步进电机17控制中心杆18来对固定杆19进行上下撬动，使得固定杆19上的卡块卡住固定盘16的底部，将固定盘16与安装柱22固定在一起，当中心杆18向下运动时带动滑动盖29顺着套筒进行滑动，最终带动一号安装盘24和旋转电机45向待加工硅片靠近，通过设置射频电源33,射频电源33向铝合金电极34输送电力，通过导气管35与外界气源向等离子发生器3内输送加工气体，加工气体为载气氦气、辅助气体氧气和反应气体四氯化碳组成的混合气体，混合气体的流量大小比为1：2:2，在铝合金电极34的尖端产生等离子体焰通过喷嘴5，形成等离子射流，大气等离子体射流将待加工工件的高刻蚀去除，快速去除待加工工件在前期加工过程中产生的表面及亚表面缺陷，对其表面进行刻蚀抛光，抛光完成后关闭射频电源33和外接气源，以此完成对待加工工件的初步处理，避免了后期因长时间机械加工造成内部结构损伤。

通过设置翻转电机32,翻转电机32转动带动固定环1进行翻转，通过固定环1的翻转来对待加工工件进行翻面，通过设置转动电机15和预摩擦块14,转动电机15带动预摩擦块14对初步打磨过的工件进行打磨，通过对预摩擦块14进行金刚石抛光膏加注，通过金刚石抛光膏的使用，将等离子体抛光过程中产生的诸多不易脱离工件表明的杂质清除，相比于传统的机械抛光，通过金刚石抛光膏抛光可以避免产生粉状杂质，进一步使得加工装置不易进入粉尘，以此实现对装置的保护。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种用于碳化硅加工的单面抛光机，包括预处理箱（36）、一号安装盘（24）和二号安装盘（28），其特征在于，所述一号安装盘（24）远离二号安装盘（28）的一侧设置有多个旋转电机（45），所述旋转电机（45）的输出端贯穿一号安装盘（24），所述旋转电机（45）的输出端与三号安装盘之间连接有外接电源（4），所述外接电源（4）的输出端连接有等离子发生器（3），所述等离子发生器（3）远离外接电源（4）的一端连接有等离子喷头（5）；

三号安装盘下方设置有多个连接块（6），所述连接块（6）呈圆周分布，所述连接块（6）内设置有压紧弹簧（7），所述压紧弹簧（7）远离三号安装盘的一端连接有能够与连接块（6）配合滑动插接的滑动筒（12），所述连接块（6）靠近滑动筒（12）的一侧设置有连接杆（9），所述连接杆（9）上转动设置有转动轴，所述转动轴的两端设置有滑动杆（10），两个滑动杆（10）的另一端分别设置有外摩擦片（30）和内摩擦片（31），所述滑动筒（12）靠近连接块（6）的一侧设置有导位板（8），所述导位板（8）上设置有多个能够与滑动杆（10）一一对应的导位槽（13），所述滑动杆（10）能够在导位槽（13）内配合滑动，相邻两个滑动杆（10）之间设置有复位弹簧（11）；

所述预处理箱（36）内壁上设置有固定设置有多个步进电机（17），相邻两个步进电机（17）的相对一侧输出端连接有安装柱（22），所述安装柱（22）内设置有中心槽，所述中心槽内壁上转动设置有多个转轴，所述转轴上设置有固定杆（19），所述安装柱（22）上滑动设置有中心杆（18），所述中心杆（18）远离步进电机（17）的一端设置有滑动盖（29），所述滑动盖（29）的另一端连接有限位弹簧（23），所述固定杆（19）上滑动设置有套筒，所述限位弹簧（23）的另一端与套筒相连接，所述套筒远离滑动盖（29）的一侧与一号安装盘（24）固定连接，所述中心杆（18）与步进电机（17）的输出端相连接，所述固定杆（19）靠近中心杆（18）的一端连接有转动块（21），所述固定杆（19）远离中心杆（18）的一端连接有固定卡块，所述转动块（21）位于卡槽内，所述转轴上套接有扭力弹簧（20），所述扭力弹簧（20）的两端分别固定连接在中心槽内壁和转轴上；

所述安装柱（22）上开设有承接槽，所述固定杆（19）能够与承接槽配合滑动插接，相邻两个所述安装柱（22）的相对一侧滑动插接有固定盘（16）；

相邻两个所述固定盘（16）的相对一侧设置有支撑柱（26），相对设置的两个所述支撑柱（26）的另一端分别设置有一号卡杆（25）和二号卡杆（27），所述一号卡杆（25）和二号卡杆（27）通过固定盘（16）和支撑柱（26）分别与一号安装盘（24）和二号安装盘（28）相连接，所述一号卡杆（25）与支撑柱（26）之间通过固定螺栓进行固定连接，所述一号卡杆（25）和二号卡杆（27）互相靠近的一端设置有中心盘；

与所述二号卡杆（27）相连接的二号安装盘(28)的内侧设置有多个转动电机（15），所述转动电机（15）的输出端连接有预摩擦块（14），所述预摩擦块（14）与固定环（1）一一相对；

所述中心盘上设置有与旋转电机（45）一一对应的固定环（1），所述中心盘上设置有转动槽，所述转动槽内壁上固定设置有翻转电机（32），所述翻转电机（32）的输出端于固定环（1）内设置有传动齿轮组，所述翻转电机（32）通过传动齿轮组和轴与固定环（1）相连接，所述固定环（1）的外侧设置有粘贴胶气动泵（2），所述固定环（1）的内壁上设置有多个涂抹孔，所述涂抹孔与粘贴胶气动泵（2）的输出端相连接，通过设置粘贴胶气动泵（2），将粘贴胶通过粘贴胶气动泵（2）均匀鼓动至涂抹孔，通过粘贴胶将待加工工件固定在固定环（1）内。

2.根据权利要求1所述的一种用于碳化硅加工的单面抛光机，其特征在于，所述等离子发生器（3）内设置有射频电源（33），所述射频电源（33）的输出端于等离子发生器（3）内连接有铝合金电极（34），所述等离子发生器（3）的内壁插接有多个导气管（35），所述导气管（35）的端口处正对于铝合金电极（34），所述铝合金电极（34）的端口于等离子发生器（3）的外部与等离子喷头（5）相连接。

3.根据权利要求1所述的一种用于碳化硅加工的单面抛光机，其特征在于，连接在不同两个所述导位板（8）上的相邻两个滑动杆（10）的底部分别铰接在外摩擦片（30）和内摩擦片（31）上，且所述外摩擦片（30）和内摩擦片（31）上均设置有通孔。

4.根据权利要求1所述的一种用于碳化硅加工的单面抛光机，其特征在于，所述预处理箱（36）的底部设置有加工箱，所述加工箱的侧面按照从上到下的位置关系依次设置有电控柜（41）、蠕动泵（40）、磁力搅拌器（39）和抛光液冷却系统（37），所述加工箱的侧面还设置有抛光液及清理液处理系统（38），且预处理箱（36）上设置有人机控制系统（44）和抛光盘（43），所述人机控制系统（44）的控制端连接有用于打磨的驱动电机，所述抛光盘（43）的上侧设置有防护罩（42）。

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