化学机械抛光技术研究现状与展望

化学机械抛光技术几乎是迄今唯一可以提供全局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(MEMS)、光学玻璃等表面的平整化.本文综述了CMP的技术原理和CMP设备及消耗品的研究现状,指出了CMP急待解决的技术和理论问题,并对其发展方向进行了展望.     

化学机械抛光技术研究现状与展望

化学机械抛光技术几乎是迄今唯一可以提供全局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(MEMS)、光学玻璃等表面的平整化。本文综述了CMP的技术原理和CMP设备及消耗品的研究现状,指出了CMP急待解决的技术和理论问题,并对其发展方向进行了展望。     

ULSI多层布线钨插塞CMP粗糙度的影响因素分析

随着超大规模集成电路向高集成、高可靠性及低成本的方向发展,对集成电路制作过程中的全局平坦化提出了更高的要求.ULSI多层布线CMP中粗糙度对器件的性能有明显影响,因此本文主要研究多层互连钨插塞材料CMP过程中的表面粗糙度影响因素及控制技术,分析了抛光过程中影响粗糙度的主要因素,确定了获得较低表面粗糙度的抛光液配比及抛光...     

ULSI制备中铜布线化学机械抛光技术的研究与展望

对ULSI制备中铜布线化学机械抛光(CMP)进行了分析,综述了铜CMP技术的研究现状.主要内容包括铜CMP去除机理、铜CMP抛光液;分析了目前铜CMP技术存在的问题,指出了铜CMP今后的研究重点.     

蓝宝石衬底CMP中温度控制对速率的影响

化学机械抛光(CMP)是固体物质表面超精密加工最重要的方法之一,温度是影响CMP过程中化学反应快慢及材料去除速率的重要因素之一.本文重点研究了蓝宝石衬底CMP过程中抛光前期温度上升时间对最终抛光效果的影响,并采用原子力显微镜观察表面粗糙度,通过测厚仪测量去除厚度.实验结果表明,通过小流量快启动方式,减少温度上升时间,可以有效提高抛光去除速率,改善去除速率均匀性.在工作压力为0.1 MPa时,抛光开始15 min后使温度提升到35℃,抛光速率为4.07 m/h,片内速率非均匀性为4.73%,粗糙度为0.174 nm.     

磨料对计算机硬盘NiP基板CMP质量的影响

磁盘表面质量直接影响了硬盘的磁存储密度,表面须达到优异的表面光滑度、没有表面缺陷.本文通过对镍磷基板的化学性质分析,讨论了其CMP机理,分析了浆料中的磨料在硬盘基板CMP中的重要性,指出浆料中的磨料不仅起到了机械研磨的作用,同时也充当了微型搅拌器的作用;通过实验分析了碱性浆料下磨料的浓度和粒径对镍磷基板CMP去除速率与表面粗糙度的影响;选用小粒径、低硬度的二氧化硅水溶胶磨料实现了较高的去除速率和较低的表面粗糙度.     

化学机械抛光技术现状及发展趋势

化学机械抛光技术是目前应用最广泛的用来获得平面型无表面损伤层的超精密加工技术。本文介绍了近年来化学机械抛光(CMP)技术的一些研究现状。内容包括CMP技术的实验方法与抛光效果的表征,以及未来发展趋势。     

微晶、石英、光学、电子玻璃纳米磨料CMP技术的研究项目通过鉴定

2004年12月10日，天津市科委组织并召开了“微晶、石英、光学、电子玻璃纳米磨料CMP技术的研究”项目成果鉴定会．该项目针对微晶、石英、光学、电子玻璃化学机械全局平坦化(CMP)中亟待解决的机理、技术和抛光液等问题，在大量实验的基础上，确立了微晶、石英、光学、电子玻璃的CMP机理模型；采用改进型1号液为微晶、石英、光学、电子玻璃代替了目前广泛使用的对人体有害、易造成污染的丙酮、重铬酸钾和浓硫酸洗液；加入FA／O表面活性剂，加快表面质量传递，保证在凸起处与凹陷处抛光速率选择性好，从而保证了平整度，有效降低了表面粗糙度且便于清洗；     

瞬态多道瑞雷面波的CMP解析法

瞬态多道面波勘察技术,已在岩土工程测试领域得到了广泛应用。目前,其数据采集与处理多基于单排列共炮点(CSP)的多道面波模式进行,在面波相速度频散曲线的求取中依据的主要是共炮点多道解析法。本文结合国内外同行开展多道面波法的最新研究成果,介绍了应用类似地震反射多次覆盖叠加的技术原理,在多道面波法的数据采集与处理中拓展为基于共中心点(CMP)的解析模式,探讨了其解析原理及反演过程,并分析了CMP解析法的场地试验及工程实例。最后,文章得出采用CDP叠加法的多道面波勘察数据,应用CMP解析法可以进一步提高空间分辨率的研究结论。     

碱性铜抛光液在65nm多层铜布线平坦化中的应用

为适应极大规模集成电路(GLSI)集成度按摩尔定律飞速发展的需要,同时解决国际酸性化学机械平坦化(CMP)技术存在的多项问题,本文研发了以多羟多胺为螯合剂的不含副作用大的苯并三唑(BTA)的碱性铜布线抛光液.实验结果表明:研发的碱性铜抛光液在常态下对铜几乎不反应(20/min),而在常压(2 psi)CMP下,能够快速地去除铜膜,去除速率(RR)高达8 235/min(工业要求5 000/min).凹处自钝化,凸处快速率,实现了高的平坦化效率.8层铜布线平坦化结果表明,60s可消除约1.162 m的高低差,且单层图形片基本实现平坦化(高低差<10 nm),抛光后表面粗糙度低(0.178 nm),表面洁净度高.     

Achievement of a near-perfect smooth silicon surface

During the ultra large scale integration (ULSI) process, the surface roughness of the polished silicon wafer plays an important role in the quality and rate of production of devices. In this work, the effects of oxidizer, surfactant, polyurethane pad and slurry additives on the surface roughness and topography of chemical-mechanical planarization (CMP) for silicon have been investigated. A standard atomic force microscopy (AFM) test method for the atomic scale smooth surface was proposed and used to measure the polished silicon surfaces. Finally, compared with the theoretical calculated R _a value of 0.0276 nm, a near-perfect silicon surface with the surface roughness at an atomic scale (0.5 Å) was achieved based on an optimized CMP process.     

单晶SiC的化学机械抛光及其增效技术研究进展

为了解决传统SiC化学机械抛光(CMP)加工效率低的问题,针对单晶SiC表面抛光质量和材料去除率指标,综述了应用传统碱性抛光液、混合磨粒抛光液及含强氧化剂抛光液对单晶SiC进行化学机械抛光的研究现状;为了提高SiC-CMP的化学和机械两方面作用,对SiC-CMP催化辅助增效技术、SiC电化学机械抛光(ECMP)技术、固结磨料抛光、光催化辅助抛光等增效新技术进行了系统综述;对SiC-CMP及其增效技术进行了分析、讨论,指出了当前的研究难点,展望了进一步提高单晶SiC抛光效率的研究方向.     

基于ELID精密镜面磨削技术的外圆精加工工艺

为了探究外圆精加工的新途径,采用在线电解修整(electrolytic in-process dressing,ELID)精密镜面磨削技术,对外圆进行ELID精密超精密磨削实验.鉴于许多典型难加工材料的平面精密加工和高效加工是通过ELID精密镜面磨削技术解决的,通过改装机床工艺设备、优化工艺参数,得到当砂轮线速度为20 m/s、磨削深度为10μm、电极间隙为0.3 mm、电压为10 V、电流为1 A、占空比为2/3时,已加工表面的表面粗糙度为0.025μm,外圆磨削状态最佳,加工工件的表面质量最优.     

Flatness maintenance and roughness reduction of silicon mirror in chemical mechanical polishing process

As an important optical component in laser system, silicon mirror surface is required to have micron-level flatness and subnanometer-level roughness. The research concentrates on how to improve roughness as far as possible while maintaining flatness of silicon mirror surface during chemical mechanical polishing(CMP) process. A polishing edge effect model is established to explain the reason of flatness deterioration, and a roughness theoretical model is set up to get the limit of perfect surface roughness. Based on the models above, a polishing device is designed to maintain the surface flatness, and the optimized polishing process parameters are obtained by orthogonal tests to get a near-perfect surface roughness. Finally the maintenance of flatness and the improvement of roughness can be achieved at the same time in one step of CMP process. This work can be a guide for silicon mirror manufacture to improve optical reflection performance significantly.     

ELID精密镜面磨削技术的应用

采用自行开发ＥＬＩＤ的磨削装置对硬质合金、工程陶瓷、高速钢等难加工材料进行精密镜面磨削,得到表面粗糙度为Ｒａ０．００３～０．０２５μｍ的加工表面．实现了ＥＬＩＤ磨削技术在平面、内圆和外圆精密镜面磨削中的应用．     

Investigation on the cleaning of KDP ultra-precision surface polished with micro water dissolution machining principle

A potassium dihydrogen phosphate (KDP) optical crystal was machined to an ultra-precision surface with water-in-oil (W/O) micro emulsion polishing fluid. The micro water dissolution principle utilized in the machining process is discussed, its planarization mechanism is illustrated, and an ultra-precision polished surface with 2.205 nm RMS roughness is obtained. However, a substantial quantity of residual contamination remained on the polished surface after machining. This can seriously impact the optical performance of the crystal, and so it must be removed. Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy was used to conduct an investigation into the composition of the surface residue, and the results showed that the residue was comprised of organic chemicals with hydrocarbon chains and aromatic ether, i.e., mostly the polishing fluid. The cleaning method and the principle on which the KDP ultra precision surface investigation is based are discussed in detail, and the cleaning experiments with selected KDP-compatible organic solvents were then performed. FTIR transmittance spectra measurement and microscopic observations were employed to assess the effects of the cleaning process on the surface of the KDP crystal. The results showed that toluene cleaning achieved the most desirable results. This cleaning method produced a surface roughness of 1.826 nm RMS, which allows the KDP crystal to be applied to subsequent engineering applications.     

FDM工艺参数对制件精度影响的实验研究

精度和效率是制约快速成型技术发展的瓶颈,如何提高快速成型制件的精度已成为快速成型技术研究的热点问题之一。快速成型制件产生误差的因素有原理性误差、设备误差、工艺误差及材料收缩引起的误差。阐述了FDM工艺中丝材的粘结机理,通过实验着重分析了各工艺参数(温度、层厚、速度、线宽补偿、延迟时间)对成型工艺过程的影响及对成型制件精度的影响。     

复曲面镜抛光工艺技术研究

针对Rx为250.7mm,Ry为165.7mm的复曲面透镜,进行了数控研磨和抛光技术研究,给出了批量生产的加工工艺流程,实现了复曲面元件的快速、确定性抛光。通过对复曲面加工的研究,在抛光中对其面型误差进行反馈补偿。最终加工的面型精度小于0.158μm （λ/4）,半径公差控制在±0.5mm以内,满足了光学系统中对复曲面元件的要求,并且在保证有较高面型精度和较好表面光洁度的同时,解决了复曲面镜的边缘效应和中心厚度难以控制等加工技术问题。