[發明專利]磁浮式拋光工具盤

有效

• 申請號: 201110040892.4
• 申請日: 2011-02-18
• 公開（公告）號: CN102166728A
• 公開（公告）日: 2011-08-31
• 發明（設計）人: 郭隱彪;陳梅云;王振忠;唐旎;饒睿智
• 申請（專利權）人: 廈門大學
• 主分類號: B24B29/00
• 分類號: B24B29/00
• 代理公司: 廈門南強之路專利事務所 35200
• 代理人: 馬應森

技術領域

本發明涉及一種拋光工具，尤其是涉及一種磁浮式拋光工具盤。

背景技術

隨著硅片等工件尺寸的增大以及特征線寬的減小，作為目前超精密平整化加工的主要手段——化學機械拋光技術面臨著新的挑戰：一方面要求經過化學機械拋光工藝加工出的工件，達到亞納米級表面粗糙度；另一方面為了提高工件利用率，增加芯片產量，還要求在除距工件邊緣1mm區域以外的整個工件表面達到亞微米級面型精度([1]孫禹輝，康仁科，郭東明，等.化學機械拋光中的硅片夾持技術[J].半導體技術，2004，29(4)：10-14)。

目前，CMP加工所面臨的主要問題是隨著工件尺寸的不斷增大，其表面厚度變化誤差值(TTV)也隨之增加。整體厚度誤差產生的原因比較復雜，其中主要的影響因素有拋光壓力和拋光液的分布不均、拋光墊的局部磨損較快以及硅片與拋光墊之間的相對速度不一致等。這些影響因素中，工作載荷分布不均勻在其中影響最大[1]。日本的Une和Kunyoo([2]UNEA，KUNYOOP，MOCHIDAM，etal.Character-isticsofavacuumpinchuckforArFlaserlithography[J]MicroelectronicEngineering2002，61-62(1-3)：113-121)創造性地提出了一種新型的真空吸盤，這種真空吸盤的平坦化效果比傳統的吸盤高幾倍，這樣高的平整能力來自于其巨大的吸附面積。臺灣國立大學一些研究人員對加工中吸盤和薄膜變形進行了有限元分析。這些相關研究為進一步研究和優化吸盤的區域背壓調整功能提供了理論依據。磁浮式拋光工具盤就能很好的適應高精度加工，其優點是拋光區域的工作載荷分布均勻，這樣就可以使拋光壓力和拋光液的分布均勻、拋光墊的局部磨損小以及硅片與拋光墊之間的相對速度一致，這樣即使硅片尺寸的不斷增大，其表面厚度變化誤差值(TTV)增長也不會很大。

發明內容

本發明的目的在于針對現有的拋光過程中，工件工作載荷分布不均勻的技術缺點，提供一種可實現載荷分布完全均勻化的磁浮式拋光工具盤。

本發明設有上支撐軸、圓夾盤、線圈支座、N極磁鐵、S極磁鐵、線圈、拋光盤和下支撐軸；所述拋光盤與支撐軸連接，N極磁鐵和S極磁鐵正對放置在拋光盤兩側；所述線圈設在線圈支座上，線圈支座與拋光盤同心放置，線圈與N極磁鐵和S極磁鐵之間留有空隙，用于夾住工件的圓夾盤置于拋光盤上方。

所述N極磁鐵可采用片狀N極磁鐵，所述S極磁鐵可采用片狀S極磁鐵。

本發明的工作原理如下：

工件用圓夾盤夾住安裝固定于拋光機床的上面，由拋光機床的工作臺旋轉帶動拋光盤轉動，此時拋光盤上的磁鐵便會在線圈上感應出電流，N極磁鐵在“8”字形的線圈中心以下經過，因此“8”字形線圈下半部的磁通量改變比上半部大，感應出電流，產生磁力。“8”字形線圈下半部的磁極與磁鐵的磁極相同，上半部則與之相反，結果是這兩部分的線圈對磁鐵產生的磁力，都有一個向上的分力，把拋光盤懸浮起來，將作用力均勻的作用于上面的工件上，更好地去除工件表面的不平坦加工殘留，縮短拋光時間及簡化拋光工藝過程。由于“8”字形線圈只有在磁鐵運動時才能感應出電流并產生磁性，因此當工件靜止的時候，便不能浮起。其中，與拋光盤聯結的下支撐軸外接機床部件中的電機時，電機是設在安有滑槽的支座上的，這樣當拋光盤浮起時，電機可以在滑槽上向上滑動，實現了拋光盤的磁浮。

本發明主要采用磁浮原理，不需要高精度的平整背襯，通過在工作臺兩側形成的磁場，使工作臺浮在表面，以保證拋光過程中拋光工具盤與工件之間的均勻壓力分布。

拋光中磁浮作用使工作臺浮在表面，以保證拋光過程中拋光工具盤與工件之間的均勻壓力分布。

附圖說明

圖1是本發明實施例的結構組成示意圖。在圖1中，工件1磁浮。

圖2是本發明實施例的電動力懸浮法工作原理圖。

圖3是由本發明實施例延伸得到的當工作臺磁浮時的機構工作原理圖。

以下給出圖1～3中的各主要部件的標記：

1.工件，2.上支撐軸，3.圓夾盤，4.線圈支座，5.N極磁鐵，6.S極磁鐵，7.線圈，8.拋光盤，9.下支撐軸。

具體實施方式

以下實施例將結合附圖對本發明進一步的說明。