CN207223558U - 一种超磁致伸缩超声振动抛光装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种超磁致伸缩超声振动抛光装置，包括抛光设备、底座、抛光垫、旋转叶片和超磁致伸缩致动器；所述抛光设备和所述底座通过三根支柱连接，所述抛光垫安置在所述抛光设备上面，所述旋转叶片安置在所述抛光设备底部，所述超磁致伸缩致动器安置在所述底座上面。本实用新型以超磁致伸缩制动器为驱动方式，抛光盘高频振动能够提高抛光效率，实现了对硅片等脆硬半导体材料的超精密CMP抛光与超声振动复合抛光，降低了工件表面的压力，使工件表面的变质层厚度降低一倍，改善了抛光表面的质量。

Description

一种超磁致伸缩超声振动抛光装置

技术领域

本实用新型涉及机械设备表面加工技术领域，尤其涉及一种超磁致伸缩超声振动抛光装置。

背景技术

超精密加工关系微电子和半导体行业未来的发展，作为超精密加工领域重要技术之一的CMP(Chemical Mechanical Polishing，化学机械抛光)是一种利用微细磨粒的机械与化学作用来获得光滑或超光滑表面质量的加工方法。近些年来，研究人员开始针对硅片等脆硬半导体材料的表面加工展开热点研究，特别是利用超声振动辅助CMP抛光。

在现有CMP抛光生产作业中，发现一些存在的问题，包括抛光作业温度较高，而且CMP抛光液中使用的多为纳米粒子，纳米粒子的比表面积较大，表面能较高，极易发生团聚现象，因此磨料粒子易团聚且分散效果普遍较差，不仅如此，实验发现工件表面易产生变质层，抛光表面的质量较差。现迫切需要一种可以解决抛光作业温度较高、解决磨粒易团聚、分散效果较差，表面质量较差问题的装置，可以减少变质层厚度，提高表面质量，提高抛光效率，且应提供一种不用改造现有CMP抛光机，能够和现有CMP抛光机配套使用，可替换的抛光装置，可安置在不同抛光机上，供CMP抛光使用。

发明内容

本实用新型提供了一种超磁致伸缩超声振动抛光装置，通过超声振动来辅助CMP抛光，利用超磁致伸缩制动器将其超声高频振动传递到抛光盘上，从而实现高效抛光和超声分散。

为了实现上述目的，本实用新型采取了如下技术方案：

一种超磁致伸缩超声振动抛光装置，包括抛光设备、底座、抛光垫、旋转叶片和超磁致伸缩致动器；所述抛光设备和所述底座通过支柱连接，所述抛光垫安置在所述抛光设备上面，所述旋转叶片安置在所述抛光设备底部，所述超磁致伸缩致动器安置在所述底座上面。

进一步地，所述支柱数量为三个，每个所述支柱上均设置三个橡胶弹簧。

进一步地，所述旋转叶片为三组，按照设定弧度沿所述抛光设备圆周排列，所述旋转叶片通过焊接安置在所述抛光设备底部。

进一步地，在所述底座外圈沿圆周方向开设三个螺纹孔，所述支柱通过所述三个螺纹孔与所述底座螺钉固连。

进一步地，在所述底座内圈沿圆周方向开设四个螺纹孔，所述超磁致伸缩致动器通过所述四个螺纹孔与所述底座螺钉固连。

进一步地，所述的抛光设备为抛光盘，所述抛光盘以所述超磁致伸缩致动器为驱动方式。

进一步地，所述底座与化学机械抛光设备连接为一个整体，所述抛光装置与所述化学机械抛光设备配套使用。

由上述本实用新型提供的技术方案可以看出，本实用新型通过超声振动来辅助CMP抛光，利用超磁致伸缩制动器将其超声高频振动传递到抛光盘上，从而实现高效抛光和超声分散。本实用新型所述的抛光装置能提高分散效果，降低加工材料表面变质层厚度，有效的提高CMP抛光的质量与效率，互换性好，满足CMP抛光设备进一步研发升级的需要。

本实用新型附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的一种超磁致伸缩超声振动抛光装置的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的图1中抛光垫的示意图；

图3为本实用新型实施例提供的图1中超磁致伸缩制动器的示意图；

图4为本实用新型实施例提供的图1中旋转叶片的示意图；

图5为本实用新型实施例提供的图1中底座的示意图。

【附图标记】

1抛光盘； 2抛光垫； 3超磁致伸缩制动器； 4支柱；

5旋转叶片； 6底座； 7橡胶弹簧； 8螺纹孔。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能解释为对本实用新型的限制。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本实用新型的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本实用新型所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

为便于对本实用新型实施例的理解，下面将结合附图以几个具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个实施例并不构成对本实用新型实施例的限定。

图1为本实用新型实施例提供的一种超磁致伸缩超声振动抛光装置的结构示意图；图2为本实用新型实施例提供的图1中抛光垫的示意图；图3为本实用新型实施例提供的图1中超磁致伸缩制动器的示意图；如图1结图2、3所示：

一种超磁致伸缩超声振动抛光装置，包括抛光设备1、底座6、抛光垫2、旋转叶片5和超磁致伸缩致动器3；所述抛光设备1和所述底座6通过支柱4连接，所述抛光垫2安置在所述抛光设备1上面，所述旋转叶片5安置在所述抛光设备1底部，所述超磁致伸缩致动器3安置在所述底座6上面。

所述支柱4数量为三个，每个所述支柱4上均设置三个橡胶弹簧7，用于实现所述支柱的预紧和所述抛光设备1的调平。

所述的抛光设备1为抛光盘，所述抛光盘1以所述超磁致伸缩致动器3为驱动方式。

抛光盘1能够通过超磁致伸缩致动器3实现高频振动，能够提高抛光效率，实现了对硅片等脆硬半导体材料的超精密CMP抛光与超声振动复合抛光，降低了工件表面的压力，使工件表面的变质层厚度降低一倍，改善了抛光表面的质量。

所述抛光盘1在设定激振频率下用于放大所述超磁致伸缩致动器3产生的振幅。

在一定振幅的情况下，频率越高能量密度越大，振动附加的效果越好，并且在同一介质中，振动的频率越高，波长越短，方向性越好；

由于高频超声的波长很短，在气体环境中衰减的特别快，因此上抛光盘1和抛光垫2以及抛光垫2和抛光液之间尽量不能存在空气间隔。

在工作时，抛光盘1开始旋转，放入抛光液即可对工件进行抛光作业，超磁致伸缩制动器3开始驱动，由超磁致伸缩制动器3产生的超声高频振动经变幅杆传递到与之相接触的抛光盘1，最终将超声振动传递到抛光垫2与抛光液中，使抛光液颗粒有效发挥作用，利用抛光盘1高频振动形变提高抛光效率，同时利用旋转叶片5借助抛光盘1旋转整体进行散热，在超声能与抛光盘1回转的共同作用下，从而获得被抛光硅片完整的表面晶格、超高形面精度以及极低的粗糙度，实现对硬脆半导体材料的高效加工。

图4为本实用新型实施例提供的图1中旋转叶片的示意图；如图4所示：

所述旋转叶片5为三组，按照设定弧度沿所述抛光设备1圆周排列，所述旋转叶片5通过焊接安置在所述抛光设备1底部，所述旋转叶片5一方面用于增大散热面积，另一方面在旋转过程中，用于加速所述抛光设备1内部空气流动，对所述抛光设备1整体散热。

图5为本实用新型实施例提供的图1中底座的示意图，如图5所示：

所述底座6外圈沿圆周方向开设3个螺纹孔8，用于所述支柱4的安装，在所述底座6内圈沿圆周方向开设4个螺纹孔8，用于所述超磁致伸缩致动器3的安装。

所述的抛光装置可与现有的化学机械抛光设备配合使用，可将化学机械抛光机的抛光盘与底座6采用粘接方式连接成为一个整体，或直接替代原有抛光盘1。与所述化学机械抛光设备配套使用，用于改善抛光效率和被抛光工件表面质量。

本领域技术人员应能理解上述支柱的安置数量仅为举例，其他现有的或今后可能出现的支柱的安置数量如可适用于本实用新型实施例，也应包含在本实用新型保护范围以内，并在此以引用方式包含于此。

本领域技术人员应能理解上述螺纹孔的开设数量仅为举例，其他现有的或今后可能出现的螺纹孔的开设数量如可适用于本实用新型实施例，也应包含在本实用新型保护范围以内，并在此以引用方式包含于此。

本领域技术人员应能理解上述橡胶弹簧的设置数量仅为举例，其他现有的或今后可能出现的橡胶弹簧的设置数量如可适用于本实用新型实施例，也应包含在本实用新型保护范围以内，并在此以引用方式包含于此。

本领域技术人员应能理解上述旋转叶片的设置数量仅为举例，其他现有的或今后可能出现的旋转叶片的设置数量如可适用于本实用新型实施例，也应包含在本实用新型保护范围以内，并在此以引用方式包含于此。

综上所述，本实用新型实施例通过以超磁致伸缩制动器为驱动方式，抛光盘高频振动能够提高抛光效率，实现了对硅片等脆硬半导体材料的超精密CMP抛光与超声振动复合抛光，降低了工件表面的压力，使工件表面的变质层厚度降低一倍，改善了抛光表面的质量；

使用本实用新型的超声抛光设备实现了对硅片等脆硬半导体材料的超精密CMP抛光与超声振动复合抛光，可安置在不同抛光机上，能够和现有CMP抛光机配套使用，降低了工件表面的压力，使工件表面的变质层厚度降低一倍，改善了抛光表面的质量，上下盘之间旋转叶片5进行整体散热，降低了抛光作业温度，缩短了工序时间，提高了抛光作业效率，在超声能的作用下，抛光盘振动更加剧烈，提高了分散效果，节约了抛光成本，获得了高质量的超光滑硬脆半导体材料。

本领域普通技术人员可以理解：附图只是一个实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本实用新型所必须的。

本领域普通技术人员可以理解：实施例中的装置中的部件可以按照实施例描述分布于实施例的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施例的一个或多个装置中。上述实施例的部件可以合并为一个部件，也可以进一步拆分成多个子部件。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种超磁致伸缩超声振动抛光装置，其特征在于，包括抛光设备、底座、抛光垫、旋转叶片和超磁致伸缩致动器；所述抛光设备和所述底座通过支柱连接，所述抛光垫安置在所述抛光设备上面，所述旋转叶片安置在所述抛光设备底部，所述超磁致伸缩致动器安置在所述底座上面。

2.根据权利要求1所述的抛光装置，其特征在于，所述支柱数量为三个，每个所述支柱上均设置三个橡胶弹簧。

3.根据权利要求1所述的抛光装置，其特征在于，所述旋转叶片为三组，按照设定弧度沿所述抛光设备圆周排列，所述旋转叶片通过焊接安置在所述抛光设备底部。

4.根据权利要求1所述的抛光装置，其特征在于，在所述底座外圈沿圆周方向开设三个螺纹孔，所述支柱通过所述三个螺纹孔与所述底座螺钉固连。

5.根据权利要求1所述的抛光装置，其特征在于，在所述底座内圈沿圆周方向开设四个螺纹孔，所述超磁致伸缩致动器通过所述四个螺纹孔与所述底座螺钉固连。

6.根据权利要求1所述的抛光装置，其特征在于，所述的抛光设备为抛光盘，所述抛光盘以所述超磁致伸缩致动器为驱动方式。

7.根据权利要求1所述的抛光装置，其特征在于，所述底座与化学机械抛光设备连接为一个整体，所述抛光装置与所述化学机械抛光设备配套使用。