【摘要】：隨著光學(xué)制造技術(shù)與微電子技術(shù)的發(fā)展,應(yīng)用領(lǐng)域?qū)Σ牧媳砻鎿p傷與缺陷的限制越來越嚴(yán)格。以砷化鎵單晶片為例,為保證經(jīng)過外延生長、離子注入后的材料性能,需要表面晶格完整、殘余應(yīng)力與損傷盡可能少�，F(xiàn)有拋光工藝技術(shù)往往需要復(fù)雜的工藝過程來滿足這些要求,探索新型的低應(yīng)力、無損傷拋光方法對高端制造業(yè)有非常重要的意義。約束刻蝕劑層技術(shù)(Confined Etchant Layer Technique,CELT)作為一種具有距離敏感性的新型電化學(xué)微納加工方法,從原理上可以實現(xiàn)材料表面的非接觸拋光平整加工。運動模式下約束刻蝕劑層技術(shù)可以實現(xiàn)材料的局部拋光和全局拋光加工,但是運動引起的流場狀態(tài)改變會顯著影響加工效果。本文首先從原理上對CELT拋光加工過程中各種工藝條件和影響因素對拋光效果的影響進(jìn)行了分析和假設(shè)。在現(xiàn)有CELT微結(jié)構(gòu)加工工藝基礎(chǔ)上,制作了用于拋光加工的刀具電極,搭建了用于運動約束刻蝕拋光的微納電化學(xué)加工平臺,確定并實現(xiàn)了準(zhǔn)一維刀具電極往復(fù)平動拋光加工方法。在此基礎(chǔ)上,選定運動工藝參數(shù)進(jìn)行多因素實驗方案設(shè)計。使用中心復(fù)合設(shè)計擬定了三組工藝實驗,對電極運動速度、電極與基底間工作距離、加工時間以及溶液配比進(jìn)行了實驗研究。使用響應(yīng)面法分析了上述工藝參數(shù)對加工后表面的面形精度、表面粗糙度以及加工的材料去除率的影響規(guī)律。借助光學(xué)顯微鏡和原子力顯微鏡對加工前后表面的形貌進(jìn)行了測量和表征分析。同時,本文借助多物理場有限元分析手段,建立加工過程瞬態(tài)分析模型,實現(xiàn)對加工過程中溶液內(nèi)部動態(tài)行為的跟蹤分析。仿真結(jié)果與實驗結(jié)果取得了較好的一致性。從微觀角度揭示了實驗過程出現(xiàn)的規(guī)律性現(xiàn)象的內(nèi)在原因。本文對運動參數(shù)作用機(jī)制的研究成果將為下一步工藝參數(shù)的組合優(yōu)化工作奠定基礎(chǔ),將進(jìn)一步推進(jìn)約束刻蝕拋光平整方法的研究工作。此外,對運動流場中的電極過程傳質(zhì)行為的研究結(jié)果可以為其他電化學(xué)加工方法的加工研究提供借鑒和參考。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN305.2
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本文編號：2519508