纳米CeO2抛光料对硅晶片进行化学机械抛光的研究

通过自制纳米CeO2超细粉体,并配制成抛光液对硅片进行化学机械抛光,研究了纳米CeO2抛光料对硅片的抛光效果,解释了纳米级抛光料的化学机械抛光原理.实验结果表明:由于纳米抛光料粒径小,切削深度小,故材料去除采用塑性流动方式.使用纳米CeO2抛光料最终在1μm的范围内达到了微观表面粗糙度Ra为0.124nm的超光滑表面,满足了产品的要求.     

CeO2/SiO2复合磨粒抛光性能及机理研究

为提高硅片抛光质量与效率,利用均相沉淀法制备ＣｅＯ２／ＳｉＯ２ 复合磨粒,配制绿色环保水基型抛光液对硅片进行化学机械抛光,研究ｐＨ值、抛光时间、抛光速度、抛光压力等抛光工艺参数对硅片抛光性能的影响。结果表明：随抛光液ｐＨ值增加,材料去除率相应增大;材料去除率在一定时间范围内随抛光时间增加而下降;材料去除量随抛光速度、抛光压力的增加均先增大后减小。推测ＣｅＯ２／ＳｉＯ２复合磨粒抛光机制为由于水合作用,在硅片表面形成一层易于磨削的软质层。     

纳米CeO2磨料在硅晶片化学机械抛光中的化学作用机制

通过分析化学机械抛光过程中软质层的形成及其作用过程,研究了使用纳米CeO2磨料进行化学机械抛光时化学作用的机制。分析表明,软质层是抛光液与硅晶片反应形成的一层覆盖在基体表面的腐蚀层,其硬度比基材小,厚度在几个纳米左右。软质层的存在一方面增大单个磨料的去除体积,增加材料去除速率;另一方面能减小磨料嵌入硅晶片基体的深度,这对于实现担性磨削,降低抛光表面粗糙度,提高抛光质量,以及改善抛光效果都有着重要的作用。     

磨料混合对硅通孔铜膜抛光效果的影响*

磨料的粒径分布严重影响铜膜抛光效果,单一粒径磨料在抛光过程中,部分较大或较小磨料的作用难以准确评估。针对这一问题,采用不同且粒径相近（40、60和80 nm）的磨料混合来表征反映粒径分散性对铜膜抛光的影响,研究单一磨料、2种和3种粒径磨料混合的抛光液对硅通孔铜膜抛光的影响。结果表明：在相同质量分数条件下,不同粒径磨料混合能提高铜膜抛光速率和改善表面质量;2种粒径磨料混合时,粒径差距越大,则抛光速率越快;3种粒径磨料混合时其抛光速率和抛光表面质量优于单一粒径和2种粒径混合,当40、60和80 nm 3种粒径磨料的比例为1∶3∶2时,抛光效果最好。建立铜片与抛光垫之间磨料分布的物理模型,揭示混合磨料提高铜膜去除速率的机制,计算出磨料与铜片的接触面积。     

SiO_2/CeO_2复合磨粒的制备及在蓝宝石晶片抛光中的应用

采用均相沉淀法制备了SiO2/CeO2复合磨料,并利用X射线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)等对样品的相组成和形貌进行了表征。将所制备的SiO2/CeO2复合磨料用于蓝宝石晶片的化学机械抛光,利用原子力显微镜检测抛光后的蓝宝石晶片表面粗糙度。结果表明:所制备的SiO2/CeO2复合磨粒呈球形,粒径在40-50nm;在相同条件下,经过复合磨料抛光后的蓝宝石晶片表面粗糙度为0.32nm,材料去除速率为16.4nm/min,而SiO2抛光后的蓝宝石晶片表面粗糙度为0.92nm,材料去除速率为20.1nm/min。实验显示,复合磨料的材料去除速率略低于单一SiO2磨料,但它获得了较好的表面质量,基本满足蓝宝石作发光二极管(LED)衬底的工艺要求。     

硅片的超声流体喷射抛光实验研究

基于兆赫级压电振子驱动提出,一种新的流体喷射抛光方法,利用Z4120台式钻床搭建了流体喷射超声抛光实验装置,以2吋硅片为喷射抛光对象,通过实验验证了该抛光方法对硅片的精密化学机械抛光的实际效果。实验结果表明,在相同的实验工况下,硅片与喷射流的相对转速越高,抛光的效果越好。硅片转速相比抛光时间对硅片表面的粗糙度影响效果更明显。该抛光方法因无须借助抛光垫的接触作用,能使硅片在精密抛光过程中,避免抛光工具对硅片表面的损伤。     

硅片边缘超声振动抛光实验装置的研究

研制一种新型硅片边缘超声振动抛光装置,利用抛光振子超声振动所产生的能量对硅片边缘倒角斜面进行抛光加工,以达到提高硅片边缘表面质量的目的。抛光振子的工作面与硅片一侧的整个倒角斜面完全接触,并且能够实现不同工艺条件下的抛光实验。实验装置由抛光振子、振子的固定装夹装置、硅片的定位安装装置以及抛光压力和抛光液供给系统组成。抛光振子由超声电机的振子改造而成,根据硅片尺寸及硅片边缘倒角斜面的角度确定抛光振子工作面的角度,利用ANSYS软件对振子进行有限元分析,并对加工后振子进行了实际测试。该实验装置能够实现硅片与抛光振子之间无宏观相对转动的实验,又能对抛光时间、抛光转速、抛光压力,抛光液流量等工艺参数进行控制,进而研究不同参数对抛光实验的影响。     

护环对硅片抛光表面压强分布和轮廓的影响

为了获得单晶硅片化学机械抛光过程中护环对接触压强分布的影响规律,从有护环化学机械抛光实际出发,建立了抛光过程的接触力学模型和边界条件,利用有限元法对有护环抛光接触状态时的接触压强分布进行了计算和分析,并利用抛光实验对计算获得结果进行了验证.获得了硅片与抛光垫问的接触表面压强分布形态,以及护环几何参数对压强分布的影响规律.确定了护环抛光接触压强的分布也存在不均匀性,而且在硅片外径邻域内接触压强最大,并导致被加工硅片产生平面度误差和塌边.结果表明,当选择护环与硅片的间隙为0,负载比为2.5～3.5,以及适当的护环宽度时,可以改善接触压强分布的均匀性.     

氧化铈纳米颗粒的合成及其化学机械抛光性能

在醇水混合溶液中以HMT为缓释沉淀剂制备了纳米CeO2颗粒,并用TEM,SAD,XRD对其形貌和结构进行了表征,将制备的不同粒径纳米CeO2粉体配置成抛光液,对GaAs晶片进行了化学机械抛光,用AFM对其表面粗糙度进行了测量。结果表明,不同尺寸的纳米颗粒具有不同的抛光效果,随着磨料粒径的增大,表面粗糙度值随之升高。     

CeO_2/SiO_2复合磨粒抛光性能及机制研究

为提高硅片抛光质量与效率,利用均相沉淀法制备CeO2/SiO2复合磨粒,配制绿色环保水基型抛光液对硅片进行化学机械抛光,研究pH值、抛光时间、抛光速度、抛光压力等抛光工艺参数对硅片抛光性能的影响。结果表明:随抛光液pH值增加,材料去除率相应增大;材料去除率在一定时间范围内随抛光时间增加而下降;材料去除量随抛光速度、抛光压力的增加均先增大后减小。推测CeO2/SiO2复合磨粒抛光机制为由于水合作用,在硅片表面形成一层易于磨削的软质层。     

硅片化学机械抛光中表面形貌问题的研究

利用扫描电镜和WYKO MHT-Ⅲ型光干涉表面形貌仪研究了抛光过程中不同阶段硅片的表面形貌、抛光液研磨颗粒粒径对抛光表面质量的影响以及抛光过程中的桔皮现象。结果表明,抛光中主要是低频、大波长的表面起伏被逐渐消除,而小尺度上的粗糙度并未得到显著改善;当颗粒直径在10-25nm的范围时,粒径和粗糙度不存在单调关系;桔皮的产生主要是抛光液中碱浓度过高所致。     

硅片边缘化学机械抛光的微小去除量测量

针对硅片化学机械抛光工艺的材料去除量非常微小并难以测量的问题,本文介绍一种采用表面粗糙度测量仪,对硅片边缘化学机械抛光的材料去除量进行一种简易、快速的测量方法,且该方法同时还可准确地测量硅片边缘抛光表面粗糙度值。检测结果表明,本方法较好地解决了硅片边缘化学机械抛光表面检测问题。     

集成电路制造中的固结磨料化学机械抛光技术研究

经过对传统化学机械抛光技术的研究与分析，指出了目前ULSI制造中使用的传统化学机械抛光技术的缺点，通过对固结磨料化学机械抛光中的抛光垫结构、抛光机原理及抛光液的分析，得出了固结磨料化学饥械抛光技术的优点，同时还对硅片固结磨料化学机械抛光的缺陷进行了研究。     

单晶硅同质互抛实验研究

以材料的去除率和表面粗糙度为评价指标设计对比实验,验证了硬脆材料互抛抛光的可行性,得到了抛光盘转速对硬脆材料互抛的影响趋势和大小。实验结果表明：当抛光压力为48 265 Pa（7 psi）、抛光盘转速为70 r/min时,自配抛光液互抛的材料去除率为672.1 nm/min,表面粗糙度为4.9 nm,与传统化学机械抛光方式的抛光效果相近,验证了硬脆材料同质互抛方式是完全可行的;互抛抛光液中可不添加磨料,这改进了传统抛光液的成分;采用抛光液互抛时,材料去除率随着抛光盘转速的增大呈现先增大后减小的趋势,硅片的表面粗糙度随着抛光盘转速的增大呈先减小后增大的趋势。     

基于游离磨料的机器人抛光工艺实验研究

建立了基于游离磨料和软质抛光工具的工业机器人抛光系统,研究了机器人抛光轨迹的生成方法,并研究了主要工艺参数如主轴转速、轨迹间距和机器人行走速度对表面抛光质量的影响,为确定合理的机器人抛光工艺参数提供了依据。在此基础上对等离子熔射快速制造的金属模具型腔进行了表面抛光实验验证。     

金刚石薄膜磁性研磨抛光研究

表面粗糙度是影响金刚石薄膜广泛应用的主要因素,选择一种合适的抛光方式可以大幅度降低表面粗糙度,以加速其商业化应用的进程。文中针对内孔金刚石薄膜,提出了一种新的抛光方法——磁性研磨抛光。实验结果表明,可有效除去薄膜晶粒外缘的尖角,而且不会造成涂层的损伤,不影响涂层附着力,是一种温和的抛光方法,可以达到比较理想的抛光效果,采用磁性研磨抛光的金刚石涂层铜杆拉丝模,工作寿命比硬质合金模具提高8-10倍,满足了铜杆拉丝对模具内孔表面光洁度的更高要求。     

磨料射流抛光中各工艺参数对材料去除率及抛光区形貌的影响

介绍了磨料射流抛光的工作原理,并从试验出发,针对射流抛光技术的主要工艺参数(入射角度、射流速度、入射距离、抛光液浓度和工作时间等)对抛光特性的影响进行了试验研究.分析了各工艺参数与抛光效率和抛光点形貌的影响关系,从而获得了最佳工艺参数.在此基础上,对一平面K9光学玻璃进行了抛光试验,抛光速率约为30nm/min,抛光区粗糙度小于2.5nm.研究结果为磨料射流抛光加工的进一步研究提供了一定的帮助.     

凸轮轴轴颈砂带抛光工艺研究

分析了凸轮轴轴颈在砂带抛光成形下的各粗糙度参数间的相互关联性;并验证了不同抛光参数对轴颈表面粗糙度的影响,为凸轮轴的表面粗糙度控制和抛光工艺参数设定提供了生产指导.     

磨料水射流抛光技术的研究现状

磨料水射流抛光是新出现的一种精密加工技术。本文综述了国内外学者对磨料水射流抛光技术的研究情况,介绍了磨料水射流抛光机理和各工艺参数对抛光效果的影响,指出了目前磨料水射流抛光加工中存在的问题。     

喷油嘴微孔磨粒流抛光数值模拟与试验

以喷油嘴喷孔为研究对象,采用kε固液两相Mixture湍流模型对磨粒流抛光过程中流场分布规律进行数值模拟,并通过正交试验探索了抛光压力、磨料浓度、磨粒粒径及加工时间等工艺参数对被抛光微孔表面粗糙度的影响规律。结果表明：喷油嘴微孔磨粒流单向循环抛光加工有利于改善喷孔结构;流道表面粗糙度与各加工参数均成负相关关系,且受抛光压力及磨料浓度影响显著。通过试验获得了最优参数组合,在此条件下喷油嘴微孔表面粗糙度值(Ra)由初始的1.16μm降至0.20μm。