多振子兆声压电换能器及其复合抛光应用研究

发布时间：2017-04-01 19:02

  本文关键词：多振子兆声压电换能器及其复合抛光应用研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：本文以声波多层透射理论为基础,设计并制作了兆赫频的超声复合抛光振子,以集成电路衬底材料单晶硅片为抛光对象,将兆赫频的超声振动作用于硅片的化学机械抛光过程。首先,基于声波传播的透射理论,分析了声波透过双层中间层、三层中间层情况下的声能流密度透射率。其次,设计制作了高效透声的匹配层兆声抛光振子以及一种振源与工具头去一体化的液固耦合抛光振子,搭建了匹配层振子兆声抛光装置,液固耦合振子兆声抛光装置,开展了兆声抛光实验研究,对比了在兆声复合抛光与传统抛光下,粗抛光过程以及精抛光过程硅片抛光后的不同抛光效果。实验结果显示,两种不同结构抛光振子的兆声辐照附加于化学机械抛光工艺过程之后,硅片粗抛光以及精抛光的表面粗糙度、表面形貌均有明显的提高与显著的改善。此外,以兆声振动能够全面、均匀的作用于抛光界面为目的,提出了厚度伸缩圆片型压电振子振动模式控制的多振子实施方案,用以抑制耦合振动,获得纯的振动响应。在此基础上,设计了多电极压电陶瓷分区形式,测试了压电陶瓷的表面振幅特性,制作了多电极压电振子,振子厚度振动基频在1.7MHz左右。实施了多振子抛光实验,分析了抛光后硅片表面的粗糙度,抛光效果的一致性,以及材料的去除率。分析结果表明,多振子复合抛光的方案能够从粗糙度、材料去除率,抛光均匀性、效果的一致性上促进化学机械抛光的效果,提高抛光效率。
【关键词】：兆声 化学机械抛光 压电振子 声传播 硅片
【学位授予单位】：辽宁工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB552;TN305.2
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 绪论8-18
• 1.1 超声加工技术概述8-11
• 1.1.1 超声加工技术发展历程8-10
• 1.1.2 超声加工技术发展趋势10-11
• 1.2 匹配层换能器技术研究现状11-13
• 1.3 超声辅助化学机械抛光技术研究现状13-16
• 1.3.1 化学机械复合抛光13-14
• 1.3.2 超声化学机械复合抛光14-16
• 1.4 课题的主要研究内容16-18
• 2 多层介质声传播18-25
• 2.1 平面声波方程18-20
• 2.2 声波透过多层中间层20-24
• 2.3 本章小结24-25
• 3 多电极振子压电振动25-36
• 3.1 压电振子25-29
• 3.1.1 压电效应与压电方程25-28
• 3.1.2 压电振子的振动模式28-29
• 3.2 压电振子的振动模式控制29-33
• 3.3 多电极压电振子33-35
• 3.3.1 多电极压电振子制作33
• 3.3.2 多电极压电振子振幅均匀性测试33-35
• 3.4 本章小结35-36
• 4 匹配层结构压电振子兆声抛光实验36-49
• 4.1 匹配层结构兆声抛光振子36-39
• 4.2 匹配层振子兆声抛光系统39-41
• 4.3 硅片的兆声抛光实验41-48
• 4.3.1 抛光实验参数41-43
• 4.3.2 实验结果分析43-48
• 4.4 本章小结48-49
• 5 液固耦合压电振子兆声抛光实验49-58
• 5.1 液固耦合压电抛光振子49-50
• 5.2 液固耦合振子兆声抛光50-57
• 5.2.1 液固耦合振子兆声抛光系统50-51
• 5.2.2 液固耦合振子兆声抛光实验51-57
• 5.3 本章小结57-58
• 6 多振子兆声抛光实验58-65
• 6.1 多电极压电抛光振子58-60
• 6.2 多电极抛光振子抛光实验60-62
• 6.3 兆声抛光去除率实验62-63
• 6.4 硅片的兆声化学机械抛光材料去除机制63-64
• 6.5 本章小结64-65
• 7 结论65-66
• 参考文献66-69
• 攻读硕士期间发表学术论文情况69-70
• 致谢70

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本文编号：281102