單晶MgO基片拋光工藝的實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、單晶MgO作為一種重要的襯底基片被廣泛地應(yīng)用在各種薄膜生長領(lǐng)域。但是，作為薄膜的基片，不僅要求極低的表面粗糙度，而且要求很高的平整度。目前，對于單晶MgO基片的超精密加工技術(shù)，國內(nèi)外的研究報道很少，尤其是對決定基片表面最終加工質(zhì)量的超精密加工理論和關(guān)鍵技術(shù)的文獻(xiàn)根本無法查到。而對涉及到尖端技術(shù)和國防應(yīng)用領(lǐng)域的大尺寸高質(zhì)量的MgO基片，國外在技術(shù)上和產(chǎn)品上對我國實(shí)行封鎖。 本文對單晶MgO基片的拋光工藝和拋光機(jī)理進(jìn)行了系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)研

2、究。主要研究內(nèi)容和結(jié)論如下： (1)選用10～20nm的SiO2磨料，對單晶MgO基片進(jìn)行了系統(tǒng)的機(jī)械拋光實(shí)驗(yàn)。研究了拋光壓力、拋光盤轉(zhuǎn)速、拋光液流量和磨料濃度對單晶MgO基片拋光效果的影響。在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，用SiO2拋光液對單晶MgO基片進(jìn)行機(jī)械拋光加工時，合理選擇拋光參數(shù)，可以兼顧低表面粗糙度和高材料去除率的要求。 (2)根據(jù)MgO材料的物理化學(xué)性質(zhì)，選用氯化鎂、硝酸銨、氯化銨、鹽酸、磷酸氫二銨以及磷酸等化學(xué)試劑，以不

3、同溶液濃度配置了不同種類的無磨料拋光液，針對單晶MgO基片進(jìn)行了以化學(xué)作用為主的拋光實(shí)驗(yàn)。從拋光反應(yīng)物溶解性的角度分析了拋光液的化學(xué)作用機(jī)理，研究了用不同拋光液拋光單晶MgO基片時的表面粗糙度和材料去除率。結(jié)果表明，要高效率獲得高質(zhì)量的MgO基片表面，拋光液必須同時具備兩個特點(diǎn)：即拋光液必須和MgO基片表面產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)生成難溶性的鈍化膜；鈍化膜的生成速度要與拋光墊摩擦去除鈍化膜的速度相平衡。 (3)在進(jìn)行單晶MgO基片的機(jī)械拋光

4、實(shí)驗(yàn)及其拋光液化學(xué)作用研究的基礎(chǔ)上，選用納米級SiO2磨粒和化學(xué)試劑磷酸為主要成分配制成的專用拋光液，對單晶MgO基片的化學(xué)機(jī)械拋光工藝進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。研究結(jié)果表明，化學(xué)機(jī)械拋光工藝可以滿足MgO基片實(shí)際生產(chǎn)的要求，是一種較為理想的加工工藝。選用合理的拋光工藝參數(shù)和使用所研制的拋光液，經(jīng)過20分鐘的拋光，MgO基片表面粗糙度Ra可以達(dá)到0.2nm，材料去除率大于250nm/min。 (4)對單晶MgO基片拋光加工后產(chǎn)生翹曲變形