طراحی فرایند پرداختکاری شیمیایی مکانیکی (cmp)ساچمه های سیلیکون نیتراید(si3n4)

روش پرداخت شیمیایی مکانیکی (cmp chemical-mechanical polishing,) یکی از روش های پرداخت کاری فوق دقیق ساچمه ها و ویفرهای غیرفلزی مانند سیلیکون نیتراید (si3n4) و انواع سرامیک ها می باشد. در این فرایند ذرات ساینده (مانند zro2, ceo2, fe2o3 و ...) که سختی کمتری نسبت به قطعه کار دارند و در یک سیال غوطه ور هستند. در همین حالت با قطعه کار یا محیط (هوا یا آب یا روغن و....) واکنش شیمیایی مکانیکی تشکیل می دهد و یک ماده نرم تر (sio2 ) روی قطعه تولید می کنند. در نتیجه ی این کار برداشت ماده توسط ذرات ساینده، به راحتی از سطح قطعه کار انجام می گیرد. عوامل موثر در cmp شامل 1- غلظت ذرات ساینده، 2- نوع سیال، 3- بار وارد بر ساچمه ها، 4- نوع ذرات ساینده، 5- اندازه ی ذرات، 6- سرعت دوران اسپیندل و ... است. با تغییر هر یک از این پارامترهای ذکر شده عواملی مانند 1- زبری سطح، 2- کرویت، 3- نرخ براده برداری و ... تغییر می کند. در این تحقیق برای پرداخت شیمیایی مکانیکی ساچمه های سیلیکون نیتراید یک دستگاه آزمایشگاهی طراحی و ساخته شد. برای بررسی اثر 1- اثر غلظت ذرات ساینده 2- سرعت دوران اسپیندل3- زمان پرداخت کاری 4- نوع ذارت ساینده، جمعا 24 آزمایش انجام شد. طراحی آزمایش ها با نرم افزار minittab و با روش full factorial انجام گرفت. ذرات ساینده مورد استفاده در آزمایش ها zro2, ceo2, fe2o3 بودند. برای هر کدام از ذرات ساینده فاکتورهای غلظت ذرات ساینده، سرعت دوران اسپیندل و زمان انجام پرداخت کاری در دو سطح تنظیم شد. جنس صفحات پرداخت کاری نیز از استیل aisi316l انتخاب شد. در آزمایش های انجام شده برای هر سه ذره ساینده، مشاهده شد که با افزایش زمان پرداخت کاری و سرعت دوران صفحه ی پرداخت و غلظت ذرات ساینده میزان برداشت ماده بیشتر شده و کیفیت سطح نیز بهبود می یابد. همچنین مقایسه ی نتایج برای هر سه ذره ساینده نشان داد که کیفیت سطح ساچمه های پرداخت کاری شده با fe2o3 بهتر و زبری سطح به دست آمده با این ساینده کمتر از دو پودر دیگر و برابر nm69ra= است. برای بررسی نتایج آزمایش از شاخص هایی از قبیل زبری سطح و نرخ برداشت ماده استفاده شده است.