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单晶MgO基片抛光工艺的实验研究

作　者: 王科
导　师: 康仁科
学　校: 大连理工大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 单晶MgO 抛光 表面粗糙度 材料去除率 翘曲变形
分类号: TB43
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
下　载: 208次
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内容摘要


单晶MgO作为一种重要的衬底基片被广泛地应用在各种薄膜生长领域。但是，作为薄膜的基片，不仅要求极低的表面粗糙度，而且要求很高的平整度。目前，对于单晶MgO基片的超精密加工技术，国内外的研究报道很少，尤其是对决定基片表面最终加工质量的超精密加工理论和关键技术的文献根本无法查到。而对涉及到尖端技术和国防应用领域的大尺寸高质量的MgO基片，国外在技术上和产品上对我国实行封锁。 本文对单晶MgO基片的抛光工艺和抛光机理进行了系统的实验研究。主要研究内容和结论如下： （1）选用10～20nm的SiO2磨料，对单晶MgO基片进行了系统的机械抛光实验。研究了抛光压力、抛光盘转速、抛光液流量和磨料浓度对单晶MgO基片抛光效果的影响。在实验中发现，用SiO2抛光液对单晶MgO基片进行机械抛光加工时，合理选择抛光参数，可以兼顾低表面粗糙度和高材料去除率的要求。 （2）根据MgO材料的物理化学性质，选用氯化镁、硝酸铵、氯化铵、盐酸、磷酸氢二铵以及磷酸等化学试剂，以不同溶液浓度配置了不同种类的无磨料抛光液，针对单晶MgO基片进行了以化学作用为主的抛光实验。从抛光反应物溶解性的角度分析了抛光液的化学作用机理，研究了用不同抛光液抛光单晶MgO基片时的表面粗糙度和材料去除率。结果表明，要高效率获得高质量的MgO基片表面，抛光液必须同时具备两个特点：即抛光液必须和MgO基片表面产生化学反应生成难溶性的钝化膜；钝化膜的生成速度要与抛光垫摩擦去除钝化膜的速度相平衡。 （3）在进行单晶MgO基片的机械抛光实验及其抛光液化学作用研究的基础上，选用纳米级SiO2磨粒和化学试剂磷酸为主要成分配制成的专用抛光液，对单晶MgO基片的化学机械抛光工艺进行了系统的研究。研究结果表明，化学机械抛光工艺可以满足MgO基片实际生产的要求，是一种较为理想的加工工艺。选用合理的抛光工艺参数和使用所研制的抛光液，经过20分钟的抛光，MgO基片表面粗糙度Ra可以达到0.2nm，材料去除率大于250nm／min。 （4）对单晶MgO基片抛光加工后产生翘曲变形的原因进行了系统的实验，研究了研磨抛光加工工艺中各种因素对基片抛光后产生翘曲变形的影响，认为研磨抛光加工后在MgO基片两表面留下的加工残余应力层是引起MgO基片翘曲变形的主要原因。基于此结论，对晶体基片的传统研磨抛光工艺进行了改进，改进后的工艺有效的克服了MgO基片加工后的翘曲变形问题，使MgO基片最终抛光后的面形精度得到了极大的提高。

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中图分类: > 工业技术 > 一般工业技术 > 工业通用技术与设备 > 薄膜技术
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