粉煤灰、沉珠的机械力化学效应研究 粉煤灰是燃煤电厂排放出来的工业废渣，是一种具有良好潜在活性的胶凝材料，但必须经过激发才能发挥活性。目前，粉煤灰的活性激发方式主要有化学激发和机械激发两种。 人们通常认为机械活化是一个物理过程。近年来，机械力化学的研究引起许多学者的重视。 已经证实机械粉碎尤其是超细粉碎不仅仅是一个简单的物理过程，而是一个复杂的物理化学过程。机械力化学就是研究在对固体物质施加机械能时，固体的形态、晶体结构、物理化学性质等发生变化，并诱发物理化学反应的基本原理、规律以及应用的科学。 本文根据机械力化学原理，采用Pulverisette 4行星式高能球磨机处理电厂干排粉煤灰，研究了粉煤狄、粉煤灰沉珠在高能球磨过程中的机械力化学效应及其对粉体显微结构、晶型转变和热学性质的影响，并通过净浆小试体强度实验检验了机械力化学效应对粉煤灰、粉煤灰沉珠水化活性的影响。这对于提高粉煤灰的应用水平，扩大粉煤灰的应用范围，均具有重要的应用价值。 本文研究的内容之一就是粉煤灰及其沉珠的机械力化学变化，通过一系列分析测试手段进行表征。采用NSCK-1A型光透视粒度分析仪进行粒度测定发现，在粉磨初期，颗粒迅速细化，粉磨到一定时间因为团聚粒度又变粗；随着粉磨时间的继续延长，其粒度变化不大，达到了细化与团聚的粉磨平衡。 通过测定其密度变化可以看出随着粉磨的进行，由于晶粒尺寸不断减小，颗粒表面逐渐无定型化，从而使得非晶态层逐渐变厚，这样导致其密度下降；但粉磨到一定时间因发生团聚以及机械力的挤压、捏合等作用又使得密度回升。通过
测定比表面积发现，粉磨到一定时间，比表面积先增大后减小，与密度的变化基本相一致。 通过XRD分析发现，其结晶程度下降，说明粉煤灰、粉煤灰沉珠经过机械力研磨后其晶体结构遭到破坏。通过SEM电镜分析可以发现，粉煤灰及其沉珠经过高能行星磨粉磨之后，其表观形貌、颗粒大小、晶体结构均发生了明显变化。 通过FT-IR分析可以发现Si-O键、Al-O键和Ca-O键其价键振动加剧，架状、层状硅氧四面体吸收峰的消失，这表明发生了化学键的断裂而形成不饱和键。通过热分析(TG-DSC)可以发现其热学性质的变化。 各项分析结果表明粉煤灰、粉煤灰沉珠经过高能行星磨机研磨之后，其活化程度加大了。
机械力化学效应及应用 机械力化学效应是通过对物质施加机械力而引起物质发生结构及物理化学性质变化的过程，以下是小编搜集整理的一篇探究机械力化学效应的论文范文，供大家阅读参考。 ：简述了机械力化学的概念、化学效应及其作用机理，介绍了机械力化学在矿物活化与改性、纳米材料制备、高分子材料合成、有毒废物处理等方面的应用。 20世纪20年代~50年代，德国学者W.Osywald从分类学的角度提出了以机械方式诱发化学反应的学科―机械力化学(mechanochemisty)。1962年奥地利学者K.Peters在第一届欧洲粉碎会议上首次发表了题为《机械力化学反应》的论文，把机械力化学定义为：“物质受机械力的作用而发生化学变化或者物理化学变化的现象”。如今，机械力化学被认为是关于施加于固体、液体和气体物质上的各种形式的机械能―如压缩、剪切、冲击、摩擦、拉伸、弯曲等引起的物质物理化学性质变化等一系列的化学现象。如研磨HgCl2时观察到少量Cl2逸出，粉碎碳酸盐时有二氧化碳气体产生，石膏细磨时脱水，石英受冲击后无定形化等，这些都是典型的机械力化学反应。 1机械力化学效应 机械力化学效应是通过对物质施加机械力而引起物质
发生结构及物理化学性质变化的过程。在机械力的不断作用下，起始阶段主要是物质颗粒尺寸的减小和比表面积的增大，但是达到一定程度后，由于小颗粒的聚集而出现粉磨平衡，但并不意味着粉磨过程中粉体的性质不变，事实上它会发生诸多的机械力化学效应。 1.1晶体结构的变化 在超细粉碎过程中，随着机械力的持续作用，矿物的晶体结构和性质会发生多种变化，如颗粒表面层离子的极化变形与重排，使粉体表面结构产生晶格缺陷、晶格畸变、晶型转变、结晶程度降低甚至无定形化等。例如 γ-Fe2O3→α-Fe2O3 石英→硅石 晶型转变是压力和剪切力共同作用的结果。它使物质不断吸收和积累能量，提供了晶型转变所需的热力学条件，产生晶格形变和缺陷，使之向产物结构转变。 1.2物质物理化学性质的变化 机械力作用引起物质颗粒细化、产生裂纹、比表面积增加等。这些变化最终会引起物质的分散度、溶解度、溶解速率、密度、吸附性、导电性、催化性、烧结性、离子交换能力和置换能力、表面自由能等理化性质的改变。如粘土矿物经过超细磨后，可产生具有非饱和剩余电荷的活性点，导致高岭土的离子交换容量、吸附量、膨胀指数、溶解度、反应
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
粉碎机械遵循原则：1，掌握物料性质和对粉碎的要求。2合理设计和选择粉碎流程及粉碎机械。3，周密的系统设计。 气流粉碎机优缺点：优点：1，粉碎强度大，产品粒度微细，可达数微米甚至亚微米，颗粒规整，表面光滑。2，颗粒在高速旋转中分级，产品力度分布窄，单一颗粒成分多。3，产品纯度高，设备结构简单，易于清理，可获得极纯产品，还可进行无菌作业。4，可以粉碎磨料为硬质合金等莫氏硬度大于9的坚硬物料。5，适用于粉碎热敏性及易燃易爆物料。6，可以在机内实现粉碎与干燥，粉碎与混合，粉碎与化学反应等联合作业。7，能量利用率高。缺点：1，辅助设备多，一次性投资大。2，影响运行的因素多，操作不稳定。3，粉碎成本较高。4，噪声较大。5，粉碎系统堵塞时会发生测料现象，喷出大量粉尘，恶化操作环境。 选用筛分设备遵循规则：①筛分设备所用的筛网应按照物料粒径选取②筛面要耐磨损，抗腐蚀，可靠性好，要求筛分机能够长时间安全可靠运动③单位处理能力高，维修时间短，噪声低 影响混合的因素：①物料的粉体性质:粒度分布，粒子形态及表面状态，粒子密度及堆密度，含水量，流动性，黏附性，凝聚性等都会影响混合过程②设备类型：混合机的形状及尺寸，内部插入物，材质及表面情况等影响混合效果，应根据物料的性质选择适合的混合器③操作条件:物料的填充量，装料方式，混合比，混合机的转动速度及混合时间等影响混合效果 膜分离技术主要存在什么问题？ 1.在操作中磨面会发生污染，使膜性功能降低，故有必要采取与工艺相适应的膜面清洗方法 2.从目前获得的膜性能来看，其耐药性、耐热性、耐溶剂能力都是有限的，因此适用范围受限 3.单独采用膜分离技术效果有限 良好的膜分离设备应具有哪些条件？ 1.膜面切向速度快，以减少浓差极化 2.单位体积中所含膜面积比较大 3.容易拆洗和更换新膜 4.保留体积小且无死角 5.具有可靠的膜支撑装置 膜分离过程有什么特点？ 1.膜分离过程中不发生相变化，与有关相变化的分离法的其他分离法相比，能耗要低。 2.膜分离过程是在常温下进行的，因而特别适用于对热敏性物质的分离，分级，浓缩和富集。 3.膜分离技术不仅适用有机物，病毒，细菌的分离，而且适用于许多特殊溶液体系的分离。 4.分离装置简单，操作方便，易于自动控制，易与维修。 真空冷冻干燥有什么特点 1.物料处于冷冻状态下干燥，水分以冰的状态直接升华为水蒸汽，而物料的物理结构和分子结构变化极小； 2.物料在低温条件下进行干燥操作，使物料中的热敏性成分仍保留不变，保持物料原有的色，香，味及生物活性； 3.因为干燥后的物料在被除去水分后其组织的多孔性能不变，故若添加水，即可在短时间内恢复干燥前的状态；
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
第26卷第2期2005年6月 钢 铁 钒 钛 IRON STEE L VANADI UM TIT ANI UM V ol.26,N o.2 June2005 技术探讨 钢渣的机械力化学效应研究 陆 雷,温金保,姚 强 (南京工业大学材料科学与工程学院,江苏南京210009) 摘 要:采用机械力化学方法来激活钢渣,通过粒度测试、密度测定、XRD、HRTE M和DSC-TG等诸多现代测试手段进行表征分析发现:钢渣经过行星磨高能机械研磨之后其颗粒大小、晶体结构发生了明显变化,由晶形逐渐向无定形转变,使钢渣的潜在活性被激发出来。 关键词:钢渣;机械力化学效应;活性 中图分类号:T Q172.6+1 文献标识码:A 文章编号:1004-7638(2005)02-0039-05 Study on Mechano-chemical E ffect for Steel Slag Lu Lei,Wen Jinbao,Y ao Qiang (C ollege of Materials Science and Engineering,Nanjing University of T echnology,Nanjing210009,Jiangsu,China) Abstract:The steel slag was activated by mechano-chemical method.It was described by a series of analysis and testing means,such as particle size testing,density testing,XRD,HRTE M and DSC-TG.The results showed that the steel slag granule was diminished speedily and the crystal structure changed evidently to am or2 phism after mechanical finishing,s o make the latent activation of steel slag to be activated. K ey w ords:steel slag;mechano-chemical effect;activation 0 引言 钢渣是炼钢时所产生的废渣,随着钢铁工业的发展,钢渣数量日益增多,若废弃物不被利用将对环境造成严重污染。随着国际上在环保方面的日益重视,变废为宝的研究也就显得极其重要,现在一般大型钢厂每年要生产几百万吨钢,随着钢的产出,也带来了大量的钢渣,其数量约为钢产量的12%～20%。早期由于对钢渣的长期废弃不利用而堆积在渣山上,不仅占用了大量土地,而且造成了严重的环境污染,因而有效的利用这些钢渣既能带来良好的经济效益,又能很好的保护环境。 对于钢渣的处理,前人做了大量的工作。除直接将钢渣用来铺路外,将钢渣作为混合材生产钢渣水泥也不失为一条可行途径,处理量大,生产成本低,已经得到广泛应用,南京工业大学在这方面就作过大量的研究工作。然而钢渣的活性矿物成分终究比硅酸盐水泥熟料低,因而生产出来的水泥性能不如纯硅酸盐熟料水泥。特别自2001年4月1日,五大水泥实行IS O新检验标准后,实物质量几乎提高了一个标号,对于钢渣水泥是一个比较大的冲击,因此,钢渣水泥今后的发展动态是提高熟料的掺入量,适当降低钢渣掺量,以提高水泥的实物质量。对于如何提高钢渣水泥的性能,前人做了大量的研究工作,如采用碱激发[1]、确定适宜的钢渣掺入量[2]和石膏品种、添加外加剂[3]以及提高粉磨细度[4]等手段。然而运用机械力化学的原理来研究、探讨钢渣很少见报道,尤其是深入到机械力化学效应对钢渣结构影响及其活化机理等方面更是鲜见。 机械力化学是研究在给固体物质施加机械能时 收稿日期:2004-12-09
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。
机械力化学法制备纳米材料的研究进展 作者：熊夏华（201020117451）指导老师：刘仲武教授 广州市华南理工大学材料科学与工程学院 摘要：机械力化学技术是一门新兴交叉学科，已成为制备纳米材料的一种重要方法，尤其是在制备纳米陶瓷材料和纳米复合材料上的应用更加广泛。本文主要综述了近几年来利用机械力化学法在制备纳米材料方面的研究现状，并总结了其优势和不足，进而展望了其发展趋势。 关键词：机械力化学法；纳米材料；研究现状；发展趋势 Research Progress of Preparing Nano-materials by Mechanochemical Process Student：X.H. Xiong(201020117451) Instructor:Prof. Liu School of Material Science and Engineering,SCUT,Guangzhou Abstract：Mechanochemical Process is a new cross-disciplinary.It has been an important way of preparing naomaterials，especially in the application of preparing nano-ceramics and nano-composites.This paper aims to review the current research status of obtaining nano-materials via mechanochemical synthesis.What’s more，its merits and demerits are summarized in this paper in order to well prospect its development trend. Key words：mechanochemical method；nano-materials；research status；development trend
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 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） 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
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。
孔洞和Te原子在快速可逆相变过程中起重要作用 日前Gartner发布的2017年全球半导体市场初步统计显示，三星去年在全球半导体市场的份额达到14.6%，首次超越英特尔公司成为全球最大芯片制造商。去年全球半导体收入为4197亿美元，同比增长22.2%。供应不足局面推动存储芯片收入增长64%，它在半导体总收入中的占比达到31%。除了三星首度登上全球第一大半导体厂，SK海力士跃居全球第3，美光排名也跃升至第4位。供应不足引发的价格上涨成为了推动存储芯片收入增长的关键动力。 在半导体存储器中，市场主导的三种存储器技术为动态随机存储器(DRAM)、闪存(Flash)和静态随机存储器(SRAM)。随着工艺技术节点推进至45nm 以下，目前这三种存储器技术都已经接近各自的基本物理极限，DRAM的进一步发展对光刻精度提出了巨大挑战；Flash中电容变得异常的高和薄，为了延伸进一步提升密度，Flash 的栅介质必须选用高k值的材料；而SRAM 则随着工艺的演进开始面临信噪比和故障率方面的挑战。 相变存储器就是基于O v s h i n s k y效应的元件，被命名为O v s h i n s k y电效应统一存储器.(O v s h i n s k y [3]首次描述了基于相变理论的存储器，材料在非晶态—晶态—非晶态相变过程中，其非晶态和晶态呈现不同的光学和电学特性，因此可以用非晶态代表“0”，晶态代表“1”实现信息存储，这被称为O v s h i n s k y电子效应。) 相变存储器利用电能（热量）使相变材料在晶态（低阻）与非晶态（高阻）之间相互转换，实现信息的读取、写入和擦除，工作原理是将数据的写入和读取分为3个过程——分别是“设置（Set ）”、“重置（Res et ）”和“读取（Re ad）”。“Se t”过程就是施加一个宽而低的脉冲电流于相变材料上，使其温度升高到晶化温度T x以上、熔点温度T m以下，相变材料形核并结晶，此时相变材料的电阻较低，代表数据“1”。“R e s e t”过程就是施加一个窄而强的脉冲电流于相变材料上，使其温度升高到熔点温度T m以上，随后经过一个快速冷却的淬火过程（降温速率＞ 109K / s），相变材料从晶态转变成为非晶态，此时相变材料的电阻很高，代表数据“0”。“Re ad”过程则是在器件2端施加低电压，如果存储的数据是“0”，那么器件的电阻较高，因而产生的电流较小，所以系统检测到较小的电流回馈时就判断是数据“0”；如果存储的数据是“1”，那么器件的电阻较低，因而产生的电流较大，所以系统检测到较大的电流回馈时就判断是数据“1” 早期的相变存储材料由于结晶时会发生相变分离等原因，晶速率较慢（约微秒量级），如碲（T e）基合金，而到20世 纪80年代初，科研人员发现了一批具有高速相变能力、晶态和非晶态具有明显光学性质差异的相变材料,其中G e - S b - T e体系是最成熟的相变材料，G e -S b - T e合金结晶速度快，因此写入和擦除速度都非常快，能够满足高速存储性能的要求，由I n t e l和意法半导体（STMicroelectronics）组建的恒忆（Numo n yx）公司开发的相变存储器（图2）就基于Ge-Sb-Te合金 相变材料在非晶态和晶态之间的纳秒级相变导致的电阻巨大差异是相变存储器的进行数据储存的重要依据。虽然很多材料在固态时都具有多重相态，但并不是所有的这些材料都具备相变材料的特征。首先，材料在非晶态与晶态之间的电阻差异要大，才可以满足相变存储器的数据储存要求，比如王国祥[9]测量了Ge-Sb-Te薄膜的电阻，从GST薄膜的R-T曲线（图4）可以看到，非晶态- f c c - h e x的两个转变温度分别为168℃和约300℃，非晶与h e x结构的薄膜电阻率相差约为6个数量级，非晶与f c c结构则相差4个数量级,这样的电阻差异就能够满足存储要求；其次，材料的结晶速度要很快（纳秒级），且相变前后材料的体积变化要小，晶态和非晶态可循环次数高，以保证数据能够高速重复写入，这就意味着用作存储材料可以获得更快的操作速度；最后对材料的热稳定性也有一定要求，结晶温度足够高，材料的热稳定性会好，以保证相变存储器可以在较高的温度下工作，数据才能够保存足够长时间，但是结晶温度过高也会带来负面影响，比如需要更高的操作电压或电流等。 首先，在相变存储单元中，选通器件（MOS 晶体管或二极管）的驱动能力是有限的（0.5 mA/m），而器件RESET 操作固有的能耗决定了器件的能量效率，因此我们需要降低相变材料层中有效相变区域的非晶化电流，以降低器件操作驱动的难度，有效降低器件的操作功耗；其次，GST 材料本身的结晶温度过低，造成了材料的非晶态热稳定性较差的问题，使GST 材
粉碎机械的现状及发展趋势 振动磨机 振动磨机是一种高效、节能的新型磨粉设备，主要解决冶金、化工、非金属矿、医药、陶瓷、建筑新材料、水泥、磁性材料等诸多行业超细粉体加工难题。由于粉体实现超细化或超微化后，原子或分子在热力学上处理亚稳定状态，使得比面积增大，从而性格较为活泼，其光学、电学、磁学、热学和化学活性等发生了变化，并在使用中更具有超常的效果。这些变化既不属固体物理又不是原子或分子物理，是物理学中一门新课题，形成独具特色的超微粒子粉体物理学。 本机与球磨机相比，具有下列显著特点： 1、占地面积小，容易安装和隔离; 2、单位产量能耗低; 3、粉磨粒度集中； 4、操作简便，控制容易; 5、整体重量轻，产量与机重比大; 6、噪音小; 7、流程简单，维修方便;8、衬板和介质更换容易; 9、不受加速度最佳指数0.8 g的影响，研磨介质小，单位研磨面变化大。
发展趋势现代科学技术往往需要粉体粒径细至500～12500目，有的甚至需要粒径达亚微米或纳米，这是古老传统的粉碎技术及设备所无法实现的。目前国内外许多高校、科研机构都把粉体超细化或超微化做为研究开发的主攻方向，将重点集中在如何能获得更细粉碎技术及设备的研究上。 球磨机 当前我国球磨机主要可分为：水泥球磨机、管式球磨机、圆锥球磨机、陶瓷球磨机以及间歇式、溢流型、格子型等类型球磨机。转速一般在：17~28r/min ，出料粒度一般在0.075-0.89(mm) 之间，产量从0.65~100t/h不等，总重量在5.5-175 t 不等。 当前我国球磨机发展面临的几个重要问题 1.球磨机配置相当昂贵：由于球磨机筒体转速和很低(每分钟15～25转)，如用普通电动机驱动，则需配置昂贵的减速装置。 2.生产成本高：研磨体在冲击和研磨物料的同时，本身也要受到磨剥，筒体内的衬板等零件也被磨剥，因此在整个水泥生产过程中，粉碎作业（生料制备、磨水泥）所消耗的铁板量是很多的，据分析，大约每生产一吨水泥的钢铁消耗为1公斤左右。 3.工作效率低：比如：在生产水泥的过程中，用于粉碎作业的电量约占全厂的2/3，据统计，每生产一吨水泥的耗电量不低于70千瓦小时，但这部分电能的有效利用率却很低，据分析，水泥球磨机输入的功率用于粉碎物料(做有用功)的功率消耗只占一小部分，约5%～7%，而绝大部分电能消耗于其他方面，主要是
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。 2006年，托马斯?弗里德曼的专著《世界是平的》论“越来越平”的ＩC制造? 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4ＭDRＡM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0.35μm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ｓluｒr y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（图2）。