化学机械抛光实验

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1、2.2.2化学机械抛光实验本实验所用仪器为：AMTechnologyCo.,Ltd.生产的水平旋转研磨机和单而抛光机。本实验所用样品包括2英寸蓝宝石衬底，2英、自支撑GaN衬底以及2英、蓝宝石衬底利用HVPE异质外延的GaN厚膜。样品经过一定厚度的减薄，采川双步抛光技术•-先足通过较人尺寸磨粒进行粗抛，再通过较小尺寸磨粒进行精抛，粗抛主要是实现对材料的去除，而精抛敁终能够达到改善晶R表而由于粗抛产生的划痕等缺陷，从而捉高样品表Ifii精度和样品表側质置。实验过程可分为以卜儿个步骤：第一步：涂蜡和粘片这个过程主要是将样品同定到陶瓷盘上，要求：1.多个样品时要对称排布在陶瓷盘；单个样品要尽虽放在陶

2、瓷盘中央。2.样品耍尽虽水平放置在陶瓷盘上，不耍冇的地方高冇的地方低。3.整个过程避免有小的界物如小灰尘，小纤毛等落到陶瓷盘上。首先用浸过泗精的无尘.介擦拭加热台，放上陶瓷盘，加热到100摄氏度左右。接着在要放样品的地方均匀涂蜡，蜡的范围至少要比样品的尺寸人，不要太厚，可川折叠的滤纸将蜡层推为薄薄的均匀的一层最好。然后放样品，注意放的时候成慢慢放下以免有太快有太多空气在样品和蜡层之阿。放好后，尽S压平样品并用镊了将样品与蜡层之间的空气泡挤出。接着将陶瓷盘放到粘片机上,打开机器，在一分钟左心，再打开旁边的水冷机。最后将固定好的样品用千分表测量，看平整度是否合乎要求。第二步：样品减薄首先用超声波清

3、洗装有样品的陶瓷盘，接若凼定陶瓷盘到研磨机工作台，设置合适的参数，运行仪器到规定时间，取出样品使用去离了水超声清洁。第三步：样品双步抛光首先用超声波清洗装有样品的陶瓷盘以及阀定装置和压的熏物以及擦拭清洗仪器，接着设置优化的参数，运行仪器到规定吋间，取出样品使川去离子水超声清洁。抛光过程都使川的同一台仪器，先是使用铜盘加较粗麽粒进行粗抛，接着使用抛光垫加抛光液进行精抛。样品抛光以后依次用丙酮，无水酒精和去离了水进行超声清洁，去除表而的附着物。川氮气枪吹十后进行测试。在本实验巾，通过对上述三种不同样品进行化学机械抛光，结合原子力显微镜（AFM）和台阶测跫仪，测量样品的表面粗糙度以及在整个过程屮的厚

4、度变化，从而得到化学机械抛光对样品表面精度的影响以及对样品厚度均匀性的影响。2.3实验结果与讨论2.3.1化学机械抛光对不同样品的影响为了研究化学机械抛光对不M样品材料的影响，分别使用蓝宝石样品，A支掸GaN衬底样品以及蓝宝石衬底上HVPE生长的GaN厚膜样品进行化学机械抛光，并使用原了力W.微镜对得到的样品表面进行检测。在G光干涉仪K观测到样品的表面质景分别为不图所示。图10X10um2自支撑GaN衬底样品AFM图像由阁可知，迕10X10um2的范围内，样品表而虽有一定的纹路，但没有明显的划痕和划伤等缺陷，样品整体晶体表面质量较好。表面粗糙度为0.650792nm,在合理的范围之内，能够满足

5、0前绝人部分材料生长和器件制备的要求。2.3.2化学机械抛光过程中厚度非均匀性的研究在化学机械抛光过程屮，不同样品表而材料的去除存在非均匀性。由此会使得抛光n的样品出现厚度的不均匀，其至会出现非常明显的倾斜。研究表明样品表面去除非均匀性不仅与抛光机与样品的相对运动欠量相关，还与抛光的压力分布，抛光液中的磨粒浓度，磨粒在样品表面上的运动轨迹分布，样品和抛光热的实际接触側积等多种因素冇关。杜家熙，苏建修，王占合，等.硬脆品体基片化学机械抛光材料去除非均匀性形成机制研究[J][J].人工晶体学报，2012,41(4):1130-1138.这些因素综合作用于样品表Wf会产生样品表iftf上的接触压力分

6、布，摩擦力分布，相对速度分布和扔粒运动轨迹分布的非均匀性，从而造成样品表血材料去除的非均匀性。风屮麽粒的运动轨迹分布非均匀性是主要影响因素,它不仅与样品材料的性质（物理和化学性质的稳定性）旮关，还与样品在陶瓷盘上的位H分布奋关。实验屮分别使用蓝尘石样品，GaNtl文撑衬底样品进行化学机械抛光，同时使用一种蓝宝石辅助法来改莕GaN化学机械抛光的厚度非均匀性的忡能。实验中样品在陶瓷同定盘中的位置以及样品厚度测试点的位置的示意图如下图所示。图样品在陶兗凼定盘中的位置以及样品）¥•度测试点的位置的示意图