张熙奎, 熊玉朋, 陈驰昊, 王瑜, 黄铖, 戴一帆
针对单晶硅精密抛光阶段存在的损伤层去除效率低、易引入二次损伤和过度抛光等问题,设计了一种高效率、低损伤、高确定性的快速抛光方法。基于Preston方程提出通过高精度力控限制抛光压力以抑制裂纹扩展,同时大幅提高工具线速度以实现高效材料去除的工艺策略;设计具有特定倾角的柔性抛光头,将去除函数由“平顶型”优化为“类高斯型”,以提升面形收敛稳定性;采用磁流变斑点法对W7金刚石研磨后的单晶硅表面进行损伤层检测,精确测定其亚表面损伤层深度;基于该测量结果设定去除量目标,进行快速抛光工艺验证。实验结果表明,磁流变斑点法测得的损伤层深度为5.8 μm;在累计去除6 μm材料后,工件表面粗糙度由初始的472 nm降至0.647 nm,且亚表面损伤特征完全消失,面形精度得到良好保持。验证了所提方法的抛光效果,有效避免了过度抛光,为单晶硅元件的超精密制造提供了可靠的解决方案