硅片邊緣行波超聲拋光工具的制作方法
【專利摘要】硅片邊緣行波超聲拋光工具，涉及一種應(yīng)用行波超聲振動對硅片邊緣進行拋光的工具。由拋光振子和固定支承座兩部分組成，其特征在于，拋光振子固定在固定支承座上，拋光振子由彈性基體和壓電陶瓷環(huán)粘貼在一起組成，振子工作面上開有若干個凸齒。拋光工具工作面能與整個硅片一側(cè)邊緣倒角區(qū)斜面完全接觸，通過拋光工具產(chǎn)生的行波超聲橢圓振動對硅片邊緣進行拋光。拋光工具結(jié)構(gòu)簡單、便于模態(tài)設(shè)計，能夠通過系列化設(shè)計出滿足不同直徑硅片的邊緣拋光的行波超聲拋光工具，易于批量生產(chǎn)加工。
【專利說明】硅片邊緣行波超聲拋光工具

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種硅片邊緣超聲拋光工具，為一種應(yīng)用行波超聲振動對硅片邊緣進行拋光的工具。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著超大規(guī)模電路(ULSI)的飛速迅猛的發(fā)展，大直徑硅片的需求量也隨之急劇上升。對單晶硅片來說處于其邊緣范圍內(nèi)的芯片數(shù)量也不斷增加，為保證硅片邊緣質(zhì)量，提高硅片成品率，邊緣拋光技術(shù)得到更多的關(guān)注。傳統(tǒng)的硅片邊緣拋光工藝有:機械拋光、化學(xué)拋光和化學(xué)機械拋光。機械拋光是通過拋光料中的磨粒與材料表面部分進行充分接觸，從而降低材料表面粗糙度的過程。化學(xué)拋光是通過拋光料中的化學(xué)成分與被拋光材料發(fā)生一系列復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，并在硅片表面產(chǎn)生反應(yīng)生成物，而將材料表面粗糙度降低的過程。化學(xué)機械拋光就是將化學(xué)腐蝕作用和機械磨削作用的協(xié)同效應(yīng)進行組合的技術(shù)。
[0003]超聲加工是利用超聲振動工具在有磨料的液體介質(zhì)中或干磨料中產(chǎn)生磨料的沖擊、拋磨、液壓沖擊以及由此產(chǎn)生的氣蝕作用來去除材料，工具或工件沿一定方向施加超聲頻率振動進行振動加工的方法。幾十年來，由于超聲振動的特點，使得超聲加工比傳統(tǒng)的機械加工方法表現(xiàn)出許多優(yōu)點，眾多研究者十分重視開發(fā)和應(yīng)用超聲技術(shù)在加工領(lǐng)域中的運用。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實用新型的目的是提供一種硅片邊緣行波超聲拋光工具，該拋光工具工作面能與硅片邊緣一側(cè)倒角區(qū)域的斜面完全接觸，利用壓電陶瓷的逆壓電效應(yīng)使拋光工具產(chǎn)生共振，并在一定電壓驅(qū)動下形成行波，通過超聲振動產(chǎn)生的行波進行邊緣拋光，并在工具的工作端面上開齒，有效的增大了拋光工具工作面的振幅，滿足不同直徑硅片的邊緣拋光。
[0005]本實用新型的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
[0006]硅片邊緣行波超聲拋光工具，由拋光振子和固定支承座兩部分組成，拋光振子固定在固定支承座上，拋光振子由彈性基體和壓電陶瓷環(huán)粘貼在一起組成，振子工作面上開有若干個凸齒。
[0007]拋光工具通過行波超聲橢圓振動進行邊緣拋光，并且拋光工具工作面能與整個硅片一側(cè)邊緣倒角區(qū)斜面完全接觸。
[0008]本實用新型的優(yōu)點在于:
[0009]1、拋光工具工作面能與硅片一側(cè)邊緣倒角區(qū)斜面完全接觸，與單點接觸相比大大提高了拋光效率。
[0010]2、拋光工具通過行波超聲橢圓振動進行邊緣拋光，與只存在縱向或橫向超聲振動拋光相比具有明顯優(yōu)勢。
[0011]3、拋光工具工作時工件和拋光工具沒有宏觀運動，僅依靠超聲振動產(chǎn)生的行波就能實現(xiàn)硅片邊緣拋光。
[0012]4、拋光工具的固定支撐座不參與振動，因此拋光過程中裝夾不影響振動頻率與振型。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1是本實用新型結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖2是本實用新型A-A剖視圖。

【具體實施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖所示實施例對本實用新型進一步說明。
[0016]圖中部件:1_彈性基體；2_壓電陶瓷環(huán)；3_十字槽螺釘B型；4_固定支撐座；5-振子凸齒；6_緊固螺紋孔；7_定位孔。拋光振子固定在固定支承座上，拋光振子由彈性基體和壓電陶瓷環(huán)粘貼在一起組成，振子工作面上開有若干個凸齒。拋光工具通過行波超聲橢圓振動進行邊緣拋光，并且拋光工具工作面能與整個硅片一側(cè)邊緣倒角區(qū)斜面完全接觸。
[0017]硅片邊緣行波超聲拋光工具主要由振子與固定支撐座兩部分構(gòu)成。其中振子由壓電陶瓷環(huán)和彈性基體組成，通過共振產(chǎn)生行波橢圓振動對硅片邊緣進行拋光，振子的拋光工作面含有均勻布置的扇形齒，這些凸齒可以增大振子行波橢圓振動的周向振幅；固定支撐座和振子中的彈性支撐通過螺紋連接固定，此固定方式對振子的共振沒有影響。拋光工具的振子通過共振產(chǎn)生行波，表面質(zhì)點產(chǎn)生橢圓運動軌跡，振子拋光工作面產(chǎn)生圓周切向的摩擦力和軸向的壓力，切向力能夠提供拋光所需要的切削力，軸向力能夠保證一定的拋光壓力。
[0018]本實用新型拋光工具中振子的振動為面外彎曲振動，其工作原理如圖3所示，在壓電陶瓷環(huán)兩個極化區(qū)施加時間上相差頻率為2(T50kHz的交變電壓，激發(fā)出振子特定階次在時間和空間上都相差-的兩相振動模態(tài)響應(yīng)，這兩個模態(tài)響應(yīng)在振子上疊加形成行

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波，將電能轉(zhuǎn)化為硅片邊緣超聲拋光的機械能。
【權(quán)利要求】
1.硅片邊緣行波超聲拋光工具，由拋光振子和固定支承座兩部分組成，其特征在于，拋光振子固定在固定支承座上，拋光振子由彈性基體和壓電陶瓷環(huán)粘貼在一起組成，振子工作面上開有若干個凸齒。
【文檔編號】B24B9/06GK203918653SQ201420343653
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年6月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月26日
【發(fā)明者】鄭美超, 張玉成, 何勍 申請人:遼寧工業(yè)大學(xué)