固结磨料抛光中不同抛光液组分对铜的加工性能的影响_王成new

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1、2013年月第期金刚石与磨料磨具工程第卷总第期固结磨料抛光中不同抛光液组分对铜的加工性能的影响王成、朱永伟、徐俊’袁航南京航空航天大学机电学院江苏省精密与微细制造技术重点实验室南京上海航天控制技术研究所海，上摘要通过单因素法研究了抛光液中的各组分（双氧水、络合剂乙二胺、缓蚀剂的浓度对固结磨料抛光铜材的表面粗糙度及材料去除速率的影响。结果表明：在试验浓度范围内，随着双氧水体积分数的增大材料去除速率升高，表面粗糙度值减小；乙二胺可显著提高材料的去除速率但随着乙二胺体积分数的增加，表面粗糙度值减小；随着质量分数的增大表面粗糙度值增大，材料去除速率降低。双氧水体积分数为乙二胺体积分数为

2、质量分数为时，抛光效果最佳，抛光后工件表面粗較度为材料去除速率达到。关键词铜；固结磨料抛光垫；材料去除速率；表面粗糙度中图分类号「文献标志码文章编号，，，；，；，，；；；锏材的拋光主要有化学抛光、电化学抛光、机械抛光操作人员及环境危害严重电化学拋光后的工件表面光等。化学抛光在加工时会出现等有害气体，对亮度不均匀，表面会残留有凹坑和条纹；而机械抛光容易“然科学基金央高校基本科研业务费专项资金坫金项家（！丨；中金刚石与磨料磨具工程总第期上。引起金属表面扭曲和组织性、构造性的不规范化学公司的型抛光机上对工件进行研磨处理。机械抛光技术（作为新咽的抛光技术，利用机械与研磨工艺参数如下表所

3、示。化，的从介作川实现对材料的微从除。化学机械抛卞抛光技术和“光小：处丫游离濟料的丨叫结磨料的抛光技术。—游离隱过削濟粒分散、均匀，磨粒运动具有不‘、…校造成件■度难以保证；丨树，有磨粒利用率…：：低、汚染严『、加丨：成本等缺点。丨结磨料加丨技术圆顆丨…！则克服以！判丨缺点将磨料同结在抛光盘丨：，磨料分散均邮：，「■匀保证广材料上除的均匀性；抛光液屮只添加少的简热卜靴‘…单化学试，大大减少了对晰。人在保证扣的去除速軸况卜利丨传统的游离磨表工额驗数料无濟料化机械抛光）、固结磨丨研吋料化学机械抛光研断力研坍液流丨对）分別抛光铜品圆，固结磨料化学机械抛磨料粒径光技术化效书对晶圆的形貌

4、及特征尺寸无“‘选抒件冷人树脂坫的固结磨料抛光垫中添‘！鉍战乙酸作为络介乂水为氣化剂在酸性条件研磨后工件表面粗糙度为维形貌对铜品圆进抛光丨陷减少到原来的腐蚀减少如图所示。到原来的“、人研究广冏结磨料抛光垫在丨一种抛十抛光铜的颗粒物聚现象只添，滅奴水的抛光液抛光过材料除速率最低，且颗粒丨■现象严丁，抛光坺液比较作浊；添加賴汗浊现訓改泞添加圆光液抛光⑶…液屮锏坫颗粒物〗少，等人研究了抛光液值、双氧水浓度对丨结磨料研磨垫抛光铜晶圆的材料去图研磨后工件表面二维形貌除速率、平坦性、材料去除选择性的影响，结果表明：抛光、、，、‘液值为，双氧水体积浓度为时材料去除速率“最高平坦性和材料去除选

5、择性最好扼光实验在，该抛光机丁。上述固结磨料抛光屯抛光铜的过程中使用的抛光液均为酸性抛光液，而酸以实时在线监测摩擦系数。工件为小紫铜件抛光液对设济寿命影响较大片初始厚度采川中丨两东的实验力法依次研究。本实验利用碱性抛光液氧化剂双氧水浓度丨实现对铜材的抛光加探索抛光液组分对铜材表面质、络合剂乙胺浓变、缓烛剂及材料上除速申的影响实现对铜材的超精密加工的浓对抛光后工件表而质丨及材料上除速的影。响，来确定，通过表面质量和材料去除速率的综合评价、、一各尜的水平，并作为下组实验的确记值进行文验。抛光液双氧水丨丨组分如表所；。抛件、乙按、光液含孔隙固°磨料抛光垫的制备成分去离子水和丨用于改奔

6、抛含孔隙固结磨料抛光塾的制备流程如图所示。制：光制垫細翻：。备过程中删亲水性高聚物的金刚石，—表默顏！丨、数表磨粒并添加适量的硫酸镁晶体，搅拌均匀后在热引发剂■雜分作用下制备具有自修整性的固结磨料抛光垫。双氧水（体积分数）丄士工件表面预处理乙二胺（体积分数），一致为确保每个工件初始表面质量，首先在质量分数）第期王成等：固结磨料抛光中不同抛光液组分对铜的加工性能的影响抛光工艺参数如下表所示一。水具有较强的氧化性，在铜片表面形成层氧化膜在表抛光工艺参数磨粒的剪切作用下被除的铜的氧化物磨屑较纯铜屑对研磨热的磨烛性稍差光热表面的孔隙被一抛光压力抛光盘头转速磨液流摆动幅度抛光时间，抛部分

7、废屑所站塞，，使抛光热表而純化金刚心切人深度减小剪切力减小，摩擦系数减小。随着双氧水体积分数的提高上述过程得到加强，抛光热钝化越严重摩擦、材料丨去必除速味率言工和表由孟面扣粗糙过度办的从生表征系数越小。利用赛多斯随型精密分析天平（精度站示了双氧水体积分数对材料上除速率的影称抛光前后膨的质量’利川公式（體補响。純水体积分数为时材料去除速率达到了去除速率麗。―，明显大于添加了双氧水的材料去除速率。霞使用双氧水抛光过程屮，抛光垫表面发生了钝化现象，且金刚石的出露高度减小材料去除速率降低。随着‘：‘