العنوان: كيف تحسن المواد شبه الموصلية والزجاج البصري تأثيرات السطح من خلال مكنة صقل CMP
في مجالات التصنيع عالية المستوى مثل المواد شبه الموصلية، الزجاج البصري، والκεραμική الدقيقة، تحدد تسطحية السطح ولامعة قطعة العمل أداء المنتج مباشرةً.
مكنة صقل CMP، كجهاز متخصص في المعالجة عالية الدقة، تمتلك قدرة تحكم دقيقة وتأثير معالجة ثابت. من ضبط الحجم على مستوى المايكرو حتى تحسين السطح على مستوى النانومتر، تنحت سطح قطعة عمل سلس للغاية في مساحة صغيرة من خلال التآزر بين التأثيرات الميكانيكية والكيميائية.
يأتي ميزة مكنة صقل CMP الأساسية من آلية المعالجة المركبة "الطحن الميكانيكي كطريقة أساسية والتأثير الكيميائي كمساعدة"، والتي تحقق تحسين متدرج دقة السطح من خلال التآزر двухخطي.في مرحلة الطحن الميكانيكي، يقود الجهاز صفيحة الصقل لدوران عالي السرعة μέσω محرك كهربائي. تشكل الجزيئات المحلقة الملتصقة بسطح صفيحة الصقل احتكاكًا مستمرًا مع سطح قطعة العمل المثبتة والمحبطة. حسب احتياجات المعالجة، تُختار في الطحن الخشن المواد المحلقة ذات الحجم الكبير لازالة سريعة للهياكل البارزة مثل العيوب وعلامات القطع على سطح قطعة العمل؛في مرحلة الطحن الدقيق، تُستبدل المواد المحلقة ذات الحجم الدقيق لازالة تدريجية للخدوش الدقيقة المتبقية من المعالجة السابقة، مما يضع أساسًا للصقل الدقيق اللاحق. خلال هذه العملية، تنفذ قطعة العمل عادةً حركة كوكبية في المحمل، وتشكل مسارًا معقدًا جنبًا إلى جنب مع دوران صفيحة الصقل لضمان توازن الطحن.التأثير الكيميائي هو مكون مساعد أساسي لتحقيق سطح سلس للغاية. أثناء الصقل، يرسل نظام إمداد السائل الكيميائي سائل صقل يحتوي على مكونات محددة إلى منطقة المعالجة باستمرار من خلال الفوهات. تتفاعل المواد النشطة مثل الأحماض والقواعد بدقة مع سطح قطعة العمل، وتذوب طبقة الأكسيد والخردق الصغيرة الناتجة عن الطحن الميكانيكي.هذا التأثير بالتناوب "القطع الميكانيكي - الذوبان الكيميائي" لا يمكنه فقط تجنب الأضرار السطحية التي قد تسببها الطحن الميكانيكي البحت، بل أيضًا تحسين كفاءة المعالجة بشكل كبير، مما يجعل سطح قطعة العمل في النهاية يصل إلى لمعان مستوى المرآة.
يعتمد أداء مكنة صقل CMP عالي الدقة على التعاون الدقيق لمكونات أساسية مختلفة، ويتكون أساسًا من خمسة وحدات وظيفية لتشكيل نظام معالجة ثابت:
- صفيحة الصقل: كمكون أساسي للمعالجة، تُصنع عادةً من مواد معدنية عالية القوة. يمكن استبدال مواد استهلاكية مختلفة مثلกระดาษ الكركم وقطعة الصقل حسب المادة المراد معالجتها.
- جهاز التثبيت: يستخدم طريقتين رئيسيتين، الشفافية الفراغية أو المعدن الميكانيكي، لتثبيت قطعة العمل، مما يضمن عدم وجود انحراف أو اهتزاز للقطعة أثناء المعالجة. بالنسبة للمواد الرقيقة والخ脆性 مثل زجاج السافر، يُجهز أيضًا آلية تثبيت مرنة لمنع كسر قطعة العمل بسبب الضغط المفرط.
- نظام الطاقة والضغط: يوفر المحرك طاقة قابلة للتعديل لصفيحة الصقل، مع نطاق سرعة يدور عادةً يغطي 5-250 دورة في الدقيقة لتكييف مع احتياجات معالجة مواد مختلفة. يُستخدم نظام الضغط طريقة ضبط "الأسطوانة + مستشعر الضغط" أو الوزن.
- نظام إمداد السائل الكيميائي: يتكون من خزان تخزين، ومضخة، وفوهة، ويمكنه التحكم الدقيق في تدفق سائل الصقل لضمان أن منطقة المعالجة تكون دائمًا في بيئة كيميائية مثالية. وفي نفس الوقت، يمنع تصميم المياه الصادرة المسامية الأجسام الغريبة من إướcاء سطح قطعة العمل.
- نظام التحكم: مع PLC كنواة واجهة بشر-آلة شاشة لمس، يدعم تحرير وتخزين برامج متعددة.
يُقيَّم أداء مكنة صقل CMP بشكل أساسي من خلال العوامل الرئيسية الأربعة التالية:
- تسطحية السطح: تقيس الانحراف بين سطح قطعة العمل والمنحدر المثالي، وهي المتطلب الرئيسي للمعالجة عالية الدقة.
- خشونة السطح: تعكس مستوى التموجات الدقيقة للسطح، وغالبًا ما تُعبر عنه بقيمة Ra. من خلال اختيار المواد المحلقة الدقيقة وتحسين العملية، يمكن لمكنة صقل CMP تقليل قيمة Ra لسطح قطعة العمل إلى أقل من 0.08μm، ويمكن لبعض النماذج الدقيقة حتى تحقيق سطح سلس للغاية قريب من مستوى النانومتر.
- استقرار المعالجة: تُضمن الدقة الطويلة الأمد للمعالجة من خلال التصاميم مثل آلية صقلة السكين ونظام تعويض الضغط. على سبيل المثال، يمكن للجهاز ضبط تسطحية صفيحة الطحن إلى ±0.01مم، وبالتعاون مع إمداد السائل الدقيق للمضخة، يمكن لنسبة الجودة لمعالجة الدفعة الواحدة الوصول إلى أكثر من 98.53%.
- مرونة التكيف: تُعبر عنه من خلال نطاق أحجام المعالجة وتوافق المواد. يمكن للجهاز الرئيسي معالجة قطع عمل بحجم أقصى يصل إلى 1000مم وسماكة معالجة صغيرة فقط 0.3مم، ويمكنه التكيف مع مواد مختلفة مثل رقائق السيليكون، السافر، الزجاج، والفولاذ المقاوم للصدأ.
تعتمد
مكنة صقل CMP على آلية المعالجة المركبة "الطحن الميكانيكي كطريقة أساسية والتأثير الكيميائي كمساعدة" والتعاون الدقيق لخمسة مكونات أساسية مثل صفيحة الصقل وجهاز التثبيت. يمكنها تحقيق تحسين السطح من ضبط الحجم على مستوى المايكرو إلى مستوى النانومتر. تُظهر أداءً ممتازًا في ضمان المؤشرات الرئيسية مثل تسطحية سطح قطعة العمل ولامعته في مجالات التصنيع عالية المستوى مثل المواد شبه الموصلية، وتتمتلك استقرارًا جيدًا لمعالجة ومرونة تكيف.
