Pad effects on material-removal rate in chemical-mechanical planarization

The role of a porous pad in controlling material-removal rate (MRR) during the chemical-mechanical planarization (CMP) process has been studied numerically. The numerical results are used to develop a phenomenological model that correlates the forces on each individual abrasive particle to the applied nominal pressure. The model provides a physical explanation for the experimentally observed domains of pressure-dependent MRR, where the pad deformation controls the load sharing between active-abrasive particles and direct pad-wafer contact. The predicted correlations between MRR and slurry characteristics, i.e., particle size and concentration, are in agreement with experimentally measured trends reported by Ouma¹ and Izumitani.²     

磨料形貌及分散介质对4H碳化硅晶片研磨质量的影响研究

研磨作为4H碳化硅(4H-SiC)晶片加工的重要工序之一,对4H-SiC衬底晶圆的质量具有重要影响。本文研究了金刚石磨料形貌和分散介质对4H-SiC晶片研磨过程中材料去除速率和面型参数的影响,基于研磨过程中金刚石磨料与4H-SiC晶片表面的接触情况,推导出简易的晶片材料去除速率模型。研究结果表明,磨料形貌显著影响4H-SiC晶片的材料去除速率,材料去除速率越高,晶片的总厚度变化(TTV)越小。由于4H-SiC中C面和Si面的各向异性,4H-SiC晶片研磨过程中C面的材料去除速率高于Si面。在分散介质的影响方面：水基体系研磨液的Zeta电位绝对值较高,磨料分散均匀,水的高导热系数有利于控制研磨过程中的盘面温度;乙二醇体系研磨液的Zeta电位绝对值小,磨料易发生团聚,增大研磨过程的磨料切入深度,晶片的材料去除速率提高,晶片最大划痕深度随之增大。     

基于摩擦磨损的KDP晶体固结磨料抛光垫优化

本文通过固结磨料球与KDP晶体对磨的单因素试验探究固结磨料球中反应物种类、磨粒浓度、反应物浓度、基体硬度对摩擦系数、磨痕截面积和磨痕处粗糙度的影响,试验结果表明:KHCO₃固结磨料球对磨后磨痕对称性好,磨痕处的粗糙度值低;磨痕截面积随磨粒和反应物浓度的增加而增大,随基体硬度的增大而降低;磨痕处粗糙度随磨粒和反应物浓度的增加先降低后上升,随基体硬度的增大先上升后降低;摩擦系数受磨粒和反应物浓度影响不明显,随基体硬度的增大而降低。选择KHCO₃作为反应物,Ⅰ基体,磨粒浓度为基体质量的100%,反应物浓度为15%制备固结磨料球与KDP晶体对磨后的磨痕轮廓对称度好且磨痕处粗糙度值低,以该组分制备固结磨料垫干式抛光KDP晶体,可实现晶体表面粗糙度Sa值为18.50 nm,材料去除率为130 nm/min的高效精密加工。     

镍钛记忆合金自补偿磨粒磨损性能研究

研究了高临界温度镍钛记忆合金一维自补偿磨粒磨损特性.结果表明,在一定温度下,镍钛记忆合金在摩擦过程中具有形状恢复能力,从而产生一维磨损自补偿作用.超弹状态镍钛记忆合金具有热弹性马氏体相变、高阻尼、应力感生马氏体、超弹性、高应变硬化指数和时效弥散析出强化等特性,这使得硬度较低的镍钛合金的耐磨性能远优于硬度较高的淬火45#钢.利用超弹状态镍钛记忆合金的磨损自补偿作用可望开发出新型抗磨形状记忆合金产品.     

摩托车传动用滚子链磨损特性的研究

道路行驶磨损试验结果表明，摩托车传动用滚子链套筒和销轴零件的主要磨损形式是磨粒磨损，并伴随有疲劳磨损的特征．由微观分析和链条的磨损伸长量可知：套筒和销轴的初始表面硬度较高，有利于改善其磨损表面形貌状态和耐磨性；在磨粒磨损机制下，套筒和销轴零件的表面硬度较低，容易产生“犁切”，表面层的循环硬化现象比较明显，磨损严重；在油池润滑条件下，套筒和销轴零件的表面硬度较高，裂纹的扩展速率较快，循环软化现象也较明显，当表面硬度较低时发生循环硬化．循环软化与循环硬化是导致磨损严重的原因之一．     

超声磨削表面三维形貌建模与试验研究

为了研究超声磨削的工件三维形貌,建立了砂轮表面三维形貌,通过对超声磨削磨粒运动轨迹分析,建立了磨粒在工件表面的切削过程模型。提出了大量随机分布磨粒切削工件路径的离散算法和最小高度值包络曲面提取算法,实现了超声磨削表面三维形貌的建立。进行超声磨削试验,结果表明：该模型能有效预测超声磨削的表面形貌,为超声磨削的工艺优化提供了理论依据。     

化学机械抛光浆料研究进展

化学机械抛光(CMP)作为目前唯一可以实现全面平坦化的工艺技术,已被越来越广泛地应用到集成电路芯片、计算机硬磁盘和光学玻璃等表面的超精密抛光.介绍了CMP技术的发展背景,以及目前国内外抛光浆料的研究现状,并根据CMP浆料磨料的性质,将其分为单磨料、混合磨料和复合磨料浆料,对每一种浆料做了总体描述.详细介绍了近年来发展的复合磨料制备技术及其在CMP中的应用,并展望了CMP技术的发展前景以及新型抛光浆料的开发方向.     

碲锌镉衬底的化学机械抛光液研究

作为碲锌镉衬底表面加工的重要工序,化学机械抛光(Chemical Mechanical Polishing, CMP)的加工效果决定了碲锌镉衬底的表面质量和生产效率。抛光液是CMP的关键影响因素之一,直接影响衬底抛光后的表面质量。对碲锌镉衬底CMP工艺使用的抛光液进行了研究,探究了以二氧化硅溶胶和过氧化氢为主体的抛光液体系在不同pH值、不同磨料浓度下对衬底抛光表面质量和去除速率的影响。结果表明,使用改进后的抛光液体系对碲锌镉衬底进行CMP,能够在获得超光滑表面的同时实现高效率加工,为批量化制备高表面质量的碲锌镉衬底奠定了良好基础。     

固结磨料抛光K9光学玻璃的工艺实验研究

采用一种亲水性固结磨料抛光垫(FAP),通过单因素实验法,系统地研究了抛光K9光学玻璃过程中抛光时间、偏心距、压力、转速、抛光液流量及pH值等工艺参数对材料去除速率(MRR)和表面粗糙度的影响规律,并对实验结果进行了解释。结果表明:随着抛光时间的延长,K9光学玻璃的MRR逐渐呈下降趋势;在抛光20min时,MRR达最大值310nm/min,且表面粗糙度降至最低值为2.73nm;选择较大的偏心距和碱性抛光液环境均有利于提高MRR;随着抛光盘转速的升高,MRR将显著增大。而在一定范围内,抛光压力和抛光液流量对MRR的影响不大。     

磨料对蓝宝石衬底去除速率的影响

蓝宝石晶体已经成为现代工业,尤其是微电子及光电子产业极为重要的衬底材料,提高其化学机械抛光效率是业界无法回避的问题。在CMP系统中,磨料是决定去除速率及表面状态的重要因素。分析了化学机械抛光过程中抛光液中磨料的作用以及抛光机理,在确保表面状态的基础上,研究了抛光液中磨料体积分数、粒径和抛光液的黏度对速率的影响,指出纳米磨料是蓝宝石衬底抛光的最佳磨料。选用合适的磨料体积分数、粒径及抛光液黏度,不仅获得了良好的去除速率,而且有效地解决了表面状态方面的问题。