[实用新型]硅片边缘行波超声抛光工具

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种硅片边缘超声抛光工具，为一种应用行波超声振动对硅片边缘进行抛光的工具。

背景技术

随着超大规模电路(ULSI)的飞速迅猛的发展，大直径硅片的需求量也随之急剧上升。对单晶硅片来说处于其边缘范围内的芯片数量也不断增加，为保证硅片边缘质量，提高硅片成品率，边缘抛光技术得到更多的关注。传统的硅片边缘抛光工艺有：机械抛光、化学抛光和化学机械抛光。机械抛光是通过抛光料中的磨粒与材料表面部分进行充分接触，从而降低材料表面粗糙度的过程。化学抛光是通过抛光料中的化学成分与被抛光材料发生一系列复杂的化学反应，并在硅片表面产生反应生成物，而将材料表面粗糙度降低的过程。化学机械抛光就是将化学腐蚀作用和机械磨削作用的协同效应进行组合的技术。

超声加工是利用超声振动工具在有磨料的液体介质中或干磨料中产生磨料的冲击、抛磨、液压冲击以及由此产生的气蚀作用来去除材料，工具或工件沿一定方向施加超声频率振动进行振动加工的方法。几十年来，由于超声振动的特点，使得超声加工比传统的机械加工方法表现出许多优点，众多研究者十分重视开发和应用超声技术在加工领域中的运用。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种硅片边缘行波超声抛光工具，该抛光工具工作面能与硅片边缘一侧倒角区域的斜面完全接触，利用压电陶瓷的逆压电效应使抛光工具产生共振，并在一定电压驱动下形成行波，通过超声振动产生的行波进行边缘抛光，并在工具的工作端面上开齿，有效的增大了抛光工具工作面的振幅，满足不同直径硅片的边缘抛光。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：

硅片边缘行波超声抛光工具，由抛光振子和固定支承座两部分组成，抛光振子固定在固定支承座上，抛光振子由弹性基体和压电陶瓷环粘贴在一起组成，振子工作面上开有若干个凸齿。

抛光工具通过行波超声椭圆振动进行边缘抛光，并且抛光工具工作面能与整个硅片一侧边缘倒角区斜面完全接触。

本实用新型的优点在于：

1、抛光工具工作面能与硅片一侧边缘倒角区斜面完全接触，与单点接触相比大大提高了抛光效率。

2、抛光工具通过行波超声椭圆振动进行边缘抛光，与只存在纵向或横向超声振动抛光相比具有明显优势。

3、抛光工具工作时工件和抛光工具没有宏观运动，仅依靠超声振动产生的行波就能实现硅片边缘抛光。

4、抛光工具的固定支撑座不参与振动，因此抛光过程中装夹不影响振动频率与振型。

附图说明

图1是本实用新型结构示意图；

图2是本实用新型A-A剖视图。

具体实施方式

下面结合附图所示实施例对本实用新型进一步说明。

图中部件：1-弹性基体；2-压电陶瓷环；3-十字槽螺钉B型；4-固定支撑座；5-振子凸齿；6-紧固螺纹孔；7-定位孔。抛光振子固定在固定支承座上，抛光振子由弹性基体和压电陶瓷环粘贴在一起组成，振子工作面上开有若干个凸齿。抛光工具通过行波超声椭圆振动进行边缘抛光，并且抛光工具工作面能与整个硅片一侧边缘倒角区斜面完全接触。

硅片边缘行波超声抛光工具主要由振子与固定支撑座两部分构成。其中振子由压电陶瓷环和弹性基体组成，通过共振产生行波椭圆振动对硅片边缘进行抛光，振子的抛光工作面含有均匀布置的扇形齿，这些凸齿可以增大振子行波椭圆振动的周向振幅；固定支撑座和振子中的弹性支撑通过螺纹连接固定，此固定方式对振子的共振没有影响。抛光工具的振子通过共振产生行波，表面质点产生椭圆运动轨迹，振子抛光工作面产生圆周切向的摩擦力和轴向的压力，切向力能够提供抛光所需要的切削力，轴向力能够保证一定的抛光压力。

本实用新型抛光工具中振子的振动为面外弯曲振动，其工作原理如图3所示，在压电陶瓷环两个极化区施加时间上相差 、频率为20~50kHz的交变电压，激发出振子特定阶次在时间和空间上都相差的两相振动模态响应，这两个模态响应在振子上叠加形成行波，将电能转化为硅片边缘超声抛光的机械能。