王 军 邢雪岭 吕玉山 张辽远

沈阳理工大学,沈阳,110159

0 引言

化学机械抛光是电子基片、光学平面和陶瓷平面等零件超精密加工的最重要方法。该技术在IC和MEMS制造领域中有着关键作用。在抛光过程中,工件抛光表面的接触压力场是导致被加工工件表面平面度下降和表面完整性不一致的关键因素。为了解决上述问题,许多学者从弹性力学接触理论出发,对接触压力进行了仿真与计算,分析得出了接触压力场分布不均的原因,并采用了一系列方法来解决该问题[1-2]。尽管取得了一定的成效,但是仍然没有得到全面有效的解决方案。因此,本文基于Winkler地基理论及叶序理论[3-4]设计了一种锡仿生结构抛光垫。

1 抛光的原理及锡仿生结构抛光垫

1.1 化学机械抛光的原理及问题

图1为化学机械抛光装置原理图。在抛光过程中,晶片安装在料架上并被压向抛光垫的上表面,抛光垫在抛光台支撑下绕主轴旋转。抛光液喷洒在抛光垫表面,晶片表面材料经过抛光液的化学腐蚀和抛光垫的机械摩擦被逐渐去除,从而达到除去晶片被抛表面材料的目的。

图1 化学机械抛光装置原理

在一般的化学机械抛光中,抛光垫材料的横向牵连效应使得接触表面压力分布不均匀,抛光液难以均匀地分布于接触区域内,抛光形成的废物也难以顺畅地排出。同时,抛光产生的摩擦热在向外传导过程中的不顺畅会导致温度场分布的不均匀。这些因素通常会导致工件表面材料去除的不均匀,因而会导致加工表面的宏观与微观几何形状精度下降。……