1 苏州科技大学 物理科学与技术学院, 江苏 苏州 215009
2 上海理工大学 光电信息与计算机工程学院, 上海 200093
3 苏州慧利仪器有限责任公司 江苏 苏州 215123
为了实现双面抛光晶圆总厚度变化(TTV)和变形程度中弯曲度(Bow)和翘曲度(Warp)的测量，提出了一种干涉测量方法。采用两个带有标准镜的菲索式相移干涉仪对晶圆正反面同时进行测量，将测量所得晶圆正反面形貌与未放置晶圆时两个干涉仪的空腔形貌进行组合运算，可得到不受标准镜误差影响的双面抛光晶圆的表面相关参数。在组合运算中，由于两个标准镜未精确对准会产生映射误差，影响相关参数的测量结果。针对这一问题，在晶圆测量之前，将三点定位装置固定在两个标准镜之间，基于三点定圆定理不断调整两个标准镜的位置，可使映射误差极小，进而减小映射误差对测量结果的影响。实验结果表明，50 mm晶圆横向和纵向的映射误差分别为21.592 μm和37.480 μm，TTV、弯曲度和翘曲度分别为0.198 μm、−0.326 μm和1.423 μm。为了进一步验证调整方法的有效性，采用单个干涉仪对晶圆进行翻转测量，由测量结果可知晶圆的TTV、弯曲度和翘曲度分别为0.208 μm、−0.326 μm和1.415 μm。所提干涉法在调整好两个标准镜的位置后，可以方便快速的用于大批量大尺寸晶圆的测量，提高了晶圆的检测效率，同时具有较高的测量精度。
干涉测量 双面抛光晶圆 误差分析 总厚度变化 翘曲度 弯曲度 interferometry double-sided polished wafer error analysis TTV bow warp
1 西安工业大学西安市主动光电成像探测技术重点实验室，陕西 西安 710021
2 长春理工大学电子信息工程学院，吉林 长春 130022
3 西安工业大学光电工程学院，陕西 西安 710021
4 中国兵器科学研究院宁波分院，浙江 宁波 315103
针对环摆式双面抛光难以建立稳定去除函数并进行加工面型预测这一问题，提出了基于磨粒运动学的环摆式双面抛光加工预测模型，并通过预测模型分析不同参数影响下元件表面去除均匀性，针对不同特征面型给出优化策略以指导加工实验。首先，根据环摆式双面抛光机理，探究了环摆式双面抛光中影响去除均匀性的主要因素，提出了元件上、下表面磨粒运动学模型，结合Preston方程给出了基于磨粒运动学的环摆式双面抛光去除均匀性预测模型。根据实际加工工况，分析了不同抛光均匀性影响因素下的磨粒轨迹分布与抛光去除非均匀性，最后通过加工实验验证环摆式双面抛光加工预测模型。实验结果表明：环摆式双面抛光加工预测模型的预测结果与实际加工结果基本吻合，其面型去除特征相同。元件上表面是元件去除非均匀性的主要来源，通过改变中心偏心距、径向摆动距离等参数能改变元件上表面的去除非均匀性，从而影响元件整体面型特征，并实现基于预测模型指导下元件表面面型的快速收敛。
光学设计 环摆式 双面抛光 去除均匀性 加工预测
中国电子科技集团公司第十一研究所，北京 100015
碲锌镉(CdZnTe)晶体性能优越，是高性能碲镉汞(HgCdTe)外延薄膜的首选衬底材料。双面抛光是一种加工质量较高的碲锌镉晶片表面抛光方式，其具有效率高、平整度好、晶片应力堆积少的优点。但当碲锌镉晶片尺寸增大后，其加工难度也随之上升，易出现碎片多、加工速率慢、表面平整度差等问题。本文开展了大尺寸非规则碲锌镉晶片双面抛光技术研究，深入分析了面积大于50 cm2的非规则碲锌镉晶片双面抛光工艺中，不同参数对抛光质量的影响，通过模拟并优化晶片运动轨迹，优化抛光液磨粒粒型、抛光压力、抛光液流量等抛光工艺参数，实现了具有较高抛光速率和较好表面质量的大尺寸非规则碲锌镉晶片双面抛光加工，对进一步深入研究双面抛光技术有着重要意义。
碲锌镉 双面抛光 抛光效率 表面平整度 粗糙度 宽禁带半导体 CdZnTe double sided polishing polishing speed surface flatness roughness wide band gap semiconductor
1 中国工程物理研究院 激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621900
2 成都精密光学工程研究中心, 成都 610041
提出了一种基于平移偏摆运动的非固定环带随机双面抛光的方法, 通过设计平移偏摆装置使得工件运动方式脱离固定环带的限制, 借助随机性运动进行迭代, 解决了行星式双面抛光等固定环带抛光过程中产生的周期性轨迹问题; 通过优化运动方式组合, 在随机性运动叠加情况下实现了大口径超薄元件面形稳定收敛控制。与行星式双面抛光相比, 不仅面形精度更好, 而且没有明显的周期性加工痕迹。该方法可以应用到对表面激光损伤阈值有特殊要求的超薄件批量生产当中。
非固定环带 随机双面抛光 大口径超薄元件 激光损伤阈值 non-fixed ring belt random polishing double-side polishing large-aperture ultra-thin component laser damage threshold 强激光与粒子束
2018, 30(12): 122003
中光学集团 利达光电股份有限公司, 河南 南阳 473003
单球面超薄透镜厚度小、球面半径较大, 使用传统的球面加工方式速度慢、加工难度大; 而使用平面加工方式, 拆胶后零件变形较大, 无法稳定满足球面半径以及中心偏的要求。为了降低成本、稳定量产这类产品, 采用了双面抛光和平面加工相结合的方式, 找到了一种简便快捷的加工方法; 同时结合使用平面干涉仪, 提供了一种中心偏检测方法, 有效地解决了产品加工难和检测难的问题。为这类产品的大规模生产和检测提供了支持。
单球面超薄透镜 大球面半径 双面抛光 single-spherical ultrathin lens long spherical radius double-faced polishing
中光学集团 利达光电股份有限公司, 河南 南阳 473003
目前在光学冷加工市场有一定量的单面抛光板材的需求量,由于这种零件大多在要求只有一个面抛光的同时,对抛光面的面型有较高的要求,采用传统的粘接剂上盘在单轴抛光机上进行单面抛光的方法,由于拆胶后零件的应力变形,无法得到要求较高的面型.双面抛光技术由于两个面同时加工,可以很好地消除抛光面的应力问题,因此在薄板型零件加工中可以得到较好的面型,但只能得到双面同时抛光的零件.介绍了几种在双面抛光机上实现高面型精度要求的单面抛光板材的加工方法.
双面抛光机 单面抛光 薄板型零件 double-faced polishing machine unifacial polishing thin-plate type of the component
材料去除率是表征双面抛光加工效率的重要参数, 也是影响工件表面质量的关键因素。基于双面抛光加工中工件运动过程的分析, 通过向量法构建了工件上任一点的运动轨迹及其相对速度的数学模型。运用 Preston模型, 建立双面抛光过程中材料去除特性方程, 并辅助计算机软件模拟了不同工艺条件下的材料去除特性。最后, 通过微通道板的双面抛光实验, 研究了不同工艺参数下的材料去除量, 验证了理论模拟的正确性。
光学加工 材料去除特性 双面抛光 微通道板 数学模拟 optical processing material removal property double-sided polishing microchannel plate mathematical simulation
基于环摆双面抛光技术，研究了3 mm厚大口径超薄元件的双面抛光加工工艺。通过对双面抛光原理的分析，对转速比、抛光垫面形、抛光液等工艺参数上作了优化，并通过加工模拟进行验证。通过工件环分离器减薄技术解决了3 mm厚超薄元件的装夹问题。在SYP152双面主动抛光机上进行了加工工艺实验，通过调节转速比实现3 mm厚大口径超薄元件面形的高效收敛，验证了加工的可行性，并且达到了面形精度优于1.5λ(λ=632.8 nm)、表面粗糙度优于1 nm的技术水平。
双面抛光 大口径超薄元件 工艺优化 转速比 加工模拟 double-side polishing large-aperture ultra-thin component process optimization speed ratio machining simulation 强激光与粒子束
2013, 25(12): 3315
双面抛光运动过程复杂, 对光学材料的加工有重要的影响, 运动轨迹分布不但影响加工效率, 而且影响加工工件的表面质量。通过分析双面抛光加工的运动过程, 建立双面抛光中任意一点相对于上抛光盘的运动轨迹的数学模型, 改变数学模型中的轨迹运动参数, 观察不同参数值对抛光轨迹分布的影响, 优化分析得出抛光轨迹分布最佳的运动参数值。研究结果表明, 工件在行星轮中的位置远离行星轮的回转中心, 行星轮与整个抛光盘半径比为0.3, 抛光盘与内齿轮的转速比在3～8倍之间, 内外齿轮的转速比在1～4倍的范围内, 获得的抛光轨迹最优。
光学材料 双面抛光 数学建模 轨迹优化 optical materials double-sided polishing mathematical model trajectory optimization
