拋光壓力對硅碳棒晶片拋光效果的影響
小同拋光壓力下硅碳棒晶片的MRR如圖6所示,拋光后表面形貌如圖7所示。根據圖6可知,晶片的MRR隨著拋光壓力的增大而增大。當拋光壓力分別為4 kg,8kg,10 kg時,MRR分別為64 nm/h, 80 nm/h,92 nm/h以及102 nm/h。當拋光壓力較小時,拋光墊和晶片間可能處于流體潤滑狀態,主要為二體接觸。磨粒所受剪切力較小,因此磨粒在晶片表面嵌入深度小,在晶片表面主要的運動方式為滑移狀態,晶片材料去除率低。當壓力小斷增大時,由于拋光墊表面存在大量粗糙峰在剪切力作用下表面粗糙峰發生彎曲和折斷,拋光墊與晶片問實際接觸面積增大。同時壓力增大使得拋光墊和晶片問潤滑膜厚度降低,此時處于邊界潤滑狀態,摩擦行為主要為三體接觸。在較大剪切力作用下磨粒在晶片表面嵌入深度增加,運動方式也由滑移轉變為犁削,故會有更大的材料去除量。
根據圖7,拋光壓力為4 kg, 6 kg,8 kg,10 kg時所對應的晶片表面Ra分別為0.172 nm, 0.167 nm,0.158 nm以及0.310 nm。當拋光壓力為4 kg和6 kg時,此時拋光壓力較小,化學作用速率大于機械作用速率,晶片表面生成的氧化層小能被完全去除,拋光結束后晶片表面Ra相對較高。當增大壓力后,拋光壓力達到8kg時,有效磨粒數量增多,切削深度增加,機械作用強度增加,磨粒對晶片表面氧化層去除更加均勻。但是拋光壓力繼續增大達到10 kg時,拋光墊和晶片問液體潤滑膜進一步減薄,拋光墊表面較高粗糙峰和晶片問處于干摩擦狀態,磨粒切削深度大于氧化層深度從而在晶片表面留下刮痕,導致晶片表面質量迅速下降。流體膜的厚度的降低使得化學作用快速減弱,同時機械作用的增強,使得機械作用和化學作用的匹配度更低,導致拋光壓力為10 kg時晶片表面質量迅速h降。圖7中,相比于圖<a)一(c,Cdr圖所示晶片表面有較為規律的表面理。這可能是由于在拋光壓力為10 kg條件下,較大的機械作用使得硅碳棒基體表面臺階暴露。在磨粒磨削作用下,部分碎片在基體臺階上發生堆積,導致晶片表面可見紋理情況下同時具有較高的表面粗糙度。由上可知,在拋光壓力為8 kg時,氧化膜生成速率和機械去除速率更接近于平衡,可以獲得較高的MRR和表而貢量。www.mycampingtentsandmore.com
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