本發(fā)明涉及超精密加工設備技術領域，特別涉及一種平坦化加工裝置，應用于半導體基片。此外，本發(fā)明還涉及一種包括上述平坦化加工裝置的單面平坦化加工系統(tǒng)以及包括上述平坦化加工裝置的雙面平坦化加工系統(tǒng)，應用于半導體基片。

背景技術：

隨著微電子和光電子技術的快速發(fā)展，單晶SiC、藍寶石、玻璃基板等新一代半導體基片朝著大尺寸、超薄化方向發(fā)展，對半導體基片的加工要求也越來越高，不但要求晶片達到亞納米級表面粗糙度，而且還要求晶片具有很高的表面/亞表面完整性(微劃痕、微裂紋、位錯等缺陷和損傷)、平行度、平面度等，因而需要不斷研究開發(fā)新的高效超精密平坦化加工技術，才能獲得趨向完美的加工表面，滿足當今信息技術產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展的要求。

一種典型的半導體基片表面的平坦化加工技術為經(jīng)典磁流變拋光(Magnetorheological Finishing，MRF)，該方法利用磁流變液流變的特性形成拋光墊及產(chǎn)生的流體動壓力對加工表面進行逐點掃描加工，但是加工效率比較低。采用集群磁流變平坦化加工方法中，用于形成磁流變效應拋光墊的小尺寸磁性體通常采用永磁鐵，在加工過程中，只能通過調整工件與拋光盤之間的間隙(簡稱加工間隙)來實現(xiàn)對拋光盤剛度的調節(jié)，同時，靜態(tài)磁場形成的集群磁流變效應拋光墊缺乏自我修整和磨料更新自銳的機制，磁流變液在磁場作用下的黏彈性使得靜磁場形成的拋光墊對工件表面加工后受力畸變，難以保持加工后工件的性能穩(wěn)定，制約了該工藝的進一步應用和發(fā)展。

因此，如何提高半導體基片工件表面的平坦化加工的質量與效率，是本領域技術人員目前需要解決的技術問題。

技術實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種平坦化加工裝置，提高工件表面的平坦化加工的質量與效率。本發(fā)明的另一目的是提供一種包括上述平坦化加工裝置的單面平坦化加工系統(tǒng)，實現(xiàn)工件表面平坦化加工的高質量和高效率。本發(fā)明的另一目的是提供一種包括上述平坦化加工裝置的雙面平坦化加工系統(tǒng)，實現(xiàn)工件表面平坦化加工的高質量和高效率。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術方案：

一種平坦化加工裝置，應用于半導體基片，包括：

多個用于形成多點自旋轉陣列磁極的永磁鐵，所述永磁鐵同向或異向端面平齊排布，所述永磁鐵通過磁極安裝端蓋設置于磁極安裝盤內，所述永磁鐵對應設置于轉軸的第一端，所述磁極安裝盤上靠近所述第一端的一側設有拋光盤，所述轉軸的第二端連接用于驅動所述永磁鐵同步轉動以形成動態(tài)磁場的磁極同步轉動電機及傳動系統(tǒng)；

設于所述拋光盤上的陣列正電極和陣列負電極，所述陣列正電極、所述陣列負電極與所述拋光盤三者相互絕緣設置，所述陣列正電極與所述陣列負電極連接用于形成低頻高壓方波交變電場的低頻高壓方波交變電源；

設于所述拋光盤上的混合有磨料的電磁流變液，所述電磁流變液在所述動態(tài)磁場與所述低頻高壓方波交變電場的耦合作用下形成拋光墊。

優(yōu)選地，所述低頻高壓方波交變電源為電壓為0.5～5kV且頻率為0.1～5Hz的交變電源。

優(yōu)選地，所述永磁鐵上靠近所述拋光盤的端面與所述拋光盤的內表面距離為0.5至3mm，所述永磁鐵為磁場強度為2000Gs至6000Gs的圓柱形永磁鐵。

優(yōu)選地，所述永磁鐵偏心設于所述轉軸上，且所述轉軸與所述永磁鐵之間的偏心距大于0且小于10mm。

優(yōu)選地，所述拋光盤上的覆蓋一層0.2mm至2mm厚的絕緣層，所述陣列正電極和所述陣列負電極設于所述絕緣層上，且所述陣列正電極與所述陣列負電極之間通過絕緣體分隔。

優(yōu)選地，所述電磁流變液為通過在質量分數(shù)為50％至90％電流變液中加入質量分數(shù)為3％至20％的游離磨料和質量分數(shù)為5％至30％的改性鐵粉形成。

優(yōu)選地，所述電流變液中固體電流變粒子的質量百分比為10～30％，絕緣油質量百分比為50～80％，分散劑的質量百分比為2～10％，添加劑的質量百分比為2～10％，所述固體電流變粒子為粒徑0.5～7μm的硅鋁酸鹽、復合金屬氧化物、復合金屬氫氧化物、高分子半導體粒子和復合型半導體粒子的一種或者多種混合而成，所述絕緣油為硅油、植物油、礦物油和煤油的一種或多種組合而成。

優(yōu)選地，所述改性鐵粉為粒徑為0.5～70μm的羰基鐵粉外電鍍或者包裹金屬氧化物、有機物或者半導體材料中的一者而成。

一種單面平坦化加工系統(tǒng)，應用于半導體基片，包括如上述任意一項所述的平坦化加工裝置，還包括：

對應設于所述平坦化加工裝置中的拋光盤的一側的機床臺架，所述機床臺架上設有用于安裝工件的工具頭、連接于所述工具頭的工具頭主軸、與所述工具頭主軸配合固定所述工件的工件保持架、工具頭主軸電機及傳動系統(tǒng)、用于驅動所述工具頭主軸在所述拋光盤的外表面的法線方向運動的Z方向進給系統(tǒng)以及用于驅動所述工具頭主軸在平行于所述拋光盤的外表面的方向運動的X方向進給系統(tǒng)；

設于所述平坦化加工裝置中的遠離所述拋光盤的一側的回轉工作臺主軸、設于所述平坦化加工裝置與所述回轉工作臺主軸之間的導電環(huán)、安裝于所述回轉工作臺主軸的回轉工作臺主軸電機及傳動機構、安裝于所述回轉工作臺主軸與所述導電環(huán)之間的磁極同步轉動電機及傳動系統(tǒng)；

所述導電環(huán)包括正極導電環(huán)和負極導電環(huán)，所述正極導電環(huán)連接所述平坦化加工裝置中的陣列正電極，所述負極導電環(huán)連接所述平坦化加工裝置中的陣列負電極，所述正極導電環(huán)與所述負極導電環(huán)連接低頻高壓方波交變電源；

所述Z方向進給系統(tǒng)以方波或多次多項式曲線方式改變所述工件的加工表面與所述拋光盤的外表面的加工間隙，形成流變效應產(chǎn)生動態(tài)作用力。

一種雙面平坦化加工系統(tǒng)，應用于半導體基片，包括如上述任意一項所述的平坦化加工裝置，還包括：

機床臺架、同步齒輪、同步電機、同步帶、自適應夾緊機構和用于放置工件的自旋轉保持架，四個所述同步齒輪均勻圓周分布在所述機床臺架上，且四個所述同步齒輪通過所述同步帶連接，其中一個所述同步齒輪連接所述同步電機，所述自旋轉保持架與四個所述同步齒輪同時嚙合，兩個所述自適應夾緊機構對稱安裝于所述同步齒輪的軸向的兩端面，且所述自適應夾緊機構能夠與工件的加工面緊密接觸；

分別對應設于一個所述自適應夾緊機構的兩側的兩個所述平坦化加工裝置，兩個所述平坦化加工裝置相對稱設置，且分設于兩個所述平坦化加工裝置中正對的永磁鐵的靠近端磁性相反，每個所述平坦化加工裝置中的拋光盤靠近所述自旋轉保持架，每個所述平坦化加工裝置中遠離所述拋光盤的一側設有導電環(huán)，所述導電環(huán)設于所述平坦化加工裝置與工具頭主軸之間，所述工具頭主軸連接用于驅動所述工具頭主軸垂直于所述拋光盤的外表面運動的Z方向進給系統(tǒng)，所述工具頭主軸連接工具頭主軸電機及傳動系統(tǒng)，且所述工具頭主軸連接磁極同步轉動電機及傳動系統(tǒng)；

所述導電環(huán)包括正極導電環(huán)和負極導電環(huán)，所述正極導電環(huán)連接所述平坦化加工裝置中的陣列正電極，所述負極導電環(huán)連接所述平坦化加工裝置中的陣列負電極，所述正極導電環(huán)與所述負極導電環(huán)連接低頻高壓方波交變電源；

所述Z方向進給系統(tǒng)以方波或多次多項式曲線方式同步改變所述工件的雙面加工表面與所述拋光盤的外表面的加工間隙，以實現(xiàn)對所述工件法向壓力自行平衡和保持所述工件加工時的位置。

本發(fā)明提供的包括上述平坦化加工裝置的單面平坦化加工系統(tǒng)，和雙面平坦化加工系統(tǒng)，能夠優(yōu)先選擇去除加工表面凸點，提高了工件表面的平坦化加工的質量與效率。此種單面平坦化加工系統(tǒng)，以一定的低頻速率改變加工表面與拋光盤面的加工間隙，形成流變效應產(chǎn)生動態(tài)作用力，由于動態(tài)作用力與加工間隙成反比關系，因此同樣宏觀加工間隙下，加工表面微觀凸點的實際加工間隙更小，因而受到更大的作用力會被優(yōu)先去除。此種雙面平坦化加工系統(tǒng)，針對半導體基片厚度小且抗彎強度小，采用雙面同步動態(tài)改變加工表面與拋光盤面的加工間隙，半導體基片所受到的法向壓力自行平衡不會產(chǎn)生附加變形，消除了可能對半導體基片的損傷，同時保持半導體基片加工時的位置。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)提供的附圖獲得其他的附圖。

圖1為單獨永磁鐵動態(tài)磁場磁力線分布示意圖；

圖2為單獨低頻高壓動態(tài)磁場磁力線分布示意圖；

圖3為本發(fā)明中磁電耦合動態(tài)磁場磁力線分布示意圖；

圖4為本發(fā)明中磁電耦合電磁流變動態(tài)多維控制磨料高效超精密單面平坦化原理圖；

圖5為本發(fā)明中磁電耦合電磁流變動態(tài)多維控制磨料高效超精密雙面平坦化原理圖；

圖6為本發(fā)明中磁電耦合電磁流變動態(tài)多維控制磨料高效超精密單面平坦化工作示意圖；

圖7為本發(fā)明中磁電耦合電磁流變動態(tài)多維控制磨料高效超精密雙面平坦化工作示意圖。

圖1至圖7中，1為磁極安裝盤，2為永磁鐵，3為轉軸，5為磁極安裝端蓋，6為動態(tài)磁力線，7為陣列正電極，8為絕緣體，9為陣列負電極，10為動態(tài)電場線，11為電流變液，12為拋光墊，13為工具頭，14為工件，15為工件保持架，16為低頻高壓方波交變電源，17為自適應夾緊機構，18為自旋轉保持架，20為拋光盤，21為工作臺，22為回轉工作臺主軸，23為回轉工作臺主軸電機及傳動機構，24為機床臺架，25為Z方向進給系統(tǒng)，26為工具頭主軸，27為工具頭主軸電機及傳動系統(tǒng)，28為X方向進給系統(tǒng)，29為正極導電環(huán)，30為負極導電環(huán)，31為磁極同步轉動電機及傳動系統(tǒng)，32為同步齒輪，33為同步電機，34為同步帶，35為絕緣層。

具體實施方式

下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

本發(fā)明的核心是提供一種平坦化加工裝置，提高工件表面的平坦化加工的質量與效率。本發(fā)明的另一核心是提供一種包括上述平坦化加工裝置的單面平坦化加工系統(tǒng)，實現(xiàn)工件表面的平坦化加工的高質量與高效率。本發(fā)明的另一核心是提供一種包括上述平坦化加工裝置的雙面平坦化加工系統(tǒng)，實現(xiàn)工件表面的平坦化加工的高質量與高效率。

請參考圖4和圖5，圖4為本發(fā)明中磁電耦合電磁流變動態(tài)多維控制磨料高效超精密單面平坦化原理圖；圖5為本發(fā)明中磁電耦合電磁流變動態(tài)多維控制磨料高效超精密雙面平坦化原理圖。

本發(fā)明所提供的應用于半導體基片的平坦化加工裝置的一種具體實施例中，包括：

多個用于形成多點自旋轉陣列磁極的永磁鐵2，永磁鐵2同向或異向端面平齊排布，永磁鐵2通過磁極安裝端蓋5設置于磁極安裝盤1內，永磁鐵2對應設置于轉軸3的第一端，磁極安裝盤1上靠近第一端的一側設有拋光盤20，轉軸3的第二端連接用于驅動永磁鐵2同步轉動以形成動態(tài)磁場的磁極同步轉動電機及傳動系統(tǒng)31；

設于拋光盤20上的陣列正電極7和陣列負電極9，陣列正電極7、陣列負電極9與拋光盤20三者相互絕緣設置，陣列正電極7與陣列負電極9連接用于形成低頻高壓方波交變電場的低頻高壓方波交變電源16；

設于拋光盤20上的混合有磨料的電磁流變液，電磁流變液在動態(tài)磁場與低頻高壓方波交變電場的耦合作用下形成拋光墊12。

也就是說，本實施例中的平坦化加工裝置包括動態(tài)磁場形成組件與低頻高壓方波交變電場形成組件兩者形成的工作臺21，還包括電磁流變液。其中，動態(tài)磁場形成組件中，磁極安裝盤1為平坦化加工裝置的外殼，磁極安裝盤1連接磁極安裝端蓋5和拋光盤20，磁極安裝盤1中設置轉軸3，轉軸3應為多個，轉軸3的第一端設置永磁鐵2，永磁鐵2安裝于轉軸3后，所有永磁鐵2同向排列且端面平齊，或者異向排列且端面平齊，同時，永磁鐵2可以安裝在磁極安裝端蓋5上，以實現(xiàn)永磁鐵2的固定，多個永磁鐵2的作用下可以共同構建成大尺寸的磁流變拋光盤20。轉軸3的第二端可以用于連接磁極同步轉動電機及傳動系統(tǒng)31，磁極同步轉動電機及傳動系統(tǒng)31可以驅動永磁鐵2同步轉動，從而形成動態(tài)磁場。優(yōu)選地，永磁鐵2即磁極的轉速可以為0～300rpm，以保證磁流變效果。

其中，轉軸3的第一端與第二端分別指轉軸3在軸向上的兩端。拋光盤20的外表面與拋光盤20的內表面為拋光盤20上的兩個相對的面，大體與轉軸3的軸向垂直，內表面位于磁極安裝盤1內，拋光盤20的外表面設于外側且為用于進行加工的面。

低頻高壓方波交變電場形成組件中，陣列正電極7、陣列負電極9與磁極安裝盤1三者相互絕緣設置，陣列正電極7與陣列負電極9連接低頻高壓方波交變電源16，以形成低頻高壓方波交變電場，該電場中具有動態(tài)電場線10。

電磁流變液在動態(tài)磁場的作用下產(chǎn)生動態(tài)磁流變效應(如圖1所示)，同時，在低頻高壓方波交變電場的作用下產(chǎn)生動態(tài)電流變效應(如圖2所示)，兩者的耦合作用(如圖3所示)下形成的拋光墊12，通過拋光盤20的外表面與工件14的加工表面間隙的動態(tài)調整、電場電壓與頻率的調整、磁極轉速調整和工件14與拋光墊12的相對運動來對工件14表面進行高效平坦化加工。

此種平坦化加工裝置進行平坦化加工時，使混合了磨料的電磁流變液進入到拋光盤20表面，磁場的作用下能迅速形成對磨粒具有行為約束和聚集作用的粘彈性均勻拋光墊12；通過驅動小尺寸磁性體即永磁鐵2同步轉動，可以促使磁極端面的靜態(tài)磁力線轉變?yōu)榻换サ膭討B(tài)磁力線6，動態(tài)磁力線6促使電磁流變液形成的柔性拋光墊12以實時動態(tài)分布，從而可以調節(jié)柔性拋光墊12的剛度及磨粒的固著強度，并促使柔性拋光墊12性能的修復和磨料的更新自銳，電磁流變效應拋光墊12的粘彈性具有“容沒”效應，可以使不同尺寸磨粒均勻作用于工件14的加工表面；同時，通過將具有微結構的交錯電極即陣列正電極7和陣列負電極9鑲嵌到拋光盤20的表面，在施加低頻交流電的情況下，正負電極之間能形成有序交錯的電場，拋光墊12中的磨粒在交變電場的作用下能進一步聚集分布持續(xù)調整姿態(tài)；電磁流變效應拋光墊12半固著約束磨料進行旋轉，以便對半導體基片加工表面產(chǎn)生柔和拋光作用，從而可以消除拋光盤20與工件14表面之間的機械接觸損傷，有利于減小亞表面損傷，提高超光滑表面的加工品質。

可見，此種平坦化加工裝置將小尺寸端面磁場均化磁體即永磁鐵2通過集群原理構建成大尺寸磁流變拋光盤，并巧妙應用低頻高壓方波交變電場與動態(tài)磁場結合的方式實現(xiàn)拋光盤20表面的電磁流變效應拋光墊12的剛度變化和磨料再分布，同時，可以實現(xiàn)對磨料產(chǎn)生動態(tài)約束和更新自銳作用，從而通過物理機械作用機理協(xié)同復合多維控制磨料運動姿態(tài)、分布密度、自銳更新，實現(xiàn)磨料向加工表面聚集、彈性支撐、張馳有序、松緊有度、柔性和緩、大幅提高磨料密度及其去除的有效性，能夠持續(xù)不斷穩(wěn)定作用于加工表面，實現(xiàn)對加工表面材料的高效微量塑性去除的磁電耦合電磁流變動態(tài)多維控制磨料高效超精密平坦化加工。

上述實施例中，低頻高壓方波交變電源16具體可以為電壓為0.5～5kV且頻率為0.1～5Hz的交變電源，以保證電場的效果滿足加工需要。當然，低頻高壓方波交變電源16的選用不限于此。

上述各個實施例中，永磁鐵2上靠近拋光盤20的端面與拋光盤20的內表面的距離可以為0.5至3mm，永磁鐵2可以為磁場強度為2000Gs至6000Gs的圓柱形永磁鐵，在保證磁場效果的同時，便于永磁鐵2的安裝。當然，永磁鐵2的設置方式不限于此。

上述各個實施例中，永磁鐵2可以偏心設置在轉軸3上，且轉軸3與永磁鐵2之間的偏心距可以大于0且小于10mm，以保證轉軸3能夠帶動永磁鐵2進行轉動。當然，永磁鐵2也可以與轉軸3同軸設置或者進行其他偏心距的偏心設置。

上述各個實施例中，拋光盤20上可以覆蓋一層0.2mm至2mm的絕緣層35，陣列正電極7和陣列負電極9設于絕緣層35上，且陣列正電極7與陣列負電極9之間通過絕緣體8分隔，從而可靠實現(xiàn)拋光盤20、陣列正電極7與陣列負電極9之間的絕緣

上述各個實施例中，電磁流變液具體可以為通過在質量分數(shù)為50％至90％電流變液11中加入質量分數(shù)為3％至20％的游離磨料和質量分數(shù)為5％至30％的改性鐵粉形成。此種電磁流變液可以在低頻高壓方波交變電場產(chǎn)生的動態(tài)電流變效應、多點自旋轉陣列磁極的作用下產(chǎn)生的動態(tài)磁流變效應的耦合作用下形成磨料姿態(tài)、分布密度、加工行為和自銳更新動態(tài)復合多維控制的可變剛度柔性拋光墊12，通過拋光盤20外表面與加工表面間隙的動態(tài)調整、電場電壓與頻率的調整、磁極轉速調整和工件14與柔性拋光墊12的相對運動對工件14表面進行高效平坦化加工。

具體地，電流變液11中固體電流變粒子的質量百分比為10～30％，絕緣油質量百分比為50～80％，分散劑的質量百分比為2～10％，添加劑的質量百分比為2～10％，固體電流變粒子為粒徑0.5～7μm的硅鋁酸鹽、復合金屬氧化物、復合金屬氫氧化物、高分子半導體粒子和復合型半導體粒子的一種或者多種混合，絕緣油為硅油、植物油、礦物油和煤油的一種或多種組合。其中，質量百分比以電磁流變液的總質量為基數(shù)。此種電流變液11能夠可靠地與磨料、改性鐵粉配合形成拋光墊12。當然，電流變液11也可以選用現(xiàn)有的商品化巨電流變液。

上述各個實施例中，游離磨料可以為金剛石、碳化硅、氮化鵬、氮化硅、氧化鋯、氧化鋁等其中的一種或者多種形成的混合物，粒徑為納米級、亞微米級和微米級的一種或者多種混合。

上述各個實施例中，改性鐵粉可以為粒徑為0.5～70μm的羰基鐵粉外電鍍或者包裹金屬氧化物、有機物或者半導體材料中的一者，以保證磁流變效果。

請參考圖6，圖6為本發(fā)明中磁電耦合電磁流變動態(tài)多維控制磨料高效超精密單面平坦化工作示意圖。

除了上述平坦化加工裝置，本發(fā)明還提供了一種包括上述實施例公開的平坦化加工裝置的單面平坦化加工系統(tǒng)，應用于半導體基片，該單面平坦化工加工系統(tǒng)還包括：

對應設于平坦化加工裝置中的拋光盤20的一側的機床臺架24，即沿著轉軸3的軸向，機床臺架24設置在工作臺21靠近轉軸3第一端的外側，機床臺架24上設有用于安裝工件14的工具頭13、連接于工具頭13的工具頭主軸26、與工具頭主軸26配合固定工件14的工件保持架15、工具頭主軸電機及傳動系統(tǒng)27，工具頭13上安裝工件14的端面具體可以與拋光盤20的外表面平行；機床臺架24上還設有用于驅動工具頭主軸26在拋光盤20的外表面的法線方向運動的Z方向進給系統(tǒng)25以及用于驅動工具頭主軸26在平行于拋光盤20的外表面的方向運動的X方向進給系統(tǒng)28，X方向進給系統(tǒng)28與Z方向進給系統(tǒng)25垂直交叉設置并固定于機床臺架24；

設于平坦化加工裝置中的遠離拋光盤20的一側的回轉工作臺主軸22、設于平坦化加工裝置與回轉工作臺主軸22之間的導電環(huán)、安裝于回轉工作臺主軸22的回轉工作臺主軸電機及傳動機構23、安裝于回轉工作臺主軸22與導電環(huán)之間的磁極同步轉動電機及傳動系統(tǒng)31；

導電環(huán)包括正極導電環(huán)29和負極導電環(huán)30，正極導電環(huán)29連接平坦化加工裝置中的陣列正電極7，負極導電環(huán)30連接平坦化加工裝置中的陣列負電極9，正極導電環(huán)29與負極導電環(huán)30連接低頻高壓方波交變電源16；

Z方向進給系統(tǒng)25以方波或多次多項式曲線方式改變工件的加工表面與拋光盤20的外表面的加工間隙，形成流變效應產(chǎn)生動態(tài)作用力。

此種單面平坦化加工系統(tǒng)由平坦化加工裝置和工件夾持及運動機構組成，在拋光盤面法向低頻動態(tài)改變工件與拋光盤面的加工間隙產(chǎn)生動態(tài)作用力實現(xiàn)優(yōu)先去除加工表面凸點快速平坦化提高加工效率，在平行拋光盤面方向運動提高加工表面平面度，可以用于工件14的單面加工。其中，在加工時，以一定的低頻速率改變加工表面與拋光盤面的加工間隙，形成流變效應產(chǎn)生動態(tài)作用力，由于動態(tài)作用力與加工間隙成反比關系，因此同樣宏觀加工間隙下，加工表面微觀凸點的實際加工間隙更小，因而受到更大的作用力會被優(yōu)先去除。

此外，電磁流變液注入拋光盤20與工件14之間時可以在交變電場與動態(tài)磁場耦合作用下形成致密柔性拋光，加工表面質量好，表面一致性較高，加工效率高，成本低，而且無表面和亞表面損傷，同時，容易實施，非常適用于光電子/微電子半導體基片及光學元件的平面平坦化加工，所需的電磁流變液只需填充到一個極小的密閉工作區(qū)域中，大大節(jié)省了耗材的成本。

一種優(yōu)選的加工操作中，工作時，永磁鐵2的轉速可以為0～300rpm，工具頭13的轉速可以為100～2000rpm，X方向擺幅為5～30mm，工件14的加工表面與拋光盤20的外表面之間的加工間隙19為從1.5～3mm范圍按多次多項式減速度下降到0.5～1.2mm，然后快速提升到初始間隙，不斷重復變間隙運動。

請參考圖7，圖7為本發(fā)明中磁電耦合電磁流變動態(tài)多維控制磨料高效超精密雙面平坦化工作示意圖。

除了上述平坦化加工裝置以及單面平坦化加工系統(tǒng)，本發(fā)明還提供了一種包括上述實施例公開的平坦化加工裝置的雙面平坦化加工系統(tǒng)，應用于半導體基片，該雙面平坦化工加工系統(tǒng)還包括：

機床臺架24、同步齒輪32、同步電機33、同步帶34、自適應夾緊機構17和用于放置工件14的自旋轉保持架18，四個同步齒輪32均勻圓周分布在機床臺架24上，且四個同步齒輪32通過同步帶34連接，其中一個同步齒輪32連接同步電機33，自旋轉保持架18與四個同步齒輪32同時嚙合，兩個自適應夾緊機構17對稱安裝于同步齒輪32的軸向的兩端面，且自適應夾緊夾緊機構能夠與工件14表面緊密接觸；

分別對應設于一個自適應夾緊機構17兩側的兩個平坦化加工裝置，即兩個平坦化加工裝置可以對稱設置在工件14的兩側，且分設于兩個平坦化加工裝置中正對的永磁鐵2靠近端磁性相反，分別用于對工件14兩個加工面的加工，每個平坦化加工裝置中的拋光盤20靠近自旋轉保持架18，每個平坦化加工裝置中遠離拋光盤20的一側設有導電環(huán)，導電環(huán)設于平坦化加工裝置與工具頭主軸26之間，工具頭主軸26連接用于驅動工具頭主軸26垂直于拋光盤20的外表面運動的Z方向進給系統(tǒng)25，工具頭主軸26連接工具頭主軸電機及傳動系統(tǒng)27，且工具頭主軸26連接磁極同步轉動電機及傳動系統(tǒng)31。

導電環(huán)包括正極導電環(huán)29和負極導電環(huán)30，正極導電環(huán)29連接平坦化加工裝置中的陣列正電極7，負極導電環(huán)30連接平坦化加工裝置中的陣列負電極9，正極導電環(huán)29與負極導電環(huán)30連接低頻高壓方波交變電源16；

Z方向進給系統(tǒng)以方波或多次多項式曲線方式同步改變工件的雙面加工表面與拋光盤的外表面的加工間隙，以實現(xiàn)對工件法向壓力自行平衡和保持工件加工時的位置。

此種雙面平坦化加工系統(tǒng)由對稱配置的平坦化加工裝置和工件夾持及運動機構組成，平坦化加工裝置在半導體基片兩側同步法向運動和平行拋光盤面運動，既提高平坦化加工效率和質量也保證半導體基片不產(chǎn)生附加作用力保護基片，可以用于工件14的雙面加工。在加工時，針對半導體基片厚度小且抗彎強度小，采用雙面同步動態(tài)改變加工表面與拋光盤面的加工間隙，半導體基片所受到的法向壓力自行平衡不會產(chǎn)生附加變形，消除了可能對半導體基片的損傷，同時保持半導體基片加工時的位置。

此外，電磁流變液注入拋光盤20與工件14之間時可以在交變電場與動態(tài)磁場耦合作用下形成致密柔性拋光，加工表面質量好，表面一致性較高，加工效率高，成本低，而且無表面和亞表面損傷，同時，容易實施，非常適用于光電子/微電子半導體基片及光學元件的平面平坦化加工，所需的電磁流變液只需填充到一個極小的密閉工作區(qū)域中，大大節(jié)省了耗材的成本。

其中，在實際使用時，兩個平坦化加工裝置通常上下設置，以上下設置的方向關系進行說明，機床臺架24與設于下側的平坦化加工裝置的外圈通常組要可靠密封，兩個拋光盤20的外表面與工件14上對應的兩個加工面的距離相等且為0.5～5mm，平坦化加工裝置的轉速為50～1000rpm，轉動時兩側正對的永磁鐵2靠近端磁性相反。電磁流變液在注入拋光盤20與工件14之間時在交變電場與動態(tài)磁場耦合作用下形成柔性拋光墊12，同步電機33可以驅動自旋轉保持架18帶動工件14以10～300rpm速度轉動。

本說明書中各個實施例采用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。

以上對本發(fā)明所提供的平坦化加工裝置、具有該平坦化加工裝置的單面平坦化加工系統(tǒng)以及具有該平坦化加工裝置的雙面平坦化加工系統(tǒng)進行了詳細介紹。本文中應用了具體個例對本發(fā)明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想。應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以對本發(fā)明進行若干改進和修飾，這些改進和修飾也落入本發(fā)明權利要求的保護范圍內。