硬脆材料（蓝宝石、微晶玻璃）晶片化学机械抛光研究

发布时间：2017-07-31 14:30

  本文关键词：硬脆材料（蓝宝石、微晶玻璃）晶片化学机械抛光研究

  更多相关文章： 化学机械抛光 微晶玻璃 A向蓝宝石 材料去除速率 表面粗糙度

【摘要】：第一章,概述了化学机械抛光技术与应用现状,综述了影响化学机械抛光结果的关键因素及机理。随后概述了硬脆材料(A向蓝宝石和微晶玻璃)的应用以及化学机械抛光现状。第二章,以纳米氧化铝为磨料对A向蓝宝石进行化学机械抛光,实验中考察了磨料浓度、磨料粒径、抛光时间、抛光压力以及NH_4F浓度等因素对A向蓝宝石的材料去除速率和表面粗糙度的影响。利用原子力显微镜(AFM)检测抛光后A向蓝宝石的表面粗糙度,系统分析抛光过程中各影响因素,优化了实验条件,结果表明:当抛光液中纳米氧化铝质量分数为1%、磨料粒径为50 nm、抛光时间为40 min、抛光压力为16.39 kPa、NH_4F质量分数为0.2%、pH=4.0时,抛光后材料去除速率为17.2 nm/min,表面粗糙度为21.11 nm。第三章,采用溶胶凝胶法制备掺氟纳米氧化铝,利用透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)、射线衍射物相分析仪和纳米粒度仪等对所制备粉体的形貌、相组成、元素组成和粒径分布进行表征,最后利用所制备的纳米氧化铝为磨料对微晶玻璃进行化学机械抛光。结果表面:所制备的氧化铝呈扁球状,在1100℃下煅烧2 h后,前驱体可完全转变成α-Al_2O_3,掺入氟元素后导致粉体的XRD的峰向左偏移。在对微晶玻璃进行化学机械抛光时,当纳米氧化铝中掺氟量为3%时,材料去除速率为89.3 nm/min,表面粗糙度为1.9 nm。第四章,利用纳米CeO_2为磨料研究磨料浓度、pH值、抛光液流量、抛光盘转速、表面活性剂种类和氟化铵浓度等因素对微晶玻璃化学机械抛光的影响,分析总结CeO_2在微晶玻璃化学机械抛光中的作用机理。结果表明:当CeO_2浓度为3%、抛光液流量为25 m L/min、抛光盘转速为100 r/min、pH=8.0、十二烷基硫酸钠浓度为0.01%,氟化铵浓度为0.7%时,抛光后微晶玻璃表面粗糙度最低为0.70nm,材料去除速率达到183.57 nm/min。第五章,以SiO_2为磨料研究络合剂种类及浓度、氧化剂种类、润滑剂种类及浓度对微晶玻璃化学化学机械抛光的影响。结果表明:当抛光盘转速为100 r/min、抛光液流量为25 m L/min、抛光压力为9.4 kPa、SiO_2质量分数为8%、pH=8.0、选用质量分数为0.2%的EDTA为络合剂、以质量分数为0.2%的丙三醇为润滑剂、氧化剂过硫酸铵质量分数为2%时,最终获得表面粗糙度为0.12 nm,材料去除速率为72.8 nm/min。
【关键词】：化学机械抛光 微晶玻璃 A向蓝宝石 材料去除速率 表面粗糙度
【学位授予单位】：安徽工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ164;TQ171.68
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-24
• 1.1 化学机械抛光概况9-11
• 1.1.1 化学机械抛光材料去除机理10-11
• 1.1.2 化学机械抛光研究现状11
• 1.2 化学机械抛光的影响因素11-18
• 1.2.1 抛光液酸碱度11
• 1.2.2 抛光压力11-12
• 1.2.3 抛光温度12
• 1.2.4 抛光垫12-13
• 1.2.5 抛光液组分13-17
• 1.2.6 抛光液流量17
• 1.2.7 抛光盘转速17
• 1.2.8 抛光时间17-18
• 1.3 抛光效果评价指标18-20
• 1.3.1 材料去除速率18
• 1.3.2 表面粗糙度18-20
• 1.4 硬脆材料（A向蓝宝石和微晶玻璃）化学机械抛光研究现状20-23
• 1.4.1 A向蓝宝石20-21
• 1.4.2 微晶玻璃21-23
• 1.5 本课题研究的内容23-24
• 第二章A向蓝宝石化学机械抛光研究24-34
• 2.1 前言24
• 2.2 实验部分24-25
• 2.3 结果与讨论25-33
• 2.3.1 Al_2O_3 Zeta电位分析25-26
• 2.3.2 Al_2O_3粒径对A向蓝宝石化学机械抛光的影响26-27
• 2.3.3 Al_2O_3浓度对A向蓝宝石化学机械抛光的影响27-28
• 2.3.4 抛光时间对A向蓝宝石化学机械抛光的影响28-29
• 2.3.5 抛光压力对A向蓝宝石化学机械抛光的影响29-31
• 2.3.6 氟化铵浓度对A向蓝宝石化学机械抛光的影响31-33
• 2.4 结论33-34
• 第三章 掺氟氧化铝的制备及其对微晶玻璃化学机械抛光研究34-45
• 3.1 前言34-35
• 3.2 实验35-36
• 3.2.1 材料与仪器35
• 3.2.2 实验方法35-36
• 3.3 结果与讨论36-44
• 3.4 结论44-45
• 第四章 二氧化铈抛光液对微晶玻璃化学机械抛光的研究45-54
• 4.1 前言45-46
• 4.2 实验46
• 4.2.1 抛光液的制备46
• 4.2.2 化学机械抛光实验46
• 4.3 结果与讨论46-53
• 4.3.1 二氧化铈浓度对微晶玻璃化学机械抛光的影响46-48
• 4.3.2 pH值对微晶玻璃化学机械抛光的影响48-49
• 4.3.3 抛光液流量对微晶玻璃化学机械抛光的影响49-50
• 4.3.4 抛光盘转速对微晶玻璃化学机械抛光的影响50-51
• 4.3.5 表面活性剂种类对微晶玻璃化学机械抛光的影响51-52
• 4.3.6 氟化铵浓度对微晶玻璃化学机械抛光的影响52-53
• 4.4 结论53-54
• 第五章 添加剂对微晶玻璃化学机械抛光的影响54-61
• 5.1 前言54
• 5.2 实验54-55
• 5.3 结果与讨论55-60
• 5.3.1 不同络合剂对微晶玻璃化学机械抛光的影响55-56
• 5.3.2 络合剂浓度对微晶玻璃化学机械抛光的影响56-57
• 5.3.3 氧化剂对微晶玻璃化学机械抛光的影响57-58
• 5.3.4 润滑剂对微晶玻璃化学机械抛光影响58-60
• 5.4 结论60-61
• 全文总结61-63
• 参考文献63-70
• 在学研究成果70-71
• 致谢71

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