碳化硅圆柱槽微结构表面的化学机械抛光

来源：机械工程学报杂志2015年第15期北京时间：

作者：赵清亮， 孙智源， 郭兵

单位：哈尔滨工业大学机电工程学院

摘要：目前工业界对高精度微结构功能表面玻璃元件，比如作为高性能二极管激光器准直透镜关键元件的圆柱槽阵列微结构功能表面玻璃元件的需求日趋增加，而其微结构表面质量的优劣也会直接影响激光器输出功率的大小。该类元件能否很好的实现其特定的光学功能取决于玻璃模压用具有微结构表面的模具(如碳化硅陶瓷等)最终加工质量，但由于碳化硅等陶瓷的超硬材料属性导致其微结构表面在精密磨削后还需要进行后续的抛光加工以达到使用精度要求。因此针对精密磨削后的无压烧结碳化硅(SSiC)微结构表面展开原位化学机械抛光(CMP)试验，试验结果表明，微结构表面粗糙度Ra及面形精度PV由磨削后的71.8 nm和2.14 μm降低到了抛光后的7.7 nm和0.46 μm；抛光后微结构尖角处形貌完整无破损，但尖角圆弧半径R有所扩大，由磨削后的8.082 μm增大到9.294 μm；微结构亚表面裂纹深度经抛光后由磨削后的5 μm左右降低至1 μm左右，从而有效地提高了模具精度。

关键词：表面质量,化学机械抛光,微结构,无压烧结碳化硅,亚表面裂纹；

基金资助：国家自然科学基金资助项目(51075093)