光电子材料钽酸锂晶片化学机械抛光过程研究

摘要

钽酸锂是近年来随着通讯、信息产业迅速发展而开发并产业化的新型光电子材料.它具有机电耦合系数大、低损耗、高温稳定性、高频性能好等优良的压电、电光和热电性能.目前,钽酸锂晶片的超精密加工技术的研究还很欠缺,实际生产中通常采用化学机械抛光技术进行加工.该论文通过对钽酸锂晶片的化学机械抛光过程的实验研究和抛光运动轨迹的理论分析,研究钽酸锂晶片的抛光加工特性,探讨钽酸锂晶片化学机械抛光机理,系统分析主要工艺参数对化学机械抛光过程的影响规律.1.采用化学腐蚀实验方法研究抛光液中氧化剂种类和浓度以及抛光液pH值对钽酸锂晶片化学去除的影响.寻找有效的氧化剂及其合适的浓度,确定合理的稳定剂及抛光液的适当pH值.次氯酸钠和过氧化氢是钽酸锂晶片化学机械抛光液中有效的氧化剂,无机碱氢氧化钾是有效的稳定剂,pH值为10适合于钽酸锂晶片化学机械抛光.2.通过单颗粒金刚石压入钽酸锂晶片光滑表面的划痕实验,研究钽酸锂晶片的机械力学性能和断裂破坏情况,寻找合理的抛光压力.适合钽酸锂晶片化学机械抛光的抛光压力为7.25kPa.3.理论分析抛光运动的规律并进行抛光轨迹计算机仿真,探求抛光表面形成机理,发现合适的抛光转速和抛光运动参数.适合钽酸锂晶片化学机械抛光的抛光盘转速为np=60rpm,工件盘中心到抛光盘中心的距离为e=100mm.4.通过对钽酸锂晶片的化学机械抛光过程的实验研究,通过测量钽酸锂晶片在不同抛光条件下的表面粗糙度和材料去除率,详细分析了抛光垫材料和状态、抛光压力、抛光盘转速、磨料种类及粒度、抛光液组成等几个因素对抛光表面质量和材料去除率的影响规律.

目录

文摘

英文文摘

符号说明

第一章绪论

1.1 钽酸锂晶片超精密抛光的研究意义

1.2 国内外晶片超精密加工技术研究现状

1. 2.1晶片的超精密加工方法

1.2.2化学机械抛光技术研究现状

1.2.3钽酸锂晶片超精密抛光的研究现状

1.3 课题来源及主要研究内容

1.3.1课题来源

1.3.2主要研究内容

第二章实验材料与实验研究方法

2.1实验材料

2.1.1钽酸锂晶片的结构与性能

2.1.2硅片结构与性能

2.2实验方法

2.2.1化学腐蚀实验

2.2.2单颗金刚石刻划晶片实验

2.2.3钽酸锂晶片化学机械抛光实验

2.3 钽酸锂晶片化学机械抛光的实验过程

2.3.1工件材料的预加工

2.3.2工件盘的制备

2.3.3工件的清洗

2.4本章小结

第三章钽酸锂晶片化学、机械去除机理研究

3.1钽酸锂晶片的化学去除作用

3.1.1氧化剂种类对钽酸锂晶片的腐蚀作用

3.1.2氧化剂浓度对钽酸锂晶片腐蚀效果的影响

3.1.3pH值对钽酸锂单晶和硅片腐蚀效果的影响

3.2单颗金刚石刻划晶片的机械去除机理

3.3本章小结

第四章化学机械抛光的运动轨迹分析

4.1 抛光运动速度分析与计算

4.1.1工件受力分析

4.1.2工件上任一点速度分析

4.1.3工件角速度ωw的计算

4.2 抛光运动轨迹分析与仿真

4.2.1抛光运动轨迹方程

4.2.2仿真结果分析

4.3 抛光运动轨迹一拱的曲线弧长

4.4本章小结

第五章钽酸锂晶片化学机械抛光过程实验研究

5.1 抛光垫表面状况对抛光表面粗糙度和材料去除率的影响

5.2 抛光垫材料对抛光表面粗糙度和材料去除率的影响

5.3 抛光压力对抛光表面粗糙度和材料去除率的影响

5.4 抛光盘转速对抛光表面粗糙度和材料去除率的影响

5.5 抛光液性质对抛光表面粗糙度和材料去除率的影响

5.5.1抛光液pH值对抛光表面粗糙度和材料去除率的影响

5.5.2抛光液中氧化剂对抛光表面粗糙度和材料去除率的影响

5.6 磨料对抛光表面粗糙度和材料去除率的影响

5.6.1磨料种类对抛光表面粗糙度和材料去除率的影响

5.6.2磨料粒度对抛光表面粗糙度和材料去除率的影响

5.7 钽酸锂晶片初始表面状况对抛光表面粗糙度和材料去除率的影响

5.8本章小结

结论与展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

独创性声明

致谢

附录Ⅰ角速度计算程序清单

附录Ⅱ轨迹仿真程序清单