一种抛光设备的制作方法

本发明涉及硅片加工设备技术领域，尤其涉及一种抛光设备。

背景技术：

硅片抛光制程方法包括如下步骤：前洗净、贴付、粗抛、中抛、精抛、剥离、去蜡洗净。目前硅片的抛光设备通常使用抛光头带动陶瓷盘在磨床上转动以进行抛光作业，现有的抛光设备存在各个工序的作业机构布局不合理、作业效率低的问题。此外，当硅片在工序之间转移的过程中，存在损坏硅片的风险，使硅片良品率降低。

因此，亟待需要一种抛光设备以解决上述问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种抛光设备，以解决现有技术中抛光设备布局不合理、抛光效率低以及硅片良品率低的问题。

为实现上述目的，提供以下技术方案：

一种抛光设备，包括：

工作台，包括上下料工位、粗抛工位、中抛工位和精抛工位；

抛光盘模组，三个所述抛光盘模组分别设置在所述粗抛工位、所述中抛工位和所述精抛工位上；

抛光头模组，包括抛光头和抛光头驱动装置，多个所述抛光头设置在所述抛光头驱动装置上，所述抛光头驱动装置能够驱动所述抛光头吸取硅片并在不同工位之间切换，以使所述抛光头能够与相应工位上的所述抛光盘模组相配合以同时对所述硅片进行粗抛光、中抛光和精抛光。

作为抛光设备的优选方案，所述抛光头驱动装置包括转盘和抛光头驱动机构，所述抛光头驱动机构设置在所述转盘上，所述抛光头设置在所述抛光头驱动机构上，所述转盘能够转动以使所述抛光头驱动机构上的所述抛光头与相应工位上的所述抛光盘模组相配合。

作为抛光设备的优选方案，所述抛光头驱动机构的数量为四个，四个所述抛光头驱动机构分别与所述上下料工位、所述粗抛工位、所述中抛工位和所述精抛工位相对设置。

作为抛光设备的优选方案，所述抛光头驱动机构包括安装板和旋转升降驱动组件，所述安装板固定设置在所述转盘上，所述旋转升降驱动组件与所述抛光头相连接，以驱动所述抛光头转动和/或升降。

作为抛光设备的优选方案，每个所述旋转升降驱动组件上设置有一个所述抛光头，多个所述旋转升降驱动组件设置在所述安装板。

作为抛光设备的优选方案，所述抛光头为浮动式抛光头。

作为抛光设备的优选方案，所述抛光设备还包括定位装置，所述定位装置能够使所述转盘静止在所述抛光头能够与所述抛光盘模组相配合的位置。

作为抛光设备的优选方案，所述定位装置的数量为四个，四个所述定位装置分别与所述上下料工位、所述粗抛工位、所述中抛工位和所述精抛工位相对设置。

作为抛光设备的优选方案，所述抛光设备还包括刹车装置，所述刹车装置能够使所述转盘减速至停止转动。

作为抛光设备的优选方案，所述抛光盘模组包括抛光盘和抛光盘驱动装置，所述抛光盘驱动装置能够驱动所述抛光盘在水平面内转动以及移动。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明提供的抛光设备，包括工作台、抛光盘模组和抛光头模组，抛光头模组包括抛光头和抛光头驱动装置，在工作台上依次设置上下料工位、粗抛工位、中抛工位和精抛工位，并在粗抛工位、中抛工位和精抛工位三个工位上设置抛光盘装置，由抛光头驱动装置驱动抛光头携带硅片与相应工位上的抛光盘装置相配合，以同时对硅片进行粗抛光、中抛光和精抛光，该抛光设备中的各个工序的作业机构布局合理，能够同时进行粗抛光、中抛光和精抛光，抛光效率高。此外，该抛光设备，在整个抛光作业流程中，均由一个抛光头携带硅片依次进行粗抛光、中抛光以及精抛光，减少硅片转移过程中造成的损坏，提高硅片良品率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的抛光设备的剖视图；

图2为本发明实施例提供的抛光设备的俯视图；

图3为本发明实施例提供的抛光头驱动装置一个方向的剖视图；

图4为本发明实施例提供的抛光头驱动装置另一个方向的剖视图；

图5为本发明实施例提供的抛光头驱动装置的局部俯视图；

图6为本发明实施例提供的抛光头的剖视图；

图7为本发明实施例提供的抛光盘驱动装置的剖视图；

图8为本发明实施例提供的抛光盘驱动装置的局部俯视图。

附图标记：

1-工作台；11-上下料工位；12-粗抛工位；13-中抛工位；14-精抛工位；

2-抛光盘模组；21-抛光盘；22-抛光盘驱动装置；221-固定盘；2211-上定盘；2212-第一下定盘；2213-第二下定盘；222-抛光盘旋转驱动机构；2221-第一电机；2222-主轴；223-固定座；2231-第一固定座；2232-第二固定座；2233-第三固定座；2234-第四固定座；2235-随动器；224-抛光盘水平驱动机构；2241-第二电机；2242-丝杠；2243-导轨；2244-滑块；225-移动板；226-管路轴；

3-抛光头；31-转轴；311-外直齿轮；32-浮动块；321-内直齿轮；33-抛光板；34-基座；35-安装法兰；36-弹性件；37-中间连接件；

4-抛光头驱动装置；41-转盘；42-抛光头驱动机构；421-安装板；422-抛光头旋转驱动组件；423-抛光头升降驱动组件；

5-定位装置；

6-刹车装置。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或是本产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，或者用于区分不同结构或部件，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1-图2所示，本实施例提供了一种抛光设备，包括工作台1、抛光盘模组2和抛光头模组，抛光头模组包括抛光头3和抛光头驱动装置4。其中，工作台1包括上下料工位11、粗抛工位12、中抛工位13和精抛工位14，三个抛光盘模组2分别设置在粗抛工位12、中抛工位13和精抛工位14上，抛光头驱动装置4能够驱动抛光头3吸取硅片并在不同工位之间进行切换，以使抛光头3能够与相应工位上的抛光盘模组2相配合以同时对硅片进行粗抛光、中抛光和精抛光。该抛光设备中的各个工序的作业机构布局合理，能够同时进行粗抛光、中抛光和精抛光，抛光效率高。此外，该抛光设备，在整个抛光作业流程中，均由一个抛光头3携带同一硅片依次进行粗抛光、中抛光以及精抛光，减少硅片转移过程中造成的损坏，提高硅片良品率。

如图2所示，为了保证抛光头3能够与相应工位上的抛光盘模组2相对设置，抛光设备还包括定位装置5，定位装置5能够使转盘41静止在抛光头3与抛光盘模组2相对的位置。

优选地，定位装置5的数量为四个，四个定位装置5分别与上下料工位11、粗抛工位12、中抛工位13和精抛工位14对应设置。示例性地，四个定位装置5分别位于相应工位的后侧。在其他实施例中，四个定位装置5还可以是设置在相应工位的前侧。

进一步地，抛光设备还包括刹车装置6，刹车装置6能够使抛光头驱动装置4减速至停止转动，刹车装置6能够保证转动中的抛光头驱动装置4平稳停止。

示例性地，在本实施例中，刹车装置6的数量为两个，两个刹车装置6中的一个设置精抛工位14的前侧，另一个设置在精抛工位14的后侧。当然在其他实施例中，刹车装置6的数量还可以是三个、四个等，刹车装置6的设置位置及设置数量可根据需要进行设置。

优选地，抛光盘模组2包括抛光盘21和抛光盘驱动装置22，抛光盘驱动装置22能够驱动抛光盘21在水平面内转动。具体而言，抛光盘21和抛光头3均能够转动，以对硅片进行抛光。在本实施例中，在粗抛工位12、中抛工位13和精抛工位14上的抛光盘模组2的结构均相同，在抛光过程中，通过在抛光盘模组2和抛光头3之间设置不同的抛光液以及抛光颗粒实现粗抛光、中抛光和精抛光。示例性地，抛光盘驱动装置22包括抛光盘旋转驱动机构，抛光盘旋转驱动机构包括第一电机、传动组件和主轴，主轴与抛光盘21间接连接，第一电机通过传动组件能够驱动主轴转动，以带动抛光盘21转动。

优选地，抛光盘驱动装置22还能够驱动抛光盘21在水平面内移动，以调节抛光盘21的位置，使抛光盘21能够与抛光头3相配合以进行抛光。示例性地，抛光盘驱动装置22还包括抛光盘水平驱动机构，抛光盘水平驱动机构包括第二电机、滚珠丝杠和移动板，抛光盘旋转驱动机构设置在移动板上，移动板与滚珠丝杠的螺母座固定连接，第二电机能够驱动滚珠丝杠转动以使移动板沿滚珠丝杠移动，即使抛光盘旋转驱动机构带动抛光盘21沿滚珠丝杠移动。

优选地，如图2结合图1所示，抛光头驱动装置4包括转盘41和抛光头驱动机构42，抛光头驱动机构42设置在转盘41上，抛光头3设置在抛光头驱动机构42上，转盘41能够转动以使抛光头驱动机构42上的抛光头3与相应工位上的抛光盘模组2相配合，以对硅片进行抛光。

进一步地，如图2所示，抛光头驱动机构42的数量为四个，四个抛光头驱动机构42设置在转盘41上，转盘41能够转动以使四个抛光头驱动装置4分别与上下料工位11、粗抛工位12、中抛工位13和精抛工位14相对设置，以分别同时进行上下料、粗抛光、中抛光和精抛光作业。

优选地，抛光头驱动机构42能够驱动抛光头3在竖直方向移动以吸附硅片。为了提高抛光精度，抛光头驱动机构42还能够驱动抛光头3自转以与抛光盘模组2配合进行硅片抛光。三个抛光盘模组2均能够与抛光头3相配合以对硅片进行粗抛光、中抛光和精抛光。

进一步地，如图3-图5所示，抛光头驱动机构42包括安装板421和旋转升降驱动组件，安装板421固定设置在转盘41上，旋转升降驱动组件与抛光头3相连接，以驱动抛光头3转动和/或升降。

优选地，每个旋转升降驱动组件上设置有一个抛光头3，多个旋转升降驱动组件设置在安装板421上。示例性地，如图5结合图4所示，两个旋转升降驱动组件设置在安装板421上，即每个工位对应设置两个抛光头3，总共有八个抛光头3，从而能够实现两个硅片的同时上下料，以及同时对六个硅片进行抛光，能够提高该抛光设备的作业效率。在其他实施例中，旋转升降驱动组件的数量还可以是任意其他个数，可根据需要以及工作空间大小进行设计。

在其他实施例中，旋转升降驱动组件的数量还可以是其他任意个数，可根据需要进行设计，在此不再一一举例说明。

可选地，旋转升降驱动组件包括抛光头旋转驱动组件422和抛光头升降驱动组件423，抛光头旋转驱动组件422能够驱动抛光头3转动，以使抛光头3与抛光盘模组2相配合以对硅片进行抛光；抛光头升降驱动组件423能够驱动抛光头3沿靠近或远离抛光盘模组2的方向移动，以调节抛光头3与抛光盘21之间的距离。

进一步地，抛光头旋转驱动组件422包括旋转电机、旋转同步带轮组和旋转连接轴，旋转连接轴与抛光头3相连接，旋转电机通过旋转同步带轮组驱动旋转连接轴转动。抛光头升降驱动组件423包括升降电机和升降滚珠丝杠，升降滚珠丝杠的螺母座与旋转连接轴间接固定连接，升降电机能够驱动升降滚珠丝杠转动以带动旋转连接轴沿竖直方向移动，进一步带动抛光头3沿竖直方向移动。示例性地，旋转连接轴为空心轴，旋转连接轴的另一端与气源相连接，用于向抛光头3内充气调整抛光头3与抛光盘21之间的作用力，或抽气使抛光头3吸取硅片。

优选地，抛光头3为浮动式抛光头。当抛光头3与抛光盘21相配合进行抛光时，抛光头驱动装置4驱动抛光头3转动，抛光盘驱动装置22驱动抛光盘21转动，抛光头3和抛光盘21同时转动以对硅片进行抛光，而将抛光头3设置为浮动式抛光头，可根据需要调节抛光头3相对于抛光盘21的垂直距离，即调节抛光头3和抛光盘21对硅片的抛光压力。

可选地，如图6所示，抛光头3包括转轴31、浮动块32和抛光板33，其中，转轴31和浮动块32通过齿轮连接，抛光板33与浮动块32固定连接。进一步地，转轴31上设置有台阶，浮动块32的内壁上设置有限位凸起，限位凸起与转轴31的台阶相抵接，以防止浮动块32与转轴31脱离。转轴31和浮动块32通过齿轮连接，使得转轴31转动时能够带动浮动块32转动，且当浮动块32或抛光板33受到轴向力时，浮动块32能够相对于转轴31沿轴向运动，即带动抛光板33沿转轴31的轴向运动，实现抛光板33的浮动式设计。

示例性地，在本实施例中，在转轴31的端部固定连接一个外直齿轮311，浮动块32的端部固定连接一个内直齿轮321，浮动块32的内直齿轮321和转轴31的外直齿轮311相配合，实现转轴31带动浮动块32转动，且使浮动块32能够相对于转轴31沿轴向方向移动。

优选地，抛光头3还包括基座34和安装法兰35，转轴31固定设置在基座34的下表面上，安装法兰35固定设置在基座34的上表面上，安装法兰35用于与抛光头旋转驱动组件422相连接。

进一步地，基座34的下表面上设置有弹性件36，其中，基座34上设置有通气通道，外部动力件可拆卸连接于基座34的一侧，弹性件5的边缘贴设于基座34的一侧表面，且能够与基座34形成密封空间，外部动力件通过通气通道向密封空间充气，使弹性件5鼓胀，以驱动抛光板33沿转轴31的轴向运动。具体而言，抛光板33固定设置在中间连接件37上，中间连接件37套设在在浮动块32的外侧，当外部动力件通过通气通道向密封空间充气使弹性件5膨胀时，弹性件5推动中间连接件37向下移动，中间连接件37能够带动抛光板33向下移动。优选地，弹性件36可以是橡胶垫。

如图7-图8所示，抛光盘驱动装置22包括固定盘221，固定盘221用于吸附支撑抛光盘21，使抛光盘21与抛光头3相配合以对硅片进行抛光。

优选地，固定盘221包括上定盘2211、第一下定盘2212和第二下定盘2213，上定盘2211上设置有通气孔，第一下定盘2212和第二下定盘2213上均设置有通气槽，当第一下定盘2212和第二下定盘2213固定连接后，两者之间的通气槽共同组成通气通道，该通气通道与上定盘2211上的通气孔相连通，以使上定盘2211能够吸附抛光盘21。

进一步地，抛光盘驱动装置22还包括抛光盘旋转驱动机构222，抛光盘旋转驱动机构222包括第一电机2221和主轴2222，主轴2222与固定盘221固定连接，第一电机2221驱动主轴2222带动固定盘221转动，即带动抛光盘21转动。

具体地，主轴2222与第二下定盘2213通过固定座223固定连接。固定座223包括第一固定座2231、第二固定座2232、第三固定座2233和第四固定座2234，其中，第一固定座2231与主轴2222固定连接，第一固定座2231与第二固定座2232固定连接，第二固定座2232与第二下定盘2213固定连接，第三固定座2233套设在第二固定座2232外侧且与第二固定座2232相对固定连接，第三固定座2233与第四固定座2234通过滚动轴承转动连接，即在主轴2222的作用下，第一固定座2231、第二固定座2232、第三固定座2233和固定盘221均能够转动。

示例性地，固定座223内设置有随动器2234，随动器2234设置在第二固定座2232的下方且位于第一固定座2231的外侧。

优选地，抛光盘驱动装置还包括抛光盘水平驱动机构224，抛光盘水平驱动机构224能够驱动抛光盘21在水平面内移动，以调节抛光盘21的位置。

具体地，抛光盘驱动装置22还包括移动板225，固定座223和抛光盘旋转驱动机构222设置在移动板225上。抛光盘水平驱动机构224能够驱动移动板225在水平面内移动，由移动板225带动固定座223上的抛光盘21移动。

进一步地，抛光盘水平驱动机构224包括第二电机2241和丝杠2242，丝杠2242沿与抛光盘21所在平面平行的平面内延伸，丝杠2242的螺母座与移动板225固定连接，第二电机2241驱动丝杠2242转动，从而使移动板225沿丝杠2242移动，即使抛光盘21沿丝杠2242移动，实现抛光盘21在水平面内移动。具体而言，抛光盘水平驱动机构224驱动抛光盘旋转驱动机构222以及抛光盘21在水平面内移动。

为了保证抛光盘21的定向稳定移动，抛光盘水平驱动机构224还包括相配合的导轨2243和滑块2244，其中，导轨2243和滑块2244均与丝杠2242平行，导轨2243设置在移动板225的下表面上，滑块2244设置在安装架上，当第二电机2241驱动丝杠2242带动移动板225移动时，移动板225能够在导轨2243和滑块2244的配合下定向稳定移动。

如图8所示，抛光盘驱动装置22还包括管路轴226，管路轴226的一端与固定盘221相连通，其另一端被配置为与抛光液供给机构相连通，以向固定盘221上供应抛光液，并通过固定盘221将抛光液输送至抛光盘21。为了方便理解，以抛光硅片为例，本实施例提供的抛光设备工作过程如下：

1)上下料工位11上，抛光头驱动装置4驱动抛光头3吸取两片硅片a；

2)转盘41顺时针转动90°，工位切换，此过程由刹车装置6使转盘41停止，由定位装置5对转盘41进行定位；然后，在上下料工位11上，抛光头驱动装置4驱动抛光头3吸取两片硅片b；在粗抛工位12上，抛光盘模组2与抛光头3相配合以对两片硅片a进行粗抛光；

3)转盘41顺时针转动90°，工位切换；然后，在上下料工位11上，抛光头驱动装置4驱动抛光头3吸取两片硅片c；在粗抛工位12上，抛光盘模组2与抛光头3相配合以对两片硅片b进行粗抛光；在中抛工位13上，抛光盘模组2抛光头3相配合以对两片硅片c进行中抛光；

4)转盘41顺时针转动90°，工位切换；然后，在上下料工位11上，抛光头驱动装置4驱动抛光头3吸取两片硅片d；在粗抛工位12上，抛光盘模组2与抛光头3相配合以对两片硅片c进行粗抛光；在中抛工位13上，抛光盘模组2与抛光头3相配合以对两片硅片b进行中抛光；在精抛工位14上，抛光盘模组2与抛光头3相配合以对两片硅片a进行精抛光；

5)转盘41逆时针转动270°，工位切换；两片硅片a在上下料工位11上下料，然后两片硅片e在上下料工位11上上料；在粗抛工位12上，抛光盘模组2与抛光头3相配合以对两片硅片d进行粗抛光；在中抛工位13上，抛光盘模组2与抛光头3相配合以对两片硅片c进行中抛光；在精抛工位14上，抛光盘模组2与抛光头3相配合以对两片硅片b进行精抛光；

重复上述操作，该抛光设备能够实现同时抛光六片硅片，两片硅片同时上下料。

将转盘41的运动行程设置为沿顺时针转动90°、继续沿顺时针转动90°、继续沿顺时针转动90°、逆时针转动270°，是为了防止转盘41连续顺时针转动时电线缠绕在转盘41的转轴上，避免损坏电线。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所说的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。