大气等离子抛光定量去除方法研究

发布时间：2017-03-26 18:06

  本文关键词：大气等离子抛光定量去除方法研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着科学技术的发展,含硅材料元器件需求日益增加,所需光滑度要求越来越高,面型也更复杂,使得加工困难,加工成本上升。而传统抛光方法往往带来表面损伤,甚至晶格错位等缺陷,且经济性不足,难以实现更高纳米级加工精度。大气等离子抛光采用非接触式化学反应刻蚀,与计算机控制结合,可精确实现材料去除,无机械性损伤。为实现大气等离子抛光定量去除效果,对其关键技术展开研究。搭建实验平台,详细设计等离子发生器等关键设备结构。课题采用Lucy-Richardson算法实现驻留函数求解,通过计算机精确控制驻留点加工时间,分析了该算法下出现的边缘效应和卷积效应,提出了相应解决方法,并通过仿真得到了验证。分析了原始面型误差对去除函数加工能力的影响。大气等离子抛光以四氟化碳,氧气和氦气为原料气体。通过化学反应模拟分析等离子体中各成分浓度的变化趋势,重点分析了沉积性粒子的生成过程和消散过程,为减少沉积寻找理论指导。论文研究了原料气体配比和加工距离对沉积的影响,在实验中利用光谱法确定了活性粒子成分的激发浓度变化情况,将实验结果和模拟结果进行了对比,确定了各加工参数对加工效果的影响,在理论指导下有效优化了工艺参数。利用数据拟合得到单位去除函数,该去除函数具有较好的加工效果。在理论和实验指导下有效延长了加工时间,减弱了沉积效应,获得了较好的定量去除效果。本课题以仿真分析进行加工指导,从气相化学反应机理方面寻求合适的工艺参数,对探究和发展大气等离子加工技术具有实际意义。
【关键词】：大气等离子 驻留时间 活性粒子 反应速率常数 工艺参数
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN305.2
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第1章 绪论9-18
• 1.1 课题来源及研究的背景和意义9-10
• 1.1.1 课题来源9
• 1.1.2 研究背景和意义9-10
• 1.2 国内外在该方向的研究现状10-14
• 1.2.1 超光滑表面加工国内外发展状况10-14
• 1.3 国内外大气等离子抛光研究状况14-16
• 1.4 主要研究内容16-18
• 第2章 等离子抛光系统组成与加工方法18-29
• 2.1 等离子体产生方式18-20
• 2.2 大气等离子体加工模型20-21
• 2.2.1 大气等离子体射流模式20-21
• 2.2.2 在大气等离子体接触式放电模式21
• 2.3 大气等离子抛光过程21-22
• 2.4 大气等离子抛光系统介绍22-25
• 2.5 材料去除模型25-26
• 2.6 驻留时间算法26-28
• 2.7 本章小结28-29
• 第3章 硅片加工仿真与分析29-39
• 3.1 离散去除加工方法29-32
• 3.1.1 收敛比29
• 3.1.2 离散加工方法29-30
• 3.1.3 加工轨迹类型30-32
• 3.2 硅片加工仿真32-35
• 3.2.1 硅片仿真加工效果32-33
• 3.2.2 边缘效应33-34
• 3.2.3 卷积效应34-35
• 3.3 面型误差对等离子束修行能力的影响35-38
• 3.3.1 理论分析35-37
• 3.3.2 误差频率影响仿真37-38
• 3.4 本章小结38-39
• 第4章 等离子体化学反应过程分析39-51
• 4.1 模型建立39-41
• 4.1.1 一般化学反应模型39-40
• 4.1.2 电子碰撞分解40
• 4.1.3 三体化学反应40-41
• 4.2 CF_4/O_2/HE混合粒子分解路径41-42
• 4.3 沉积性粒子聚合及其消耗路径42-44
• 4.3.1 沉积性粒子聚合42-43
• 4.3.2 沉积性粒子消耗路径43-44
• 4.4 化学反应仿真结果与讨论44-50
• 4.4.1 高流量仿真结果分析44-48
• 4.4.2 低流量仿真结果分析48-50
• 4.5 本章小结50-51
• 第5章 等离子加工工艺参数确定与实验验证51-67
• 5.1 大气等离子实验检测方法51-53
• 5.1.1 大气等离子成分检测分析51-52
• 5.1.2 大气等离子温度测量方法52-53
• 5.2 大气的离子抛光相关工艺参数的实验探究53-60
• 5.2.1 He流量对F浓度的影响53-55
• 5.2.2 CF_4流量对F浓度的影响55-56
• 5.2.3 O_2流量的影响56-57
• 5.2.4 加工距离的影响及确定57-58
• 5.2.5 加工时间对加工温度稳定性的影响58-60
• 5.3 实际加工效果60-66
• 5.3.1 定量去除加工60-63
• 5.3.2 长时间沉积优化效果63-64
• 5.3.3 抛物面加工效果64-65
• 5.3.4 等离子抛光效果65-66
• 5.4 本章小结66-67
• 结论67-68
• 参考文献68-73
• 附录73-76
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文76-78
• 致谢78

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本文编号：269159