原子级光滑表面的制造技术与机理研究  

作　　者：潘国顺[1] 雒建斌[1] 路新春[1] 郭丹[1] 段芳莉[2] 徐进[1] 陈入领[3] 张伟[1] 胡元中[1] 

机构地区：[1]清华大学,北京市100084 [2]重庆大学,重庆市400030 [3]上海大学,上海市200444

出　　处：《数字制造科学》2011年第4期1-20,共20页

基　　金：中国国家重点基础研究发展计划（973计划）项目《高性能电子产品设计制造精微化、数字化新原理和新方法》（No.2003CB716201）

摘　　要：报告中国国家重点基础研究发展计划（973计划）项目《高性能电子产品设计制造精微化、数字化新原理和新方法》中有关于原子级光滑表面制造的基础研究中所取得的进展和阶段性成果。包括CMP的若干关键技术的突破，化学机械抛光的机理研究，CMP中纳米粒子行为的计算机模拟和实验研究。开展原子级光滑表面制造和化学机械抛光开展的实验研究，理论分析和计算机模拟。内容包括固体磨粒材料的选择，磨粒的表面修饰和分散，磨粒大小和含量的优化；抛光液中氧化剂，络合剂，缓释剂和其它化学助剂的作用机理；抛光压力速度等T艺参数的优化，抛光中纳米粒子的行为以及纳米团簇一硅基体碰撞过程的分子动力学模拟，纳米粒子与基体的冲击实验，抛光过程和二相流动中纳米粒子运动的荧光跟踪观察等。研究结果表明，抛光液中的固体磨粒对抛光中的材料去除和高质量表面的形成具有重要的贡献。减小颗粒的粒径一般有利于改善表面质量，但关键是保证粒子的大小均匀，因为大颗粒容易造成表面划痕或缺陷。通过对固体磨粒的含量和大小尺寸的优化，可以获得高质量的抛光表面、同时保证较高的抛光去除速率。除了固体磨粒外．抛光液中还包含氧化剂，络合剂，缓释剂，以及多种化学助剂。氧化剂与抛光工件表面发生化学反应形成软质钝化层，以便通过抛光垫和磨粒的机械作用加以去除，形成“氧化一去除一氧化”的材料去除循环。但钝化层的形成阻碍了氧化反应过程的继续发展，络合剂的作用是与氧化反应产物形成流动性较好的络合物，从而增加了钝化层的化学活性，使氧化反应和材料去除得以继续发展。高品质的抛光液的研制取决与对抛光液中各种化学成分的精心调配和长期的潜心试验。我们在计算机磁头，磁盘基片�

关 键 词：先进电子制造 化学机械抛光 纳米粒子行为 抛光液 材料去除机理 摩擦学 分子动力学模拟 非晶化相变 

分 类 号：TQ320.663[化学工程—合成树脂塑料工业]