纳米氧化硅氧化铈复合磨粒的制备及其抛光性能研究

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1、上海大学硕士学位论文纳米氧化硅/氧化铈复合磨粒的制备及其抛光性能研究姓名：肖保其申请学位级别：硕士专业：化学工艺指导教师：雷红20080801上海大学硕上学位论文摘要随着先进电子技术的飞速发展，对产品加工精度和表面质量的要求越来越高。化学机械抛光(Chemicalmechanicalpolishing，简称CMP)技术几乎是迄今唯一可以提供全局平面化的表面精加工技术，可广泛用于集成电路芯片、计算机硬磁盘、微型机械系统(MEMS)、光学玻璃等表面的平整化。化学机械抛光液是CMP中关键的要素，而磨粒是化学机械抛光液中关键成分之一，

2、其性能直接影响抛光后材料的表面质量。目前，CMP中使用的磨料一般为Si02、A1203和Ce02等传统无机磨料，但单一的无机磨料往往导致不满意的抛光性能。CMP模拟试验研究结果表明，磨粒直接冲击表面会造成对表面的“硬”冲击，产生较大划痕和凹坑等微观缺陷。由于复合磨粒的特殊结构，具有比单一磨粒优越的特殊性能。结合Si02超细纳米粒子的良好单分散性特性和Ce02强化学活性特性，本文采用三种沉淀法对纳米Si02进行了表面改性。在纳米Si02表面包覆一层纳米Ce02，形成以Si02为核，Ce02为壳的纳米Si02／Ce02复合粒子。在

3、Si02表面改性包覆Ce02实验中，研究了不同的制备反应方法、投料滴加方式、反应时间、反应温度、Si02浆料浓度、Ce02包覆比例、原料CO(NH2)2溶液和(NH4)2Ce(N03)6溶液浓度和焙烧温度等因素对反应的影响。并采用XRD、XPS、TOF．SIMS和TG．DSC等对Si02／Ce02复合粒子进行表征，分析表明，Ce02成功包覆到了Si02粒子表面上，形成核／壳型纳米Si02／Ce02复合粒子。SEM、激光粒度测试和自然沉降试验等发现，改性后的纳米Si02／Ce02复合粒子分散性良好。进而，研究了Si02／Ce02

4、复合磨粒抛光液对数字光盘玻璃基片和计算机硬盘基片的化学机械抛光特性。测量了玻璃基片在不同抛光条件下的材料去除量和表面粗糙度，详细分析了抛光时间、抛光压力、抛光盘转速等工艺参数对抛光材料去除量和表面粗糙度的影响规律。最后，对其CMP机理进行了初步的分析推断。V上海人学硕士学位论文关键词：化学机械抛光(cMP)；纳米Si02／Ce02复合磨粒；玻璃基片；硬盘基片VI上海人学硕士学位论文ABSTRACTWiththefastdevelopmentoftheadvancedelectronictechnology，processing

5、precisionandsurfacequalityarebecomingmoreandmoreimportant．Astheonlyfinishmachiningtechniqueuptodateforsurfaceglobalplanarization，chemicalmechanicalpolishing(CMP)hasbeenwidelyusedforthemanufacturingofintegratedcircuits(IC)，harddisk，micro—electromechanicalsystems(MEMS

6、)，opticalglass，etc．SlurryisthekeyfactorinCMPprocess，andabrasiveparticleisthebasiccomponentofCMPslurry．ThechemicalpropertiesofabrasiveparticlearecrucialforadesiredCMPperformance．Atpresent，Si02，A1203andCe02particlesastraditionalinorganicabrasivesarewidelyusedinCMPslur

7、ries．ButthetraditionalinorganicabrasivesusedinslurriesoftenleadstoundesiredCMPperformance．IthasbeenprovedthatthenanoparticleimpactsduringCMPcanleadtonanodeformationordamagesinsub—surfacelayer．Inrecentyears，compositeparticlesasabrasivesinslurryhavebeenpaidmuchattenti

8、on．Thecompositeabrasiveslurryresultedinlessscratchingandbetterplanarity．Si02particlesCanbepreparedasmonodispersedsphereswithnarrowsizedist