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单晶SiC基片干式摩擦化学机械抛光初探 被引量：1
1
作者 薛明普 肖文 +2 位作者 李宗唐 王占奎 苏建修 《金刚石与磨料磨具工程》 CAS 北大核心 2024年第1期101-108,共8页
针对碳化硅(SiC)基片在抛光过程中效率低、费用高、环境污染大等问题,提出了一种在干式状态下对SiC基片进行摩擦化学机械抛光的方法(dry tribochemical mechanical polishing,DTCMP)。探究不同工艺参数(磨料种类、磨粒粒径、磨粒含量、... 针对碳化硅(SiC)基片在抛光过程中效率低、费用高、环境污染大等问题,提出了一种在干式状态下对SiC基片进行摩擦化学机械抛光的方法(dry tribochemical mechanical polishing,DTCMP)。探究不同工艺参数(磨料种类、磨粒粒径、磨粒含量、抛光盘转速、抛光载荷、固相氧化剂含量)对单晶SiC基片抛光效率和表面质量的影响规律。研究结果表明:金刚石磨粒更适合SiC的摩擦化学机械抛光;当磨粒粒径为W1,磨粒质量为4 g,抛光盘转速为70r/min,抛光载荷为20.685 k Pa,固相氧化剂过碳酸钠添加量为10g时,其为最优工艺参数。采用最优工艺参数对表面粗糙度约为20nm的单晶6H-SiC基片进行干式抛光加工,最终获得表面粗糙度R_(a)为3.214 nm。DTCMP方法抛光SiC基片比水基抛光法热量损失少,所产生的界面温度更高,反应所需的活化能更低,可以实现SiC基片的绿色、高效和高质量抛光。 展开更多
关键词 SiC基片 干式摩擦化学机械抛光 材料去除率 表面粗糙度
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pH条件对铝合金化学机械抛光过程中纳米摩擦化学行为的影响
2
作者 朱玉广 王子睿 +3 位作者 马服辉 梅璐 王正义 王永光 《表面技术》 北大核心 2025年第2期173-181,221,共10页
目的探讨pH条件对铝合金化学机械抛光微观过程中纳米摩擦化学行为的影响,表征抛光液在铝合金表面所形成的表面薄膜厚度及力学性能,并分析铝合金化学机械抛光过程中单磨粒接触状态与摩擦学特性。方法使用0.6%(体积分数)过氧化氢(H_(2)O_(... 目的探讨pH条件对铝合金化学机械抛光微观过程中纳米摩擦化学行为的影响,表征抛光液在铝合金表面所形成的表面薄膜厚度及力学性能,并分析铝合金化学机械抛光过程中单磨粒接触状态与摩擦学特性。方法使用0.6%(体积分数)过氧化氢(H_(2)O_(2))和0.5%(质量分数)壳寡糖(COS)构成抛光液对铝合金表面进行处理,在铝合金表面反应生成的表面薄膜借助扫描电子显微镜进行细化表征。分析不同pH条件的抛光液对单磨粒/表面薄膜接触状态的影响规律,利用原子力显微镜测量了单磨粒/表面薄膜吸引力与黏附力数值。在纳米摩擦化学行为试验中,结合微观摩擦学理论模型阐明铝合金化学机械抛光过程中的摩擦化学去除机制。结果在抛光液化学反应后,铝合金表面将会形成100μm左右致密的氧化薄膜与40μm左右稀疏的氧化络合薄膜。当抛光液pH值升高至11~12时,探针针尖与铝合金表面薄膜的吸引力和黏附力将会分别降低至24.49、32.01nN。结论原子力显微镜试验和微观摩擦学理论模型的分析表明,铝合金的摩擦化学去除过程不是黏附力引起的磨粒法向接触载荷增大所产生的,而可能是抛光液的化学腐蚀作用所引起的。当化学机械抛光液pH值大于9时,铝合金表面将会形成氧化络合层,成为材料磨损加剧的主要影响因素。在界面摩擦力作用下,沉积在铝合金表面薄膜的铝原子会吸附在探针针尖OH^(*)基团上,从而产生黏合作用,探针针尖在纳米摩擦划动过程中将其除去。最后,铝合金表面薄膜呈现出更低的摩擦因数。 展开更多
关键词 铝合金 化学机械抛光 纳米摩擦学 PH值 吸引力 黏附力
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化学机械抛光中抛光垫的退化行为研究 被引量：1
3
作者 陈宗昱 陈国美 +2 位作者 倪自丰 章平 陈国华 《润滑与密封》 北大核心 2025年第2期148-157,共10页
为提高化学机械拋光(CMP)后晶片之间和晶片内部的均匀性,研究抛光垫表面的退化行为及其对CMP加工的影响。通过抛光试验研究CMP过程中材料去除率和晶片表面质量的变化趋势;利用白光干涉仪和扫描电子显微镜观察抛光垫表面微观结构的演变,... 为提高化学机械拋光(CMP)后晶片之间和晶片内部的均匀性,研究抛光垫表面的退化行为及其对CMP加工的影响。通过抛光试验研究CMP过程中材料去除率和晶片表面质量的变化趋势;利用白光干涉仪和扫描电子显微镜观察抛光垫表面微观结构的演变,并用表面高度正态分布曲线、表面粗糙度和孔隙率等参数对抛光垫表面形貌进行表征;模拟晶片和抛光垫之间的摩擦学行为,分析抛光垫退化行为对晶片加工的影响机制,并对材料去除模型中抛光垫微凸峰变形进行分析。结果表明:在连续1 h的CMP过程中(无修整),材料去除率的变化趋势表现为先增大后减小,表面质量则为先减小再增大,抛光20 min后,晶片表面的MRR达到最大值(873.43±65.53)nm/min,表面粗糙度达到最小值(1.13±0.08)nm;衬垫表面微观组织的动态变化大致经历快速变化期、相对稳定期、性能逐步退化阶段;CMP过程中抛光垫微凸峰处在弹塑性变形区间,理论计算结果与实际情况具有高度一致性。 展开更多
关键词 化学机械抛光 抛光垫 摩擦磨损 性能退化 材料去除率
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化学机械抛光中摩擦润滑与化学行为研究进展
4
作者 霍金向 高宝红 +4 位作者 李雯浩宇 贺斌 梁斌 刘鸣瑜 陈旭华 《应用化工》 CAS CSCD 北大核心 2024年第6期1416-1420,共5页
从三个方面对化学机械抛光(CMP)过程中摩擦与化学行为的研究进行了综述,其主要分为:关于抛光液中化学组分影响晶圆摩擦润滑状态的实验研究、CMP过程中抛光液组分与晶圆表面材料反应的分子动力学和反应力场分子动力学模拟研究、同时考虑... 从三个方面对化学机械抛光(CMP)过程中摩擦与化学行为的研究进行了综述,其主要分为:关于抛光液中化学组分影响晶圆摩擦润滑状态的实验研究、CMP过程中抛光液组分与晶圆表面材料反应的分子动力学和反应力场分子动力学模拟研究、同时考虑摩擦润滑与化学反应的CMP材料去除速率模型。针对CMP过程中机械与化学协同作用的机理研究尚不明确,考虑机械摩擦与化学反应协同作用是未来完善CMP理论框架的重要研究方向之一。 展开更多
关键词 化学机械抛光 化学机械协同 摩擦化学 摩擦系数 分子动力学
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磨料对铜化学机械抛光过程的影响研究 被引量：9
5
作者 李秀娟 金洙吉 +1 位作者 康仁科 郭东明 《摩擦学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第5期431-435,共5页
利用CP-4型抛光试验机对直径为50.8 mm、表面沉积厚530 nm的铜硅片(表面粗糙度Ra为1.42 nm)进行化学机械抛光(CM P)试验,评价了CM P过程中不同磨料作用下的摩擦系数和材料去除率;利用ZYGO表面形貌分析系统测试含不同磨料抛光液抛光后的... 利用CP-4型抛光试验机对直径为50.8 mm、表面沉积厚530 nm的铜硅片(表面粗糙度Ra为1.42 nm)进行化学机械抛光(CM P)试验,评价了CM P过程中不同磨料作用下的摩擦系数和材料去除率;利用ZYGO表面形貌分析系统测试含不同磨料抛光液抛光后的硅片表面粗糙度;采用扫描电子显微镜分析CM P后的铜硅片表面损伤形貌.结果表明,磨料的浓度和粒径直接影响CM P过程的摩擦系数:采用5%粒径25 nm硅溶胶为抛光液时的摩擦系数低于超纯水抛光时的摩擦系数;当磨料的添加量和粒度增加时摩擦系数增大.在相同试验条件下,采用10%粒径25 nm硅溶胶抛光材料的去除率为50.7 nm/m in;粒径为1μm白刚玉磨料的抛光材料去除率为246.3 nm/m in;单纯磨料使铜硅片表面变得粗糙,即用10%粒径25 nm硅溶胶抛光后的表面粗糙度仍大于原始表面(Ra值达3.43 nm);在单纯磨料或超纯水为抛光液抛光下铜硅片表面出现划伤. 展开更多
关键词 铜化学机械抛光(CMP) 摩擦 磨料 材料去除机理
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缓蚀剂在铜化学机械抛光过程中的作用研究 被引量：10
6
作者 张伟 路新春 +1 位作者 刘宇宏 雒建斌 《摩擦学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第5期401-405,共5页
利用柠檬酸体系抛光液研究了苯并三氮唑(BTA)缓蚀剂对铜化学机械抛光过程和抛光效果的影响,并通过X射线光电子能谱仪、紫外可见吸收光谱仪及表面电位测试和电化学分析等手段分析了抛光液中BTA缓蚀剂在铜化学机械抛光过程中的作用机理.... 利用柠檬酸体系抛光液研究了苯并三氮唑(BTA)缓蚀剂对铜化学机械抛光过程和抛光效果的影响,并通过X射线光电子能谱仪、紫外可见吸收光谱仪及表面电位测试和电化学分析等手段分析了抛光液中BTA缓蚀剂在铜化学机械抛光过程中的作用机理.结果表明,当H2O2存在时,抛光液中BTA作为阳极缓蚀剂吸附在抛光表面,提高了阳极铜溶解的平衡电位,并通过缩合反应生成保护膜,减小了抛光后的表面粗糙度,提高了表面质量,同时在一定程度上增加了抛光过程中的摩擦系数.另外,BTA对SiO2抛光磨粒具有一定的吸附作用,进而对抛光效果产生一定的影响,抛光磨粒表面吸附层的存在会减小抛光过程中的摩擦系数. 展开更多
关键词 化学机械抛光 缓蚀剂 摩擦系数 表面电位 极化曲线
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摆式抛光机的运动摩擦学分析 被引量：1
7
作者 王武刚 吕玉山 《现代制造工程》 CSCD 北大核心 2009年第1期77-80,共4页
为了得到抛光机运动参量对被抛光硅片平面度的影响规律,利用坐标变换理论建立摆式抛光运动方程,基于运动方程和抛光材料去除的Preston模型,利用蒙特卡罗法分别对磨料轨迹、硅片表面的抛光相对摩擦长度等进行模拟,得到摆幅、摆臂初始角... 为了得到抛光机运动参量对被抛光硅片平面度的影响规律,利用坐标变换理论建立摆式抛光运动方程,基于运动方程和抛光材料去除的Preston模型,利用蒙特卡罗法分别对磨料轨迹、硅片表面的抛光相对摩擦长度等进行模拟,得到摆幅、摆臂初始角和抛光盘转速等对硅片表面切削轨迹和摩擦长度分布的影响规律,根据模拟结果可以得到最佳化的参数区域,使硅片表面的材料去除率分布均匀性和轨迹得到改善。 展开更多
关键词 化学机械抛光 抛光运动 摩擦长度 材料去除率
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钴掺杂硅溶胶的制备及其在A向蓝宝石抛光中的应用（英文） 被引量：2
8
作者 王丹 汪为磊 +3 位作者 秦飞 刘卫丽 施利毅 宋志棠 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第8期259-267,共9页
目的提高A向蓝宝石抛光速率。方法分别采用诱导法和种子法制备了非球形和球形钴掺杂硅溶胶,并应用于A向蓝宝石的化学机械抛光。采用扫描电子显微镜(SEM)、电感偶合等离子体发射光谱仪(ICP)和X射线光电子能谱(XPS)检测产物颗粒的粒径及... 目的提高A向蓝宝石抛光速率。方法分别采用诱导法和种子法制备了非球形和球形钴掺杂硅溶胶,并应用于A向蓝宝石的化学机械抛光。采用扫描电子显微镜(SEM)、电感偶合等离子体发射光谱仪(ICP)和X射线光电子能谱(XPS)检测产物颗粒的粒径及其分布、形貌、元素组成及存在状态等,采用CP-4抛光机对抛光速率进行验证,并用原子力显微镜测试抛光后的材料表面粗糙度,根据抛光后产物的XPS测试结果对抛光过程中的化学反应进行分析。结果与纯硅溶胶相比,非球形钴掺杂硅溶胶抛光速率提高了37%,且表面粗糙度相近,而球形钴掺杂硅溶胶抛光速率却无明显优势。XPS结果显示,目前没有证据表明Co元素参与了化学反应。结论非球形钴掺杂硅溶胶在A向蓝宝石抛光中起到了积极作用,归因于其形状优势而非Al_2O_3与Co之间的化学反应。 展开更多
关键词 非球形硅溶胶 钴 化学机械抛光 蓝宝石 摩擦系数 X射线光电子能谱
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刀片表面粗糙度对工件表面残余应力分布影响的分析 被引量：5
9
作者 胡自化 王金龙 +4 位作者 秦长江 毛美姣 陈小告 杨志平 李众 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第2期255-261,共7页
目的探究硬质合金刀片表面粗糙度对加工工件表面残余应力分布的影响。方法首先通过Advant Edge FEM软件建立斜角三维切削模型,得出刀-屑间的摩擦模型。然后采用化学机械抛光方法对硬质合金刀片表面进行预处理,制备不同表面粗糙度的硬质... 目的探究硬质合金刀片表面粗糙度对加工工件表面残余应力分布的影响。方法首先通过Advant Edge FEM软件建立斜角三维切削模型,得出刀-屑间的摩擦模型。然后采用化学机械抛光方法对硬质合金刀片表面进行预处理,制备不同表面粗糙度的硬质合金刀片,通过对不同表面粗糙度的刀片进行四因素四水平的正交切削实验获得切削力,结合切削力的实验结果及刀-屑之间的摩擦模型,获得刀-屑间的摩擦系数,基于Advant Edge FEM对切削残余应力进行模拟仿真。最后,结合实验对仿真模型的合理性进行验证。结果采用表面粗糙度为0.02、0.04、0.08、0.2μm的硬质合金刀片切削45钢时,工件表面的最大残余应力分别为621.51、655.46、654.69、687.29 MPa。采用表面粗糙度为0.02μm的硬质合金刀片切削与采用表面粗糙度为0.2μm的硬质合金刀片切削相比,工件表面的最大残余应力减小了10.58%。结论硬质合金刀片的表面粗糙度越小,切削工件表面的残余应力越小。 展开更多
关键词 硬质合金刀片 表面粗糙度 残余应力 化学机械抛光 摩擦模型
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陶瓷及其复合材料高温自润滑的研究现状 被引量：9
10
作者 陈晓虎 《陶瓷学报》 CAS 2001年第1期53-56,共4页
本文就固态润滑组元性质、与陶瓷基体界面特性以及摩擦化学反应膜层等几方面因素对陶瓷自润滑效应的影响，简要介绍了当前自润滑金属陶瓷材料、自润滑陶瓷复合材料和结构陶瓷自身润滑功效的一些研究情况。总结了自润滑陶瓷材料研究中存... 本文就固态润滑组元性质、与陶瓷基体界面特性以及摩擦化学反应膜层等几方面因素对陶瓷自润滑效应的影响，简要介绍了当前自润滑金属陶瓷材料、自润滑陶瓷复合材料和结构陶瓷自身润滑功效的一些研究情况。总结了自润滑陶瓷材料研究中存在的不足，并提出了今后研究应注意的问题。 展开更多
关键词 自润滑 陶瓷及其复合材料 固态润滑 摩擦化学反应 干式摩擦磨损
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