TW202325470A - 邊緣拋光裝置和邊緣拋光方法 - Google Patents

邊緣拋光裝置和邊緣拋光方法 Download PDF

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Abstract

本發明關於一種邊緣拋光裝置和邊緣拋光方法,包括承載待拋光件的承載面,拋光鼓和與所述拋光鼓樞接的多個連接桿,每個所述連接桿的兩端分別設置有拋光墊和配重錘,所述連接桿上還設置有用於在所述拋光鼓旋轉過程中自動調整所述連接桿與所述拋光鼓的外周面之間的角度的調節結構。

Description

邊緣拋光裝置和邊緣拋光方法
本發明主張在2022年12月14日在中國提交的中國專利申請號No. 202211607168.X的優先權,其全部內容通過引用包含於此。
本發明關於拋光技術領域,尤其關於一種邊緣拋光裝置和邊緣拋光方法。
隨著半導體産業的飛速發展,對矽片邊緣的要求越來越高,邊緣拋光對矽片加工產生很關鍵的作用。邊緣拋光的主要工作原理是藉由真空吸盤吸附固定矽片,藉由旋轉的拋光鼓和矽片進行相對運動對矽片進行化學機械拋光。
目前在拋光矽片邊緣時,拋光鼓外周上安裝有矽片邊緣拋光結構,該結構的連桿固定在拋光鼓上,連桿的兩端分別設置有配重錘和拋光墊,當拋光鼓旋轉時,安裝在其上的連桿隨即一起旋轉,配重錘在旋轉時産生離心力,該離心力對連桿形成轉矩,從而使得拋光墊靠近並與矽片邊緣接觸,實現對矽片邊緣的拋光。但是目前的邊緣拋光存在以下問題:
由於機械臂在放置矽片的時候存在精度差異,矽片位置會偏移,從而造成矽片的中心點偏離真空吸盤的中心點,導致拋光墊和矽片邊緣接觸作用力不均勻,從而造成矽片邊緣輪廓發生變化,甚至破片。
若矽片本身形貌不是完美圓形,如有點偏橢圓,也會導致拋光墊和矽片邊緣接觸作用力不均勻,從而造成矽片邊緣輪廓發生變化,甚至破片。
為了解决上述技術問題,本發明提供一種邊緣拋光裝置和邊緣拋光方法,解决在拋光過程中,拋光墊與矽片邊緣之間的作用力不均勻,導致矽片邊緣輪廓發生變化,甚至破片的問題。
為了達到上述目的,本發明實施例採用的技術方案是:一種邊緣拋光裝置,包括承載待拋光件的承載面,拋光鼓和與所述拋光鼓樞接的多個連接桿,每個所述連接桿的兩端分別設置有拋光墊和配重錘,所述連接桿上還設置有用於在所述拋光鼓旋轉過程中自動調整所述連接桿與所述拋光鼓的外周面之間的角度的調節結構。
可選的,所述調節結構包括與每個所述配重錘連接的定滑輪,以及將多個所述定滑輪串聯在一起的彈性鋼線。
可選的,所述彈性鋼線的最大彈力小於所述配重錘旋轉時的離心力。
可選的,所述彈性鋼線與多個所述定滑輪連接的連接點的連線形成的環形結構與所述拋光鼓的承載面相平行。
可選的,在所述拋光鼓的旋轉過程中,所述彈性鋼線具有第一狀態和第二狀態;
在所述第一狀態下,多個所述連接桿與所述拋光鼓的外周面之間的角度相同,所述彈性鋼線形成的環形結構呈圓形,並且所述彈性鋼線對每個所述配重錘施加的彈力相同;
在所述第二狀態下,多個所述連接桿中包括第一連接桿,所述第一連接桿與所述拋光鼓的外周面之間的第一角度大於或小於除所述第一連接桿之外的其餘任一連接桿與所述拋光鼓的外周面之間的第二角度,所述彈性剛線對所述第一連接桿施加靠近或遠離所述拋光鼓的方向的力,以減小所述第一角度和所述第二角度之間的差值。
可選的,所述連接桿的中部與所述拋光鼓樞接。
本發明實施例還提供一種基於上述邊緣拋光裝置的邊緣拋光方法,所述調節結構包括與每個所述配重錘連接的定滑輪,以及用於將多個所述定滑輪串聯在一起的彈性鋼線;
所述拋光方法包括如下步驟:
固定邊緣待拋光的待拋光件;
轉動拋光鼓,連接桿在離心力的作用下旋轉,使得所述連接桿上的拋光墊靠近並與所述待拋光件的邊緣接觸,拋光所述待拋光件的邊緣;
多個所述連接桿中的第一連接桿與所述拋光鼓的外周面之間的第一角度大於除所述第一連接桿之外的其餘任一連接桿與所述拋光鼓的外周面之間的第二角度時,所述彈性剛線對所述第一連接桿施加靠近所述拋光鼓的方向的力,以減小所述第一角度和所述第二角度之間的差值;或者
多個所述連接桿中的第一連接桿與所述拋光鼓的外周面之間的第一角度小於除所述第一連接桿之外的其餘任一連接桿與所述拋光鼓的外周面之間的第二角度時,所述彈性剛線對所述第一連接桿施加遠離所述拋光鼓的方向的力,以減小所述第一角度和所述第二角度之間的差值。
本發明的有益效果是:藉由所述調節結構的設置,可以在拋光過程中動態調整,提高對矽片邊緣進行拋光的多個拋光墊對矽片的作用力的均勻性,避免由於拋光墊與矽片邊緣之間的作用力不均勻,導致矽片邊緣輪廓發生變化,甚至破片問題的發生。
為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚,下面將結合本發明實施例的圖式,對本發明實施例的技術方案進行清楚、完整地描述。顯然,所描述的實施例是本發明的一部分實施例,而不是全部的實施例。基於所描述的本發明的實施例,本發明所屬技術領域中的普通技術人員所獲得的所有其他實施例,都屬於本發明保護的範圍。
在本發明的描述中,需要說明的是,術語“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竪直”、“水平”、“內”、“外”等指示的方位或位置關係為基於附圖所示的方位或位置關係,僅是為了便於描述本發明和簡化描述,而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作,因此不能理解為對本發明的限制。此外,術語“第一”、“第二”、“第三”僅用於描述目的,而不能理解為指示或暗示相對重要性。
參考圖1至圖4,本實施例提供一種邊緣拋光裝置,包括承載待拋光件的承載面,拋光鼓1和與所述拋光鼓1樞接的多個連接桿2,每個所述連接桿2的相對的兩端設置有拋光墊3和配重錘4,所述連接桿2上還設置有用於在所述拋光鼓1旋轉過程中自動調整所述連接桿2與所述拋光鼓1的外周面之間的角度(參考圖2中的θ,需要說明的是,圖2中未表示出調節結構)的調節結構。
圖2中表示的兩個連接桿與所述拋光鼓的外周面之間的角度θ不同,則相應的拋光墊3對待拋光件(本實施例中待拋光件即矽片)的接觸作用力不同。本實施例中增設所述調節結構,可以實現所述拋光鼓1的旋轉過程中,調節所述連接桿2與所述拋光鼓1的外周面之間的角度,從而調節相應的拋光墊3與待拋光件的接觸作用力,以提高各拋光墊3與待拋光件之間的接觸作用力的均勻性,避免由於拋光墊3與矽片邊緣之間的作用力不均勻,導致矽片邊緣輪廓發生變化,甚至破片問題的發生。
本實施例中示例性的,所述調節結構包括與每個所述配重錘4連接的定滑輪5,以及將多個所述定滑輪5串聯在一起的彈性鋼線6。
所述定滑輪5與所述配重錘4固定連接,使得所述定滑輪5和所述配重錘4同步運動。
在拋光過程中,所述拋光鼓1旋轉,所述配重錘4受到離心力,從而使得所述拋光墊3向待拋光件10靠近並對待拋光件10的邊緣進行拋光,一般情况下,待拋光件10是規則的圓形,則多個連接桿2與拋光鼓1的外周面之間的角度是相同的,各拋光墊3對待拋光件10的接觸作用力是相同的。但是當待拋光件10的位置發生偏移,或者所述待拋光件10的形狀為不規則的圓形時,多個所述拋光墊3中必然存在第一拋光墊,第一拋光墊與待拋光件10之間的接觸作用力與其他拋光墊3和待拋光件10之間的接觸作用力不同,與所述第一拋光墊相對應的連接桿2與所述拋光鼓1的外周面之間的角度變大或變小。所述定滑輪5和所述彈性鋼線6的設置,可以對所述連接桿2與所述拋光鼓1的外周面之間的角度進行調整,在部分所述連接桿2與所述拋光鼓1的外周面之間的角度變大時,對相應的配重錘4施加靠近所述拋光鼓的方向上的拉伸力,以減小所述連接桿2與所述拋光鼓1的外周面之間的角度,在部分所述連接桿2與所述拋光鼓1的外周面之間的角度變小時,對相應的配重錘4施加遠離所述拋光鼓的方向上的伸展力,以增大所述連接桿2與所述拋光鼓1的外周面之間的角度,即對所述拋光墊3對待拋光件10的接觸作用力進行調整,提高待拋光件10的邊緣受力的均勻性。
需要說明的是,在待拋光件10的位置未發生偏移,且待拋光件10為規則的圓形時,所述拋光鼓1在預設速度下旋轉,所述連接桿2隨之同步旋轉,所述配重錘4具有預設的離心力,即所述配重錘4在預設的離心運動半徑下進行離心運動,此時,所述彈性鋼線6對所述連接桿2的力為零,所述彈性鋼線6的形狀為規則的圓形,設定此時連接桿2與所述拋光鼓1的外周面之間的角度為第一角度。當待拋光件10的位置發生偏移,和/或待拋光件10為不規則的圓形時,則多個連接桿2中存在至少一個第一連接桿,第一連接桿上的配重錘4的離心運動半徑會發生變化,即第一連接桿與所述拋光鼓1的外周面之間的角度會發生變化,設定第一連接桿與所述拋光鼓1的外周面之間的角度為第二角度(連接桿的中部與拋光鼓樞接,連接桿可圍繞其與拋光鼓的連接點旋轉,使得拋光墊靠近或遠離待拋光件),則此時,所述彈性剛線的形狀發生改變,在對應於所述第一連接桿的第一區域,所述彈性剛線向靠近所述拋光鼓1的方向內凹,或者向遠離所述拋光鼓1的方向凸起,所述第一區域會受到反作用力,具體的,若所述彈性剛線向靠近所述拋光鼓1的方向內凹,則在所述彈性鋼線6的彈性作用下,所述第一區域受到向遠離所述拋光鼓1的方向上的伸展作用力,從而增大所述第一連接桿與所述拋光鼓1的外周面之間的角度,若所述彈性剛線向遠離所述拋光鼓1的方向凸起,則在所述彈性鋼線6的彈性作用下,所述第一區域受到向靠近所述拋光鼓1的方向的拉伸作用力,從而減小所述第一連接桿與所述拋光鼓1的外周面之間的角度,從而實現所述拋光墊3對待拋光件10的接觸作用力的動態調整,避免由於拋光墊3與矽片邊緣之間的作用力不均勻,導致矽片邊緣輪廓發生變化,甚至破片問題的發生。
參考圖4,F為配重錘4重力,F1為離心力,在配重錘4的質量和轉速不變的情况下F1為定值,F1=mv 2/r(離心力與半徑呈線性負相關,但與速度呈指數正相關),其中,m為配重錘4重量,v為轉速,r為離心運動的半徑。
F2為連桿拉力,F3為彈性鋼線6拉力,θ為矽片(即待拋光件10)邊緣與連接桿2之間夾角(即連接桿2與拋光鼓1的外周面之間的角度),力分解到水平方向為矽片邊緣受力F4= F1-cosθF3,式中,當θ偏小時,彈性鋼線6對定滑輪5有相對伸展作用,致使彈性鋼線6的拉力F3減小;當θ逐漸偏大時,彈性鋼線6對定滑輪5有拉伸作用,致使F3逐漸增大,由於cosθ的大小與F3大小成反比,因此cosθ F3的大小可近似保持不變,所以在一定程度上,彈性鋼線6和定滑輪5的組合具有對連接桿2進行動態調節的作用,保證了拋光墊3對矽片邊緣的力F4恆定。
示例性的,多個所述定滑輪5位於同一平面上,且多個所述定滑輪5所在的平面與多個所述配重錘4所在的平面相平行,以保證纏繞於定滑輪5上的彈性鋼線6對所述配重錘4的施加力的方向的統一。
示例性的,所述彈性鋼線6的最大彈力小於所述配重錘4旋轉時的離心力。
示例性的,所述彈性鋼線6與多個所述配重錘4連接的連接點的連線形成的環形結構與所述拋光鼓1的承載面相平行。
示例性的,在所述拋光鼓1的旋轉過程中,所述彈性鋼線6具有第一狀態和第二狀態;
在所述第一狀態下,多個所述連接桿2與所述拋光鼓1的外周面之間的角度相同,所述彈性鋼線6形成的環形結構呈圓形,並且所述彈性鋼線6對每個所述配重錘4施加的彈力相同;
在所述第二狀態下,多個所述連接桿2中包括第一連接桿,所述第一連接桿與所述拋光鼓1的外周面之間的第一角度大於或小於除所述第一連接桿之外的其餘任一連接桿2與所述拋光鼓1的外周面之間的第二角度,所述彈性剛線對所述第一連接桿施加靠近或遠離所述拋光鼓的方向的力,以減小所述第一角度和所述第二角度之間的差值。
所述第一狀態即正常拋光工作狀態,而所述第二狀態即發生異常,例如待拋光件10的位置發生偏移,或者待拋光件10為不規則的圓形等。
在所述第一狀態下,所述彈性鋼線6不産生作用力,在所述第二狀態下,所述彈性鋼線6對與待拋光件10的接觸作用力發生改變的拋光墊3進行調整,即調整相應的連接桿2和拋光鼓1的外周面之間的角度,進而調整相應的拋光墊3與待拋光件10之間的接觸作用力。多個所述連接桿2中包括第一連接桿,所述第一連接桿與所述拋光鼓1的外周面之間的第一角度大於除所述第一連接桿之外的其餘任一連接桿2與所述拋光鼓1的外周面之間的第二角度,所述彈性剛線對所述第一連接桿施加靠近所述拋光鼓的方向的力,以減小所述第一角度和所述第二角度之間的差值;多個所述連接桿2中包括第一連接桿,所述第一連接桿與所述拋光鼓1的外周面之間的第一角度小於除所述第一連接桿之外的其餘任一連接桿2與所述拋光鼓1的外周面之間的第二角度,所述彈性剛線對所述第一連接桿施加遠離所述拋光鼓的方向的力,以減小所述第一角度和所述第二角度之間的差值。
示例性的,所述連接桿2的中部與所述拋光鼓1樞接。所述連接桿2藉由銷軸與所述拋光鼓1連接,以實現所述連接桿2與所述拋光鼓1之間的樞接。所述連接桿2的中部與所述拋光鼓1樞接,所述連接桿2可圍繞其與所述拋光鼓1的連接點旋轉,使得所述拋光墊靠近或遠離待拋光件。
本發明實施例還提供一種基於上述邊緣拋光裝置的邊緣拋光方法,所述調節結構包括與每個所述配重錘連接的定滑輪,以及用於將多個所述定滑輪串聯在一起的彈性鋼線;
所述拋光方法包括如下步驟:
固定邊緣待拋光的待拋光件;
轉動拋光鼓,連接桿在離心力的作用下旋轉,使得所述連接桿上的拋光墊靠近並與所述待拋光件的邊緣接觸,拋光所述待拋光件的邊緣;
多個所述連接桿中的第一連接桿與所述拋光鼓的外周面之間的第一角度大於除所述第一連接桿之外的其餘任一連接桿與所述拋光鼓的外周面之間的第二角度時,所述彈性剛線對所述第一連接桿施加靠近所述拋光鼓的方向的力,以減小所述第一角度和所述第二角度之間的差值;或者
多個所述連接桿中的第一連接桿與所述拋光鼓的外周面之間的第一角度小於除所述第一連接桿之外的其餘任一連接桿與所述拋光鼓的外周面之間的第二角度時,所述彈性剛線對所述第一連接桿施加遠離所述拋光鼓的方向的力,以減小所述第一角度和所述第二角度之間的差值。
可以理解的是,以上實施方式僅僅是為了說明本發明的原理而採用的示例性實施方式,然而本發明並不侷限於此。對於本發明所屬技術領域中的普通技術人員而言,在不脫離本發明的精神和實質的情况下,可以做出各種變型和改進,這些變型和改進也視為本發明的保護範圍。
1:拋光鼓 2:連接桿 3:拋光墊 4:配重錘 5:定滑輪 6:彈性鋼線 10:待拋光件 F1:離心力 F2:連桿拉力 F3:拉力 θ:角度
圖1表示本發明實施例中的邊緣拋光裝置的結構示意圖一;
圖2表示本發明實施例中的邊緣拋光裝置的結構示意圖二;
圖3表示連接的結構示意圖;
圖4表示配重錘的受力狀態示意圖。
1:拋光鼓
2:連接桿
3:拋光墊
4:配重錘
5:定滑輪

Claims (7)

  1. 一種邊緣拋光裝置,包括承載待拋光件的承載面,拋光鼓和與所述拋光鼓樞接的多個連接桿,每個所述連接桿的兩端分別設置有拋光墊和配重錘,所述連接桿上還設置有用於在所述拋光鼓旋轉過程中自動調整所述連接桿與所述拋光鼓的外周面之間的角度的調節結構。
  2. 如請求項1所述的邊緣拋光裝置,其中,所述調節結構包括與每個所述配重錘連接的定滑輪,以及用於將多個所述定滑輪串聯在一起的彈性鋼線。
  3. 如請求項2所述的邊緣拋光裝置,其中,所述彈性鋼線的最大彈力小於所述配重錘旋轉時的離心力。
  4. 如請求項2所述的邊緣拋光裝置,其中,所述彈性鋼線與多個所述定滑輪連接的連接點的連線形成的環形結構與所述承載面相平行。
  5. 如請求項2所述的邊緣拋光裝置,其中,在所述拋光鼓的旋轉過程中,所述彈性鋼線具有第一狀態和第二狀態; 在所述第一狀態下,多個所述連接桿與所述拋光鼓的外周面之間的角度相同,所述彈性鋼線形成的環形結構呈圓形,並且所述彈性鋼線對每個所述配重錘施加的彈力相同; 在所述第二狀態下,多個所述連接桿中包括第一連接桿,所述第一連接桿與所述拋光鼓的外周面之間的第一角度大於或小於除所述第一連接桿之外的其餘任一連接桿與所述拋光鼓的外周面之間的第二角度,所述彈性剛線對所述第一連接桿施加靠近或遠離所述拋光鼓的方向的力,以減小所述第一角度和所述第二角度之間的差值。
  6. 如請求項1所述的邊緣拋光裝置,其中,所述連接桿的中部與所述拋光鼓樞接。
  7. 一種基於請求項1至6中任一項所述的邊緣拋光裝置的邊緣拋光方法,所述調節結構包括與每個所述配重錘連接的定滑輪,以及用於將多個所述定滑輪串聯在一起的彈性鋼線; 所述拋光方法包括如下步驟: 固定邊緣待拋光的待拋光件; 轉動拋光鼓,連接桿在離心力的作用下旋轉,使得所述連接桿上的拋光墊靠近並與所述待拋光件的邊緣接觸,拋光所述待拋光件的邊緣; 多個所述連接桿中的第一連接桿與所述拋光鼓的外周面之間的第一角度大於除所述第一連接桿之外的其餘任一連接桿與所述拋光鼓的外周面之間的第二角度時,所述彈性剛線對所述第一連接桿施加靠近所述拋光鼓的方向的力,以減小所述第一角度和所述第二角度之間的差值;或者 多個所述連接桿中的第一連接桿與所述拋光鼓的外周面之間的第一角度小於除所述第一連接桿之外的其餘任一連接桿與所述拋光鼓的外周面之間的第二角度時,所述彈性剛線對所述第一連接桿施加遠離所述拋光鼓的方向的力,以減小所述第一角度和所述第二角度之間的差值。
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