一种应用于基板承载台的可调位姿清洗装置的制作方法

1.本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种应用于基板承载台的可调位姿清洗装置。


背景技术：

2.以硬脆薄片材料(如si、sic或gan等半导体基底材料)为工件的减薄加工，对材料表面质量(平坦性和表面粗糙度等)具有极高的要求，因此需要减薄设备中具有对工件进行均匀支撑的承载台。
3.由于工件磨削减薄过程中被去除的材料状态为碎屑粉末(颗粒物)，在工件装卸及加工的过程中，碎屑粉末可能会附着到承载台上，当新的工件装载到承载台上时，附着在承载台上的颗粒物将对其上方的工件区域产生支撑，使得其上方区域的工件表面较其它区域产生隆起，而工件经过磨削减薄后，原隆起的部分相比于原平坦的部分将被去除更多的材料，因此加工后的工件在原隆起的位置将产生凹坑，这一结果称之为“dimple现象”。dimple现象使得工件产生损伤，其表面平坦性和表面粗糙度均产生恶化，并使工件具有颗粒污染的风险，为了避免dimple现象，需要在工件装载到承载台之前，对承载台的表面(承载面)进行有效的清洗。
4.在现有技术中，常用于对承载台进行清洗的方式有旋转毛刷清洗和旋转油石清洗，两者均基于清洗部件旋转的方式与承载台表面产生相对滑动，结合清洗过程中输入的纯水，将承载台上的颗粒物进行去除。由于为了适当调整工件的磨削面型，承载台一般具有倾角调整功能，因此承载台的承载面在空间中的位姿不固定。然而，现有技术中的清洗毛刷和或清洗油石的支撑结构中，并不具有使清洗部件能够稳定贴合变化的承载台的承载面的能力，因此当承载台相对于清洗部件产生了大倾角位姿变化时，清洗部件与承载台的吻合度降低，难以紧密贴合，导致清洗效果变差，无法稳定解决dimple现象。
5.因此，如何适应不同位姿的基板承载台，实现对承载面的稳定贴合，保证清洗效果，是本领域技术人员面临的技术问题。


技术实现要素：

6.本发明的目的是提供一种应用于基板承载台的可调位姿清洗装置，能够适应不同位姿的基板承载台，实现对承载面的稳定贴合，保证清洗效果。
7.为解决上述技术问题，本发明提供一种应用于基板承载台的可调位姿清洗装置，包括架设于基板承载台表面上方的安装支架、连接于所述安装支架底面的若干个球面副机构、插设于各所述球面副机构中并与其同步球面运动的若干根芯轴、连接于各根所述芯轴末端的固定支架、设置于各所述固定支架底面并朝向基板承载台延伸的若干个刮板。
8.优选地，还包括可滑动地设置于所述安装支架底面的滑动支架，所述滑动支架的滑动方向平行于所述安装支架的长度方向，且各所述球面副机构均连接于所述滑动支架的底面。
9.优选地，所述球面副机构在所述滑动支架的底面沿其长度方向分布，各所述固定支架及各所述刮板在所述滑动支架的底面沿其长度方向分布。
10.优选地，相邻两个所述刮板在所述滑动支架的宽度方向上交错分布，且相邻两个所述刮板在所述滑动支架的长度方向上的投影存在重叠区域。
11.优选地，所述球面副机构包括与所述滑动支架的底面相连的连接板、设置于所述连接板表面的球轴承外壳、设置于所述球轴承外壳内的球心，所述芯轴插设于所述球轴承外壳内并与所述球心相连。
12.优选地，所述滑动支架的底面还连接有用于与各所述固定支架相抵接、用于限制各所述刮板的活动范围的限位板。
13.优选地，还包括设置于所述安装支架表面、用于驱动各所述刮板沿其长度方向平移的水平驱动部件，所述安装支架的表面开设有通孔，且所述水平驱动部件的输出轴通过垂向贯穿所述通孔的传动板与所述滑动支架的顶部表面相连。
14.优选地，所述安装支架的底面开设有沿其长度方向延伸的导轨，且所述滑动支架的顶部可滑动地嵌设于所述导轨内。
15.优选地，还包括架设于所述安装支架表面上方、用于驱动各所述刮板压紧基板承载台表面的垂向驱动部件，且所述垂向驱动部件的输出端通过压紧板与所述安装支架的表面抵接。
16.优选地，各所述固定支架的顶部表面与所述滑动支架的底面之间均连接有弹性件。
17.本发明所提供的应用于基板承载台的可调位姿清洗装置，主要包括安装支架、球面副机构、芯轴、固定支架和刮板。其中，安装支架为本清洗装置的主体结构，一般架设在基板承载台的表面上方位置，主要用于安装和承载其余零部件。球面副机构连接在安装支架的底面位置，一般同时设置有多个，可产生球面运动(即俯仰、横滚、偏航三自由度运动)。芯轴插设在各个球面副机构中并与其相连，以与各个球面副机构保持同步球面运动。固定支架连接在各根芯轴的末端位置，以与芯轴保持同步球面运动。刮板设置在各个固定支架上，具体位于固定支架的底面，并朝向基板承载台延伸，主要用于抵接基板承载台的表面，并通过相对运动刮除基板承载台表面的颗粒物等杂质。如此，本发明所提供的应用于基板承载台的可调位姿清洗装置，由于刮板设置在固定支架的底面，而固定支架又通过芯轴与球面副机构相连，因此，当球面副机构产生球面运动时，即可通过各根芯轴分别带动各个固定支架、各个刮板产生同步球面运动，进而改变各个刮板的位姿；从而在基板承载台的位姿产生变化时，通过各个刮板的位姿变化即可跟随基板承载台的位姿变化而对应调整，进而使刮板能够始终贴合基板承载台的表面，因此能够适应不同位姿的基板承载台，实现对承载面的稳定贴合，保证清洗效果，并稳定解决dimple现象。
附图说明
18.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
19.图1为本发明所提供的一种具体实施方式的整体结构示意图。
20.图2为图1的正视图。
21.图3为图2的仰视图。
22.图4为图2中所示a-a截面剖视图。
23.图5为刮板在基板承载台表面的清洁作业示意图。
24.其中，图1—图5中：
25.安装支架—1，球面副机构—2，芯轴—3，固定支架—4，刮板—5，滑动支架—6，限位板—7，水平驱动部件—8，垂向驱动部件—9，弹性件—10；
26.通孔—11，导轨—12，连接板—21，球轴承外壳—22，球心—23，支撑套—31，传动板—81，压紧板—91。
具体实施方式
27.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。
28.请参考图1、图2、图3、图4，图1为本发明所提供的一种具体实施方式的整体结构示意图，图2为图1的正视图，图3为图2的仰视图，图4为图2中所示a-a截面剖视图。
29.在本发明所提供的一种具体实施方式中，应用于基板承载台的可调位姿清洗装置主要包括安装支架1、球面副机构2、芯轴3、固定支架4和刮板5。
30.其中，安装支架1为本清洗装置的主体结构，一般架设在基板承载台的表面上方位置，主要用于安装和承载其余零部件。
31.球面副机构2连接在安装支架1的底面位置，一般同时设置有多个，可产生球面运动(即俯仰、横滚、偏航三自由度运动)。
32.芯轴3插设在各个球面副机构2中并与其相连，以与各个球面副机构2保持同步球面运动。固定支架4连接在各根芯轴3的末端位置，以与芯轴3保持同步球面运动。
33.刮板5设置在各个固定支架4上，具体位于固定支架4的底面，并朝向基板承载台延伸，主要用于抵接基板承载台的表面，并通过相对运动刮除基板承载台表面的颗粒物等杂质。
34.如此，本实施例所提供的应用于基板承载台的可调位姿清洗装置，由于刮板5设置在固定支架4的底面，而固定支架4又通过芯轴3与球面副机构2相连，因此，当球面副机构2产生球面运动时，即可通过各根芯轴3分别带动各个固定支架4、各个刮板5产生同步球面运动，进而改变各个刮板5的位姿；从而在基板承载台的位姿产生变化时，通过各个刮板5的位姿变化即可跟随基板承载台的位姿变化而对应调整，进而使刮板5能够始终贴合基板承载台的表面，因此能够适应不同位姿的基板承载台，实现对承载面的稳定贴合，保证清洗效果，并稳定解决dimple现象。
35.考虑到基板承载台的承载面的面积可能较大，为提高刮板5为承载面的清洗效率，本实施例中增加了滑动支架6。具体的，该滑动支架6设置在安装支架1的底面，并且可沿着安装支架1的长度方向进行往复运动。同时，各个球面副机构2均连接在该滑动支架6的底
面。如此设置，当滑动支架6相对安装支架1进行滑动时，与各个球面副机构2相连的固定支架4和刮板5也均同时进行同步运动，从而实现各个刮板5在基板承载台的承载面上的平移运动，进而改变刮板5的清洗区域和清洗范围。
36.如图5所示，图5为刮板5在基板承载台表面的清洁作业示意图。
37.考虑到基板承载台一般呈圆形，为提高刮板5的清洗效率，在本实施例中，各个球面副机构2在滑动支架6的底面上沿其长度方向分布，同时，各个固定支架4和对应的刮板5也在滑动支架6的底面上沿其长度方向分布。并且，固定支架4的数量与球面副机构2的数量一般相等，且两者一一对应，即一个球面副机构2对应一个固定支架4，同时对应一个刮板5。
38.一般的，在进行清洗作业时，滑动支架6的长度方向通常为基板承载台的某一径向，如此通过基板承载台的旋转，即可使刮板5的清洗范围遍布整个承载面。当然，为提高刮板5的清洗范围，刮板5的长度可以根据基板承载台的承载面的半径进行设计，比如单块刮板5的长度约为承载面的半径的一半，如此同时设置两块刮板5即可覆盖整个承载面。
39.进一步的，当刮板5设置多块时，为避免相邻两块刮板5之间产生干涉和产生遗漏间隙，在实施例中，相邻两个刮板5在滑动支架6的宽度方向上呈互相交错分布，比如其中一个刮板5分布在滑动支架6的宽度方向左侧，而另一个刮板5分布在滑动支架6的宽度方向右侧。同时，相邻两个刮板5在滑动支架6的长度方向的投影还存在重叠区域，即相邻两个刮板5虽然整体上均沿滑动支架6的长度方向分布，并不是首尾对接，而是首尾在长度方向略有重叠，通过该首尾的重叠部分确保在进行清洗作业时，不会遗漏相邻两个刮板5的间隙区域。
40.在关于球面副机构2的一种可选实施例中，该球面副机构2主要包括连接板21、球轴承外壳22和球心23。其中，连接板21的顶部连接在滑动支架6的底面，球轴承外壳22设置在连接板21的朝向内侧的表面上，球心23设置在球轴承外壳22内，并可在球轴承外壳22内进行球面运动，整体形成球轴承结构。同时，芯轴3插设在球轴承外壳22内，并与球心23相连。如此设置，芯轴3即可通过球心23顺利实现球面运动。
41.进一步的，为提高芯轴3的球面运动稳定性和结构强度，本实施例还在芯轴3的外端上套设有支撑套31。
42.此外，考虑到基板承载台的位姿调整范围有限，为避免刮板5不慎产生过大的位姿变化，本实施例中增设了限位板7。具体的，该限位板7的顶端连接在滑动支架6的底面上，并且一般与球面副机构2正对，其底端抵接在固定支架4的侧壁上，主要用于通过对固定支架4的底架，限制刮板5的位姿调整范围。
43.为便于实现滑动支架6与安装支架1之间的相对运动，本实施例中增设了水平驱动部件8，一般的该水平驱动部件8可为气缸、电动执行机构等。具体的，该水平驱动部件8设置在安装支架1的表面上，其输出轴沿水平方向伸缩，且伸缩方向平行于安装支架1的长度方向。相应的，在安装支架1的表面上开设有通孔11，而水平驱动部件8的输出轴上连接有传动板81，该传动板81沿垂向方向贯通该通孔11，并与安装支架1底部的滑动支架6的顶部表面相连。如此设置，当水平驱动部件8的输出轴伸缩时，将通过传动板81带动滑动支架6进行同步伸缩运动，进而相对安装支架1进行滑动。当然，由于传动板81垂向贯穿通孔11，为保证传动板81具有足够的伸缩运动行程，该通孔11具体为沿安装支架1的长度方向延伸的长滑孔。
44.进一步的，为提高滑动支架6的运动稳定性，本实施例中增设了导轨12。具体的，该
导轨12开设在安装支架1的底面，并沿安装支架1的长度方向延伸，具体可为滑槽型结构，而滑动支架6的顶部相应的嵌设在导轨12内，从而可在导轨12内进行滑动。
45.不仅如此，为进一步提升刮板5对基板承载台表面的颗粒物杂质的刮除清洗效果，本实施例中增设了垂向驱动部件9，一般的该垂向驱动部件9可为气缸、电动执行机构等。具体的，该垂向驱动部件9架设在安装支架1的表面上方位置，其输出端沿垂向方向伸缩。同时，在垂向驱动部件9的输出端的底部连接有压紧板91，该压紧板91的底面朝向安装支架1的表面，主要用于在垂向驱动部件9的驱动下与安装支架1的表面抵接并压紧，进而压紧整安装支架1及其上的各个刮板5，使得刮板5的底面与基板承载台的表面紧密贴合，避免在刮除清洗时遗漏粒径较小的颗粒物。
46.进一步的，为增强垂向驱动部件9对刮板5的压紧效果，本实施例中增设了弹性件10。具体的，该弹性件10连接在各个固定支架4的顶部表面与滑动支架6的底面之间，并沿垂向方向分布，主要用于在受到垂向驱动部件9的垂向压紧力时，通过弹性力增强刮板5对基板承载台表面的压紧力。
47.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。