一种用于半导体石墨晶圆的制备装置及其制备方法与流程

本发明涉及半导体石墨晶圆的技术领域，尤其涉及一种用于半导体石墨晶圆的制备装置及其制备方法。

背景技术：

晶片在制作的中，需要将单晶棒切割成片状的晶圆，以便后续磊晶的生长，现有的晶圆切割装置在将单晶棒切割成晶圆时，存在不便于进行自动推进单晶棒和不便于根据所需的厚度进行快速调节单晶棒的缺点；现有的晶圆切割装置切割时产生的粉末灰尘无法得到及时清理，易增加工作人员的工作量；现有的晶圆切割装置在升降时的稳定较差影响切割的质量，同时切割效率低下；同时现有的单晶棒切割装置在切割时的震动较大，易导致单晶棒在切割过程中发生崩裂，影响切割效果。

技术实现要素：

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种用于半导体石墨晶圆的制备装置。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种用于半导体石墨晶圆的制备装置，包括底座，所述底座为水平设置的矩形板状，在所述底座顶面中部的后端竖向固定设有立柱，在所述立柱前端面的上部水平活动设有横板，在所述底座的顶面中部固定设有矩形的固定座，在所述固定座的顶面上方水平活动设有矩形板状的操作台，在所述固定座内开设有矩形的缓冲腔，在所述缓冲腔内设有缓冲组件；在所述立柱内的上部竖向开设有矩形的升降腔，在所述升降腔内设有升降组件，在所述立柱内的下部开设有矩形的电机腔；

在所述固定座一侧底座顶面横向固定设有t型导轨，在所述t型导轨上活动设有滑板，在所述滑板的底面配合t型导轨横向开设有t型滑槽；在所述滑板的顶面一侧竖向固定设有推板，在所述滑板的顶面另一侧固定设有固定块，在所述固定块的顶面上方活动设有槽口朝上的弧形限位板，在所述固定块内开设有矩形的减震腔，在所述减震腔内设有减震组件；在所述横板的底面中部固定设有电机箱，在所述电机箱内竖向固定设有第一电机，在所述电机箱的底面固定设有传动箱，在所述传动箱内设有切割组件；在所述横板底面一侧的中部竖向固定设有电推缸，在所述电推缸的伸缩端底部和传动箱的底面均固定设有弧形板状的上夹板，且每个所述上夹板的槽口均朝下设置；在所述底座内的中部开设有矩形的驱动腔，在所述驱动腔一侧的底座内部横向开设有矩形的调节腔，在所述调节腔内设有调节组件。

优选地，在所述底座底面的另一侧固定设有底部为漏斗状的集渣箱，在所述集渣箱的底部竖向固定设有出渣管，在所述底座的顶面另一侧开设有漏斗状的集渣通孔，在所述集渣通孔内水平固定设有过滤网，且所述集渣通孔与集渣箱连通设置；在所述操作台的顶面开设有沿长度方向开设有矩形的安装槽，在所述安装槽内均纵向等距活动设有若干转动轴，在每个所述转动轴前端和后端安装槽的内壁上均固定设有第一轴承，且每个所述转动轴的两端均固接在第一轴承的内圈中；在每个所述转动轴的轴体上均同轴固定套设有滚筒；在每个所述上夹板内弧面上均活动设有弧形夹板，在每个所述弧形夹板的外弧面等距竖向设有若干第一弹簧，且每个所述第一弹簧的顶端均与上夹板的内弧面固接。

优选地，所述升降组件包括第二电机、丝杠、螺纹筒和连接柱，所述第二电机竖向设置在电机腔内，在所述升降腔内的顶部和底部均固定设有第二轴承，所述丝杠竖向设置在升降腔内，且所述丝杠的两端均固接在第二轴承的内圈中；所述丝杠的底端贯穿进电机腔内，并通过联轴器与第二电机的电机轴同轴固接；在所述丝杠的杆体上活动套设有螺纹筒，在所述螺纹筒的筒体一侧横向固接有连接柱，在所述立柱的前端面沿升降前的高度方向开设有条形开口，且所述连接柱的前端从条形开口内延伸出与横板的后端中部固接。

优选地，所述调节组件包括第三电机、螺纹杆、螺纹套管和连接板，所述第三电机横向设置在驱动腔内，在所述调节腔的两侧内壁上均固定设有第三轴承，所述螺纹杆横向设置在调节腔内，且所述螺纹杆的两端均固接在第三轴承的内圈中；所述螺纹杆的一端贯穿进驱动腔内，并通过联轴器与第三电机的电机轴同轴固接；在所述螺纹杆的杆体上活动套设有螺纹套管，在所述螺纹套管的管体顶部竖向固定设有连接板，在所述t型导轨前端的底座顶面上沿调节腔的长度方向开设有条状开口，且所述连接板的顶端从条状开口内延伸出与滑板的底面固接。

优选地，所述切割组件包括传动轴、主动锥齿、从动锥齿和切割轮，在所述传动箱的两侧内壁上均固定设有第四轴承，所述传动轴横向设置在传动箱内，且所述传动轴的两端均固接在第四轴承的内圈中；所述第一电机的电机轴底端贯穿进传动箱内，在所述第一电机的电机轴底端固定套设有主动锥齿，在所述传动轴的轴体中部固定套设有从动锥齿，且所述主动锥齿与从动锥齿啮合传动；所述传动轴的一端活动贯穿出传动箱外，在所述传动轴位于传动箱外的一端固定套设有切割轮。

优选地，所述缓冲组件包括缓冲板、缓冲弹簧和缓冲柱，所述缓冲板水平活动设置在缓冲腔内，在所述缓冲板的底面均等距竖向固定设有若干缓冲弹簧，且每个所述缓冲弹簧的底端均与缓冲腔的内底面固接；在所述缓冲板的顶面中部竖向固定设有缓冲柱，且所述缓冲柱的顶端活动贯穿出缓冲腔外与操作台的底面中部固接。

优选地，所述减震组件包括减震板、减震弹簧和减震杆，所述减震板水平活动设置在减震腔内，在所述减震板的底面四角均竖向固定设有减震弹簧，且每个所述减震弹簧的底端均与减震腔的内底面固接；在所述减震板的顶面四角均向竖向固定设有减震杆，且每个所述减震杆的顶端活动贯穿出减震腔外与弧形限位板的底面固接。

本发明还提出了一种用于半导体石墨晶圆的制备装置的制备方法，包括以下步骤：

步骤一，首先将电推缸、第一电机、第二电机和第三电机分别通过导线与外接电源进行电性连接，然后将待切割的单晶棒放置在操作台的滚筒上，然后使其一端放置在弧形限位板内，并抵靠在推板上；

步骤二，通过控制第三电机带动螺纹杆进行转动，通过螺纹杆的转动使螺纹套管在杆体上进行横移，通过螺纹套管的横移带动连接板顶端的滑板在t型导轨上进行横移，通过滑板的横移带动推板推动待切割的单晶棒进行横移，通过单晶棒的横移进行调节所需切割成型晶圆的厚度；

步骤三，通过控制第一电机带动主动锥齿进行转动，通过主动锥齿与从动锥齿的啮合传动带动传动轴进行转动，通过传动轴的转动带动切割轮进行转动；

步骤四，通过控制第二电机带动丝杠进行转动，通过丝杠的转动上螺纹筒在杆体上进行升降，通过螺纹筒的升降带动连接柱前端的横板进行升降，通过横板的升降带动电推缸和切割组件进行升降，通过控制电推缸的伸缩带动底端上夹板内的弧形夹板对单晶棒的上部进行限位固定，然后通过转动的切割轮对单晶棒进行切割工作；

步骤五，切割后的晶圆落入集渣通孔内的过滤网，切割所产生的碎渣通过集渣通孔落入集渣箱内，然后重复上述步骤对单晶棒继续进行切割工作，在操作结束后并将电源切断。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、通过控制调节组件带动滑板在t型导轨上进行横移，通过滑板的横移带动推板动待切割的单晶棒进行横移，便于对单晶棒进行调节成所需切割成型晶圆的厚度，便于有提高了晶圆在调节时的工作效率，有效降低了在对于单晶棒切割成晶圆时的调节所消耗的时间，大大减少了工作人员的工作量，同时便于对单晶棒进行切割时的推进工作，解决了现有单晶棒在切割成晶圆时不便于进行自动推进和调节效率较低的问题；

2、通过电推缸带动上夹板便于在切割时对单晶棒进行夹持固定，通过升降组件带动切割组件进行升降，便于有效提高切割轮在升降时的稳定性，便于对单晶棒进行切割工作，有效提高了对于单晶棒切割成晶圆的切割效率，有效增加了对于晶圆成品的质量保证，便于提高晶圆的成品率，有效降低了残次品出现的概率；有效解决了现有切割装置在切割时效率较低和切割质量较差的问题，切割后的晶圆落入集渣通孔内的过滤网上，通过切割所产生的碎渣通过集渣通孔落入集渣箱内，通过集渣箱便于对碎渣进行集中收集，减少了工作人员的清理工作量；通过减震组件和缓冲组件便于有效对切割组件和上夹板在下降时所产生的冲击力进行削减缓冲，便于有效提高对于单晶棒的保护性能。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明的主视结构示意图；

图2为本发明的主视剖面结构示意图；

图3为本发明的立柱一侧剖面结构示意图；

图4为本发明的操作台俯视结构示意图；

图5为本发明的图1中a部位结构放大示意图；

图6为本发明的图2中b部位结构放大示意图；

图7为本发明的上夹板一侧结构示意图；

图8为本发明的制备方法示意图；

图中序号：底座1、立柱2、横板3、固定座4、操作台5、t型导轨6、滑板7、推板8、固定块9、弧形限位板10、电机箱11、传动箱12、电推缸13、上夹板14、集渣箱15、出渣管16、转动轴17、滚筒18、第一电机19、第二电机20、丝杠21、螺纹筒22、连接柱23、第三电机24、螺纹杆25、螺纹套管26、连接板27、过滤网28、传动轴29、主动锥齿30、从动锥齿31、切割轮32、缓冲板33、缓冲弹簧34、缓冲柱35、减震板36、减震弹簧37、减震杆38、弧形夹板39、第一弹簧40。

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。

实施例1：参见图1-7，一种用于半导体石墨晶圆的制备装置，包括底座1，所述底座1为水平设置的矩形板状，在所述底座1顶面中部的后端竖向固定设有立柱2，在所述立柱2前端面的上部水平活动设有横板3，在所述底座1的顶面中部固定设有矩形的固定座4，在所述固定座4的顶面上方水平活动设有矩形板状的操作台5，在所述固定座4内开设有矩形的缓冲腔，在所述缓冲腔内设有缓冲组件；在所述立柱2内的上部竖向开设有矩形的升降腔，在所述升降腔内设有升降组件，在所述立柱2内的下部开设有矩形的电机腔；在所述固定座4一侧底座1顶面横向固定设有t型导轨6，在所述t型导轨6上活动设有滑板7，在所述滑板7的底面配合t型导轨6横向开设有t型滑槽；在所述滑板7的顶面一侧竖向固定设有推板8，在所述滑板7的顶面另一侧固定设有固定块9，在所述固定块9的顶面上方活动设有槽口朝上的弧形限位板10，在所述固定块9内开设有矩形的减震腔，在所述减震腔内设有减震组件；在所述横板3的底面中部固定设有电机箱11，在所述电机箱11内竖向固定设有第一电机19，第一电机19的型号为yctl112-4a；在所述电机箱11的底面固定设有传动箱12，在所述传动箱12内设有切割组件；在所述横板3底面一侧的中部竖向固定设有电推缸13，电推缸13的型号为ka7；在所述电推缸13的伸缩端底部和传动箱12的底面均固定设有弧形板状的上夹板14，且每个所述上夹板14的槽口均朝下设置；在所述底座1内的中部开设有矩形的驱动腔，在所述驱动腔一侧的底座1内部横向开设有矩形的调节腔，在所述调节腔内设有调节组件。

在本发明中，在所述底座1底面的另一侧固定设有底部为漏斗状的集渣箱15，在所述集渣箱15的底部竖向固定设有出渣管16，在所述底座1的顶面另一侧开设有漏斗状的集渣通孔，在所述集渣通孔内水平固定设有过滤网28，且所述集渣通孔与集渣箱15连通设置；在所述操作台5的顶面开设有沿长度方向开设有矩形的安装槽，在所述安装槽内均纵向等距活动设有若干转动轴17，在每个所述转动轴17前端和后端安装槽的内壁上均固定设有第一轴承，且每个所述转动轴17的两端均固接在第一轴承的内圈中；在每个所述转动轴17的轴体上均同轴固定套设有滚筒18；在每个所述上夹板14内弧面上均活动设有弧形夹板39，在每个所述弧形夹板39的外弧面等距竖向设有若干第一弹簧40，且每个所述第一弹簧40的顶端均与上夹板14的内弧面固接。

在本发明中，所述升降组件包括第二电机20、丝杠21、螺纹筒22和连接柱23，第二电机20的型号为yctl160-4a；所述第二电机20竖向设置在电机腔内，在所述升降腔内的顶部和底部均固定设有第二轴承，所述丝杠21竖向设置在升降腔内，且所述丝杠21的两端均固接在第二轴承的内圈中；所述丝杠21的底端贯穿进电机腔内，并通过联轴器与第二电机20的电机轴同轴固接；在所述丝杠21的杆体上活动套设有螺纹筒22，在所述螺纹筒22的筒体一侧横向固接有连接柱23，在所述立柱2的前端面沿升降前的高度方向开设有条形开口，且所述连接柱23的前端从条形开口内延伸出与横板3的后端中部固接；所述切割组件包括传动轴29、主动锥齿30、从动锥齿31和切割轮32，在所述传动箱12的两侧内壁上均固定设有第四轴承，所述传动轴29横向设置在传动箱12内，且所述传动轴29的两端均固接在第四轴承的内圈中；所述第一电机19的电机轴底端贯穿进传动箱12内，在所述第一电机19的电机轴底端固定套设有主动锥齿30，在所述传动轴29的轴体中部固定套设有从动锥齿31，且所述主动锥齿30与从动锥齿31啮合传动；所述传动轴29的一端活动贯穿出传动箱12外，在所述传动轴29位于传动箱12外的一端固定套设有切割轮32；通过电推缸带动上夹板便于在切割时对单晶棒进行夹持固定，通过升降组件带动切割组件进行升降，便于有效提高切割轮在升降时的稳定性，便于对单晶棒进行切割工作，有效提高了对于单晶棒切割成晶圆的切割效率，有效增加了对于晶圆成品的质量保证，便于提高晶圆的成品率，有效降低了残次品出现的概率。

在本发明中，所述调节组件包括第三电机24、螺纹杆25、螺纹套管26和连接板27，第三电机24的型号为yctl250-4b；所述第三电机24横向设置在驱动腔内，在所述调节腔的两侧内壁上均固定设有第三轴承，所述螺纹杆25横向设置在调节腔内，且所述螺纹杆25的两端均固接在第三轴承的内圈中；所述螺纹杆25的一端贯穿进驱动腔内，并通过联轴器与第三电机24的电机轴同轴固接；在所述螺纹杆25的杆体上活动套设有螺纹套管26，在所述螺纹套管26的管体顶部竖向固定设有连接板27，在所述t型导轨6前端的底座1顶面上沿调节腔的长度方向开设有条状开口，且所述连接板27的顶端从条状开口内延伸出与滑板7的底面固接；通过控制调节组件带动滑板在t型导轨上进行横移，通过滑板的横移带动推板动待切割的单晶棒进行横移，便于对单晶棒进行调节成所需切割成型晶圆的厚度，便于有提高了晶圆在调节时的工作效率，有效降低了在对于单晶棒切割成晶圆时的调节所消耗的时间，大大减少了工作人员的工作量，同时便于对单晶棒进行切割时的推进工作。

在本发明中，所述缓冲组件包括缓冲板33、缓冲弹簧34和缓冲柱35，所述缓冲板33水平活动设置在缓冲腔内，在所述缓冲板33的底面均等距竖向固定设有若干缓冲弹簧34，且每个所述缓冲弹簧34的底端均与缓冲腔的内底面固接；在所述缓冲板33的顶面中部竖向固定设有缓冲柱35，且所述缓冲柱35的顶端活动贯穿出缓冲腔外与操作台5的底面中部固接；所述减震组件包括减震板36、减震弹簧37和减震杆38，所述减震板36水平活动设置在减震腔内，在所述减震板36的底面四角均竖向固定设有减震弹簧37，且每个所述减震弹簧37的底端均与减震腔的内底面固接；在所述减震板36的顶面四角均向竖向固定设有减震杆38，且每个所述减震杆38的顶端活动贯穿出减震腔外与弧形限位板10的底面固接；通过减震组件和缓冲组件便于有效对切割组件和上夹板在下降时所产生的冲击力进行削减缓冲，便于有效提高对于单晶棒的保护性能。

实施例2：参见图8，在本实施例中，本发明还提出了一种用于半导体石墨晶圆的制备装置的制备方法，包括以下步骤：

步骤一，首先将电推缸13、第一电机19、第二电机20和第三电机24分别通过导线与外接电源进行电性连接，然后将待切割的单晶棒放置在操作台5的滚筒18上，然后使其一端放置在弧形限位板10内，并抵靠在推板8上；

步骤二，通过控制第三电机24带动螺纹杆25进行转动，通过螺纹杆25的转动使螺纹套管26在杆体上进行横移，通过螺纹套管的横移带动连接板27顶端的滑板7在t型导轨6上进行横移，通过滑板7的横移带动推板8推动待切割的单晶棒进行横移，通过单晶棒的横移进行调节所需切割成型晶圆的厚度；

步骤三，通过控制第一电机19带动主动锥齿30进行转动，通过主动锥齿30与从动锥齿31的啮合传动带动传动轴29进行转动，通过传动轴29的转动带动切割轮32进行转动；

步骤四，通过控制第二电机20带动丝杠21进行转动，通过丝杠21的转动上螺纹筒22在杆体上进行升降，通过螺纹筒22的升降带动连接柱23前端的横板3进行升降，通过横板3的升降带动电推缸13和切割组件进行升降，通过控制电推缸13的伸缩带动底端上夹板14内的弧形夹板39对单晶棒的上部进行限位固定，然后通过转动的切割轮32对单晶棒进行切割工作；

步骤五，切割后的晶圆落入集渣通孔内的过滤网28，切割所产生的碎渣通过集渣通孔落入集渣箱15内，然后重复上述步骤对单晶棒继续进行切割工作，在操作结束后并将电源切断。

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。