碱性抛光液对硬盘基板抛光中表面状况的影响

阐述了化学机械抛光(CMP)技术在硬盘基板加工中发挥的重要作用,介绍了SiO2碱性抛光液的化学机械抛光机理以及抛光液在化学机械抛光中发挥的重要作用。使用河北工业大学研制的SiO2碱性抛光液对硬盘基板表面抛光,分析研究了抛光液中的浓度、表面活性剂以及去除量对抛光后硬盘基板表面状况的影响机理。总结了硬盘基板表面粗糙度随抛光液中的浓度、表面活性剂及去除量的变化规律以及抛光液的这些参数如何影响到硬盘基板的表面状况。在总结和分析这些规律的基础上,对抛光结果进行了检测。经检测得出,改善抛光后的硬盘基板表面质量(Ra=0.3926nm,Rrms=0.4953nm)取得了显著效果。     

计算机硬盘NiP基板CMP机理及技术研究

目前,大多数计算机硬盘采用镍磷敷镀的铝合金作为磁盘盘片,并采用化学机械抛光(CMP)技术作为盘片最终的精抛光.通过对镍磷基板的化学性质分析,讨论了其CMP机理,指出在整个反应过程中,化学反应速率是慢过程,它决定了最终的CMP速率,如何使络合反应迅速向右进行将成为CMP的关键.通过分析浆料在硬盘基板CMP中的重要性,指出浆料的化学成份是化学作用的关键.通过分析氧化剂、pH值、活性剂及螯合剂的影响作用,研制了新型碱性浆料,其中磨料为硬度较小粒径40 nm的SiO2水溶胶,氧化剂为H2O2,FA/O活性荆与螯合剂,并首次选用有机碱作为pH值调节剂.利用配制的抛光液通过CMP实验确定氧化剂含量为15 ml/,L,pH值为11,磨料浓度为20%时,获得的速率可达550 nm/min以上,粗糙度降至1.1 nm.     

碱性条件下硬盘NiP基板抛光速率正交试验分析

利用单面抛光机和SiO2碱性抛光液进行了以硬盘NiP基板CMP去除速率为考核指标的工艺试验.针对抛光速率是受各个工艺因素共同影响这一特性,应用正交试验方法分析了CMP中5个重要工艺参数(抛光压力、抛光液流量、抛光盘转速、抛光液浓度,氧化剂质量分数)对硬盘NiP基板抛光去除速率的影响规律,并结合抛光机理对其进行了分析.试验分析表明,抛光压力为0.2 MPa,抛光液流量为500 mL/min,抛光盘转速为50 r/min,磨料质量分数为20%,氧化剂体积分数为0.3%时,可以得到较高的抛光速率,为740 nm/min.     

计算机硬盘基片的化学机械清洗技术研究

目前,CMP技术对计算机硬盘基片(盘片)进行抛光,盘片表面粗糙度达到原子级平整,抛光后表面的清洗质量直接关系到CMP最终技术水平的高低.采用静态浸泡实验以及浸泡、擦洗、超声清洗实验,结合一系列的表面微观分析,研究了盘片CMP后清洗过程中的化学作用、机械作用以及清洗剂、清洗方式等物理化学要素对CMP后清洗效果的影响.结果表明,CMP后清洗是一种机械作用、化学作用等综合作用的过程.采用优化的清洗工艺及清洗剂,得到了低腐蚀、高洁净、平整的硬盘基片表面.     

硬盘盘片结构特点及NiP基板CMP研究

分析了硬盘盘片的结构特点及硬盘基板的作用。在超净实验室中,通过调节氧化剂的含量,对硬盘基板进行了化学机械抛光。分析了不同氧化剂的含量对硬盘基板抛光速率的影响。对抛光后的硬盘基板进行了检测。抛光后的硬盘基板的粗糙度基本达到厂家的要求。对有可能造成硬盘基板划伤的原因进行了分析研究,为下一步解决划伤问题的实验提供了理论依据。     

碱性条件下硬盘基板两步抛光法的实验研究

在对硬盘基板CMP机理进行分析后,采用河北工业大学研制的计算机硬盘抛光专用碱性抛光液,选择氧化剂添加量、抛光压力两个重要参数分别进行实验,讨论它们在两步抛光方法中的重要作用。总结实验结果后,得出了上述两个参数在两步抛光方法中的影响规律,提出粗抛光中,应该采用较高氧化剂添加量和抛光压力以得到较高的去除速率和一定的表面质量;精抛光中,应该采用低氧化剂含量、低抛光压力以得到较完美的表面质量。用此方法抛光,较好地解决了当前硬盘基板加工中抛光速率与表面质量之间的矛盾。     

微晶玻璃及其在电子元件中的应用

综述了典型微晶玻璃的组成及相应的主晶相, 制备方法和主要性能,包括力学、热学和电学性能;简单介绍了微晶玻璃在电子元件中的三类典型应用,即作为电子封接材料,厚膜电路用基片材料和硬盘用基板材料。     

温度对ULSI硅衬底化学机械抛光去除速率及动力学的控制

对材料表面化学机械高精密加工的动力学过程及控制过程进行了深入研究.根据大量实验总结出了CMP的七个动力学过程,在ULSI衬底单晶硅片的CMP研究过程中,确定了在相同机械作用条件下由温度引起的化学过程为CMP控制过程,对影响化学反应的关键因素进行了有效的优化,实现了多材料CMP速率的突破性提高.     

温度对ULSI硅衬底化学机械抛光去除速率及动力学的控制

对材料表面化学机械高精密加工的动力学过程及控制过程进行了深入研究.根据大量实验总结出了CMP的七个动力学过程,在ULSI衬底单晶硅片的CMP研究过程中,确定了在相同机械作用条件下由温度引起的化学过程为CMP控制过程,对影响化学反应的关键因素进行了有效的优化,实现了多材料CMP速率的突破性提高.     

计算机硬盘微晶玻璃基板抛光研究

计算机硬盘微晶玻璃基板的微观结构性能与化学成分都不连续,显微硬度非常高(900 kg/mm2～1 000 kg/mm2),难以获得亚纳米级光滑表面.讨论了微晶玻璃基板结构性能、抛光机理、抛光工艺条件等因素对抛光效果的影响.结果表明,硬盘微晶玻璃基板的结晶相颗粒大小、玻璃相与结晶相的比例都会影响抛光表面质量;化学机械抛光引起玻璃相的优先抛除,该作用机理不适宜于微晶玻璃基板抛光.工艺条件中压力对微晶玻璃基板的表面粗糙度影响最大,抛光中需要维持合适的压力.选取合适的抛光条件,最终获得了粗糙度为0.208 nm(AFM:5 μm×5 μm)的光滑表面.     

用于硬盘NiP基片CMP的一种碱性SiO_2抛光液

在NiP基片的化学机械抛光中,针对现有酸性抛光液存在的易腐蚀、易污染和以Al2O3为磨料造成易划伤表面的质量问题,尝试使用SiO2水溶胶作为抛光磨料,通过加入非离子表面活性剂和螯合剂等,配制成一种碱性环境下的硬盘基片抛光液。通过化学机械抛光试验,发现这种碱性SiO2抛光液在硬盘NiP基片抛光中具有250nm/min的抛光速率,抛光后的表面粗糙度为0.8nm,表面光滑,几乎观察不到划痕及其他微观缺陷。     

硬盘基板化学机械粗抛光的实验研究

针对硬盘NiP/Al基板粗抛光,采用SiO2作为抛光磨料的碱性抛光液,在不同压力、转速、pH值、磨料浓度和活性剂体积浓度下,对硬盘基板粗抛光的去除速率和表面粗糙度的变化规律进行研究,用原子力显微镜观察抛光表面的微观形貌。最后对5个关键参数进行了优化。结果表明:当压力为0.10 MPa,转速为80 rad/min,pH值为11.2,磨料与去离子水体积比为1∶0.5,表面活性剂体积浓度为9 mL/L时,硬盘基板的去除速率为27 mg/min,粗抛后表面粗糙度为0.281 nm,获得了高的去除速率和较好的表面粗糙度,这样会大大降低精抛的时间,有利于抛光效率的提高。     

化学机械抛光浆料研究进展

化学机械抛光(CMP)作为目前唯一可以实现全面平坦化的工艺技术,已被越来越广泛地应用到集成电路芯片、计算机硬磁盘和光学玻璃等表面的超精密抛光.介绍了CMP技术的发展背景,以及目前国内外抛光浆料的研究现状,并根据CMP浆料磨料的性质,将其分为单磨料、混合磨料和复合磨料浆料,对每一种浆料做了总体描述.详细介绍了近年来发展的复合磨料制备技术及其在CMP中的应用,并展望了CMP技术的发展前景以及新型抛光浆料的开发方向.     

Chemical mechanical polishing of polymeric materials for MEMS applications

Polymeric materials such as polycarbonate (PC) and poly-methyl methacryate (PMMA) are replacing silicon as the major substrate in microfluidic system fabrication due to their outstanding features such as low cost and good chemical resistance. In this study, chemical mechanical polishing (CMP) of PC and PMMA substrates was investigated. Four types of slurry were tested on CMP of the polymers under the same process conditions. The slurry suitable for polishing PC and PMMA was then chosen, and further CMP experiments were carried out under different process conditions. Experimental results showed that increasing table speed or head load increased the material removal rates of the polymers. The polymeric surface quality after CMP was acceptable to most MEMS applications. Analysis of variance was also carried out, and it was found that the interaction of head load and table speed had a significant (95% confidence) effect on surface finish of polished PMMA. On the other hand, table speed had a highly significant (99% confidence) effect on surface finish of polished PC.