CN117260515B - 抛光机的动态联动控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种抛光机的动态联动控制方法，包括：获取所述两个偏心驱动机构的幅度偏差分量、角速度偏差分量、初相位偏差分量；根据幅度偏差分量、角速度偏差分量、初相位偏差分量计算所述传动皮带不同步转动引起的偏差；根据所述晃动板的受力和尺寸信息计算所述晃动板的形变引起的偏差；根据所述晃动板与所述驱动轴的接触面的形变量计算赫兹接触引起的偏差；根据所述传动皮带不同步转动引起的偏差、所述晃动板的形变引起的偏差和所述赫兹接触引起的偏差计算抛光机的偏心距偏差；判断偏心距偏差是否超过偏差阈值；若偏心距偏差超过偏差阈值，则调整所述传动皮带、所述晃动板、所述驱动件中的任意一个或多个，以减小偏心距偏差。

Description

抛光机的动态联动控制方法

技术领域

本发明涉及半导体设备领域，具体涉及一种抛光机的动态联动控制方法。

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，根据抛光机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，由此会降低抛光机的加工精度。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种抛光机的动态联动控制方法，所述抛光机包括机架，所述机架上穿设有驱动轴，所述驱动轴通过晃动板连接在偏心驱动机构的输出轴上，所述偏心驱动机构的输出轴驱动所述晃动板晃动，所述驱动轴上连接有抛光盘，所述抛光盘用于对晶圆进行抛光；

所述机架上安装有对称的两个偏心驱动机构、旋转驱动件和调节驱动件，所述旋转驱动件通过传动皮带与两个偏心驱动机构的转动套连接，所述调节驱动件通过传动皮带与两个偏心驱动机构的驱动件连接；所述旋转驱动件通过传动皮带驱动两个偏心驱动机构的转动套进行同步旋转，从而使两个偏心驱动机构同时对晃动板进行偏心驱动；所述调节驱动件通过传动皮带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；

所述方法包括：获取所述两个偏心驱动机构的幅度偏差分量、角速度偏差分量、初相位偏差分量/>；根据幅度偏差分量/>、角速度偏差分量/>、初相位偏差分量计算所述传动皮带不同步转动引起的偏差/>；根据所述晃动板的受力和尺寸信息计算所述晃动板的形变引起的偏差/>；根据所述晃动板与所述驱动轴的接触面的形变量计算赫兹接触引起的偏差/>；根据所述传动皮带不同步转动引起的偏差/>、所述晃动板的形变引起的偏差/>和所述赫兹接触引起的偏差/>计算抛光机的偏心距偏差/>；

判断偏心距偏差是否超过偏差阈值；若偏心距偏差/>超过偏差阈值，则调整所述传动皮带、所述晃动板、所述驱动件中的任意一个或多个，以减小偏心距偏差/>。

可选地，获取所述两个偏心驱动机构的幅度偏差分量，包括：

获取所述两个偏心驱动机构的标称量程A和所述两个偏心驱动机构的实际量程、/>；

计算幅度偏差分量。

可选地，获取角速度偏差分量，包括：

基于所述两个偏心驱动机构的所述驱动件的转动速度偏差，生成所述两个偏心驱动机构的时间-合成振幅曲线数据；

利用所述时间-合成振幅曲线数据中的N个数据点计算均方根误差；

利用均方根误差和N计算角速度偏差分量/>。

可选地，获取初相位偏差分量，包括：

基于所述两个偏心驱动机构的所述驱动件的初始相位偏差或者启动时间偏差，生成时间-合成振幅曲线数据；

利用所述时间-合成振幅曲线数据中的N个数据点计算均方根误差；

利用均方根误差和N计算初相位偏差分量/>。

可选地，利用如下方式计算所述传动皮带不同步转动引起的偏差：

。

可选地，根据所述晃动板的受力和尺寸信息计算所述晃动板的形变引起的偏差，包括：

获取所述两个偏心驱动机构的输出轴的间距、所述晃动板与所述输出轴的接触面积/>及其受到的平均力/>；

利用间距、接触面积/>及平均力/>计算/>。

可选地，利用如下方式计算：

,

其中为所述晃动板的杨氏模量。

可选地，根据所述晃动板与所述驱动轴的接触面的形变量计算赫兹接触引起的偏差，包括：

利用所述晃动板的杨氏模量和所述驱动轴的杨氏模量/>以及晃动板的泊松比和驱动轴的泊松比/>，计算等效杨氏模量/>；

利用等效杨氏模量、处于接触状态时所述晃动板的轴向半径/>、所述晃动板和所述驱动轴接触时的作用力/>，计算形变量/>；

利用形变量计算偏差/>。

可选地，根据如下方式计算等效杨氏模量：

。

可选地，利用如下方式计算形变量：

。

相应地，本发明还提供一种抛光机的动态控制设备，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抛光机的动态联动控制方法。

根据本发明实施例提供的抛光机的动态联动控制方法，在计算偏心距的偏差时，同时引入了传动皮带不同步转动引起的偏差、晃动板的形变引起的偏差、赫兹接触引起的偏差，综合这些偏差精确计算偏心距的偏差，由此确定给定参数下的抛光机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，通过调整与传动皮带、晃动板、驱动件中的状态，以缩小偏心距偏差，直至该偏差小于给定阈值，由此可以提高抛光机的加工精度。

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抛光机在一种状态下的振幅曲线数据；

图9为本发明的实施例中抛光机在另一种状态下的振幅曲线数据。

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抛光机的动态联动控制方法，目的在于验证给定参数下的抛光机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。

对应如图1、2所示抛光机，本实施例提供的方法涉及其中的传动皮带、晃动板和驱动件。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，获取两个偏心驱动机构的幅度偏差分量、角速度偏差分量/>、初相位偏差分量/>。

关于幅度偏差分量，偏心距驱动机构的幅度（或称为振幅）即为偏心距的最大量程，抛光机中的两个偏心距驱动机构的标称值（或称为理论值）相同，但实际的最大量程可能与标称值不符，且两个实际最大量程也不相等。

在一个实施例中，根据最大量程的标称值与实际值的差异即可计算的值，例如，A为标称量程 (偏心机构所能达到的最大距离)，/>为其中一个偏心距驱动机构的实际最大量程、/>为另一个偏心距驱动机构的实际最大量程。

在另一实施例中，计算、/>的均值/>，该偏差可表示为：。

关于角速度偏差分量，当两个偏心距驱动机构的驱动件（主要涉及丝杆9）的转动速度不同步时，会产生同步转动偏差，该偏差主要源于传动过程中，由于节距误差等因素导致的驱动件转动速度不同，进而导致角速度出现差异，角速度的差异最终会使得抛光机的实际偏心距（即两个偏心距驱动机构的合成偏心距）与理论偏心距之间出现偏差，该偏差可作为角速度偏差分量/>，或者基于此偏差计算出角速度偏差分量/>。

初相位偏差分量，当两个偏心距驱动机构的驱动件（例如丝杆9）启动的时间不同步，或者初始位置不同时，会产生同步转动偏差，同步转动偏差最终会使得抛光机的偏心距（即两个偏心距驱动机构的合成偏心距）与理论偏心距之间出现偏差，该偏差可作为初相位偏差分量/>，或者基于此偏差计算出初相位偏差分量/>。

S2，根据幅度偏差分量、角速度偏差分量/>、初相位偏差分量/>计算传动皮带不同步转动引起的偏差/>。具体地，在步骤S1中所获取的三种偏差分量均与传动皮带的同步带动方式有关，综合这三种偏差分量可以计算出一个总的偏差/>，作为举例可以利用如下方式进行计算：

。

需要说明的是，此计算方式并非唯一可用方式，比如还可以按照如下方式进行计算：

。

S3，根据晃动板的受力和尺寸信息计算晃动板的形变引起的偏差。根据上述实施例中的抛光机结构可知，晃动板3一端连接在驱动轴2上，另一端连接在输出轴19上。在驱动件转动过程中，丝杆9带动输出轴19平动，而输出轴19又带动晃动板3进行左右平动，晃动板3进一步带动驱动轴2实现平动。在理想状态下，两个偏心距驱动机构的丝杆9转动同步时，驱动轴2两侧的输出轴19之间的间距保持不变，晃动板3的平动同样是同步的。

然而当两个丝杆9转动不同步时，两侧晃动板3的变化不再保持同步，此时两个输出轴19之间的间距发生改变。而由于两侧晃动板3又与驱动轴2固定连接，因此进一步引起晃动板3产生轴向的拉伸与压缩形变。

具体地，在同步转动过程中，当角速度偏差导致的位移偏差达到一定阈值时，此时两驱动轴2与晃动板3之间的应力最大，传送带应力同样最大。此时即可计算晃动板3由于轴向拉伸或者压缩所导致的最大变形。

该形变量也可通过仿真模拟计算得出。设在转动过程中，晃动板3和两个驱动轴2之间的作用力均为1000N，则通过仿真可知，此时最大形变为0.03mm。

上述拉伸与压缩形变会引起偏差，该偏差的值与拉伸和压缩所受到的力以及其本身的长度、面积有关，基于这些相关因素即可计算出偏差。

S4，根据晃动板与驱动轴的接触面的形变量计算赫兹接触引起的偏差。赫兹接触是指当两个刚体发生接触时（即晃动板3和驱动轴2之间），在接触点附近产生压缩变形，从而形成一个接触面，刚体产生了一定的形变量，在此影响下的运动过程中，实际的位移变化将会略低于理论值，即实际偏心距与理论偏心距存在偏差，该偏差的数值主要与接触面的形变量有关。计算此形变量的方法有多种，并且基于此形变量计算偏差/>的方法有多种。

S5，根据传动皮带不同步转动引起的偏差、晃动板的形变引起的偏差/>和赫兹接触引起的偏差/>计算抛光机的偏心距偏差/>。

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/>。

S6，判断偏心距偏差是否超过偏差阈值。若偏差/>超过偏差阈值则执行步骤S7，否则表示抛光机符合相关规范要求，其加工精度能够满足使用需求。

S7，若偏心距偏差超过偏差阈值，则调整传动皮带、晃动板、驱动件中的任意一个或多个，以减小偏心距偏差。具体地，如果计算出的偏差/>超过偏差阈值，表示抛光机的偏差过大，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。

传动皮带不同步转动引起的偏差、晃动板的形变引起的偏差/>和赫兹接触引起的偏差/>是根据一个或多个影响因素所计算出的数值，三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（也即计算该偏差时所使用的变量），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，使得最大的偏差分量被减小，从而减小/>。

上述影响因素包括但不限于相关部件的尺寸（如长度、面积）以及初始状态的一致性。

本发明实施例提供的控制方法可以应用于抛光机的设计阶段，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中获取角速度偏差分量、初相位偏差分量/>的实施例。

在一个实施例中，步骤S1中获取角速度偏差分量进一步包括如下操作：

S11A，基于两个偏心驱动机构的驱动件的转动速度偏差，生成两个偏心驱动机构的时间-合成振幅曲线数据。具体地，当两个丝杆9转速偏差为时，此时角速度的偏差可由下式表示：

其中，为丝杆半径，/>为丝杆旋转一周所需的时间。

合成偏心距（即驱动轴2的偏心距）可取在坐标轴y轴正向和负向的绝对值最大值（即两偏心机构的在驱动过程中相距的最大距离，设一个偏心驱动机构距中心位置距离为y1，另一个偏心驱动机构距中心位置距离为y2，则合成偏心距为y1+y2），其合成周期为两偏心驱动机构的偏心距转动周期的最小公倍数。此状态下的两驱动机构的合成振幅（合成偏心距/驱动轴2的偏心距）如图8所示，其中纵轴为振幅，横轴为时间。两机构的偏心距偏差随时间的累积逐渐增大。

S12A，利用时间-合成振幅曲线数据中的N个数据点计算均方根误差。在实际的工程应用中，由于两丝杆9之间通过传动皮带进行转动，因此当角速度偏差累积到一定程度时，通过皮带的传动中产生的弹性滑动，可对该偏差进行调整。在特定的转动周期内，对如图8所示的时间-合成振幅曲线数据中取N个点进行傅里叶拟合，由此拟合得到的均方根误差为/>。

S13A，利用均方根误差和N计算角速度偏差分量/>。作为举例，可采用如下方式计算/>：

在一个实施例中，步骤S1中获取初相位偏差分量进一步包括如下操作：

S11B，基于两个偏心驱动机构的驱动件的初始相位偏差或者启动时间偏差，生成时间-合成振幅曲线数据。当两个丝杆9转动的初始时间不同步，或者初始位置出现偏差时，会产生同步转动偏差，该偏差体现在初相位上。合成偏心距（驱动轴2的偏心距）可取在y轴正向和负向的绝对值最大值，此状态下的两驱动机构的合成振幅如图9所示，其中纵轴为振幅，横轴为时间。

S12B，利用时间-合成振幅曲线数据中的N个数据点计算均方根误差。对如图9所示的时间-合成振幅曲线数据中取N个点进行傅里叶拟合，由此拟合得到的均方根误差为/>。

S13B，利用均方根误差和N计算初相位偏差分量/>。作为举例，可采用如下方式计算/>：

。

在一个实施例中，步骤S3中计算形变引起的偏差进一步包括如下操作：

S31，获取两个偏心驱动机构的输出轴的间距、晃动板与输出轴之间的接触面积/>及其受到的平均力/>。在如图3所示实施例中，间距/>是指两个偏心驱动机构的滚针轴承29的中轴线之间的距离，接触面积/>是晃动板与滚针轴承29之间的接触面积，受力位置为该接触位置。

S32，利用间距、接触面积/>及平均力/>计算/>。作为举例，可以利用如下方式计算：

,

其中为晃动板的杨氏模量。

赫兹接触有多种形式，在一个实施例中，晃动板和驱动轴的赫兹接触被视为球面与平面之间的接触状态，因此步骤S4中计算赫兹接触引起的偏差进一步包括如下操作：

S41，利用晃动板的杨氏模量和驱动轴的杨氏模量/>以及晃动板的泊松比/>和驱动轴的泊松比/>，计算等效杨氏模量/>。具体可根据如下方式计算等效杨氏模量/>：

。

S42，利用等效杨氏模量、处于接触状态时晃动板的轴向半径/>、晃动板和驱动轴接触时的作用力/>，计算形变量/>。具体可利用如下方式计算形变量/>：

,

S43，利用形变量计算偏差/>，具体可以是/>。

根据上述各个实施例计算出的大于偏差阈值时，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 (7)

1.一种抛光机的动态联动控制方法，其特征在于，所述抛光机包括机架，所述机架上穿设有驱动轴，所述驱动轴通过晃动板连接在偏心驱动机构的输出轴上，所述偏心驱动机构的输出轴驱动所述晃动板晃动，所述驱动轴上连接有抛光盘，所述抛光盘用于对晶圆进行抛光；

所述机架上安装有对称的两个偏心驱动机构、旋转驱动件和调节驱动件，所述旋转驱动件通过传动皮带与两个偏心驱动机构的转动套连接，所述调节驱动件通过传动皮带与两个偏心驱动机构的驱动件连接；所述旋转驱动件通过传动皮带驱动两个偏心驱动机构的转动套进行同步旋转，从而使两个偏心驱动机构同时对晃动板进行偏心驱动；所述调节驱动件通过传动皮带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；

所述方法包括：

获取所述两个偏心驱动机构的幅度偏差分量、角速度偏差分量/>、初相位偏差分量/>，其中获取角速度偏差分量/>包括基于所述两个偏心驱动机构的所述驱动件的转动速度偏差，生成所述两个偏心驱动机构的时间-合成振幅曲线数据，利用所述时间-合成振幅曲线数据中的N个数据点计算均方根误差/>，利用均方根误差/>和N计算角速度偏差分量/>，/>；获取初相位偏差分量/>包括基于所述两个偏心驱动机构的所述驱动件的初始相位偏差或者启动时间偏差，生成时间-合成振幅曲线数据，利用所述时间-合成振幅曲线数据中的N个数据点计算均方根误差/>，利用均方根误差/>和N计算初相位偏差分量/>，/>；

根据幅度偏差分量、角速度偏差分量/>、初相位偏差分量/>计算所述传动皮带不同步转动引起的偏差/>；

根据所述晃动板的受力和尺寸信息计算所述晃动板的形变引起的偏差；

根据所述晃动板与所述驱动轴的接触面的形变量计算赫兹接触引起的偏差，具体包括利用所述晃动板的杨氏模量/>和所述驱动轴的杨氏模量/>以及晃动板的泊松比/>和驱动轴的泊松比/>，计算等效杨氏模量/>，利用等效杨氏模量/>、处于接触状态时所述晃动板的轴向半径/>、所述晃动板和所述驱动轴接触时的作用力/>，计算形变量/>，利用形变量/>计算偏差/>，/>；

根据所述传动皮带不同步转动引起的偏差、所述晃动板的形变引起的偏差/>和所述赫兹接触引起的偏差/>计算抛光机的偏心距偏差/>；

判断偏心距偏差是否超过偏差阈值；

若偏心距偏差超过偏差阈值，则调整所述传动皮带、所述晃动板、所述驱动件中的任意一个或多个，以减小偏心距偏差/>。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，获取所述两个偏心驱动机构的幅度偏差分量，包括：

获取所述两个偏心驱动机构的标称量程A和所述两个偏心驱动机构的实际量程、/>；

计算幅度偏差分量。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，利用如下方式计算所述传动皮带不同步转动引起的偏差：

。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述晃动板的受力和尺寸信息计算所述晃动板的形变引起的偏差，包括：

获取所述两个偏心驱动机构的输出轴的间距、所述晃动板与所述输出轴的接触面积/>及其受到的平均力/>；

利用间距、接触面积/>及平均力/>计算/>。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，利用如下方式计算：

，

其中为所述晃动板的杨氏模量。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据如下方式计算等效杨氏模量：

。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，利用如下方式计算形变量：

。