專利名稱：拋光頭聯(lián)動(dòng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種拋光頭聯(lián)動(dòng)裝置，特別是一種半導(dǎo)體行業(yè)應(yīng)用在藍(lán)寶石襯底晶片
拋光設(shè)備上的拋光頭聯(lián)動(dòng)裝置。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體行業(yè)在對(duì)晶片的化學(xué)機(jī)械拋光過(guò)程中，拋光頭承載著晶片與拋光盤以一定的速比做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，使晶片表面與拋光墊表面之間產(chǎn)生摩擦力。為達(dá)到理想的拋光效果，拋光頭與拋光盤之間的壓力必須受到精確控制。傳統(tǒng)的拋光頭裝置對(duì)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)、升降運(yùn)動(dòng)、壓力控制和翻轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)不能達(dá)到很好的聯(lián)動(dòng)，且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，上、下料操作不很方便。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便的拋光頭聯(lián)動(dòng)裝置。
本發(fā)明采用如下技術(shù)方案 本發(fā)明包括翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、升降機(jī)構(gòu)、旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和壓力控制機(jī)構(gòu)，其中，翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)中的底板與底座間設(shè)有兩個(gè)前立柱和兩個(gè)后立柱，底板后側(cè)與后立柱鉸接，前側(cè)與前立柱搭接，且底板與兩個(gè)前立柱間各設(shè)有一個(gè)鎖緊氣缸，一對(duì)翻轉(zhuǎn)氣缸對(duì)稱布置在底板的左右兩側(cè)，并分別鉸接在底板和底座之間；升降機(jī)構(gòu)中的花鍵軸設(shè)有上下兩個(gè)與之動(dòng)配合的花鍵套，其中，上花鍵套與上花鍵套座動(dòng)配合，上花鍵套座與升降架固定，升降架上的滑塊與導(dǎo)軌滑動(dòng)配合，導(dǎo)軌與底板固定，升降氣缸設(shè)于升降架與底板之間，下花鍵套與下花鍵套座動(dòng)配合，下花鍵套座與底板固定；壓力控制機(jī)構(gòu)中的壓力氣缸設(shè)螺桿支撐并固定在升降架的上部，壓力氣缸活塞桿與一連接座固定，連接座與花鍵軸上端所設(shè)的軸承座固定，軸承座上固定有一小滑塊，小滑塊與小導(dǎo)軌滑動(dòng)配合，小導(dǎo)軌與升降架固定；旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)中的電機(jī)與下花
鍵套間為帶傳動(dòng)。 所述兩個(gè)鎖緊氣缸是的缸體對(duì)稱固定在兩個(gè)前立柱的上部外側(cè)，鎖緊氣缸活塞桿前端固定有鎖緊銷，鎖緊銷與前支架上的銷孔插接，前支架與底板固定。 所述升降架包括滑塊、彎板、連板和上軸套，其中，上軸套固定在兩個(gè)彎板之間，連
板固定在兩個(gè)彎板的上部，滑塊固定在兩個(gè)彎板的外端，上花鍵套座與上軸套固定。 所述翻轉(zhuǎn)氣缸的缸體下端與底座鉸接，翻轉(zhuǎn)氣缸的活塞桿與一翻轉(zhuǎn)座鉸接，翻轉(zhuǎn)
座的下端與底板固定。 本發(fā)明的有益效果 本發(fā)明所提供的拋光頭聯(lián)動(dòng)裝置在工作過(guò)程中，可根據(jù)要求完成翻轉(zhuǎn)、鎖緊、升降和旋轉(zhuǎn)動(dòng)作，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊；由于在本裝置中采用了翻轉(zhuǎn)和鎖緊機(jī)構(gòu)，不僅使得上下料操作及晶片的清洗方便易行，而且工作可靠。另外，通過(guò)控制微動(dòng)壓力氣缸的壓力可通過(guò)花鍵軸對(duì)承載器實(shí)施精確的壓力控制，這樣有 于提高本裝置的拋光質(zhì)量。


圖1是本發(fā)明一種實(shí)施例的主視結(jié)構(gòu)示意 圖2是圖1的I處放大 圖3是圖1的II處放大 圖4是圖1的左視圖。在附圖中1小導(dǎo)軌、2橫梁、3螺桿、4氣缸座、5壓力氣缸、6壓力氣缸活塞桿、7電機(jī)、8桿套、9連接座、10鎖母、11螺母、12軸承、13軸承座、14上花鍵套、15上花鍵套座、16上軸套、17升降氣缸活塞桿、18電機(jī)座、19皮帶輪、20下花鍵套、21下軸套、22下花鍵套座、23鎖緊銷、24鎖緊氣缸、25鎖緊氣缸活塞桿、26后支架、27端蓋、28前立柱、29調(diào)心球軸承、30壓蓋、31調(diào)心球軸承座、32吸盤、33吸盤蓋、34陶瓷盤、35底座、36花鍵軸、37側(cè)板、38底板、39安裝板、40翻轉(zhuǎn)氣缸、41前支架、42升降氣缸、43同步齒形帶、44彎板、45導(dǎo)軌、46滑塊、47連板、48翻轉(zhuǎn)座、49小導(dǎo)軌板、50小滑塊、51側(cè)架、52角鐵、53隔墊、54圓螺母、55傳動(dòng)銷、56小帶輪、57鎖圈、58電機(jī)軸、59鉸軸、60后立柱。
具體實(shí)施例方式
下面將結(jié)合實(shí)施例附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳述 參見(jiàn)附圖，本發(fā)明所提供的拋光頭聯(lián)動(dòng)裝置為一對(duì)稱結(jié)構(gòu)裝置，它由拋光頭旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、拋光臺(tái)翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、升降機(jī)構(gòu)、壓力控制機(jī)構(gòu)和承載器等部分組成。其中拋光臺(tái)翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)為一套同時(shí)工作，共同完成拋光臺(tái)翻轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的對(duì)稱機(jī)構(gòu)；該裝置的兩個(gè)拋光頭分別有一套同樣的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、升降機(jī)構(gòu)、壓力控制機(jī)構(gòu)和承載器，且各自獨(dú)立完成相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)。
1、翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) 安裝拋光頭的底板38(圖1)由前后共四個(gè)立柱支撐在底座35的上方，在兩個(gè)翻轉(zhuǎn)氣缸40(MDNBD50-125，SMC)共同作用下，底板38可繞后立柱60 (圖4)軸孔內(nèi)的鉸軸59做一定角度的翻轉(zhuǎn)，兩個(gè)后立柱60下端固定在底座35的后側(cè)。兩個(gè)翻轉(zhuǎn)氣缸40對(duì)稱布置在底板38的兩側(cè)，翻轉(zhuǎn)氣缸40的缸體下端與底座35鉸接，翻轉(zhuǎn)氣缸40的活塞桿與一翻轉(zhuǎn)座48鉸接，翻轉(zhuǎn)座48下端與底板38固定。底板38前端左右兩側(cè)各固定有一個(gè)前支架41 (圖1)，兩個(gè)前支架41底面分別搭接在兩個(gè)前立柱28的支臺(tái)上，前立柱28下端固定在底座35的前側(cè)。為保證拋光時(shí)底板38的穩(wěn)定，左右兩個(gè)鎖緊氣缸24(CDQ2B25-20，SMC)將底板38鎖緊在相對(duì)應(yīng)的前立柱28上。鎖緊氣缸24的活塞桿25前端固定有一鎖緊銷23，工作時(shí)鎖緊銷插入前支架41的銷孔中，從而限制了底板38的上下竄動(dòng)。兩個(gè)鎖緊氣缸24的缸體對(duì)稱固定在兩個(gè)前立柱28的上部外側(cè)。
2、升降機(jī)構(gòu) 拋光頭的升降主要指的是花鍵軸組件((LTR50， THK)(圖1)及陶瓷盤等組件的升降。每根花鍵軸36配有上下兩組花鍵套組件，花鍵軸36與花鍵套間沿軸向方向可以有相對(duì)運(yùn)動(dòng)。升降機(jī)構(gòu)的動(dòng)力裝置是升降氣缸42 (CDQ2A63-100， SMC)。 底板38上方固定一塊安裝板39，下軸套21通過(guò)螺釘固定在安裝板39上，下軸套21和下花鍵套座22固定連接，下花鍵套20能夠在下花鍵套座22內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，二者沿軸向沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)。 側(cè)架51下端固定在底板38上，導(dǎo)軌45(HSR20， THK)和側(cè)架51固定連接?；瑝K46沿導(dǎo)軌45上下滑動(dòng)，彎板44和滑塊46固定連接。連板47兩側(cè)分別和兩個(gè)彎板44固定連接。上軸套16固定在兩彎板44之間，并且由滑塊46、彎板44、連板47和上軸套16構(gòu)成升降架。升降氣缸42設(shè)于升降架與底板38之間。上花鍵套14和上花鍵套座15間為動(dòng)配合，上花鍵套座15和上軸套16固定。
3、旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) 電機(jī)7通過(guò)電機(jī)座18和側(cè)板37固定在底板38上，電機(jī)軸58通過(guò)小帶輪56和同步齒形帶43帶動(dòng)皮帶輪19旋轉(zhuǎn)，皮帶輪19和下花鍵套20固定連接， 一起旋轉(zhuǎn)，并帶動(dòng)花鍵軸36及連接于花鍵軸36下端的承載器一起轉(zhuǎn)動(dòng)。承載器包括吸盤32、吸盤蓋33和陶瓷盤34等部件構(gòu)成?；ㄦI軸下端連接調(diào)心球軸承29，軸承外圈和調(diào)心球軸承座31過(guò)盈配合，軸承上端由端蓋30固定，下端由隔墊53和圓螺母54固定?；ㄦI軸通過(guò)兩個(gè)傳動(dòng)銷55將轉(zhuǎn)矩傳遞給軸承座31。軸承座法蘭和吸盤32由螺釘連接，吸盤的真空腔由吸盤蓋33密封。通過(guò)吸盤的真空將陶瓷盤34吸附。
4、壓力控制機(jī)構(gòu) 該機(jī)構(gòu)中的壓力氣缸在本實(shí)施例中選用一微動(dòng)氣缸，支撐氣缸的螺桿3的下端和彎板44螺紋連接，上端和氣缸座4連接，四根同樣的螺桿3支撐著氣缸座4。壓力氣缸5固定在氣缸座4上，壓力氣缸活塞桿6和連接座9固定連接，軸承座13固定在連接座9上，軸承12外圈和軸承座13過(guò)盈連接，內(nèi)圈和花鍵軸36的軸頸固定連接，并由螺母11和鎖母10鎖緊。 小導(dǎo)軌板49固定在連板47上，小導(dǎo)軌1 (HSR20BM， THK)安裝在小導(dǎo)軌板49上，固定于軸承座13上的小滑塊50沿小導(dǎo)軌1上下滑動(dòng)。 在整個(gè)拋光過(guò)程中，拋光頭聯(lián)動(dòng)裝置需要完成翻轉(zhuǎn)、鎖緊、升降和旋轉(zhuǎn)四個(gè)運(yùn)動(dòng)。
為方便上下料和晶片的清洗而進(jìn)行機(jī)架的翻轉(zhuǎn)和拋光頭的升降運(yùn)動(dòng)，在兩個(gè)翻轉(zhuǎn)氣缸作用下，帶動(dòng)整個(gè)拋光頭底座做一定角度的翻轉(zhuǎn)，翻轉(zhuǎn)完成后，鎖緊氣缸機(jī)構(gòu)將底板與前支柱鎖固在一起，以減少拋光過(guò)程中的震動(dòng)。 升降氣缸機(jī)構(gòu)帶動(dòng)花鍵軸和承載器上下運(yùn)動(dòng)。旋轉(zhuǎn)電機(jī)通過(guò)皮帶和帶輪帶動(dòng)下花鍵套、花鍵軸和承載器旋轉(zhuǎn)。壓力氣缸機(jī)構(gòu)帶動(dòng)花鍵軸和吸盤上下微動(dòng)，從而對(duì)陶瓷盤實(shí)施精確的拋光壓力。
權(quán)利要求
一種拋光頭聯(lián)動(dòng)裝置，其特征是它包括翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、升降機(jī)構(gòu)、旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和壓力控制機(jī)構(gòu)，其中，翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)中的底板(38)與底座(35)間設(shè)有兩個(gè)前立柱(28)和兩個(gè)后立柱(60)，底板(38)后側(cè)與后立柱(60)鉸接，前側(cè)與前立柱(28)搭接，且底板(38)與兩個(gè)前立柱(28)間各設(shè)有一個(gè)鎖緊氣缸(24)，一對(duì)翻轉(zhuǎn)氣缸(40)對(duì)稱布置在底板(38)的左右兩側(cè)，并分別鉸接在底板(38)和底座(35)之間；升降機(jī)構(gòu)中的花鍵軸(36)設(shè)有上下兩個(gè)與之動(dòng)配合的花鍵套，其中，上花鍵套(14)與上花鍵套座(15)動(dòng)配合，上花鍵套座(15)與升降架固定，升降架上的滑塊(46)與導(dǎo)軌(45)滑動(dòng)配合，導(dǎo)軌(45)與底板(38)固定，升降氣缸(42)設(shè)于升降架與底板(38)之間，下花鍵套(20)與下花鍵套座(22)動(dòng)配合，下花鍵套座(22)與底板(38)固定；壓力控制機(jī)構(gòu)中的壓力氣缸(5)設(shè)螺桿(3)支撐并固定在升降架的上部，壓力氣缸活塞桿(6)與一連接座(9)固定，連接座(9)與花鍵軸(36)上端所設(shè)的軸承座(13)固定，軸承座(13)上固定有一小滑塊(50)，小滑塊(50)與小導(dǎo)軌(1)滑動(dòng)配合，小導(dǎo)軌(1)與升降架固定；旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)中的電機(jī)(7)與下花鍵套(20)間為帶傳動(dòng)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的拋光頭聯(lián)動(dòng)裝置，其特征是所述兩個(gè)鎖緊氣缸的缸體對(duì)稱固定在兩個(gè)前立柱(28)的上部外側(cè)，鎖緊氣缸活塞桿(25)前端固定有鎖緊銷(23)，鎖緊銷(23) 與前支架(41)上的銷孔插接，前支架(41)與底板(38)固定。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的拋光頭聯(lián)動(dòng)裝置，其特征是所述升降架包括滑塊(46)、彎板(44)、連板(47)和上軸套(16)，其中，上軸套(16)固定在兩個(gè)彎板(44)之間，連板(47)固定在兩個(gè)彎板(44)的上部，滑塊(46)固定在兩個(gè)彎板(44)的外端，上花鍵套座(15)與上軸套(16)固定。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的拋光頭聯(lián)動(dòng)裝置，其特征是所述翻轉(zhuǎn)氣缸(40)的缸體下端與底座(35)鉸接，翻轉(zhuǎn)氣缸(40)的活塞桿與一翻轉(zhuǎn)座(48)鉸接，翻轉(zhuǎn)座(48)的下端與底板(38)固定。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種拋光頭聯(lián)動(dòng)裝置，它包括翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、升降機(jī)構(gòu)、旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和壓力控制機(jī)構(gòu)，其中，翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、升降機(jī)構(gòu)和壓力控制機(jī)構(gòu)以氣缸為動(dòng)力，旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)以電機(jī)為動(dòng)力。本發(fā)明所提供的拋光頭聯(lián)動(dòng)裝置在工作過(guò)程中，可根據(jù)要求完成翻轉(zhuǎn)、鎖緊、升降和旋轉(zhuǎn)動(dòng)作，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊；由于在本裝置中采用了翻轉(zhuǎn)和鎖緊機(jī)構(gòu)，不僅使得上下料操作及晶片的清洗方便易行，而且工作可靠。另外，通過(guò)控制微動(dòng)壓力氣缸的壓力可通過(guò)花鍵軸對(duì)承載器實(shí)施精確的壓力控制，這樣有利于提高本裝置的拋光質(zhì)量。
文檔編號(hào)B24B29/02GK101774152SQ20101011033
公開日2010年7月14日 申請(qǐng)日期2010年2月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月10日
發(fā)明者劉濤, 張領(lǐng)強(qiáng), 費(fèi)玖海 申請(qǐng)人:中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第四十五研究所