一种全自动晶圆研磨清洗一体机的制作方法

技术特征：
1.一种全自动晶圆研磨清洗一体机，包括外壳（1）、底柱（102）、第一横板（103）和第一垂直板（104），所述底柱（102）固定设于外壳（1）底端的四个拐角处，所述第一横板（103）固定设于四个底柱（102）之间，所述第一垂直板（104）设有两个，所述第一垂直板（104）对称设于第一横板（103）上并与其固定连接，且第一垂直板（104）与第一横板（103）垂直设置，所述第一横板（103）顶端与外壳（1）底端固定连接，其特征在于，所述外壳（1）内设有夹持装置（2）、双面研磨装置（3）和球型研磨组件（5），所述夹持装置（2）固定设于外壳（1）下端，所述双面研磨装置（3）与外壳（1）滑动连接，所述双面研磨装置（3）传动连接有升降组件（4），所述双面研磨装置（3）的中间适配安装有清洗组件（6），且清洗组件（6）设于外壳（1）顶端，所述球型研磨组件（5）与双面研磨装置（3）活动连接，且球型研磨组件（5）设有两个，所述球型研磨组件（5）对称设置在外壳（1）侧壁上并与其滑动连接；所述夹持机构包括第一箱体（201）、第一伺服电机（202）、第一双向丝杆（203）、螺纹座（204）和弧型夹固件（205），所述第一箱体（201）固定设于壳体底端上，所述第一伺服电机（202）固定设于第一箱体（201）的一侧，所述第一双向丝杆（203）与第一伺服电机（202）的输出轴固定连接，且第一双向丝杆（203）转动设于第一箱体（201）内，所述螺纹座（204）设有两个，且螺纹座（204）对称设于第一双向丝杆（203）外端并与其螺纹连接，所述螺纹座（204）顶端分别与弧型夹固件（205）固定连接，两个所述弧型夹固件（205）间隙配合构成用于夹持晶圆的夹持空腔；所述双面研磨装置（3）包括第二箱体（301）、第三箱体（312）、第二伺服电机（302）和第三伺服电机（313），所述第三箱体（312）设有两个，且第三箱体（312）对称设于第二箱体（301）底端并与其滑动连接，所述第二伺服电机（302）和第三伺服电机（313）分设于第二箱体（301）两侧，所述第二箱体（301）内转动设有蜗杆（303）和第二双向丝杆（314），所述蜗杆（303）对称啮合连接有涡齿轮（304），所述涡齿轮（304）固定连接有第一转杆（305），所述第一转杆（305）底端贯穿第二箱体（301）后延伸到第三箱体（312）内并且固定连接有第一锥齿轮（306），所述第一锥齿轮（306）啮合连接有第二锥齿轮（307），所述第二锥齿轮（307）固定连接有第二转杆（308），所述第二转杆（308）转动设于第三箱体（312）内，所述第二转杆（308）一端贯穿第三箱体（312）的内壁延伸到其外部并固定连接有转筒（309），两个所述转筒（309）相对侧固定套设有研磨盘（310），两个所述研磨盘（310）间隙配合，所述转筒（309）外端滑动抵接有稳定环（311），且稳定环（311）与第三箱体（312）固定连接，所述蜗杆（303）一端贯穿第二箱体（301）的内壁延伸到外部并与第二伺服电机（302）的输出轴固定连接，所述第二双向丝杆（314）远离第二伺服电机（302）的一端贯穿第二箱体（301）内壁延伸到外部并与第三伺服电机（313）的输出轴固定连接，所述第二双向丝杆（314）的两个对称旋向相反的螺纹段分别与第三箱体（312）螺纹连接，所述第二箱体（301）顶端固定设有连接件（316），所述连接件（316）与升降组件（4）螺纹连接，且连接件（316）两端与外壳（1）内壁抵接。2.根据权利要求1所述的一种全自动晶圆研磨清洗一体机，其特征在于，所述清洗组件（6）包括液体缸套（601）、液体活塞杆（602）和喷嘴（604），所述液体缸套（601）固定设于外壳（1）顶端，所述液体活塞杆（602）顶部滑动设于液体缸套（601）内，且液体活塞杆（602）底端固定设于连接件（316）之间，所述液体活塞杆（602）顶端固定设有密封圈（603），所述密封圈（603）外端与液体缸套（601）内壁抵接，所述喷嘴（604）固定设于第二箱体（301）下端中间部，所述液体活塞杆（602）内部开设有流液通孔，所述喷嘴（604）通过管道与液体活塞杆
（602）的流液通孔贯通连接，且喷嘴（604）的出液口正对下方，所述液体缸套（601）上端设有进液控制阀，所述外壳（1）的下端侧壁处设有出液控制阀。3.根据权利要求1所述的一种全自动晶圆研磨清洗一体机，其特征在于，所述第二箱体（301）中间处固定设有第二垂直板（315），且第二垂直板（315）分别与第二双向丝杆（314）和蜗杆（303）转动连接，所述第三箱体（312）内固定设有第二横板（317），且第二横板（317）设于第一锥齿轮（306）处，且第二横板（317）与第一转杆（305）转动连接。4.根据权利要求1所述的一种全自动晶圆研磨清洗一体机，其特征在于，所述升降组件（4）包括第四伺服电机（401）、主动丝杆（402）、第三锥齿轮（403）、传动丝杆（404）和第四锥齿轮（405），所述主动丝杆（402）设有两个，所述主动丝杆（402）对称设于外壳（1）内并与其转动连接，且主动丝杆（402）与连接件（316）螺纹连接，所述主动丝杆（402）底端贯穿外壳（1）内壁延伸到其外部并固定连接有第三锥齿轮（403），所述第四锥齿轮（405）设有两个，且第四锥齿轮（405）对称设于传动丝杆（404）两端，所述第四锥齿轮（405）与第三锥齿轮（403）啮合连接，其中一个所述主动丝杆（402）与第四伺服电机（401）的输出轴固定连接，所述第四伺服电机（401）固定设置在第一横板（103）上，所述传动丝杆（404）与第一垂直板（104）转动连接，所述第一垂直板（104）设于靠近第四锥齿轮（405）的一侧。5.根据权利要求4所述的一种全自动晶圆研磨清洗一体机，其特征在于，所述连接件（316）包括连接板（3161）、连接杆（3162）和连接座（3163），所述连接杆（3162）对称设于连接板（3161）两侧并与其固定连接，所述连接座（3163）底部拐角处与连接杆（3162）固定连接，且连接座（3163）与外壳（1）内壁抵接，所述连接座（3163）与主动丝杆（402）螺纹连接。6.根据权利要求1所述的一种全自动晶圆研磨清洗一体机，其特征在于，所述球型研磨组件（5）包括滑块（501）、电动伸缩杆（502）、第五伺服电机（503）、第三转杆（504）和球型研磨头（505），所述滑块（501）对称设于外壳（1）侧壁上并与其滑动连接，所述电动伸缩杆（502）固定设于滑块（501）内，所述电动伸缩杆（502）的推动杆顶端与第五伺服电机（503）固定连接，所述第五伺服电机（503）的输出轴与第三转杆（504）固定连接，所述第三转杆（504）的顶端与球型研磨头（505）固定连接，所述滑块（501）下端固定设有复位组件，所述复位组件固定设置在外壳（1）侧壁上。7.根据权利要求6所述的一种全自动晶圆研磨清洗一体机，其特征在于，所述外壳（1）侧壁对称开设有滑槽（101），所述滑块（501）一侧滑动设于滑槽（101）内。8.根据权利要求6所述的一种全自动晶圆研磨清洗一体机，其特征在于，所述复位组件包括滑杆（506）、复位弹簧（507）、滑动卡夹（508）和防脱环（509），所述滑动卡夹（508）固定设于滑槽（101）底部，所述复位弹簧（507）两端分别与滑动卡夹（508）和滑块（501）抵接所述滑杆（506）顶端与滑块（501）固定连接，且滑杆（506）底端滑动贯穿滑动卡夹（508）后延伸到其下端并与防脱环（509）固定连接，所述防脱环（509）与滑动卡夹（508）下端抵接。9.根据权利要求1所述的一种全自动晶圆研磨清洗一体机，其特征在于，所述第一箱体（201）顶端中间设有压力传感器（206），压力传感器（206）上端固定设有弹性缓冲垫片，所述弹性缓冲垫片与第一箱体（201）顶面水平一致，所述压力传感器（206）电性连接微处理器和微控制器，所述微控制器分别与第一伺服电机（202）、第二伺服电机（302）、第三伺服电机（313）、第四伺服电机（401）、电动伸缩杆（502）、第五伺服电机（503）和进液控制阀电性连接。
10.一种如权利要求1所述的全自动晶圆研磨清洗一体机，其特征在于，该一体机的使用方法为：步骤一：将晶圆立式放置在夹持机构的第一箱体（201）的中心部，压力传感器（206）感应到晶圆因重量后并产生的压力信号，然后将压力传感器（206）产生的压力信号传递给微，微处理器将压力信号放大后传递给微控制器，微控制器控制第一伺服电机（202）和第四伺服电机（401）同时工作使其输出轴均正向旋转；步骤二：第一伺服电机（202）工作带动与其输出轴固定连接的第一双向丝杆（203）正向旋转，第一双向丝杆（203）旋转后带动与其螺纹连接的螺纹座（204）相对运动，螺纹座（204）相对运动后带动与其固定的弧型夹固件（205）相对运动，两个弧型夹固件（205）沿第一箱体（201）上端逐渐靠近，直到两个弧型夹固件（205）将晶圆抵接后夹夹紧固定，同时第四伺服电机（401）工作带动与其输出轴固定连接的主动丝杆（402）正向旋转，主动丝杆（402）旋转后带动与其螺纹连接的连接件（316）沿外壳（1）内壁向下运动，然后连接件（316）向下运动后带动与其固定连接的双面研磨装置（3）向下运动，双面研磨装置（3）向下运动后，连接件（316）先与球型研磨组件（5）抵接，给与球型研磨组件（5）的滑块（501）挤压力，此时球型研磨组件（5）的滑块（501）沿滑槽（101）向下运动，当滑块（501）向下运动时带动电动伸缩杆（502）、第五伺服电机（503）、第三转杆（504）和球型研磨头（505）向下运动，且滑块（501）向下运动后带动复位组件的滑杆（506）在滑动卡夹（508）内向下运动并对复位弹簧（507）进行挤压，使复位弹簧（507）被挤压收缩；步骤三：当晶圆被两个弧型夹固件（205）固定后，微控制器控制第一伺服电机（202）停止工作，同时当滑杆（506）抵接到外壳（1）的底部时，其两个研磨盘（310）相对面正对晶圆的两侧，且球型研磨组件（5）的电动伸缩杆（502）收缩，使球型研磨头（505）收缩，使球型研磨头（505）不与第一箱体（201）接触，然后微控制器关闭第四伺服电机（401）后并打开第三伺服电机（313），然后第三伺服电机（313）工作其输出轴带动与其固定连接的打开第二双向丝杆（314）正向旋转，第二双向丝杆（314）旋转后带动与其螺纹连接的两个第三箱体（312）相对运动，当两个第三箱体（312）相对运动后带动其上的研磨盘（310）和第一转杆（305）相对运动，两个第一转杆（305）相对运动后与其顶端固定的涡齿轮（304）相对运动，且涡齿轮（304）在相对运动时与蜗杆（303）始终处啮合状态，当两个研磨盘（310）抵接到晶圆两侧面时，微控制器关闭第三伺服电机（313）同时打开第二伺服电机（302）使其工作，第二伺服电机（302）工作后其输出轴带动与其固定的蜗杆（303）旋转，蜗杆（303）旋转后带动与其啮合的涡齿轮（304）旋转，涡齿轮（304）旋转后带动与其固定的第一转杆（305）旋转，然后第一转杆（305）旋转依次传动第一锥齿轮（306）第二锥齿轮（307）、第二转杆（308）、转筒（309）和研磨盘（310），最后使研磨盘（310）旋转并对晶圆的两个侧面进行研磨，或微控制器间隙性的打开第三伺服电机（313）适配控制研磨盘（310）与晶圆的抵接程度，从而控制对晶圆研磨的厚度；步骤四：当研磨盘（310）与晶圆的两个侧面抵接时，微控制器控制进液控制阀打开，使液体进入液体缸套（601）和液体活塞杆（602）后，液体活塞杆（602）内的液体通过管道进入喷嘴（604）内，然后喷嘴（604）将液体喷到研磨盘（310）与晶圆之间的抵接处，在研磨盘（310）对晶圆进行研磨时进行清洗和降温处理；步骤五：当研磨盘（310）对晶圆研磨到一定时间后，晶圆被研磨好后，微控制器控制第
二伺服电机（302）和进液控制阀关闭，同时驱动第三伺服电机（313）旋转抵接晶圆并将其固定，然后微控制器打开第一伺服电机（202）反向旋转，使夹持装置（2）的弧型夹固件（205）将晶圆从固定状态到脱离夹固状态，然后微控制器控制第四伺服电机（401）反向旋转，带动双面研磨装置（3）向上升起，此时由于双面研磨装置（3）向上升起，升降组件（4）在其内的复位弹簧（507）的反向作用力下重新回弹回位其上端始终与双面研磨装置（3）抵接，当双面研磨装置（3）向上升起到合适位置时，微控制器控制电动伸缩杆（502）伸缩，使球型研磨头（505）抵接到晶圆的环形侧面，然后微控制器打开第五伺服电机（503）使其旋转带动与其输出轴固定连接的第三转杆（504）旋转，第三转杆（504）旋转后带动与其固定连接的球型研磨头（505）旋转并对晶圆的环侧面进行打磨，在打磨晶圆时，同时打开进液控制阀，喷嘴（604）喷出的液体对晶圆的环形侧面进行清洗和降温，同时微控制器打开第二伺服电机（302）驱动研磨盘（310）旋转，研磨盘（310）旋转后驱动晶圆跟随其旋转，使晶圆在研磨时处于动态旋转状态，且配合电动伸缩杆（502）伸缩的程度控制球型研磨头（505）与晶圆的抵接程度，从而使晶圆的研磨效果更，同时在对晶圆进行动态研磨时，晶圆在研磨时产生的粉末废料也随晶圆在旋转时的离心力被甩走；步骤六：当晶圆的环形侧面打磨好后，微控制器控制电动伸缩杆（502）收缩和控制第一伺服电机（202）打开，电动伸缩杆（502）收缩将球型研磨头（505）收起，第一伺服电机（202）打开驱动双面研磨装置（3）下降，驱动双面研磨装置（3）下降并带动晶圆下降，晶圆下降并抵接到压力传感器（206），压力传感器（206）再次产生压力信号，微控制器控制夹持装置（2）的第一伺服电机（202）工作，使夹持装置（2）的弧型夹固件（205）夹持住晶圆后，微控制器再次控制双面研磨装置（3），使双面研磨装置（3）对晶圆的两面进行再次研磨与修整，同时再次打开进液控制阀，喷嘴（604）喷出液体对晶圆的表面进行清洁与降温，当打磨好后微控制器控制第一伺服电机（202）反向旋转带动双面研磨装置（3）向上运动一定距离后，喷嘴（604）继续喷出液体向晶圆表面，对晶圆表面进行冲洗，当晶圆冲洗完毕后，从外壳（1）内取出晶圆并收集。

技术总结
本发明公开了一种全自动晶圆研磨清洗一体机，涉及晶圆研磨技术领域，外壳内设有夹持装置、双面研磨装置和球型研磨组件，双面研磨装置传动连接有升降组件，双面研磨装置的中间适配安装有清洗组件，且清洗组件设于外壳顶端；本发明通过设置夹持装置、双面研磨装置、升降组件、球型研磨组件和清洗组件的相互配合实现对晶圆的双侧面和晶圆环形侧面进行研磨，并对晶圆外表面研磨的程度可控制化，从而得到需要的表面光滑度不同的晶圆，清洗组件在晶圆被研磨时对晶圆进行清洗清洁，在研磨及清洗的过程中为自动化操作，操作方便简单。操作方便简单。操作方便简单。


技术研发人员：乔金彪 钟良 高盼盼
受保护的技术使用者：苏州斯尔特微电子有限公司
技术研发日：2021.07.06
技术公布日：2021/10/8