硬脆晶体基片化学机械抛光材料去除非均匀性形成机制研究

本文主要对基片内材料去除非均匀性的形成机理进行了深入的研究;首先分析了化学机械抛光(CMP)时抛光机运动参数对硅片表面上相对速度分布非均匀性、摩擦力分布非均匀性、接触压力分布非均匀性及磨粒运动轨迹密度分布非均匀性的影响规律,然后进行了基片内材料去除非均匀性实验,通过实验得出了抛光机运动参数对基片表面材料去除非均匀性的影响;通过比较理论分析与实验结果,基片表面上相对速度分布非均匀性、摩擦力分布非均匀性及接触压力分布非均匀性随转速的变化趋势与基片表面材料去除非均匀性的实验结果的曲线性质不匹配,而只有抛光液中的磨粒在基片表面的运动轨迹分布密度非均匀性与基片表面材料去除非均匀性的实验结果曲线趋势相同;研究结果表明,基片表面材料去除非均匀性是由磨粒在基片表面上的运动轨迹分布密度非均匀性造成的,充分说明了基片表面材料去除的机械作用主要是磨粒的机械作用.     

清洗方法对KDP晶体抛光表面质量的影响

为了提高KDP晶体的表面质量,减少清洗时新损伤的引入,降低清洗过程对抛光后晶体表面质量的影响,本文采用超声波、酒精棉、擦镜纸以及酒精棉与擦镜纸相结合的方法,对抛光后的KDP晶体表面进行了清洗.利用光学显微镜对不同清洗方法得到的表面质量进行检测对比.结果表明,酒精棉与擦镜纸相结合进行清洗为较理想的清洗方法,可以有效防止清洗中存在的表面潮解及新划痕的引入,清洗后的抛光表面粗糙度Ra为2.152 nm.     

CdZnTe(211)面纳米力学特性分析

采用研磨-机械抛光-化学机械抛光工艺对CdZnTe(211)面进行加工,当表面粗糙度Ra达到0.94 nm时,采用纳米压痕仪对CdZnTe(211)面进行纳米力学性能测量,试验结果表明:弹性模量和硬度随着压力的增大而减小,存在明显的尺寸效应.当针尖离开晶体表面时,黏附现象特别明显.在不同晶向上,弹性模量和硬度存在显著的各向异性.     

硅片加工表面层损伤检测技术的试验研究

单晶硅片超精密加工表面层损伤较小,检测评价比较困难.为了确定合适的检测技术,对多种硬脆材料表面层质量检测技术进行了系统的试验研究.结果表明,硅片加工表面宏/ 微观形貌可采用各种显微镜及3D表面轮廓仪等进行检测,表面损伤分布可采用择优腐蚀法和分步蚀刻法检测;粗加工和半精加工硅片的损伤深度宜采用角度抛光法检测,而精加工硅片的损伤深度较小,宜采用截面Raman光谱分析和恒定腐蚀速率法检测;损伤层的微裂纹、位错、非晶及多晶相变等微观结构可采用分步蚀刻法、平视和剖视TEM分析法及显微Raman光谱仪检测;表面层宏观残余应力分布可用显微Raman光谱仪检测,其微观应变可采用高分辨X射线衍射仪的双品摇摆曲线的半高宽值来衡量.综合以上检测技术可以对硅片加工表面层损伤进行系统的评价.     

青铜结合剂金刚石砂轮激光修锐试验研究

用YAG脉冲激光对青铜结合剂金刚石砂轮进行修锐试验研究,为改善激光修锐效果,提出辅助交叉吹气的方法,实验研究了激光功率密度和离焦量对结合剂去除效果的影响.对修锐后的砂轮表面形貌显微观察表明,辅助交叉吹气方法有助于磨粒的暴露,有明显的修锐效果.同时,对修锐砂轮的磨削力测量结果表明,修锐后法向磨削力比修锐前下降10%～15%,切向下降5%～7%,比单独同轴吹气下降3%～5%,提高了砂轮的磨削性能.该结果为金属结合剂超硬磨科砂轮的激光修锐应用提供了理论与试验依据.     

《特种加工》课程多元化教学方法研究

针对目前《特种加工》教学中存在教学模式单一、学时少、缺少实践环节等问题,从教学方法、教学模式和实践环节方面进行了深入研究和探讨。提出了集多媒体教学、网络教学、课堂辩论、小组讨论、学生讲课、研究报告等多种教学方式于一体的多元化教学方法,帮助学生更好的掌握基础理论知识和学科的前沿技术。根据现有教学条件,增加一些学生可亲自动手的实验,并设计了一些研究型实验,激发学生独立思考能力和创新意识。     

碲锌镉晶体高效低损伤CMP工艺研究

本文采用新型的自行研制的化学机械抛光液,对碲锌镉晶体进行了化学机械抛光方法的尝试性试验,并分析了在化学机械抛光(CMP)过程中抛光垫的硬度、磨料的种类、氧化剂、抛光液的pH值对表面质量和材料去除率的影响,提出适合软脆功能晶体碲锌镉的高效低损伤抛光工艺.结果表明,采用自行研制的带有硝酸的化学机械抛光液,在pH优化值为2.5时,15 min即可获得Ra为0.67 nm的超光滑无损伤表面,大大提高了加工效率和精度.     

基于硫代水杨酸基电解液的纯铜电化学机械抛光反应机理研究

随着国防和电子工业领域的发展,纯铜精密零件对表面粗糙度的要求随之提高.在硫代水杨酸(TSA)的络合作用下,电化学机械抛光(ECMP)可避免加工应力引起的变形并获得低表面粗糙度的纯铜表面,但由于TSA存在多个官能团,其与纯铜材料的反应机理难以阐明.通过对电位动态极化和ECMP试验,优化了工作电位,实现在2 V(饱和甘汞电...     

磨料对铜化学机械抛光过程的影响研究

利用CP-4型抛光试验机对直径为50.8 mm、表面沉积厚530 nm的铜硅片(表面粗糙度Ra为1.42 nm)进行化学机械抛光(CMP)试验,评价了CMP过程中不同磨料作用下的摩擦系数和材料去除率;利用ZYGO表面形貌分析系统测试含不同磨料抛光液抛光后的硅片表面粗糙度;采用扫描电子显微镜分析CMP后的铜硅片表面损伤形貌.结果表明,磨料的浓度和粒径直接影响CMP过程的摩擦系数:采用5%粒径25 nm硅溶胶为抛光液时的摩擦系数低于超纯水抛光时的摩擦系数;当磨料的添加量和粒度增加时摩擦系数增大.在相同试验条件下,采用10%粒径25 nm硅溶胶抛光材料的去除率为50.7 nm/min;粒径为1μm白刚玉磨料的抛光材料去除率为246.3 nm/min;单纯磨料使铜硅片表面变得粗糙,即用10%粒径25 nm硅溶胶抛光后的表面粗糙度仍大于原始表面(Ra值达3.43 nm);在单纯磨料或超纯水为抛光液抛光下铜硅片表面出现划伤.     

反转法消除硅片重力附加变形适用性研究

建立了计算硅片重力附加变形的有限元模型,模型包含硅片残余应力的影响.通过有限元与实验方法研究了反转法对抛光与磨削加工硅片适用性.结果表明,反转法适用于抛光硅片,有限元与反转法所得重力附加变形差值小于1 μm;对#5000砂轮磨削的300 mm直径394 μm厚度硅片,硅片残余应力使反转前后重力附加变形不再相同,误差超过最大重力附加变形值的5;;对#2000砂轮磨削的200 mm直径194 μm厚度硅片,残余应力超过临界值,硅片变形发生分岔,硅片自由面形与重力附加变形不再符合叠加关系,反转法不再适用.