一种用于抛光双面曲面单晶碳化硅的抛光装置及抛光方法与流程

1.本发明涉及硅片抛光技术领域，特别涉及一种用于抛光双面曲面单晶碳化硅的抛光装置及抛光方法。


背景技术：

2.现有的单晶碳化硅双面抛光装置主要用于批量化生产单晶碳化硅衬底，抛光时上面的磨盘和下面的磨盘一起对单晶碳化硅衬底的两面进行打磨，该打磨方式仅能打磨两面为平面的单晶碳化硅衬底，对于两面都是曲面的单晶碳化硅则无法加工。


技术实现要素：

3.本发明的主要目的是提供一种用于抛光双面曲面单晶碳化硅的抛光装置，旨在解决现有的单晶碳化硅双面抛光装置无法打磨双面曲面单晶碳化硅的问题。
4.为实现上述目的，本发明提出的用于抛光双面曲面单晶碳化硅的抛光装置，其中，包括：夹具，所述夹具用于固定所述双面曲面单晶碳化硅；
5.两个机器人，两个所述机器人均具有移动部；
6.两个磨盘，两个所述磨盘分别与两个所述移动部一一连接，所述移动部带动所述磨盘移动，用于对所述双面曲面单晶碳化硅的曲面进行打磨。
7.优选的，所述机器人包括能够转动的第一机械臂，第二机械臂、第三机械臂和转动部；所述移动部与所述转动部连接，所述移动部具有六个自由度，能够使所述移动部带动所述磨盘对所述双面曲面单晶碳化硅的曲面进行打磨。
8.优选的，所述第一机械臂能够绕所述底座的轴线相对于所述底座转动，所述第二机械臂能够绕第一机械部的端部转动，所述第三机械臂能够绕所述第二机械臂的端部转动；所述转动部能够绕所述第三机械臂的轴线转动，所述移动部能够绕所述转动部的端部转动，且所述移动部能够绕所述转动部的轴线转动。
9.优选的，所述用于抛光双面曲面单晶碳化硅的抛光装置还包括与两个所述移动部一一连接的两个带动组件，所述带动组件包括驱动装置和弹性件，所述驱动装置通过所述弹性件与所述磨盘连接，所述磨盘的压力过大时带动所述弹性件收缩向靠近所述驱动装置的方向移动。
10.优选的，所述弹性件为弹簧连接杆，所述弹簧连接杆包括弹簧上壳、弹簧和下壳，所述上壳与所述驱动装置连接，所述下壳与所述磨盘连接，所述上壳和所述下壳在所述弹簧受到力时相对移动。
11.优选的，所述用于抛光双面曲面单晶碳化硅的抛光装置还包括两个传感器和控制器，每个所述传感器设置于所述下壳与所述弹簧之间，所述控制器根据所述传感器的第一信号控制所述磨盘远离所述双面曲面单晶碳化硅。
12.优选的，所述控制器根据所述传感器的第二信号控制所述驱动装置关闭，所述第二信号对应的压力值大于所述第一信号对应的压力值。
13.优选的，所述驱动装置包括电机和齿轮箱，所述电机通过所述齿轮箱带动所述弹性件转动。
14.优选的，所述用于抛光双面曲面单晶碳化硅的抛光装置还包括连接件，所述连接件包括相互连接的第一连接板和第二连接板，所述第一连接板与所述移动部连接，所述驱动装置通过所述第二连接板与所述移动部连接。
15.本发明还提供了一种用于抛光双面曲面单晶碳化硅的抛光方法，应用如上所述的用于抛光双面曲面单晶碳化硅的抛光装置，其中，包括以下具体步骤：
16.所述机器人的移动部带动所述磨盘移动，对所述双面曲面单晶碳化硅的两个曲面进行打磨；
17.所述传感器检测到的当前压力大于第一预设压力值，控制所述移动部带动所述磨盘远离所述双面曲面单晶碳化硅；
18.所述传感器检测到的当前压力大于第二预设压力值，所述第二预设压力值大于所述第一预设压力值，控制所述驱动装置停机。
19.本发明技术方案通过所述移动部带动所述磨盘移动，用于对所述双面曲面单晶碳化硅的两个曲面进行打磨；两个移动部带动两个所述磨盘分别移动，用于对所述双面曲面单晶碳化硅的曲面同时进行打磨，不仅能够满足对双面曲面单晶碳化硅的打磨条件，还能够双面抛光，提高对双面曲面单晶碳化硅的打磨效率。
附图说明
20.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，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
21.图1为本发明用于抛光双面曲面单晶碳化硅的抛光装置一实施例的结构示意图；
22.图2为本发明用于抛光双面曲面单晶碳化硅的抛光装置一实施例中机器人的结构示意图；
23.图3为本发明用于抛光双面曲面单晶碳化硅的抛光装置一实施例中弹簧连接杆的内部结构示意图。
24.附图标号说明：
25.10、机器人；101、第一机械臂；102、第二机械臂；103、第三机械臂；104、转动部；105、移动部；106、底座；121、法兰；122、第一连接板；123、第二连接板；131、电机；132、减速器；133、齿轮箱；134、弹簧连接杆；135、传感器；136、传动轴承；1341、弹簧；1342、限位部；1343、上壳；1344、下壳；20、磨盘；40、夹具。
26.本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
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的一部分实施例，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作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.需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
29.另外，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
30.参照图1和图2，本发明提出一种用于抛光双面曲面单晶碳化硅的抛光装置，包括：夹具40，两个机器人10和两个磨盘20，所述夹具40用于固定所述双面曲面单晶碳化硅；两个所述机器人10均具有移动部105；两个所述磨盘20分别与两个所述移动部105一一连接，所述移动部105带动所述磨盘20移动，用于对所述双面曲面单晶碳化硅的曲面进行打磨。
31.本技术中，两个移动部105分别带动两个所述磨盘20移动，用于对所述双面曲面单晶碳化硅的两个曲面同时进行打磨，不仅能够满足对双面曲面单晶碳化硅的打磨条件，还能够双面抛光，提高对双面曲面单晶碳化硅的打磨效率。
32.具体地，本实施例中两个磨盘20为第一磨盘20和第二磨盘20，第一磨盘20与第二磨盘20的轴线重合，从而保证加工时上下两个镜像机构共轴线；两个机器人10既可以如图1所示安装面同向高低布置，也可以安装面反向即一台机器人10安装面朝上，另一台机器人10安装面朝下。只要能够实现对双面曲面单晶碳化硅的两个曲面同时抛光均属于本技术的保护范围。
33.更进一步地，夹具40通过抱夹的方式固定双面曲面单晶碳化硅，考虑到单晶碳化硅的硬脆特性，抱夹方式是最安全的。夹具40通过延长杆固定在地面或安装板上。
34.优选的，所述机器人10包括能够转动的转动部104、第一机械臂101，第二机械臂102、第三机械臂103和底座106；所述移动部105与所述转动部104连接，所述移动部105具有六个自由度，能够使所述移动部105带动所述磨盘20对所述双面曲面单晶碳化硅的曲面进行打磨。
35.由于单晶碳化硅材料属于硬脆材料，加工过程又会施加较大抛光压力，很容易产生碎裂。所以本实施例中采用具有六个自由度的的移动部105带动磨盘20对单晶碳化硅的曲面进行抛光，由于具有多个自由度在抛光时磨盘20能够朝单晶碳化硅曲面的法线进行抛光，防止对单晶碳化硅造成太大的抛光压力，能够防止对单晶碳化硅造成损伤。
36.更进一步地，因此双面曲面单晶碳化硅的两个曲面朝向两个磨盘方向，由两个机器人配合两个电机构成的单元完成曲面的加工，加工时，机器人由自身运动使磨盘始终朝向曲面法线方向。
37.优选的，所述第一机械臂101能够绕所述底座106的轴线相对于所述底座106转动，所述第二机械臂102能够绕第一机械部的端部转动，所述第三机械臂103能够绕所述第二机械臂102的端部转动；所述转动部104能够绕所述第三机械臂103的轴线转动，所述移动部105能够绕所述转动部104的端部转动，且所述移动部105能够绕所述转动部104的轴线转
动。
38.具体地，由于移动部105与转动部104连接，第一机械臂101转动、第二机械臂102转动、第三机械臂103转动、转动部104转动均能够带动移动部105转动，移动部105本身能够绕转动部104的端部转动，同时也能够绕转动部104的轴线转动，所以移动部105具有六个自由度能够带动磨盘20移动。
39.优选的，所述用于双面曲面单晶碳化硅的机器人10抛光装置还包括与两个所述移动部105一一连接的两个带动组件，所述带动组件包括驱动装置和弹性件，所述驱动装置通过所述弹性件与所述磨盘20连接，所述磨盘20的压力过大时带动所述弹性件收缩向靠近所述驱动装置的方向移动。
40.具体地，驱动装置包括电机131、齿轮箱133和传动轴承136，电机131通过减速器132与齿轮箱133传动连接，齿轮箱133与传动轴承136传动连接，弹性件一端与传动轴承136的转子连接，弹性件的另一端与磨盘20连接，设置弹性件，当磨盘20的压力过大可以克服弹性件的弹力能够防止对双面曲面单晶碳化硅造成损坏。
41.本实施例中电机131为伺服电机，伺服电机通过安装面与减速器132相连，通过参数选择与配比，该装置加工转速范围固定，减速器132通过基面与齿轮箱133连接，齿轮箱133的结构决定了本装置的运动方式(自转动、平转动还是行星运动)，齿轮箱133通过轴承组向末端传动。
42.如图3所示，优选的，所述弹性件为弹簧连接杆134，所述弹簧连接杆134包括弹簧1341上壳1343、弹簧1341和下壳1344，所述上壳1343与所述第一驱动装置连接，所述下壳1344与所述磨盘20连接，所述上壳1343和所述下壳1344在所述弹簧1341受到力时相对移动。
43.具体地，下壳1344在磨盘20的压力过大时克服弹簧1341带动下壳1344向上移动，在下壳1344上设置有限位部1342，弹簧1341套设于限位部1342外，设置弹簧1341能够防止对双面曲面单晶碳化硅造成损坏。
44.优选的，所述用于双面曲面单晶碳化硅的机器人10抛光装置还包括两个传感器135和一个控制器，每个所述传感器135设置于所述下壳1344与所述弹簧1341之间，所述控制器根据所述传感器135的第一信号控制所述磨盘远离所述双面曲面单晶碳化硅。
45.具体地，弹簧1341设置于下壳1344上，且位于下壳1344和弹簧1341底部之间。弹簧1341移动时，传感器135感应到压力值，当压力值超过第一预设压力值，控制器控制所述移动部带动磨盘远离双面曲面单晶碳化硅，防止对双面曲面单晶碳化硅造成损坏。
46.优选的，所述用于双面曲面单晶碳化硅的机器人10抛光装置还包括连接件，所述连接件包括相互连接的第一连接板122和第二连接板123，所述第一连接板122与所述移动部105连接，所述驱动装置通过所述第二连接板123与所述移动部105连接。
47.具体地，连接件包括相互垂直连接的第一连接板122和第二连接板123，第一连接板122与法兰121连接，法兰121与移动部105连接。
48.优选的，所述控制器根据所述传感器的第二信号控制所述驱动装置关闭，所述第二信号对应的压力值大于所述第一信号对应的压力值。
49.具体地，控制器接受到第二信号对应的压力值较大，已超出第一信号对应的压力值控制驱动装置关闭，防止磨盘对单晶碳化硅造成损伤。
50.本发明还提供了一种用于抛光双面曲面单晶碳化硅的抛光方法，应用如上所述的用于抛光双面曲面单晶碳化硅的抛光装置，其中，包括以下具体步骤：
51.所述机器人的移动部带动所述磨盘移动，对所述双面曲面单晶碳化硅的两个曲面进行打磨；
52.所述传感器检测到的当前压力大于第一预设压力值，控制所述移动部带动所述磨盘远离所述双面曲面单晶碳化硅；
53.所述传感器检测到的当前压力大于第二预设压力值，所述第二预设压力值大于所述第一预设压力值，控制所述驱动装置停机。传感器135实时反馈力监测数据，能够防止对双面曲面单晶碳化硅造成损坏。
54.装置工作时，由于机器人10的移动部105具备6自由度，因此单晶碳化硅光学元件的曲面朝向磨盘20方向，由机器人10配合电机131等构成的单元完成曲面的加工，加工时，机器人10由自身运动使磨盘20始终朝向曲面法线方向。根据要求及去除速率要求，设定齿轮箱的参数。工作时，传感器135实时反馈力监测数据，控制器控制移动部移动或关闭电源保证加工过程中的安全性。
55.以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。