[发明专利]加工表面高平坦化方法及其装置

说明书

技术领域

本发明是属于磨削加工方法的范畴，尤其是超精密平整加工金属及非金属表面以及软、硬材质表面的高平坦化方法和装置。

 

背景技术

目前，很多半导体生产企业为了实现纳米级的半导体，广泛研究和应用多种超精密平整加工的平坦化技术。在物体加工表面的精密平整加工方法中，精密粒子加工方法虽然在加工陶瓷等硬材质（含碳量 > 0.4%）表面时具有较好的平整效果，但在加工铜、金等软材质（含碳量 < 0.3%）表面时几乎不可能实现全局的平坦化。随着半导体工业飞速发展，电子器件尺寸缩小以及化学机械研磨工程中使用的材料的微细化，对软材质表面的超精密平整加工的高平坦化方法越来越受重视。而且，在模具加工领域以及光学等领域中，对软、硬材质表面的超精密平整加工的平坦化方法也受广泛关注。

发明内容

为了获得金属及非金属等加工表面的全局的平坦化以及半导体表面的纳米级的平整度，本发明提供物体加工表面的超精密平整加工的高平坦化方法和装置。该方法和装置对金属及非金属的加工表面以及软、硬材质的加工表面，在超精密平整加工中都能完整地获得全局的平坦化的超精密平整平面。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：①在物体加工表面的高平坦化方法中，在研磨工具的接触表面上设计制作具有形状大小为1～100 ?、深度为1～5 ?以及所占接触表面积的密度为20～50 %的微米凹痕图形；并在研磨工具和加工物体接触表面间添加颗粒大小为0.1～6?的研磨剂，使两接触表面间形成摩擦接触运动的粒子研磨，在各种材料加工表面的平整加工中获得全局的高平坦化的表面。②图3所示，在物体加工表面的高平坦化加工装置中，在箱体（5）内电动机（4）的电动机轴（3）上固定了在接触表面（6）上具有1～100 ?形状大小、1～5 ?深度以及20～50 %密度的微米凹痕图形（2）的研磨工具（1），在固定立柱（11）上安装了在水平状态下可上下移动的移动臂（10）。在移动臂（10）的端部上安装了夹紧被加工物体（7）的固定架（8），在固定架（8）的上方安装了加载器（9）。利用加载器（9）对被加工物体（7）施加载荷，使被加工物体（7）表面和旋转的具有微米凹痕图形（2）的研磨工具（1）接触表面（6），在一定的接触压力和微细颗粒研磨剂介质中形成摩擦接触运动，达到粒子研磨机理为目的的。

本发明的实施方法和装置的有益效果是，可以在金属及非金属加工表面以及软、硬材质加工表面进行超精密平整加工，可获得物体加工表面的全局的高平坦化。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明的方法和装置进一步说明。

图1是研磨工具及接触表面上的微米凹痕图形形状和排列图。

图2是利用照相平板印刷术制作微米凹痕图形步骤图。

图3是高平坦化的超精密平整加工装置简图。

 

图中1.研磨工具，2.微米凹痕图形，3.电动机轴，4.电动机，5.箱体，6.接触表面，7.加工物体，8.固定架，9.加载器，10.移动臂，11.固定立柱。

本发明实施例中，为了对金属及非金属的加工表面以及软、硬材质的加工表面进行全局的高平坦化，先设计制作出如图1所示的具有微米凹痕图形（2）的研磨工具（1），然后通过被加工物体（7）表面和旋转的具有微米凹痕图形（2）的研磨工具（1）的接触表面（6），在一定的接触压力和颗粒大小为0.1～6?的微细研磨剂介质中形成的摩擦接触运动下的粒子研磨，将获得全局的高平坦化的超精密平整加工表面。

 

具体实施方式