Пристрій для односторонньої обробки пластин

1 Пристрій для односторонньої обробки пластин, що містить щонайменше одну встановлену в утримувальному елементі головку для кріплення пластин і шліфувач, які розміщені з можливістю горизонтального переміщення один відносно одного, який відрізняється тим, що він додатково містить головководій з приводом для його обер Винахід відноситься до області напівпровідникового виробництва, а більш конкретно, до пристроїв для обробки поверхні напівпровідникових структур і може бути використаний в процесі виготовлення напівпровідникових приладів та інтегральних схем Відомий плоскошліфувальний пристрій (А С № 294436, МКИ В24 В7/04, опубл в 1967 р), який містить станину, шпиндельну головку і підйомноповоротний стіл із клиновидним приводом вертикального переміщення, виконаний у вигляді планшайби, яка встановлена на підйомному КІЛЬЦІ, ЩО не обертається Конструкція пристрою не забезпечує строгої паралельності робочих поверхонь стола та інструмента, в результаті чого оброблювані деталі мають клиноподібну форму, тобто знижується точність обробки деталей Відомий пристрій для односторонньої шліфовки напівпровідникових пластин (О С Моряков Устройство и наладка оборудования полупроводникового производства 1976, М , «Высшая школа», 319 с), який містить станину, шліфувальники у вигляді алмазних кругів і головки для кріплення пластин, які установлені ВІДПОВІДНО на верхніх та нижніх шпинделях з приводом, системи охолодження і електрообладнання В такому пристрої шліфування здійснюється за рахунок обертового руху алмазних дисків, що прилягають до робочої поверхні пластин, укріплених на головках, і повіль тання, головководіи містить щонайменше один ексцентричний по відношенню до осі його обертання отвір, утримувальний елемент виконаний у вигляді напрямної втулки, вільно розташованої у отворі головководія, а шліфувач встановлений на нерухомому амортизаторі 2 Пристрій за п 1, який відрізняється тим, що головководій виконаний у вигляді плоскої крильчатки з отворами в пелюстках 3 Пристрій за п 1, який відрізняється тим, що шліфувач виконаний у вигляді пластини, обтягнутої тканиною із шовку або фетру 4 Пристрій за п 1, який відрізняється тим, що шліфувач виконаний у вигляді скляної пластини ного обертання навколо своєї осі самих головок, внаслідок чого кожна пластина послідовно шліфується кожним алмазним кругом Великі габарити і вага, складність конструкції зумовлює незручність такого пристрою, зокрема непридатність його для використання в лабораторних умовах Крім того, такий пристрій характеризується недостатньо високою точністю обробки пластин, пов'язаною із порушенням паралельності осей верхніх і нижніх шпинделів та вібрацією верхнього шпинделя під час роботи установки Найближчим до винаходу є пристрій для односторонньої обробки пластин (О И Бочкин, В А Брук, С Н Никифорова-Денисова Механическая обработка полупроводниковых материалов М , «Высшая школа», 1983 г, 112с), що містить по крайній мірі одну встановлену в утримуючому елементі головку для кріплення пластин, шліфувач і пристрій для подачі абразивної суспензії на шліфувач, причому головка та шліфувач розміщені із можливістю горизонтального переміщення один відносно одного Шліфувач встановлений на шпинделі пристрою і під'єднаний до електроприводу обертового руху через черв'ячний редуктор Головка для кріплення пластин має вигляд циліндричної шайби, на робочій поверхні якої кріпляться оброблювані пластини Головка утримується від переміщення по шліфувачу утримуючим елементом, виконаним у вигляді направляючих кронштейнів із опорними роликами, які створюють умо 00 ю 59840 ви для обертового руху головки навколо своєї осі, чим і забезпечується саме шліфування пластин До недоліків такого пристрою належать слідуючі Для переходу із одного режиму обробки пластин до іншого, наприклад, від шліфовки на мікропорошку до поліровки на алмазній пасті, необхідна заміна робочого шліфувача, його вивірка і настройка, ретельна промивка всього пристрою від попереднього абразива Цей процес займає дуже багато часу і практично є малоприємливим Для роботи в другому режимі просто використовують інший такий пристрій з другим шліфувачем Конструкція головки для кріплення пластин є такою, що найменший перекос головки або шліфувача приводить до порушення пл ос копа рал ельн ості оброблюваних пластин Для зменшення перекосу головки необхідно одночасно закріпляти і обробляти велику КІЛЬКІСТЬ пластин однакової товщини, що зумовлює непридатність такої конструкції для лабораторних умов, де найчастіше необхідна обробка однієї-двох пластин Вказані недоліки приводять до зниження якості обробки поверхні пластин і зручності експлуатації такого пристрою В основу винаходу поставлена задача збільшити можливість вільного руху головки для кріплення пластин відносно шліфувача при збереженні строго перпендикулярного напрямку вертикальної осі головки до шліфувача, що дозволяє підвищити якість обробки пластин Поставлена задача вирішується тим, що пристрій для односторонньої обробки пластин, що містить щонайменше одну встановлену в утримувальному елементі головку для кріплення пластин і шліфувач, які розміщені із можливістю горизонтального переміщення один відносно одного, згідно винаходу, додатково містить головководій з приводом для його обертання, у головководм щонайменше ексцентричний по відношенню до осі його обертання отвір, утримувальний елемент виконаний у вигляді напрямної втулки, вільно розташованої у отворі головководія, а шліфувач встановлений на нерухомому амортизаторі Головководій пристрою виконаний у вигляді плоскої крильчатки з отворами в пелюстках Крім того, шліфувач може бути виконаний у вигляді пластини, обтягнутої тканиною із шовку або фетра, або у вигляді скляної пластини Використання запропонованої конструкції головководія та головки для кріплення пластин з направляючою втулкою, та розміщення шліфувача на амортизаторі забезпечує збереження перпендикулярного напрямку вертикальної осі головки до поверхні шліфувача, а значить незмінну паралельність робочих поверхонь головки та шліфувача, що призводить до підвищення якості обробки поверхні як однієї так і декількох оброблюваних пластин Особливо ефективним є використання запропонованого пристрою для обробки крихких матеріалів і в лабораторних умовах Крім того, підвищується зручність в експлуатації пристрою завдяки можливості легкої заміни головки або шліфувача в разі потреби Суть винаходу пояснюється кресленнями На фіг 1 схематично зображено запропонований пристрій для односторонньої обробки поверхні пластин На фіг 2 показана конструкція головководія (вид зверху) Пропонований пристрій містить основу 1 з колонкою 2, на основі розміщений шліфувач 3 з амортизатором 4 На колонці 2, жорстко з'єднаною із основою 1, знаходиться рухома втулка з кронштейном 5, на якому закріплений привід 6 На штоці 7 привода 6 закріплений головкове дій 8, виконаний у вигляді плоскої крильчатки з пелюстками 9, в яких розміщені отвори 10 В отворі 10 головководія 8 розміщується утримуючий елемент у вигляді направляючої втулки 11 головки 12 для кріплення пластин 13 із каліброваною наважкою 14 Між втулкою 11 і головкою 12 знаходиться прокладка 15 В нижній частині пристрою знаходиться вимикач приводу 16 Робота пропонованого пристрою полягає в слідуючому На основі 1 розміщують амортизатор 4, на якому встановлюють робочий шліфувач 3 На шліфувачу 3 розміщують необхідну КІЛЬКІСТЬ ГОЛОВОК 12 для кріплення пластин 13 з направляючими втулками 11 Кожну втулку поміщають в отвір 10 головководія 8, після чого включається його привід 6, а на шліфувачу 3 подається абразивна суспензія У процесі роботи втулка 11, захоплена головководієм 8, що обертається, рухається по колу, і одночасно, за рахунок сили тертя між поверхнею нижньої частини втулки і поверхнею шліфувача З, здійснює круговий рух по колу отвору 10, діаметр якого більший за діаметр втулки Крім того, за рахунок сили тертя між поверхнями оброблюваних пластин та шліфувача, головка 12 у отворі втулки 10 здійснює обертовий рух навколо своєї осі Таким чином, пластини, що піддаються обробці, описують доволі складну траєкторію по поверхні шліфувача 3, завдяки чому покращується однорідність шліфування, а отже, і якість обробки поверхні пластин Крім того, шліфувач установлений не жорстко, а може повільно коливатися на амортизаторі в залежності від прикладеного зверху тиску Застосування направляючої втулки 11 забезпечує паралельність робочої поверхні головки 12 і нижньої поверхні втулки, що дотикається до шліфувача Внаслідок цього площина робочої поверхні головки 12 завжди виявляється паралельною площині робочої поверхні шліфувача 3, що виключає можливість одержання клиноподібної форми пластин при їх обробці, причому якість обробки зовсім не залежить від КІЛЬКОСТІ оброблюваних пластин і залишається високою навіть тоді, коли на поверхні головки 12 установлена тільки одна пластина 13, що практично є неможливим у прототипі Такі переваги запропонованого пристрою дозволяють не тільки покращити якість обробки, але й роблять пристрій набагато зручнішим в експлуатації, ніж прототип Згідно запропонованого винаходу був виготовлений експериментальний зразок пристрою для односторонньої обробки пластин Пристрій був виконаний із одним головководієм, виготовленим із листового текстоліту товщиною 5мм, у вигляді плоскої крильчатки із трьох пелюсток з отворами діаметром 100мм Приводом обертання головководія служив електродвигун СД-54, який вмикався тумблером в мережу змінної напруги 220В В якос 59840 ті шліфувача використовувалась пластина із скла товщиною 5мм, яка встановлювалась на паралоновій прокладці - амортизаторі у металевій ванночці Корпус втулки і головки для кріплення пластин виготовлялись із дюралюмінію, причому між ними для зменшення сили тертя вставлялась фторопластова прокладка Діаметр втулки складав 65мм Для зменшення зносу втулки в процесі шліфування у нижній її частині використовувалась обойма шарикопідшипника Пристрій використовувався для обробки пластин напівпровідникових матеріалів на основі телуриду свинцю (PbTe, Pbi xSnxTe) Пластини вирізались у вигляді еліпсоїдальних шайб діаметром 12 14мм і кріпилися до головки піцеїном Для обробки експериментальної партії пластин застосовувалась шліфовка з допомогою абразивного мікропорошка М10 Відшліфовані і ретельно ВІДМИТІ В проточній воді та ватним тампоном пластини піддавались поліровці на другому шліфувачу на скляній пластині обтягнутій шовком з використанням алмазної пасти Контроль поверхні пластин кристалів телуриду свинцю після обробки на мікропорошку М10, що проводився візуально при допомозі металмікроскопа ММУ, показав, що одержані поверхні були однорідно матовими, без тріщин, подряпин та сколів Після обробки пластин з двох сторін визначалась непаралельність поверхонь, яка досягала для цього випадку не більше 1мкм/см Товщина механічно порушеного шару після обробки на мікропоршку М10 і алмазних пастах АСМ-3/2 та АСМ-0 5 досліджувалась за допомогою пошарового електромеханічного зтравлювання тонких шарів і виявлення структурної досконалості в порівнянні із структурною досконалістю монокристалів, одержаних на сколах Встановлено, що порушений шар після такої обробки досягає 50 - бОмкм Проведені випробування показали, що використання пристрою дозволяє покращити якість обробки поверхні пластин за рахунок зведення до мінімуму їх клиновидності, а також підвищити зручність при експлуатації 4 І 16 Фіг. І 10 Фіг. 2 Комп'ютерна верстка А Крулевський Підписано до друку 06 10 2003 Тираж39 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, Львівська площа, 8, м Київ, МСП, 04655, Україна ТОВ "Міжнародний науковий комітет", вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна