ارتقاء نانومتری صافی سطح ساچمه های سیلیکون نیتراید (Si3N4) با استفاده از پرداختکاری شیمیایی- مکانیکی (CMP)
عنوان مقاله: ارتقاء نانومتری صافی سطح ساچمه های سیلیکون نیتراید (Si3N4) با استفاده از پرداختکاری شیمیایی- مکانیکی (CMP)
شناسه ملی مقاله: JR_TUMECHJ-50-2_028
منتشر شده در در سال 1399
شناسه ملی مقاله: JR_TUMECHJ-50-2_028
منتشر شده در در سال 1399
مشخصات نویسندگان مقاله:
مهرداد وحدتی - دانشیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهران، ایران
سیدعادل عاملی کلخوران - دانشجوی دکتری، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهران، ایران
خلاصه مقاله:
مهرداد وحدتی - دانشیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهران، ایران
سیدعادل عاملی کلخوران - دانشجوی دکتری، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهران، ایران
پرداختکاری شیمیایی- مکانیکی (CMP)، یکی از روشهای پرداختکاری نانومتری ساچمهها و ویفرهای غیرفلزی، مانند ساچمههای سیلیکون نیتراید و انواع سرامیکها میباشد. در این فرآیند، ذرات ساینده (ZrO2, CeO2, Fe2O3) که سختی کمتری نسبت به قطعهکار دارند، در سیالی غوطهور هستند. در همین حالت، قطعهکار با سیال پایه (آب، هوا، آب اکسیژنه و یا روغن) واکنش شیمیایی داده و یک لایه نازک سیلیکا (SiO2) روی سطح قطعهکار ایجاد میشود. برداشت لایه نازک اکسیدشده، توسط ذرات ساینده، در نتیجه این واکنش، بهراحتی از سطح قطعهکار انجام میگیرد. عوامل موثر در پرداختکاری شیمیایی- مکانیکی شامل 1- غلظت ذرات ساینده، 2- سرعت دوران کلهگی ماشین فرز، 3- زمان پرداختکاری و 4- نوع ذرات ساینده است که با تغییر هر کدام، عواملی مانند 1- زبری سطح، 2- کرویت و 3- نرخ برادهبرداری تغییر میکند. در تحقیق حاضر، برای پرداخت شیمیایی- مکانیکی ساچمههای سیلیکون نیتراید، دستگاهی آزمایشگاهی طراحی و ساخته شد و جمعاً 24 آزمایش برای بررسی فاکتورهای ذکر شده بر صافی سطح قطعهکار و نرخ برداشت ماده، با نرمافزار Minitab، طراحی و انجام گردید. برای هر کدام از فاکتورها، دو سطح تنظیم شد و پس از آنالیز واریانس نتایج تجربی، معادلههای رگرسیون برای صافی سطح و نرخ برداشت ماده بدست آمد. در آزمایشهای انجام شده، با استفاده از هر سه ذره ساینده، با افزایش زمان پرداختکاری، سرعت دوران کلهگی ماشین فرز و غلظت ذرات ساینده، میزان برداشت ماده بیشتر شده و کیفیت سطح نیز بهبود یافت. ریختشناسی زبری سطح با استفاده از طیفنمائی پرتو ایکس مطالعه شد. همچنین، امکانپذیری انجام واکنشهای شیمیایی توسط معادله انرژی آزاد گیبس بررسی گردید. درنهایت، راهکارهایی برای پرداخت بهینه ساچمههای سرامیکی با توجه به شرایط آزمایشگاهی و آنالیز واریانس پیشنهاد شد. مقایسه نتایج تجربی نشان داد که زبری سطح ساچمههای پرداختشده توسط ذرات ساینده Fe2O3 به مراتب بهتر از دو ساینده دیگر است(Ra= 69 nm).
کلمات کلیدی: پرداختکاری شیمیایی- مکانیکی, صافی سطح, نرخ برداشت ماده, سیلیکون نیتراید
صفحه اختصاصی مقاله و دریافت فایل کامل: https://civilica.com/doc/1137759/