Proposal of New Polishing Technology without Using a Polishing Pad

A polishing method that uses no polishing pad is proposed, in which fine polymer particles are supplied together with abrasives onto a hard tool plate. The polymer particles prevent direct contact between workpiece and tool plate and serve as countless micro pads rubbing the abrasives against the workpiece for polishing action, so that not only slurry supply to and removal of polishing by-products from the work-plate gap are kept good and constant, but also excessive frictional resistance may be suppressed. Polishing experiments with silicon wafers have shown that the method is feasible and characterized with higher material removal rates and less polishing resistance than conventional polishing.     

基于碳化硅纤维丝束不规则运动的多孔薄板类零件表面抛光理论与实验研究

汽车空调压缩机用多孔类阀板表面多采用硬研磨工艺进行光整加工,存在表面粗糙度大、孔边有毛刺、阀片与阀板配合表面密封不严等问题.为解决以上问题,提出利用碳化硅纤维丝束抛光替代传统的研磨.完成应用碳化硅纤维丝束进行抛光的运动轨迹的理论分析,采用MATLAB软件对运动参数进行优化仿真,对比分析了毛刷头和工件不同速度对运动轨迹的...     

LiTaO3晶片CMP过程工艺参数研究

采用不同抛光条件抛光LiTaO3晶片,通过测量其加工表面粗糙度和材料去除率,探讨了化学机械抛光去除机理,分析了抛光垫材料和状态、抛光压力、抛光盘转速等因素对LiTaO3晶片抛光表面质量和材料去除率的影响规律,并获得了LiTaO3晶片CMP加工的有效工艺参数.实验表明,为获得LiTaO3晶片超精密表面,可采用沥青和平绒布抛光垫进行粗抛和精抛,然后采用旧无纺布(抛光垫)进行终抛,获得较大工件去除率和较光滑表面,得到良好的综合抛光效果.在修正环型超精密抛光机上,理想的LiTaO3工艺参数为:抛光压力为7.25 kPa,抛光盘转速为60rpm.     

抛光垫特性对硬质合金刀片CMP加工效果的影响

目的研究不同种类的抛光垫对硬质合金刀片表面化学机械抛光(Chemical Mechanical Polishing/Planarization,CMP)加工过程的影响,为实现硬质合金刀片高效精密CMP加工提供有效参考。方法利用Nanopoli-100智能抛光机,通过自制的Al2O3抛光液,分别采用9种不同种类的抛光垫对牌号为YG8的硬质合金刀片进行CMP实验,将0~40、40~80、80~120 min三个加工阶段获得的材料去除率和表面粗糙度进行对比,同时观察最佳的表面形貌,分析抛光垫特性对CMP加工效果的影响。结果在抛光转速60 r/min,抛光压力177.8 k Pa的实验条件下,9种不同类型的抛光垫中仅有5种适合用于YG8硬质合金CMP加工。而且抛光垫的表面粗糙度在YG8刀片CMP加工过程中的影响最为显著,抛光垫表面粗糙度越高,CMP加工的材料去除率越高。此外,抛光垫的使用时间对CMP过程也有影响,抛光垫使用时间越长,CMP的材料去除率越小。结论 YG8硬质合金刀片经5种不同类型抛光垫CMP加工后,其表面的烧伤、裂纹等缺陷均得到了极大改善。当使用细帆布加工40 min时,材料去除率最高,为47.105 nm/min;当使用细帆布加工80min时,表面粗糙度最低,为0.039μm。     

单晶碳化硅的电磁场励磁大抛光模磁流变抛光

目的 研发一种高精高效单晶碳化硅表面抛光技术。方法 采用电磁场励磁的大抛光模磁流变抛光方法加工单晶碳化硅,利用自制的电磁铁励磁装置与磁流变抛光装置,进行单因素实验,研究电流强度、工作间隙和抛光时间等工艺参数对单晶碳化硅磁流变抛光加工性能的影响,并检测加工面粗糙度及其变化率来分析抛光效果。结果 在工作间隙1.4 mm、电流强度12 A的工艺参数下,加工面粗糙度值随着加工时间的增加而降低,抛光60 min后,加工面粗糙度值Ra达到0.9 nm,变化率达到98.3%。加工面粗糙度值随通电电流的增大而减小,随着工作间隙的增大而增大。在工作间隙为1.0 mm、通电电流为16 A、加工时间为40 min的优化参数下抛光单晶碳化硅,可获得表面粗糙度Ra为0.6 nm的超光滑表面。结论 应用电磁场励磁的大抛光模盘式磁流变抛光方法加工单晶碳化硅材料,能够获得亚纳米级表面粗糙度。     

化学机械抛光垫的研究进展

化学机械抛光(CMP)作为一种超精密加工技术,在集成电路制造、计算机硬盘、微机电系统、光学元件加工等领域得到了广泛的应用。抛光垫设计制备、抛光垫磨损、抛光垫修整均会对化学机械抛光产生影响。首先从抛光垫基体、抛光垫表面纹理、抛光垫结构等3个方面对抛光垫设计制备相关研究进行了综述,重点介绍了不同基体材质抛光垫的抛光性能,指出了各材质抛光垫的优缺点。其次,介绍了抛光和修整过程中的抛光垫磨损,对比了各研究者建立的抛光垫磨损模型,概述了抛光垫磨损监测技术的研究现状,并指出目前抛光垫磨损状态的监测手段较为单一,采用融合多传感器信号对抛光垫磨损状态进行监测,可以提高其监测精度。为了进一步探究抛光垫修整对抛光性能的影响,归纳了修整器的结构参数,以及修整参数对修整效果的影响,介绍了几种新型修整器结构,并综述了抛光垫自修整技术的研究进展。最后,总结了目前关于研究抛光垫设计制备、抛光垫磨损、抛光垫修整等方面存在的问题,并对其发展前景进行了展望。     

铝硅合金制品螺旋振动抛光的研究

针对铝硅合金制品的螺旋振动抛光工艺进行了研究,开发了一种成本低廉、性能良好的新型抛光剂PPG-1.试验结果表明,这种新型抛光剂的抛光效果明显优于传统的ZJP型抛光剂.XRD物相分析表明,抛光剂PPG-1抛光后在制品表面形成了一层有机复合保护膜,有效地阻止了表面进一步氧化,从而保证制品表面光泽明亮.     

雾化施液抛光硅片位错的化学腐蚀形貌分析

目的研究硅片经雾化施液抛光技术加工后存在的位错缺陷。方法应用化学腐蚀法、光学方法分析硅片不同部位的位错腐蚀形貌、位错密度及其分布,通过单因素实验研究雾化参数对位错形貌和位错密度的影响规律。在相同的工艺参数下,和传统抛光进行对比实验。结果雾化抛光硅片的平均位错密度为1.2×104/cm2,边沿处的位错密度小于其他区域。在相同的工艺参数下,雾化施液CMP的抛光液消耗量约为传统CMP的1/10,但硅片的位错腐蚀形貌和位错密度明显好于传统抛光,且蚀坑分布均匀分散,没有出现位错排等严重缺陷。通过增大雾化器的出雾量能有效改善硅片表层的位错缺陷。结论相对于传统抛光,雾化施液抛光技术能更加高效地去除硅片的位错缺陷。     

Development of Silica Polyvinyl Alcohol Wheels for Wet Mirror Grinding of Silicon Wafer

It is strongly desired to develop a cup grinding wheel which enables mirror finishing of a device wafer on the same machine after back grinding. Silica wheels have the capability of mirror finish in a dry condition but there remain serious problems in flatness and thermal damage to a dicing tape. A new silica wheel which can be used in a wet condition has been developed. The PVA (polyvinyl alcohol) was adopted as the bonding agent, by which the absorbent swell resulted in disturbance of water infiltration to the inside in cup grinding. A series of experiments show that mirror finishing will be achieved within 2 min. This could not be accomplished utilizing phenol wheels.     

Polishing of Structured Molds

High precision molds for the replication of structured optical elements like Fresnel lenses or prism arrays are generated by diamond machining or precision grinding. In some cases surface quality of the replicated components is not sufficient to meet the increasing demands concerning surface roughness and form accuracy for optical applications. Subsequent polishing of the structures may therefore be necessary. Within this work structured molds were finished by a newly developed abrasive polishing process, by laser polishing, and by abrasive flow machining. This paper focuses on the material removal mechanisms and achievable surface quality in abrasive polishing. Surface quality is compared to that achieved by laser polishing and abrasive flow machining.     

基于稳定pH值的硅衬底晶圆抛光液成分优化

目的 探究不同配比方案配制pH值相同的抛光液对抛光去除速率、抛光液寿命和表面粗糙度的影响,优化硅衬底晶圆抛光液,使其满足半导体产业的发展要求。方法 以二氧化硅水溶胶为磨料,通过设置有机碱、pH缓冲剂、pH稳定剂的不同配比来调节和稳定抛光液的初始pH值(11.0~12.0),在最佳工艺参数下循环使用抛光液对2英寸(1英寸≈2.54 cm)硅衬底晶圆进行抛光实验。研究不同配比下抛光液pH值、抛光去除速率随抛光液循环使用时间的变化情况。对比实验结果,分析各种成分在抛光过程中的作用,以及对抛光效果产生的影响,得出最佳配比方案,优化抛光液方案。结果 通过优化硅衬底晶圆的抛光液方案,使抛光去除速率达到0.804 μm/min,抛光液的寿命延长了约114.29%,抛光后硅衬底晶圆的表面粗糙度最低为0.156 nm。结论 得到了抛光液的最佳配比方案,有机碱的质量分数为1.0%,pH缓冲剂的质量分数为1.1%,并加入pH稳定剂调节pH,使其抛光去除速率、抛光液寿命、表面粗糙度都得到很大提升。     

电化学抛光技术新进展

随着材料加工不断地向精密化方向发展, 传统抛光技术很难达到高精度的表面抛光要求.作为新型抛光技术一个很重要的分支, 电化学抛光以其加工效率高、工件无损耗、表面光滑、无内应力、不受材料硬度的限制等优点,在表面抛光领域中得到快速的发展.简要介绍了电化学抛光的原理和特点,总结了影响电化学抛光效果的主要因素,综述了电化学抛光技术的新进展.     

等离子抛光时间对3D打印多孔钛表面粗糙度的影响

利用3D打印技术制作仿天然骨的多孔钛骨科植入物具有广阔的前景,等离子抛光技术作为表面技术的一种,可有效去除3D打印多孔钛零件表面附着的颗粒物,降低表面粗糙度。采用三重扫描激光显微系统分析了不同等离子抛光时间下多孔钛零件外表面及内层孔结构外表面的表面形貌并测量其表面粗糙度值。结果表明,抛光时间越长,表面越顺滑,表面粗糙度越低,抛光时间是影响表面粗糙度的重要因素。根据抛光时间与表面粗糙度的拟合曲线,得出了在保证零件内外表面的表面粗糙度在最优值范围下的抛光时间区间。     

CVD金刚石膜的抛光技术

高的表面粗糙和厚度的不均匀性影响了ＣＶＤ金而石膜的应用,而抛光可以减少这些缺点,近年来,发展了近多ＣＶＤ金刚石膜的抛光技术,崦且不同的抛光技术都有其优缺点,本文总结了ＣＶＤ金刚石膜的各种抛光技术及其特点,并提高出了一种新的抛光技术。     

抛光垫表面微细结构对抛光性能的影响试验

抛光垫是影响抛光加工效率和表面质量的关键因素之一,但影响规律和作用机理尚不清晰。为研究抛光垫表面微细结构对抛光性能的影响规律,制作有、无固结磨料的表面六边形微细结构抛光垫,分别对YG15硬质合金、单晶Si和单晶4H-SiC三种硬度差异较大的工件进行抛光试验。结果表明：各抛光垫对不同硬度工件抛光效果的影响规律一致,随着抛光工件的硬度增大,各抛光垫的材料去除率（MRR）减小,表面粗糙度Ra增大。抛光垫内的固结磨料能将MRR提高5～10倍,但也会导致Ra增大5～20倍。抛光垫表面微细结构会使得抛光过程中有效接触面积Ap和有效磨粒数Ns减小而导致MRR下降,而抛光垫硬度的增加能够部分弥补抛光垫表面微细结构造成的影响,抛光工件硬度越大,弥补效果越好。增加游离磨料能够有效降低抛光后Ra并提高硬度较大工件的MRR（上升约8%）,但对硬度较小工件的MRR有抑制作用（下降约27%）。根据抛光试验结果,建立工件-磨料-抛光垫接触模型,深入分析抛光垫表面微细结构、表面硬度对不同硬度工件抛光MRR和表面质量的作用机理,为不同工件抛光时抛光垫的选择提供了理论基础。     

Novel CVD diamond-coated conditioner for improved performance in CMP processes

Conditioning of polishing pads during chemical mechanical planarization (CMP) of wafers is a critical process for maintaining productivity and quality control in the semiconductor industry. This investigation aims at developing a CMP diamond conditioner of a new concept and hence improving the conditioning performance. The novel diamond conditioner was fabricated by coating diamond films on a Si₃N₄ substrate with regularly patterned protrusions. Thanks to the uniform distribution and constant height of protrusions, the novel conditioner exhibited superior performance and durability over the current conditioner, which contains bonded diamond grits of various sizes and shapes with unequal heights. Characterization of the developed novel diamond CVD conditioner has also been made.     

单晶蓝宝石衬底晶片的化学机械抛光工艺研究

目的设计单晶蓝宝石衬底化学机械抛光的合理方案,探究主要抛光工艺参数对抛光衬底的表面质量和材料去除率的影响,并得到一组材料去除率高且表面质量满足要求的抛光工艺参数。方法借助原子力显微镜和精密天平分别对衬底表面形貌和材料去除率进行分析,采用单因素实验法探究了抛光粒子、抛光时间、抛光压力和抛光盘转速对蓝宝石衬底化学机械抛光的表面质量和材料去除率的影响,并设计合理的交互正交优化实验寻求一组较优的抛光工艺参数。结果在蓝宝石衬底化学机械精抛过程中,在抛光时间为0.5 h、抛光压力为45.09 k Pa、抛光盘转速为50 r/min、SiO_2抛光液粒子质量分数为15%、抛光液流量为60 m L/min的条件下,蓝宝石衬底材料的去除率达41.89 nm/min,表面粗糙度降低至0.342 nm,衬底表面台阶结构清晰,满足后续外延工序的要求。结论采用化学机械抛光技术和优化的工艺参数,可同时获得较高的材料去除率和高质量的蓝宝石衬底表面。     

螺旋马达转子的抛光研究

提出以数控加工的方式对螺旋马达转子进行抛光,取代传统的人工手动抛光方式;通过有限元分析得到螺旋马达转子的表面在抛光中所选取各节点应力值,分析节点应力变化规律;然后进行抛光实验,得到抛光量大小,验证了有限元分析的合理性,为螺旋马达转子数控抛光提供参考。     

Pad Surface Roughness and Slurry Particle Size Distribution Effects on Material Removal Rate in Chemical Mechanical Planarization

The ability to predict material removal rates in chemical mechanical planarization (CMP) is an essential ingredient for low cost, high quality IC chips. Recently, models that address the slurry particles have been proposed. We address three such models. The first two differ only in how the number of active particles is computed. Both assume that pad asperities are identical and nonrandom. The third is dynamic in accommodating changing pad properties. For larger mean particle size (diameter), the role of the standard deviation of particle size distribution is uncertain. The dynamic behavior of the third model is compared with experimental observations.     

卫浴行业机器人打磨系统的设计

为满足企业生产的需求,开发了一套卫浴修胚机器人系统。简述了该机器人打磨系统的应用前景;设计了机器人打磨胚体系统工作站,介绍其系统硬件选型、机器人系统轨迹路径规划以及工艺调试。通过实际应用证明了该机器人系统的性能。