一种硅环伤痕检测设备及硅环返修工艺 |
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| 申请号 | CN202211430315.0 | 申请日 | 2022-11-16 | 公开(公告)号 | CN115808428B | 公开(公告)日 | 2024-04-30 |
| 申请人 | 杭州盾源聚芯半导体科技有限公司; | 发明人 | 祝军; 祝建敏; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及 硅 部件加工领域，特别地，涉及一种硅环伤痕检测设备及硅环返修工艺，包括用于承载硅环的 支撑 座以及用于设置所述支撑座的底座，所述支撑座与所述底座转动连接，所述支撑座的上侧设有第一检测组件，所述第一检测组件与所述底座之间设有用于调节二者的 水 平间距的伸缩组件，所述第一检测组件包括上支座，所述上支座上设有驱动 电机 ，所述 驱动电机 的 驱动轴 上设有横梁，所述横梁的转动平面与所述支撑座的承载平面平行，所述横梁上设有上激光头与上接收器;本发明目的是克服 现有技术 的不足而提供一种硅环伤痕检测设备及硅环返修工艺，可自动对硅产品表面的伤痕程度进行检测以筛选符合返修条件的硅产品。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种硅环伤痕检测设备，包括用于承载硅环的支撑座(20)以及用于设置所述支撑座(20)的底座(10),其特征在于：所述支撑座(20)与所述底座(10)转动连接，所述支撑座(20)的上侧设有第一检测组件，所述第一检测组件与所述底座(10)之间设有用于调节二者的水平间距的伸缩组件，所述第一检测组件包括上支座(40)，所述上支座(40)上设有驱动电机(41)，所述驱动电机(41)的驱动轴上设有横梁(42)，所述横梁(42)的转动平面与所述支撑座(20)的承载平面平行，所述横梁(42)上设有上激光头(43)与上接收器(44)，所述上激光头(43)的转动中心与所述述驱动电机(41)的驱动轴同心，所述上激光头(43)与所述支撑座(20)间隔设置，所述上激光头(43)的发射路径与所述支撑座(20)的承载平面垂直； |
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| 说明书全文 | 一种硅环伤痕检测设备及硅环返修工艺技术领域[0001] 本发明涉及硅部件加工领域，特别地，涉及一种硅环伤痕检测设备及硅环返修工艺。 背景技术[0002] 随着半导体行业的高速发展，提高产品生产效率、成品合格率就成为行业发展中突出瓶颈中的重中之重。硅产品更高的生产要求，逐渐降低了产品生产过程一次性合格率，产品返修工艺的研发也将迫在眉睫；产品生产、搬运过程中，不可避免产生划伤、凹坑，合理化修复至产品合格，需要工艺技术支持；传统硅环在发生划伤、凹坑时，通常需要人工目检划伤与凹坑的损伤程度，对于损伤程度较小的硅环进行打磨与抛光处理，重新包装，对于损伤程度较大的硅环则直接报废；由于划痕与凹坑，通常较小，在对硅环进行人工目检时需要人的精力高度集中，并且随着工作时间增加，对于损伤程度是否符合条件容易发生误判，造成硅环的浪费或者对打磨设备不必要的损耗。因此如何设计一种硅环伤痕检测设备并配合硅环返修工艺，可自动对硅产品表面的伤痕程度进行检测以筛选符合返修条件的硅产品成为了亟待解决的技术问题。 发明内容[0003] 有鉴于此，本发明目的是克服现有技术的不足而提供一种硅环伤痕检测设备及硅环返修工艺，可自动对硅产品表面的伤痕程度进行检测以筛选符合返修条件的硅产品。 [0004] 为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是： [0005] 一种硅环伤痕检测设备，包括用于承载硅环的支撑座以及用于设置所述支撑座的底座，所述支撑座与所述底座转动连接，所述支撑座的上侧设有第一检测组件，所述第一检测组件与所述底座之间设有用于调节二者的水平间距的伸缩组件，所述第一检测组件包括上支座，所述上支座上设有驱动电机，所述驱动电机的驱动轴上设有横梁，所述横梁的转动平面与所述支撑座的承载平面平行，所述横梁上设有上激光头与上接收器，所述上激光头43的转动中心与所述述驱动电机41的驱动轴同心，所述上激光头与所述支撑座间隔设置，所述上激光头的发射路径与所述支撑座的承载平面垂直。 [0006] 较之现有技术，本发明的优点在于： [0007] 本发明在使用时，将硅环放置于支撑座上，上激光头发出光线照射硅环，驱动电机驱动横梁带动上激光头与上接收器转动，当上激光头发出的光线照射至硅环的平面上的凹坑上时，当此凹坑较浅时，凹坑的斜率较小，由上激光头发出的光线经凹坑的平面反射，光线反射点照射于上接收器的转动平面内，由于上接收器的转动，在上接收器的转动过程中，光线在某一瞬间照射于上接收器上，上接收器接收到信号，表明此凹坑较浅，为可修复的凹坑； [0008] 当此凹坑较深时，凹坑的斜率较大，由上激光头发出的光线经凹坑的平面反射，线反射点照射于上接收器的转动平面外，在上接收器的转动过程中，光线在无法照射于上接收器上，上接收器无法接收到信号，表明此凹坑较深，为不可修复的凹坑。 [0009] 通过伸缩组件控制第一检测组件与底座之间的距离，转动支撑座控制硅环相对于第一检测组件的角度，通过底座与第一检测组件的相对运动实现对硅环的全平面进行伤痕检测。 [0010] 通过上激光头与上接收器的设置，利用光的反射与接收，并根据凹坑深浅的不同所导致的凹坑的斜率不同的原理，调节上接收器的位置从而有效的实现了对硅产品表面的凹坑伤痕的检测与区分。 [0011] 优选地，所述支撑座上开设有支撑滑槽，所述支撑座上设有用于支撑硅环的支撑滑块，所述支撑滑块与所述支撑滑槽滑动连接，所述支撑滑块在所述支撑座上环形阵列设有多个，所述支撑滑块连接有用于驱动其移动的第一驱动组件，且该所述支撑滑块的下侧设有第二检测组件，所述第二检测组件包括用于照射硅环平面的下激光头以及用于接收经硅环平面反射的光线的下接收器，所述支撑滑块位于所述下激光头的出射路径上时，所述第一驱动组件驱动所述支撑滑块缩回所述支撑滑槽的内部。 [0012] 优选地，所述第一驱动组件包括弹簧、动力组件以及凹轮； [0013] 所述弹簧用于对所述支撑滑块施加方向指向所述支撑座的圆心的驱动力，所述弹簧设置于所述支撑滑槽的内部，所述动力组件用于驱动所述支撑座转动； [0014] 所述凹轮与所述底座固定连接，所述凹轮的外侧面与所述支撑滑块抵压，所述凹轮上开设有用于容纳所述支撑滑块的凹槽，所述支撑滑块包括支撑状态与收纳状态，支撑状态时，所述支撑滑块支撑硅环，随着支撑座的转动，位于所述第二检测组件上侧的所述支撑滑块滑入所述凹槽的内部，所述支撑滑块切换为收纳状态。 [0015] 优选地，所述支撑座与所述上支座之间设有滑杆以及下支座，所述滑杆与所述伸缩组件的输出端连接，所述伸缩组件的安装端与所述底座固定连接，所述滑杆与所述下支座竖直滑动连接，所述滑杆与所述下支座之间设有用于锁止二者相对位置的第一锁止组件，所述下激光头与所述下接收器设置于所述下支座上，所述下支座上还设有用于调节所述下激光头的光线出射角度的调节组件。 [0016] 优选地，所述调节组件包括调节板，所述调节板与所述下激光头固定连接，所述调节板与所述下支座铰接，所述调节板上开设有调节滑槽，所述调节板上设有调节螺栓，所述调节螺栓与所述调节滑槽滑动连接，所述调节螺栓与所述下支座螺纹连接。 [0017] 优选地，所述上接收器设有多个且所述上激光头与多个所述上接收器自左至右依次线性排列。 [0018] 优选地，所述底座与所述上支座之间设有滑杆，所述滑杆与所述伸缩组件的输出端连接，所述伸缩组件的安装端与所述底座固定连接，所述上支座与所述滑杆竖直滑动连接，所述上支座与所述滑杆之间设有用于锁定二者相对位置的第二锁止组件。 [0019] 优选地，所述伸缩组件包括液压缸，所述液压缸的输出端与所述第一检测组件固定连接，所述液压缸的安装端与所述底座固定连接。 [0020] 一种硅环返修工艺，包括以下步骤： [0022] 返修：采用双面LAP机祛除产品表面划伤凹坑，产品下机后重复a步骤检查划伤凹坑是否被祛除掉； [0024] 复检：重复a步骤，检测产品尺寸数据并核对其是否合格，重复c步骤； [0026] 全尺寸测量：重复a步骤，检测产品尺寸数据，检测产品粗糙度； [0027] Po l i sh：对产品进行抛光处理，下机冲淋，洗净，冲淋，吹干； [0028] 终检：包装前，目检产品表面是否有划伤、凹坑。 [0029] 较之现有技术，本发明的优点在于： [0030] 本工艺在使用时：在修复产品划伤和凹坑的时候保证产品表面的均匀性；设备加工时，可较大概率返修后平面度仍在客户范围内；增加了机械作业，减少人员作业，提高了生产的自动化程度； [0031] 返修可保障重要尺寸(平面度＜0.5)仍然合格，原返修工艺如果返修合格率0％，现使用本发明返修产品，合格提升至50％‑60％； [0032] 结束了原来重要尺寸(平面度＜0.5)无法返修的现状。 [0033] 优选地，所述b步骤中，砂砾混合物浓度在20％‑25％，研磨压力分四个阶段逐步提升，由800N提升至1500N再降至底座1000N，对应转速由5r/mi n提高至20r/mi n再降至10r/mi n，研磨总时间4mi n‑8mi n。附图说明 [0034] 图1为伤痕检测设备的结构示意图； [0035] 图2为伤痕检测设备的拆分结构示意图； [0036] 图3为图2的A处放大示意图； [0037] 图4为支撑座与凹轮的剖视示意图； [0038] 图5为图4的B‑B方向的剖视示意图； [0039] 图6为图4的C‑C方向的剖视示意图。 [0040] 附图标记：10、底座；11、驱动齿轮；12、从动齿轮；13、空心轴；14、液压缸；20、支撑座；21、支撑滑槽；22、支撑滑块；23、弹簧；24、圆槽；25、凹轮；26、凹槽；27、限位槽；28、限位柱；30、滑杆；31、下支座；32、下激光头；33、下接收器；34、调节板；35、调节滑槽；36、调节螺栓；37、下紧固螺栓；40、上支座；41、驱动电机；42、横梁；43、上激光头；44、上接收器；45、上紧固螺栓。 具体实施方式[0041] 以下结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步详述，以使本发明技术方案更易于理解和掌握。 [0042] 参照图1至图6所示，本实施例提供一种硅环伤痕检测设备及硅环返修工艺，可自动对硅产品表面的伤痕程度进行检测以筛选符合返修条件的硅产品。 [0043] 一种硅环伤痕检测设备，包括用于承载硅环的支撑座20以及用于设置所述支撑座20的底座10，所述支撑座20与所述底座10转动连接，所述支撑座20的上侧设有第一检测组件，所述第一检测组件与所述底座10之间设有用于调节二者的水平间距的伸缩组件，所述第一检测组件包括上支座40，所述上支座40上设有驱动电机41，所述驱动电机41的驱动轴上设有横梁42，所述横梁42的转动平面与所述支撑座20的承载平面平行，所述横梁42上设有上激光头43与上接收器44，所述上激光头43的转动中心与所述述驱动电机41的驱动轴同心所述上激光头43与所述支撑座20间隔设置，所述上激光头43的发射路径与所述支撑座20的承载平面垂直。 [0044] 使用时：将硅环放置于支撑座20上，上激光头43发出光线照射硅环，驱动电机41驱动横梁42带动上激光头43与上接收器44转动，当上激光头43发出的光线照射至硅环的平面上的凹坑上时，当此凹坑较浅时，凹坑的斜率较小，由上激光头43发出的光线经凹坑的平面反射，光线反射点照射于上接收器44的转动平面内，由于上接收器44的转动，在上接收器44的转动过程中，光线在某一瞬间照射于上接收器44上，上接收器44接收到信号，表明此凹坑较浅，为可修复的凹坑； [0045] 当此凹坑较深时，凹坑的斜率较大，由上激光头43发出的光线经凹坑的平面反射，线反射点照射于上接收器44的转动平面外，在上接收器44的转动过程中，光线在无法照射于上接收器44上，上接收器44无法接收到信号，表明此凹坑较深，为不可修复的凹坑。 [0046] 通过伸缩组件控制第一检测组件与底座10之间的距离，转动支撑座20控制硅环相对于第一检测组件的角度，通过底座10与第一检测组件的相对运动实现对硅环的全平面进行伤痕检测。 [0047] 通过上激光头43与上接收器44的设置，利用光的反射与接收，并根据凹坑深浅的不同所导致的凹坑的斜率不同的原理，调节上接收器44的位置从而有效的实现了对硅产品表面的凹坑伤痕的检测与区分。 [0048] 结合图1至图5所示，为了检测硅环的表面是否存在伤痕，所述支撑座20上开设有支撑滑槽21，所述支撑座20上设有用于支撑硅环的支撑滑块22，所述支撑滑块22与所述支撑滑槽21滑动连接，所述支撑滑块22在所述支撑座20上环形阵列设有多个，一个所述支撑滑块22连接有用于驱动其移动的第一驱动组件，且该所述支撑滑块22的下侧设有第二检测组件，所述第二检测组件包括用于照射硅环平面的下激光头32以及用于接收经硅环平面反射的光线的下接收器33,所述支撑滑块22位于所述下激光头32的出射路径上时，所述第一驱动组件驱动所述支撑滑块22缩回所述支撑滑槽21的内部。 [0049] 使用时：下激光头32发射光线照射硅环表面，若硅环的表面无伤痕，经硅环表面反射的光线被下接收器33所接收，若硅环的表面存在伤痕，光线的反射路径发生变化，下接收器33无法接收到光线，表明硅环表面存在伤痕。 [0050] 结合图1至图5所示，为了全面检测硅环的下表面是否存在伤痕，所述第一驱动组件包括用于对所述支撑滑块22施加方向指向所述支撑座20的圆心的驱动力的弹簧23，所述弹簧23设置于所述支撑滑槽21的内部，所述支撑座20连接有用于驱动其转动的空心轴13，所述空心轴13与所述支撑座20固定连接，所述空心轴13与所述底座10转动连接，所述空心轴13上固设有从动齿轮12，所述底座10上设有与所述从动齿轮12啮合的驱动齿轮11，还包括凹轮25，所述支撑座20的内部开设有圆槽24，所述支撑滑槽21贯穿所述支撑座20与所述圆槽24相连通，所述凹轮25容置于所述圆槽24的内部，所述底座10上设有用于支撑所述凹轮25的限位柱28，所述凹轮25上开设有用于套设所述限位柱28的限位槽27，所述限位柱28与所述底座10固定连接，所述限位柱28的一端从所述空心轴13的中部穿设而出至所述圆槽24的内部，所述凹轮25的外侧面与所述支撑滑块22抵压，所述凹轮25上开设有用于容纳所述支撑滑块22的凹槽26，所述支撑滑块22包括支撑状态与收纳状态，支撑状态时，所述支撑滑块22支撑硅环，随着支撑座20的转动，位于所述第二检测组件上侧的所述支撑滑块22滑入所述凹槽26的内部，所述支撑滑块22切换为收纳状态。 [0051] 使用时：驱动齿轮11驱动从动齿轮12、空心轴13及支撑座20转动，支撑座20带动支撑滑块22转动，由于限位柱28对凹轮25的限制，凹轮25无法发生转动，凹轮25的外侧面始终与支撑滑块22抵压，每当支撑滑块22转动至凹槽26处时，弹簧23驱动支撑滑块22移动使支撑滑块22与凹槽26的内壁抵压，由于下激光头32上侧的支撑滑块22收纳于支撑滑槽21的内部，下激光头32可实现对硅环平面的径线全长度的照射检测，配合支撑座20与支撑滑块22带动硅环转动，进而实现对硅环下侧全平面的照射检测。 [0052] 结合图2和图3所示，为了避免设备老化而导致光线出射路径发生偏移同时改变对硅环表面的凹坑的深度容忍程度，上所述支撑座20与所述上支座40之间设有滑杆30以及下支座31，所述伸缩组件为液压缸14，所述滑杆30与所述液压缸14的输出端连接，所述液压缸14的安装端与所述底座10固定连接，所述滑杆30与所述下支座31竖直滑动连接，所述滑杆 30与所述下支座31之间设有用于锁止二者相对位置的下紧固螺栓37，所述下紧固螺栓37用于与所述滑杆30抵接，所述下紧固螺栓37与所述下支座31螺纹连接，所述下激光头32与所述下接收器33设置于所述下支座31上，所述下支座31上还设有用于调节所述下激光头32的光线出射角度的调节板34，所述调节板34与所述下激光头32固定连接，所述调节板34与所述下支座31铰接，所述调节板34上开设有调节滑槽35，所述调节板34上设有调节螺栓36，所述调节螺栓36与所述调节滑槽35滑动连接，所述调节螺栓36与所述下支座31螺纹连接。 [0053] 使用时：当光线的出射路径发生偏移时，通过调转动调节螺栓36调节调节板34与下支座31之间的间距进而调节下激光头32的光线出射角度，进而保证设备的稳定工作；由于在某些对硅环表面要求并不十分严格情况下，对于硅环表面极为细小的凹坑仍可认定为合格，这是由于硅环的凹坑的容忍程度的不同，由于不同粗糙度的硅环的表面以及硅环表面极为细小的凹坑对光线的发射路径相较于光滑表面存在一定偏差，需要调节对硅环的凹坑的容忍程度时，进行检测时，通过滑动下支座31调节下激光头32与硅环的间距，通过转动下紧固螺栓37锁止下支座31与滑杆30的相对位置，通过转动调节螺栓36使调节下激光头32的光线出射角度，以实现改变在一定反射角度的偏移，改变反射光线的落点的偏移量，进而改变对硅环的凹坑的容忍程度。 [0054] 结合图2和图3所示，为了改变对符合条件的凹坑斜率的检测范围，所述上接收器44设有多个且所述上激光头43与多个所述上接收器44自左至右依次线性排列，所述底座10与所述上支座40之间设有滑杆30，所述伸缩组件为液压缸14，所述滑杆30与所述液压缸14的输出端连接，所述液压缸14的安装端与所述底座10固定连接，所述上支座40与所述滑杆 30竖直滑动连接，所述上支座40与所述滑杆30之间设有用于锁定二者相对位置的上紧固螺栓45，所述上紧固螺栓45用于与所述滑杆30抵接，所述上紧固螺栓45与所述上支座40螺纹连接。 [0055] 使用时：通过滑动上支座40调节下接收器33与硅环的间距，通过转动上紧固螺栓45锁止上支座40与滑杆30的相对位置，由于下接收器33与硅环之间距离的改变，在发射面的斜率的变化范围一定的前提下，下接收器33的反射光线的落点的移动范围随之改变，进而实现对符合条件的凹坑斜率的检测范围。 [0056] 一种硅环返修工艺，包括以下步骤： [0057] 伤痕检测：通过外观检查选择出划伤、凹坑产品，检测产品的厚度并记录； [0058] 外观检查采用前文所述的硅环伤痕检测设备对硅环进行伤痕检测，通过伤痕检测设备的使用大大提升了对硅环表面伤痕的检测效率，同时相较于人工目检大大降低了出错率； [0059] 返修：采用双面LAP机祛除产品表面划伤凹坑，产品下机后重复a步骤检查划伤凹坑是否被祛除掉； [0060] 清洗：首先对产品进行煮沸清洗，随后取出产品并使用无尘布擦拭后冲淋，最后将产品放在超声波清洗设备中进行超声波清洗，冲淋，溢流，氮气吹干； [0061] 复检：重复a步骤，检测产品尺寸数据并核对其是否合格，重复c步骤； [0062] MAE：配比酸腐蚀产品的氧化层，冲淋，溢流，氮气吹干； [0063] 全尺寸测量：重复a步骤，检测产品尺寸数据，检测产品粗糙度； [0064] Po l i sh：对产品进行抛光处理，下机冲淋，洗净，冲淋，吹干； [0065] 终检：包装前，目检产品表面是否有划伤、凹坑。 [0066] 本工艺在使用时：在修复产品划伤和凹坑的时候保证产品表面的均匀性；设备加工时，可较大概率返修后平面度仍在客户范围内；增加了机械作业，减少人员作业，提高了生产的自动化程度； [0067] 返修可保障重要尺寸(平面度＜0.005)仍然合格，原返修工艺如果返修合格率0％，现使用本发明返修产品，合格提升至50％‑60％； [0068] 结束了原来重要尺寸(平面度＜0.005)无法返修的现状。 [0069] 优选地，所述b步骤中，砂砾混合物浓度在20％‑25％，研磨压力分四个阶段逐步提升，由800N提升至1000N、1200N、1500N再降至1000N，对应转速由5r/mi n提高至10r/mi n、15r/mi n、20r/mi n再降至10r/mi n，研磨总时间4‑8mi n，其中各阶段的对应时间比例为 1:1:1:2.1:1。 [0070] 以上只是本发明的典型实例，除此之外，本发明还可以有其它多种具体实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求保护的范围。 |
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