藍(lán)寶石晶片化學(xué)機(jī)械拋光液的研制.pdf

1、藍(lán)寶石是一種集優(yōu)良的光學(xué)性能、物理性能和化學(xué)性能于一體的多功能氧化物晶體。單晶藍(lán)寶石具有很好的熱特性、耐磨性、電氣特性和介電特性，其硬度僅次于金剛石，達(dá)到莫氏9級(jí)，在高溫下仍具有較好的穩(wěn)定性，因此在光電子、通訊、國(guó)防等領(lǐng)域都具有廣泛的應(yīng)用。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，上述應(yīng)用領(lǐng)域?qū)λ{(lán)寶示晶體的加工精度和表面完整性要求越來越高，藍(lán)寶石的高效低損傷加工技術(shù)成為阻礙藍(lán)寶石工業(yè)應(yīng)用的主要障礙。而藍(lán)寶石晶體作為典型的難加工材料，目前還沒有非常成熟的高

2、效低損傷加工工藝。由于藍(lán)寶石器件在航天、軍事等方面具有十分重要的用途，因此藍(lán)寶石晶體加工技術(shù)在西方國(guó)家都極為保密?；瘜W(xué)機(jī)械拋光(CMP)是目前唯一能夠?qū)崿F(xiàn)晶片全局平面化的實(shí)用技術(shù)和核心技術(shù)。然而，由于其工藝的復(fù)雜性，人們對(duì)CMP機(jī)理以及拋光液的作用仍缺乏深入的認(rèn)識(shí)，許多方面還需要進(jìn)行深入地研究。在CMP過程中，拋光液對(duì)被加工表面具有化學(xué)腐蝕和機(jī)械研磨的雙重作用，對(duì)拋光效果產(chǎn)生重要影響，但目前仍存在諸如金屬離子污染、分散性差、材料去除率低

3、等問題。 本文以單晶藍(lán)寶石CMP拋光液配方為研究方向，在介紹和分析拋光液的材料去除原理和特點(diǎn)以及總結(jié)前人研究成果的基礎(chǔ)上，以提高拋光液的材料去除率、降低拋光液中金屬離子含量和改善拋光液分散性為目標(biāo)，進(jìn)行了拋光液配方選擇和優(yōu)化方面的理論和試驗(yàn)研究，找到了較好的拋光液成分和配方，研制出了性能良好的拋光液。首先通過對(duì)拋光工藝的研究，找到了影響拋光質(zhì)量的主要因素，并針對(duì)這些因素制定了拋光液成分選擇和配方優(yōu)化的試驗(yàn)方案。然后，分析了拋光液

4、各成分的作用原理，以ZYP200型研磨拋光機(jī)為試驗(yàn)平臺(tái)，進(jìn)行了拋光液成分選擇的單因素試驗(yàn)，通過試驗(yàn)選出了較適合單晶藍(lán)寶石拋光的納米磨料、無機(jī)堿、有機(jī)堿、分散劑以及表面活性劑等主要成分。接著，以單因素試驗(yàn)選出的主要成分為基礎(chǔ)，又進(jìn)行了工藝參數(shù)的優(yōu)化和配方優(yōu)化試驗(yàn)，研究了拋光過程中各參數(shù)和拋光液各成分含量對(duì)拋光效果的影響規(guī)律，得到了拋光效率較高，性能良好的拋光液。研究成果為提高拋光液的拋光質(zhì)量、材料去除率以及改善拋光液性能，提供了系統(tǒng)的研究