CN103419121B - 一种基于温度可监控的磁悬浮抛光装置 - Google Patents
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Abstract
一种基于温度可监控的磁悬浮抛光装置，涉及一种化学机械抛光设备。设有底座、防水罩、抛光盘、电热丝、导电环、温控器、计算机、弹力电磁条圈、接收磁条圈、止浮轨、工件夹具、温度传感器、无线接收模块和抛光液添加装置；防水罩绕设于底座上端周边；抛光盘固于防水罩上端，底部设有涡状凹槽；电热丝嵌于涡状凹槽内，电热丝与温控器电连接，温控器与计算机连接，弹力电磁条圈固于底座上表面，接收磁条圈固于抛光盘底面，弹力电磁条圈与接收磁条圈的磁性相同，止浮轨固于底座上且压住弹力电磁条圈，传感器设于夹具周边，传感器上设有无线传输模块，无线传输模块与设于计算机上的无线接收模块无线信号连接，抛光液添加装置设于抛光盘侧边上方。
Description
技术领域
本发明涉及一种化学机械抛光设备，尤其是涉及一种基于温度可监控的磁悬浮抛光装置。
背景技术
化学机械抛光(Chemical Mechanical Polishing，简称CMP)是提供超大规模集成电路(VLSI)制造过程中全面平坦化的一种新技术，其概念最早由美国的Monsanto于1965年提出([1]董伟．化学机械抛光技术研究现状及进展[J]．制造技术与机床，2012，(07)：93-97．)。CMP技术的基本原理是：将抛光片工件(Wafer)以待加工表面朝下的方式在一定的压力下压向抛光垫，在抛光垫和工件中间存在抛光液(由纳米级颗粒化学氧化剂、液体等组成的混合液)流动的条件下，借助于抛光垫和抛光件的相对运动，在磨粒的机械磨削及氧化剂的化学腐蚀作用下来完成对工件表面的材料去除，并获得光洁的表面([2]章建群．非接触化学机械抛光的材料去除机理研究［D］．北京：北京交通大学，2008．)。
影响CMP抛光质量的一个重要因素是抛光液温度，现有的抛光装置都无法对抛光液温度进行有效地监控，使得加工效率低下、加工效果不理想。此外，由于待加工工件表面不平整导致抛光时受力不均匀也是目前CMP待解决的一个问题。
发明内容
本发明的目的在于提供可克服现有抛光装置无法对抛光液温度进行实时监控及抛光压力不均匀问题的一种基于温度可监控的磁悬浮抛光装置。
本发明设有底座、防水罩、抛光盘、电热丝、导电环、温控器、计算机、弹力电磁条圈、接收磁条圈、止浮轨、工件夹具、温度传感器、无线接收模块和抛光液添加装置；
所述防水罩绕设于底座上端周边，抛光盘固于防水罩上端，抛光盘底部设有涡状凹槽，电热丝嵌于涡状凹槽内，电热丝通过导电环与温控器电连接，温控器与计算机连接，弹力电磁条圈固于底座上表面，接收磁条圈固于抛光盘底面，弹力电磁条圈与接收磁条圈之间设有间距且上下对应，弹力电磁条圈与接收磁条圈的磁性相同，止浮轨固于底座上且压住弹力电磁条圈，温度传感器设于工件夹具周边，温度传感器上设有无线传输模块，无线传输模块与设于计算机上的无线接收模块无线信号连接，抛光液添加装置设于抛光盘侧边上方。
所述温控器可采用温控单片机。
所述温度传感器的数量最好设有4个。
所述防水罩最好采用圆环形防水罩。
所述弹力电磁条圈可由至少3块电磁条串联连接构成。
与现有技术比较，本发明的有益效果如下：
由于采用上述技术方案，通过计算机控制温控器进行加热，温度传感器实时监测工件周边的抛光液温度，并通过无线传输模块反馈到计算机上，从而达到对抛光液温度进行实时监控的目的。在加工的同时，通电弹力电磁条圈产生一定的磁力，接收磁条圈与弹力电磁条圈的磁性相同，促使整个抛光盘上浮。且弹力电磁条圈由16块不同的电磁条连接组成，由于工件9的表面质量不平整，将使抛光盘3产生倾斜，弹力电磁条圈12中的各电磁条再根据抛光盘3的倾斜状况适度调整磁力，从而保证工件表面受力均匀。
本发明克服了现有的抛光装置无法对抛光液温度进行实时监控和抛光压力不均匀等问题，通过加热系统和监控系统之间的相互配合，可根据工艺要求实时调整加工温度，加快腐蚀速率，显著提高光学元件的材料去除水平；利用磁悬浮装置实现抛光时工件表面受力的均匀性。
附图说明
图1是本发明实施例的工作原理图。
图2是本发明实施例的抛光装置结构图。
图3是本发明实施例的底座结构示意图。
以下给出图1～3中的各主要部件的标记：
1—底座，2—防水罩，3—抛光盘，4—工件夹具，5—温度传感器，6—计算机，7—无线接收模块，8—温控单片机，9—工件，10—电热丝，11—止浮轨，12—弹力电磁条圈，13—接收磁条圈，14—导电环，15—抛光液添加装置。
具体实施方式
参见图1～3，本发明实施例设有底座1、防水罩2、抛光盘3、工件夹具4、温度传感器5、计算机6、无线接收模块7、温控单片机8、工件9、电热丝10、止浮轨11、弹力电磁条圈12、接收磁条圈13、导电环14和抛光液添加装置15。
抛光盘3底部加工有涡状凹槽，电热丝10嵌入槽内，电热丝10通过导电环14与温控单片机8相连接，温控单片机8与计算机6相连接，弹力电磁条圈12通过螺钉连接固定于底座1上，弹力电磁条圈12由16块电磁条串联连接构成。接收磁条圈13通过螺钉连接固定于抛光盘3下表面，弹力电磁条圈12与接收磁条圈13位置相对应，止浮轨11通过螺钉连接固定于底座1上，抛光盘3通过螺钉连接与防水罩2相固连，工件夹具4四周装有4个温度传感器5，温度传感器5上装有无线传输模块，无线传输模块与计算机6上的无线接收模块7相连接。抛光液添加装置15设于抛光盘3侧边上方。
本发明的工作原理如下：
工件9由工件夹具4夹持，待加工表面朝下，工作时工件夹具4带动工件9旋转并产生下压力P，底座1带动抛光盘3进行旋转，同时抛光液添加装置15往抛光盘3上添加抛光液，在计算机6上预先设置要求的抛光液温度，底座1内的导电环14一端与温控单片机8电连接，另一端与电热丝10电连接，通过计算机6控制温控单片机8进行加热，温度传感器5实时监测工件9四周的抛光液温度，并通过无线传输模块反馈到计算机6上，从而达到对抛光液温度进行实时监控的目的。弹力电磁条圈12通过导线与导电环14相连，在加工的同时，通电弹力电磁条圈12产生一定的磁力，接收磁条圈13与弹力电磁条圈12的磁性相同，促使整个抛光盘3上浮。且弹力电磁条圈12由16块不同的电磁条连接组成，由于工件9的表面质量不平整，将使抛光盘3产生倾斜，弹力电磁条圈12中的各电磁条再根据抛光盘3的倾斜状况适度调整磁力，从而保证工件表面受力均匀。
Claims (5)
1.一种基于温度可监控的磁悬浮抛光装置，其特征在于，设有底座、防水罩、抛光盘、电热丝、导电环、温控器、计算机、弹力电磁条圈、接收磁条圈、止浮轨、工件夹具、温度传感器、无线接收模块和抛光液添加装置；
防水罩绕设于底座上端周边，抛光盘固于防水罩上端，抛光盘底部设有涡状凹槽，电热丝嵌于涡状凹槽内，电热丝通过导电环与温控器电连接，温控器与计算机连接，弹力电磁条圈固于底座上表面，接收磁条圈固于抛光盘底面，弹力电磁条圈与接收磁条圈之间设有间距且上下对应，弹力电磁条圈与接收磁条圈的磁性相同，止浮轨固于底座上且压住弹力电磁条圈，温度传感器设于工件夹具周边，温度传感器上设有无线传输模块，无线传输模块与设于计算机上的无线接收模块无线信号连接，抛光液添加装置设于抛光盘侧边上方。
2.如权利要求1所述的一种基于温度可监控的磁悬浮抛光装置，其特征在于，所述温控器为温控单片机。
3.如权利要求1所述的一种基于温度可监控的磁悬浮抛光装置，其特征在于，所述温度传感器的数量设有4个。
4.如权利要求1所述的一种基于温度可监控的磁悬浮抛光装置，其特征在于，所述防水罩为圆环形防水罩。
5.如权利要求1所述的一种基于温度可监控的磁悬浮抛光装置，其特征在于，所述弹力电磁条圈由至少3块电磁条串联连接构成。
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