磨料粒径对铝栅CMP去除速率和粗糙度的影响

在铝栅化学机械平坦化(CMP)中磨料直接影响去除速率和表面粗糙度。采用不同粒径的磨料配置抛光液对铝栅进行CMP实验,对去除速率和表面形貌测试结果进行分析。结果表明,去除速率与参与抛光的磨料颗粒数目和单个颗粒去除速率有关,表面粗糙度与单个磨料颗粒机械作用和抛光后磨料颗粒表面吸附有关,并对抛光液稳定性进行了研究。最终选用粒径70 nm,质量分数为5%的磨料,去除速率可达到181 nm/min,表面粗糙度为9.1 nm,对今后铝栅CMP的研究提供了参考。     

大粒径磨料作用下高铝砖气固冲蚀磨损的"粒径效应"

以平均粒径分别为0.28 mm、0.40 mm、0.52 mm、0.80 mm的棕刚玉为磨料对I等高铝砖进行常温垂直气固冲蚀磨损试验,对磨料和靶材冲后表面进行扫描电镜显微结构分析,在宽粒径范围内研究磨料粒径对靶材耐磨性与冲蚀机制的影响.借助ANSYS/LS-NYNA软件建立多粒子冲蚀模型,分析不同磨料粒径下的冲蚀行为.结果表明:I等高铝砖出现"粒径效应",临界粒径0.40 mm;靶材最大等效应力随磨料粒径的增加而增加;平均粒径≥0.40 mm时磨料发生破碎,0.28 mm、0.40 mm、0.80 mm磨料冲蚀下靶材的主要冲蚀机制分别是基质和骨料微切削、基质和骨料断裂、缺陷处断裂.     

抛光液成分对铝栅化学机械抛光过程中铝去除速率的影响

在低工作压力(1 psi)和低磨料用量(纳米硅溶胶体积分数2.5%,后同)下,通过单因素实验探讨了碱性抛光液组分(包括氧化剂H_2O_2、FA/O型螯合剂和非离子型表面活性剂)含量对铝栅化学机械抛光过程中铝去除速率的影响,确定抛光液的组成为:氧化剂1.5%,螯合剂0.5%,表面活性剂1.0%。铝的去除速率为100 nm/min,抛光后的表面粗糙度为8.85 nm。     

铝栅化学机械抛光工艺

探讨了抛光液组成和机械抛光工艺参数(包括抛光压力、转速、抛光液流速和抛光时间)对铝栅化学机械抛光过程中铝的去除速率的影响,确定抛光液的组成为:氧化剂H_2O_2 1.0%(体积分数,下同),螯合剂FA/O II 0.4%,非离子表面活性剂FA/O I 2.0%,纳米硅溶胶磨料12%,pH 10。粗抛工艺参数为:抛光压力3.0 psi,转速50 r/min,抛光液流速250 m L/min,抛光时间240 s。精抛工艺参数为:抛光压力2.0 psi,转速45 r/min,抛光液流速150 m L/min,抛光时间240 s。粗抛时铝的去除速率为330 nm/min,精抛时铝的去除速率为210 nm/min。通过2种抛光工艺相结合,铝栅表面粗糙度可达13.26 nm。     

基于有限元模拟研究不同形状磨料对高铝砖的冲蚀磨损

以石英砂、棕刚玉、碳化硅为磨料,对III等高铝砖进行常温垂直冲蚀磨损。假定磨料为动能相同的球体、正方体和正四棱锥,建立单粒子冲蚀模型对冲蚀试验进行有限元模拟,采用线弹性材料模型分析不同形状磨料的冲击行为,采用JH-2材料模型计算靶材的冲蚀磨损率和最大等效应力。结果表明:正方体和正四棱锥磨料的接触时间、垂直压入深度、冲击效率均相当,且远大于球体磨料;冲蚀磨损率的模拟结果和试验结果、靶材最大等效应力三者均与磨料圆度成反比,模拟结果略低于试验结果。对靶材冲蚀前后表面进行显微结构分析,钝角磨料(石英砂)的主要冲蚀机制是缺陷部位的断裂和基质的切削,尖角磨料(碳化硅)的主要冲蚀机制是骨料的断裂和基质的犁削。     

工艺条件对铝栅化学机械平坦化效果的影响

采用由2.5%(体积分数,下同)硅溶胶磨料、1.5%H2O2、0.5%FA/O型螯合剂和1.0%表面活性剂组成的抛光液对铝栅表面进行化学机械平坦化处理。研究了抛光垫、抛光压力、流量、抛光头转速、抛光垫转速以及抛光后清洗对铝栅表面粗糙度的影响。采用POLITEXTM REG抛光垫,在抛光压力1.5 psi,抛头转速60 r/min,抛光盘转速65 r/min,抛光液流量150 mL/min的条件下,对铝栅抛光后用自主研发的清洗剂清洗,铝栅表面粗糙度最低(2.8 nm),并且无划痕、腐蚀、颗粒残留等表面缺陷。     

MgO-CaO-SiO_2添加剂对纳米晶刚玉磨料烧结性能的影响

采用溶胶-凝胶工艺合成陶瓷刚玉磨料,研究了MgO-CaO-SiO2复相添加剂的组成及添加量对刚玉磨料烧结性能的影响以及形成液相时刚玉磨料的烧结动力学。结果表明:MgO-CaO-SiO2添加剂的组成和添加量对刚玉磨料的结构和性能有显著影响。当加入2.5wt%组成为5MgO-CaO-5SiO2的添加剂时,烧结后得到刚玉磨料平均晶粒尺寸达到80 nm,致密化程度高,单颗粒抗压强度为37.5 N。引入复相添加剂的液相烧结激活能为193.2 kJ/mol,结果说明该陶瓷刚玉磨料的烧结化过程由扩散机制控制。     

液体喷砂工艺参数的选择

通过实验为翻新工件的喷砂处理优选了磨料、磨料粒度以及磨液组成.     

高温煅烧铝及铝合金熔渣制备氧化铝

铝及铝合金熔渣（简称铝灰）的高效利用是解决环境污染的一个重要途径。本文提出了一种方便、经济、环保利用铝灰的新方法。将铝灰进行研磨、筛分、水洗预处理,高温下直接煅烧预处理样品制备氧化铝。采用X射线荧光光谱（XRF）、X射线衍射（XRD）对铝灰、预处理铝灰及氧化铝产品的化学组成和物相进行分析,并测得最佳样品的白度值及比表面积。研究结果表明：水洗处理铝灰可以除去铝灰中大量的可溶性盐NaCl等提高制备所得氧化铝的纯度;煅烧温度越高,获得氧化铝的纯度越高,在1600℃高温下,煅烧4h,所得氧化铝含量可达95.86%,其白度为87.2,比表面积为38.98m²/g,可用作磨料、催化剂载体等。高温煅烧铝灰可以去除铝灰中大部分杂质,是一种简便、环保、较经济制备氧化铝的方法。     

牙膏用的磨料

本文所讲的磨料是锻烧的钠铝磷酸盐,它不溶于水,是无定形物料。美国专利3,726,961（1973）曾叙述它的制备方法和在牙膏中的用途。