基于压力分布的环摆式双面抛光去除均匀性研究

构建了一种基于速度和压力分布模型的材料去除量分布计算模型。建立了环摆式双面抛光的有限元模型,对5种半径的上抛光盘在不同加工压力下与元件接触面的压力分布进行分析,通过拟合得到压力分布特性模型。根据Preston方程,将压力分布模型与速度分布模型耦合,得到材料去除量分布计算模型。通过模拟加工计算,研究加工压力和上抛光盘尺寸对去除量分布及均匀性的影响,发现去除量分布主要受上抛光盘尺寸和摆动距离的影响,去除均匀性主要受加工压力的影响。通过加工实验,对所得到的材料去除量分布计算模型的准确性进行验证,并研究了加工压力和上盘尺寸对材料去除量分布及均匀性的影响。实验结果表明,上抛光盘的直径越大,则加工压力越小,材料去除的均匀性越好。基于去除量分布预测模型,利用得到的规律指导实际加工,选取初始表面面型峰谷(PV)值为2.09λ(λ=632.8 nm)、均方根(RMS)值为0.464λ的熔石英样件,通过材料去除量预测模型得到工艺参数的最优解。加工后元件表面面型PV值降至0.85λ,RMS值降至0.137λ。所提模型将元件表面PV值降低到λ以下的时间缩短至原来的50%,实现了元件表面面型的快速收敛。