[发明专利]防碰撞悬浮抛光装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种抛光领域，尤其是一种悬浮抛光装置。

背景技术

衬底是非晶态薄膜制备过程中不可缺少的材料，衬底性质将严重影响非晶薄膜的表面形貌,为了获得薄的、无缺陷的以及良好粘附性的合金薄膜,要求衬底具有少损伤的超光滑表面。避样机械损伤、污染、氧化、过度腐蚀等因素对表面的影响，所以，传统的化学机械抛光技术不完全适用于非晶态薄膜衬底的超精密抛光。

流体抛光现已成为获取超光滑表面的重要手段之一，与刚性接触式抛光相比，磨粒与工件表面的接触状态为软性接触，既可通过提升磨粒加工的等高性获取更低粗糙度的超光滑表面，又可改善磨粒与工件表面的接触状态获得少无损伤的加工效果。依据非晶态薄膜衬底制备的技术要求，悬浮抛光与目前常见的流体抛光具有较明显的优势。如专利申请号为201210140631.4的“可主动驱动的悬浮基盘抛光装置”就公布了一种使加工变质层厚度变小，同时又能获得较高的表面质量的可主动驱动的悬浮基盘抛光装置，该装置是在专利申请号为200910153716.4的“主动驱动研磨装置的修正环驱动机构”基础上，采用悬浮基盘在圆周上设有楔形槽的设计，运用流体力学现象和粉末作用，使得抛光颗粒和工件表面软性接触。但经过试验证明，该设备存在以下问题：

该装置是通过主动驱动装置驱动修正环，悬浮基盘卡在修正环内，悬浮基盘上方通过砝码加压，由于悬浮基盘与修正环之间仅存在摩擦约束，高速旋转的悬浮基盘转动不平稳就会造成碰撞、卡死、倾斜等现象，从而影响抛光的表面质量，另一方面，砝码作为加压装置，不能很好的控制压力大小，精度不高，初始和停止状态下，悬浮基盘楔形槽产生的液体动压小，工件易被压在研磨盘上，抛光液中颗粒会对工件作用产生损伤层，极大的影响了被加工材料的内部性能。

发明内容

为了克服已有技术研磨不平稳、表面质量不高的不足，本发明提供一种研磨平稳、表面损伤小质量高的防碰撞悬浮抛光装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种防碰撞悬浮抛光装置，包括机座、悬浮基盘、研磨盘和修正环，所述悬浮基盘与加压组件连接，所述悬浮基盘卡装在修正环内，所述修正环安装在研磨盘上，所述研磨盘通过主驱动器绕固定中心轴线转动，所述悬浮基盘与研磨盘相对面沿圆周方向设有楔形槽和用以放置待加工工件的加工工位，所述楔形槽中充满抛光液，所述楔形槽和加工工位间隔设置；所述抛光装置还包括第一永磁环和第二永磁环，所述第一永磁环套装在悬浮基盘外表面，所述第二永磁环套装在修正环内表面，所述第一次永磁环和第二永磁环之间存在间隙且第一永磁环外圈和第二永磁环内圈磁性相同。

进一步，所述加压组件为电磁加压组件，所述电磁加压组件包括电磁铁和压力传感器，所述电磁铁固定在机座上且与悬浮基盘同心，所述电磁铁与机座之间安装有压力传感器，所述悬浮基盘为铁磁体。

本发明的技术构思为：悬浮基盘与研磨盘相对面沿圆周方向设有多个楔形槽，悬浮基盘与研磨盘之间充满抛光液，即所述楔形槽中充满抛光液，加工工件贴于悬浮基盘带有楔形槽的平面上且不影响楔形槽，初始状态下，悬浮基盘被电磁铁吸附，研磨盘随主轴旋转，电磁铁控制悬浮基盘慢慢与抛光液接触，悬浮基盘与研磨盘之间存在相对运动，楔形槽产生的液体动压使得基盘浮起一个高度H，从而抛光液中的颗粒在抛光工件时没有强力的刚性接触而是变为抛光颗粒的软性碰撞，进而减小了工件的损伤。

悬浮基盘为铁磁体，所述铁磁体是指在磁场作用下产生与外磁场相同的强烈的附加磁场的物质，所述铁磁体包括铁钴镍等。带线圈的电磁铁能够通过改变通入电流的大小来改变磁力的大小和方向，控制所述悬浮基盘慢慢放置在带有抛光液的研磨盘上，电磁铁与机座之间安装有力传感器，可准确测量出电磁铁与悬浮基盘之间力的大小，采用计算机闭环控制，得到精确的施加压力，解决了因砝码加载不可控，从而在液体动压还未形成时造成工件与研磨盘之间磨损，影响抛光质量的问题。

利用了电磁异性相吸同性相斥的原理，在悬浮基盘外圈和修正环内圈套装永磁环，使得悬浮基盘与修正环之间不相互接触，避免了碰撞、卡死等现象。

本发明的有益效果主要表现在：精确加压、研磨平稳、表面损伤小质量高。

附图说明

图1是防碰撞悬浮抛光装置示意图。

图2是悬浮基盘示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。