功率放大器在超聲化學機械拋光設備研究中的應用

　　固態照明，作為高效節能途徑，隨著高亮度發光二極管（LED）的出現，實現了從指示燈到照明領域的重大變革。我國半導體照明工程的啟動，更是推動了LED產業邁向快速發展階段。在半導體照明產業中，襯底是技術發展的基石與核心材料。藍寶石（α-Al?O?）憑借其物理、化學和光學特性，成為常用的襯底和窗口材料，如在LED襯底和紅外窗口中廣泛應用。為提升藍寶石加工質量，科研人員將超聲振動引入CMP，開發出藍寶石超聲振動輔助化學機械拋光（UV-CMP）工藝。該工藝將超聲振動施加于旋轉拋光頭，為傳統CMP增添了超聲輔助功能。

　　此時，功率放大器發揮關鍵作用，它將接收到的超聲電信號進行放大，使電信號達到超聲轉換裝置所需的工作電壓和功率。放大后的電信號傳輸至超聲轉換裝置，進而轉換成同頻率的機械振動。至此，CMP拋光機升級為UV-CMP，傳統化學機械拋光升級為超聲振動輔助化學機械拋光。關閉超聲信號發生器開關，設備又可轉換回傳統化學機械拋光工作模式。可見，功率放大器在整個UV-CMP技術流程中，起到了連接超聲信號發生器與超聲轉換裝置的橋梁作用，對實現超聲振動輔助功能、提升藍寶石加工效率和質量至關重要。

　　信號發生器輸出的驅動信號不足以使超聲轉換裝置正常工作。因此還需配置功率放大器，將電驅動信號進行放大。經過放大的電信號可以使超聲轉換裝置正常工作。功率放大器選用Aigtek-ATA-68020，電壓是850Vp-p，輸出電流是2.12Ap。

　　實驗名稱：超聲化學機械拋光設備

　　實驗原理：實驗設備中的超聲信號發生器產生特定頻率和波形的電信號，該信號經功率放大器放大后，傳輸給超聲轉換裝置。超聲轉換裝置內的壓電陶瓷片將電信號轉化為同頻率的機械振動，再通過喇叭形蓋板放大機械信號并傳遞給樣品托，使拋光頭在旋轉時產生超聲振動。這一振動讓拋光液中的磨粒獲得額外能量，加速撞擊晶片表面，同時超聲釋放的熱量能加速拋光液與晶片表面的化學反應。

　　實驗框圖：

　　實驗實拍圖：

　　實驗過程：首先準備好2英寸C(0001)向單面藍寶石晶片、聚氨酯墊、特定粒徑和濃度的硅溶膠以及各類化學添加劑等材料。接著配制拋光液，將不同劑量的化學添加劑溶解至去離子水，再加入硅溶膠并稀釋至二氧化硅磨粒濃度為15%，攪拌30分鐘。實驗開始，把拋光墊粘在拋光盤上，設置好下壓、拋光頭/盤轉速、流速、時間和超聲振動振幅等工藝參數，將配制好的含不同化學藥劑的拋光液放入供給泵。然后清洗初始藍寶石晶片并稱重，吸附在拋光頭樣品托上，用修正盤修整被去離子水潤濕的拋光墊。此時，超聲信號發生器生成超聲電信號，該信號傳輸給功率放大器進行放大，放大后的電信號傳輸給超聲轉換裝置，將電信號轉換為機械振動，帶動拋光頭振動，使拋光頭在旋轉時產生超聲振動，實現超聲化學機械拋光。實驗結束后，取下工件清洗、稱重，計算材料去除率，利用原子力顯微鏡觀察表面形貌，并進行XPS、SEM等檢測。

　　應用方向：芯片封裝拋光，航空航天零部件拋光，醫療器械加工，反射鏡拋光等方向。

　　應用場景：超聲化學機械拋光，藍寶石晶片，超聲化學機械拋光實驗，硬脆性材料超聲拋光

　　產品推薦：ATA-4000

圖：ATA-4000系列高壓功率放大器指標參數

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