中文摘要：

在化学机械抛光过程中，为了实现抛光区域的接触压力场、温度场和抛光液的流场的均匀性和使抛光废物及时排除，以达到晶片表面材料去除的一致性，基于生物学的叶序理论和Winkler基础原理，提出了一种仿生表面结构的抛光垫。为此，研究了如下内容（1）葵花表面的结构特征与分布规律，以及基于叶序理论的抛光垫的设计问题；（2）利用丝网印刷法、掩膜电铸法、热风回流焊法等制造仿生抛光垫问题；（3）使用仿生表面结构的抛光垫抛光时的接触力学问题、温度场分布问题、抛光液流场分布问题等，以及它们对材料去除率、表面粗糙度和平面度等影响规律。通过研究，提出了基于叶序理论的仿生表面抛光垫的设计理论，建立起丝网印刷法、掩膜电铸法、热风回流焊法等制造仿生抛光垫的工艺理论与规程，获得了相应的叶序仿生抛光垫的抛光机理。结果表明，使用叶序仿生表面抛光垫能使接触压力场、温度场和抛光液的流场得到均衡，从而降低被抛光晶片的塌边和改善晶片的平面度轮廓，且适当地选择抛光垫的叶序系数k和籽粒直径D能够获得较为理想的抛光效果。上述研究结果的重大意义不仅在于解决化学机械抛光中的问题，更重要的是将叶序理论引入到机械制造及设计领域中。