抛光技术之电化学机械

抛光技术之电化学机械
抛光技术之电化学机械

抛光技术之电化学机械

模具是工业生产中的重要工艺装备,是工业产品批量生产的有效工具。目前模具的成型工艺,采用铣削、电火花、线切割、电铸等方法已经普及。但是加工出来的模具表面光洁度只有▽5至▽6,采用高水平的电加工机床也只能达到▽9至▽10级,有更先进的设备加工能基本达▽12以上,但它的机床设备昂贵并加工时间要数几倍。所以,抛光是制造型腔模具的一道重要工序。它的成本占模具成本的5%~30%,急需使用的模具往往在抛光时间跟不上要求。电化学机械抛光,同时结合SD1型独有的液体抛光技术,应用于各种复杂形状的金属模具的零件,收到了极佳效果。这项抛光技术得到北京市模具行业专家的一致好评。专家们认为这项抛光技术填补了国内空白,抛光效率高,效果好,型腔达到镜面要求,缩短模具制造周期,比手工抛光效率高十倍以上,解决了异型面、勾糟的抛光难关,为模具制造者带来了福音。

1、电化学机械抛光的原理

化学抛光是利用金属电化学阳极溶解原理进行修磨抛光。将电化学预抛光和机械精抛光有机的结合在一起,发挥了电化学和机构两类抛光特长。它不受材料硬度和韧性的限制,可抛光各种复杂形状的工件。其方法与电解磨削类似。导电抛光工具使用金钢石导电锉或石墨油石,接到电源的阴极,被

抛光的工件(如模具)接到电源的阳极。

2、用途

电修磨抛光机可用来修磨抛光各种复杂开头的零件和模具,不受材料的硬度所限制。

(1)经电火花加工后的型腔模具,基表层产生由溶化层和热影响层组成的硬化层硬度高达60~70HRC。钳工手工打磨非常困难。电修磨抛光能有效地去除这层“硬化层”,并将原表现为Ra4~7um的粗糙度改善为Ra0.35~0.6um,生产率为每平方厘米3分钟左右。

(2)用它来修磨抛光复杂形状,特别是模具的窄缝、沟糟、角部、根部以及内孔等能明显地提高劳动生产率。

(3)用机械方法加工的各种注塑模具,其型面经锉刀、砂纸等打磨后残剩的很多划痕,用电修磨方法可迅速抛光划痕,获得无任何条纹的光滑表面,可提高注塑制品的外观质量。

(4)用它来修磨抛光各种复杂形状的金属零件并不受材料硬度所限制。它可修磨G类T类硬质合金和钢基硬质合金的各种粉末冶金制品。将原表面在▽4提高到▽7左右。修磨抛光磁钢可以从原表面▽4提高至▽8左右。修磨抛光各类淬火钢和各种模具钢可从▽4~▽5提高到▽7~▽9。

(5)电修磨也可用来去除不锈钢和耐热合金复杂形状或薄壁零件机械加工后残剩的毛刺,并将其锐边倒平,提高表面光洁度。

(6)电解抛光在其表面产生一种极薄的一小层黑膜,再用8000~2000转/min的多功能软轴机械抛光器夹上适当的毡轮,略涂一点绿油膏进行表面抛光,即可产生光亮的表面。其光洁度还可提高二级以上。另外这种机械软轴手柄可夹上相应的工具进行钻、铣、磨、雕、切、抛光等作业,使用十分灵活方便。

3、使用方法

利用国前DMP-12型电化学机械修磨抛光机。修磨抛光使用220V单相电源,输出电压0~30V无级可调,最大输出电流可达20A。设有电解液喷吸自动循环系统,水流量大小可调。

(1)将500g/包SD1型电解液晶体溶解在5000g自来水中(1:10)注意要整包一次性冲溶,不能分零调溶,充分搅均后倒入电解液控制循机箱的防腐槽内。

(2)把输出脉动电源的正极接到预抛光工件上(接触有磁钢自动吸住,把负极接到工作手柄上,有鳄鱼夹自动夹住),根据被抛工件的形状选择基本相似的造金钢石导电锉或导电石墨油石。

(3)按上开机电源,再按喷液开关,电解液即从导电锉中心小孔喷出,然后轻轻接触被抛工件或模具上作往复移动或打小孤圈运动。电流一般调节在7~8A。这样工件就产生阳极溶解,淬火高炭钢的什锦锉钢齿仅需几十秒钟就能抛得光亮而平整。

(4)电修麻抛光的去除量为加工电流和加工时间成正比。在一定的加工电流下,抛光时间较长表面粗糙度改善也较好。加工面积3cm2原始表面粗糙度Ra5~7um的T8试样为例:大量试验和生产实践表明对于▽4~▽5的电火花加工表面,经过1min/cm2左右的电化学修磨抛光,硬化层已基本去除。但要提高到▽8左右必须3min/cm2左右。

4、注意事项

(1)防止在无液情况下将导电锉与工件通电接触,以免烧伤导电工具。(国产机有保护模具、工具自动跳闸装置,一般电流超过15A机器会自动关机)。

(2)电修磨抛光时,不能如普通机床、机械打磨抛光一样用力,只要轻轻接触往复或孤圈移动,运动速度不宜过快,压力不要过大,否则反而要抛出划痕来,抛光各区域经过的时间应大致相同,千万不能停留在一个部位致使区域形成凹坑。

(3)在小间隙处进行电解抛光时,要将加工间隙拉大进行冲刷,从而使电解液得以充分更新,解决小间隙加工时排除电解产物、排热等问题。在凹型腔中加工时电解液不流失,要把吸管接近抛光区域及时把液体吸回,这样可防止二次电解或可观察加工部位情况。

(4)电解液循环系统是一种特种工艺设计。气泵把真空箱内空气抽掉,逼使液体随管道回真空箱。真空箱存水是有限的,要气泵停吸后,水才会慢慢回入储液箱。所以操作时要看盆内有水存就抽,没有水就停,要在较频繁的情况下进行。不然等大量的水积满操作盆后再长时间吸水,真空箱存水位接近吸水管,那液体就经过气泵在排气锭的喷出,影响机箱卫生,同时因气泵受湿易产生漏电现象,缩短机器使用寿命和操作安全。

(5)抛光操作用金钢石导电锉或导电石墨油石一定要按规定接至脉动电源的负极,极性接错很快会腐蚀导电工具。

(6)电解液配方。电化学抛光的基本原理是电解作用,这旨阳极溶解的一个独特过程,其主要目的是整平零件表面,使其粗糙度降低并具有光亮表面。各种材质的抛光效果关键在于选择合适的电解液及相应的工艺参数。据有关资料统计,适用于单一金属村质电化学抛光的电解液有百余种配方。电解液虽然种类繁多,但真正有生产实用价值的并不多。由苏州电加工机床研究所孙炳华工程师研制的SD1型电解液抛光

效果较为理想。溶液基本万分无毒、无污染,是一种中性盐类。该电解液使用寿命长,可循环使用,且范围广、节能、省电、省时、抛光成本低廉、配方药品易购、易保管、不变质。

(7)熟练的操作技术是抛光模具的关键。电化学抛光在表面会生成氧化膜(称黑膜),使其电流效率降低,其电流效率不是常数,它随加工电流密度而变。市场上的模具型腔是五花八门,千变万化的,它不是专门一个平面或一个圆可以机械化。所以视模具型腔手持掌握。加工表面各点因加工间隙不同导致电流密度不同,其阳极溶解的电流效率也随之不同。间隙大电流密度低,加工表面处于似抛或半抛状态,金属去除量小。相反间隙小,电流密度高,阳极溶解大幅度提高,金属去除量大。但过重压毫无间隙或掌握不当产生局部短路,机器有认别能力只好自动关机了。排除不当操作,再按上开关,即又正常使用。所以如想抛光理想的模具,只要掌握得好,平的还是平的,圆的还是圆的。如操作者工具头浮浮触触,那就抛光的模具表面就会不够理想了。

一体化电化学综合创新实验装置-高中化学实验说课稿

《让创新点亮课堂——一体化电化学综合创新实验装置》 厦门实验中学邹标赵丽佳 一、使用教材 本次说课内容是一节复习课,选自鲁科版高中化学选修4《化学反应原理》第一章第3节电化学的相关内容。 二、实验仪器 一体化电化学综合创新实验装置、烧杯、石墨电极。 三、实验创新点 1.通用性利用自主研发的一体化电化学综合创新实验装置能够用这一套装置完成课本上所有的有关电化学的实验。实现仪器的多功能性。 2.趣味性本装置为增加实验的趣味性,加入了小灯泡和音乐卡,激发学生学习的兴趣。 3.简约性整个操作简单方便节省时间。 4.直观性指针指示电流、数字显示电压,读数非常直观。 四、实验原理/实验设计思路 本节课是一节复习的实验探究课,学生对于原电池、电解池的反应原理理解的不够系统,学生主要是机械的记忆。教材上没有关于燃料电池的实验,只给了燃料电池的结构示意图。不够直观、比较抽象学生不容易理解。本节课利用自制的一体化电化学综合实验装置,能够更加直观、便捷、多功能。通过一体化电化学综合实验装置让学生亲自动手做有关的电化学实验,为学生学习电化学反应原理创设实验情景,帮助学生学习和理解反应原理。 五、实验教学目标 1.对原电池特别是燃料电池有深入的认识和理解。 2.通过实验提高学生的观察能力、动手能力和综合能力。 3.通过积极实验的探究,培养学生的创新能力。 六、实验教学内容 1.电解饱硫酸钠溶液和氢氧燃料电池。 2 .电解饱和氯化钠溶液和氢氯燃料电池。 3.甲醇燃料电池实验。 4.金属镁过氧化氢隔膜实验 5.水果电池实验。 七教学过程 1.介绍一体化学电化学综合创新实验装置 本套装置主要是由两个部分组成。左侧的部分是化学反应单元,这两根石墨电极上刻上螺旋槽,便于吸附更多气体。右侧为检测单元。检测单元又可以分为三个部分,最左边的是一个电流计,右边的是两个电压表。中间的电压表主要是电源的电压,最右边的电压表是测原电池的电压。最下边的两组接口分别是电源的输出端口和原电池的输出接口。整个装置可以看作是一个电源、电流表、电压表、电解池的整合体。

电化学原理与方法课程中下半学期课程复习题 (1)剖析

1请你简要论述一下,电化学研究方法中,暂态测量技术有哪些?以及暂态研究技术的应用有哪些? 暂态测量技术有哪些? 暂态测量方法的种类 ①按极化或控制的幅度分( 幅度:电极极化的幅度,界面电位变化量) a. 大幅度暂态测量(研究电极过程) |Δφ|>10 mV ( 大幅度) b. 小幅度暂态测量(用于测定参数Rr、RL、C d) |Δφ|<10 mV(小幅度) ②按控制方式分: a. 控制电流法暂态测量 b. 控制电位法暂态测量 控电流法:单电流阶跃;断电流;方波电流;双脉冲电流 控电位法:阶跃法、方波电位法等;线性扫描(单程线性扫描,连续三角波扫描);脉冲电位(阶梯伏安,常规脉冲,差分脉冲,方波伏安) [从电极极化开始到各个子过程(电化学反应过程、双电层充电过程、传质过程和离子导电过程)做出响应并进入稳态过程所经历的不稳定的,变化的“过渡阶段”,称为暂态.] [电化学暂态测试技术也称为电化学微扰测试技术,即用指定的小幅度电流或电压讯号加到研究电极上,使电极体系发生微弱的扰动,同时测量电极参数的响应来研究电极反应参数] 暂态研究技术的应用? 暂态技术提供了比稳态技术更多的信息,用来研究电极过程动力学,测定电极反应动力学参数和确定电极反应机理,而且还可将测量迁越反应速率常数的上限提高2~3个数量级,有可能研究大量快速的电化学反应。暂态技术对于研究中间态和吸附态存在的电极反应也特别有利。暂态技术中测得的一些参量,例如双电层电容、欧姆电阻、由迁越反应速率常数决定的迁越电阻等,在化学电源、电镀、腐蚀等领域也有指导意义。 2.请你谈谈电化学测量中要获得电化学信号需要哪些电极以及设备,它们分别的作用是什么? 一、需要①参比电极:参比电极的性能直接影响着电极电势的测量或控制的稳定性。 ②盐桥:当被测电极体系的溶液与参比电极的溶液不同时,常用盐桥把研究电极和参比电极连接起来。盐桥的作用主要有两个,一个是减小接界电势,二是减少研究、参比溶液之间的相互污染。

电化学组合装置及介绍

电化学组合装置专题分析 将原电池和电解池结合在一起,综合考查化学反应中的能量变化、氧化还原反应、化学实验和化学计算等知识,是高考试卷中电化学部分的重要题型。该类题目的考查内容通常有以下几个方面:电极的判断、电极反应式的书写、实验现象的描述、溶液中离子的移动、pH 的变化以及电解质溶液的恢复、运用电子守恒处理相关数据等。 解答该类试题,透彻理解电化学原理是基础,准确判断电池种类是关键,灵活利用电子守恒是处理数据的法宝。具体可按以下三个步骤进行: 第一步:多池串联装置中电池类型的判断 (1)直接判断: 非常直观明显的装置,如燃料电池、铅蓄电池等在电路中,则其他装置为电解池。如下图中,A为原电池,B为电解池。 (2)根据电池中的电极材料和电解质溶液判断: 原电池一般是两种不同的金属电极或一个为金属电极另一个碳棒做电极;而电解池则一般都是两个惰性电极,如两个铂电极或两个碳棒。原电池中的电极材料和电解质溶液之间能发生自发的氧化还原反应,电解池的电极材料一般不能和电解质溶液自发反应。如下图中,B为原电池,A为电解池。 (3)根据电极反应现象判断: 在某些装置中根据电极反应或反应现象可判断电极,并由此判断电池类型,如图。 若C极溶解,D极上析出Cu,B极附近溶液变红,A极上放出黄绿色气体,则可知乙是原电池,D是正极, C是负极;甲是电解池, A是阳极,B是阴极。B、D极发生还原反应,

A、C极发生氧化反应。 第二步:利用相关概念进行分析判断 在确定了原电池和电解池后,利用有关概念作分析和判断,如电极的判断、电极反应方程式的书写、实验现象的描述、溶液中离子的移动方向、pH的变化及电解质溶液的恢复等。只要按照各自的规律分析即可。 第三步:串联装置中的数据处理 原电池和电解池综合装置的有关计算的根本依据就是电子转移的守恒,分析时要注意两点:①串联电路中各支路电流相等;②并联电路中总电流等于各支路电流之和。在此基础上分析处理其他各种数据。 上图中,装置甲是原电池,装置乙是电解池,若电路中有0.2 mol 电子转移,则Zn极溶解6.5 g,Cu极上析出H22.24 L(标准状况),Pt极上析出Cl20.1 mol,C极上析出Cu 6.4 g。甲池中H+被还原,产生H2,负极Zn氧化生成ZnSO4溶液,pH变大;乙池中是电解CuCl2溶液,由于Cu2+浓度的减小使溶液pH微弱增大,电解后再加入适量CuCl2固体可使溶液复原。 【典例解析】 1.烧杯A中盛放0.1 mol/L的H2SO4溶液,烧杯B中盛放0.1 mol/L的CuCl2溶液(两种溶液均足量),组成的装置如图所示。下列说法不正确的是( ) A.A为原电池,B为电解池 B.A为电解池,B为原电池 C.当A烧杯中产生0.1 mol气体时,B烧杯中产生气体的物质的量也为0.1 mol D.经过一段时间,B烧杯中溶液的pH增大 解析:选B 构成A装置的是活泼性不同的两电极,两电极均浸在电解质溶液中,两极形成了闭合回路,所以A装置为原电池装置,且A装置为B装置提供电能。A装置中的电极反应式:正极:2H++2e-===H2↑,负极:Fe-2e-===Fe2+。B装置中的电极反应式:阴极:Cu2++2e-===Cu,阳极:2Cl--2e-===Cl2↑。装置B是电解氯化铜溶液,铜离子浓度减小,

CMP化学机械抛光Slurry的蜕与

CMP Slurry的蜕与进 岳飞曾说:“阵而后战,兵法之常,运用之妙,存乎一心。”意思是说,摆好阵势以后出战,这是打仗的常规,但运用的巧妙灵活,全在于善于思考。正是凭此理念,岳飞打破了宋朝对辽、金作战讲究布阵而非灵活变通的通病,屡建战功。如果把化学机械抛光(CMP,Chemical Mechanical Polishing)的全套工艺比作打仗用兵,那么CMP工艺中的耗材,特别是slurry的选择无疑是“运用之妙”的关键所在。 “越来越平”的IC制造 2006年,托马斯?弗里德曼的专著《世界是平的》论述了世界的“平坦化”大趋势,迅速地把哥伦布苦心经营的理论“推到一边”。对于IC制造来说,“平坦化”则源于上世纪80年代中期CMP技术的出现。 CMP工艺的基本原理是将待抛光的硅片在一定的下压力及slurry(由超细颗粒、化学氧化剂和液体介质组成的混合液)的存在下相对于一个抛光垫作旋转运动,借助磨粒的机械磨削及化学氧化剂的腐蚀作用来完成对工件表面材料的去除,并获得光洁表面(图1)。 1988年IBM开始将CMP工艺用于4M DRAM器件的制造,之后各种逻辑电路和存储器件以不同的发展规模走向CMP。CMP将纳M粒子的研磨作用与氧化剂的化学作用有机地结合起来,满足了特征尺寸在0.35μm以下的全局平坦化要求。目前,CMP技术已成为几乎公认的惟一的全局平坦化技术,其应用范围正日益扩大。 目前,CMP技术已经发展成以化学机械抛光机为主体,集在线检测、终点检测、清洗等技术于一体的CMP技术,是集成电路向微细化、多层化、薄型化、平坦化工艺发展的产物。同时也是晶圆由200mm向300mm乃至更大直径过渡、提高生产率、降低制造成本、衬底全局平坦化所必需的工艺技术。 Slurry的发展与蜕变 “CMP技术非常复杂,牵涉众多的设备、耗材、工艺等,可以说CMP本身代表了半导体产业的众多挑战。”安集微电子的CEO王淑敏博士说,“主要的挑战是影响CMP工艺和制程的诸多变量,而且这些变量之间的关系错综复杂。其次是CMP的应用范围广,几乎每一关键层都要求用到CMP进行平坦化。不同应用中的研磨过程各有差异,往往一个微小的机台参数或耗材的变化就会带来完全不同的结果,slurry的选择也因此成为CMP工艺的关键之一。” CMP技术所采用的设备及消耗品包括:抛光机、slurry、抛光垫、后CMP清洗设备、抛光终点检测及工艺控制设备、废物处理和检测设备等。其中slurry和抛光垫为消耗品。Praxair的研发总监黄丕成博士介绍说,一个完整的CMP工艺主要由抛光、后清洗和计量测量等部分组成。抛光机、slurry和抛光垫是CM

电解抛光技术(优.选)

影响电解抛光效果的主要因素: 一、电解抛光电解液,电解液选用的合理与否是直接影响电解抛光效果的最基本因素之一。 1扩散系数小,黏度大。 2易与溶解下来的金属离子形成扩散速度更 小的多核聚合配合物。本身是一种黏膜稠的酸。 二、电解抛光电流密度和电压,通常应控制在极限扩散电流控制区,中阳极极化曲线的平坦区。 1低于此区的电流密度时,表面会出现腐蚀。2高于此电流密度区时,因有氧气析出,表面易出现气孔、麻点或条纹。 3平坦区不是固定不变的,它会随温度、配位剂的浓度和添加剂的种类而变化。 三、温度,温度对阳极极化曲线的影响曲线。1电解液温度升高,极限扩散电流逐渐增大,当温度高于90度时,表面抛光的起始电流密度大,阳极铜片的溶解速度过快,因而铜片表面易生成点状或条状腐蚀。 2当电解液温度低于60度时,传质过程慢,抛光的起始电流密度太低,阳极铜片的溶解速度慢,溶解下来的离子不能很快地扩散开来,容易在阳极表面形成CU和HEDP的多核配合物,使用权铜片表面出现沉淀物膜槿麻点。 四、抛光时间。1被抛光零件的材质及其表面的预处理程度。2阳、阴极间的距离。 3电解液的抛光性能及温度。 4电抛光过程使用的阳极电流密度的大小及槽电压的高低。 5工艺上对抛光表面光亮度的要求等。 五、阳极、阴极极间距离。 1便于调整电流密度到工艺规范,并尽量使抛光件表面的电流密度分布得均匀一致些。 2尽量减少不必要的能耗,因电解液浓度高、电阻大、耗电量较大。 3阴极产生的气体搅拌是否已破坏了黏液层,降低了抛光效果。 六、抛光前工件表面状态及金相组织。 1被抛光工件表面的金相组织越均匀,越细密,(如纯金属)越有利于抛光过程的进行,而且抛光效果也越好。 2被抛光工件的材料为合金,特别是多组分合金时,抛光工艺的控制比较麻烦。 3当被抛光工件的金相组织不均匀,特别是含有非金属万分时,就会使电抛光体系呈现出不一致的电化学敏感性。 4工件在抛光前表面处理得越干净越细密,越有利于电抛光过程的进行,越容易获得预期的抛光效果。

化学抛光技术简介及应用

化学抛光技术简介及应用 零件内通道相交处粗糙并带有毛刺一直令人头痛问题。电化学去毛刺解决这些问题好方法。这一技术用成形工装,对工件选定部位进行加工,接通电流电解液工件工装之间通过,瞬间溶解毛刺,去毛刺同时,内通道相交处产生均匀、精确倒圆边角。加工时间一般10秒到30秒之间。大多数工件采用多个电极头工装,可以达到更高工作效率。去除量取决于工件(正极)工装(负极)之间电流量大小。电极头通常设计成与工件表面相对称形状。对金属材料制成零件自动地、有选择地完成去毛刺作业。它可广泛用于气动、液压、工程机械、油嘴油泵、汽车、发动机等行业不同金属材质泵体、阀体、连杆、柱塞针阀偶件等零件去毛刺加工。 电化学去毛刺一种有特色,效率高生产技术,适宜加工各种金属零件,用以去毛刺,成形机加工,边角倒圆、精整。铸造、锻造、机加工,或电火花加工零件都可以用电化学方法抛光。去除量0.01mm到0.5mm之间。一般情况,光洁度可改善5到10个数量级。抛光后产品表面均匀光滑,而且镜样闪亮。 电化学抛光典型应用包括:有高纯净度要求零件;人体手术植入件;瓶模;以及各种各样不锈钢零件。如:电解加工柴油机喷油嘴零件时,孔处加工出一个壁面光滑定量空腔,同时对交叉孔道、边角倒圆。 美国电解自动去毛刺设备,具有一小时能加工成百件产品能力。电化学去毛刺自动系统上加工汽车用安全气囊装置上壳体,每个壳体上共有48个小孔,8个壳体同时加工,10秒钟以内完成所有孔去毛刺加工。 抛光制造型腔模具一道重要工序。它成本占模具成本5%~30%,急需使用模具往往抛光时间跟不上要求。电化学机械抛光,同时结合SD1型独有液体抛光技术,应用于各种复杂形状金属模具零件,收到了极佳效果。 电化学去毛刺原理 化学抛光利用金属电化学阳极溶解原理进行修磨抛光。将电化学预抛光机械精抛光有机结合一起,发挥了电化学机构两类抛光特长。它不受材料硬度韧性限制,可抛光各种复杂形状工件。其方法与电解磨削类似。导电抛光工具使用金钢石导电锉或石墨油石,接到电源阴极,被抛光工件(如模具)接到电源阳极。 电修磨抛光机可用来修磨抛光各种复杂开头零件模具,不受材料硬度所限制。 经电火花加工后型腔模具,基表层产生由溶化层热影响层组成硬化层硬度高达60~70HRC。钳工手工打磨非常困难。电修磨抛光能有效地去除这层“硬化层”,并将原表现为Ra4~7μm粗糙度改善为Ra0.35~0.6μm,生产率为3min/cm3左右。 用它来修磨抛光复杂形状,特别模具窄缝、沟糟、角部、根部以及内孔等能明显地提高劳动生产率。

最新高中化学实验装置图汇总

人教版高中化学实验装置图汇总(必修一) 章节名 称实验名称实验原理 实验装置仪器药品清单备注 第一章第一节: 化学实验基本方法过滤 固体与液体混合 物的分离 仪器:漏斗、烧 杯、玻璃板、铁 架台(带铁圈)、 滤纸 药品:固液混合 物 操作要 点:“一 贴二低 三靠”蒸发 分离溶剂中的溶 质 仪器:蒸发皿、 酒精灯、玻璃 棒、铁架台 药品:食盐水溶 液 注意: 蒸发过 程中要 不断搅 拌,在 加热至 有大量 固体析 出时要 用余温 加热 蒸馏 混合物中各组分 的沸点不同 仪器:蒸馏烧 瓶、酒精灯、铁 架台、冷凝管、 锥形瓶 药品:液体混合 物 加热前 一定要 检验装 置的气 密性 萃取 物质在互不相容 的溶剂里的溶解 度不同,用一种溶 剂把物质从它与 另一种溶剂所组 成的溶液里提取 出来 分液漏斗、烧 杯、铁架台(带 铁圈) 进行分 液操作 之前一 定要进 行检漏

第一章 第二节:化学计量在实验中的应用配制一定 量浓度的 溶液 C=n/V 仪器:容量瓶、 量筒、烧杯、玻 璃棒、胶头滴 管、托盘天平 药品:氯化钠固 体、蒸馏水 容量瓶 在使用 之前一 定要检 漏 第二章 第一节:物质的分类丁达尔效 应 当一束光线透过 胶体,从入射光的 垂直方向可以观 察到胶体里出现 的一条光亮的“通 路” 仪器:激光笔、 烧杯 药品:某种胶体 第三章 第一节:金属的化学性 质加热金属 钠 钠受热后,与氧气 剧烈反应,发出黄 色火焰,生成一种 淡黄色固体,过氧 化钠 仪器:小刀、铁 架台(带铁圈)、 酒精灯药品: 金属钠 注意安 全 金属钠和 水的反应 活泼金属和水的 剧烈反应 仪器:小刀、烧 杯 药品:蒸馏水、 金属钠、酚酞 注意观 察实验 现象 铝与盐酸 和氢氧化 钠溶液的 反应 铝是两性金属,既 能和酸反应又能 和碱反应 仪器:试管、架 子 药品:盐酸溶 液、氢氧化钠溶 液 注意检 查生成 的气体 第三章 第二节:几种重要的金属化合 物过氧化钠 和水的反 应 过氧化钠可以与 水反应生成氧气 仪器:试管、火 柴 药品:过氧化 钠、蒸馏水、 注意检 验生成 的气体

化学机械抛光工艺(CMP)全解

化学机械抛光液(CMP)氧化铝抛光液具体添加剂 摘要:本文首先定义并介绍CMP工艺的基本工作原理,然后,通过介绍CMP系统,从工艺设备角度定性分析了解CMP的工作过程,通过介绍分析CMP工艺参数,对CMP作定量了解。在文献精度中,介绍了一个SiO2的CMP平均磨除速率模型,其中考虑了磨粒尺寸,浓度,分布,研磨液流速,抛光势地形,材料性能。经过实验,得到的实验结果与模型比较吻合。MRR 模型可用于CMP模拟,CMP过程参数最佳化以及下一代CMP设备的研发。最后,通过对VLSI 制造技术的课程回顾,归纳了课程收获,总结了课程感悟。 关键词:CMP、研磨液、平均磨除速率、设备 Abstract:This article first defined and introduces the basic working principle of the CMP process, and then, by introducing the CMP system, from the perspective of process equipment qualitative analysis to understand the working process of the CMP, and by introducing the CMP process parameters, make quantitative understanding on CMP.In literature precision, introduce a CMP model of SiO2, which takes into account the particle size, concentration, distribution of grinding fluid velocity, polishing potential terrain, material performance.After test, the experiment result compared with the model.MRR model can be used in the CMP simulation, CMP process parameter optimization as well as the next generation of CMP equipment research and development.Through the review of VLSI manufacturing technology course, finally sums up the course, summed up the course. Key word: CMP、slumry、MRRs、device 1.前言 随着半导体工业飞速发展,电子器件尺寸缩小,要求晶片表面平整度达到纳米级。传统的平坦化技术,仅仅能够实现局部平坦化,但是当最小特征尺寸达到

电化学实验装置

直流电源,阴极石墨电极、阳极石墨电极、电流表(500mA)、电量表(20A), 电极区和污泥区的交界面采用复合微孔滤膜(孔径0.45μ,上海市新亚净化器件厂)隔 5.6.1 试验设计和条件介绍 试验中将外加电场的电压强度控制在36v。试验电极均为石墨电极,为了尽可能减少外部环境对试验结果的干扰,阳极区和阴极区内的电解液均为去离子水,污泥区填入一定量的污泥(13.3g/L),其液面高度与两电极区内超纯水的液面相当,避免由于液面高差产生的渗流对试验的影响。电极区和污泥区的交界面采用复合微孔滤膜(孔径0.45μ,上海市新亚净化器件厂)隔开。控制通电时间并记录各时间段内污泥区和两电极区内的pH 变化,观察随通电时间对系统电流强度的影响。每隔一段时间对阳极区电解液、阴极区电解液、污泥区通电污泥分别取样。

2.1.4 电解氧化污泥装置 电化学氧化污泥的实验在自制的同心圆式电解槽中进行,电解槽为500 mL 的烧杯,以网状RuO2/Ti 材料作为电极板,阳极板面积为7cm×26cm2,铜网阴极板面积为7cm×19.7cm,极板间距为1 cm,电解槽置于磁力搅拌器上,通过直流稳压电源控制反应需要的电压。实验装置示意图如图2-1 所示,电解装置实物图如图2-2所示。

作为催化电极基体,一般应具备以下几个条件: (l)具有良好的导电性;(2)耐腐蚀性强;(3)机械强度和加工性能良好;(4)寿命长,费用低" 满足对电催化的特殊要求: (l)高度的物理稳定性和化学稳定性"(2)具有一定的抗中毒能力,不会因中间产物或杂质作用而中毒,从而失去活性"(3)很高的导电率,为电子的传输提供一个稳定的!不至于引起严重电压降的通道"(4)制备方法要简单易操作,成本低廉"(5)电催化涂层和基体附着力强,不易剥蚀和磨损" 常用的钦基涂层电极有钦基二氧化锰电极(Ti/MnO:)!钦基二氧化铅电极(Ti/Pbo2), 控温式磁力搅拌器WCJ-802 江苏省泰县分析仪器厂

化学机械抛光液配方组成,抛光液成分分析及技术工艺

化学机械抛光液配方组成,抛光原理及工艺导读:本文详细介绍了化学机械抛光液的研究背景,机理,技术,配方等,需要注意的是,本文中所列出配方表数据经过修改,如需要更详细的内容,请与我们的技术工程师联系。 禾川化学专业从事化学机械抛光液成分分析,配方还原,研发外包服务,提供一站式化学机械抛光液配方技术解决方案。 1.背景 基于全球经济的快速发展,IC技术(Integrated circuit, 即集成电路)已经渗透到国防建设和国民经济发展的各个领域,成为世界第一大产业。IC 所用的材料主要是硅和砷化镓等,全球90%以上IC 都采用硅片。随着半导体工业的飞速发展,一方面,为了增大芯片产量,降低单元制造成本,要求硅片的直径不断增大;另一方面,为了提高IC 的集成度,要求硅片的刻线宽度越来越细。半导体硅片抛光工艺是衔接材料与器件制备的边沿工艺,它极大地影响着材料和器件的成品率,并肩负消除前加工表面损伤沾污以及控制诱生二次缺陷和杂质的双重任务。在特定的抛光设备条件下,硅片抛光效果取决于抛光剂及其抛光工艺技术。 禾川化学技术团队具有丰富的分析研发经验,经过多年的技术积累,可以运用尖端的科学仪器、完善的标准图谱库、强大原材料库,彻底解决众多化工企业生产研发过程中遇到的难题,利用其八大服务优势,最终实现企业产品性能改进及新产品研发。 样品分析检测流程:样品确认—物理表征前处理—大型仪器分析—工程师解谱—分析结果验证—后续技术服务。有任何配方技术难题,可即刻联系禾川

化学技术团队,我们将为企业提供一站式配方技术解决方案! 2.硅片抛光技术的研究进展 20世纪60年代中期前,半导体抛光还大都沿用机械抛光,如氧化镁、氧化锆、氧化铬等方法,得到的镜面表面损伤极其严重。1965年Walsh和Herzog 提出SiO2溶胶-凝胶抛光后,以氢氧化钠为介质的碱性二氧化硅抛光技术就逐渐代替旧方法,国内外以二氧化硅溶胶为基础研究开发了品种繁多的抛光材料。 随着电子产品表面质量要求的不断提高, 表面平坦化加工技术也在不断发展,基于淀积技术的选择淀积、溅射玻璃SOG( spin-on-glass) 、低压CVD( chemical vapor deposit) 、等离子体增强CVD、偏压溅射和属于结构的溅射后回腐蚀、热回流、淀积-腐蚀-淀积等方法也曾在IC艺中获得应用, 但均属局部平面化技术,其平坦化能力从几微米到几十微米不等, 不能满足特征尺寸在0. 35 μm 以下的全局平面化要求。 1991 年IBM 首次将化学机械抛光技术( chemical mechanical polishing , 简称CMP)成功应用到64 Mb DRAM 的生产中, 之后各种逻辑电路和存储器以不同的发展规模走向CMP, CMP 将纳米粒子的研磨作用与氧化剂的化学作用有机地结合起来, 满足了特征尺寸在0. 35微米以下的全局平面化要求。CMP 可以引人注目地得到用其他任何CMP 可以引人注目地得到用其他任何平面化加工不能得到的低的表面形貌变化。目前, 化学机械抛光技术已成为几乎公认为惟一的全局平面化技术,逐渐用于大规模集成电路(LSI) 和超大规模集成电路(ULSI) ,可进一步提高硅片表面质量,减少表面缺陷。

电解抛光工艺

电解抛光工艺 -标准化文件发布号:(9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII

YB-66环保型铝和铝合金电解抛光添加剂 YB-66环保型铝和铝合金电解抛光添加剂新工艺 一、特点 1、抛光液不含铬酸,符合当今环保要求,节省环保设备投资及废水处理费用。 2、抛光电流密度较传统工艺要小,因此不仅电耗低,抛光液使用寿命长,而且更适合大型铝和铝合金件的表面抛光。 3、适用范围广,适用于纯铝及除硅含量大于2%的各种型号的铝合金。 二、抛光液组成和操作条件 浓磷酸(比重 1.74) 70%(重量) YB-66添加剂 30%(重量) 温度 55–65℃最佳60℃ 阳极电流密度,DA 2–8 A/dm2 (无搅拌) 12–20 A/dm2 (搅拌) 电压 10–15 伏 抛光时间 3–5 分钟 阴极材料铅或不锈钢 阴极面积∶阳极面积 2–3∶1 三、开槽步骤 1、该抛光液在使用前的比重在1.50–1.52的范围内。根据所欲配制的抛光液容积、抛光液比重及抛光液中磷酸所占的重量比,计算出所要加入的磷酸量并加入之。 2、同样计算出所需YB-66添加剂的重量并加入之。 3、加热至操作温度。 四、操作指导 1、抛光时是否采用搅拌(阴极移动、空气搅拌)主要取决于抛光件的形状:若抛光件形状简单,横向宽度较窄,则不采用搅拌;反之,若抛光件形状不规则或横向宽度较大,尤其当抛光件某些部位阻碍气体逸出形成“气袋”而影响表面抛光的情况下则必须采用搅拌方式。在采用搅拌的状况下,必须相应提高阳极电流密度,否则抛光表面难以达到高光亮。 2、抛光时大部分杂质沉积于阴极表面,但仍有部分因抛光生成的固体污泥留在抛光液内,因此需定期过滤抛光液把杂质除去。 3、在抛光过程中,由于磷酸盐的产生,水的电解及挥发以及抛光液的夹带损失,故需不断补充磷酸和YB-66添加剂。 4、磷酸与YB-66添加剂的添加比例一般仍按70%∶30%添加,但在每次添加后应测定抛光液比重,根据测定结果再予以适当调整。 5、该抛光液在配制后未经使用前的原始比重在1.50–1.52的范围内,在抛光槽运转过程中,抛光液的比重应控制在1.50–1.65的范围内。抛光液比重过高说明抛光液含水量不足;反之,抛光液比重过低,表明抛光液水含量过高,磷酸含量偏低。经常用比重计测定抛光液比重是控制抛光液组分浓度及抛光质量的有效手段。

电化学实验

第一章不锈钢腐蚀行为及影响因素的综合评价 实验一、不锈钢在0.25mol/ L H2SO4中钝化曲线的测量及耐腐蚀能力的评价 (一)实验目的 1)掌握电化学工作站原理和使用方法。 2)掌握线性扫描伏安法的应用。 3)掌握不锈钢阳极钝化曲线的测量。 (二)实验原理 应用控电位线性极化扫描伏安法测定不锈钢在腐蚀介质中的阳极钝化曲线,是评价钝态金属耐腐蚀能力的常规方法。给被测量的不锈钢施加一个阳极方向的线性变化电势,测量电流随电势变化的函数关系i=f(φ),可得如图1的曲线。 图1不锈钢的阳极钝化曲线 由图1可见,整个曲线分为4个区,AB段为活性溶解区,在此区不锈钢阳极溶解电流随电势的正移增大,一般服从半对数关系。随不锈钢的溶解,腐蚀物的生成在不锈钢表面形成保护膜。BC段为过渡区。电势和电流出现负斜率的关系,即随着保护膜的形成不锈钢的阳极溶解电流急速下降。CD段为钝化区。在此区不锈钢处于稳定的钝化状态,电流随电位的变化很小。DE段为超钝化区。此时不锈钢的阳极溶解重新随电势的正移而增大,不锈钢在介质中形成更高价的可溶性的氧化物或氧的析出。钝化曲线给出几个特征的电势和电流为评价不锈钢在腐蚀介质中的耐蚀行为提供了重要的实验参数。 图1中Φp为致钝电势。Φp越负,不锈钢越容易进入钝化区。ΦF称为flad电势,是不锈钢由钝态转入活化态的电势。ΦF越负表明不锈钢越不容易由钝化转入活化。ΦD称为点蚀电势,ΦD越正表明不锈钢的钝化膜越不容易破裂。Φp’~ΦD称为钝化范围,Φp’~ΦD电势范围越宽,表明不锈钢的钝化能力越强。图中的两个特征的电流——致钝电流i p和维钝电流i p’也为我们评价不锈钢耐蚀行为提供了参数。 (三)实验仪器与试剂

化学机械抛光液行业研究

化学机械抛光液行业研究 一、行业的界定与分类 (2) (一)化学机械抛光 (2) 1、化学机械抛光概念 (2) 2、CMP工艺的基本原理 (2) 3、CMP技术所采用的设备及消耗品 (2) 4、CMP过程 (2) 5、CMP技术的优势 (2) (二)化学机械抛光液 (3) 1、化学机械抛光液概念 (3) 2、化学机械抛光液的组成 (3) 3、化学机械抛光液的分类 (3) 4、CMP过程中对抛光液性能的要求 (3) (三)化学机械抛光液的应用领域 (3) 二、原材料供应商 (4) 三、化学机械抛光液行业现状 (4) (一)抛光液行业现状 (4) 1、国际市场主要抛光液企业分析 (4) 2、我国抛光液行业运行环境分析 (4) 3、我国抛光液行业现状分析 (5) 4、我国抛光液行业重点企业竞争分析 (5) (二)抛光液行业发展趋势 (5) (三)抛光液行业发展的问题 (5) 四、需求商 (6) (一)半导体硅材料 (6) 1、电子信息产业介绍 (6) 2、半导体硅材料的简单介绍 (6) (二)分立器件行业 (7) (三)抛光片 (8)

化学机械抛光液行业研究 一、行业的界定与分类 (一)化学机械抛光 1、化学机械抛光概念 化学机械抛光(英语:Chemical-Mechanical Polishing,缩写CMP),又称化学机械平坦化(英语:Chemical-Mechanical Planarization),是半导体器件制造工艺中的一种技术,用来对正在加工中的硅片或其它衬底材料进行平坦化处理。 2、CMP工艺的基本原理 基本原理是将待抛光工件在一定的下压力及抛光液(由超细颗粒、化学氧化剂和液体介质组成的混合液)的存在下相对于一个抛光垫作旋转运动,借助磨粒的机械磨削及化学氧化剂的腐蚀作用来完成对工件表面的材料去除,并获得光洁表面。 3、CMP技术所采用的设备及消耗品 主要包括,抛光机、抛光液、抛光垫、后CMP清洗设备、抛光终点检测及工艺控制设备、废物处理和检测设备等,其中抛光液和抛光垫为消耗品。 4、CMP过程 过程主要有抛光、后清洗和计量测量等部分组成,抛光机、抛光液和抛光垫是CMP工艺的3大关键要素,其性能和相互匹配决定CMP能达到的表面平整水平。 5、CMP技术的优势 最初半导体基片大多采用机械抛光的平整方法,但得到的表面损伤极其严重,基于淀积技术的选择淀积、溅射玻璃SOG(spin-on-glass)、低压CV D(chemicalvaporde-posit)、等离子体增强CVD、偏压溅射和属于结构的溅射后回腐蚀、热回流、淀积-腐蚀-淀积等方法也曾在IC工艺中获得应用,但均属局部平面化技术,其平坦化能力从几微米到几十微米不等,不能满足特征尺寸在

化学机械抛光液(CMP)氧化铝抛光液具汇总

化学机械抛光液(CMP)氧化铝抛光液 一、行业的界定与分类 (2) (一)化学机械抛光 (2) 1、化学机械抛光概念 (2) 2、CMP工艺的基本原理 (2) 3、CMP技术所采用的设备及消耗品 (2) 4、CMP过程 (2) 5、CMP技术的优势 (2) (二)化学机械抛光液 (3) 1、化学机械抛光液概念 (3) 2、化学机械抛光液的组成 (3) 3、化学机械抛光液的分类 (3) 4、CMP过程中对抛光液性能的要求 (3) (三)化学机械抛光液的应用领域 (3) 二、原材料供应商 (4) 三、化学机械抛光液行业现状 (4) (一)抛光液行业现状 (4) 1、国际市场主要抛光液企业分析 (4) 2、我国抛光液行业运行环境分析 (4) 3、我国抛光液行业现状分析 (5) 4、我国抛光液行业重点企业竞争分析 (5) (二)抛光液行业发展趋势 (5) (三)抛光液行业发展的问题 (5) 四、需求商 (6) (一)半导体硅材料 (6) 1、电子信息产业介绍 (6) 2、半导体硅材料的简单介绍 (6) (二)分立器件行业 (7) (三)抛光片 (8)

化学机械抛光液行业研究 一、行业的界定与分类 (一)化学机械抛光 1、化学机械抛光概念 化学机械抛光(英语:Chemical-Mechanical Polishing,缩写CMP),又称化学机械平坦化(英语:Chemical-Mechanical Planarization),是半导体器件制造工艺中的一种技术,用来对正在加工中的硅片或其它衬底材料进行平坦化处理。 2、CMP工艺的基本原理 基本原理是将待抛光工件在一定的下压力及抛光液(由超细颗粒、化学氧化剂和液体介质组成的混合液)的存在下相对于一个抛光垫作旋转运动,借助磨粒的机械磨削及化学氧化剂的腐蚀作用来完成对工件表面的材料去除,并获得光洁表面。 3、CMP技术所采用的设备及消耗品 主要包括,抛光机、抛光液、抛光垫、后CMP清洗设备、抛光终点检测及工艺控制设备、废物处理和检测设备等,其中抛光液和抛光垫为消耗品。 4、CMP过程 过程主要有抛光、后清洗和计量测量等部分组成,抛光机、抛光液和抛光垫是CMP工艺的3大关键要素,其性能和相互匹配决定CMP能达到的表面平整水平。 5、CMP技术的优势 最初半导体基片大多采用机械抛光的平整方法,但得到的表面损伤极其严重,基于淀积技术的选择淀积、溅射玻璃SOG(spin-on-glass)、低压CV D(chemicalvaporde-posit)、等离子体增强CVD、偏压溅射和属于结构的溅射后回腐蚀、热回流、淀积-腐蚀-淀积等方法也曾在IC工艺中获得应用,但均属局部平面化技术,其平坦化能力从几微米到几十微米不等,不能满足特征尺寸在

化学机械抛光工艺(CMP)

化学机械抛光工艺(CMP) 摘要:本文首先定义并介绍CMP工艺的基本工作原理,然后,通过介绍CMP系统,从工艺设备角度定性分析了解CMP的工作过程,通过介绍分析CMP工艺参数,对CMP作定量了解。在文献精度中,介绍了一个SiO2的CMP平均磨除速率模型,其中考虑了磨粒尺寸,浓度,分布,研磨液流速,抛光势地形,材料性能。经过实验,得到的实验结果与模型比较吻合。MRR 模型可用于CMP模拟,CMP过程参数最佳化以及下一代CMP设备的研发。最后,通过对VLSI 制造技术的课程回顾,归纳了课程收获,总结了课程感悟。 关键词:CMP、研磨液、平均磨除速率、设备 Abstract:This article first defined and introduces the basic working principle of the CMP process, and then, by introducing the CMP system, from the perspective of process equipment qualitative analysis to understand the working process of the CMP, and by introducing the CMP process parameters, make quantitative understanding on CMP.In literature precision, introduce a CMP model of SiO2, which takes into account the particle size, concentration, distribution of grinding fluid velocity, polishing potential terrain, material performance.After test, the experiment result compared with the model.MRR model can be used in the CMP simulation, CMP process parameter optimization as well as the next generation of CMP equipment research and development.Through the review of VLSI manufacturing technology course, finally sums up the course, summed up the course. Key word: CMP、slumry、MRRs、device 1.前言

电解抛光工艺介绍

电解抛光工艺 1.定义: 电解抛光是以被抛工件为阳极,不溶性金属为阴极,两极同时浸入到电解槽中,通以直流电而产生有选择性的阳极溶解,从而达到工件表面光亮度增大的效果。 2.原理: 电解抛光原理现在世界各界人士争论很多,被大家公认的主要为黏膜理论。该理论主要为:工件上脱离的金属离子与抛光液中的磷酸形成一层磷酸盐膜吸附在工件表面,这种黏膜在凸起处较薄,凹处较厚,因凸起处电流密度高而溶解快,随黏膜流动,凹凸不断变化,粗糙表面逐渐被整平的过程。 3.电解抛光优点: ⑴内外色泽一致,光泽持久,机械抛光无法抛到的凹处也可整平。 ⑵生产效率高,成本低廉。 ⑶增加工件表面抗腐蚀性,可适用于所有不锈钢材质。 4.电化学抛光所需条件及设备 (1)电源: 电源可选用双相220V,三相380V。 (2)整流器 电解抛光对电源波形要求不是太严格,可选用可控硅整流器或高频整流器。 整流器空载电压:0—20v 负载电压(工作电压):8—10v 工作电压低于6v,抛光速度慢,光亮度不足。 整流器电流:根据客户工件大小而定。 (3)电解槽及配套设施(阳极棒) 可选用聚氯乙烯硬板材焊接而成。在槽上装三根电极棒,中间为可移动的阳极棒,接电源阳极(或正极),两侧为阴极棒,连接电源阴极(负极)。 (4)加热设施及冷却设备 ①加热可选用石英加热管,钛加热管。 ②冷却可选用盘管,盘管可加热可冷却。 (5)夹具 最好选用钛做挂具,因为钛较耐腐蚀,寿命长,钛离子对槽液无影响。建议最好不要用铜挂具,因为铜离子进入会在不锈钢表面沉积一层结合力

不好的铜层,影响抛光质量。铜裸露部位可用聚氯乙烯胶烘烤成膜,在接触点刮去绝缘膜。 (6)阴阳极材料 阴极材料选用铅板,阳极材料选用紫铜连接。 阳极比阴极为1:2—3.5之间。 阴极距阳极最佳距离为10—30厘米。 就目前来说,电解抛光主要针对不锈钢工件的表面光亮处理。不锈钢工件又分为200系列,300系列,400系列材质,各系列材质有必须用针对性电解抛光液。比如不锈钢200系列材质的不锈钢,必须用200系列的配方,此种配方无法适应300系列或400系列的不锈钢材质。这一直是国内一大难题,因为有些厂家的材质是组合工件,既有200系列不锈钢材质,又有300或400系列不锈钢材质。在2007年12月,威海云清化工开发院王铃树高级工程师研制出一种不锈钢通用电解液。这种电解液适合所有不锈钢材质。他结合了原有电解液所有优点,比重为电解液最佳比重,为1.70,光亮度为镜面亮度。同时还研发出新的优点,此电解液提高了原有的亮度,降低了一半的电流密度。在生产操作中,可节省50%的电费。使用寿命提高了40%,这种电解液一直在国内处于领先技术。 电解抛光工艺:除油--水洗--除锈--水洗--电解抛光--水洗--中和--水洗--钝化--包装 5.电解抛光的类型 目前生产上采用的电解抛光液主要有: ①硫酸、磷酸、铬酐组成的抛光液; ②硫酸和柠檬酸组成的抛光液; ③硫酸、磷酸、氢氟酸及甘油或类似化合物组成的混合抛光液。 钢铁零件的电化学抛光 (1)材料种类的影响钢铁材料的种类很多,对不同的钢材应采用不同的抛光液。 (2)各种因素的影响磷酸是抛光液的主要成分。它所生成的磷酸盐粘附在阳极表面,在抛光过程中起重要作用。硫酸可以提高抛光速度,但含量不能过高,以免引起腐蚀。铬酐可以提高抛光效果,使表面光亮。 电流密度对抛光质量有很大影响,对于不同的溶液应采用不同的电流密度,电流密度过低,整平作用差,过高会引起过腐蚀。温度对抛光质量有一定的影响,但不是主要因素。 (3)操作注意事项

化学机械抛光CMP技术的发展应用及存在问题

化学机械抛光(CMP)技术的发展、应用及存在问题 雷红 雒建斌 马俊杰 (清华大学摩擦学国家重点实验室 北京 100084) 摘要:在亚微米半导体制造中,器件互连结构的平坦化正越来越广泛采用化学机械抛光(C MP)技术,这几乎是目前唯一的可以提供在整个硅圆晶片上全面平坦化的工艺技术。本文综述了化学机械抛光的基本工作原理、发展状况及存在问题。 关键词:C MP 设备 研浆 平面化技术 Advances and Problems on Chemical Mechanical Polishing Lei Hong Luo Jianbin Ma J unjie (T he S tate K ey Lab oratery of T rib ology,Tsinghua University100084) Abstract:Chemical mechanical polishing(C MP)has become widely accepted for the planarization of device interconnect structures in deep submicron semiconductor manu facturing1At present,it is the only technique kn own to provide global planarization within the wh ole wafers1The progress and problem of C MP are reviewed in the paper1 K eyw ords:CMP Equipment Slurry Planarization 1 C MP的发展、应用 随着半导体工业沿着摩尔定律的曲线急速下降,驱使加工工艺向着更高的电流密度、更高的时钟频率和更多的互联层转移。由于器件尺寸的缩小、光学光刻设备焦深的减小,要求片子表面可接受的分辨率的平整度达到纳米级[1]。传统的平面化技术如基于淀积技术的选择淀积、溅射玻璃S OG、低压C VD、等离子体增强C VD、偏压溅射和属于结构的溅射后回腐蚀、热回流、淀积—腐蚀—淀积等,这些技术在IC工艺中都曾获得应用。但是,它们虽然也能提供“光滑”的表面,却都是局部平面化技术,不能做到全局平面化。目前,已被公认的是,对于最小特征尺寸在0135μm及以下的器件,必须进行全局平面化,为此必须发展新的全局平面化技术。 90年代兴起的新型化学机械抛光(Chem ical M echanical P olishing,简称C MP)技术则从加工性能和速度上同时满足了圆片图形加工的要求。C MP技术是机械削磨和化学腐蚀的组合技术,它借助超微粒子的研磨作用以及浆料的化学腐蚀作用在被研磨的介质表面上形成光洁平坦表面[2、3]。C MP技术对于器件制造具有以下优点[1]: (1)片子平面的总体平面度:C MP工艺可补偿亚微米光刻中步进机大像场的线焦深不足。 (2)改善金属台阶覆盖及其相关的可靠性:C MP 工艺显著地提高了芯片测试中的圆片成品率。 (3)使更小的芯片尺寸增加层数成为可能:C MP 技术允许所形成的器件具有更高的纵横比。 因而,自从1991年美国I BM公司首先将C MP工艺用于64Mb DRAM的生产中之后,该技术便顺利而迅速地在各种会议和研究报告中传播,并逐步进入工业化生产[4、5]。目前美国是C MP最大的市场,它偏重于多层器件,欧洲正在把C MP引入生产线,而日本和亚太地区将显著增长,绝大多数的半导体厂家采用了金属C MP,而且有能力发展第二代金属C MP工艺。据报道[6],1996年日本最大十家IC制造厂家中,有七家在生产0135μm器件时使用了C MP平坦化工艺,韩国和台湾也已开始C MP在内的亚微米技术。近年来,C MP发展迅猛,在过去三年中,化学机械抛光设备的需求量已增长了三倍,并且在今后的几年内,预计C MP设备市场仍将以60%的增长幅度上升。C MP 技术成为最好也是唯一的可以提供在整个硅圆晶片上全面平坦化的工艺技术,C MP技术的进步已直接影响着集成电路技术的发展。 C MP的研究开发工作已从以美国为主的联合体SE M ATECH发展到全球,如欧洲联合体J ESSI,法国研究公司LETI和C NET,德国Fraunhofer研究所等[7],日本和亚洲其它国家和地区如韩国、台湾等也在加速研究与开发,并呈现出高竞争势头。并且研究从居主导地位的半导体大公司厂家的工艺开发实验室正扩展到设备和材料供应厂家的生产发展实验室。 C MP技术的应用也将从半导体工业中的层间介质(I LD),绝缘体,导体,镶嵌金属W、Al、Cu、Au,多晶硅,硅氧化物沟道等的平面化[8],拓展到薄膜存贮磁盘,微电子机械系统(MFMS),陶瓷,磁头,机械磨具,精密阀门,光学玻璃,金属材料等表面加工领域。

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