CN116551519A - 半导体蚀刻装置陶瓷部件的打磨清洗设备及其工作方法 - Google Patents

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CN116551519A CN202310357695.8A CN202310357695A CN116551519A CN 116551519 A CN116551519 A CN 116551519A CN 202310357695 A CN202310357695 A CN 202310357695A CN 116551519 A CN116551519 A CN 116551519A
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贺贤汉
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Abstract

本发明公开了半导体蚀刻装置陶瓷部件的打磨清洗设备及其工作方法。半导体蚀刻装置陶瓷部件的打磨清洗设备，包括打磨组件，打磨组件包括打磨头以及驱动打磨头转动的旋转电机，还包括一处理腔，处理腔的侧壁上安装有可视窗，处理腔的侧壁上安装有翻转操作门；还包括用于驱动打磨组件三维运动的三维运动机构，三维运动机构的运动端安装有打磨组件；还包括清洗机构，清洗结构包括喷头，喷头也安装在三维运动机构上；处理腔的底部开设有排水口，且处理腔的中央安装有工件摆放平台，工件摆放平台的中央安装有定位柱，工件摆放平台上开设有从内至外依次设置的限位槽，限位槽内嵌设有橡胶圈。本发明实现了适用于陶瓷部件的打磨以及清洗。

Description

半导体蚀刻装置陶瓷部件的打磨清洗设备及其工作方法
技术领域
本发明涉及再生技术处理领域，具体涉及陶瓷部件的打磨清洗设备以及其工作方法。
背景技术
半导体集成电路制造技术持续快速发展，其制程正加速朝着细微化、高密度化和高集成化方向发展。半导体制造设备中的蚀刻制程是芯片制造过程中必不可少的一环，蚀刻机台在生产过程中，其表面逐渐沉积一层聚合物、有机附着物等，这些污染物会在运行过程中脱落，或者，是因其存在造成后续粘附力不足，在腔体内形成微颗粒，造成不良，因此，半导体零件的表面状态以及洁净程度变得非常重要。
目前蚀刻设备中针对于陶瓷部件的再生方法是将陶瓷部件放在旋转平台上进行人工打磨。这种工艺清洗再生一个部件非常耗时耗力，使用的耗材成本也比较高。人工打磨的部件会有多种因素导致部件表面粗糙度不均匀，部件表面磨损也有较大差异。在上机运转时，微颗粒异常问题经常出现，影响机台的稳定性，缩短了机台的使用周期，增加了机台维护的成本。
目前缺乏一种可以实现陶瓷部件再生的打磨清洗设备及其工作方法。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供半导体蚀刻装置陶瓷部件的打磨清洗设备，已解决上述至少一个技术问题。
本发明还提供半导体蚀刻装置陶瓷部件的打磨清洗设备的工作方法，已解决上述至少一个技术问题。
本发明的技术方案是：半导体蚀刻装置陶瓷部件的打磨清洗设备，包括打磨组件，所述打磨组件包括打磨头以及驱动打磨头转动的旋转电机，其特征在于，还包括一处理腔，所述处理腔的侧壁上安装有可视窗，所述处理腔的侧壁上安装有翻转操作门；
还包括用于驱动打磨组件三维运动的三维运动机构，所述三维运动机构的运动端安装有所述打磨组件，所述三维运动机构以及所述打磨组件安装在所述处理腔内；
还包括清洗机构，所述清洗结构包括喷头，所述喷头也安装在所述三维运动机构的运动端；
所述处理腔的底部开设有排水口，且所述处理腔的中央安装有用于摆放陶瓷部件的工件摆放平台，所述工件摆放平台的中央安装有定位柱，所述工件摆放平台上开设有从内至外依次设置的限位槽，所述限位槽内嵌设有橡胶圈；
所述陶瓷部件呈圆盘状，所述陶瓷部件的中央孔插入所述定位柱。
本发明实现了适用于陶瓷部件的打磨以及清洗，将陶瓷部件摆放在橡胶圈上，避免陶瓷部件与工件摆放平台之间的相互磨损。通过清洗机构以及打磨组件的组合，实现自动化打磨以及清洗。
进一步优选的，所述旋转电机通过联轴器连接有旋转头，所述旋转头上黏附有魔术贴，所述旋转头通过所述魔术贴与所述磨头相连。
便于磨头的更换。
进一步优选的，所述三维运动机构包括用于前后运动的前后运动机构、用于左右运动的左右运动机构以及用于上下运动的升降机构；
所述前后运动机构的直线滑台上安装有所述左右运动机构，所述左右运动机构的直线滑台上安装有所述升降机构以及所述喷头，所述升降机构的滑台上安装有所述打磨组件。
进一步优选的，所述打磨组件安装在一安装架上；
所述升降机构的滑台与所述安装架之间安装有压力传感器。
便于通过压力情况，调整升降机构的高度，进而调整磨头与工件的压力。
进一步优选的，所述清洗机构包括用于控制喷头的电磁阀，所述电磁阀以及旋转电机均连接有控制系统，所述控制系统控制电磁阀以及旋转电机联动。
进一步优选的，所述定位柱呈上窄下宽的阶梯状结构。
适用于不同陶瓷部件的中央孔的大小。
所述半导体蚀刻装置陶瓷部件的打磨清洗设备的工作方法，其特征在于，包括如下步骤:
步骤一，将陶瓷部件摆放在所述工件摆放平台上；
步骤二，根据设定的打磨模式进行打磨工作；
打磨模式包括正面打磨模式、边缘局部打磨模式以及特定区域局部区域打磨模式；
在正面打磨模式下，三维运动机构带动打磨组件运动至第一打磨初始位置，打磨组件转动，喷头喷水，三维运动机构带动打磨组件以及清洗机构从第一打磨初始位置沿着S形运动轨迹进行正向运动，且运动至第一打磨终止位置；当打磨组件运动至第一打磨终止位置后，在反向回程至第一打磨初始位置；
在边缘局部打磨模式下，三维运动机构带动打磨组件运动到第二打磨初始位置，打磨组件转动，喷头喷水，三维运动机构带动打磨组件以及清洗机构从第二打磨初始位置呈第一圆形轨迹进行正向运动，且运动回到第二打磨初始位置，在反向运动回到第二打磨初始位置；
所述第一圆形轨迹的圆心为陶瓷部件的圆心；
在特定区域局部区域打磨模式下，三维运动机构带动打磨组件运动到第三打磨初始位置，打磨组件转动，喷头喷水，三维运动机构带动打磨组件以及清洗机构从第三打磨初始位置呈第二圆形轨迹运动进行正向运动，且运动回到第三打磨初始位置，在反向运动回到第三打磨初始位置；
所述第二圆形轨迹的圆心为待打磨的特定区域的圆心。
进一步优选的，在边缘局部打磨模式下，磨头的局部位于陶瓷部件的外侧；
在正面打磨模式下，S形运动轨迹包括长度方向为左右方向的第一方向段以及用于连接相连的第一方向段的第二方向段，所述第一方向段的两端分别连接所述第二方向段；
所述磨头运动至第二方向段时，磨头局部位于陶瓷部件的外侧。
进一步优选的，以所述陶瓷部件的中央点为压力测试基准点；
步骤一之后，三维运动机构驱动打磨组件运动至压力测试基准点，升降机构进行升降，将压力传感器感应到的数值为10kg时，将升降机构的当前高度为研磨适宜高度；
步骤二中，三维运动机构带动打磨组件运动到特定位置后，打磨组件的磨头开始转动，且下降到研磨适宜高度后，进行打磨。
进一步优选的，正面打磨模式下，正向运动时，三维运动机构的移动速度为20mm/s，所述磨头的转速为600rpm；反向回程时，三维运动机构的移动速度为15mm/s，所述磨头的转速为500rpm；
边缘局部打磨模式下，正向运动时，三维运动机构的移动速度为15mm/s，所述磨头的转速为500rpm；反向回程时，三维运动机构的移动速度为10mm/s，所述磨头的转速为400rpm
特定区域局部区域打磨模式下，正向运动时，三维运动机构的移动速度为15mm/s，所述磨头的转速为500rpm；反向回程时，三维运动机构的移动速度为10mm/s，所述磨头的转速为400rpm。
进一步优选的，控制系统控制三维运动机构以及磨头，控制系统包括一研磨轨迹设定模块，所述研磨轨迹设定模块包括输入模块，所述输入模块用于输入陶瓷部件外表面不同区域的平坦度；
所述研磨轨迹设定模块包括分析模块，分析模块用于分析陶瓷部件的平坦度的均匀性，所述分析模块分析获得陶瓷部件的外边缘的平坦度的偏差、中央区域的平坦度的偏差、总表面的平坦度的偏差，中央区域周向等分后不同子区域的平坦度的偏差；
所述研磨轨迹设定模块包括输出模块，输出模块用于输出适宜的打磨指令。
当分析模块分析总表面的平坦度的偏差大于10um，输出模块输出正面打磨模式的打磨指令；
当分析模块分析外边缘的平坦度的偏差为5um-10um，中央区域的平坦度偏差为0um-3um，输出模块输出边缘局部打磨模式的打磨指令；
当分析模块分析中央区域的特定子区域的平坦度偏差为3um-5um时，输出模块输出特定区域局部区域打磨的打磨指令，对平坦度偏差为3um-5um的子区域进行打磨。
附图说明
图1为本发明具体实施例1半导体蚀刻装置陶瓷部件的打磨清洗设备的局部结构示意图；
图2为本发明具体实施例1半导体蚀刻装置陶瓷部件的打磨清洗设备的结构示意图；
图3为本发明具体实施例1半导体蚀刻装置陶瓷部件的打磨清洗设备的局部结构示意图；
图4为本发明具体实施例1半导体蚀刻装置陶瓷部件的打磨清洗设备的局部结构示意图；
图5为本发明具体实施例1的正面打磨模式下的打磨轨迹示意图；
图6为本发明具体实施例1的边缘局部打磨模式的打磨轨迹示意图；
图7为本发明具体实施例1的特定区域局部区域打磨模式的打磨轨迹示意图。
图中：1为三维运动机构，2为旋转电机，3为打磨头，4为喷头，5为工件摆放平台，6为橡胶圈，7为处理腔，8为翻转操作门。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的说明。
参见图1至图7，具体实施例1，半导体蚀刻装置陶瓷部件的打磨清洗设备，包括打磨组件，打磨组件包括打磨头3以及驱动打磨头3转动的旋转电机2，还包括一处理腔7，处理腔的侧壁上安装有可视窗，处理腔7的侧壁上安装有翻转操作门8；还包括用于驱动打磨组件三维运动的三维运动机构1，三维运动机构1的运动端安装有打磨组件；还包括清洗机构，清洗结构包括喷头4，喷头4也安装在三维运动机构1上；处理腔的底部开设有排水口，且处理腔的中央安装有工件摆放平台5，工件摆放平台5的中央安装有定位柱，工件摆放平台5上开设有从内至外依次设置的限位槽，限位槽内嵌设有橡胶圈6；陶瓷部件呈圆盘状，陶瓷部件的中央孔插入定位柱。本发明实现了适用于陶瓷部件的打磨以及清洗，将陶瓷部件摆放在橡胶圈6上，避免陶瓷部件与工件摆放平台5之间的相互磨损。通过清洗机构以及打磨组件的组合，实现自动化打磨以及清洗。
旋转电机2通过联轴器连接有旋转头，旋转头上黏附有魔术贴，旋转头通过魔术贴与磨头相连。便于磨头的更换。
三维运动机构1包括用于前后运动的前后运动机构、用于左右运动的左右运动机构以及用于上下运动的升降机构；前后运动机构的直线滑台上安装有左右运动机构，左右运动机构的直线滑台上安装有升降机构以及喷头，升降机构的滑台上安装有打磨组件。
打磨组件安装在一安装架上；升降机构的滑台与安装架之间安装有压力传感器。便于通过压力情况，调整升降机构的高度，进而调整磨头与工件的压力。
清洗机构包括用于喷头4的电磁阀，电磁阀以及旋转电机2均连接有控制系统，控制系统控制电磁阀以及旋转电机2联动。
定位柱呈上窄下宽的阶梯状结构。适用于不同陶瓷部件的中央孔的大小。
半导体蚀刻装置陶瓷部件的打磨清洗设备的工作方法，包括如下步骤:
步骤一，将陶瓷部件摆放在工件摆放平台5上；
步骤二，根据设定的打磨模式进行打磨工作；
打磨模式包括正面打磨模式、边缘局部打磨模式以及特定区域局部区域打磨模式；
在正面打磨模式下，三维运动机构1带动打磨组件运动至第一打磨初始位置，打磨组件转动，喷头4喷水，三维运动机构1带动打磨组件以及清洗机构从第一打磨初始位置A沿着S形运动轨迹C进行正向运动，且运动至第一打磨终止位置B；当打磨组件运动至第一打磨终止位置B后，在反向回程至第一打磨初始位置A；
在边缘局部打磨模式下，三维运动机构1带动打磨组件运动到第二打磨初始位置D，打磨组件转动，喷头4喷水，三维运动机构1带动打磨组件以及清洗机构从第二打磨初始位置D呈第一圆形轨迹E进行正向运动，且运动回到第二打磨初始位置D，在反向运动回到第二打磨初始位置D；
第一圆形轨迹的圆心为陶瓷部件的圆心；
在特定区域局部区域打磨模式下，三维运动机构1带动打磨组件运动到第三打磨初始位置，打磨组件转动，喷头4喷水，三维运动机构1带动打磨组件以及清洗机构从第三打磨初始位置F呈第二圆形轨迹G运动进行正向运动，且运动回到第三打磨初始位置，在反向运动回到第三打磨初始位置。
第二圆形轨迹的圆心为待打磨的特定区域的圆心。第二圆形轨迹的半径小于待打磨特定区域的最大边缘长度的一半。大于待打磨特定区域的最大边缘长度的1/4。第二圆形轨迹的半径可以小于磨头外径的一半。特定区域局部打磨模式下，磨头可以沿着从内至外依次外扩的第二圆形轨迹运动。扩大打磨范围。以位于内侧的第二圆形轨迹覆盖的区域为内区域，以位于外侧的第二圆形轨迹覆盖的区域为外区域，内区域与外区域存有重叠。最内侧的内区域的第二圆形轨迹的半径为磨头的外径的一半。
在边缘局部打磨模式下，磨头的局部位于陶瓷部件的外侧；
在正面打磨模式下，S形运动轨迹包括长度方向为左右方向的第一方向段以及用于连接相连的第一方向段的第二方向段，第一方向段的两端分别连接第二方向段；磨头运动至第二方向段时，磨头局部位于陶瓷部件的外侧。
以陶瓷部件的中央点为压力测试基准点；步骤一之后，三维运动机构1驱动打磨组件运动至压力测试基准点，升降机构进行升降，将压力传感器感应到的数值为10kg时，将升降机构的当前高度为研磨适宜高度；步骤二中，三维运动机构1带动打磨组件运动到特定位置后，打磨组件的磨头开始转动，且下降到研磨适宜高度后，进行打磨。
正面打磨模式下，正向运动时，三维运动机构1的移动速度为20mm/s，磨头的转速为600rpm；反向回程时，三维运动机构1的移动速度为15mm/s，磨头的转速为500rpm；
边缘局部打磨模式下，正向运动时，三维运动机构1的移动速度为15mm/s，磨头的转速为500rpm；反向回程时，三维运动机构1的移动速度为10mm/s，磨头的转速为400rpm；
特定区域局部区域打磨模式下，正向运动时，三维运动机构1的移动速度为15mm/s，磨头的转速为500rpm；反向回程时，三维运动机构1的移动速度为10mm/s，磨头的转速为400rpm。
正面打磨模式下，具体实施例1与其他不同参数下的打磨性能对比如下：
边缘局部打磨模式下，具体实施例1与其他不同参数下的打磨性能对比如下：
特定区域局部区域打磨模式下，具体实施例1与其他不同参数下的打磨性能对比如下：
具体实施例2，在具体实施例1的基础上，控制系统控制三维运动机构以及磨头，控制系统包括一研磨轨迹设定模块，所述研磨轨迹设定模块包括输入模块，所述输入模块用于输入陶瓷部件外表面不同区域的平坦度；
所述研磨轨迹设定模块包括分析模块，分析模块用于分析陶瓷部件的平坦度的均匀性，所述分析模块分析获得陶瓷部件的外边缘的平坦度的偏差、中央区域的平坦度的偏差、总表面的平坦度的偏差，中央区域周向等分后不同子区域的平坦度的偏差；
所述研磨轨迹设定模块包括输出模块，输出模块用于输出适宜的打磨指令。
当分析模块分析总表面的平坦度的偏差大于10um，输出模块输出正面打磨模式的打磨指令；
当分析模块分析外边缘的平坦度的偏差为5um-10um，中央区域的平坦度偏差为0um-3um，输出模块输出边缘局部打磨模式的打磨指令；
当分析模块分析中央区域的特定子区域的平坦度偏差为3um-5um时，输出模块输出特定区域局部区域打磨的打磨指令，对平坦度偏差为3um-5um的子区域进行打磨。
具体实施例3，在具体实施例1的基础上，升降机构的滑台上安装二级升降机构，二级升降机构上安装有激光测距机构，激光测距机构包括支撑台，支撑台上安装有一排激光测距传感器。便于通过三维运动机构带动激光侧记机构的运动，进而实现对陶瓷部件表面的平坦度进行获得。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.半导体蚀刻装置陶瓷部件的打磨清洗设备，包括打磨组件，所述打磨组件包括打磨头以及驱动打磨头转动的旋转电机，其特征在于，还包括一处理腔，所述处理腔的侧壁上安装有可视窗，所述处理腔的侧壁上安装有翻转操作门；
还包括用于驱动打磨组件三维运动的三维运动机构，所述三维运动机构的运动端安装有所述打磨组件，所述三维运动机构以及所述打磨组件安装在所述处理腔内；
还包括清洗机构，所述清洗结构包括喷头，所述喷头也安装在所述三维运动机构上；
所述处理腔的底部开设有排水口，且所述处理腔的中央安装有用于摆放陶瓷部件的工件摆放平台，所述工件摆放平台的中央安装有定位柱，所述工件摆放平台上开设有从内至外依次设置的限位槽，所述限位槽内嵌设有橡胶圈；
所述陶瓷部件呈圆盘状，所述陶瓷部件的中央孔插入所述定位柱。
2.根据权利要求1所述的半导体蚀刻装置陶瓷部件的打磨清洗设备，其特征在于：所述旋转电机通过联轴器连接有旋转头，所述旋转头上黏附有魔术贴，所述旋转头通过所述魔术贴与所述磨头相连。
3.根据权利要求1所述的半导体蚀刻装置陶瓷部件的打磨清洗设备，其特征在于：所述三维运动机构包括用于前后运动的前后运动机构、用于左右运动的左右运动机构以及用于上下运动的升降机构；
所述前后运动机构的直线滑台上安装有所述左右运动机构，所述左右运动机构的直线滑台上安装有所述升降机构以及所述喷头，所述升降机构的滑台上安装有所述打磨组件。
4.根据权利要求3所述的半导体蚀刻装置陶瓷部件的打磨清洗设备，其特征在于：所述打磨组件安装在一安装架上；
所述升降机构的滑台与所述安装架之间安装有压力传感器。
5.根据权利要求1所述的半导体蚀刻装置陶瓷部件的打磨清洗设备，其特征在于：所述清洗机构包括用于控制喷头的电磁阀，所述电磁阀以及旋转电机均连接有控制系统，所述控制系统控制电磁阀以及旋转电机联动。
6.根据权利要求4所述的半导体蚀刻装置陶瓷部件的打磨清洗设备的工作方法，其特征在于，包括如下步骤:
步骤一，将陶瓷部件摆放在所述工件摆放平台上；
步骤二，根据设定的打磨模式进行打磨工作；
打磨模式包括正面打磨模式、边缘局部打磨模式以及特定区域局部区域打磨模式；
在正面打磨模式下，三维运动机构带动打磨组件运动至第一打磨初始位置，打磨组件转动，喷头喷水，三维运动机构带动打磨组件以及清洗机构从第一打磨初始位置沿着S形运动轨迹进行正向运动，且运动至第一打磨终止位置；当打磨组件运动至第一打磨终止位置后，在反向回程至第一打磨初始位置；
在边缘局部打磨模式下，三维运动机构带动打磨组件运动到第二打磨初始位置，打磨组件转动，喷头喷水，三维运动机构带动打磨组件以及清洗机构从第二打磨初始位置呈第一圆形轨迹进行正向运动，且运动回到第二打磨初始位置，在反向运动回到第二打磨初始位置；
所述第一圆形轨迹的圆心为陶瓷部件的圆心；
在特定区域局部区域打磨模式下，三维运动机构带动打磨组件运动到第三打磨初始位置，打磨组件转动，喷头喷水，三维运动机构带动打磨组件以及清洗机构从第三打磨初始位置呈第二圆形轨迹运动进行正向运动，且运动回到第三打磨初始位置，在反向运动回到第三打磨初始位置；
所述第二圆形轨迹的圆心为待打磨的特定区域的圆心。
7.根据权利要求6所述的半导体蚀刻装置陶瓷部件的打磨清洗设备的工作方法，其特征在于，在边缘局部打磨模式下，磨头的局部位于陶瓷部件的外侧；
在正面打磨模式下，S形运动轨迹包括长度方向为左右方向的第一方向段以及用于连接相连的第一方向段的第二方向段，所述第一方向段的两端分别连接所述第二方向段；
所述磨头运动至第二方向段时，磨头局部位于陶瓷部件的外侧。
8.根据权利要求6所述的半导体蚀刻装置陶瓷部件的打磨清洗设备的工作方法，其特征在于，以所述陶瓷部件的中央点为压力测试基准点；
步骤一之后，三维运动机构驱动打磨组件运动至压力测试基准点，升降机构进行升降，将压力传感器感应到的数值为10kg时，将升降机构的当前高度为研磨适宜高度；
步骤二中，三维运动机构带动打磨组件运动到特定位置后，打磨组件的磨头开始转动，且下降到研磨适宜高度后，进行打磨。
9.根据权利要求6所述的半导体蚀刻装置陶瓷部件的打磨清洗设备的工作方法，其特征在于，正面打磨模式下，正向运动时，三维运动机构的移动速度为20mm/s，所述磨头的转速为600rpm；反向回程时，三维运动机构的移动速度为15mm/s，所述磨头的转速为500rpm；
边缘局部打磨模式下，正向运动时，三维运动机构的移动速度为15mm/s，所述磨头的转速为500rpm；反向回程时，三维运动机构的移动速度为10mm/s，所述磨头的转速为400rpm；
特定区域局部区域打磨模式下，正向运动时，三维运动机构的移动速度为15mm/s，所述磨头的转速为500rpm；反向回程时，三维运动机构的移动速度为10mm/s，所述磨头的转速为400rpm。
10.根据权利要求6所述的半导体蚀刻装置陶瓷部件的打磨清洗设备的工作方法，其特征在于，控制系统控制三维运动机构以及磨头，控制系统包括一研磨轨迹设定模块，所述研磨轨迹设定模块包括输入模块，所述输入模块用于输入陶瓷部件外表面不同区域的平坦度；
所述研磨轨迹设定模块包括分析模块，分析模块用于分析陶瓷部件的平坦度的均匀性，所述分析模块分析获得陶瓷部件的外边缘的平坦度的偏差、中央区域的平坦度的偏差、总表面的平坦度的偏差，中央区域周向等分后不同子区域的平坦度的偏差；
所述研磨轨迹设定模块包括输出模块，输出模块用于输出适宜的打磨指令；
当分析模块分析总表面的平坦度的偏差大于10um，输出模块输出正面打磨模式的打磨指令；
当分析模块分析外边缘的平坦度的偏差为5um-10um，中央区域的平坦度偏差为0um-3um，输出模块输出边缘局部打磨模式的打磨指令；
当分析模块分析中央区域的特定子区域的平坦度偏差为3um-5um时，输出模块输出特定区域局部区域打磨的打磨指令，对平坦度偏差为3um-5um的子区域进行打磨。
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