石英加工设备

石英玻璃的化学机械磨削加工 - 科学技术

第18卷第7期2010年7月光学精密工程OpticsandPrecisionEngineeringVol.18No.7Jul.2010收稿日期:20090914修订日期:20091117.基金项目:国家自然科学基金资助项目No.50905125天津市自然科学基金资助项目No.07JCYBJC18100国家863高技术研究发展计划资助项目No.2009AA044305No.2009AA044204文章编号1004924X201007155408石英玻璃的化学机械磨削加工仇中军1周立波2房丰洲1椎名刚志2江田弘21.天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室天津3000722.日本茨城大学工学部茨城日立3168511摘要:为了实现石英玻璃基板的高效、高质量加工进一步改善光掩模设备的性能进行了石英玻璃化学机械磨削CMG加工技术的研究。通过在磨削过程中主动增强磨粒、结合剂以及磨削液与工件的化学反应并使化学反应与机械去除作用形成动态平衡从而消除因材料脆性去除而造成的表面损伤等实现了大口径玻璃工件的高表面质量、高形状精度的加工。针对石英玻璃CMG加工的特点开发了CMG专用砂轮及磨削液利用正交实验法优化了石英玻璃CMG加工工艺参数分析了CMG加工过程中磨削压力、砂轮转速、磨削液流量、pH值等因素对加工表面粗糙度及加工效率的影响并利用优化后的工艺参数加工得到了Ra为0.795nm的石英玻璃表面。加工后基板的光学性能和化学机械抛光CMP加工基板的光学性能相同能够满足光掩模设备的性能需求。关键词:化学机械磨削石英玻璃正交试验法中图分类号:TQ171.68文献标识码:Adoi:10.3788/OPE.20101807.1554ChemicalmechanicalgrindingforquartzglassQIUZhongjun1ZHOULibo2FANGFengzhou1SHINATsuyoshi2EDAHiroshi2SateKeyLaboratoryofPrecisionMeasuringTechnologyampInstrumentsTianjinUniversityTianjin300072China2.CollegeofEngineeringIbarakiUniversityHitachi3168511JapanAbstract:ToachieveahighqualityquartzglasssubstrateandtoimprovetheperformanceofphotomaskequipmentaChemicalMechanicalGrindingCMGmethodforthequartzglassisdeveloped.Byactivelyenhancingthechemicalreactionsoftheworkpieceandtheabrasivegrainbondandthegrindingfluidanddynamicallybalancingthechemicalreactionandmechanicalremovetheprocessmethodcanavoidthesubsurfacedamagecausedbyeliminatingthebrittlematerialtoachievehighsurfacequalityandhighshapeprecisionprocessingofalargediameterglassworkpiece.FortheprocessingcharacteristicsofCMGforthequartzglassthispaperdevelopstheCMGspecificwheelandgrindingfluid.ThenitusesorthogonalexperimentmethodtooptimizetheCMGprocessparametersforthequartzglassandanalyzestheeffectsofthegrindingpressurewheelspeedgrindingfluidtrafficpHvalueandotherfactorsonthesurfaceroughnessandprocessingefficiencyinCMGprocessing.Onthebasisoftheoptimizedprocessingparametersitobtainsthesurfaceroughnessofquartzglassin0.795nm.ObtainedresultsshowthatthefinishedsubstrateshavethesameopticalperformancewiththesubstratesprocessedbyChemicalMechanicalPolishingCMPandtheperformancecanmeettheneedsofphotomaskequipment.Keywords:grindingCMGprocessquartzglassorthogonalexperimentalmethod1引言近年来随着高集成度半导体工艺技术的发展其工艺用光掩模技术的需求也越来越迫切早日开发能够适应目前芯片制造要求的光掩模技术及装备也已经成为摆在研究者面前的紧迫课题。

石英砂生产线设备,石英砂生产线,石英砂加工设备,石英破碎机,石英岩碎石机

关键词:化学机械磨削石英玻璃正交试验法中图分类号:TQ171.68文献标识码:Adoi:10.3788/OPE.20101807.1554ChemicalmechanicalgrindingforquartzglassQIUZhongjun1ZHOULibo2FANGFengzhou1SHINATsuyoshi2EDAHiroshi2SateKeyLaboratoryofPrecisionMeasuringTechnologyampInstrumentsTianjinUniversityTianjin300072China2.CollegeofEngineeringIbarakiUniversityHitachi3168511JapanAbstract:ToachieveahighqualityquartzglasssubstrateandtoimprovetheperformanceofphotomaskequipmentaChemicalMechanicalGrindingCMGmethodforthequartzglassisdeveloped.Byactivelyenhancingthechemicalreactionsoftheworkpieceandtheabrasivegrainbondandthegrindingfluidanddynamicallybalancingthechemicalreactionandmechanicalremovetheprocessmethodcanavoidthesubsurfacedamagecausedbyeliminatingthebrittlematerialtoachievehighsurfacequalityandhighshapeprecisionprocessingofalargediameterglassworkpiece.FortheprocessingcharacteristicsofCMGforthequartzglassthispaperdevelopstheCMGspecificwheelandgrindingfluid.ThenitusesorthogonalexperimentmethodtooptimizetheCMGprocessparametersforthequartzglassandanalyzestheeffectsofthegrindingpressurewheelspeedgrindingfluidtrafficpHvalueandotherfactorsonthesurfaceroughnessandprocessingefficiencyinCMGprocessing.Onthebasisoftheoptimizedprocessingparametersitobtainsthesurfaceroughnessofquartzglassin0.795nm.ObtainedresultsshowthatthefinishedsubstrateshavethesameopticalperformancewiththesubstratesprocessedbyChemicalMechanicalPolishingCMPandtheperformancecanmeettheneedsofphotomaskequipment.Keywords:grindingCMGprocessquartzglassorthogonalexperimentalmethod1引言近年来随着高集成度半导体工艺技术的发展其工艺用光掩模技术的需求也越来越迫切早日开发能够适应目前芯片制造要求的光掩模技术及装备也已经成为摆在研究者面前的紧迫课题。由于光掩模所用的石英玻璃基板的加工质量直接决定着掩模设备的加工能力和性能因此光掩模用玻璃基板的加工在下一代光掩模技术中有着至关重要的作用1。目前光掩模用玻璃基板的加工主要是采用化学机械抛光ChemicalMechanicalPolishingCMP方法。CMP采用游离磨粒和研磨盘通过化学和机械复合的去除方式能够获得具有无变质层、低表面粗糙度的表面很好地满足了光掩模设备对玻璃基板加工质量的要求。

石英磨粉机—石英加工设备价格,石英磨粉机—石英加工设备厂家,上海科利瑞克机器有限公司销售电商部

但是由于游离磨粒加工无法稳定实现形状精度的精密控制在加工大口径工件时很难获得高的形状精度如平坦度等另外CMP需要多个预备加工阶段造成了加工成本偏高而且使用过的研磨剂的废弃也会对环境造成影响2。和CMP等游离磨粒方式相比采用砂轮等固定磨粒加工的方式由于磨粒被结合剂所固定工件的形状精度可以通过加工设备的精度进行控制加工大口径工件时更容易获得高的形状精度3。但是和CMP相比传统的固定磨粒磨削方式的材料去除是单一的机械去除故存在着表面粗糙度差易产生加工变质层等缺点容易造成玻璃基板透光性、折射率等光学性能变差影响掩模质量4。本项研究结合传统磨削方式和CMP的优点提出了化学机械磨削ChemicalMechanicalGrindingCMG的加工方法。

石英晶体加工设备公司 | 石英晶体加工设备批发商 | 石英晶体加工设备加工厂

在磨削过程中主动增强化学反应磨粒与工件、结合剂与工件、磨削液与工件等并使其与材料的机械去除达到动态平衡消除因脆性去除而造成的表面损伤等从而实现了大口径工件的高表面质量、高形状精度的加工。本论文将CMG应用于光掩模用石英玻璃的加工讨论了磨削压力、磨削速度等因素对磨削质量的影响并进行了加工工艺参数的优化实现了光掩模用玻璃基板的高品质加工。2石英玻璃CMG加工机理石英玻璃加工过程中的材料去除机理十分复杂其本质可以被认为是机械磨削去除化学作用和热的表面流动3种过程综合作用的结果:1机械磨削去除是通过坚硬的磨料颗粒对玻璃表面进行微小切削作用在磨削过程中如果能够控制磨粒的切削深度在一个很小的值对于石英玻璃等硬脆材料也会实现塑性去除从而实现高质量的光学表面2石英玻璃磨削过程中的化学作用是指玻璃表层在磨粒、结合剂和水的作用下发生的错综复杂的化学过程主要是由于玻璃表面的水解大量SiO2转入磨削液中。同时不同的结合剂材料、磨粒也可以和玻璃表面发生化学反应增强玻璃的去除效果3表面流动作用是指在玻璃加工时由于摩擦热使玻璃表面产生塑性变形和流动或者是热软化以至熔融而产生流动凸起的地方将凹陷填平在这种作用下有利于实现玻璃表面分子重新分布而形成平整表面。

石英砂制砂机,石英砂加工设备,石英砂生产设备,石英砂开采设备，石英砂制砂机设备

从微观角度来说在石英玻璃加工过程中为了实现石英玻璃的材料去除至少需要对材料施加能够破坏SiO结合势能的能量。而结合势能的大小宏观上受到温度、化学平衡温度以及反应速度等的影响因此如果能够将适当的主动化学反应引入到传统的磨削过程中弱化石英玻璃材料分子的结合势能能够实现以很小的去除力打破分子结合实现无损伤石英玻璃表面加工5。因此CMG磨削过程中通过在磨削液、砂轮结合剂中添加适当的化学成分和选择磨粒种类促进砂轮、磨削液与玻璃表面的硅酸盐发生化学反应在玻璃表面形成硅酸凝胶薄膜会减缓了化学作用的进一步进行。但是由于硅胶层往往是多孔的或因龟裂而产生裂纹于是溶液中的碱性离子OH-会进一步侵蚀玻璃的网络内体使玻璃1555第7期仇中军等:石英玻璃的化学机械磨削加工主体遭致破坏同时抛光颗粒不断地刮除、吸附胶态硅酸保护层露出的玻璃表面又不断地发生化学反应如此循环往复构成了材料的去除过程67。

17_石英尾矿加工设备 T130X加强超细磨粉机_百业网

3石英玻璃CMG加工专用装置从石英玻璃CMG加工的原理可知在加工过程中能够发生化学反应的过程主要集中在以下几方面:工件与磨削液工件与结合剂工件与磨粒。因此基于以上CMG加工机理本研究开发了一种能够适用于石英玻璃加工的CMG专用砂轮。由于氧化铈具有比较理想的晶格类型面心立方体较大的比表面等优点磨粒选用粒度为2.3m的氧化铈CeO2。该磨粒不仅能够和玻璃发生适当的化学反应同时对SiO键具有很好的切断作用并且易于从加工表面脱离开不会对工件表面造成损伤和污染8。

石英微机械惯性传感器的加工技术 - 其它资料

采用添加了柠檬酸或者Na2CO3的树脂作为结合剂。开发的砂轮的外观如图1所示。图1CMG专用砂轮Fig.1CMGspecialwheel由于石英玻璃CMG过程是机械去除和化学等共同作用的结果从促进磨料、结合剂和工件的化学作用效果考虑开发的CMG砂轮的结合剂选用环氧树脂磨料选用氧化铈。同时由于磨削过程中砂轮的磨削能力是由砂轮与工件接触面上存在的磨粒数及其状态决定的因此砂轮的组织磨料、结合剂、气孔三者间的体积比对磨削性能有着很大影响。

本文出自石英石生产设备专题网站——http://www.xinmoji.com，转载请注明出处。

上一篇：石英坩埚生产线
下一篇：石英坩埚自动生产设备