二氧化铈抛光液化学机械抛光微晶玻璃的机理及优化

以纳米CeO₂为磨料自制抛光液,研究磨料质量分数、pH值、抛光液流量、抛光盘转速、表面活性剂种类和氟化铵质量分数等因素对微晶玻璃化学机械抛光的影响,分析总结CeO₂在微晶玻璃化学机械抛光中的作用机理,利用原子力显微镜（AFM）检测微晶玻璃抛光后的表面粗糙度。结果表明:当CeO₂质量分数为3%、抛光液流量为25mL/min、抛光盘转速为100r/min、pH=8.0、十二烷基硫酸钠质量分数为0.01%,氟化铵质量分数为0.7%时,抛光后微晶玻璃表面粗糙度（R_a）最低为0.72nm,材料去除速率达到180.91nm/min。      

304不锈钢化学机械抛光工艺参数研究

为优化抛光效果、节省成本及提高效率,研究抛光压力、抛光液流量、抛光转速和抛光时间对304不锈钢材料去除率和表面粗糙度的影响。实验结果表明:在抛光压力为13.79 kPa、抛光液流量为15 mL/min、抛光时间为35 min、抛光转速为60 r/min的工艺条件下,304不锈钢去除速率达到226.56 nm/min,表面粗糙度降至6 nm,既节约了成本又保证了最好的表面粗糙度和较高的材料去除速率。      

纳米碳化硅抛光液的制备及其对蓝宝石晶片抛光性能的研究

制备了一种纳米SiC抛光液,用透射电镜观察其粒子形貌,通过纳米粒度仪研究了分散剂种类对悬浮液中SiC的粒径分布和Zeta电位的影响,并用制备的抛光液对蓝宝石晶片进行化学机械抛光。使用原子力显微镜观察蓝宝石晶片抛光后的表面形貌。结果表明:SiC磨料在以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)作为分散剂的悬浮液中分散效果最好;在相同试验条件下,采用质量分数1%的SiC抛光材料的去除速率最大,为24.0 nm/min,获得蓝宝石晶片表面质量较好,表面粗糙度R a为2.2 nm。     

铜粉含量对亲水性固结磨料抛光垫加工性能的影响研究

通过向亲水性固结磨料抛光垫中添加铜粉,改善抛光垫的抛光性能,研究铜粉添加量对抛光垫的理化特性及加工K9光学玻璃的材料去除率和工件表面质量的影响。结果表明:随着铜粉添加比例的增加,抛光垫的硬度增加,其材料去除速率呈现先增大后减小的趋势,当铜粉质量分数为5%时,抛光垫的材料去除速率达到最大值58.18 nm/min。同时加工后K9玻璃表面粗糙度也对应地呈现出先增大后减小的趋势,粗糙度Sa最大值为9.28 nm,最小值为2.53 nm。     

Preparation of Nano-SnO2 Abrasives and Their Application in Chemical Mechanical Polish of Ruthenium

利用固相反应法制备纳米二氧化锡磨料并研究了制备条件对平均粒径的影响.结果表明,在500 ℃/4 h条件下制得的纳米二氧化锡粉体在水中有良好的分散性和稳定性.利用自制的抛光液对高纯钌片进行化学机械抛光,与二氧化硅磨料抛光液比较,材料去除速率和表面粗糙度都降低.当抛光液中含1％(质量分数,下同)二氧化锡、1％过硫酸铵、1％酒石酸和3 mmol/L咪唑,pH=8.0,抛光压力为17.24 kPa时,材料去除速率(MRR)和表面粗糙度(Ra)分别为6.8 nm/min和4.8 nm.     

纳米SnO2磨料的制备及其在钌化学机械抛光中的应用（英文）

利用固相反应法制备纳米二氧化锡磨料并研究了制备条件对平均粒径的影响。结果表明,在500℃/4h条件下制得的纳米二氧化锡粉体在水中有良好的分散性和稳定性。利用自制的抛光液对高纯钌片进行化学机械抛光,与二氧化硅磨料抛光液比较,材料去除速率和表面粗糙度都降低。当抛光液中含1%(质量分数,下同)二氧化锡、1%过硫酸铵、1%酒石酸和3mmol/L咪唑,pH=8.0,抛光压力为17.24kPa时,材料去除速率(MRR)和表面粗糙度(Ra)分别为6.8nm/min和4.8nm。     

圆光栅玻璃的游离磨料研磨抛光加工工艺

用游离磨料对圆光栅玻璃表面进行了研磨抛光实验,讨论了磨粒尺寸、磨料质量分数、加工时间、研磨盘转速、加载压力、抛光垫材料对试件表面粗糙度和材料去除率的影响。研究表明,硬质抛光垫能更好地保持试件的平面度。获得的优化工艺参数组合为:研磨盘转速75r/min;磨料质量分数10%;研磨液流量10mL/min;5μm的Al2O3加载压力0.019MPa,粗研20min;1μm的Al2O3加载压力0.015MPa,精研20min;30nm的CeO2加载压力0.012MPa,精抛10min。在该工艺组合下,获得了表面粗糙度值Ra为3.3nm、平面度为5μm的圆光栅玻璃。     

钛酸钡陶瓷基片的双面研抛加工研究

采用氧化铝磨料对钛酸钡(BaTiO3)陶瓷基片进行双面研磨加工,分析磨料粒径、研磨压力、研磨盘转速、磨料浓度以及研磨液流量等研磨工艺参数对基片表面粗糙度和材料去除率的影响。采用双面研磨工艺,依次用W14、W7、W5的氧化铝磨料对钛酸钡陶瓷基片(原始粗糙度Ra0.219μm)在研磨压力3.26kPa、研磨盘转速为37r/min、磨料质量浓度为9%、研磨液流量10mL/min的研磨参数下,进行粗研、半精研、精研,取得了表面粗糙度Ra0.076 6μm的研磨片。对研磨片继续用W0.2SiO2抛光可获得表面粗糙度Ra为6nm的超光滑表面。同时,用激光共聚焦显微镜和扫描电镜观察了不同加工阶段的基片表面形貌,并分析了材料去除机理;采用氧化铝磨料的研磨过程中,材料以脆性断裂去除为主;采用SiO2磨料抛光过程中,工件材料以塑性去除为主。     

低压力下环保型络合剂和氧化剂对铝合金化学机械抛光的影响

在低平坦化压力下用壳寡糖(COS)环保型络合剂及H₂O₂氧化剂化学机械抛光铝合金,用原子力显微镜观测抛光后的表面质量,并用X射线光电子能谱仪分析其表面的钝化膜元素,用纳米压痕仪分析钝化膜的力学性能,研究COS及H₂O₂对铝合金CMP的作用机理。结果表明:H₂O₂质量分数为2%时,材料去除率随COS含量的增加而增大,当COS质量分数为0.32%时,材料的去除速率达861 nm/min,表面粗糙度最低为2.50 nm;COS质量分数为0.50%时,材料去除率随H₂O₂含量的增加先增大后减小,当H₂O₂质量分数为1.2%时,材料的抛光去除速率达840 nm/min,同时其表面粗糙度为3.52 nm。加入COS络合剂会在铝合金表面形成主要成分为Al-COS、Al₂O₃和Al(OH)₃的弱钝化膜。      

超声复合磨料振动抛光方法有限元分析与实验

为研究超声复合磨料振动抛光方法对工件表面材料去除量与工件表面粗糙度的影响,分析了超声复合磨料振动抛光方法;并利用ANSYS Workbench软件分别分析了超声振动条件下和超声复合磨料振动条件下工件表面结构与应力变化情况,同时在超声复合磨料振动条件下通过实验验证超声复合磨料振动抛光技术对工件表面材料去除量与工件表面粗糙度的影响程度。结果表明:超声复合磨料振动条件下工件表面位移小于超声振动条件下的工件表面位移,超声复合磨料振动条件下工件表面应力大于超声振动条件下的工件表面应力;在超声复合磨料振动条件下,影响工件表面粗糙度最显著的因素是磨料质量分数,影响工件表面材料去除量最显著的因素是抛光时间,且磨料质量分数为30%、抛光时间为4 h时,抛光效果最佳。     

GaN晶片芬顿反应化学机械抛光液组分优化

针对芬顿反应CMP抛光GaN晶片的抛光液,开展以表面质量为评价指标的参数优化试验,找出抛光液组分的最优配比。结果表明:当H₂O₂质量分数为7.5%时,GaN晶片加工表面效果最优,表面粗糙度达到3.2 nm;催化剂能有效调节芬顿反应的速率,对比液体催化剂FeSO₄溶液和固体催化剂Fe₃O₄粉末,固体催化剂Fe₃O₄粉末能在溶液中持续电离Fe2+,使芬顿反应能在整个加工过程中持续作用。当Fe₃O₄粉末粒径为20 nm时,抛光效果最佳,表面粗糙度达到3.0 nm;对比氧化铝、氧化铈、硅溶胶磨料,硅溶胶磨料抛光的表面效果最佳,晶片表面粗糙度达到3.3 nm;当硅溶胶磨料质量分数为20.0%,磨料粒径为60 nm时,抛光后晶片表面粗糙度达到1.5 nm。抛光液组分优化后,采用最优的抛光液组分参数抛光GaN晶片,其能获得表面粗糙度为0.9 nm的光滑表面。      

化学机械抛光304不锈钢用抛光液成分研究

由于304不锈钢的优良特性,未来其将成为柔性显示器衬底的主要材料之一。为提高304不锈钢化学机械抛光的速率和质量,研究不同氧化剂在不同质量浓度或体积浓度及不同pH值下, 对材料去除率和表面粗糙度的影响。结果表明:氧化剂Fe₂O₃、H₂O₂、FeCl₃都在pH=2时抛光效果最佳,氧化剂KMnO₄在pH=10时抛光效果达到最佳。在最佳的pH值下进行抛光,H₂O₂的体积浓度为10 mL/L时,表面粗糙度R_a最好,为4 nm;在FeCl₃质量浓度为4.0 g/L时,材料去除率最高,为209 nm/min。      

单晶蓝宝石衬底晶片的化学机械抛光工艺研究

目的设计单晶蓝宝石衬底化学机械抛光的合理方案,探究主要抛光工艺参数对抛光衬底的表面质量和材料去除率的影响,并得到一组材料去除率高且表面质量满足要求的抛光工艺参数。方法借助原子力显微镜和精密天平分别对衬底表面形貌和材料去除率进行分析,采用单因素实验法探究了抛光粒子、抛光时间、抛光压力和抛光盘转速对蓝宝石衬底化学机械抛光的表面质量和材料去除率的影响,并设计合理的交互正交优化实验寻求一组较优的抛光工艺参数。结果在蓝宝石衬底化学机械精抛过程中,在抛光时间为0.5 h、抛光压力为45.09 k Pa、抛光盘转速为50 r/min、SiO_2抛光液粒子质量分数为15%、抛光液流量为60 m L/min的条件下,蓝宝石衬底材料的去除率达41.89 nm/min,表面粗糙度降低至0.342 nm,衬底表面台阶结构清晰,满足后续外延工序的要求。结论采用化学机械抛光技术和优化的工艺参数,可同时获得较高的材料去除率和高质量的蓝宝石衬底表面。     

氧化铝空心球对树脂结合剂金刚石磨盘磨削蓝宝石的影响

为改善蓝宝石研磨效果,在树脂结合剂金刚石磨盘中添加氧化铝空心球。通过力学性能测试、SEM扫描观测和实际磨削实验,研究空心球粒径及体积分数对树脂结合剂强度和磨盘性能的影响。研究表明:试样抗折强度随空心球粒径和比例的增大而降低;当添加空心球的体积分数为30%时,空心球粒径对试样抗折强度的影响基本消失。磨削实验证明:添加氧化铝空心球可提高蓝宝石磨削时的效率,并改善蓝宝石的表面粗糙度。添加体积分数为20%的空心球的磨盘在磨削过程中具有最好的综合磨削性能,与不加空心球的磨盘相比,磨削效率提高82.6%,表面粗糙度降低至R_a 0.249μm。      

不同表面粗糙度镍铬铝合金的高温氧化行为

采用热重法并结合X射线衍射、扫描电子显微镜、能谱仪等分析手段,研究在1000 ℃条件下Ni-10Cr-5Al (质量分数,%) 合金样品表面粗糙度对其氧化行为的影响。结果表明：经1000 ℃氧化215 h后,不同表面粗糙度的合金其氧化动力学均服从抛物线规律,并存在两个抛物线常数,氧化膜主要由Al₂O₃,NiCr₂O₄和NiAl₂O₄组成。随着表面粗糙度的增加,氧化增重越明显,同时氧化膜脱落越严重、氧化膜金属界面越起伏。其中,表面粗糙度对合金氧化的影响主要是在氧化前期阶段促进生成了尖晶石NiCr₂O₄和NiAl₂O₄氧化物。     

Fe3O4特性对单晶SiC固相芬顿反应研磨丸片性能的影响

为提高单晶SiC研磨加工质量和加工效率,制备固相芬顿反应研磨丸片,研究固相催化剂Fe₃O₄特性(粒径和质量分数)对研磨丸片的硬度、抗弯强度、气孔率、催化性能及其对单晶SiC研磨加工性能的影响。结果表明：随着Fe₃O₄粒径的增大,丸片的硬度和抗弯强度减小、气孔率增大、催化性能减弱,材料去除率MMRR从43.12 nm/min降到36.82 nm/min,表面粗糙度Ra从1.06 nm增大到3.72 nm。随着Fe₃O₄质量分数的增大,丸片的硬度和抗弯强度减小、气孔率增大、催化性能增强,MMRR从40.14 nm/min降到33.51 nm/min,表面粗糙度Ra先减小后增大,分别为3.25 nm、1.75 nm和1.88 nm。     

α-Al2O3纳米粒子抛光浆料稳定性及其对蓝宝石抛光性能的影响

目的制备分散稳定性良好的α-Al2O3纳米粒子抛光浆料,提高对蓝宝石的化学机械抛光性能。方法将α-Al2O3分散在硅溶胶、氧化铈溶胶、水等不同分散介质中,于不同pH值、不同硅溶胶浓度及硅溶胶粒径等条件下制备出α-Al2O3纳米粒子的抛光浆料,考察抛光浆料的稳定性及抛光浆料对蓝宝石化学机械抛光性能的影响。采用Zeta电位仪测量抛光浆料中α-Al2O3的电势,进而对其分散稳定性进行分析。采用原子力显微镜(AFM)和分析天平分别对蓝宝石表面粗糙度(Ra)和材料去除速率(MRR)进行评价。结果分散介质为硅溶胶时,抛光浆料的稳定性及对蓝宝石的抛光性能较好。当抛光浆料pH值为10时,其分散稳定性较好,且化学腐蚀与机械研磨达到动态平衡,抛光浆料对蓝宝石的抛光性能较好。随着α-Al2O3浓度的增大,浆料的抛光性能呈现先增加后降低的趋势,当α-Al2O3的质量分数为10.0%时,抛光浆料对蓝宝石的抛光性能较好。当硅溶胶的质量分数为0.02%时,抛光浆料的分散稳定性及对蓝宝石的抛光性能较好。随着硅溶胶粒径的增加,抛光浆料的稳定性及对蓝宝石的抛光性能逐渐变差,所以选择最小粒径5 nm的硅溶胶作分散介质。即在10.0%的α-Al2O3、0.02%粒径为5 nm的硅溶胶、pH值为10等条件下的抛光浆料稳定性较好,该浆料对蓝宝石抛光的材料去除速率为15.16 nm/min,抛光后的表面粗糙度为0.272 nm,满足蓝宝石后续外延工艺要求。结论适宜浓度的硅溶胶能明显改善α-Al2O3抛光浆料的分散稳定性,分散效果明显优于水或氧化铈溶胶作分散介质,且对蓝宝石的抛光性能得到显著提高。     

晶体取向对蓝宝石晶片抛光加工的影响研究

目的 对比分析不同晶向蓝宝石晶圆抛光结果,优化加工参数,探究晶体取向对抛光结果的影响规律.方法 选取A、C面蓝宝石晶片(50.8 mm)为研究对象,采用控制变量法,分别以加工载荷(9.87、14.81、19.75 kPa)和抛光盘转速(20、40、60、80 r/min)为变量,以表面粗糙度Ra和材料去除率MRR为评价指标,对两种晶体取向的蓝宝石晶片进行抛光加工试验,借助3D表面轮廓仪与扫描电子显微镜SEM,对加工前后蓝宝石晶片的表面形貌进行对比,并根据试验结果优化加工参数.结果 A、C面蓝宝石晶片的表面粗糙度与材料去除率,随时间均表现出先快速下降,然后逐渐变缓,最后趋于稳定的趋势.当选取转速60 r/min、载荷14.81 kPa的参数组合时,两种晶片获得目标最小粗糙度和最大材料去除率,最终得到A面Ra=24.874 nm,MRR=3.715 nm/min,C面Ra=2.763 nm,MRR=7.647 nm/min,C面材料去除率为A面的2.1～2.5倍.结论 蓝宝石晶体取向作用对材料加工结果存在显著影响,在相同的加工条件下,相较于A面蓝宝石,C面蓝宝石更容易获得纳米级的表面质量和更高的材料去除率,即C面更易加工.     

络合剂对316L不锈钢化学机械抛光效果的影响

为提高316L不锈钢化学机械抛光（chemical-mechanical polishing,CMP）效率,针对络合剂类型对316L不锈钢加工效果的影响及影响机制进行研究。以材料去除率（material removal rate,MRR）和表面粗糙度（R_a）为指标,探究络合剂类型（甘氨酸、草酸和柠檬酸）及浓度对抛光效果的影响。利用电化学工作站、接触角测量仪和X射线光电子能谱仪（XPS）分析络合剂对316L不锈钢CMP加工影响机制。结果表明:当甘氨酸质量分数为0.2%时,能够同时获得较高的材料去除率和较低的R_a,分别为210 nm/min和1.613 nm。高浓度的络合剂对316L不锈钢材料去除率的抑制作用来源于络合剂增强了316L不锈钢表面耐蚀性,降低了表面氧化速度。XPS分析表明部分甘氨酸络合物会吸附于316L不锈钢表面产生缓蚀作用。