硬盘微晶玻璃基板化学机械抛光研究

利用自制的抛光液对硬盘微晶玻璃基板进行化学机械抛光.研究了抛光压力、SiO2浓度、pH和氧化剂过硫酸铵浓度等因素对材料去除速率MRR和表面粗糙度Ra的影响,系统分析了微晶玻璃抛光工艺过程中的影响因素,优化抛光工艺条件,利用原子力显微镜检测抛光后微晶玻璃的表面粗糙度.结果表明:当抛光盘转速为100 r/min、抛光液流量为25 mL/min、抛光压力为9.4 kPa、SiO2浓度为8wt;、pH=8、过硫酸铵浓度为2wt;时,能够得到较高的去除速率(MRR=86.2 nm/min)和较低表面粗糙度(Ra=0.1 nm).     

阳离子表面活性剂对A向蓝宝石晶片化学机械抛光效率的影响

为了探究阳离子表面活性剂对A向(1120)蓝宝石晶片化学机械抛光效率的影响,采用失重法计算蓝宝石的材料去除率(MRR)、原子力显微镜观察抛光后蓝宝石晶片表面粗糙度(Ra).结果表明:纯二氧化硅磨粒抛光液中,蓝宝石晶片的MRR在pH8时最优(MRR=1984/h),此时Ra为0.867 nm;添加一定浓度的阳离子表面活性剂可以提高蓝宝石晶片的抛光效率,其MRR在pH =9时达到最大(MRR=2366 nm/h),此时Ra =0.810 nm.通过粒径和Zeta电位分析,阳离子表面活性剂改变了二氧化硅磨粒表面的Zeta电位值,进而改变了磨粒与磨粒及磨粒与蓝宝石晶片的作用力,且在碱性条件下可以获得较高的MRR.     

影响化学机械抛光4H导电SiC晶片表面质量的关键参数研究

选用二氧化硅抛光液抛光4H导电SiC晶片表面,探究影响SiC晶片表面质量的关键参数,获得更高的去除效率和表面质量.实验结果表明,SiC表面的氧化是氢氧根离子和双氧水共同作用的结果.保持压力不变并增加氢氧根离子或双氧水的含量,SiC表面去除速率先增加后保持不变.在更大的压力下增加氢氧根离子的含量,SiC表面的抛光去除速率进一步增加.通过优化的抛光参数,SiC表面的抛光去除速率达到142 nm/h.进一步研究结果表明,保持化学机械抛光过程中氧化作用与机械作用相匹配,是获得高抛光效率和良好的表面质量的关键.表面缺陷检测仪(Candela)和原子力显微镜(AFM)的测试结果表明,SiC抛光片表面无划痕,粗糙度达到0.06 nm.外延后总缺陷密度小于1个/cm2,粗糙度达到0.16 nm.     

硒化锌的化学机械抛光研究

采用化学机械抛光(CMP)的方法,自制抛光液作为研磨介质,对(50×50×1.5)mm3硒化锌(ZnSe)晶片抛光.通过分析抛光液的pH值、抛光盘转速、抛光液的磨料浓度、压力、抛光时间和抛光液流量等参数对CMP的影响,组合出最佳工艺参数,并通过原子力显微镜和平晶测试方法对最佳工艺参数获得的ZnSe晶片进行测试,实验结果显示,ZnSe晶片抛光后的表面粗糙度Ra为0.578 nm,平面面形误差小于1.8 μm.     

金刚石微粉对SiC机械抛光的影响研究

研究了金刚石微粉对碳化硅晶片表面机械抛光质量及去除率的影响.选取粒径均为W0.5～1μm、粒径分布和形貌不同的3种金刚石微粉,配置3种SiC单晶片机械抛光液.通过纳米粒度仪和扫描电镜分别测试了金刚石微粉的粒度分布和微观形貌.使用原子力显微镜测试了SiC晶片机械抛光后表面粗糙度.金刚石微粉的微观形貌越圆滑,粒径分布越集中,抛光后晶片的表面质量越好.金刚石微粉中单个颗粒的表面棱角有利于提高材料去除率.     

磨料粒度对雾化施液CMP抛光速率的影响及机理研究

针对超声波雾化施液化学机械抛光过程中磨料的机械作用和化学特性从化学动力学及分子动力学两方面研究了抛光液磨料粒度对材料去除速率的影响和机理.采用不同粒度的磨料及组合进行了雾化施液CMP抛光实验.实验结果表明:磨料粒径在15 nm至30 nm范围内,粒度比较大的磨料能够传递更多的机械能,较小的磨料比较大的磨料具有更强的化学活性,对硅片表面材料的去除影响更为显著.向当前抛光液中加入5wt;的15 nmSiO2时,材料去除率增加至196.822 nm/min,而加入相同质量的30 nm SiO2时,材料去除率增加至191.828 nm/min.说明小尺寸的磨料在雾化施液CMP过程中不仅起着机械作用,还起着增强化学活性的作用.     

板片状Al2O3磨料对碲锌镉晶体机械研磨的影响

采用具有不同形状特征的Al2O3磨料对CdZnTe晶片进行机械研磨,研究了磨粒形状、粒径对晶片的去除速率、研磨后晶片表面形貌的影响,并讨论了其影响机理.研究表明,多角形不规则磨粒易在晶片表面产生划痕,且易在磨盘与晶片之间发生滚动,导致去除速率下降.板片状磨粒因不易发生滚动,易形成二体磨粒以边缘凿削晶片表面的方式去除.棱角度较高的薄板片状磨粒有利于CZT晶片的机械研磨,且去除速率随粒径增大而增大,但当粒径较大时易形成深凹坑.表面圆润平滑的厚板片状磨粒对去除速率不利.粒径(D50)为3.34 μm的薄板片状磨料既能得到较高的去除速率,也能保证研磨后晶片表面波纹度Wa值和凹坑面积占比较低,晶片表面质量好.     

大直径铌酸锂晶片的化学机械抛光研究

本文采用化学机械抛光方法,以SiO2作为抛光液的研磨介质,对76mm Z切向的铌酸锂晶片的抛光进行了深入的研究.分析了影响铌酸锂晶片抛光效果的因素,通过优化工艺参数,使铌酸锂的表面粗糙度Ra达到0.387nm,平面面形误差小于4μm.     

LBO晶体超光滑表面抛光机理

胶体SiO2抛光LBO晶体获得无损伤的超光滑表面,结合前人对抛光机理的认识,探讨了超光滑表面抛光的材料去除机理,分析了化学机械抛光中的原子级材料去除机理.在此基础上,对胶体SiO2抛光LBO晶体表面材料去除机理和超光滑表面的形成进行了详细的描述,研究抛光液的pH值与材料去除率和表面粗糙度的关系.LBO晶体超光滑表面抛光的材料去除机理是抛光液与晶体表面的活泼原子层发生化学反应形成过渡的软质层,软质层在磨料和抛光盘的作用下很容易被无损伤的去除.酸性条件下,随抛光液pH值的减小抛光材料的去除率增大;抛光液pH值为4时,获得最好的表面粗糙度.     

C面蓝宝石抛光液组分优化

本文利用单因素及正交试验探究磨粒种类、抛光液pH值、表面活性剂种类、磨粒粒径对C面蓝宝石化学机械抛光材料去除率的影响,试验结果表明: 采用二氧化硅作为磨粒能得到较高的材料去除率及较好的表面形貌;材料去除率随抛光液pH值的增大呈现先增大再减小的趋势,其中pH值在9附近能得到较好的去除率;材料去除率还随着磨粒粒径的增大而增大;使用三乙醇胺(TEA)、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)作表面活性剂能得到较高的材料去除率;各试验因素对蓝宝石晶片材料去除率的主次顺序为磨粒粒径、表面活性剂、抛光液pH值;其中当磨粒粒径为50 nm,表面活性剂选CTAB,抛光液pH值为9既能得到较高的材料去除率又能获得较好的表面质量。