包覆结构CeO_2/SiO_2复合磨料的合成及其应用

以正硅酸乙酯水解所得的SiO2微球为内核,采用均匀沉淀法制备具有草莓状包覆结构的CeO2/SiO2复合粉体。利用X射线衍射仪、透射电子显微镜、X射线光电子能谱仪(XPS)、动态光散射仪和Zeta电位测定仪等手段,对所制备样品的物相结构、组成、形貌和粒径大小进行表征。将所制备的包覆结构CeO2/SiO2复合粉体用于硅晶片热氧化层的化学机械抛光,用原子力显微镜(AFM)观察抛光表面的微观形貌,测量表面粗糙度,并测量材料去除率。结果表明:所制备的CeO2/SiO2复合颗粒呈规则球形,平均粒径为150～200nm,CeO2纳米颗粒在SiO2内核表面包覆均匀。CeO2颗粒的包覆显著地改变复合颗粒表面的电动力学行为,CeO2/SiO2复合颗粒的等电点为6.2,且明显地偏向纯CeO2;CeO2外壳与SiO2内核之间形成Si—O—Ce键,两者产生化学键结合;抛光后的硅热氧化层表面在2μm×2μm范围内粗糙度为0.281nm,材料去除率达到454.6nm/min。

新型核-壳结构PS/CeO_2和PS/SiO_2复合磨料的制备及其抛光性能

以聚苯乙烯(PS)微球为内核,采用液相法制备具有核壳结构的PS/CeO2和PS/SiO2复合颗粒。利用X射线衍射仪、透射电子显微镜、场发射扫描电子显微镜、傅里叶转换红外光谱仪和热重分析仪等对所制备样品的物相结构、形貌和粒径等进行表征。将所制备的复合磨料用于硅晶片表面二氧化硅介质层的化学机械抛光,采用原子力显微镜观察抛光表面的微观形貌,并测量表面粗糙度。结果表明:所制备的PS/CeO2和PS/SiO2复合颗粒呈近球形,粒径为250～300nm,且具有核壳包覆结构,包覆层的厚度为10～20nm;硅晶片表面二氧化硅介质层经PS/CeO2和PS/SiO2复合颗粒抛光后,表面无划痕,且非常平整,在5μm×5μm范围内,粗糙度均方根值(RMS)分别为0.238nm和0.254nm。

SiO_2/CeO_2混合磨料对微晶玻璃CMP效果的影响

在微晶玻璃表面的超精密加工中,抛光磨料是抛光液重要的组成部分,它不仅影响着微晶玻璃的去除速率,而且对表面的粗糙度有着重要的影响。把超大规模集成电路的CMP技术引入到微晶玻璃的抛光中,在分析SiO2/CeO2混合磨料对微晶玻璃表面作用原理的基础上,进行了大量的实验研究,结果表明,通过调节SiO2/CeO2的配比和优化相关工艺参数可以得到应用所需的粗糙度及在此粗糙度下最大的去除速率。

CeO_2@SiO_2复合磨料的制备

以SiO2颗粒为内核,通过均相沉淀法制备出包覆结构的CeO2@SiO2复合磨料,研究了CeO2的含量、反应时间、煅烧温度对制备CeO2@SiO2复合磨料的影响.结果表明:六水硝酸亚铈的加入量为7.02g时,复合磨料包覆均匀,分散性好,粒谷大小合适;反应时间为2h时,复合磨料的结构基本形成;煅烧温度为500℃,复合磨料的粒径分布范围小,形状呈圆形.并通过X射线衍射仪(XRD)、纳米激光粒度仪等对制备的样品进行了表征.

蓝宝石衬底片的精密加工

对SiO2磨料抛光蓝宝石衬底片进行了研究。结果表明,采用大粒径、高浓度的SiO2磨料抛光,可以获得良好的表面状态和较高的去除速率。抛光的适宜温度及pH值条件为:T=30℃;12.0>pH值≥9.0。并且,在抛光时应加入适量添加剂,方可获得较为理想的表面状态和较高的去除速率。实验同样证明,这种低成本、高质量的抛光除了可以应用于蓝宝石的抛光以外,还可以应用在其它一些硬质材料的抛光工艺中。

硬盘基板化学机械粗抛光的实验研究

针对硬盘NiP/Al基板粗抛光,采用SiO2作为抛光磨料的碱性抛光液,在不同压力、转速、pH值、磨料浓度和活性剂体积浓度下,对硬盘基板粗抛光的去除速率和表面粗糙度的变化规律进行研究,用原子力显微镜观察抛光表面的微观形貌。最后对5个关键参数进行了优化。结果表明:当压力为0.10 MPa,转速为80 rad/min,pH值为11.2,磨料与去离子水体积比为1∶0.5,表面活性剂体积浓度为9 mL/L时,硬盘基板的去除速率为27 mg/min,粗抛后表面粗糙度为0.281 nm,获得了高的去除速率和较好的表面粗糙度,这样会大大降低精抛的时间,有利于抛光效率的提高。

精细雾化抛光氮化硅陶瓷的抛光液配制参数优化

采用超声精细雾化施液抛光对氮化硅陶瓷基体进行抛光,研究了不同的pH值、磨料浓度以及氧化剂含量对氮化硅陶瓷基体抛光的材料去除率的影响,优化了pH值、磨料浓度及氧化剂含量,并与传统的化学机械抛光进行了对比。结果表明:当二氧化硅磨粒质量分数为5wt%,氧化剂含量为1wt%,pH值为8时,材料去除率MRR为108.24nm/min且表面粗糙度Ra为3.39nm。在相同的抛光参数下,传统化学机械抛光的材料去除率MRR为125nm/min,表面粗糙度Ra为2.13nm;精细雾化抛光的材料去除率及表面粗糙度与传统抛光接近,但精细雾化抛光所用抛光液用量仅为传统抛光所用抛光液用量的1/9。