一种硅环喷砂装置

技术领域

本发明涉及半导体硅环加工技术，更具体地说，它涉及一种硅环喷砂装置。

背景技术

硅环是集成电路制造过程中的辅助部件，主要用在离子注入工序中，用于支撑和固定硅片。硅环整体外形结构一般使用加工中心完成加工，但刀具加工后会在硅环表面产生破碎层，而且硅环上的卡槽和台阶由于其形状和结构多样性，难以用正常的修理工艺将不良破碎层去除。目前大多采用手工研磨方法去除硅环表面破碎层，手工研磨的不稳定性，会使得在化学刻蚀阶段这些缺陷将会显露出来，影响成品率。而且手工研磨劳动强度大，工作效率低。

发明内容

为了克服上述不足，本发明提供了一种硅环喷砂装置，它能有效去除加工中心加工后硅环表面的损伤和刀痕，得到稳定的表面粗糙度，以达到化学刻蚀的要求。

为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：一种硅环喷砂装置，包括喷砂箱、注砂压力罐、负压回砂罐，喷砂箱内安装喷砂组件、用于装载硅环的旋转台，喷砂组件包括送砂管、喷砂嘴，喷砂嘴朝向旋转台设置，送砂管连接到注砂压力罐，负压回砂罐和喷砂箱之间连接回砂管。

硅环喷砂操作时，先将硅环装载在喷砂箱内的旋转台上，然后启动装置，注砂压力罐内的砂子在高压气流作用下经过送砂管并从喷砂嘴喷出，撞击到硅环表面上，去除硅环表面的损伤和刀痕，使硅环的表面获得一定的清洁度和稳定的粗糙度，表面的机械性能得到改善，提高硅环的抗疲劳性。负压回砂罐内产生负压，将喷砂箱内的砂子吸入负压回砂罐内，完成砂子的回收。硅环一面完成喷砂后换一面进行喷砂。这种硅环喷砂装置能有效去除加工中心加工后硅环表面的损伤和刀痕，得到稳定的表面粗糙度，以达到化学刻蚀的要求，降低了劳动强度，提高了工作效率。

作为优选，喷砂箱底部设有V形的回砂槽。V形的回砂槽便于砂子的沉积收集。

作为优选，喷砂箱上设有若干补风孔。补风孔作为喷砂箱内部和外部的压力差窗口，便于喷砂箱内漂浮砂子的回收。

作为优选，回砂管包括主管道、底部管道，主管道连接到喷砂箱上靠近旋转台高度位置，底部管道连接到喷砂箱底部。主管道作为主要收集砂子的通道，通过与补风孔之间形成的压力差，将喷砂后悬浮在空气中的砂子直接吸收。底部管道用于收集沉积在回砂槽内的砂子。

作为优选，旋转台上表面上设有环形吸附槽，旋转台中间设有负压孔，负压孔下端贯通旋转台，旋转台内部负压孔上端和环形吸附槽之间设置通孔，旋转台下端负压孔位置转动连接负压管。旋转台转动过程中负压管抽气产生负压，从而使环形吸附槽内产生负压，对硅环进行吸附定位，防止硅环发生移动，定位方便可靠，不会对硅环造成损伤。

作为优选，喷砂箱内安装支座，旋转台转动安装在支座上，支座上安装电机，电机输出轴与旋转台传动连接。旋转台安装在支座上，安装可靠。

另一种方案，喷砂箱内和旋转台对应安装有安装座，旋转台上表面上设有环形吸附槽，安装座上设有安装槽，旋转台转动安装在安装槽中，安装槽侧壁上设有通气环槽，安装座上安装和通气环槽连通的负压管，旋转台上设有若干连通环形吸附槽和通气环槽的通气孔。

负压管抽气使通气环槽内产生负压，进而通过通气孔使环形吸附槽内产生负压，对旋转台上的硅环进行负压吸附定位。

作为优选，喷砂箱内安装支架，安装座安装在支架上，安装座和旋转台均呈环形结构；支架上旋转台下方安装倾斜设置的预喷组件，预喷组件包括环形台、环形座，环形台转动安装在环形座上，环形台上端面上设有环形吸附槽，环形座内壁上设有通气环槽，环形座上安装和通气环槽连通的负压管，环形台上设有若干连通环形吸附槽和通气环槽的通气孔，支架上安装用于驱动旋转台转动的电机以及用于驱动环形台转动的电机，环形台上端面上均布连接若干支撑杆，环形台上端面与水平面的夹角为70-90度。

安装座安装在支架上，安装平稳可靠。硅环在装载到旋转台上进行喷砂之前先装载到环形台上进行预喷砂，环形台上的硅环通过负压吸附定位，喷砂嘴向硅环喷砂的过程中，会有部分砂子撞击到环形台上硅环的表面上。由于预喷组件倾斜设置，因此硅环的内壁和外壁上容易被砂子撞击到，实现对硅环内壁和外壁的喷砂操作。经过预喷砂后的硅环再装载到旋转台上进行喷砂操作，有利于提高喷砂效果。支撑杆对环形台上的硅环起到了很好的定位作用，防止硅环受到砂子撞击后出现偏移现象。另外，完成对旋转台上硅环撞击后的砂子也会有部分弹射到环形台上的硅环上，充分利用了砂子的动能。

作为优选，送砂管端部设有球头，喷砂嘴端部设有连接套，连接套内壁呈内凹弧形球面结构，连接套和球头转动套装在一起，球头上端设有用于限位连接套的限位块，送砂管上安装由电机带动转动的转套，转套上连接拨块，拨块下表面沿着转套的转动方向由下往上倾斜设置，转套上端均布设有若干根顶杆，拨块下表面与顶杆接触推动顶杆向下移动使转套转动，喷砂嘴出现偏转。

转套转动，从而带动拨块滑过顶杆，拨块下表面倾斜设置，从而将顶杆向下推动，使连接套发生偏转，喷砂嘴发生偏转。转套不停转动，拨块不断滑过顶杆，使连接套在不同方向发生偏转。在圆周范围内喷砂嘴发生偏转，一方面增大了向硅环的喷砂范围，另一方面喷砂嘴偏转后，使砂子从送砂管喷射到喷砂嘴后，由于受力不均易发生扭动旋转，扭动旋转的砂子撞击到硅环表面时，除了撞击表面外，还对撞击位置产生一个扭动力，有利于提高喷砂撞击效果。与传统的通过增大喷砂嘴的开口来提高喷砂范围相比，本方案不需要增大喷砂嘴的开口就能实现增大喷砂范围的目的，而增大砂嘴的开口会降低喷砂的喷射力，从而降低撞击力，不利于对硅环的喷砂操作。

作为优选，拨块上设有连接柱，连接柱上设有凸环，转套上连接有连接杆，连接杆上设有连接套，连接柱套装在连接套内，连接柱上端和连接套之间安装缓冲弹簧，连接套上连接定位柱，凸环下端抵接在定位柱上。缓冲弹簧给连接柱提供了一定的移动余量，避免拨块滑过顶杆时出现卡滞现象。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：（1）硅环喷砂装置能有效去除加工中心加工后硅环表面的损伤和刀痕，得到稳定的表面粗糙度，以达到化学刻蚀的要求，降低了劳动强度，提高了工作效率；（2）硅环表面喷砂效果好。

附图说明

图1是本发明的实施例1的结构示意图；

图2是本发明的实施例1的旋转台的连接结构示意图；

图3是本发明的实施例1的喷砂箱内部结构示意图；

图4是本发明的实施例2的结构示意图；

图5是本发明的实施例2的旋转台的连接结构示意图；

图6是本发明的实施例2的喷砂嘴与送砂管的连接结构示意图；

图7是本发明的实施例2的喷砂嘴偏转时与送砂管的连接结构示意图；

图中：1、喷砂箱，2、注砂压力罐，3、负压回砂罐，4、旋转台，5、送砂管，6、喷砂嘴，7、回砂槽，8、窗门，9、补风孔，10、主管道，11、底部管道，12、环形吸附槽，13、负压孔，14、通孔，15、负压管，16、支座，17、安装腔，18、轴承，19、端盖，20、安装座，21、支架，22、安装槽，23、通气环槽，24、通气孔，25、硅环，26、预喷组件，27、环形台，28、环形座，29、支撑杆，30、球头，31、连接套，32、限位块，33、转套，34、拨块，35、顶杆，36、连接柱，37、凸环，38、连接杆，39、连接套，40、缓冲弹簧，41、定位柱。

具体实施方式

下面通过具体实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的具体描述：

实施例1：一种硅环喷砂装置（参见附图1至附图3），包括喷砂箱1、注砂压力罐2、负压回砂罐3，喷砂箱内安装喷砂组件、用于装载硅环25的旋转台4，喷砂组件包括送砂管5、喷砂嘴6，喷砂嘴朝向旋转台设置，喷砂嘴下端开口为喷砂口，送砂管连接到注砂压力罐，负压回砂罐和喷砂箱之间连接回砂管。喷砂嘴连接在送砂管端部，送砂管上安装喷砂阀门。送砂管上设有可上下移动调节高度的竖直运动件和可水平移动调节长度的水平运动件，竖直运动件和水平运动件均通过两根套装在一起的直管组成，两直管套装在一起可调节长度并通过紧固套连接紧固，两直管之间安装密封圈。通过竖直运动件调节喷砂高度，实现对硅环粗糙度的调整，通过水平运动件调节喷砂区域。注砂压力罐内装有硅环喷砂用的砂子，注砂压力罐连接空压机。负压回砂罐连接抽气泵。

喷砂箱底部设有V形的回砂槽7。喷砂箱上设有窗口，窗口上安装透明的窗门8。喷砂箱上设有若干补风孔9。回砂管包括主管道10、底部管道11，主管道连接到喷砂箱上靠近旋转台高度位置，底部管道连接到喷砂箱底部回砂槽位置。旋转台上表面上设有环形吸附槽12，旋转台中间设有负压孔13，负压孔下端贯通旋转台，旋转台内部负压孔上端和环形吸附槽之间设置通孔14，旋转台下端负压孔位置转动连接负压管15。

喷砂箱内安装支座16，旋转台转动安装在支座上，支座上安装电机，电机输出轴与旋转台传动连接。电机输出轴上安装转动齿轮，旋转台下端外壁上设有从动齿圈，主动齿轮与从动齿圈啮合传动。负压管紧固安装在支座上，负压管连接抽气泵。支座上设有上端开口的安装腔17，旋转台呈T形，旋转台下端置于安装腔内，电机和负压管置于安装腔内，旋转台和安装腔之间连接轴承18，支座上端连接端盖19，端盖盖合安装腔。

硅环喷砂操作时，先将硅环装载在喷砂箱内的旋转台上，然后启动装置，注砂压力罐内的砂子在高压气流作用下经过送砂管并从喷砂嘴喷出，撞击到硅环表面上，去除硅环表面的损伤和刀痕，使硅环的表面获得一定的清洁度和稳定的粗糙度，表面的机械性能得到改善，提高硅环的抗疲劳性。负压回砂罐内产生负压，将喷砂箱内的砂子吸入负压回砂罐内，完成砂子的回收。硅环一面完成喷砂后换一面进行喷砂。这种硅环喷砂装置能有效去除加工中心加工后硅环表面的损伤和刀痕，得到稳定的表面粗糙度，以达到化学刻蚀的要求。

实施例2：一种硅环喷砂装置（参见附图4至附图7），其结构与实施例1相似，主要不同点在于本实施例中喷砂箱内和旋转台对应安装有安装座20，旋转台上表面上设有环形吸附槽，安装座上设有安装槽22，旋转台转动安装在安装槽中，安装槽侧壁上设有通气环槽23，安装座上安装和通气环槽连通的负压管，旋转台上设有若干连通环形吸附槽和通气环槽的通气孔24。喷砂箱内安装支架21，安装座安装在支架上，安装座和旋转台均呈环形结构；支架上旋转台下方安装倾斜设置的预喷组件26，预喷组件包括环形台27、环形座28，环形台转动安装在环形座上，环形台上端面上设有环形吸附槽，环形座内壁上设有通气环槽，环形座上安装和通气环槽连通的负压管，环形台上设有若干连通环形吸附槽和通气环槽的通气孔，支架上安装用于驱动旋转台转动的电机以及用于驱动环形台转动的电机，环形台上端面上均布连接若干支撑杆29，环形台上端面与水平面的夹角为70-90度。环形台上端靠近喷砂嘴设置。

送砂管端部设有球头30，送砂管内的腔道贯穿球头，喷砂嘴端部设有连接套31，连接套内壁呈内凹弧形球面结构，连接套和球头转动套装在一起，球头上端设有用于限位连接套的限位块32，送砂管上安装由电机带动转动的转套33，电机安装在送砂管外壁上，转套上连接拨块34，拨块下表面沿着转套的转动方向由下往上倾斜设置，转套上端均布设有若干根顶杆35，拨块下表面与顶杆接触推动顶杆向下移动使转套转动，喷砂嘴出现偏转。拨块上设有连接柱36，连接柱上设有凸环37，转套上连接有连接杆38，连接杆上设有连接套39，连接柱套装在连接套内，连接柱上端和连接套之间安装缓冲弹簧40，连接套上连接定位柱41，凸环下端抵接在定位柱上。其它结构与实施例1相同。

硅环在装载到旋转台上进行喷砂之前先装载到环形台上进行预喷砂，环形台上的硅环通过负压吸附定位，喷砂嘴向硅环喷砂的过程中，会有部分砂子撞击到环形台上硅环的表面上。由于预喷组件倾斜设置，因此硅环的内壁和外壁上容易被砂子撞击到，实现对硅环内壁和外壁的喷砂操作。经过预喷砂后的硅环再装载到旋转台上进行喷砂操作，有利于提高喷砂效果。支撑杆对环形台上的硅环起到了很好的定位作用，防止硅环受到砂子撞击后出现偏移现象。另外，完成对旋转台上硅环撞击后的砂子也会有部分弹射到环形台上的硅环上，充分利用了砂子的动能。

转套转动，从而带动拨块滑过顶杆，拨块下表面倾斜设置，从而将顶杆向下推动，使连接套发生偏转，喷砂嘴发生偏转。转套不停转动，拨块不断滑过顶杆，使连接套在不同方向发生偏转。在圆周范围内喷砂嘴发生偏转，一方面增大了向硅环的喷砂范围，另一方面喷砂嘴偏转后，使砂子从送砂管喷射到喷砂嘴后，由于受力不均易发生扭动旋转，扭动旋转的砂子撞击到硅环表面时，除了撞击表面外，还对撞击位置产生一个扭动力，有利于提高喷砂撞击效果。与传统的通过增大喷砂嘴的开口来提高喷砂范围相比，本方案不需要增大喷砂嘴的开口就能实现增大喷砂范围的目的，而增大砂嘴的开口会降低喷砂的喷射力，从而降低撞击力，不利于对硅环的喷砂操作。

以上所述的实施例只是本发明较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。