具有升降功能的多個(gè)同心環(huán)組成，可以獲得不同的 表面材料去除率分布特性，實(shí)現(xiàn)確定性加工。
[0022] 2、由于本發(fā)明根據(jù)光學(xué)零件的原始表面輪廓形貌偏差設(shè)計(jì)修形方案，對(duì)表面進(jìn)行 確定性的材料去除加工，總?cè)コ嗔啃?，加工效率高，成本低?br>[0023] 3、由于本發(fā)明采用全局修形方法對(duì)表面進(jìn)行加工，可以避免在待加工工件表面產(chǎn) 生尚頻誤差。
[0024] 4、由于本發(fā)明通過改變拋光盤結(jié)構(gòu)獲得不同的材料去除函數(shù)，因此不受待加工工 件尺寸的限制，可以適用于任意形狀和厚度的待加工工件。
【附圖說明】
[0025] 本發(fā)明共有附圖3張，其中：
[0026] 圖1是本發(fā)明中對(duì)高精度平面進(jìn)行全局修形加工系統(tǒng)示意圖。
[0027] 圖2是本發(fā)明的修形專用拋光盤示意圖。
[0028] 圖3是本發(fā)明的流程圖。
[0029] 圖中：1、拋光頭，2、待加工工件，3、修形專用拋光盤，4、下盤座，31、底座，32、拋光 盤上盤，33、拋光墊，34、中心環(huán)，35、螺母，36、螺栓，37、彈簧，38、卡套。
【具體實(shí)施方式】
[0030] 本發(fā)明提供了一種光學(xué)零件高精度平面的修形加工方法，本發(fā)明方法主要針對(duì)平 面光學(xué)零件加工，能夠?qū)崿F(xiàn)光學(xué)零件表面的確定性全局修形加工。該方法在傳統(tǒng)化學(xué)機(jī)械 拋光或機(jī)械拋光的基礎(chǔ)上，以修形專用拋光盤代替研磨拋光機(jī)上的整體拋光盤，通過去除 位于修形專用拋光盤上不同徑向位置環(huán)形區(qū)域的拋光墊，并結(jié)合工藝條件控制，獲得不同 的材料去除率函數(shù)，根據(jù)待加工工件2表面初始表面輪廓形貌偏差，設(shè)計(jì)各種材料去除特 性對(duì)應(yīng)工藝條件的加工時(shí)間，實(shí)現(xiàn)待加工工件2表面的修形加工。下面結(jié)合附圖和具體實(shí) 施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0031] 圖1所示為本發(fā)明方法的修形加工系統(tǒng)示意圖，該系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)包括：由電機(jī)驅(qū)動(dòng) 旋轉(zhuǎn)的研磨拋光機(jī)下盤座4,裝配于研磨拋光機(jī)下盤座4上面的可手動(dòng)調(diào)整的修形專用拋 光盤3隨下盤座4旋轉(zhuǎn)，位于修形專用拋光盤3上方的由電機(jī)驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)的拋光頭1，以及安 置在拋光頭下表面的待加工工件2,待加工工件2隨著拋光頭旋轉(zhuǎn)，拋光頭直徑不小于待加 工工件2的直徑，加工時(shí)拋光頭向下運(yùn)動(dòng)，使待加工工件2與拋光墊33接觸，并保持恒定接 觸壓力。
[0032] 圖2所示為本發(fā)明一個(gè)具體實(shí)施例的修形專用拋光盤3示意圖，該裝置包括：圓形 底座31，通過螺栓36裝配于底座31上面的拋光盤上盤32,通過由彈簧37和卡套38組成 的結(jié)構(gòu)使配合面緊貼；所述拋光盤上盤32由8個(gè)同心環(huán)構(gòu)成，包括中心環(huán)34及7個(gè)等寬度 同心環(huán)組合，其中中心環(huán)34通過螺母35與底座31固定連接，用于定位，其它同心環(huán)均具有 獨(dú)立的升降功能，同心環(huán)與同心環(huán)之間通過〇形圈密封；當(dāng)所有同心環(huán)處于升起狀態(tài)下時(shí)， 所有同心環(huán)的上表面處于同一平面；拋光墊33亦為同心環(huán)結(jié)構(gòu)，通過背膠粘貼在拋光盤上 盤32上面，且環(huán)形拋光墊33各同心環(huán)之間留有0. 5mm間隙，防止同心環(huán)升降時(shí)發(fā)生干涉。
[0033] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，待加工工件2為直徑為100mm的晶圓。
[0034] 如圖3所示，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，對(duì)于待加工工件2的全局修形加工具體是通過 以下步驟實(shí)現(xiàn)的：
[0035] (1)將所述修形專用拋光盤3通過銷孔連接安裝于研磨拋光機(jī)的拋光盤座上，代 替常規(guī)拋光盤，該研磨拋光機(jī)擁有上下盤轉(zhuǎn)速控制、下壓力控制、偏心距控制以及拋光液供 給等功能。
[0036] (2)測(cè)量修形專用拋光盤3中每個(gè)同心環(huán)單獨(dú)降下后晶圓表面的材料去除率函 數(shù)，測(cè)量時(shí)需預(yù)先給定拋光參數(shù)，包括上下盤轉(zhuǎn)速、偏心距和拋光壓力等。
[0037] (3)使用平面度儀測(cè)量待加工工件2的原始表面輪廓形貌，通過對(duì)比原始表面輪 廓形貌與理想的加工表面輪廓形貌，得到其最小去除余量沿晶圓表面徑向的分布特性；
[0038] (4)加工方案優(yōu)化，擬合時(shí)間系數(shù)，選擇與最小去除余量具有相似分布特性的去除 率加工條件，以各加工條件的時(shí)間系數(shù)為變量，優(yōu)化出最優(yōu)值，并依次制定最終加工方案， 實(shí)現(xiàn)全局修形的目的。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種光學(xué)零件高精度平面的修形加工方法，其特征在于：包括W下步驟： A、 用修形專用拋光盤（3)替換現(xiàn)有研磨拋光機(jī)上的整體拋光盤，所述的修形專用拋光 盤（3)包括底座（31)、拋光盤上盤（32)和拋光墊（33)，所述的底座（31)通過銷孔連接固 定在研磨拋光機(jī)的下盤上；所述的拋光盤上盤（32)由多個(gè)同屯、環(huán)組成，所述的同屯、環(huán)均位 于底座（31)上方，所述的同屯、環(huán)的徑向?qū)挾刃∮诖庸すぜ?)半徑的1/2 ;所述的拋光 盤上盤（32)的每一個(gè)同屯、環(huán)均具有獨(dú)立升降功能，并且當(dāng)所有同屯、環(huán)升起后，其上表面處 于同一平面；所述的拋光墊（33)由多個(gè)同屯、環(huán)墊組成，與多個(gè)同屯、環(huán)具有相同的形狀，通 過背膠分別粘貼在每個(gè)同屯、環(huán)上面； B、 使修形專用拋光盤（3)上所有同屯、環(huán)都處于升起狀態(tài)，通過自動(dòng)或手動(dòng)的方式使其 中的一個(gè)同屯、環(huán)下降，開始進(jìn)行拋光加工，測(cè)量對(duì)應(yīng)的材料去除函數(shù)，依次下降不同位置的 同屯、環(huán)進(jìn)行去除函數(shù)測(cè)量，并保存數(shù)據(jù)；材料去除函數(shù)的具體測(cè)量方式包括W下步驟：在 待加工工件（2)表面加工Ξ個(gè)不同徑向位置和周向位置的5-50微米深度點(diǎn)坑，W運(yùn)Ξ個(gè) 點(diǎn)坑底面構(gòu)成的平面為基準(zhǔn)面，用表面輪廓測(cè)量?jī)x測(cè)量拋光前待加工工件（2)表面輪廓形 貌，給定拋光壓力、上盤轉(zhuǎn)速、下盤轉(zhuǎn)速和偏屯、距進(jìn)行拋光加工，加工后再次ΚΞ個(gè)點(diǎn)坑底 面構(gòu)成的平面為基準(zhǔn)面測(cè)量工件表面輪廓形貌；拋光前后兩個(gè)工件表面輪廓形貌作差即為 材料去除函數(shù)，除W拋光時(shí)間得到材料去除率函數(shù)；保存不同條件下測(cè)得的材料去除率函 數(shù)Ml(r)，下標(biāo)i表示不同條件下測(cè)得的值，r是待加工工件（2)半徑方向坐標(biāo)； C、 制定全局修形加工方案，通過優(yōu)化模型計(jì)算待加工工件（2)在不同材料去除率函數(shù) Ml(r)對(duì)應(yīng)工藝條件下的加工時(shí)間ti得出全局修形加工方案；所述優(yōu)化模型的優(yōu)化變量為 各材料去除率函數(shù)對(duì)應(yīng)工藝條件下的加工時(shí)間ti，目標(biāo)函數(shù)為修形加工材料總?cè)コ枯喞?與待加工工件（2)表面待加工余量輪廓的相對(duì)形狀偏差最小化，約束條件為所述加工時(shí)間 ti均為正數(shù)，W及總加工時(shí)間不超過給定時(shí)間T; 所述的優(yōu)化模型計(jì)算的方法包括W下步驟：測(cè)量待加工工件（2)表面初始形貌函數(shù)ha(r)，計(jì)算加工余量hm(r)為初始表面輪廓形貌函數(shù)hu(r)和目標(biāo)面表面輪廓形貌函數(shù) ht(r)的差，選擇與加工余量曲線hm(r)具有相似分布趨勢(shì)的材料去除率函數(shù)Ml(r)，在徑向 方向均勻取5-50個(gè)點(diǎn)，W運(yùn)些點(diǎn)的偏差量最小化為目標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化，偏差量W幾何平均值計(jì) 算；數(shù)學(xué)優(yōu)化模型如下：上述優(yōu)化模型中，r,是用于計(jì)算偏差量的徑向坐標(biāo)位置，J是偏差量，約束條件中要求 對(duì)應(yīng)每一種材料去除率函數(shù)的工藝條件下，加工時(shí)間ti要大于0,總加工時(shí)間不超過T; D、 利用上述算法得出的全局修形加工方案對(duì)待加工工件（2)進(jìn)行實(shí)際修形加工；加工 后測(cè)量待加工工件（2)表面輪廓形貌，若不滿足加工需求，重復(fù)步驟C，對(duì)該工件表面再次 進(jìn)行修形加工，直到待加工工件（2)符合加工要求。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種光學(xué)零件高精度平面的修形加工方法，該方法在傳統(tǒng)研磨拋光方法的基礎(chǔ)上，通過專用修形拋光盤使位于拋光盤上不同徑向位置環(huán)形區(qū)域的拋光墊不起材料去除作用，并結(jié)合工藝條件控制，獲得不同的材料去除率分布曲線，根據(jù)工件表面初始表面輪廓形貌偏差，設(shè)計(jì)各種材料去除特性對(duì)應(yīng)工藝條件的加工時(shí)間，實(shí)現(xiàn)工件表面的修形加工。本發(fā)明的拋光盤上盤由具有升降功能的多個(gè)同心環(huán)組成，可以獲得不同的表面材料去除率分布特性，實(shí)現(xiàn)確定性加工。本發(fā)明根據(jù)光學(xué)零件的原始表面輪廓形貌偏差設(shè)計(jì)修形方案，對(duì)表面進(jìn)行確定性的材料去除加工，總?cè)コ嗔啃?，加工效率高，成本低。本發(fā)明可以適用于任意形狀和厚度的待加工工件。
【IPC分類】B24B1/00, B24B29/02
【公開號(hào)】CN105397609
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510736110
【發(fā)明人】周平, 鄔振剛, 王林, 何東山, 左云盛
【申請(qǐng)人】大連理工大學(xué)
【公開日】2016年3月16日
【申請(qǐng)日】2015年11月3日