一种硅材料用化学抛光机的制作方法

1.本发明涉及抛光设备技术领域，具体为一种硅材料用化学抛光机。


背景技术：

2.硅片的机械化学抛光是硅片的最终加工工序，要求抛光表面具有晶格完整性、高的平面度及洁净性。现有的抛光工艺为通过抛光机台大盘的旋转和抛投自转相结合达到移除硅片表面损伤层，在高速高压抛光条件下，抛光布和硅片之间形成封闭的抛光剂层。同时，在硅片表面形成软质水合膜，抛光盘通过不断去除水合膜进行硅片的抛光，确保硅片表面平整度要求。
3.但现有的化学抛光机在抛光硅片的过程中还存在以下不足：首先，在旋转过程中，硅片与夹持头在抛光垫的表面产生离心趋势，极易造成抛光液飞溅，化学作用减小，虽然抛光盘和抛光底座之间为密闭状态，但还是容易造成部分抛光液无法流至硅片的底部，造成抛光液分布的不均匀，导致抛光后的硅片表面凹凸不平，进而影响硅片的使用；其次，抛光过程中抛光液在经过抛光后，抛光液内部会存在较多的磨损颗粒物，如果抛光后的抛光液直接排出将会造成很大的浪费，实际生产过程中也是通过抛光液配合抛光垫进行抛光时需要不断地滴入抛光液，利用抛光液的流动性将抛光后的小颗粒带走，但这种方式收效甚微，无法快速实现抛光液的整体置换，抛光液中还会残留较多的磨损颗粒物，不利于抛光，并且抛光液一直源源不断的使用会造成大量浪费，不利于生产。


技术实现要素：

4.针对上述背景技术的不足，本发明提供了一种硅材料用化学抛光机，具备节约抛光液、提高抛光效果的优点，解决了背景技术提出的问题。
5.本发明提供如下技术方案：一种硅材料用化学抛光机，包括壳体，壳体的内部固定连接有底座，底座的内部固定安装有双轴电机，双轴电机输出轴的一端固定连接有与底座活动套接的抛光垫，壳体的上端卡接有抛光盘，抛光盘的上端固定连接有连接件，连接件的中部活动套接有与抛光盘活动套接的转轴，转轴的底端固定连接有安装在抛光垫上方的夹具，所述夹具的底部固定安装有硅片，所述转轴底部的侧面固定安装有位于抛光盘内部的第一齿轮，所述第一齿轮的一侧啮合有与抛光盘活动套接的第二齿轮，所述抛光盘的内部活动套接有内齿圈，所述内齿圈的内圈与第二齿轮啮合，所述内齿圈的底部固定连接有三组与抛光盘活动套接的压杆，所述底座上端的边缘开设有位于压杆下方的环形槽，所述环形槽的底部固定连接有蓄水环，所述底座的内部开设有位于双轴电机外侧的环形集液腔，所述环形集液腔的外侧开设有若干组等圆周排列的进液管，所述进液管的另一端与环形槽内侧壁连接，所述环形集液腔底部的外侧开设有若干组排液管，所述排液管的另一端连接有开设在底座内部的环形储液槽。
6.优选的，所述底座的内部开设有设置在双轴电机的下方液压腔，所述液压腔的底部固定安装有支撑弹簧，所述支撑弹簧的上端固定连接有与液压腔活动套接的连接结构，
所述双轴电机输出轴另一端的两侧均固定连接有与连接结构活动套接的限位杆，所述限位杆截面为圆形，所述液压腔的两侧均设置有开设在底座内部的活动腔，所述活动腔的内部活动套接有活塞杆，所述液压腔的底部与活动腔的底部相连通，且液压腔内部与活动腔中活塞杆底部之间填充有液压油，所述活动腔的上方设置有开设在底座内部的环形连接腔，所述环形连接腔的内部活动套接有环形推板，所述活塞杆的上端与环形推板的底部固定连接，所述环形连接腔底部的外侧设置有若干组与环形集液腔相连通的连接管，所述环形连接腔上端的侧面固定连接有若干组等距排列的出液管，所述出液管的上端延伸到底座顶面安装的抛光垫的外侧。
7.优选的，所述连接结构包括套筒主体，所述套筒主体内壁的两侧均开设有竖直槽，所述竖直槽两侧壁之间的距离大于限位杆的杆径，两组所述竖直槽的首尾之间通过开设在套筒主体内侧的两组螺旋式弧形凹槽连接，两组所述弧形凹槽以套筒主体中心对称方式分布。
8.优选的，所述第一齿轮的外径小于第二齿轮的外径，所述第二齿轮的外径小于内齿圈的内径，所述压杆在内齿圈的底部呈等距分布。
9.优选的，所述蓄水环的高度高于底座的上端面，所述蓄水环为延展性好、弹性大的吸水海绵，所述吸水海绵内部结构密度从上至下逐渐增大，且蓄水环的外侧粘接有不透水的弹性橡胶封皮。
10.优选的，所述竖直槽两侧壁之间的距离大于限位杆的杆径，所述套筒主体的底部设置有密封板，所述环形推板的中部设置有若干组开口朝向环形连接腔底部的止回阀，所述出液管的上端开口处设置有开口朝上的止回阀。
11.本发明具备以下有益效果：
12.1、通过蓄水环、环形集液腔的设置，不仅能够对抛光液还具有阻挡作用，保证抛光垫上的硅片底部的水合膜可以被充分的抛光液包覆，同时能够使海绵体内部抛光液中颗粒物进行初步沉淀，从而在压杆挤压蓄水环时，保证蓄水环上方被挤压回到抛光垫上方的抛光液内部含有较少的颗粒物，确保抛光效果的同时提高抛光液的利用率，并且压杆挤压蓄水环还会使其内部吸收的抛光液从进液管流入环形集液腔中汇集，汇集的抛光液中颗粒物会在环形集液腔中沉降到其底部，其底部的含有较多颗粒物的抛光液将会从排液管中被排出，能够去除抛光使用后抛光液中较多、甚至所有的颗粒物。
13.2、通过连接结构、液压腔、环形连接腔、环形推板的设置，由于在双轴电机带动抛光垫缓慢旋转的过程中还会带动其输出轴另一端的限位杆进行同步旋转，使套筒主体克服支撑弹簧的弹力向下运动，通过挤压液压油，推动两侧活动腔内部的活塞杆向上移动，能够将从环形集液腔中进入环形连接腔内部的颗粒较少的抛光液向上挤压，使抛光液能够从出液管流到抛光垫的边缘，对抛光垫上的抛光液进行补充，进一步保证抛光液的充分利用，节约成本，并且在限位杆运动到弧形凹槽的最上端时，会再次进入竖直槽内部，此时套筒主体在支撑弹簧的回弹作用下快速上升，使得限位杆再次回到竖直槽的底部，随着双轴电机的持续旋转，能够实现周而复始的将环形集液腔内部经过沉淀的含颗粒物较少的抛光液间歇不断的挤压到抛光垫的上方。
附图说明
14.图1为本发明结构示意图；
15.图2为本发明结构内齿圈示意图；
16.图3为本发明结构a处放大示意图；
17.图4为本发明结构连接结构示意图；
18.图5为本发明结构b-b处剖面示意图。
19.图中：1、壳体；2、底座；3、双轴电机；4、抛光垫；5、抛光盘；6、连接件；7、转轴；8、夹具；9、硅片；10、第一齿轮；11、第二齿轮；12、内齿圈；13、压杆；14、环形槽；15、蓄水环；16、环形集液腔；17、进液管；18、排液管；19、环形储液槽；20、液压腔；21、支撑弹簧；22、连接结构；221、套筒主体；222、竖直槽；223、弧形凹槽；23、限位杆；24、活动腔；25、活塞杆；26、环形连接腔；27、环形推板；28、连接管；29、出液管。
具体实施方式
20.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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
21.请参阅图1，一种硅材料用化学抛光机，包括壳体1，壳体1的内部固定连接有底座2，底座2的内部固定安装有双轴电机3，双轴电机3输出轴的一端固定连接有与底座2活动套接的抛光垫4，壳体1的上端卡接有抛光盘5，抛光盘5的上端固定连接有连接件6，连接件6的中部活动套接有与抛光盘5活动套接的转轴7，转轴7的底端固定连接有安装在抛光垫4上方的夹具8，夹具8的底部固定安装有硅片9，转轴7底部的侧面固定安装有位于抛光盘5内部的第一齿轮10，第一齿轮10的一侧啮合有与抛光盘5活动套接的第二齿轮11，抛光盘5的内部活动套接有内齿圈12，内齿圈12的内圈与第二齿轮11啮合，内齿圈12的底部固定连接有三组与抛光盘5活动套接的压杆13，底座2上端的边缘开设有位于压杆13下方的环形槽14，环形槽14的底部固定连接有蓄水环15，底座2的内部开设有位于双轴电机3外侧的环形集液腔16，环形集液腔16的外侧开设有若干组等圆周排列的进液管17，进液管17总体呈倾斜向上设置，进液管17的另一端与环形槽14内侧壁连接，环形集液腔16底部的外侧开设有若干组排液管18，排液管18总体呈倾斜向下设置，排液管18的另一端连接有开设在底座2内部的环形储液槽19；
22.请查阅图1、图3，底座2的内部开设有设置在双轴电机3的下方液压腔20，液压腔20的底部固定安装有支撑弹簧21，支撑弹簧21的上端固定连接有与液压腔20活动套接的连接结构22，双轴电机3输出轴另一端的两侧均固定连接有与连接结构22活动套接的限位杆23，限位杆23截面为圆形，液压腔20的两侧均设置有开设在底座2内部的活动腔24，活动腔24的内部活动套接有活塞杆25，液压腔20的底部与活动腔24的底部相连通，且液压腔20内部与活动腔24中活塞杆25底部之间填充有液压油，活动腔24的上方设置有开设在底座2内部的环形连接腔26，环形连接腔26的内部活动套接有环形推板27，环形推板27与环形连接腔26内壁之间为活动密封状态，环形推板27的中部设置有若干组开口朝向环形连接腔26底部的止回阀，避免环形推板27在回位的过程中在负压作用下难以快速复位，影响抛光液回流，活
塞杆25的上端与环形推板27的底部固定连接，环形连接腔26底部的外侧设置有若干组与环形集液腔16相连通的连接管28，环形连接腔26上端的侧面固定连接有若干组等距排列的出液管29，出液管29的上端延伸到底座2顶面安装的抛光垫4的外侧，出液管29的上端开口处设置有开口朝上的止回阀，能够避免抛光盘5上部含有较多打磨颗粒物的抛光液直接从流入环形连接腔26内部，也避免抛光液的快速减少。
23.请查阅图4、图5，连接结构22包括套筒主体221，套筒主体221内壁的两侧均开设有竖直槽222，竖直槽222两侧壁之间的距离大于限位杆23的杆径，两组竖直槽222的首尾之间通过开设在套筒主体221内侧的两组螺旋式弧形凹槽223连接，两组弧形凹槽223以套筒主体221中心对称方式分布，套筒主体221的底部设置有密封板，在双轴电机3带动限位杆23在弧形凹槽223内部转动时，由于套筒主体221的外侧与液压腔20直接活动套接，使得套筒主体221能够向下移动，挤压液压腔20内部的液压油，从而达到将在环形集液腔16内部沉降的抛光液从出液管29挤压出去，实现抛光液的回流补充，提高抛光液的使用效率，而在限位杆23运动到弧形凹槽223的最上端时，会进入竖直槽222内部，此时套筒主体221在支撑弹簧21的回弹作用下快速上升，使得限位杆23再次回到初始时竖直槽222的底部，随着双轴电机3的持续旋转，能够实现周而复始的将环形集液腔16内部经过沉淀的含颗粒物较少的抛光液间歇不断的挤压到抛光垫4的上方。
24.如图1、图2，第一齿轮10的外径小于第二齿轮11的外径，第二齿轮11的外径小于内齿圈12的内径，压杆13在内齿圈12的底部呈等距分布，通过第一齿轮10和第二齿轮11对内齿圈12进行了两次减速，保证了内齿圈12带动压杆13进行圆周运动是缓慢的，可以保证让蓄水环15可以充分的吸收了抛光液，提高使用效率。
25.其中，蓄水环15的高度高于底座2的上端面，蓄水环15为延展性好、弹性大的吸水海绵，所述吸水海绵内部结构密度从上至下逐渐增大，且蓄水环15的外侧粘接有不透水的弹性橡胶封皮，由于吸水海绵内部结构密度从上至下逐渐增大，使得该蓄水环15吸收带有颗粒物的抛光液后，能够使海绵体内部抛光液中颗粒物进行初步沉淀，从而在压杆13挤压蓄水环15时，保证蓄水环15上方被挤压回到抛光垫4上方的抛光液内部含有较少的颗粒物，再配合新加入的抛光液一起作用，含有大部分颗粒物的抛光液被挤压从进液管17流入环形集液腔16中进行二次沉淀。
26.工作原理，将待抛光的硅片9安装在夹具8上，转轴7带动硅片9快速旋转，同时底部的双轴电机3带动抛光垫4自转，被硅片9旋转带动飞溅的抛光液被蓄水环15吸收，而内齿圈12在第一齿轮10和第二齿轮11的带动下会带动压杆13做圆周运动，使压杆13在旋转过程中不断挤压蓄水环15，蓄水环15内部的抛光液一部分被挤压回抛光垫4上方，而蓄水环15对抛光液还具有阻挡作用，能够保证抛光垫4上的硅片9底部的水合膜可以被充分的抛光液包覆，确保抛光效果的同时提高抛光液的利用率，同时，压杆13挤压蓄水环15还会使其内部吸收的抛光液从进液管17流入环形集液腔16中汇集，汇集的抛光液中颗粒物会在环形集液腔16中沉降到其底部，其底部的含有较多颗粒物的抛光液将会从排液管18中排出进入环形储液槽19进行收集，以便于后续处理；
27.并且，由于环形集液腔16底部与环形连接腔26通过连接管28相连通，而双轴电机3带动抛光垫4缓慢旋转的过程中还会带动其输出轴另一端的限位杆23进行同步旋转，能够使限位杆23在套筒主体221内侧开设的弧形凹槽223内移动，使套筒主体221克服支撑弹簧
21的弹力向下运动，通过挤压液压油，推动两侧活动腔24内部的活塞杆25向上移动，能够将从环形集液腔16中进入环形连接腔26内部的颗粒较少的抛光液向上挤压，使抛光液能够从出液管29流到抛光垫4的边缘，对抛光垫4上的抛光液进行补充，进一步保证抛光液的充分利用，节约成本。
28.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
29.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。