基于叶序仿生抛光垫化学机械抛光温度的研究与分析

为了解决在化学机械抛光过程中抛光温度分布不均匀问题,使用叶序仿生抛光垫进行研究,并建立了抛光温度场模型。利用有限元分析软件ANSYS,对抛光温度场进行了仿真分析,获得了抛光垫的叶序参量对抛光温度分布的影响规律。通过对仿真结果进行分析发现,合理选择仿生抛光垫的叶序参数,能够使抛光温度变得更均匀。     

叶序结构抛光垫表面的抛光液流场分析

为了解决在化学机械抛光过程中抛光接触区域内抛光液的分布均匀性问题,基于生物学的叶序理论,设计葵花籽粒结构的仿生抛光垫,建市化学机械抛光抛光液流场的运动方程和边界条件,利用流体力学软件(Fluent)对抛光液的流动状态进行仿真,并获得叶序参数对抛光液流动状态的影响规律.结果表明:抛光液在基于葵花籽粒的仿生抛光垫的流动是均匀的,抛光液沿着逆时针和顺时针叶列斜线沟槽流动,有利于流体向四周发散.     

电化学机械平坦化抛光垫混合软弹流润滑行为数值研究

电化学机械平坦化(Electrochemical mechanical planarization,ECMP)技术被认为是最具发展潜力的低强度Cu/low-k表面低压力平坦化技术之一,抛光液流动和接触压力的分布是影响ECMP效率和精度的决定性因素。采用混合软弹流润滑模型研究带导电孔ECMP抛光垫表面的流动与接触行为。分析结果表明,对于所研究的抛光垫和晶圆位置关系,尽管宏观平均接触压力为6.895 kPa,但是真正影响Cu/low-k结构完整性的局部接触压力达到了近70 kPa。此外,导电孔的存在并不影响抛光液压力和接触压力的分布趋势,对晶圆的姿态影响也较小。因此,为了提高加ECMP加工效率和面型精度,一方面需要研究导电孔分布方式控制电化学反应速率,另一方面需要改进其他诸如抛光垫和抛光头的设计,提高接触压力的均匀性。所提出的关于ECMP抛光垫混合软弹流润滑行为研究方法和结论对ECMP技术的进一步发展具有指导意义。     

硅片边界悬伸法研磨和抛光技术的研究

基于弹性力学的接触理论，研究了导向环、工件与抛光垫接触的压力场分布形态，提出了通过改变压头变形板的悬伸长度和厚度改变接触区域的压强分布的新技术，从而实现了均衡压力场研磨和抛光，利用该技术可使半导体晶片的抛光过程中获得均匀一致的材料去除，并且在给定的实验条件下使平面度达０．２５～０．３３μｍ／Х７６ｍｍ，表面粗糙度Ｒａ值分布不大于５％。     

硅片抛光加工质量缺陷的理论剖析

本文通过对单晶硅片抛光过程接触压力场分布的理论分析和计算就如何选择合理的抛光参数（抛光垫的弹性模量、抛光垫的厚度等）以得到高的工件平面度和表面加工质量进行了理论研究、为了简化问题和反映本质,文中将单品晶硅片抛光过程中的接触问题经过适当的假设转化为弹性力学领域内的轴对称园柱复合弹性半空间的接触问题并建立了力学模型和教学模型。     

化学机械抛光过程中抛光垫修整的研究

摘要：抛光垫是化学机械抛光（CMP）系统的重要组成部分，具有贮存、输送抛光液等作用，对晶片的去除率和平整度起着至关重要的作用。本文介绍和探讨了CMP过程中抛光垫修整对抛光垫表面结构以及对CMP过程影响规律。研究结果表明，抛光垫与晶片的接触面积、抛光速率、平坦化效果等都受到抛光垫修整的影响。大的修整深度能够获得较高的抛光去除率，而较小的修整深度则更有利于获得较好的平坦化效果。修整效果可以通过修整器的设计、修整工艺参数以及加工参数进行调整。     

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。     

均衡压力场平面抛光技术的研究

这里基于弹性力学的接触理论，研究了导向环、工件与抛光垫接触的压力场分布形态，提出了通过改变工件相对夹具的负载比，进行均衡压力场抛光技术的研究，较好地解决了大尺寸硅片的平面加工问题。使用该项技术可使半导体晶片抛光的平面度达到0．25—0．330μm/φ76mm。     

抛光垫特性对氧化镓CMP影响的实验研究

对比分析了不同抛光垫的表面形貌、表面粗糙度、硬度以及涵养量对氧化镓晶片化学机械抛光过程中表面质量和材料去除率的影响规律,结果表明:在同一抛光参数条件下,Suba600无纺布抛光垫的材料去除率最大,为30.8nm/min,但抛光后氧化镓表面有明显的凹坑;Politex阻尼布、LP57聚氨酯抛光垫抛光后晶片表面形貌都较好,获得了镜面无损伤晶片表面,但LP57聚氨酯抛光垫的材料去除率为22.6nm/min,大于Politex阻尼布抛光垫16.4nm/min的材料去除率;LP57聚氨酯抛光垫更适合对单晶氧化镓晶片进行化学机械抛光。该研究为氧化镓化学机械抛光(CMP)提供了参考依据。     

CMP抛光界面温度的理论分析与仿真

介绍了抛光界面的温度对化学机械抛光过程的重要影响。在对温度变化的原因进行分析的基础上,忽略抛光液的流场分布、抛光界面压力分布的均匀性等因素,定性地分析了抛光垫和工件的温度分布情况。并利用红外摄像仪验证了抛光垫表面的温度分布。通过抛光界面的热量流动理论分析,利用ANSYS软件对工件在抛光过程中的温度变化进行仿真计算,得到工件的抛光表面温度随时间的变化曲线,可以根据仿真结果预测工件在不同抛光工艺参数条件下的温度变化情况。     

基于柔性抛光轮抛光工艺的研究

为了实现航空发动机叶片表面高质量抛光以及数控加工技术的应用。研制了具有复杂母线的柔性电镀金刚石抛光轮,抛光轮是在磨料与弹性基体中增加必要的增强结构或增强材料,提升磨料的结合力和控制其局部支撑刚度,解决了常规抛光轮磨料尺寸小、结合力小、容易陷入基体、容易脱落、磨削能力低等问题。同时针对叶片的不同区域选择不同抛光轮的原则。通过对某型号发动机叶片抛光实验,叶片的表面及型面质量得到很大提高,叶片表面铣削的刀痕消除,表粗糙度值可以达到Ra≤0.2μm。     

数控抛光中不同运动方式下小抛光盘抛光特性之比较

阐述行星运动与平转动两种运动方式下数控抛光中小抛光盘的工作函数,论述了抛光盘本身在不同运动方式下的材料磨损情况。通过采用计算机对抛光盘工作函数及磨损曲线的模拟将抛光盘的两种运动方式进行了分析与比较。     

超精密抛光中合适参量抛光粉的选择

在超精密抛光加工过程中,抛光粉参量对抛光质量的影响很大。试验研究抛光粉主要参量随抛光时间的变化规律,得到了适合超精密抛光的抛光粉参量的主要特点。根据抛光原理分析了抛光粉的主要参量对抛光表面的作用机理,提出一种选择适于抛光的合适参量抛光粉的方法。结果表明,利用该方法选择的抛光粉可稳定地加工出高质量的超光滑表面。     

液动压悬浮抛光工具盘承载力的研究

提出一种新型液动压悬浮抛光方法,阐述液动压悬浮抛光的基本原理,通过对结构化单元的划分及其流体液动压力的研究,推导出液动压承载力与抛光液黏度、抛光工具速度、抛光间隙以及抛光工具盘结构参数如单元长度、单元宽度、形状系数等的解析模型.数值模拟研究获得了影响液动压悬浮抛光工具盘承载力大小的主要因素,液动压抛光工具盘的斜面升高比和斜面占长比对承载力的数值大小存在极值条件,承载力与抛光工具盘速度和单元长度成正比,承载力与单元宽度的平方成正比并与加工间隙的平方成反比,单元宽度和加工间隙对承载力数值大小的作用最为显著.     

一种复杂曲面打磨机器人自适应贴合柔性机构研究

针对工程中复杂曲面打磨困难的问题,提出一种能迅速贴合工件表面的柔顺混联式自适应机构,对其工作空间、运动学和动力学工作特性进行了分析研究。利用基于方位特征集的拓扑结构理论求解自适应机构的自由度、耦合度。利用数学应用软件对机构的参数进行数值计算,获得了自适应机构在抛光打磨过程中的工作特性曲线和工作空间模拟图。建立自适应机构的样机模型并进行样机实验,分析了在对模拟的复杂工件曲表面加工时的运动学和动力学特性,实验得出本设计相对传统机型的优势。     

玻璃烫钻多头研磨机研磨轨迹仿真

采用虚拟样机技术,对偏心式玻璃烫钻多头研磨机进行了研磨轨迹仿真。仿真了研磨盘自转转速和工件载盘在不同转速比的情况下,研磨盘上一点相对于载盘的轨迹,取得了在不同转速下的研磨轨迹图形。对仿真得出的研磨轨迹进行分析,并结合研磨技术的要求,得到了理想的研磨轨迹。     

毛刷式机械抛光毛刷磨损及加工效率的研究

毛刷式机械抛光设备根据毛刷安装方式的不同,可以分为两类:横向滚轮式毛刷和纵向盘式毛刷。本文分析了毛刷运动方式,指出毛刷在进入面的加工效率高于毛刷在退出面的加工效率,并从毛刷介质的角度对毛刷磨损进行了研究,把材料的硬度(包括弹性系数,直径,长度)、工作温度和湿度对毛刷磨损速率的影响进行了分析,通过公式D=WL3/0.1473Ed4N指出,毛刷丝的直径越大其硬度越高,磨损速率也越大,毛刷丝越长,硬度越低,同时指出除毛刷丝的硬度以外,在保持其他因素不变的情况下,同种材料下,毛刷丝越硬,磨损越快;温度升高,磨损速率增大,湿度增大,磨损速率减小,但大气环境下,当温度上升,湿度同时上升,这两者变化引起的影响可以相互抵消。本文还通过两类设备加工效率的比较,指出横向滚轮式毛刷适合硬质合金车刀片的切削刃钝化处理,而纵向盘式毛刷适合硬质合金刀片的表面抛光处理。     

磁场作用下磁性抛光液体的抛光特性及实验研究

介绍了一种基于旋转磁性抛光液体的抛光技术。磁性抛光液体在磁力搅拌器的作用下产生旋转运动,利用外加强磁场作用增大磁性液体的粘度和剪切屈服应力,当加工工件放入磁性抛光液体中,磁性抛光液体与之相接触的工件表面发生磨削,从而达到对工件表面的光整加工。实验详细研究了磁性抛光液体抛光后工件的抛光区内表面粗糙度与抛光时间和位置之间的关系,实验结果表明:旋转磁性抛光液体抛光可以用于对工件进行超光滑加工,抛光时间越长,各处粗糙程度越接近,表面粗糙度越好,并且表面粗糙度比单独用研磨抛光膏的效果好。     

在数控线切割机床上实现模具抛光

针对模具制造中的研磨抛光工序和高速数控机床在模具制造中的广泛应用,提出了在线切割机床上切割完模具的凹腔后,不拆卸工件,利用装在机床上的气动抛光头进行抛光,并利用机床的数控功能对抛光轨迹进行控制.通过调整数控程序中的偏置参数实现对抛光压力的控制,实现恒压力抛光.在实际加工中已验证了此方法的可行性,并取得了较好的加工效果.     

钛合金抛光工艺对表面变质层的影响

抛光工艺作为工件加工的最后一道工序,对工件表面质量影响很大。页轮抛光具有高速和自锐特点,能够抛光出高质量的工件表面,因此在航空航天领域应用广泛。本文从页轮抛光钛合金试验出发,研究了页轮粒度、页轮线速度和进给速度对表面变质层的影响。试验结果表明,抛光变质层内均为残余压应力状态,最大压应力层约为200μm;表面出现了加工硬化现象,最大硬化程度和深度分别为14.7%和20μm;微观组织中没有产生明显的晶粒扭曲和细化现象。