CN117260514A - 偏心驱动机构的精确控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种偏心驱动机构的精确控制方法，包括：获取连杆的理论尺寸、连杆的实际长度偏差、转动套与导向杆的理论距离、转动套与导向杆的实际距离偏差；至少利用所述理论尺寸、实际尺寸偏差、理论距离、实际距离偏差，计算所述偏心距的偏差；判断偏差是否超过偏差阈值；若偏差超过偏差阈值，则调整所述理论尺寸、实际尺寸偏差的相关因素、理论距离的相关因素、实际距离偏差的相关因素中的任意一个或多个，以减小偏差。

Description

偏心驱动机构的精确控制方法

技术领域

本发明涉及半导体设备领域，具体涉及一种偏心驱动机构的精确控制方法。

背景技术

自20世纪五六十年代化学气相沉积(CVD)金刚石制备技术问世，并在20世纪80年代获得快速发展以来，探索并应用金刚石材料的优良特性成为可能。首先，作为一种宽禁带半导体材料，金刚石可以用来制备功率器件、光电器件、金刚石基探测器和传感器、微机电和纳机电器件、半导体金刚石异质结等。其次，由于金刚石的传热机制是通过晶格振动传热，碳原子产生振动的量子能量较大，因此金刚石是自然界中热导率最高的物质，在散热领域具有巨大的应用潜力。

当金刚石作为晶圆衬底使用时，要求其表面粗糙度Ra低于3nm，同时具有亚微米级的面型精度，即金刚石表面需要达到超光滑、超平坦和无缺陷的水平，为此，需要使用金刚石抛光机对金刚石表面进行研磨抛光。

现有的金刚石抛光机包括多个压头、抛光盘和偏心驱动机构，压头将金刚石压合在抛光盘上，偏心驱动机构驱动抛光盘进行偏心转动，对金刚石进行抛光。金刚石抛光机由于偏心驱动机构的偏心距是固定的，使得抛光盘的偏心转动形式单一，不具备工艺更换调节或工艺调试功能，而且也无法加工不同尺寸的金刚石晶圆。

为满足不同尺寸晶圆的加工需求，需要设置偏心距可调的偏心驱动机构，然而，针对不同尺寸的金刚石晶圆，需要设置合适的偏心距，具体是通过可调的偏心驱动机构实现偏心距的精确控制。

在理想状态下，根据偏心距调节机构中关键部件的理论尺寸、理论距离等参数，即可得到准确的偏心距数值。但是实际情况下，各种部件的尺寸精密度、配合精密度必然存在误差，在多种误差的共同作用下，可能导致较大的偏心距偏差，由此会降低偏心距调节机构乃至整个抛光机的加工精度。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种偏心驱动机构的精确控制方法，所述偏心驱动机构用于驱动抛光盘进行偏心转动，进而对晶圆衬底进行抛光；所述偏心驱动机构中用于调节固定轴与输出轴的偏心距的关键部件包括转动套、导向杆和连杆，转动套与导向杆的连线、连杆所在直线、偏心距所在直线在同一投影面上的投影形成近似直角三角形，其中一个直角边对应所述偏心距，另一个直角边对应转动套与连杆的距离，斜边对应连杆的长度；

所述方法包括：获取连杆的理论尺寸、连杆的实际长度偏差/>、转动套与导向杆的理论距离/>、转动套与导向杆的实际距离偏差/>；至少利用所述理论尺寸/>、实际尺寸偏差、理论距离/>、实际距离偏差/>，计算所述偏心距的偏差/>；判断偏差/>是否超过偏差阈值；若偏差/>超过偏差阈值，则调整所述理论尺寸/>、实际尺寸偏差/>的相关因素、理论距离的相关因素、实际距离偏差/>的相关因素中的任意一个或多个，以减小偏差/>。

可选地，计算所述偏心距的偏差，包括：根据所述近似直角三角形的表达式，得到所述偏心距的数学模型/>；针对所述数学模型进行微分以确定所述偏心距的偏差/>的计算方式。

可选地，利用如下方式计算所述偏心距的偏差：。

可选地，利用如下方式计算所述偏心距的偏差：

,

其中表示两个所述直角边的垂直度误差和/或温度变形引起的尺寸偏差。

可选地，获取连杆20的实际尺寸偏差，包括：获取连杆尺寸引起的偏差分量/>和连杆温度变形引起的偏差分量/>；根据偏差分量/>和偏差分量/>确定实际尺寸偏差/>。

可选地，偏差分量是基于对连杆的尺寸测量结果所得到的常量；/>是根据测量环境下的温度偏差/>、理论尺寸/>和膨胀系数/>计算出的量。

可选地，所述偏心驱动机构包括丝杆，用于通过若干尺寸链逐级传递调节理论距离，所述丝杆在理想状态下与所述固定轴为同轴状态；

获取实际距离偏差，包括：获取丝杆导程误差引起的偏差分量/>、丝杆回程误差引起的偏差分量/>、丝杆与所述固定轴的角度误差引起的偏差分量/>、尺寸链传递误差引起的偏差分量/>； 根据偏差分量/>、偏差分量/>、偏差分量/>和偏差分量/>计算距离偏差/>。

可选地，偏差分量和偏差分量/>为常量；偏差分量/>是设针对同一位置，丝杆顺时针旋转得到的距离实际值/>、逆时针旋转得到的距离实际值/>所得到的量； 偏差分量/>是根据角度误差/>和所述理论距离/>计算出的量。

可选地，获取两个所述直角边的垂直度误差，包括：获取两个直角边的角度偏差；利用所述理论距离/>和角度偏差/>计算垂直度误差/>。

可选地，所述温度变形引起的尺寸偏差是根据测量环境下的温度偏差/>、所述理论尺寸/>、所述理论距离/>和膨胀系数/>计算出的量。

相应地，本发明还提供一种偏心驱动机构的精确控制设备，包括：处理器以及与所述处理器连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述处理器执行的指令，所述指令被所述处理器执行，以使所述处理器执行上述偏心驱动机构的精确控制方法。

根据本发明实施例提供的偏心驱动机构的精确控制方法，通过获取用于调节偏心距的关键部件的理论尺寸和理论距离，以及尺寸偏差和距离偏差，精确计算偏心距的偏差，由此确定给定参数下的偏心驱动机构的加工精度是否满足生产相关要求，对于偏心距偏差过大的情况，通过调整与理论尺寸和理论距离以及造成尺寸偏差和距离偏差的相关因素，以缩小偏心距偏差，直至该偏差小于给定阈值，由此可以提高偏心驱动机构的加工精度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的实施例中提供的抛光机的一种具体实施方式的立体图；

图2为图1的主视剖视图；

图3为本发明的实施例中提供的偏心驱动机构的一种具体实施方式的立体图；

图4为图3的主视图；

图5为图4的剖视图；

图6为图3的左视图；

图7为图6的剖视图；

图8为本发明的实施例中用于计算偏心距偏差的结构示意图。

附图标记说明：

1、机架；2、驱动轴；3、晃动板；4、抛光盘；5、旋转驱动件；6、调节驱动件；7、固定轴；9、丝杆；10、丝母；11、滑动套；12、转动套；13、第一转动部；14、第二转动部；15、调节座；16、滑块；17、导向杆；18、第一弹性件；19、输出轴；20、连杆；21、导向键；22、第一传动轮；23、第二传动轮；24、上固定座；25、下固定座；26、第二弹性件；27、第一止推轴承；28、压合部；29、滚针轴承；30.第二止推轴承。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

本实施例提供的偏心驱动机构，用于对金刚石晶圆进行抛光的抛光机。具体的，用于对抛光机的抛光盘4进行偏心旋转驱动。

如图1、图2所示，为本实施例提供的偏心驱动机构应用于抛光机上的一种具体实施方式。所述抛光机包括：机架1，所述机架1上穿设有驱动轴2，所述驱动轴2通过晃动板3连接在偏心驱动机构的输出轴19上，所述偏心驱动机构的输出轴19驱动所述晃动板3晃动，所述驱动轴2上连接有抛光盘4，通过所述抛光盘4用于对晶圆进行抛光。

如图1、图2所示，在本实施例中，所述机架1上安装有对称的两个偏心驱动机构，所述机架1上安装有旋转驱动件5和调节驱动件6，所述旋转驱动件5通过传动皮带与两个偏心驱动机构的转动套12连接，所述调节驱动件6通过传动皮带与两个偏心驱动机构的驱动件连接。也就是说，所述旋转驱动件5通过传动皮带用于驱动两个偏心驱动机构的转动套12进行同步旋转，从而使两个偏心驱动机构同时对晃动板3进行偏心驱动；所述调节驱动件6通过传动皮带用于驱动两个偏心驱动机构的驱动件同步移动，从而使两个偏心驱动机构同步对偏心距进行调整。

当然，这并不是限制性的，以上是基于所述偏心驱动机构的驱动件通过旋转的方式调节偏心距而进行设置的。在一些实施方式中，所述偏心驱动机构的驱动件通过伸缩的方式调节偏心距，此时，所述调节驱动件6可为电动推杆、伸缩气缸等。

如图3-7所示，为本实施例提供的偏心驱动机构的一种具体实施方式，包括：固定轴7、滑动套11、转动套12、调节座15和连杆20。所述固定轴7的中心穿设有驱动件，所述固定轴7的侧壁上具有沿轴线方向延伸的开槽；所述滑动套11套设在所述固定轴7外、并通过所述开槽与所述驱动件连接；所述转动套12可转动地安装在所述滑动套11上；所述调节座15安装在所述固定轴7上，所述调节座15上具有导向结构，所述导向结构的导向方向与所述固定轴7的轴线不平行，所述导向结构上安装有与所述固定轴7偏心设置的输出轴19；所述连杆20的一端转动连接在所述转动套12上，所述连杆20的另一端转动连接在所述输出轴19上，当所述转动套12转动时带动所述输出轴19进行偏心旋转；当所述驱动件驱动所述转动套12沿所述开槽滑动时，所述连杆20带动所述输出轴19在所述导向结构上滑动，从而调节所述固定轴7与所述输出轴19之间的偏心距。

需要说明的是，所述驱动件在所述固定轴7内用于驱动所述滑动套11沿着固定轴7的轴线方向进行驱动，具体的，所述驱动件可通过直线移动的方式直接驱动，也可通过旋转的方式进行间接驱动。例如，所述驱动件可为电动推杆、油缸或气缸等直线驱动件，所述驱动件的驱动端与所述滑动套11直接连接，从而驱动所述滑动套11沿着所述固定轴7的轴线方向进行移动；或者，所述驱动件可为丝杆9，所述丝杆9上旋拧有丝母10，所述丝母10与所述滑动套11连接，所述驱动件的丝杆9通过旋转带动丝母10沿着固定轴7的轴线进行移动，从而驱动所述滑动套11沿着所述固定轴7的轴线方向进行移动。

另外，在本实施方式中，所述固定轴7的侧壁上沿轴线方向延伸的开槽，一方面用于避让滑动套11与驱动件的连接点的滑动，另一方面用于阻止滑动套11相对固定轴7的旋转。也就是说，通过所述开槽的设置，形成所述滑动套11沿固定轴7的轴线进行滑动到导向槽。另外，作为一种可替换实施方式，也可以不依靠所述固定轴7上的开槽进行导向，可以将滑动套11的内部设置为内多边形，将固定轴7的外壁设置为与所述滑动套11相配合的外多边形，将滑动套11套设在固定轴7上之后自然不能转动，从而仅能够沿着固定轴7的轴线方向进行滑动移动。

另外，在本实施方式中，所述导向结构的导向方向与所述固定轴7的轴线垂直，从而可以更快的对导向结构上的输出轴19的偏心距进行调整。当然，这并不是限制向的，所述导向结构的导向方向还可以是与所述固定轴7的轴线不平行的其他方向，例如，可以相对所述固定轴7的轴线向上或向下倾斜导向等，如此设置，可延长对导向结构上的输出轴19进行偏心距调整的距离，从而提高对输出轴19进行偏心距调整的精度。

本实施例提供的偏心驱动机构，通过转动套12的转动能够驱动输出轴19相对固定轴7进行偏心旋转，通过转动套12的上下滑动，能够调节输出轴19相对固定轴7的偏心距，从而适应对多种不同尺寸的晶圆的加工。

如图3-7所示，本实施例提供的偏心驱动机构中，所述转动套12包括沿所述固定轴7的轴线方向滑动设置的两部分，其中第一转动部13通过轴承安装在所述固定轴7上，第二转动部14在周向上与所述第一转动部13限位连接，以使第二转动部14相对所述第一转动部13能够沿所述固定轴7的轴线方向进行滑动，所述第一转动部13用于与旋转驱动件5连接，从而通过所述第一转动部13带动所述第二转动部14旋转。具体的，所述第一转动部13套设在所述第二转动部14的外部，所述第一转动部13的内侧壁上设置有沿所述固定轴7的轴线方向延伸的第一限位槽，所述第二转动部14的外侧壁上设置有与所述第一限位槽相对应的第二限位槽，在所述第一限位槽和所述第二限位槽之间设置有导向键21。装配时，先将导向键21嵌入到转动套12第二转动部14的第二限位槽内，然后将转动套12第一转动部13套设在第二转动部14上，并使第一转动部13的第一限位槽与导向键21的露出部分配合，从而实现转动套12的第一转动部13和第二转动部14的周向限位配合。当然，这并不是限制性的，所述第一转动部13和第二转动部14之间的周向限位还可以采用其他结构，例如，所述第一转动部13具有内多边形结构，所述第二转动部14具有外多边形结构，将所述第一转动部13的内多边形结构套设在第二转动部14的外多边形结构上，即可实现第一转动部13和第二转动部14的周向限位。

如图3、图5所示，所述转动套12的第一转动部13上设置有用于与所述旋转驱动件5连接的第一传动轮22，所述第一传动轮22上具有适于与传动带配合的外齿，通过该外齿与传动带同步配合，可实现通过传动带同步驱动第一传动轮22转动。另外，作为一种可替换实施方式，所述第一传动轮22也可以是光轮结构，通过该光轮结构与传动带配合，也可以实现对第一传动轮22的旋转驱动。

如图5、图7所示，本实施例提供的偏心驱动机构中，所述驱动件包括：丝杆9和丝母10，所述丝杆9转动设置在所述固定轴7内，所述丝杆9的底端伸出所述固定轴7后用于与调节驱动件6连接，所述丝母10螺纹连接在所述丝杆9上、并与所述滑动套11连接。具体的，所述丝杆9的两端分别通过轴承安装在固定轴7内，从而使丝杆9在固定轴7内能够稳定旋转。所述丝母10在固定轴7内被周向限制，使所述丝杆9旋转时，能够驱动所述丝母10沿着固定轴7的轴线方向进行移动，从而带动与轴线连接的滑动套11进行移动。具体的，所述固定轴7的侧壁上具有沿轴线方向延伸的开槽，所述滑移套与丝母10连接时穿过该开槽，通过该开槽用于限制所述滑移套和所述丝母10的转动，使所述丝母10在丝杆9的旋转下仅能够沿着固定轴7的轴线方向进行移动。进一步的，所述开槽具有对称的两个，可稳定、平衡的对丝母10的周向进行限制。

如图7所示，所述滑动套11与所述丝母10之间可通过卡接连接，也可以通过紧固件进行锁紧连接，或者通过螺纹结构进行连接等。

如图3、图5所示，所述丝杆9的底端连接有用于与所述调节驱动件6连接的第二传动轮23，所述第二传动轮23上具有适于与传动带进行同步传动的外齿，通过该外齿与传动带配合，可通过传动带对第二传动轮23进行同步传动。

如图3、图4所示，本实施例提供的偏心驱动机构中，所述导向结构包括：导向杆17和滑块16，所述滑块16滑动设置在所述导向杆17上，所述输出轴19安装在所述滑块16上。具体的，所述导向杆17垂直于固定轴7的轴线设置，所述滑块16在所述导向杆17上滑动从而调整与固定轴7的轴线的偏心距。进一步的，所述导向杆17上套设有第一弹性件18，所述第一弹性件18具有驱动所述滑块16朝向一端偏移的弹性力，从而使所述连杆20保持倾斜。通过该第一弹性件18的设置，可避免滑块16滑动至与固定轴7的轴线同心的死点位置，使滑块16仅能在固定轴7的轴线的一侧进行滑动。当然，也可以采用其他方式阻挡滑块16，例如，可通过挡块阻挡滑块16朝向固定轴7的轴线的另一侧进行滑动等。另外，在本实施方式中，所述导向杆17具有并列设置的两根，通过多个导向杆17可提高对滑块16进行导向的平稳性。所述连杆20具有对称设置在所述调节座15两侧的两个，通过两个连杆20同时驱动滑块16沿着导向杆17移动，可提高对滑块16进行驱动的稳定性，并且，通过两个连杆20共同作用，驱动调节座15进行旋转，可提高对调节座15旋转的稳定性。需要说明的是，在本实施方式中，所述输出轴19和所述滑块16为一体成型，当然，这并不是限制性的，在一些实施方式中，所述输出轴19和所述滑块16可以单独成型，然后再进行连接，具体连接方式可以是焊接连接，或者通过螺纹连接等方式。

如图3、图5所示，本实施例提供的偏心驱动机构中，所述输出轴19的上端连接有压紧机构，通过所述压紧机构将所述输出轴19固定在晃动板3上。也就是说，将晃动板3安装到输出轴19后，通过压紧机构对输出轴19上的晃动板3进行轴向限位，避免晃动板3从输出轴19的上端脱出。具体的，所述压紧机构包括滑动套11接在所述输出轴19上的上固定座24和下固定座25，所述上固定座24和所述下固定座25之间抵接有第二弹性件26，所述下固定座25的下方连接所述晃动板3，所述输出轴19的上端连接有第一止推轴承27，所述第一止推轴承27与所述上固定座24连接，所述输出轴19的上端还具用于抵接所述第一止推轴承27的压合部28。也就是说，将晃动板3套设在输出轴19上后，将上固定座24、下固定座25和第二弹性件26组合体套设在输出轴19上并抵接在晃动板3的上方，然后再将第一止推轴承27抵接在最上方的上固定座24上，再将输出轴19的上端连接有压合部28，通过压合部28在输出轴19的上端形成阻挡；使用时，所述输出轴19进行偏心旋转，所述晃动板3相对所述输出轴19进行旋转晃动，在晃动板3的上方，所述上固定座24、下固定座25和第二弹性件26的组合体对晃动板3形成向下的弹性抵压，所述上固定座24、下固定座25和第二弹性件26的上方抵接在第一止推轴承27上，从而使所述上固定座24、下固定座25和第二弹性件26的组合体能够跟随晃动板3进行同步转动，在第一止推轴承27的上方通过压合部28进行轴向限位，以阻挡第一止推轴承27脱出输出轴19。具体的，所述压合部28可通过紧固件锁紧在输出轴19的顶端。

另外，所述输出轴19与所述晃动板3之间设有滚针轴承29，通过所述滚针轴承29用于提高晃动板3在输出轴19上相对转动时的稳定性。所述滚针轴承29的底部设有支撑板，所述支撑板用于支撑套设在滚针轴承29上的晃动板3，所述支撑板通过第二止推轴承30安装在输出轴19上，从而使所述支撑板在对晃动板3进行支撑时，所述支撑板还能够相对输出轴19进行旋转。

本发明实施例提供一种针对上述实施例在偏心驱动机构的精确控制方法，本方法涉及到调节固定轴7与输出轴19的偏心距的关键部件，具体涉及转动套12、导向杆17和连杆20。

如图8所示，转动套12与导向杆17的连线、连杆20所在直线、偏心距所在直线在同一投影面上的投影形成近似直角三角形，其中一个直角边对应偏心距，另一个直角边对应转动套12与连杆20的距离/>，斜边对应连杆20的长度/>。根据勾股定理可知/>，在忽略偏差的情况下三者符合此关系式。而实际情况是三者均存在偏差，所以将投影组成的形状称为近似直角三角形。

本方法的目的在于验证给定参数下的偏心驱动机构所产生的偏心距偏差是否满足相关规范的要求，也即求出给定参数下的偏心距偏差，并判断其是否小于偏差阈值。

本实施例的方法可以由计算机或服务器等电子设备执行，包括如下步骤：

S1，获取连杆20的理论尺寸、连杆20的实际长度偏差/>、转动套12与导向杆17的理论距离/>、转动套12与导向杆17的实际距离偏差/>。其中理论尺寸/>是标称值或称为给定值，实际长度偏差/>是需要根据相关因素计算的值，相关因素有多种，例如工件本身的尺寸偏差、给定工作温度下的膨胀等等，本方法可以采纳其中若干种因素或全部因素计算偏差。

根据上述实施例中可知转动套12与导向杆17的距离是一个可调的量，在本方法中获取的理论距离是某一静态下预期的数值，而实际距离偏差/>是指由于相关因素导致的实际的距离与该理论距离的偏差，同样需要根据相关因素进行计算，相关因素有多种，例如相关工件本身的尺寸偏差、给定工作温度下的膨胀等等，本方法可以采纳其中若干种因素或全部因素计算/>。

S2，至少利用理论尺寸、实际尺寸偏差/>、理论距离/>、实际距离偏差/>，计算偏心距的偏差/>。具体可以基于近似三角形的数学模型来计算偏差/>，本步骤至少包括两种可选的具体实施例。

在第一实施例中，根据近似直角三角形的表达式，得到偏心距的数学模型/>。针对该数学模型进行微分以确定偏心距的偏差/>的计算方式：

,

在第二实施例中，引入更多的相关因素，从而在的计算式中引入更多偏差。具体地，理想情况下，导向杆17和输出轴19应处于垂直状态，然而由于实际的安装偏差或工件偏差，二者之间可能不完全垂直，也即存在一定角度偏差/>，此角度偏差会对偏心距b产生影响，记为垂直度误差/>。关于垂直度误差/>，根据导向杆17和输出轴19的垂直关系可以确定如下关系：

,

上式中，a（转动套12与导向杆17的连线）与b（偏心距所在直线）之间的夹角小于90°为正，大于90°为负。通常情况下，导柱和输出轴的角度偏差不高于2°，由此/>可近似表示为

,

由此在计算时还可以引入/>。

由于环境温度的影响，会导致连杆20和丝杆9发生温度变形，最终影响到偏心距的调节，将温度变形引起的尺寸偏差记为。作为举例，可以按照如下方式计算温度变形引起的偏差分量/>：

,

为连杆20和丝杆9的线膨胀系数，/>为测量过程中温度偏差。在计算/>时还可以引入/>。

根据近似直角三角形的表达式，得到偏心距的数学模型/>，然后考虑引入上述/>和/或/>，可以确定所述偏心距的偏差/>的计算方式：

,

上式中n为1或2，即可以采用中的任一个或者全部采用。

S3，判断偏差是否超过偏差阈值。若偏差/>超过偏差阈值则执行步骤S4，否则表示偏心驱动机构符合相关规范要求，其加工精度能够满足使用需求。

S4，调整理论尺寸、实际尺寸偏差/>的相关因素、理论距离/>的相关因素、实际距离偏差/>的相关因素中的任意一个或多个，以减小偏差/>。具体地，如果计算出的偏差/>超过偏差阈值，表示偏心驱动机构的偏差过大，其加工精度不能满足使用需求，因此需要对相关因素进行改进。相关因素包括多种，在具体实施时可以调整其中的任一种或多种，采用优化算法，以偏差/>小于阈值为目标搜索优化方案；或者根据实际情况中的改进成本、难度，选择合适的因素进行改进。

作为举例，实际尺寸偏差和实际距离偏差/>具体是根据一个或多个影响因素所计算出的数值，二者的大小影响到最终的偏差/>的大小，/>和/>的数值越大则/>越大，呈正相关关系。当/>超过偏差阈值时，可以从/>和/>中确定数值更大的一个偏差，进而确定相应的影响因素，根据该影响因素与偏差值大小的关系，以减小偏差值为目标调整影响因素，使得/>或/>被减小，从而减小/>。

上述影响因素包括但不限于相关部件的位置关系（如两个部件的垂直度、距离）以及尺寸（如长度、高度）。

更具体地，在引入了垂直度误差的实施例中，假设/>大于偏差阈值，且其中是最大的分量，根据上述实施例可知，/>对应的影响因素是导向杆17和输出轴19的垂直度，为了减小/>则可以调节该垂直度。

本发明实施例提供的精确控制方法可以应用于偏心驱动机构的设计阶段，针对给定的设计方案计算其偏差并调整相关影响因素，从而优化设计方案；同时本方法也可以针对已有产品进行计算，验证其偏差是否符合生产相关要求，从而协助优化已有产品。

下面提供若干上述步骤S1中实际长度偏差、实际距离偏差/>的实施例。

在一个实施例中，获取连杆20的实际尺寸偏差，包括：

获取连杆尺寸引起的偏差分量和连杆温度变形引起的偏差分量/>。根据偏差分量/>和偏差分量/>确定实际尺寸偏差/>。作为举例，可以采用如下计算方式：

,

此计算式并非唯一可行方案，比如至少还可以在上式的基础上为和/>赋予不同的权重，或者采用计算平均值、加权平均的方式计算/>。

进一步地，偏差分量是基于对连杆的尺寸测量结果所得到的常量。在具体实施例中，连杆20的理论长度/>为130mm，转动套12与导向杆17的理论距离/>的调节范围为120-130mm。调节杆的尺寸误差为/>，服从均匀分布，该误差可通过重复性测量或更高精度的测量标准获取（如量块），由于连杆尺寸引起的偏差分量/>可表示为

,

进一步地，是根据测量环境下的温度偏差/>、理论尺寸/>和膨胀系数/>计算出的量。

在测量过程中，由于环境温度的影响，会导致连杆20发生温度变形，从而影响偏心距的调节。作为举例，可以按照如下方式计算由于温度变形引起的偏差分量：

,

其中，为连杆20线膨胀系数，/>为测量过程中温度偏差。

关于实际距离偏差，根据偏心驱动机构的结构实施例可知，丝杆9通过丝母等若干尺寸链逐级传递调节理论距离/>，丝杆9在理想状态下与固定轴7为同轴状态。因此计算时至少需要考虑丝杆9所引起的偏差分量。

在一个实施例中，获取实际距离偏差包括：获取丝杆导程误差引起的偏差分量、丝杆回程误差引起的偏差分量/>、丝杆与固定轴的角度误差引起的偏差分量/>、尺寸链传递误差引起的偏差分量/>；根据偏差分量/>、偏差分量/>、偏差分量/>和偏差分量/>计算距离偏差/>。作为举例，可以采用如下计算方式：

,

此计算式并非唯一可行方案，比如至少还可以在上式的基础上为~/>赋予不同的权重，或者采用计算平均值、加权平均的方式计算/>。

进一步地，关于偏差分量。在具体实施例中，丝杆9的等级为P5，其行程为300mm，精度为0.023mm，由此可知，由于该丝杠导程误差引起的偏差分量/>为常量：

,

偏差分量，是针对同一位置丝杆顺时针旋转得到的距离实际值/>、逆时针旋转得到的距离实际值/>所得到的量。在偏心距调节的过程中，针对某一偏心距位置，可分别通过对丝杆9顺时针正转和逆时针反转进行获取。如需调节偏心距为20mm，可从偏心距0调节到20mm，也可从偏心距50mm调节到20mm。但是在丝杆9顺时针和逆时针旋转过程中，所调节的偏心距不一定完全相同，由此产生回程误差。

设针对同一位置，丝杠顺时针旋转得到的转动套与导柱间距为, 逆时针旋转得到的转动套与导柱间距为/>，可以采用如下方式计算/>：

,

偏差分量，是根据角度误差/>和理论距离/>计算出的量。由受安装偏差的影响，丝杆9和固定轴7之间并不总是处于绝对同轴状态。当丝杆9产生安装的垂直度误差时，此时丝杆9的实际导程和转动套12与导向杆17实际移动的间距之间存在偏差。该偏差为阿贝误差。根据阿贝误差的定义，可以按照如下方式计算丝杆与固定轴的角度误差引起的偏差分量/>：

,

其中为丝杆9的垂直度误差。

偏差分量为常量，丝杆9产生的位移通过丝母、导向件、滑动套多个尺寸链进行传递，在测量尺寸链传递的过程中，受各个部件自身装配偏差、零件刚度等因素的影响，各尺寸链实际移动的距离与理想移动距离之间存在一定偏差。各尺寸链引起的偏差保守估计为0.01mm，则由于尺寸链传递误差引起的转动套与导柱的距离偏差/>。

当大于偏差阈值，可以从上述实施例中的/>~/>对应的影响因素中确定可调的影响因素，并根据可调影响因素与/>~/>的关系（计算式），以减小偏差分量的数值为目标，对可调影响因素进行修正，最终减小/>。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种偏心驱动机构的精确控制方法，其特征在于，所述偏心驱动机构用于驱动抛光盘进行偏心转动，进而对晶圆衬底进行抛光；所述偏心驱动机构中用于调节固定轴（7）与输出轴（19）的偏心距的关键部件包括转动套（12）、导向杆（17）和连杆（20），转动套（12）与导向杆（17）的连线、连杆（20）所在直线、偏心距所在直线在同一投影面上的投影形成近似直角三角形，其中一个直角边对应所述偏心距，另一个直角边对应转动套（12）与连杆（20）的距离，斜边对应连杆（20）的长度；

所述方法包括：

获取连杆（20）的理论尺寸、连杆（20）的实际长度偏差/>、转动套（12）与导向杆（17）的理论距离/>、转动套（12）与导向杆（17）的实际距离偏差/>；

至少利用所述理论尺寸、实际尺寸偏差/>、理论距离/>、实际距离偏差/>，计算所述偏心距的偏差/>；

判断偏差是否超过偏差阈值；

若偏差超过偏差阈值，则调整所述理论尺寸/>、实际尺寸偏差/>的相关因素、理论距离/>的相关因素、实际距离偏差/>的相关因素中的任意一个或多个，以减小偏差/>。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，计算所述偏心距的偏差，包括：

根据所述近似直角三角形的表达式，得到所述偏心距的数学模型；

针对所述数学模型进行微分以确定所述偏心距的偏差的计算方式。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于， 利用如下方式计算所述偏心距的偏差：

。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于， 利用如下方式计算所述偏心距的偏差：

,

其中表示两个所述直角边的垂直度误差和/或温度变形引起的尺寸偏差。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其特征在于，获取连杆（20）的实际尺寸偏差，包括：

获取连杆尺寸引起的偏差分量和连杆温度变形引起的偏差分量/>；

根据偏差分量和偏差分量/>确定实际尺寸偏差/>。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，偏差分量是基于对连杆的尺寸测量结果所得到的常量；/>是根据测量环境下的温度偏差/>、理论尺寸/>和膨胀系数/>计算出的量。

7.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其特征在于，所述偏心驱动机构包括丝杆（9），用于通过若干尺寸链逐级传递调节理论距离，所述丝杆（9）在理想状态下与所述固定轴为同轴状态；

获取实际距离偏差，包括：

获取丝杆导程误差引起的偏差分量、丝杆回程误差引起的偏差分量/>、丝杆与所述固定轴的角度误差引起的偏差分量/>、尺寸链传递误差引起的偏差分量/>；

根据偏差分量、偏差分量/>、偏差分量/>和偏差分量/>计算距离偏差/>。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，偏差分量和偏差分量/>为常量；

偏差分量是设针对同一位置，丝杆顺时针旋转得到的距离实际值/>、逆时针旋转得到的距离实际值/>所得到的量；

偏差分量是根据角度误差/>和所述理论距离/>计算出的量。

9.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，获取两个所述直角边的垂直度误差，包括：

获取两个直角边的角度偏差；

利用所述理论距离和角度偏差/>计算垂直度误差/>。

10.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述温度变形引起的尺寸偏差是根据测量环境下的温度偏差/>、所述理论尺寸/>、所述理论距离/>和膨胀系数/>计算出的量。