CN102166728A - 磁浮式抛光工具盘 - Google Patents

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Abstract

磁浮式抛光工具盘，涉及一种抛光工具。提供一种可实现载荷分布完全均匀化的磁浮式抛光工具盘。设有上支撑轴、圆夹盘、线圈支座、N极磁铁、S极磁铁、线圈、抛光盘和下支撑轴；所述抛光盘与支撑轴连接，N极磁铁和S极磁铁正对放置在抛光盘两侧；所述线圈设在线圈支座上，线圈支座与抛光盘同心放置，线圈与N极磁铁和S极磁铁之间留有空隙，用于夹住工件的圆夹盘置于抛光盘上方。

Description

磁浮式抛光工具盘
技术领域
本发明涉及一种抛光工具，尤其是涉及一种磁浮式抛光工具盘。
背景技术
随着硅片等工件尺寸的增大以及特征线宽的减小，作为目前超精密平整化加工的主要手段——化学机械抛光技术面临着新的挑战：一方面要求经过化学机械抛光工艺加工出的工件，达到亚纳米级表面粗糙度；另一方面为了提高工件利用率，增加芯片产量，还要求在除距工件边缘1mm区域以外的整个工件表面达到亚微米级面型精度([1]孙禹辉，康仁科，郭东明，等.化学机械抛光中的硅片夹持技术[J].半导体技术，2004，29(4)：10-14)。
目前，CMP加工所面临的主要问题是随着工件尺寸的不断增大，其表面厚度变化误差值(TTV)也随之增加。整体厚度误差产生的原因比较复杂，其中主要的影响因素有抛光压力和抛光液的分布不均、抛光垫的局部磨损较快以及硅片与抛光垫之间的相对速度不一致等。这些影响因素中，工作载荷分布不均匀在其中影响最大[1]。日本的Une和Kunyoo([2]UNEA，KUNYOOP，MOCHIDAM，etal.Character-isticsofavacuumpinchuckforArFlaserlithography[J]MicroelectronicEngineering2002，61-62(1-3)：113-121)创造性地提出了一种新型的真空吸盘，这种真空吸盘的平坦化效果比传统的吸盘高几倍，这样高的平整能力来自于其巨大的吸附面积。台湾国立大学一些研究人员对加工中吸盘和薄膜变形进行了有限元分析。这些相关研究为进一步研究和优化吸盘的区域背压调整功能提供了理论依据。磁浮式抛光工具盘就能很好的适应高精度加工，其优点是抛光区域的工作载荷分布均匀，这样就可以使抛光压力和抛光液的分布均匀、抛光垫的局部磨损小以及硅片与抛光垫之间的相对速度一致，这样即使硅片尺寸的不断增大，其表面厚度变化误差值(TTV)增长也不会很大。
发明内容
本发明的目的在于针对现有的抛光过程中，工件工作载荷分布不均匀的技术缺点，提供一种可实现载荷分布完全均匀化的磁浮式抛光工具盘。
本发明设有上支撑轴、圆夹盘、线圈支座、N极磁铁、S极磁铁、线圈、抛光盘和下支撑轴；所述抛光盘与支撑轴连接，N极磁铁和S极磁铁正对放置在抛光盘两侧；所述线圈设在线圈支座上，线圈支座与抛光盘同心放置，线圈与N极磁铁和S极磁铁之间留有空隙，用于夹住工件的圆夹盘置于抛光盘上方。
所述N极磁铁可采用片状N极磁铁，所述S极磁铁可采用片状S极磁铁。
本发明的工作原理如下：
工件用圆夹盘夹住安装固定于抛光机床的上面，由抛光机床的工作台旋转带动抛光盘转动，此时抛光盘上的磁铁便会在线圈上感应出电流，N极磁铁在“8”字形的线圈中心以下经过，因此“8”字形线圈下半部的磁通量改变比上半部大，感应出电流，产生磁力。“8”字形线圈下半部的磁极与磁铁的磁极相同，上半部则与之相反，结果是这两部分的线圈对磁铁产生的磁力，都有一个向上的分力，把抛光盘悬浮起来，将作用力均匀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残留，缩短抛光时间及简化抛光工艺过程。由于“8”字形线圈只有在磁铁运动时才能感应出电流并产生磁性，因此当工件静止的时候，便不能浮起。其中，与抛光盘联结的下支撑轴外接机床部件中的电机时，电机是设在安有滑槽的支座上的，这样当抛光盘浮起时，电机可以在滑槽上向上滑动，实现了抛光盘的磁浮。
本发明主要采用磁浮原理，不需要高精度的平整背衬，通过在工作台两侧形成的磁场，使工作台浮在表面，以保证抛光过程中抛光工具盘与工件之间的均匀压力分布。
抛光中磁浮作用使工作台浮在表面，以保证抛光过程中抛光工具盘与工件之间的均匀压力分布。
附图说明
图1是本发明实施例的结构组成示意图。在图1中，工件1磁浮。
图2是本发明实施例的电动力悬浮法工作原理图。
图3是由本发明实施例延伸得到的当工作台磁浮时的机构工作原理图。
以下给出图1～3中的各主要部件的标记：
1.工件，2.上支撑轴，3.圆夹盘，4.线圈支座，5.N极磁铁，6.S极磁铁，7.线圈，8.抛光盘，9.下支撑轴。
具体实施方式
以下实施例将结合附图对本发明进一步的说明。
参见图1～3，本发明实施例设有上支撑轴2、圆夹盘3、线圈支座4、N极磁铁5、S极磁铁6、线圈7、抛光盘8和下支撑轴9；所述抛光盘8与支撑轴2连接，N极磁铁5和S极磁铁6正对放置在抛光盘8两侧；所述线圈7设在线圈支座4上，线圈支座4与抛光盘8同心放置，线圈7与N极磁铁5和S极磁铁6之间留有空隙，用于夹住工件1的圆夹盘3置于抛光盘8上方。所述N极磁铁5可采用片状N极磁铁，所述S极磁铁6可采用片状S极磁铁。
在本发明实施例中，将工件1放于抛光盘8的上方，抛光盘8与下支撑轴9连接，工件1与上支撑轴2连接，S极磁铁6和N极磁铁5正对放置在抛光盘8的两侧，线圈7设置在线圈支座4上，线圈支座4与抛光盘8同心放置，线圈7与N极磁铁5和S极磁铁6之间留有空隙，工件1用圆夹盘3夹住，置于抛光盘3上方。工件1用圆夹盘3夹住安装固定于抛光机床的上面，由抛光机床的工作台旋转带动抛光盘8转动，此时抛光盘8上的N极磁铁5和S极磁铁6便会在线圈7上感应出电流，N极磁铁5在“8”字形的线圈7中心以下经过，因此“8”字形线圈7下半部的磁通量改变比上半部大，感应出电流，产生磁力。“8”字形线圈7下半部的磁极与N极磁铁5的磁极相同，上半部则与之相反，结果是这两部分的线圈对磁铁产生的磁力，都有一个向上的分力，把抛光盘8悬浮起来，将作用力均匀的作用于上面的工件1上；更好地去除工件表面的不平坦加工残留，缩短抛光时间及简化抛光工艺过程。由于“8”字形线圈7只有在N极磁铁5和S极磁铁6运动时才能感应出电流并产生磁性，因此当工件1静止时，便不能浮起。其中，与抛光盘8连接的下支撑轴9外接机床部件中的电机时，电机是设在安有滑槽的支座上的，这样当抛光盘浮起时，电机可以在滑槽上向上滑动，实现了抛光盘的磁浮。

Claims (2)

1.磁浮式抛光工具盘，其特征在于设有上支撑轴、圆夹盘、线圈支座、N极磁铁、S极磁铁、线圈、抛光盘和下支撑轴；所述抛光盘与支撑轴连接，N极磁铁和S极磁铁正对放置在抛光盘两侧；所述线圈设在线圈支座上，线圈支座与抛光盘同心放置，线圈与N极磁铁和S极磁铁之间留有空隙，用于夹住工件的圆夹盘置于抛光盘上方。
2.如权利要求1所述的磁浮式抛光工具盘，其特征在于所述N极磁铁为片状N极磁铁，所述S极磁铁为片状S极磁铁。
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