毕业论文-铝合金抛光cmp工艺介绍及研究

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1、铝合金抛光CMP工艺介绍及研究铝合金抛光的意义近年来，随着科技的发展，人们对产品的要求越来越苛刻，对材料极高精度、近乎无缺陷的平面加工技术提出了更高的要求，而且在一些关键的平面装置中，需要实现对某些合金材料极高精度、近乎无缺陷的超精密平而化加工。铝最为一种优良的工业材料，在工业的各个行业被广泛应用，并且对其表而完美性提出了更高的要求。由于铝质地较软，硬度低，因此在加工成型过程中极易产生机械损伤，造成划痕、磨损等表面缺陷，使得加工后表面平整度和光亮度差，同时缺陷处还极易发生腐蚀，表谢的化学稳定性差。而近年来，随着高新技术的发展，对材料极高精度、近乎无缺陷的平面化

2、加工技术提出了更高的要求，并且在某些平而装置对其关键部件需要实现极高精度，近乎无缺陷的超精密平而化加工。为了消除加工过程屮的缺陷，通常采用机械抛光、化学抛光、电化学抛光或化学机械抛光的方法，以期获得良好的表面光洁度。机械抛光是靠切削和材料表面塑性成形去掉被抛光表面的凸起而得到平滑表面。其主要是通过抛光料中的研磨介质与材料表面粗糙部分进行充分接触，从而降低材料表面粗糙度的过程，抛光精度较低，其粗糙度只能达到微米级。而且在机械抛光过程中工件受热和压力等各种因素的影响，乂会有新的晶体变形层在金属表而上形成，导致机械抛光后金属表而依然存在耐腐蚀性能差、光洁度低，容易发

3、生晶界腐蚀或应力腐蚀破裂等缺陷。化学抛光是将工件在一定的溶液屮浸泡使表诎微观凸出的部分较凹陷部分优先洛解，从而得到平滑表谢。化学抛光可以提高铝制品表面平整性、光洁度和装饰效果，还可以去除表面变形层。化学抛光能够降低金属表而的籼糙度，改善表而质:w:,使得金属表而的耐腐蚀性增强，装饰效果提但化学抛光对材料的适应性差，比如纯铝的抛光效來最好，某些合金抛光效果较差，一般化学抛光得到的表面粗糙度为几十微米。电化学抛光是一种使用直流电源对电解液通电使工件表面发生反应，改善表妞质量的金属表面处理方法。通常将被工件作力阳极，对电解槽通电后，电解液的化学作用使得抛光金属表面上

4、形成钝化膜，因为在表面的显微(宏观)凸点的电流密度比显微凹点处的大，微观凸点处的溶解速度较快，从而达到改善表而质量的FI的［［6］。电化学抛光不仅适用于纯铝及一般铝合金，而II对于铸铝合金也有良好的抛光效果，所以它具有化学抛光和机械抛光所不可替代的作用。但是电化学抛光研磨材料消耗量大，操作复杂,电力成本较高，投资较大。但上述三种抛光方式只能得到平囬的局部平坦化，均很难得到完美的平面。为了克服传统的化学抛光和机械抛光的缺点，吸收它们的优点，人们提出了将化学作用和机械作用结合起来，称之为化学机械抛光(ChemicalMechanicalPolishing,CMP)

5、oCMP可以真正使铝合金衬底实现全局平而化，得到近似完美的表而和极低的表而祖超度，且大大提高了生产率，降低了生产成本。CMP作为一种超精密加工技术，自20世紀80年代屮期由IBM公司率先应用于64位RAM制造，而后扩展至整个半导体行业。因其能够实现工件材料的微量去除，获得超光滑、少/无损伤的加工表而;同时对抛光设备的要求不是很高，且加工的表而均匀一致性好、近乎无表而损伤，操作简单;HCMP技术能够到达超大规模集成电路制造所要求的全而平坦化精度。因此目前CMP技术己经成为半导体行业中的主导技术之一，并在不断地扩展其应用领域。随着铝制品的广泛应用，对大平面铝制品的

6、平面度要求也越來越高，传统的抛光技术均不能实现大平面的全局平坦化，化学机械抛光是目前唯一的能够实现全局平坦化的技术，但是目前化学机械抛光技术尚存在很多问题:(1)人们对如抛光工艺参数(如抛光压力、抛光转速、抛光温度、抛光液流量等)对抛光效果的影响，抛光垫、抛光液及样品间的作川关系，抛光液的化学性质(如氧化剂、活性剂、pH,磨粒大小等)对抛光效果的影响等较为基本的机理方面的研宄还不够深入;⑵对于同种材料，不同的抛光液对抛光的效果影响差距很大，需要确定该抛光液的合适加工工艺参数;(3)对于一些单一物质CMP效果很好，但是对于不同合金，其抛光效果差异很大;(4)磨粒

7、在抛光液中随机分布的，在磨粒抛光过程中存在不确定性，使得很难保住每一个区域都获得完美的效果。CMP工艺工作原理CMP技术是工件材料在抛光系统化学和机械的共同作用下，实现表而材料的去除，并达到表面所要求的光亮度与平坦化的一个工艺过程。与机械抛光膏不同，抛光液是一种包含了各种化学成分的物质，其作川也不仅仅是为丫使工件表面被氧化，与机械抛光相比，抛光精度和材料去除的速率得到很大的提高，从而更为有效地改善了表面抛光质量，提高了生产率，并且降低了生产的成本。在CMP过程中，材料的去除是由抛光液巾的氧化剂、酸或碱性物质等化学试剂与工件表面材料进行化学反应，以及抛光液中磨料

8、和抛光垫的机械作用共同实现。图2.2是