CN217255038U - 一种调整晶棒正晶向滚磨加工的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种调整晶棒正晶向滚磨加工的装置，包括机体和工作台，所述工作台顶部的左侧通过螺栓安装有安装座，所述安装座的顶部通过螺栓分别固定安装有减速器和轴承座，所述减速器的左侧通过螺栓固定连接有第一电机，所述减速器的输出轴固定连接有转杆，所述工作台顶部的右侧滑动连接有固定座。本实用新型具备调整晶向的优点，解决了目前的晶棒在进行正晶向滚磨加工前，不便于对晶棒的晶向偏离度进行调整，容易导致加工完毕的晶棒出现晶向超标的情况，晶向超标后无法调整晶棒的晶向，容易导致产品报废，在进行后续切片时需要再次调整晶向，会造成晶棒的切片成品率低、椭圆形和翘曲度大等问题。

Description

一种调整晶棒正晶向滚磨加工的装置

技术领域

本实用新型涉及半导体技术领域，具体为一种调整晶棒正晶向滚磨加工的装置。

背景技术

半导体是一种电导率在绝缘体至导体之间的物质，其电导率容易受控制，可作为信息处理的元件材料，常见的半导体材料有硅、锗、砷化镓等，而硅更是各种半导体材料中，在商业应用上最具有影响力的一种，晶棒的材料为单晶硅，属于半导体材料的一种，被广泛应用于半导体器件制作，晶棒是用高纯度的多晶硅在单晶炉内拉制而成，晶棒是加工晶圆的原材料。

在半导体行业中，单晶工艺生长的晶棒，其外观是不规则的圆柱体，切割成片之前必须按照一定的规范对其整形。整形第一步是利用砂轮与单晶棒产生相对运动，将晶棒外形滚圆成一定直径的规则圆柱体，满足后续切片统一直径。第二步按照一定晶向对滚磨后的圆柱体加工参考面。主参考面主要后续芯片最佳划片方位，副参考面主要是便于宏观区分硅片的型号和晶向。

目前单晶工艺生长的晶棒，其外观是不规则的圆柱体，在对不规则的单晶棒进行滚磨整形时，是将晶棒夹装在滚磨机两端的顶碗上利用砂轮磨削，没有对晶棒的晶向偏离度调整，容易导致加工完毕的晶棒出现晶向超标的情况，晶向超标后无法调整晶棒的晶向，导致产品的报废，后续进行切片时需要再次调整晶向，会造成晶棒的切片成品率低、椭圆形和翘曲度大等异常情况。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种调整晶棒正晶向滚磨加工的装置，具备调整晶向的优点，解决了目前的晶棒在进行正晶向滚磨加工前，不便于对晶棒的晶向偏离度进行调整，容易导致加工完毕的晶棒出现晶向超标的情况，晶向超标后无法调整晶棒的晶向，容易导致产品报废，在进行后续切片时需要再次调整晶向，会造成晶棒的切片成品率低、椭圆形和翘曲度大等问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种调整晶棒正晶向滚磨加工的装置，包括机体和工作台，所述工作台顶部的左侧通过螺栓安装有安装座，所述安装座的顶部通过螺栓分别固定安装有减速器和轴承座，所述减速器的左侧通过螺栓固定连接有第一电机，所述减速器的输出轴固定连接有转杆，所述工作台顶部的右侧滑动连接有固定座，所述固定座的内壁固定安装有液压缸；

所述液压缸的左端固定连接有转动连接件，所述转动连接件的左端和转杆的右端均固定安装有活动顶碗，所述工作台顶部的左侧分别固定安装有X射线探测器和X射线发射机构，所述机体右侧的底部焊接有支撑架，所述支撑架的顶部通过螺栓固定安装有控制器；

所述X射线发射机构包括X射线衍射仪，所述X射线衍射仪的底部固定连接有安装架，所述安装架的内壁通过螺栓固定连接有支撑柱，所述支撑柱通过螺栓固定安装于工作台的顶部；

所述活动顶碗包括安装板，所述安装板上焊接有活动座，所述活动座的内部活动连接有转动销，所述转动销上固定连接有转动球，所述转动球上焊接有连接板；

所述转动连接件包括旋转杆，所述旋转杆的右端焊接有连接杆，所述连接杆的表面过盈配合有支撑轴承，所述连接杆的右端焊接有限位板，所述支撑轴承的表面固定套设有壳体。

为了便于带动液压缸移动对不同长度的晶棒进行固定，作为本实用新型的一种调整晶棒正晶向滚磨加工的装置优选的，所述机体和工作台相对的一侧焊接有框体，所述框体的内壁焊接有固定板，所述固定板的右侧通过螺栓固定安装有第二电机，所述第二电机的输出轴通过联轴器安装有丝杆，所述丝杆的表面螺纹套设有螺母座，所述螺母座的顶部焊接有滑杆，所述滑杆与固定座的底部通过螺栓固定连接。

为了便于对转杆进行稳固支撑，作为本实用新型的一种调整晶棒正晶向滚磨加工的装置优选的，所述转杆的右端贯穿轴承座并延伸至轴承座的右侧，所述转杆与轴承座内部的轴承过盈配合。

为了便于对螺母座进行限位使其稳定移动，作为本实用新型的一种调整晶棒正晶向滚磨加工的装置优选的，所述螺母座的底部与框体内壁的底部滑动连接，所述丝杆的左端与框体内壁的左侧通过轴承转动连接。

为了便于对工作台的底部进行支撑，作为本实用新型的一种调整晶棒正晶向滚磨加工的装置优选的，所述机体的顶部焊接有连接柱，所述连接柱的顶部焊接于工作台的底部。

为了便于工作人员操作控制器，作为本实用新型的一种调整晶棒正晶向滚磨加工的装置优选的，所述控制器正面的顶部固定安装有显示屏，所述控制器正面的底部固定安装有控制按键。

为了便于转动球在活动座的内壁进行转动并对其进行限位，作为本实用新型的一种调整晶棒正晶向滚磨加工的装置优选的，所述转动球的表面与活动座的内壁活动连接，所述活动座上设置有限位凸起。

为了便于连接杆和限位板在壳体的内部旋转，作为本实用新型的一种调整晶棒正晶向滚磨加工的装置优选的，所述连接杆和限位板的表面与壳体的内壁转动连接。

为了便于对机体的底部进行支撑，作为本实用新型的一种调整晶棒正晶向滚磨加工的装置优选的，所述机体底部的四角均通过螺纹连接有支腿，所述机体的正面通过螺栓安装有检修门。

优选的，一种调整晶棒正晶向滚磨加工的方法，包括以下步骤：

1)把晶棒放置在活动顶碗相对的一端，通过控制器启动第二电机，第二电机的输出轴带动丝杆旋转，丝杆带动螺母座在框体的内壁滑动，螺母座通过滑杆带动固定座和液压缸移动，使液压缸可以带动右侧的活动顶碗对晶棒进行夹持固定；

2)调节完成后启动液压缸，液压缸带动转动连接件向左移动，转动连接件带动右侧的活动顶碗向左移动，使左右两侧的活动顶碗对晶棒进行夹持固定，固定完成后启动X射线衍射仪和X射线探测器；

3)X射线衍射仪向晶棒的左侧发射X射线，X射线在晶棒的内部折射，并通过晶棒左侧折射出，X射线探测器对折射出的X射线进行探测接收，并把检测信号传输至控制器内，第一电机根据X射线衍射仪发出的X射线信息和X射线探测器检测到的X射线信息计算晶棒的晶向偏离角度；

4)晶棒晶向为111时，测试晶向偏离度为13.5°-14.5°时，晶棒晶向为100时，测试晶向偏离度33.5°-34.5°时，晶棒晶向为110，测试晶向值为22.5°-23.5°时，直接进行砂轮滚磨作业，当测试晶向偏离0.5°以上时，通过活动顶碗对晶棒的晶向进行调节；

5)使用橡皮锤敲击左右两侧的连接板，连接板带动晶棒转动对其晶向进行调节，连接板转动时带动转动球转动，转动球在活动座内壁转动的过程中带动转动销转动，转动销在活动座的内部转动对转动球进行限位，活动座上设置的限位凸起能够对转动球进行限位，避免其转动幅度过大；

6)晶棒的晶向偏离度调节完成后，启动第一电机，第一电机的输出轴带动减速器工作，减速器的输出轴带动转杆旋转，转杆带动左侧的活动顶碗旋转，活动顶碗带动晶棒转动，晶棒带动右侧的活动顶碗和旋转杆旋转，旋转杆和连接杆对右侧的活动顶碗进行支撑，晶棒在活动顶碗相对的一端旋转，工作人员使用砂轮打磨装置对晶棒进行滚磨加工。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：

1、本实用新型通过X射线探测器、X射线发射机构、X射线衍射仪、安装架、支撑柱、转杆、活动顶碗、安装板、活动座、限位凸起、转动球、连接板、转动销、转动连接件、旋转杆、连接杆、支撑轴承、限位板、壳体、固定座、液压缸和控制器的配合使用，解决了目前的晶棒在进行正晶向滚磨加工前，不便于对晶棒的晶向偏离度进行调整，容易导致加工完毕的晶棒出现晶向超标的情况，晶向超标后无法调整晶棒的晶向，容易导致产品报废，在进行后续切片时需要再次调整晶向，会造成晶棒的切片成品率低、椭圆形和翘曲度大等问题。

2、本实用新型通过设置固定座，能够便于对液压缸进行固定，通过设置液压缸，能够便于带动转动连接件和右侧的活动顶碗移动对晶棒进行夹持，通过设置轴承座，能够便于对转杆进行稳固支撑，通过第一电机和减速器的配合使用，能够便于带动晶棒旋转，通过第二电机、螺母座和丝杆的配合使用，能够便于带动固定座移动，使液压缸能够对不同长度的晶棒进行固定，通过X射线发射机构和X射线探测器的配合使用，能够便于对晶棒晶向的偏离度进行检测。

附图说明

图1为本实用新型主视局部剖视图；

图2为本实用新型X射线发射机构图；

图3为本实用新型活动顶碗局部剖视图；

图4为本实用新型转动连接件局部剖视图。

图中：1、机体；2、X射线探测器；3、安装座；4、第一电机；5、减速器；6、轴承座；7、X射线发射机构；71、X射线衍射仪；72、安装架；73、支撑柱；8、转杆；9、工作台；10、活动顶碗；101、安装板；102、活动座；103、限位凸起；104、转动球；105、连接板；106、转动销；11、转动连接件；111、旋转杆；112、连接杆；113、支撑轴承；114、限位板；115、壳体；12、固定座；13、液压缸；14、控制器；15、第二电机；16、固定板；17、支撑架；18、滑杆；19、螺母座；20、框体；21、丝杆；22、连接柱。

具体实施方式

请参阅图1-图4，一种调整晶棒正晶向滚磨加工的装置，包括机体1和工作台9，工作台9顶部的左侧通过螺栓安装有安装座3，安装座3的顶部通过螺栓分别固定安装有减速器5和轴承座6，减速器5的左侧通过螺栓固定连接有第一电机4，减速器5的输出轴固定连接有转杆8，工作台9顶部的右侧滑动连接有固定座12，固定座12的内壁固定安装有液压缸13；

液压缸13的左端固定连接有转动连接件11，转动连接件11的左端和转杆8的右端均固定安装有活动顶碗10，工作台9顶部的左侧分别固定安装有X射线探测器2和X射线发射机构7，机体1右侧的底部焊接有支撑架17，支撑架17的顶部通过螺栓固定安装有控制器14；

X射线发射机构7包括X射线衍射仪71，X射线衍射仪71的底部固定连接有安装架72，安装架72的内壁通过螺栓固定连接有支撑柱73，支撑柱73通过螺栓固定安装于工作台9的顶部；

活动顶碗10包括安装板101，安装板101上焊接有活动座102，活动座102的内部活动连接有转动销106，转动销106上固定连接有转动球104，转动球104上焊接有连接板105；

转动连接件11包括旋转杆111，旋转杆111的右端焊接有连接杆112，连接杆112的表面过盈配合有支撑轴承113，连接杆112的右端焊接有限位板114，支撑轴承113的表面固定套设有壳体115。

本实施例中：液压缸13带动转动连接件11向左移动，转动连接件11带动右侧的活动顶碗10向左移动，使左右两侧的活动顶碗10对晶棒进行夹持固定，固定完成后启动X射线衍射仪71和X射线探测器2，X射线衍射仪71向晶棒的左侧发射X射线，X射线在晶棒的内部折射，并通过晶棒左侧折射出，X射线探测器2对折射出的X射线进行探测接收，并把检测信号传输至控制器14内，第一电机4根据X射线衍射仪71发出的X射线信息和X射线探测器2检测到的X射线信息计算晶棒的晶向偏离角度；

晶棒晶向为111时，测试晶向偏离度为13.5°-14.5°时，晶棒晶向为100时，测试晶向偏离度33.5°-34.5°时，晶棒晶向为110，测试晶向值为22.5°-23.5°时，直接进行砂轮滚磨作业，当测试晶向偏离0.5°以上时，通过活动顶碗10对晶棒的晶向进行调节，使用橡皮锤敲击左右两侧的连接板105，连接板105带动晶棒转动对其晶向进行调节，连接板105转动时带动转动球104转动，转动球104在活动座102内壁转动的过程中带动转动销106转动，转动销106在活动座102的内部转动对转动球104进行限位，活动座102上设置的限位凸起103能够对转动球104进行限位，避免其转动幅度过大。

作为本实用新型的一种技术优化方案，机体1和工作台9相对的一侧焊接有框体20，框体20的内壁焊接有固定板16，固定板16的右侧通过螺栓固定安装有第二电机15，第二电机15的输出轴通过联轴器安装有丝杆21，丝杆21的表面螺纹套设有螺母座19，螺母座19的顶部焊接有滑杆18，滑杆18与固定座12的底部通过螺栓固定连接。

本实施例中：把晶棒放置在活动顶碗10相对的一端，通过控制器14启动第二电机15，第二电机15的输出轴带动丝杆21旋转，丝杆21带动螺母座19在框体20的内壁滑动，螺母座19通过滑杆18带动固定座12和液压缸13移动，使液压缸13可以带动右侧的活动顶碗10对晶棒进行夹持固定。

作为本实用新型的一种技术优化方案，转杆8的右端贯穿轴承座6并延伸至轴承座6的右侧，转杆8与轴承座6内部的轴承过盈配合。

本实施例中：减速器5带动转杆8旋转的过程中，转杆8在轴承座6的内部旋转，轴承座6内部的轴承对转杆8进行稳固支撑。

作为本实用新型的一种技术优化方案，螺母座19的底部与框体20内壁的底部滑动连接，丝杆21的左端与框体20内壁的左侧通过轴承转动连接。

本实施例中：丝杆21旋转的过程中，带动螺母座19在框体20的内壁滑动，防止螺母座19移动的过程中自转。

作为本实用新型的一种技术优化方案，机体1的顶部焊接有连接柱22，连接柱22的顶部焊接于工作台9的底部。

本实施例中：通过在机体1和工作台9相对的一侧设置连接柱22，能够对工作台9底部的左侧进行支撑避免其倾斜。

作为本实用新型的一种技术优化方案，控制器14正面的顶部固定安装有显示屏，控制器14正面的底部固定安装有控制按键。

本实施例中：在控制器14的正面设置显示屏和控制按键，能够便于使用者操作控制器14，对调整装置进行控制。

作为本实用新型的一种技术优化方案，转动球104的表面与活动座102的内壁活动连接，活动座102上设置有限位凸起103。

本实施例中：转动球104在活动座102内部转动的过程中，限位凸起103对转动球104进行限位，避免其转动幅度过大。

作为本实用新型的一种技术优化方案，连接杆112和限位板114的表面与壳体115的内壁转动连接。

本实施例中：连接杆112和限位板114在壳体115的内部转动，能够带动右侧的活动顶碗10旋转，限位板114对连接杆112进行限位，避免其脱离壳体115的内腔。

作为本实用新型的一种技术优化方案，机体1底部的四角均通过螺纹连接有支腿，机体1的正面通过螺栓安装有检修门。

本实施例中：通过设置支腿，能够对机体1的底部进行稳固支撑，设置检修门，能够便于工作人员对机体1内部的电气元件进行检修。

一种调整晶棒正晶向滚磨加工的方法，包括以下步骤：

1)把晶棒放置在活动顶碗10相对的一端，通过控制器14启动第二电机15，第二电机15的输出轴带动丝杆21旋转，丝杆21带动螺母座19在框体20的内壁滑动，螺母座19通过滑杆18带动固定座12和液压缸13移动，使液压缸13可以带动右侧的活动顶碗10对晶棒进行夹持固定；

2)调节完成后启动液压缸13，液压缸13带动转动连接件11向左移动，转动连接件11带动右侧的活动顶碗10向左移动，使左右两侧的活动顶碗10对晶棒进行夹持固定，固定完成后启动X射线衍射仪71和X射线探测器2；

3)X射线衍射仪71向晶棒的左侧发射X射线，X射线在晶棒的内部折射，并通过晶棒左侧折射出，X射线探测器2对折射出的X射线进行探测接收，并把检测信号传输至控制器14内，第一电机4根据X射线衍射仪71发出的X射线信息和X射线探测器2检测到的X射线信息计算晶棒的晶向偏离角度；

4)晶棒晶向为111时，测试晶向偏离度为13.5°-14.5°时，晶棒晶向为100时，测试晶向偏离度33.5°-34.5°时，晶棒晶向为110，测试晶向值为22.5°-23.5°时，直接进行砂轮滚磨作业，当测试晶向偏离0.5°以上时，通过活动顶碗10对晶棒的晶向进行调节；

5)使用橡皮锤敲击左右两侧的连接板105，连接板105带动晶棒转动对其晶向进行调节，连接板105转动时带动转动球104转动，转动球104在活动座102内壁转动的过程中带动转动销106转动，转动销106在活动座102的内部转动对转动球104进行限位，活动座102上设置的限位凸起103能够对转动球104进行限位，避免其转动幅度过大；

6)晶棒的晶向偏离度调节完成后，启动第一电机4，第一电机4的输出轴带动减速器5工作，减速器5的输出轴带动转杆8旋转，转杆8带动左侧的活动顶碗10旋转，活动顶碗10带动晶棒转动，晶棒带动右侧的活动顶碗10和旋转杆111旋转，旋转杆111和连接杆112对右侧的活动顶碗10进行支撑，晶棒在活动顶碗10相对的一端旋转，工作人员使用砂轮打磨装置对晶棒进行滚磨加工。

综上所述：该调整晶棒正晶向滚磨加工的装置和方法，通过X射线探测器2、X射线发射机构7、X射线衍射仪71、安装架72、支撑柱73、转杆8、活动顶碗10、安装板101、活动座102、限位凸起103、转动球104、连接板105、转动销106、转动连接件11、旋转杆111、连接杆112、支撑轴承113、限位板114、壳体115、固定座12、液压缸13和控制器14的配合使用，解决了目前的晶棒在进行正晶向滚磨加工前，不便于对晶棒的晶向偏离度进行调整，容易导致加工完毕的晶棒出现晶向超标的情况，晶向超标后无法调整晶棒的晶向，容易导致产品报废，在进行后续切片时需要再次调整晶向，会造成晶棒的切片成品率低、椭圆形和翘曲度大等问题。

Claims (9)

1.一种调整晶棒正晶向滚磨加工的装置，包括机体(1)和工作台(9)，所述工作台(9)顶部的左侧通过螺栓安装有安装座(3)，所述安装座(3)的顶部通过螺栓分别固定安装有减速器(5)和轴承座(6)，所述减速器(5)的左侧通过螺栓固定连接有第一电机(4)，所述减速器(5)的输出轴固定连接有转杆(8)，所述工作台(9)顶部的右侧滑动连接有固定座(12)，所述固定座(12)的内壁固定安装有液压缸(13)；

其特征在于：所述液压缸(13)的左端固定连接有转动连接件(11)，所述转动连接件(11)的左端和转杆(8)的右端均固定安装有活动顶碗(10)，所述工作台(9)顶部的左侧分别固定安装有X射线探测器(2)和X射线发射机构(7)，所述机体(1)右侧的底部焊接有支撑架(17)，所述支撑架(17)的顶部通过螺栓固定安装有控制器(14)；

所述X射线发射机构(7)包括X射线衍射仪(71)，所述X射线衍射仪(71)的底部固定连接有安装架(72)，所述安装架(72)的内壁通过螺栓固定连接有支撑柱(73)，所述支撑柱(73)通过螺栓固定安装于工作台(9)的顶部；

所述活动顶碗(10)包括安装板(101)，所述安装板(101)上焊接有活动座(102)，所述活动座(102)的内部活动连接有转动销(106)，所述转动销(106)上固定连接有转动球(104)，所述转动球(104)上焊接有连接板(105)；

所述转动连接件(11)包括旋转杆(111)，所述旋转杆(111)的右端焊接有连接杆(112)，所述连接杆(112)的表面过盈配合有支撑轴承(113)，所述连接杆(112)的右端焊接有限位板(114)，所述支撑轴承(113)的表面固定套设有壳体(115)。

2.根据权利要求1所述的一种调整晶棒正晶向滚磨加工的装置，其特征在于：所述机体(1)和工作台(9)相对的一侧焊接有框体(20)，所述框体(20)的内壁焊接有固定板(16)，所述固定板(16)的右侧通过螺栓固定安装有第二电机(15)，所述第二电机(15)的输出轴通过联轴器安装有丝杆(21)，所述丝杆(21)的表面螺纹套设有螺母座(19)，所述螺母座(19)的顶部焊接有滑杆(18)，所述滑杆(18)与固定座(12)的底部通过螺栓固定连接。

3.根据权利要求1所述的一种调整晶棒正晶向滚磨加工的装置，其特征在于：所述转杆(8)的右端贯穿轴承座(6)并延伸至轴承座(6)的右侧，所述转杆(8)与轴承座(6)内部的轴承过盈配合。

4.根据权利要求2所述的一种调整晶棒正晶向滚磨加工的装置，其特征在于：所述螺母座(19)的底部与框体(20)内壁的底部滑动连接，所述丝杆(21)的左端与框体(20)内壁的左侧通过轴承转动连接。

5.根据权利要求1所述的一种调整晶棒正晶向滚磨加工的装置，其特征在于：所述机体(1)的顶部焊接有连接柱(22)，所述连接柱(22)的顶部焊接于工作台(9)的底部。

6.根据权利要求1所述的一种调整晶棒正晶向滚磨加工的装置，其特征在于：所述控制器(14)正面的顶部固定安装有显示屏，所述控制器(14)正面的底部固定安装有控制按键。

7.根据权利要求1所述的一种调整晶棒正晶向滚磨加工的装置，其特征在于：所述转动球(104)的表面与活动座(102)的内壁活动连接，所述活动座(102)上设置有限位凸起(103)。

8.根据权利要求1所述的一种调整晶棒正晶向滚磨加工的装置，其特征在于：所述连接杆(112)和限位板(114)的表面与壳体(115)的内壁转动连接。

9.根据权利要求1所述的一种调整晶棒正晶向滚磨加工的装置，其特征在于：所述机体(1)底部的四角均通过螺纹连接有支腿，所述机体(1)的正面通过螺栓安装有检修门。

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