藍(lán)寶石襯底基片CMP數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、藍(lán)寶石襯底基片的加工質(zhì)量直接決定著LED產(chǎn)品的性能?；瘜W(xué)機(jī)械拋光(CMP)是目前能最有效地實(shí)現(xiàn)襯底基片全局平坦化的加工方法，但由于影響CMP加工的參數(shù)眾多并且各參數(shù)的加工效果又相互影響，至今CMP加工仍然依靠經(jīng)驗(yàn)或半經(jīng)驗(yàn)的方法來完成。深入研究藍(lán)寶石襯底基片CMP加工工藝中輸入?yún)?shù)對襯底基片加工質(zhì)量造成的影響，對于完善CMP加工工藝具有重要的理論指導(dǎo)意義和實(shí)際應(yīng)用價值。
　　本文首先對藍(lán)寶石襯底基片CMP加工工藝進(jìn)行了CFD數(shù)值模擬

2、，分析了CMP加工工藝中輸入?yún)?shù)對CMP加工效果的影響，然后通過實(shí)驗(yàn)對藍(lán)寶石襯底基片CMP加工工藝進(jìn)行了研究。具體研究工作如下:
　　1、以FLUENT軟件作為模擬計(jì)算平臺，建立襯底基片CMP二維、三維模型，通過模擬分析了拋光墊溝槽的有無、拋光墊溝槽參數(shù)（槽寬、槽深、槽間距）、襯底基片轉(zhuǎn)速與拋光盤轉(zhuǎn)速對襯底基片所受壓應(yīng)力與剪切應(yīng)力的影響。模擬結(jié)果表明:(1)拋光墊表面開槽、增大拋光轉(zhuǎn)速，都在一定程度上增大了襯底基片所受的壓應(yīng)力與剪

3、切應(yīng)力，同時也增大了壓應(yīng)力與剪切應(yīng)力分布的非均勻性;(2)槽寬越小、槽間距越大，襯底基片所受的壓應(yīng)力與剪切應(yīng)力越均勻，但槽深對襯底基片受力影響不大;(3)當(dāng)襯底基片轉(zhuǎn)速與拋光盤轉(zhuǎn)速之比為1時，襯底基片受到的壓應(yīng)力與剪切應(yīng)力是相對均勻的。
　　2、基于襯底基片CFD模擬計(jì)算結(jié)果，選用ASP-910型精密單面拋光機(jī)作為實(shí)驗(yàn)平臺，對2英寸藍(lán)寶石襯底基片進(jìn)行CMP實(shí)驗(yàn)研究。研究了拋光墊溝槽有無、襯底基片轉(zhuǎn)速與拋光盤轉(zhuǎn)速對藍(lán)寶石襯底基片CM

4、P材料去除率、表面質(zhì)量的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:(1)與無溝槽拋光墊相比，采用有溝槽拋光墊拋光后得到的襯底基片，材料去除率由9.9nm/min提高到25.1 nm/min、粗糙度Ra由3nm升高到4nm、材料去除非均勻性由4.5％升高到10.5％，即采用溝槽型拋光墊能夠獲得更高的材料去除率，但表面質(zhì)量會有所降低;(2)不同的襯底基片轉(zhuǎn)速與拋光盤轉(zhuǎn)速之比對藍(lán)寶石襯底基片CMP結(jié)果有很大的影響，相對其它轉(zhuǎn)速比，當(dāng)轉(zhuǎn)速比為1時，表面粗糙度和材料去

5、除非均勻性均最低;(3)在轉(zhuǎn)速比為1的條件下，隨著轉(zhuǎn)速的增加，藍(lán)寶石襯底基片CMP的材料去除率和表面質(zhì)量均先升高后降低，在轉(zhuǎn)速接近于40rpm時達(dá)到:材料去除率為25.1nm/min、粗糙度Ra為3nm、材料去除非均勻性為10.5％;(4)實(shí)驗(yàn)結(jié)果與CFD模擬分析結(jié)果相吻合，說明CFD方法適用于對藍(lán)寶石襯底基片CMP加工工藝參數(shù)的預(yù)測和優(yōu)化，這對于深入分析輸入?yún)?shù)對CMP加工結(jié)果的影響具有重要的指導(dǎo)意義，并為藍(lán)寶石襯底基片CMP工藝參數(shù)