超聲橢圓振動—化學(xué)機械復(fù)合拋光硅片技術(shù)的基礎(chǔ)研究.pdf

1、在深入分析國內(nèi)外化學(xué)機械拋光和超聲加工技術(shù)研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，針對硅片傳統(tǒng)化學(xué)機械拋光技術(shù)現(xiàn)狀及其存在問題，特別是隨著硅片直徑不斷增大，硅片拋光表面質(zhì)量和拋光效率成為一個亟待解決和提高的問題，提出了超聲橢圓振動—化學(xué)機械復(fù)合拋光硅片新技術(shù)的研究課題。該復(fù)合拋光技術(shù)是將超聲加工和化學(xué)機械拋光加工綜合為一體的新型加工技術(shù)，它在傳統(tǒng)化學(xué)機械拋光基礎(chǔ)上，將超聲橢圓振動施加在拋光工具上，利用拋光工具產(chǎn)生的超聲橢圓振動，提高了化學(xué)機械拋光中所使用拋光

2、液的效能，達(dá)到改善拋光效果的目的。本文通過試驗研究與理論分析相結(jié)合的方法，對復(fù)合拋光加工機理與工藝進行了深入研究，其主要研究內(nèi)容及創(chuàng)新點包括： 1．介紹了拋光工具超聲橢圓振動產(chǎn)生的工作原理，推導(dǎo)了拋光工具超聲橢圓運動的理論模型。研制了用于硅片表面及其邊緣拋光的拋光工具，并實際測試了拋光工具的頻率－阻抗特性和橢圓運動特性。 2．研制了能夠?qū)崿F(xiàn)傳統(tǒng)化學(xué)機械拋光，拋光工具做超聲縱向振動、超聲切向振動和超聲橢圓振動等不同振動方式

3、的復(fù)合拋光方法的試驗系統(tǒng)。 3．基于化學(xué)機械拋光和超聲振動加工技術(shù)，進行了復(fù)合拋光加工機理研究。應(yīng)用接觸力學(xué)理論，建立了硅片表面與拋光墊之間的接觸力學(xué)模型。在系統(tǒng)地研究化學(xué)機械拋光中各主要輸入?yún)?shù)對加工表面質(zhì)量影響的基礎(chǔ)上，建立了簡單實用的復(fù)合拋光材料去除率理論模型。對拋光工具做超聲縱向振動、超聲切向振動和超聲橢圓振動等三種復(fù)合拋光方法，進行了材料去除機理及加工表面質(zhì)量的理論研究，結(jié)果顯示拋光工具的超聲橢圓振動更有利于硅片綜合拋

4、光效果的改善。 4．研究了一種在不破壞被加工件表面的情況下，對硅片等硬脆性材料微小去除量進行簡易、快速的測量方法。 5．進行了拋光工具的超聲性能、拋光壓力、拋光速度、拋光液供給量和拋光墊等，對硅片表面形貌、表面粗糙度和材料去除率等拋光試驗研究。 6．研究的超聲橢圓振動—化學(xué)機械復(fù)合拋光方法的工藝規(guī)律表明，在相同的拋光條件下，復(fù)合拋光技術(shù)與傳統(tǒng)化學(xué)機械拋光技術(shù)相比，拋光表面質(zhì)量明顯提高，材料去除率有較大增加，并且引