CN110315425B - 蓝宝石晶圆游离磨料研磨设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及蓝宝石加工技术领域，提供一种蓝宝石晶圆游离磨料研磨设备，包括：上盘、下盘、内齿轮、外齿圈、游星轮、至少三个锥齿轮和锥齿轮进给组件，所述上盘、所述下盘、所述内齿轮和所述外齿圈同轴线设置，所述内齿轮设置在所述上盘和所述下盘之间，所述外齿圈固定在所述下盘的上表面，所述游星轮同时与所述内齿轮和所述外齿圈啮合，所述上盘的下表面和所述下盘的上表面的外周设有锥齿圈。本发明通过在上盘和下盘之间设置多个锥齿轮，利用多个锥齿轮保持上盘和下盘平行设置，并带动上盘和下盘转动，同时，利用锥齿轮驱动机构带动锥齿轮沿上盘的径向运动，从而调整上盘和下盘之间的间距。

Description

蓝宝石晶圆游离磨料研磨设备
技术领域
本发明涉及蓝宝石加工设备技术领域，特别涉及一种蓝宝石晶圆研磨盘及研磨装置。
背景技术
蓝宝石单晶，具有硬度高、透光性好、耐磨性高、化学稳定性好、热传导性、电磁绝缘性、力学特性优良等特点，被广泛地当做窗口和蓝宝石晶圆材料应用于国防工业尖端科技研究及民用领域。
蓝宝石脆性大，是典型的难加工材料，目前，蓝宝石晶圆的制备主要包括切片、平整和抛光等工序。在平整加工中主要是通过游离磨料研磨去除线切过程中所产生的切痕，并获得较为平整的表面，为后续抛光提供一个良好基础。
但在对蓝宝石晶圆进行平坦化加工过程中，造成晶圆边缘区域过度研磨，形成晶圆塌边，降低晶圆研磨的平整度。
发明内容
本发明的发明人经过研究发现：在蓝宝石晶圆双面游离磨料研磨过程中，由于上盘和下盘之间不平行，导致蓝宝石晶圆在研磨后出现塌边的现象。
有鉴于此，本发明旨在提出一种蓝宝石晶圆游离磨料研磨设备，该蓝宝石晶圆游离磨料研磨设备通过在上盘和下盘之间设置多个锥齿轮，利用多个锥齿轮保持上盘和下盘平行设置，以解决上盘和下盘之间不平行导致蓝宝石晶圆在研磨后出现塌边的问题。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种蓝宝石晶圆游离磨料研磨设备，包括：上盘、下盘、内齿轮、外齿圈、游星轮、至少三个锥齿轮、锥齿轮电机和锥齿轮进给组件，
所述上盘、所述下盘、所述内齿轮和所述外齿圈同轴线设置，
所述内齿轮设置在所述上盘和所述下盘之间，所述外齿圈固定在所述下盘的上表面，所述游星轮同时与所述内齿轮和所述外齿圈啮合，
所述上盘的下表面和所述下盘的上表面的外周设有锥齿圈，多个所述锥齿轮间隔设置，并同时与所述锥齿圈啮合，所述锥齿轮电机与任意一个所述锥齿轮连接，
所述锥齿轮进给组件包括齿轮座和进给机构，所述锥齿轮与所述齿轮座转动连接，所述齿轮座与所述进给机构配合，以使得所述进给机构带动所述锥齿轮沿所述上盘的径向运动。
优选地，所述进给机构包括驱动环、多个驱动块和壳体，
所述壳体为环形，且一端沿径向方向间隔设置有多个滑槽，另一端设有环形槽，所述环形槽与所述滑槽连通，
所述驱动环的一端设有螺旋形槽，且可转动地安装在所述环形槽内，
所述驱动块的一端设有凸块，另一端与所述齿轮座固定连接，所述驱动块与所述滑动槽滑动连接，所述凸块与所述螺旋形槽滑动连接，以使得所述驱动环转动时，带动所述驱动块沿所述驱动环的径向运动。
优选地，所述进给机构还包括驱动齿轮，所述驱动环的一端设有螺旋形槽，所述驱动环的另一端设有驱动齿圈，所述驱动齿圈与所述驱动环同轴线设置，所述驱动齿轮与所述驱动齿圈啮合，以使得所述驱动齿轮带动所述驱动齿圈转动。
优选地，所述进给机构还包括驱动电机，所述驱动电机的转动轴与所述驱动齿轮固定连接。
优选地，所述的蓝宝石晶圆游离磨料研磨设备包括内齿轮电机，所述内齿轮电机的转动轴与所述下盘可转动连接，且与所述内齿轮的下表面固定连接，以带动所述内齿轮转动。
优选地，所述内齿轮电机与所述壳体固定连接。
优选地，所述内齿轮的上表面安装有定位圆柱，所述上盘的轴向上设有定位孔，所述定位圆柱与所述定位孔的直径相同，且可转动连接。
优选地，所述上盘的上表面设有多个同心设置的研磨液环槽，所述研磨液环槽的底部间隔设有多个贯穿所述上盘的研磨液孔。
优选地，所述的蓝宝石晶圆游离磨料研磨设备包括研磨液储液罐、研磨液管和多个研磨液喷头，所述研磨液储液罐通过所述研磨液管同时与多个所述研磨液喷头连通，每个所述研磨液环槽的上方都设有一个所述研磨液喷头。
优选地，远离所述上盘轴线的所述研磨液喷头的流量大于靠近所述上盘轴线的所述研磨液喷头的流量。
相对于现有技术，本发明的蓝宝石晶圆游离磨料研磨设备通过在上盘和下盘之间设置多个锥齿轮，利用多个锥齿轮保持上盘和下盘平行设置，并带动上盘和下盘转动，同时，利用锥齿轮驱动机构带动锥齿轮沿上盘的径向运动，从而调整上盘和下盘之间的间距。
本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施方式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为本发明的蓝宝石晶圆游离磨料研磨设备的结构示意图；
图2为本发明的蓝宝石晶圆游离磨料研磨设备的结构示意图；
图3为本发明的蓝宝石晶圆游离磨料研磨设备的主视图；
图4为本发明的蓝宝石晶圆游离磨料研磨设备的俯视图；
图5为本发明的蓝宝石晶圆游离磨料研磨设备的仰视图；
图6为本发明的游星轮的安装结构示意图；
图7为本发明的驱动环的安装结构示意图；
图8为本发明的壳体的结构示意图。
附图标记说明：
1上盘 2下盘
3内齿轮 4外齿圈
5游星轮 6锥齿轮
7齿轮座 8进给机构
9内齿轮电机 10锥齿轮电机
11研磨液环槽 12定位孔
13锥齿圈 31定位圆柱
81驱动环 82驱动块
83壳体 84驱动齿轮
85驱动电机 811螺旋形槽
812驱动齿圈 821凸块
831滑动槽 832环形槽
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、左、右”通常是指参考附图所示的上、下、左、右；“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内、外。下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本发明。
本发明提供一种蓝宝石晶圆游离磨料研磨设备，如图1至图8所示，所述蓝宝石晶圆游离磨料研磨设备，包括：上盘1、下盘2、内齿轮3、外齿圈4、游星轮5、至少三个锥齿轮6、锥齿轮电机10和锥齿轮进给组件，
所述上盘1和所述下盘2的形状为圆形，
所述上盘1、所述下盘2、所述内齿轮3和所述外齿圈4同轴线设置，
所述内齿轮设置在所述上盘1和所述下盘2之间，所述外齿圈4固定在所述下盘2的上表面，所述游星轮5设置在所述下盘2的上表面，所述游星轮5同时与所述内齿轮3和所述外齿圈4啮合，
所述上盘1的下表面和所述下盘2的上表面的外周设有锥齿圈13，多个所述锥齿轮6间隔设置，并同时与所述锥齿圈13啮合，所述锥齿轮电机10与任意一个所述锥齿轮6连接，以带动所述锥齿轮6转动，锥齿轮6转动时，通过锥齿圈13带动上盘1和下盘2等速反向转动，优选地，多个所述锥齿轮6等间距间隔设置，
所述锥齿轮进给组件包括齿轮座7和进给机构8，所述锥齿轮6与所述齿轮座7转动连接，所述齿轮座7与所述进给机构8配合，以使得所述进给机构8带动所述锥齿轮6沿所述上盘1的径向运动。
本发明的蓝宝石晶圆游离磨料研磨设备通过在上盘1和下盘2之间设置多个锥齿轮6，利用多个锥齿轮6保持上盘1和下盘2平行设置，并带动上盘1和下盘2转动，同时，利用锥齿轮6驱动机构带动锥齿轮6沿上盘1的径向运动，从而调整上盘1和下盘2之间的间距。
上述中，为了带动所述锥齿轮6沿上盘1的径向运动，所述进给机构8包括驱动环81、多个驱动块82和壳体83，
所述壳体83为环形，且一端沿径向方向间隔设置有多个滑动槽831，另一端设有环形槽832，所述环形槽832与所述滑动槽831连通，
所述驱动环81一端的端面上设有螺旋形槽811，所述驱动环81可转动地安装在所述环形槽832内，且设有螺旋型槽的一端朝向所述滑动槽831设置，
所述驱动块82的一端设有凸块821，另一端与所述齿轮座7固定连接，所述驱动块82与所述滑动槽831滑动连接，所述凸块821与所述螺旋形槽811滑动连接，以使得所述驱动环81转动时，通过所述凸块821带动所述驱动块82沿所述驱动环81的径向运动。
上述中，为了带动所述驱动环81转动，所述进给机构8还包括驱动齿轮84，所述驱动环81的一端设有螺旋形槽811，所述驱动环81的另一端设有驱动齿圈812，所述驱动齿圈812与所述驱动环81同轴线设置，所述驱动齿轮84与所述驱动齿圈812啮合，以使得所述驱动齿轮84带动所述驱动齿圈812转动，上述中，所述驱动齿圈812包括锥齿圈，所述驱动齿轮84包括锥齿轮。
进一步的，为了驱动所述驱动齿轮84转动，所述进给机构8还包括驱动电机85，所述驱动电机85的转动轴与所述驱动齿轮84固定连接。所述驱动电机85通过所述驱动齿轮84带动所述驱动环81转动，驱动环81的转动带动所述驱动块82沿所述滑动槽831运动，从而带动多个所述锥齿轮6同步运动。
为了控制所述游星轮5的转动速度，所述的蓝宝石晶圆游离磨料研磨设备包括内齿轮电机9，所述内齿轮电机9的转动轴穿过所述下盘2，并与所述下盘2可转动连接，所述内齿轮电机9与所述内齿轮3的下表面固定连接，以带动所述内齿轮3转动。
上述中，所述内齿轮电机9与所述壳体83固定连接。
为了保持上盘1与下盘2平行，所述内齿轮3的上表面安装有定位圆柱31，所述定位圆柱31与所述内齿轮3同轴线设置，所述上盘1的轴向上设有定位孔12，所述定位圆柱31与所述定位孔12的直径相同，且可转动连接。
为了便于研磨液的供给，所述上盘1的上表面设有多个同心设置的研磨液环槽11，所述研磨液环槽11的底部间隔设有多个贯穿所述上盘1的研磨液孔。这样的设置使得研磨液能够储存在研磨液环槽11内，从而避免研磨液因上盘1的转动而运动至上盘1的外周。
上述中，为了便于同时为多个研磨液环槽11供给研磨液，所述的蓝宝石晶圆游离磨料研磨设备包括研磨液储液罐、研磨液管和多个研磨液喷头，所述研磨液储液罐通过所述研磨液管同时与多个所述研磨液喷头连通，每个所述研磨液环槽11的上方都设有一个所述研磨液喷头。
进一步的，为了保持多个研磨液环槽11内的研磨液的液面高度一致，远离所述上盘1轴线的所述研磨液喷头的流量大于靠近所述上盘1轴线的所述研磨液喷头的流量。
以上所述仅为本发明的较佳实施方式而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种蓝宝石晶圆游离磨料研磨设备，其特征在于，包括：上盘(1)、下盘(2)、内齿轮(3)、外齿圈(4)、游星轮(5)、至少三个锥齿轮(6)、锥齿轮电机(10)和锥齿轮进给组件，
所述上盘(1)、所述下盘(2)、所述内齿轮(3)和所述外齿圈(4)同轴线设置，
所述内齿轮设置在所述上盘(1)和所述下盘(2)之间，所述外齿圈(4)固定在所述下盘(2)的上表面，所述游星轮(5)同时与所述内齿轮(3)和所述外齿圈(4)啮合，
所述上盘(1)的下表面和所述下盘(2)的上表面的外周设有锥齿圈(13)，多个所述锥齿轮(6)间隔设置，并同时与所述锥齿圈(13)啮合，所述锥齿轮电机(10)与任意一个所述锥齿轮(6)连接，
所述锥齿轮进给组件包括齿轮座(7)和进给机构(8)，所述锥齿轮(6)与所述齿轮座(7)转动连接，所述齿轮座(7)与所述进给机构(8)配合，以使得所述进给机构(8)带动所述锥齿轮(6)沿所述上盘(1)的径向运动。
2.根据权利要求1所述的蓝宝石晶圆游离磨料研磨设备，其特征在于，所述进给机构(8)包括驱动环(81)、多个驱动块(82)和壳体(83)，
所述壳体(83)为环形，且一端沿径向方向间隔设置有多个滑动槽(831)，另一端设有环形槽(832)，所述环形槽(832)与所述滑动槽(831)连通，
所述驱动环(81)的一端设有螺旋形槽(811)，且可转动地安装在所述环形槽(832)内，
所述驱动块(82)的一端设有凸块(821)，另一端与所述齿轮座(7)固定连接，所述驱动块(82)与所述滑动槽(831)滑动连接，所述凸块(821)与所述螺旋形槽(811)滑动连接，以使得所述驱动环(81)转动时，带动所述驱动块(82)沿所述驱动环(81)的径向运动。
3.根据权利要求2所述的蓝宝石晶圆游离磨料研磨设备，其特征在于，所述进给机构(8)还包括驱动齿轮(84)，所述驱动环(81)的一端设有螺旋形槽(811)，所述驱动环(81)的另一端设有驱动齿圈(812)，所述驱动齿圈(812)与所述驱动环(81)同轴线设置，所述驱动齿轮(84)与所述驱动齿圈(812)啮合，以使得所述驱动齿轮(84)带动所述驱动齿圈(812)转动。
4.根据权利要求3所述的蓝宝石晶圆游离磨料研磨设备，其特征在于，所述进给机构(8)还包括驱动电机(85)，所述驱动电机(85)的转动轴与所述驱动齿轮(84)固定连接。
5.根据权利要求2所述的蓝宝石晶圆游离磨料研磨设备，其特征在于，所述的蓝宝石晶圆游离磨料研磨设备包括内齿轮电机(9)，所述内齿轮电机(9)的转动轴与所述下盘(2)可转动连接，且与所述内齿轮(3)的下表面固定连接，以带动所述内齿轮(3)转动。
6.根据权利要求5所述的蓝宝石晶圆游离磨料研磨设备，其特征在于，所述内齿轮电机(9)与所述壳体(83)固定连接。
7.根据权利要求1所述的蓝宝石晶圆游离磨料研磨设备，其特征在于，所述内齿轮(3)的上表面安装有定位圆柱(31)，所述上盘(1)的轴向上设有定位孔(12)，所述定位圆柱(31)与所述定位孔(12)的直径相同，且可转动连接。
8.根据权利要求1所述的蓝宝石晶圆游离磨料研磨设备，其特征在于，所述上盘(1)的上表面设有多个同心设置的研磨液环槽(11)，所述研磨液环槽(11)的底部间隔设有多个贯穿所述上盘(1)的研磨液孔。
9.根据权利要求8所述的蓝宝石晶圆游离磨料研磨设备，其特征在于，所述的蓝宝石晶圆游离磨料研磨设备包括研磨液储液罐、研磨液管和多个研磨液喷头，所述研磨液储液罐通过所述研磨液管同时与多个所述研磨液喷头连通，每个所述研磨液环槽(11)的上方都设有一个所述研磨液喷头。
10.根据权利要求9所述的蓝宝石晶圆游离磨料研磨设备，其特征在于，远离所述上盘(1)轴线的所述研磨液喷头的流量大于靠近所述上盘(1)轴线的所述研磨液喷头的流量。
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