基于游离磨粒的化学机械抛光材料去除非均匀性形成机制(英文)

本文主要研究硬脆晶体材料化学机械抛光中基片内材料去除非均匀性的形成机理.首先分析了化学机械抛光时抛光机的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.然后通过基片内材料去除非均匀性实验,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相差较大,只有磨粒在基片表面上的运动轨迹分布非均匀性与基片表面材料去除非均匀性的实验结果趋势相同.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.     

质点网格法电感耦合等离子体数学模型

建立了一个研究电感耦合等离子体源（ICPS）行性的数学模型，叙述了质点网格（PIC）法的原理，给出了PIC法的计算方法，指出PIC法必须与蒙特卡罗碰撞（MCC）模型和鞘层模型相结合，才能更准确地对ICPS进行模拟，中讨论了不同参数（天线的位置和匝数，反应室高宽比等）对等离子体密度分布和电场强度分布的影响，根据模拟的结果，提出了改善等离子体均匀性的方法，这对高密度平面等离子体源的设计具有重要意义。     

质点网格法电感耦合等离子体数学模型

建立了一个研究电感耦合等离子体源(ICPS)特性的数学模型,叙述了质点网格(PIC)法的原理.给出了PIC法的计算方法,指出PIC法必须与蒙特卡罗碰撞(MCC)模型和鞘层模型相结合,才能更准确地对ICPS进行模拟.文中讨论了不同参数(天线的位置和匝数,反应室高宽比等)对等离子体密度分布和电场强度分布的影响.根据模拟的结果,提出了改善等离子体均匀性的方法,这对高密度平面等离子体源的设计具有重要意义.     

基于有限元方法的220kV复合绝缘子的电位和电场计算

针对复合绝缘子的电位分布不均匀、电场强度最大值较大的缺点,提出了在复合绝缘子高压端加均压环的方法来改善电位和电场强度,结果表明,加均压环能够有效的改善复合绝缘子的电位分布,并且能够减小电场强度的最大值,从而提高起晕电压。     

电磁阴极磁场分布对磁控溅射系统伏安特性的影响

本文设计了一种新型圆形平面阴极磁控溅射源.该源具有独特的三极线圈结构,改变各线圈励磁电流可调节靶面磁场强度的大小和分布.通过对系统气体放电伏安特性随各线圈励磁电流大小变化规律的分析,以及对距靶面60mm基片台处等离子体束流密度大小和分布的测试,探讨了阴极磁场分布对磁控溅射系统伏安特性的影响.实验结果表明阴极磁场分布模式对气体放电稳定性和等离子体分布影响显著,当阴极磁场呈现收敛型分布时,二次电子被紧密束缚在靶面附近,降低了基片台附近等离子体束流密度,却增大等离子体束流径向分布均匀性.调节非平衡线圈励磁电流,在附加磁场的作用下,阴极磁场呈现发散型分布,二次电子被引向基片台附近,使得基片台附近等离子体束流密度显著增加但径向均匀性变差.     

离子能流密度对类金刚石薄膜成膜的影响

着重讨论了离子轰击能量影响类金刚石薄膜成膜过程的机理，特别引入了离子能流密度即在单位时间内成膜表面的单位面积上接收到的离子轰击能量的概念，这就能更加正确地解释离子轰击在成膜过程中所起的作用。采用了具有特色的等离子体分解碳氢化合物结合高能离子轰击基片的方法制备类刚石薄膜。这种兼有ＰＶＤ和ＣＶＤ各自优点的ＰＣＶＤ方法，能独立地分别调节轰击基片的离子能量和离子流密度。实验结果表明，存在一个离子能流密度的     

离子能流密度对类金刚石薄膜成膜的影响

着重讨论了离子轰击能量影响类金刚石薄膜成膜过程的机理 ,特别引入了离子能流密度即在单位时间内成膜表面的单位面积上接收到的离子轰击能量的概念 ,这就能更加正确地解释离子轰击在成膜过程中所起的作用。采用了具有特色的等离子体分解碳氢化合物结合高能离子轰击基片的方法制备类金刚石薄膜。这种兼有PVD和CVD各自优点的PCVD方法 ,能独立地分别调节轰击基片的离子能量和离子流密度。实验结果表明 ,存在一个离子能流密度的阈值。超过该阈值 ,才能得到结构致密、均匀 ,与基片结合强度好 ,硬度很高的类金刚石薄膜 ,扫描电镜对膜层形貌的显微成像和维氏硬度测试展示了离子能流密度对成膜的影响。作为佐证 ,还对薄膜进行了喇曼光谱测试和分析。     

氧气-乙炔火焰法在Al2O3陶瓷上沉积金刚石薄膜

用氧气－乙炔火焰法在氧化铝陶瓷片上沉积出了金刚石薄膜，并观察了薄膜的形貌结构及其在基片上的分布规律。对基片进行了适当的预处理，可以提高金刚石薄膜在基片上的成核密度。认为氧化铝陶瓷片与沉积金刚石薄膜之间易形成过渡层，初步探讨了在氧化铝陶瓷片上沉积金刚石薄膜的机理。     

基片的运动方式对磁控溅射矩形靶镀膜均匀性的影响

本文从理论上分析了磁控溅射镀膜中基片的运动方式对沉积薄膜厚度均匀性的影响。在考虑了溅射环内不同位置刻蚀权重的情况下,对静止、直线往复运动(以下简称平动)、平动结合转动、平动结合转动并在折返处停留自旋四种运动方式,根据余弦定律对矩形靶在圆形基片上溅射的膜厚分布进行物理建模和仿真研究,并计算出相应的镀膜均匀度。研究结果表明,相比静止模式,平动时的膜厚均匀性有显著改善,平动结合转动的膜厚均匀性优于平动模式;但在前三种模式下,基片上的膜厚分布均为中心厚,边缘薄。而当采用第四种模式时,膜厚分布不再呈单调下降的趋势,延长停留时间会使膜厚分布发生翻转,变为中间薄、边缘厚,中间存在一个最佳的停留时间使得膜厚均匀性最好。     

直流磁控溅射中磁场强度和阴极电压对圆平面靶刻蚀形貌的影响

本文借助Comsol和Matlab软件模拟了直流磁控溅射圆平面靶系统的磁场分布和荷电粒子分布,对不同磁场强度和阴极电压条件下的荷电粒子分布进行了模拟分析,通过比较靶面离子流密度分布曲线发现:当磁场强度增强时,靶面离子流密度分布曲线会变得更加陡窄;当阴极电压变化时,靶面离子流密度分布曲线几乎没有变化.说明靶材的刻蚀形貌会随磁场强度增强而变窄,而阴极电压变化对靶材的刻蚀形貌没有影响.上述结论对直流磁控溅射工艺参数优化具有一定的理论指导意义.     

27.12 MHz基片偏压在调控磁控溅射离子能量中的作用研究

在基片上施加射频偏压,调控入射离子能量特性,可以有效地控制薄膜生长与性能。常用的13.56 MHz射频基片偏压具有入射离子能量呈展宽发散分布、较强的高能离子轰击作用问题。为解决这些问题,本文通过提高射频偏压频率的方法,采用拒斥场能量分析技术,研究了27.12 MHz射频基片偏压对磁控溅射基片表面离子能量分布特性和离子通量密度性能的影响。结果表明,27.12 MHz射频基片偏压可以有效降低高能离子密度,提高低能离子密度,使离子能量更集中分布,从而降低高能离子对基片的轰击作用。离子能量分布特性的变化与基片偏压频率提高导致的离子渡越鞘层时间τ_i延长、离子与中性基团碰撞几率增大有关。碰撞几率增大使高能离子比例降低、低能离子比例增大,离子能量分布变窄,离子能量的发散降低。因此,提高基片射频偏压频率,可以降低离子能量的发散和高能离子对基片产生的不利作用。     

27.12 MHz基片偏压在调控磁控溅射离子能量中的作用研究北大核心CSCD

在基片上施加射频偏压,调控入射离子能量特性,可以有效地控制薄膜生长与性能。常用的13.56 MHz射频基片偏压具有入射离子能量呈展宽发散分布、较强的高能离子轰击作用问题。为解决这些问题,本文通过提高射频偏压频率的方法,采用拒斥场能量分析技术,研究了27.12 MHz射频基片偏压对磁控溅射基片表面离子能量分布特性和离子通量密度性能的影响。结果表明,27.12 MHz射频基片偏压可以有效降低高能离子密度,提高低能离子密度,使离子能量更集中分布,从而降低高能离子对基片的轰击作用。离子能量分布特性的变化与基片偏压频率提高导致的离子渡越鞘层时间τi延长、离子与中性基团碰撞几率增大有关。碰撞几率增大使高能离子比例降低、低能离子比例增大,离子能量分布变窄,离子能量的发散降低。因此,提高基片射频偏压频率,可以降低离子能量的发散和高能离子对基片产生的不利作用。     

YG6基体上沉积金刚石膜的形貌不均匀性

研究了CH4／H2、气体流量和基片温度对YG6基体上沉积金刚石膜形貌不均匀性的影响，分析了形貌不均匀现象产生的原因。认为该现象与微波等离子体中电子浓度的分布特点有关。     

等离子体浸没式离子注入圆形薄片均匀性研究

采用PIC（Partical in call)方法考察了等离子体浸没式离子注入工艺中，样品和靶台的几何尺寸、形状及防止溅射沾污的绝缘材料对于注入离子径向分布的影响。并对模拟结果进行了讨论分析。结果表明，影响剂量分布的主要因素是基片和靶台的横向尺寸，为改善等离子体浸没式离子注入均匀性的研究提供参考数据。     

Ag+在硅酸盐玻璃中电场诱导扩散与纳米晶析出

利用直流电场诱导热扩散技术,引导金属银离子扩散进入硅酸盐玻璃基片内部,并通过后续热处理析出金属银纳米晶体。研究发现,随着电场强度的增大和扩散温度的升高,扩散进入到玻璃基片中的金属银离子数量也随之增多。电场诱导热扩散后银以Ag+和Ag0的形式存在于玻璃基片中。经后续热处理在玻璃基片中形成2～5nm的金属银纳米晶粒,并在410nm附近产生明显的表面等离子共振吸收现象;银纳米晶体主要分布在基片表面以下30～100μm区域。     

燃焰法沉积金刚石薄膜的实验研究

研究分析了燃焰法沉积金刚石薄膜时基片表面处理状态，燃烧气体流量比基片温度对薄膜成核密度、质量和晶体形态的影响。结果表明，在不同粒度的研磨粉研磨的基片表面上金刚石薄膜成核密度不同；燃烧气体流量配比对金刚石薄膜的质量影响很大；基片温度是影响金刚石薄膜晶体形态的一个重要因素。     

树脂基复合材料制件微波固化数值模拟

以T800碳纤维/X850环氧树脂复合材料T型制件为结合对象，利用COMSOL Multiphysics仿真软件，建立了反映复合材料制件单馈口谐振腔体微波固化的有限元仿真模型，研究了微波腔体和制件内部的电磁场、温度场、固化度场的分布规律及其与微波输入功率的映射关系。结果表明：在微波腔体内和制件内存在相反的电场强度分布，在复合材料制件内，远离微波馈入端口的区域的电场强度要高于近馈入端口区域，且在制件棱角区域，电场强度存在较强的尖端效应；随微波输入功率增加，微波腔体及制件内部的电场强度均随之增加，制件内电场强度最大值出现在上、下表面，且下表面温度明显较上表面高；提高微波输入功率会导致制件升温过快，进而诱发温度及固化度梯度。在升温中后期的制件厚度方向，温度和固化度梯度较明显。本文推荐微波输入功率应控制在500 W以内。     

平面磁控溅射薄膜厚度均匀性的研究概述

在平面磁控溅射镀膜系统中,薄膜厚度均匀性作为衡量薄膜质量和成膜系统性能的一项重要指标,得到了国内外学者们的广泛研究。本文以膜厚分布的理论模型为出发点,从工艺条件及模型参数两个方面,对靶与基片的位置关系、基片的运动方式、靶材的形状、溅射功率、工作气压、工作模式等各种影响以及改善薄膜厚度均匀性的因素进行了系统的归纳和陈述。最后对平面磁控溅射镀膜系统膜厚分布的研究进展进行总结并提出了展望。     

MPCVD法在氧化铝陶瓷上的金刚石膜沉积及其成核分析

用微波等离子体化学气相沉积（ＭＰＣＶＤ）法在氧化铝陶瓷基片上沉积了金刚石薄膜。实验表明，对基片进行适当的预处理，包括用金刚石研磨膏仔细研磨和沉积前原位沉积一层无定形碳层，可显著提高成核密度；对硅衬底和氧化铝基片上金刚石膜的成核过程进行了对比分析，并提出了提高氧化铝基片上沉积金刚石的成核的措施。     

大面积应用的RF-PECVD技术研究

本文探讨采用小电极与大面积基片相对移动的方法来制造大面积薄膜的可行性,提出了采用小电极等离子体源在大面积基片上移动工作的新方法,可用于沉积(或刻蚀)均匀大面积薄膜或根据需求设计的大面积上非均匀膜厚分布的薄膜,从原理上避免大电极带来的不均匀性.介绍了这种方法中由两个电极构成的等离子体增强化学气相沉积(PECVD)系统.分析了当电极移动时,电极与真空室壁相对位置发生变化时对等离子体参数的影响.我们发现当两个射频电极之间的相位差为定值时,等离子体的分布随电极与真空室壁的距离(极-地距)变化而变化.当极-地距小于80mm时,随极-地距的增加,等离子体的悬浮电位和基片的自偏压下降,离子密度变化不明显.当极-地距大于80mm时,等离子体的分布呈稳定状态,各参数变化不明显.采用PECVD方法镀制了大面积薄膜厚度呈均匀分布和非均匀分布的两种薄膜,提供了膜厚呈线性渐变和抛物线变化的两种薄膜样片,显示了该方法的灵活性和可行性.