藍(lán)寶石CMP加工機(jī)理與工藝技術(shù)的研究.pdf

1、單晶藍(lán)寶石具有良好的物理、化學(xué)和光學(xué)特性,在微電子、工業(yè)、國(guó)防、科研以及GaN晶片LED襯底領(lǐng)域得到越來(lái)越廣泛的作用。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,對(duì)于藍(lán)寶石晶片的加工精度以及表面質(zhì)量要求越來(lái)越高,因此藍(lán)寶石的高效低損加工工藝成為阻礙藍(lán)寶石工業(yè)發(fā)展的主要障礙。針對(duì)以上問題,本文用超精密雙面拋光機(jī)對(duì)藍(lán)寶石進(jìn)行雙面化學(xué)機(jī)械拋光加工。該方法加工設(shè)備比較簡(jiǎn)單,利于批量生產(chǎn),且得到的材料表面精度和加工效率較高,能實(shí)現(xiàn)低成本、高效率的精密加工。本文的主要

2、研究工作如下幾個(gè)方面:1.在藍(lán)寶石拋光中,從動(dòng)力學(xué)過(guò)程分析機(jī)械作用與化學(xué)作用的互相聯(lián)系。用接觸力學(xué)和流體動(dòng)力學(xué)理論來(lái)建立拋光墊、工件以及磨粒之間的CMP模型,分析磨粒的機(jī)械作用機(jī)理。并通過(guò)拋光液對(duì)藍(lán)寶石的化學(xué)作用分析CMP加工對(duì)藍(lán)寶石表面的影響。2.為提高藍(lán)寶石的去除率和改善表面質(zhì)量,在超精密雙面拋光機(jī)上進(jìn)行藍(lán)寶石CMP雙面拋光加工實(shí)驗(yàn)。選取不同的拋光液對(duì)藍(lán)寶石進(jìn)行CMP加工,得到由SiO2硅溶膠作為磨料的F/AO拋光液比較適合作為藍(lán)寶

3、石加工的拋光液。同時(shí)研究了拋光盤轉(zhuǎn)速、拋光壓力、拋光液濃度工藝參數(shù)對(duì)藍(lán)寶石晶片去除率和表面質(zhì)量的影響,通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)比理想的工藝參數(shù)。3.采用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和MATLAB的仿真,建立藍(lán)寶石材料去除率的預(yù)測(cè)模型,可以實(shí)現(xiàn)不同的加工參數(shù)下的藍(lán)寶石去除率的預(yù)測(cè)。4.采用較佳的加工參數(shù)對(duì)藍(lán)寶石進(jìn)行優(yōu)化實(shí)驗(yàn),得到的藍(lán)寶石晶片去除率比較高且表面達(dá)到鏡面要求。金相顯微鏡與白光干涉儀對(duì)優(yōu)化拋光后的藍(lán)寶石晶片表面形貌進(jìn)行了檢測(cè)與分析,經(jīng)過(guò)優(yōu)化拋光后的晶片表面質(zhì)