氧化铝复合磨粒的抛光特性研究

为提高氧化铝磨料分散稳定性,利用接枝聚合对氧化铝粒子进行了表面改性,并研究了改性后氧化铝粒子在数字光盘玻璃基片中的化学机械抛光特性。结果表明,氧化铝复合磨粒的抛光性能与其表面接枝率密切相关。接枝率上升,材料去除速率下降;试验条件下,当接枝率为2.93%时,氧化铝磨粒体现出较高的表面平整性、较低的表面粗糙度及较低的表面损伤。     

基于AFM的光盘形貌研究

介绍了原子力显微镜(AFM)的原理及特点。用AFM对光盘上记录信息用的凹坑结构进行了三维检测,并对测量结果进行了分析。结论表明AFM在光盘质量检测过程中具有独特的优势。     

利用复合磨粒抛光液的硅片化学机械抛光

为了提高硅片的抛光速率,利用复合磨粒抛光液对硅片进行化学机械抛光.分析了SiO2磨粒与聚苯乙烯粒子在溶液中的ζ电位及粒子间的相互作用机制,观察到SiO2磨粒吸附在聚苯乙烯及某种氨基树脂粒子表面的现象.通过向单一磨粒抛光液中加入聚合物粒子的方法获得了复合磨粒抛光液.对硅片传统化学机械抛光与利用复合磨粒抛光液的化学机械抛光进行了抛光性能研究,提出了利用复合磨粒抛光液的化学机械抛光技术的材料去除机理,并分析了抛光工艺参数对抛光速率的影响.实验结果显示,利用单一SiO2磨料抛光液对硅片进行抛光的抛光速率为180 nm/min;利用SiO2磨料与聚苯乙烯粒子或某氨基树脂粒子形成的复合磨粒抛光液对硅片进行抛光的抛光速率分别为273 nm/min和324 nm/min.结果表明,利用复合磨粒抛光液对硅片进行抛光提高了抛光速率,并可获得Ra为0.2 nm的光滑表面.     

AFM在煤体微结构研究中的应用

介绍了煤表面的微结构特点和煤表面的各种检测方法及其特点.经过比较,选用原子力显微镜(AFM)对煤体表面进行了三维检测,利用CSPM-2000 lmager软件对扫描得到的图像进行了颗粒度分析,并提出了一种计算煤表面突出颗粒与孔隙所占比例的方法.结论表明AFM在煤体微结构检测过程中具有独特的优势.     

化学机械抛光的研究进展

化学机械抛光简称CMP技术是迄今唯一的可以提供整体平面化的表面精加工技术,可广泛用于集成电路芯片、计算机硬磁盘、微型机械系统等表面的平坦化。介绍了半导体加工领域CMP技术的特点,重点叙述了CMP技术的发展历程、设备特性、研磨抛光耗材和应用领域的技术现状,指出CMP急待解决的技术和理论问题,并对其发展方向进行展望。     

磁性复合磨粒化学机械抛光技术及其加工试验研究

提出一种新型的磁性复合磨粒化学机械抛光技术。该技术利用磁性聚合物微球与SiO2磨粒组成的复合磨粒抛光液,在辅助磁场的作用下,实现了一种磨粒尺寸与硬质抛光盘微观形貌依赖性小、材料去除率较高的抛光工艺。建立直径8 mm、高度不等的稀土钕铁硼永磁体以点阵形式组合形成的4类辅助磁场。仿真计算表明,柱状下凹磁极的磁场磁力HdH/dz分布均匀,磁性微球受到的磁力一致性好。对磁性微球在抛光系统中的受力分析表明,磁性微球受到的磁力有助于复合磨粒从近抛光区域进入抛光区域,磁性复合磨粒能以二体磨损的方式划擦去除加工表面。以表面粗糙度Ra 0.5μm的硬质抛光盘进行硅片抛光试验,施加辅助磁场前后,硅片的材料去除率从66 nm/min提高到179 nm/min,硅片表面粗糙度由抛光前Ra 405.860 nm减小到Ra 0.490 nm。     

Ta-W合金的化学机械抛光实验研究

针对Ta-W合金材料圆薄片零件化学机械抛光工艺,设计了Ta-W合金材料CMP抛光液。采用单因素法,试验改变抛光液内组份的含量对抛光速率和抛光件表面质量的影响,以确定抛光液中各组分的最佳含量区间。找到化学作用与机械作用的最佳结合点,使两者的作用效果得到良好的匹配,才能获得高去除率、平面度好、无表面损伤的加工工艺。     

基于平板扫描器的新型AFM系统

研制了一种基于平板扫描器的新型原子力显微镜(AFM)系统。该系统创新地把二维平板扫描器和一维反馈控制器相结合,有效地克服了传统扫描器Z向反馈控制与XY扫描平面之间的非线性交叉耦合误差,同时保证了大范围扫描时检测光路的稳定性。利用该系统与传统AFM作了氧化铝薄膜和光栅对比扫描实验,结果表明这种AFM系统能够获得无扭曲、规则的理想图像。     

基于AFM湿度对表面粘着力影响的研究

微观表面力测量技术已经成为研究微观界面物理、纳米材料和纳米机械学等领域的重要手段,本文介绍了利用原子力显微镜(AFM)进行固体表面长程粘着力的测量,并分析了在大气条件下,不同湿度对表面粘着力的影响.     

铜化学机械抛光中电化学理论的应用研究

概述了电位-pH图、极化曲线、交流阻抗谱和开路电压测试等电化学方法在铜化学机械抛光(Cu—CMP)中的应用，并分析了采用电化学方法进行CMP分析存在的问题，指出采用以上电化学方法进行Cu—CMP分析有利于对Cu—CMP的过程的理解，并可以为抛光液组分的选配提供依据。     

无抛光垫化学机械抛光技术研究

应用双电层理论分析了SiO2磨粒与聚苯乙烯粒子在溶液中的ζ电位及粒子间的相互作用机制,观察到SiO2磨粒吸附在聚苯乙烯粒子表面的现象.分析了基于复合粒子抛光液的无抛光垫化学机械抛光技术特点及其材料去除机理.比较试验表明,基于复合粒子抛光液的硅片无抛光垫化学机械抛光具有与传统化学机械抛光相接近的材料去除率和硅片表面粗糙度值,并可避免工件塌边现象的产生.     

硅片化学机械抛光时运动形式对片内非均匀性的影响分析

分析了目前几种常见的化学机械抛光机中抛光头与抛光垫的运动关系，针对不同的硅片运动形式，计算了磨粒在硅片表面的运动轨迹；通过对磨粒在硅片表面上的运动轨迹分布的统计分析，得出了硅片在不同运动形式下的片内材料去除非均匀性。从硅片表面材料去除非均匀性方面，对几种抛光机的运动形式进行了比较，结果表明，抛光头摆动式抛光机所产生的硅片内非均匀性最小。该研究为化学机械抛光机床的设计和使用中选择和优化运动参数提供了理论依据。     

化学机械抛光工艺中的抛光垫

抛光垫是晶片化学机械抛光中决定表面质量的重要辅料。研究了抛光垫对光电子晶体材料抛光质量的影响：硬的抛光垫可提高晶片的平面度;软的抛光垫可改善晶片的表面粗糙度;表面开槽和表面粗糙的抛光垫可提高抛光效率;对抛光垫进行适当的修整可使抛光垫表面粗糙。     

抛光液pH值等对硬盘玻璃盘基片化学机械抛光的影响

随着硬盘存储密度的增大、转速的提高、磁头飞行高度的降低,对硬盘基板材料及基板表面质量提出了更高的要求。采用纳米SiO2作为抛光磨料,在不同抛光液条件下(pH值、表面活性剂、润滑剂等),对玻璃基片化学机械抛光去除速率和表面质量的变化规律进行了研究,并利用原子力显微镜(AFM)和光学显微镜观察了抛光表面的微观形貌。结果表明,玻璃基片去除速率在酸性、碱性条件下变化趋势相近,即随着pH值的升高,材料去除速率先增大后减小。加入一定量的表面活性剂和润滑剂使得去除速率有一定程度的下降,但是表面粗糙度明显降低,并且表面没有出现颗粒吸附现象。     

铜CMP中工艺参数对抛光速率的影响

为了提高铜布线化学机械抛光效果,对其抛光工艺进行了研究。采用二氧化硅胶体碱性抛光液对铜布线进行抛光,讨论了抛光压力、温度、氧化剂含量、 流量等对抛光速率的影响。结果表明。不降低表面质量,在抛光压力为0.15MPa时,抛光片的抛光效果和抛光速率达到最佳;在20—30℃时,能较好地平衡化学作用与机械作用;抛光液流量在200mL／min时,既节约了生产成本又能提高效率;当氧化剂体积分数在2％-3％时,抛光液既保持了较好的稳定性,又能保证氧化能力,从而提高抛光速率。     

利用三维格子Boltzmann法研究化学机械抛光中压力分布

利用三维格子Boltzmann法(LSM),对化学机械抛光(CMP)的润滑过程做了数值模拟,得到了不同晶片和抛光垫转速下的压力分布,并讨论了抛光液黏度对高压涡中压力最大值的影响.数值模拟结果表明,晶片自转是产生"双涡图"的主要原因,抛光垫旋转则主要产生"单涡图",抛光垫和晶片旋转的综合作用一起影响抛光效果,其中抛光垫的转速的改变对去除率影响较大.利用格子Bohzmann法模拟润滑问题,所得结果与求解Reynolds方程的结果一致,并具有计算效率高、几何直观等特性,能实现CMP过程的三维模型,且较容易实现对多相流的模拟.     

Ta-W合金的化学机械抛光实验研究

针对Ta-W合金材料圆薄片零件化学机械抛光工艺,设计了Ta-W合金材料化学机械抛光抛光液,并探讨了抛光液各组分的含量及抛光工艺参数对抛光速率和抛光件表面质量的影响。结果表明,当抛光液中磨料SiO2溶胶质量分数为40％-65％时,抛光速率也达到较高值并在一定的硅溶胶含量范围内波动不大;当抛光液中有机碱的质量分数为4％-6％时,抛光速率达到最大值;随着氧化剂含量的增加,去除速率几乎成线性增加,但随氧化剂含量的增大表面状态变差,故应控制氧化剂的含量;随着抛光液流量的增加,抛光速率也增大,但在流量增加到200mL／min后,速率的增加变得缓慢。     

不同氧化剂对6H-SiC化学机械抛光的影响

选用胶体SiO₂纳米颗粒为磨粒,研究不同pH值条件下高锰酸钾和双氧水两种氧化剂对6H-SiC晶片化学机械抛光的影响,并使用原子力显微镜观察抛光后表面质量。采用Zeta电位分析仪分析溶液中胶体SiO₂颗粒的Zeta电位,采用X射线光电子能谱分析SiC抛光表面元素及其化学状态。结果表明：SiC晶片的材料去除率随pH值变化而变化,采用高猛酸钾抛光液抛光时,材料去除率在pH 6时达到峰值185 nm/h,R_a为0.25 nm;采用双氧水抛光液抛光时,材料去除率在pH 8时达到峰值110 nm/h,R_a为0.32 nm。pH值低于5时,电负性的SiO₂颗粒会通过静电作用吸附在带正电的SiC表面,抑制SiC晶片表面原子的氧化及去除,降低材料去除率;pH值高于5时,SiO₂颗粒在双氧水抛光液中的静电排斥力弱于高锰酸钾抛光液中静电排斥力,从而影响了SiO₂颗粒的分散性能,降低了抛光效果。采用高锰酸钾抛光液抛光后,SiC晶片表面的Si-C氧化产物含量（Si-C-O、Si₄C_4-xO₂和Si₄C₄O₄）较高,高锰酸钾抛光液的氧化能力较强。     

圆平动化学机械研抛过程的流体动力性能分析

根据圆平动化学机械研抛(C ircular-translational-moving Chem icalMechan ical Polishing,CTM-CMP)的运动关系,建立了极坐标下非稳态流体膜厚方程和非稳态下牛顿流体在CTM-CMP过程中的润滑方程。利用有限差分法数值求解获得了瞬时工件与研抛盘间的压力分布和膜厚分布,分析了压力积分载荷、倾覆力矩与研抛速率及姿态角的变化关系。结果表明CTM-CMP过程易于形成负压,有利于提高研磨效率。随着研抛速率的增加,承载能力和倾覆力矩线性增加;随着倾角的增加,承载能力和倾覆力矩非线性增大。分析结果有助于指导CTM-CMP的应用。