利用复合磨粒抛光液的硅片化学机械抛光工艺参数优化试验研究

为提高硅片抛光速率,提出利用复合磨粒抛光液对硅片进行化学机械抛光.分析SiO2磨粒与某种氨基树脂粒子在溶液中的相互作用机制,观察SiO2磨粒吸附在氨基树脂粒子表面的现象.通过向单一磨粒抛光液中加入聚合物粒子的方法获得了复合磨粒抛光液.应用田口法对SiO2磨粒质量分数、氨基树脂粒子质量分数以及抛光速度三个影响硅片材料去除率的工艺因素进行了优化分析,得到以材料去除率为评价条件的优化抛光工艺参数.试验结果表明:利用5wt%的SiO2磨料、3wt%的氨基树脂粒子形成的复合磨粒抛光液,在抛光盘和载样盘的转速均为50r/min以及抛光压力为22kPa的工艺条件下,对硅片进行抛光的抛光速率达到353nm/min.     

基于混合算法的薄壁件铣削加工工艺参数优化

结合神经网络法和遗传算法的优点,提出了一种以倒传递神经网络法为基础的加工工艺参数优化方法,对薄壁件铣削加工工艺参数进行优化。将田口实验所得数据经倒传递神经网络进行训练与测试,来建立薄壁件铣削加工的信噪比预测器,并通过最大化信噪比,将铣削过程变异降至最低,进而找出最佳加工工艺参数组合。通过数值模拟与加工实验,验证了所提方法在薄壁件铣削加工工艺参数优化中的有效性。     

硅衬底的化学机械抛光工艺研究

在分析硅衬底CMP的动力学过程基础上,提出了在机械抛光去除产物过程中,适当增强化学作用可显著改善产物的质量传输过程,从而提高抛光效率.在对不同粒径分散度的氧化铈抛光液进行比较后提出了参与机械研磨的有效粒子数才是机械抛光过程的重要因素,而不是单纯受粒径大小的影响.分析和讨论了CMP工艺中的几个影响因素,如粒径大小与分散度、pH值、温度、流量和浓度等.抛光后清洗,抛光雾得到了有效控制.     

化学机械抛光工艺中的抛光垫

抛光垫是晶片化学机械抛光中决定表面质量的重要辅料。研究了抛光垫对光电子晶体材料抛光质量的影响：硬的抛光垫可提高晶片的平面度;软的抛光垫可改善晶片的表面粗糙度;表面开槽和表面粗糙的抛光垫可提高抛光效率;对抛光垫进行适当的修整可使抛光垫表面粗糙。     

基于响应曲面法的YG8硬质合金刀片化学机械抛光工艺参数优化

为了快速确定YG8前刀面抛光的最佳工艺参数,提高加工效率和精度,利用响应曲面法对YG8硬质合金刀片抛光工艺进行优化试验研究。通过单因素试验确定抛光转速、抛光压力、磨粒粒径和磨粒浓度的水平,并对4个工艺参数进行中心复合设计试验。建立了材料去除率RMR和表面粗糙度Ra的预测模型,基于响应曲面法优化工艺参数获得最佳工艺参数为抛光转速65.5 r/min、抛光压力156.7 kPa、磨粒粒径1.1 μm、磨粒浓度14%,此时得到了最小表面粗糙度预测值Ra=0.019 μm,材料去除率RMR=56.6 nm/min。试验结果表明,基于响应曲面法的材料去除率与表面粗糙度预测模型准确有效。     

磁流变抛光工艺参数优化研究

利用正交试验法均衡搭配各个工艺参数,减少试验次数,分析了各个工艺参数对单项工艺指标的影响规律.采用灰色相关理论,重点解决了磁流变抛光多工艺指标的工艺参数优化这一难点问题,简化了优化过程,得到了工艺参数优化组合方案,并进行了试验验证.     

磁流变抛光工艺参数优化研究

利用正交试验法均衡搭配各个工艺参数,减少试验次数,分析了各个工艺参数对单项工艺指标的影响规律。采用灰色相关理论,重点解决了磁流变抛光多工艺指标的工艺参数优化这一难点问题,简化了优化过程,得到了工艺参数优化组合方案,并进行了试验验证。     

基于灰色系统理论的磁流变抛光工艺参数优化研究

合理的磁流变抛光工艺参数对于提高抛光效率和改善光学工件的表面质量具有关键性的作用。在自行研制的抛光装置基础上,利用正交实验法进行了几个关键工艺参数对单项工艺指标的影响实验,分析了其影响规律。在此基础上利用灰色关联分析的理论解决了磁流变抛光多工艺指标下的工艺参数优化问题,得到了优化的组合方案,并进行了试验验证。     

化学机械抛光的研究进展

化学机械抛光简称CMP技术是迄今唯一的可以提供整体平面化的表面精加工技术,可广泛用于集成电路芯片、计算机硬磁盘、微型机械系统等表面的平坦化。介绍了半导体加工领域CMP技术的特点,重点叙述了CMP技术的发展历程、设备特性、研磨抛光耗材和应用领域的技术现状,指出CMP急待解决的技术和理论问题,并对其发展方向进行展望。     

纳米CeO2抛光料对硅晶片进行化学机械抛光的研究

通过自制纳米CeO2超细粉体,并配制成抛光液对硅片进行化学机械抛光,研究了纳米CeO2抛光料对硅片的抛光效果,解释了纳米级抛光料的化学机械抛光原理.实验结果表明:由于纳米抛光料粒径小,切削深度小,故材料去除采用塑性流动方式.使用纳米CeO2抛光料最终在1μm的范围内达到了微观表面粗糙度Ra为0.124nm的超光滑表面,满足了产品的要求.     

基于田口方法的GaAs基片化学机械抛光加工工艺研究

为获得超平滑的GaAs基片表面,以H2O2、CeO2和NH4OH溶液为抛光液,采用化学机械抛光方法对GaAs基片进行了超精密加工.采用田口方法对氧化剂H2O2含量、碱性溶液NH4OH含量、加工载荷、抛光盘转速4个重要影响因素进行了优化设计,得到以表面粗糙度和材料去除率为评价条件的综合最优抛光参数.结果表明,当H2O2质量分数为 30%,NH4OH质量分数为0.08%,加工载荷为18 kPa,抛光盘转速为30 r/min时,可以获得表面粗糙度和材料去除率综合最优的GaAs基片抛光效率.     

硅片的超声流体喷射抛光实验研究

基于兆赫级压电振子驱动提出,一种新的流体喷射抛光方法,利用Z4120台式钻床搭建了流体喷射超声抛光实验装置,以2吋硅片为喷射抛光对象,通过实验验证了该抛光方法对硅片的精密化学机械抛光的实际效果。实验结果表明,在相同的实验工况下,硅片与喷射流的相对转速越高,抛光的效果越好。硅片转速相比抛光时间对硅片表面的粗糙度影响效果更明显。该抛光方法因无须借助抛光垫的接触作用,能使硅片在精密抛光过程中,避免抛光工具对硅片表面的损伤。     

超细CeO2磨料对硅片的抛光性能研究

用均相沉淀法制备了不同形状和尺寸的CeO2超细粉体，并配制成不同pH值的抛光液对硅片进行化学机械抛光。研究了不同粒径CeO2磨料的抛光效果，结果表明，微米级的CeO2磨料粒径比较大，切削深度比较深，材料的去除是以机械作用为主。随着磨料粒径的减小，切削深度随之减小，材料以塑性流动的方式去除，最终在2μm的范围内得到了微观表面粗糙度Ra=0．120nm的超光滑表面。实验证明，CeO2磨料对硅片具有良好的抛光效果。     

单晶硅片的低温抛光技术

介绍了一种光学材料抛光新技术--低温抛光技术。首先把抛光液冷冻成低温抛光模层,并对单晶硅片做抛光实验,实验结果表明这是一种很好的光学材料抛光方法。     

硅片化学机械抛光中表面形貌问题的研究

利用扫描电镜和WYKO MHT-Ⅲ型光干涉表面形貌仪研究了抛光过程中不同阶段硅片的表面形貌、抛光液研磨颗粒粒径对抛光表面质量的影响以及抛光过程中的桔皮现象。结果表明,抛光中主要是低频、大波长的表面起伏被逐渐消除,而小尺度上的粗糙度并未得到显著改善;当颗粒直径在10-25nm的范围时,粒径和粗糙度不存在单调关系;桔皮的产生主要是抛光液中碱浓度过高所致。     

单晶硅同质互抛实验研究

以材料的去除率和表面粗糙度为评价指标设计对比实验,验证了硬脆材料互抛抛光的可行性,得到了抛光盘转速对硬脆材料互抛的影响趋势和大小。实验结果表明：当抛光压力为48 265 Pa（7 psi）、抛光盘转速为70 r/min时,自配抛光液互抛的材料去除率为672.1 nm/min,表面粗糙度为4.9 nm,与传统化学机械抛光方式的抛光效果相近,验证了硬脆材料同质互抛方式是完全可行的;互抛抛光液中可不添加磨料,这改进了传统抛光液的成分;采用抛光液互抛时,材料去除率随着抛光盘转速的增大呈现先增大后减小的趋势,硅片的表面粗糙度随着抛光盘转速的增大呈先减小后增大的趋势。     

纳米CeO2磨料在硅晶片化学机械抛光中的化学作用机制

通过分析化学机械抛光过程中软质层的形成及其作用过程,研究了使用纳米CeO2磨料进行化学机械抛光时化学作用的机制。分析表明,软质层是抛光液与硅晶片反应形成的一层覆盖在基体表面的腐蚀层,其硬度比基材小,厚度在几个纳米左右。软质层的存在一方面增大单个磨料的去除体积,增加材料去除速率;另一方面能减小磨料嵌入硅晶片基体的深度,这对于实现担性磨削,降低抛光表面粗糙度,提高抛光质量,以及改善抛光效果都有着重要的作用。     

硅片边缘超声振动抛光实验装置的研究

研制一种新型硅片边缘超声振动抛光装置,利用抛光振子超声振动所产生的能量对硅片边缘倒角斜面进行抛光加工,以达到提高硅片边缘表面质量的目的。抛光振子的工作面与硅片一侧的整个倒角斜面完全接触,并且能够实现不同工艺条件下的抛光实验。实验装置由抛光振子、振子的固定装夹装置、硅片的定位安装装置以及抛光压力和抛光液供给系统组成。抛光振子由超声电机的振子改造而成,根据硅片尺寸及硅片边缘倒角斜面的角度确定抛光振子工作面的角度,利用ANSYS软件对振子进行有限元分析,并对加工后振子进行了实际测试。该实验装置能够实现硅片与抛光振子之间无宏观相对转动的实验,又能对抛光时间、抛光转速、抛光压力,抛光液流量等工艺参数进行控制,进而研究不同参数对抛光实验的影响。     

化学机械抛光中抛光垫材料的研究与展望

在化学机械抛光中,抛光垫的材料是重要影响因素之一,它直接影响着抛光效果。本文介绍了化学机械抛光垫的基本材料、材料特性及其对抛光效果的影响,目前化学机械抛光加工中所采用的抛光垫材料及主要用途,对各种抛光垫材料在抛光过程中存在问题进行了分析,同时展望了抛光垫材料的发展趋势。