第一章 簡介 1-1 研究背景……………………………………………………………1 1-2 化學氣相沉積鑽石膜的生成………………………………………2 1-3 化學氣相沉積鑽石膜與表面聲波濾波器…………………………4 1-4 化學氣相沉積鑽石膜的拋光………………………………………6 1-4-1 熱化學拋光 …………………………………………………7 1-4-2 化學輔助機械拋光 …………………………………………8 第二章 研究動機 2-1 研究動機……………………………………………………………9 2-2 問題描述 …………………………………………………………12 第三章 文獻回顧 文獻回顧…………………………………………………………14 第四章 實驗規劃 4-1 實驗設備 …………………………………………………………21 4-2 實驗材料 …………………………………………………………28 4-3 實驗規劃 …………………………………………………………30 4-3-1熱化學拋光參數對表面粗度影響趨勢分析 ………………30 4-3-2 化學輔助機械拋光參數對表面粗度影響趨勢分析………32 4-3-3 建立表面粗糙度與拋光時間之關係………………………34 第五章 實驗結果 5-1熱化學拋光參數對表面粗度影響趨勢分析………………………35 5-1-1 轉速的影響趨勢分析………………………………………35 5-1-2 溫度的影響趨勢分析………………………………………38 5-1-3 通入氣體的影響趨勢分析…………………………………41 5-2化學輔助機械拋光參數對表面粗度影響趨勢分析………………43 5-2-1 轉速的影響趨勢分析………………………………………43 5-2-2 溫度的影響趨勢分析………………………………………46 5-2-3 加入磨粒種類的影響趨勢分析……………………………49 5-2-4 拋光液種類的影響趨勢分析………………………………52 5-3 拋光時間及表面粗度之趨勢分析 ………………………………55 5-3-1 熱化學拋光中拋光時間及表面粗度之趨勢分析…………55 5-3-2 化學輔助機械拋光中拋光時間及表面粗度之趨勢分析…59 第六章 分析與討論 6-1熱化學拋光及化學輔助機械拋光之拋光機制討論………………64 6-1-1 熱化學拋光之拋光機制……………………………………64 6-1-2化學輔助機械拋光之拋光機制 ……………………………66 6-2熱化學拋光及化學輔助機械拋光之異同及優劣…………………68 6-3最適化拋光參數設計………………………………………………71 6-3-1最適化拋光參數之建構流程 ………………………………71 6-3-2最適化拋光參數之設定 ……………………………………73 第七章 結論與展望 7-1 結論一：各項拋光參數之影響趨勢 ……………………………76 7-1-1 熱化學拋光參數影響趨勢…………………………………76 7-1-2 化學輔助機械拋光參數影響趨勢…………………………77 7-2 結論二：拋光機制與最適化拋光參數之建構 …………………79 7-2-1 拋光機制……………………………………………………79 7-2-2 最適化拋光參數之建構……………………………………79 7-3 未來展望 …………………………………………………………80 Reference………………………………………………………………81 圖表目錄 表1-1 鑽石的應用層面及跨足產業領域………………………………1 表1-2 各種SAW Filter基板材料之比較…………………………… 3 表1-3各種鑽石拋光技術的比較………………………………………6 表4-1 實驗設備規劃………………………………………………… 21 表4-2 掃描式電子顯微鏡S-570的規格 ……………………………27 表4-3 熱化學拋光實驗使用之CVD鑽石薄膜試片 …………………28 表4-4 化學輔助機械拋光使用之CVD鑽石薄膜試片 ………………29 表4-5 熱化學拋光主要製程參數設定 ………………………………30 表4-6 熱化學拋光轉速實驗 …………………………………………31 表4-7 熱化學拋光溫度實驗 …………………………………………31 表4-8 熱化學拋光通入氣體實驗 ……………………………………31 表4-9 化學輔助機械拋光主要製程參數設定 ………………………32 表4-10 化學輔助機械拋光轉速實驗…………………………………33 表4-11 化學輔助機械拋光溫度實驗…………………………………33 表4-12 化學輔助機械拋光拋光液種類實驗…………………………33 表4-13 化學輔助機械拋光磨粒種類實驗……………………………34 表4-14 粗糙度與時間關係實驗流程圖………………………………34 表5-1 熱化學拋光拋光時間實驗參數設定 …………………………55 表5-2 化學輔助機械拋光拋光時間實驗參數設定 …………………55 表6-1熱化學拋光及化學輔助機械拋光製程比較之異同 …………68 表6-2 最適化拋光參數之設定 ………………………………………73 圖1-1 CVD鑽石鍍膜機示意圖…………………………………………2 圖1-2 CVD鑽石膜生長示意圖…………………………………………3 圖1-3表面聲波濾波器示意圖…………………………………………4 圖1-4 熱化學拋光示意圖………………………………………………7 圖1-5 碳原子的擴散及石墨化示意圖…………………………………7 圖1-6 CAMPP工作示意圖………………………………………………8 圖3-1 M. Yoshikawa所開發之熱化學拋光機台 ……………………14 圖3-2 氫氣中的拋光機制 ……………………………………………14 圖3-3 拋光前(a)與拋光後(b)的里曼光譜分析圖 …………………15 圖3-4純鑽石薄膜隨拋光時間改變的XRD圖譜分析圖………………15 圖3-5 實驗中設計的熱化學拋光機台 ………………………………16 圖3-6 CAMPP機台 ……………………………………………………16 圖3-7 各種不同情況化學拋光液的結果 ……………………………17 圖3-8振動式熱化學拋光機示意圖--平坦化拋光 …………………18 圖3-9 振動式熱化學拋光機示意圖--斜面拋光 ……………………18 圖3-10 不同厚度介質層的CVD鑽石膜，壓力與裂痕長度的關係..19 圖3-11 CAMPP 拋光時間對表面粗糙度關係圖………………………20 圖4-1熱鎢絲CVD鑽石鍍膜機 ………………………………………22 圖4-2 熱鎢絲CVD示意圖 ……………………………………………22 圖4-3 熱化學拋光機 …………………………………………………23 圖4-4 熱化學拋光機系統設計 ………………………………………23 圖4-5 CAMPP拋光機台 ………………………………………………25 圖4-6 化學輔助機械拋光機台示意圖 ………………………………25 圖4-6 掃描式電子顯微鏡 ……………………………………………26 圖4-7 Wyko表面輪廓儀………………………………………………28 圖5-1 不同轉速實驗下的SEM影像(6000X)…………………………36 圖5-2 使用Wyko量測之表面粗度結果………………………………37 圖5-3 熱化學拋光轉速影響之趨勢結果 ……………………………38 圖5-4 不同溫度實驗下的SEM影像(6000X)…………………………39 圖5-5 使用Wyko量測之表面粗度結果………………………………40 圖5-6 熱化學拋光溫度影響之趨勢結果 ……………………………41 圖5-7 不同氣氛實驗下的SEM影像(6000X)…………………………41 圖5-8 使用Wyko量測之表面粗度結果………………………………42 圖5-9 轉速實驗的SEM影像(6000X)…………………………………44 圖5-10 使用Wyko量測之表面粗度結果 ……………………………45 圖5-11 化學輔助機械拋光轉速影響之趨勢結果……………………45 圖5-12 溫度實驗的SEM影像(6000X) ………………………………47 圖5-13 使用Wyko量測之表面粗度結果 ……………………………48 圖5-14 化學輔助機械拋光溫度影響之趨勢結果……………………48 圖5-15 磨粒種類實驗的SEM影像(6000X) …………………………50 圖5-16 使用Wyko量測之表面粗度結果 ……………………………51 圖5-17 化學輔助機械拋光磨粒種類影響之趨勢結果………………51 圖5-18 拋光液種類實驗的SEM影像…………………………………53 圖5-19 使用Wyko量測之表面粗度結果 ……………………………54 圖5-20 化學輔助機械拋光拋光液種類影響之趨勢結果……………54 圖5-21 熱化學拋光中拋光時間實驗之SEM影像……………………56 圖5-22 熱化學拋光拋光時間實驗之Wyko 2D影像…………………57 圖5-23 熱化學拋光時間影響之趨勢結果……………………………58 圖5-24 化學輔助機械拋光中拋光時間實驗之SEM影像……………60 圖5-25 熱化學拋光中拋光時間實驗之Wyko 2D影像………………61 圖5-26 化學輔助機械拋光材料移除示意圖…………………………62 圖5-27 化學輔助機械拋光時間影響之趨勢結果……………………63 圖6-1 熱化學拋光轉速與磨除率關係—理論值與實際值 …………65 圖6-2 化學輔助機械拋光轉速與磨除率關係—理論值與實際值 …67 圖6-3 化學輔助機械拋光表面刮痕SEM圖 …………………………69 圖6-4 熱化學拋光表面鑽石膜剝落SEM圖 …………………………70 圖6-5 最適化參數的建構流程圖……………………………………71