领升：HYPERLINK"http://www.top-rise.cn"抛光机http://www.top-rise.cn新型双面抛光机的运行方式及结构设计随着超大规模集成电路要求的不断提高.作为集成电路的主要摹片材料硅晶片的加工精度要求也越来越高，如何高效地获得硅.昆片超平滑无损伤表面已成为超精密双面抛光加工技术的研究热点.超精密双面抛光精度及效率与很多因素有着直接关系，但抛光机的运动方式及其运动轨迹对加工精度起着决定性的作用。为使工件表面均匀抛光，抛光运动轨迹应能保证工件表面和抛光垫表面上各点经历相同或相近的工作条件。现有的行星式双面抛光机中，行星运动不能严格地保证工件表面上各点的抛光运动速度绝对相等，也不能保证抛光过程中运动速度恒定不变.为改进抛光运动状态，本文在对当前国内外硅晶片所用双面抛光机的运动情况分析研究的纂础上，提出了新型双面抛光机的设计方案，该运动方式的抛光机可以保证抛光运动的同一性要求，且使抛光方向循环渐变，从而获得更高的表面加工质量.常用双面抛光机的运动方式分析目前国内外常用载体作行星运动的硅片双面抛光方式如图1所示，上下抛光盘旋转为主运动，硅片由载体(即行星轮)带动作即自转又公转的行星运动为进给运动.根据研究资料显示，行星运动轨迹呈外摆线或内摆线，工件能较好地走遍整个抛光盘表面，但这种运动方式存在以下缺点.1)由于每个载体都是绕自己的轴线回转，载体内外缘的圆周速度不同，这使载体内外缘的工件不能被均匀的抛光，同时载体通孔内的工件也是回转的，工件内外缘的圆周速度也不同，即工件表面上各点的抛光运动速度不等.这使同一工件内外缘也不能被均匀地抛光。2)内外缘形成不同的相对抛光速度会引起抛光盘的伞状变形，图1为加工过程中行星轮转向与表面变形的关系。如果行星轮转向与抛光盘相同(顺向模式)，晶片上表面与上抛光盘外缘相对较低，而与下抛光盘的相对速度较大，因此上抛光垫表面材料去除较少，下抛光垫表而材料去除较多，形成中心凸起的“顺向模式”的表面磨损变形，相反则形成“逆向模式”的表面磨损变形。3)由于载体的齿轮是与中心轮及齿圈相啮合，在其间形成的磨损屑不仅会沽在载体上而且也会沽在抛光晶片上，这些都直接影响双面抛光晶片的平面度和表面粗糙度.2新型双面抛光机运动方式及轨迹2.1双面抛光机运动方式和运动轨迹的基本要求为了保证硅晶片有高的抛光质量和抛光效率.要求抛光机的运动方式和轨迹满足以下要求。1)硅晶片平面相对于抛光盘的运动方向应不断变化，保证抛光磨粒不断在新的方向上起切削作用，避免在加工平面上产生重复轨迹，以获得高的抛光表面质量。2)抛光运动必须使硅平面上的每一点相对于抛光盘的滑动路程相等(即抛光行程的同一性)，使加工面上各点的去除量相同，保证硅晶片的平面度和两面间的平行度.3)抛光运动轨迹应尽可能使抛光垫上各点的磨损量相同，保证抛光垫几何形状精度保持长时间不变。2.2新型双面抛光机运动方式根据上述对抛光运动和运动轨迹的3条要求，考虑现有行星运动中存在的问题，设计新型的双面抛光机运动方式。1)抛光盘作旋转运动。2)载体运动要实现恒速变向抛光。3)各晶片对抛光盘轴心处于相同位置，保证各晶片压力均匀。美国专利6080048曾提出一种以画平动来实现恒速变向抛光的改进方案，如图2，上下抛光盘旋转为主运动，硅片由载体带动作圆平动为进给运动。电机通过齿轮、链轮带动四转盘同时回转，转盘上偏心臂带动载体支架使载体运动.上下抛光盘旋转为主运动，硅片由载体带动作进给运动，这种运动方式下载体不作自转及公转，只在平面内绕上下抛光盘轴心O作半径为r的偏心小圆周运动，这使工件上任一点作相同的圆运动，其绝对速度大小及切削行程相等，而方向随偏心臂转角随时变化。因而载体中的工件受到上下抛光盘的恒速变向抛光，这样可以避免由于载体回转而引起的载体和工件的内外缘圆周速差。但这种结构的抛光机存在以下缺点。1)由于各工件作圆平动时相对轴心O1处于不同的位置，使抛光片作用于各工件的力不均匀.在抛光时容易产生振动，降低抛光精度。2)由于载体尺寸必须比抛光盘大，使这类抛光机的休积必须较大。3)没有公转运动，切削进给量小，加工效率不高，抛光时装取不便。为克服上述方案中压力不均匀尺寸大效率低的缺点，提出如图3所示的新型双面抛光机工作原理，上下抛光盘反向旋转.改大载体为多个小载体夹在上下抛光盘之间，内外偏心臂独立驱动这些小载体，工件装在多个小载体内作圆平动或摆动且等距离接近或偏离上下抛光盘轴心，同时可以绕轴心作公转运动。图4为用一个摆动机构代替内运行装置，机构作摆动运动。3新型双面抛光机传动结构设计为实现新型双面抛光机各部分运动，可以采用图5所示结构。上抛光盘7旋转或固定，下抛光盘3由电机17通过皮带、齿轮机构18、轴套