化学机械浆热回收系统设备的研发与应用

根据化学机械浆磨浆蒸汽余热回收技术需求,结合蒸发系统的技术研发和应用经验,研制了ZFQ系列再沸器及配套的冷凝器、热交换器等设备。该系统设备已投产应用于国内多家制浆造纸企业,二次蒸汽产量达35和50 t/h,设备运行平稳可靠,达到预期设计目标。

化学机械抛光中摩擦润滑与化学行为研究进展

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。

化学机械浆漂白生产过程氢氧化钠用量的优化

对杨木化学机械浆(化机浆)漂白段氢氧化钠的最佳用量进行了优化。当H2O2和氢氧化钠的质量比为1∶1时,获得纸浆的白度最高。如以提高化机浆的强度指标为目的,应适当增加氢氧化钠的用量;若以提高松厚度和不透明度为目的,则应减少氢氧化钠的用量。为了防止化机浆在储浆塔放置一段时间后返黄,至少保证漂后化机浆中的残余H2O2为漂白段H2O2总用量的10%以上。根据实验结果对化机浆生产线的漂白工艺进行了调整优化,化机浆质量达到了预期的效果。

碳化硅化学机械抛光中材料去除非均匀性研究进展

化学机械抛光已经成为半导体制造中关键的工艺步骤之一,该技术是目前实现碳化硅晶片超精密加工的一种常用且有效的方法,可用于加工晶片表面,以获得高材料去除率、高表面质量和高表面平整性的晶片。然而,在碳化硅晶片化学机械抛光中,晶片表面材料去除非均匀性一直是一个具有挑战性的问题,减小晶片表面材料去除非均匀性对确保半导体器件的高性能和稳定性至关重要。本文介绍了碳化硅材料的性质及应用与化学机械抛光工艺,研究了不同碳化硅化学机械抛光技术的材料去除机理、不同化学机械抛光技术的发展状况和性能及优缺点,综述了碳化硅晶片化学机械抛光中材料去除非均匀性影响因素,如:抛光压力、抛光液(磨粒)和转速等因素,最后对未来碳化硅化学机械抛光中材料去除非均匀性研究做出了展望。

单晶SiC基片干式摩擦化学机械抛光初探

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。

絮凝沉淀与生物曝气滤池结合处理杨木心材生物化学机械法制浆废水

本研究利用白腐菌Trametes sp.48424预处理杨木心材,结合絮凝沉淀与生物曝气滤池(BAF),处理化学机械法制浆过程中产生的综合废水,研究废水回用对生物化学机械法制浆及BAF的影响,探究处理后废水回用的可行性。结果表明,采用白腐菌预处理技术,能够抵消添加2%(相对于原料绝干质量)的NaOH所产生的CODCr。絮凝沉淀处理后,CODCr的最高去除率为49.9%。BAF处理后COD_(Cr)最高去除率可达91.8%,出水CODCr浓度降至39.8 mg/L,达到制浆废水回用和排放的标准。废水回用会降低BAF的整体效率,且处理后的废水回用于制浆系统,对浆料的成纸性能也会产生一定的影响;回用1次后出水CODCr浓度升至76.3 mg/L,故处理后的废水只能回用1次。

单晶SiC的化学机械抛光及辅助技术的研究进展

由于单晶碳化硅(SiC)的传统化学机械抛光(chemical mechanical polishing,CMP)技术加工效率低,故提高SiC表面质量和材料去除率成为研究热点.总结了CMP中抛光液的主要成分,比较了CMP辅助抛光技术对单晶SiC抛光性能和作用机理的影响,并对单晶SiC-CMP技术的未来发展进行了展望.

氧化剂含量对304不锈钢化学机械抛光的影响

为了探究氧化剂含量对304不锈钢化学机械抛光的影响及其作用机制,采用过氧化氢作为氧化剂,研究不同氧化剂质量分数下304不锈钢材料去除率及表面粗糙度值的变化规律,并基于接触角和电化学试验分析过氧化氢在抛光过程中的作用机制。结果表明:化学机械抛光过程中过氧化氢含量的增加有利于304不锈钢表面氧化膜的生成,从而有效提高304不锈钢的材料去除率及表面质量;但是过高的过氧化氢含量会导致304不锈钢表面氧化膜致密,使得化学作用与机械作用失衡从而造成304不锈钢表面质量下降;当过氧化氢质量分数为0.04%时,抛光后304不锈钢表面粗糙度值最低,仅有2.5 nm,材料去除率达到324.21 nm/min。

Y^(3+)掺杂二氧化硅磨料的合成及其在氧化锆陶瓷中的化学机械抛光行为

为了提高氧化锆陶瓷的抛光效率,在二氧化硅表面掺杂Y^(3+)得到改性磨料.X射线光电子能谱(X-ray photoelectron spectroscopy,XPS)分析表明,Y元素以Y(OH)_(3)的形式存在于改性磨料中.扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)和粒度分析结果表明,复合磨料呈球形,粒度均匀,无聚集体和2次颗粒出现.与纯胶体二氧化硅磨料相比,材料去除率(material removal rate,MRR)提高了33%左右.MRR增大的原因是掺杂的Y(OH)_(3)改变了二氧化硅颗粒的Zeta电位,减小了二氧化硅颗粒与氧化锆陶瓷之间的排斥力,增大了二氧化硅颗粒和氧化锆陶瓷基体之间的接触概率,导致摩擦系数增大.

基于分子动力学的SiC化学机械磨削材料去除机理研究

为了研究SiC化学机械磨削的材料去除机理,采用Lammps分子动力学仿真软件建立O_(2)环境中SiO_(2)磨料化学机械磨削加工SiC的原子模型进行分析。仿真结果表明,O_(2)分子在磨粒的机械作用下和SiC表面的Si原子发生化学反应,生成SiO_(2)和SiO,并与C原子反应生成CO_(2)和CO。当磨削温度低于1200K时,磨削温度提高对SiC的表面活化能和O_(2)扩散速率影响较小,O_(2)消耗量约为300个,Si-O键生成数量约为370个。随着磨削温度提高到1600K,O_(2)扩散速率和化学反应速率提高,O_(2)消耗量超过340个,Si-O键生成数量超过440个。O_(2)浓度增大能够加快化学反应速率,Si-O键生成数量从376个增加到598个。当磨削深度从2A增大到6A时,原子去除数量从98个增加到265个,摩擦力增大2倍,同时磨削速度的提高能够提高材料去除率。基于分子动力学对O_(2)环境下SiC化学机械磨削的材料去除机理进行研究,发现SiC会和O_(2)发生化学反应,生成Si-O氧化膜和C-O气体,为SiC的化学机械磨削提供理论依据。

单烷基磷酸酯钾盐和烷基糖苷对钴互连化学机械抛光的影响

[目的]目前钴(Co)互连化学机械抛光(CMP)使用的传统唑类抑制剂(如苯并三氮唑)一般有毒性,会对环境造成危害。[方法]在以甘氨酸为配位剂、过氧化氢为氧化剂和SiO_(2)(平均粒径60 nm)为磨料的情况下,添加阴离子型表面活性剂单烷基磷酸酯钾盐(MAPK)和非离子型表面活性剂烷基糖苷(APG)作为抑制剂,得到绿色环保的抛光液。先从Co的去除速率和静态腐蚀速率、抛光液的润湿性及抛光后Co的表面品质入手,研究了MAPK与APG对Co互连CMP的影响。接着通过电化学分析和密度泛函理论分析,构建出两种表面活性剂在Co表面的吸附模型,探讨了它们对Co互连CMP的影响机制。[结果]MAPK与APG复配时抛光液的润湿性最好,Co镀膜片在CMP过程中的去除速率和静态腐蚀速率分别为454 nm/min和1 nm/min,抛光后表面品质良好,无腐蚀缺陷。[结论]MAPK和APG都较环保,有望替代传统抑制剂用于钴互连化学机械抛光。

化学机械抛光液的研究现状

化学机械抛光(CMP)是一种化学腐蚀和机械磨削协同作用的超精密加工技术。化学机械抛光液是化学机械抛光技术中关键的一部分,对材料的全局平坦化处理起到了至关重要的作用。综述了化学机械抛光液中各组分对抛光性能的影响研究。

环保型缓蚀剂壳寡糖对304不锈钢化学机械抛光的影响

为研究环保型缓蚀剂壳寡糖对304不锈钢化学机械抛光过程和抛光效果的影响,探讨其在抛光过程中与金属表面的作用方式及吸附机制,采用化学机械抛光试验、接触角测量、扫描电子显微镜(SEM)和X-射线色散能谱仪(EDS)分析等方法,研究壳寡糖有机分子对304不锈钢化学机械抛光的影响,采用量子化学计算研究壳寡糖分子的全局反应参数,分析计算反应活性位点,采用分子动力学模拟有机分子在金属表面的吸附并分析活性原子的径向分布。结果表明:CMP抛光过程中添加壳寡糖能够通过吸附作用在304不锈钢表面形成一层疏水性的薄膜,抑制氧化剂对不锈钢表面的刻蚀,提高抛光后的表面质量;在壳寡糖质量浓度为400 mg/L时得到表面粗糙度为1.65 nm的最佳表面质量。量子化学研究表明,壳寡糖的活性反应位点主要为O原子,能够在金属表面形成多中心吸附。分子动力学模拟表明,壳寡糖有机分子能够平行吸附在金属表面,有机分子中的O原子能够与铁原子形成配位键,在吸附中占据主导地位。

化学机械抛光垫在集成电路制造中的专利技术分析

通过对美国罗门哈斯公司1997—2020年在抛光垫领域的专利申请进行分析,得到其全球专利申请量分布和申请趋势、专利转让情况、专利法律状态、专利布局区域、专利引用状况以及技术发展脉络等重要信息。确定了该公司从1909年至今在该领域中的研发历程和研发重点方向,为我国企业在该领域的发展和突破,以及在技术和区域方面的专利布局提供一定的参考,促进我国在化学机械抛光垫领域中的健康发展。

三氯化铁-草酸体系不锈钢化学机械抛光液设计与优化

为提高柔性显示衬底不锈钢箔片化学机械抛光加工效率,研制一种三氯化铁-草酸型抛光液并用于304不锈钢衬底的化学机械抛光加工过程。设计正交优化试验,确定磨粒粒径、磨料含量、草酸含量和三氯化铁含量对材料去除率和表面粗糙度(S_(a))的影响显著性顺序,并重点探究三氯化铁和草酸对材料去除率的影响规律。利用优化后的抛光液精抛304不锈钢,其材料去除率高于560 nm/min,抛光30 min后Sa低于8 nm。相比现有抛光液的材料去除效率(226.56 nm/min),新抛光液的加工效率提升超过1倍。

潮湿颗粒电解质电化学机械抛光铜工件的接触特性研究

潮湿颗粒电解质电化学机械抛光(Moist particle electrolyte electrochemical mechanical polishing,MPEECMP)作为新兴技术,仍存在难以获得高表面质量的问题。为解决该问题,深入研究电解质颗粒与工件的接触特性,采用离散元仿真软件Altair EDEM探究了工件倾斜角、转速对接触数量、接触力的影响规律,并进行MPE-ECMP工艺试验。研究结果表明,倾斜角为30°时,单位时间内电解质颗粒与工件的接触数量最多,且切向力最大,为3.38 mN;在90°时,切向力最小,为1.21 mN。随着工件转速增大,单位时间内电解质颗粒与工件的接触数量变少,电解质颗粒与工件接触的法向力、切向力呈增大趋势。当抛光电位(vs.Hg/Hg_(2)SO_(4))为0.8 V,工件倾斜角为30°,抛光1 h,表面粗糙度从S_(a)433.51 nm降低到S_(a)22.43 nm,降低了94.8%。结果证明了工件倾斜角、转速的调整可有效提高MPE-ECMP的抛光精度,表面粗糙度的降低是由接触数量及接触力共同决定的,EDEM可有效模拟电解质颗粒运动的流态特性,为MPE-ECMP的进一步研究奠定了基础。

石英晶片化学机械抛光工艺优化

为同时优化化学机械抛光(CMP)后石英晶片平面度和表面粗糙度,进行化学机械抛光协调控制实验。分析了抛光时间、抛光转速和抛光压力对石英晶片平面度和表面粗糙度的影响,确定了最佳工艺参数。研究结果表明:石英晶片平面度和表面粗糙度都随抛光时间延长而优化,在150 min时,平面度和表面粗糙度都能达到稳定。抛光时间为150 min、抛光盘转速为50 r/min、抛光压力为53.5 N时,能使晶片同时得到较好的平面度和表面粗糙度,此时平面度为2.03μm,表面粗糙度为0.68 nm。

TB2钛合金电化学机械抛光试验研究

航天器用星箭连接带的材料为TB2钛合金,对表面质量要求严格。提出电化学–电化学机械组合抛光TB2钛合金的方法,通过机械作用控制表面TiCl4黏性层厚度,设计了固结磨料工具阴极,搭建了电化学机械抛光试验系统。开展了不同组合形式的电化学–电化学机械组合抛光优选试验,研究了电压、工具转速、进给速度等工艺参数对组合抛光后表面质量的影响,最后,在电压25 V、工具阴极转速100 r/min、工具阴极进给速度30 mm/min,电化学抛光1次+电化学机械抛光1次组合形式交替加工15次的条件下,获得了表面粗糙度Ra0.031μm、Sa0.082μm的表面。实现了TB2钛合金薄板零件的连续抛光。

光电化学机械抛光装置设计

针对第三代半导体材料氮化镓(GaN)光电化学机械抛光的加工需求,研制了具有紫外光照射、电压加载和机械抛光功能的光电化学机械抛光(PECMP)装置。设计了紫外光可直接照射到GaN晶片表面的抛光盘单元,加工区稳定加载电压且与装置绝缘的电气回路,抛光盘和工件盘能够独立回转的驱动机构,并且抛光盘可以往复移动、抛光压力可以可调加载。建立了PECMP装置的整机三维模型,通过静力学分析和模态分析,优化了抛光盘和龙门等关键部件结构。搭建了PECMP抛光装置,并进行了性能测试,实现了可施加的光照强度0~200 mW·cm^(−2),电压大小0~10±0.1 V,绝缘电阻150 MΩ,抛光盘转速10~100 r/min,工件转速10~200 r/min,抛光盘往复移动速度1~100 mm/s,压力加载范围0~200 N,满足2英寸GaN晶片的PECMP加工需求。

壳聚糖在铝低压力化学机械抛光中的钝化作用及抛光行为研究

为了满足铝等软金属低压力的抛光要求,往往采用引入钝化剂的方式增强抛光液的缓释性,从而提高抛光质量。但是传统的强钝化剂存在价格高、缓蚀效果过强、污染环境等问题。采用羧甲基壳聚糖(CMCS)代替传统的强钝化剂以达到弱缓蚀与低压力抛光的平衡作用。通过静态腐蚀、化学机械抛光(CMP)实验,研究了CMCS对铝片在弱碱性条件下的抛光效果的影响规律;通过Zeta电势及粒径分析研究了CMCS对抛光液硅溶胶稳定性的影响。实验结果表明,CMCS的加入可以有效降低铝片表面受到的化学腐蚀作用;同时质量分数为0.05%的CMCS还可以提高硅溶胶的分散性,防止磨料聚集对铝片表面造成侵蚀性划伤。采用XPS、电化学等实验表征手段研究了CMCS对铝片表面的缓蚀效果,验证了CMCS在铝片表面可以形成纳米吸附层起到界面型缓蚀剂的作用。