WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 ||

дина (hmax): Ge — 19.8 nm (0.1/0), W — 66 nm (1/0), На поверхности ряда кристаллов после полироваSTO — 7.7 nm (0.1/0), CdS — 0.9 nm (0.25/0). Однако ния субмикронными и наноалмазными суспензиями во всех случаях проявляется четкое уменьшение yav в (ZnSe (100)(0.25/0), CdS и STO (0.1/0), ZOY (pdd) и несколько раз с уменьшением размера алмазных частиц Ge (Sn-1.4)) были обнаружены округлые выпуклости, от микро- до наноразмеров: для Si — 10-18 nm (pdd), плоские участки, разделенные пологими углублениями Ge — 0.7 nm (Sn-1.4), W — 0.5 nm (Sn-1.4), YAG, или извилистыми линиями (рис. 3), профилограммы ZOY, LNO — до 0.8-0.7nm (pdd) и др. Наблюдаются которых не имели характерных острых флуктуаций также участки, сечения которых дают десятые доли шероховатости. Скорее, они напоминали волнистость с (0.3-0.2nm) значения yav и даже сотые, как для грубых длиной волны субмикронных размеров, hmax в единицы обработок (АСМ 1/0, 0.25/0, 0.1/0), так и для обрабо- и десятки nm и yav в десятые доли и единицы nm ток УДА. Однако для первых из них такие участки менее (рис. 3). Оставшиеся царапины, например на Ge, имели 7 Физика твердого тела, 2004, том 46, вып. 674 А.С. Артёмов Рис. 2. Поверхности материалов с наноцарапинами после полирования нейтральными суспензиями НДА.

весьма пологие края и состояли из плотно соединенных обусловливает создание структурных (линейных) дефекокруглостей, плоские участки которых имели величину тов в приповерхностном слое, а сферическая форма yav 1nm. частиц способствует протеканию упругого их контакта с Обнаруженные особенности рельефа можно объяс- поверхностью. Следовательно, сочетание размера частиц нить процессом пластического течения поверхностных (нанометрические) и формы (округлая), условий их песлоев кристаллов, возникающим вследствие образования ремещения по поверхности, контролирующих величину высоких локальных температур и при слабом тепло- трения в контактной зоне (технологические режимы, отводе из зоны контактных актов, приводящем к ее типы полировальников), возрастание роли жидкостного интегральному разогреву. Это опирается на выводы [6], трения и одновременное удаление возникающих макрогде было установлено, что при микрообразивном по- и линейных дефектов (химически активные водные суслировании происходит образование дислокаций, кото- пензии определенной концентрации НДА) — все эти рое протекает в условиях возникновения локальных факторы должны способствовать уменьшению шерохотемператур, равных значениям температурного порога ватости обрабатываемых поверхностей и снижению (или пластичности: порядка 500C для Ge и 700Cдля Si. По исключению) условий возникновения приповерхностных данным [7–9], процесс полирования Si с использованием структурных дефектов.

абразивных частиц размером 0.25-0.8 µm и меньше 2.4. П р о ц е е с ХМП. На рис. 4 показаны поверхности с учетом анизотропии разрушения не сопровождается некоторых материалов после воздействия химически хрупким разрушением. Иными словами, такая обработка активных суспензий НДА. Видно, что на поверхности Физика твердого тела, 2004, том 46, вып. Наноалмазы для полирования Рис. 3. Процесс пластического течения поверхности материалов при полировании суспензиями УДА.

материалов yav значительно меньше по сравнению с МП крупными частицами УДА, удаляются медленно (STO, нейтральными суспензиями НДА той же концентра- ZOY) и сопровождаются появлением новых. Действиции. Но эффект полирования проявляется различно для тельно, активация суспензий НДА (УДА) соответствуразных материалов: от практически идентичного ХМП ющими химическими травителями меняет механический аморфным кремнеземом (CaF2, LNO, Si3N4) до ХМ про- характер воздействия на химико-механический в метоцесса с явным преобладанием МП (YAG, GGG, КУ-1). дических условиях МП, т. е. при высоких скоростях Причем крупные царапины, вносимые на поверхность течения и неламинарности потоков, при закреплении 7 Физика твердого тела, 2004, том 46, вып. 676 А.С. Артёмов Рис. 4. Процесс ХМП некоторых материалов, полированных химически активными суспензиями НДА.

или перемещении твердых частиц. Естественно, что но важно, к снижению температуры, необходимой для частицы должны быть максимально монодисперсны, протекания химического растворения (ZOY, LNO, SiC, т. е. строго фракционированы по размерам, а их кон- -Al2O3).

центрация в рабочей зоне по всей площади образ- 2.5. В л и я н и е а г р е г а т н о г о с о с т о я н и я т в е р цов и в каждой локальной точке в каждый момент д ы х ч а с т и ц. Полученные результаты позволяют времени должна быть постоянной (седиментационная ответить на один из главных вопросов современного устойчивость суспензий). Тогда за счет ХМ процессов полирования: что важнее для получения наиболее совервозрастает удельная поверхность материалов (еще более шенной поверхности — размер твердых частиц или их снижается средняя наношероховатость и увеличивается агрегатное состояние (нанокристаллическое или аморфее однородность по площади), а ее измельчение до ное) (рис. 5). В геометрическом отношении больших наноразмерных механических и химических продуктов различий в абсолютных значениях y для двух сравизноса и возрастающая доля упругой деформации за ниваемых процессов не наблюдается, хотя количество счет растворения образующихся структурных дефектов относительно глубоких наноцарапин и неоднородность y приводят к интенсификации процесса и, что особен- по площади в случае использования даже стабильных Физика твердого тела, 2004, том 46, вып. Наноалмазы для полирования Рис. 5. Влияние агрегатного состояния наноразмерных твердых частиц на рельеф и структуру Ge и Si.

суспензий НДА несколько выше, чем после коллоидно- жении нагрузок на индентор до 10 µN, что соответствует химического полирования (КХП) аморфными сфериче- уменьшению размера алмазных частиц до 10 nm (Sn-1.4, скими частицами. В структурном отношении выводы Sbas-1.4, Sac-1), создающих отпечатки в Si размером очевидны только для процесса нано- и микроцарапания до 100 nm, следует ожидать снижения доли дислокаци(значения hmax и l), а строение тонкой приповерхностной онных механизмов в процессах массопереноса, особенно области после полирования НДА необходимо изучать на начальных стадиях индентирования, и увеличение современными методами. Однако на основании работ по доли вакансионно-межузельного механизма. Изучение наноиндентированию [10] можно полагать, что при сни- этих процессов на приборе, совмещающем AFM и наФизика твердого тела, 2004, том 46, вып. 678 А.С. Артёмов ноиндентирование, позволит точнее показать особенности формоизменения в поверхностных слоях различных материалов в процессах полирования НДА. Однако сейчас достоверно то, что в отличие от полирования суспензиями НДА ХМП аморфными частицами таких же размеров не вносит макродефектов (царапин) и дислокаций обработки в поверхностный слой.

Таким образом, можно сформулировать некоторые требования к УДА при применении в технологии полирования:

1) они должны быть тщательно фракционированы по размерам частиц, например до 10 nm, 10-50 nm и т. д.

после экспериментальной проверки в технологии полирования;

2) для создания полировальных композиций УДА предпочтительнее сохранять в виде водных суспензий;

3) УДА должны иметь воспроизводимые от партии к партии поверхностные и объемные физико-химические свойства;

4) они не должны содержать химические примеси в соответствии с требованиями микроэлектроники во избежание поверхностных загрязнений;

5) по цене они должны быть сопоставимы с алмазными микропорошками и пастами статического синтеза.

Полирование суспензиями НДА, кроме рассмотренных материалов, перспективно и для других твердых тел:

в кремниевой микроэлектронике (планаризация и др.), оптоэлектронике, акустоэлектронике и ВТСП электронике (подготовка подложек моно- и бикристаллов и др.), лазерной технике (изготовление резонаторов), оптике (германиевая ИК оптика и др.), точном машиностроении (высокопрецизионная металлообработка) и многих других областях современной промышленности.

В основе экономической эффективности использования НДА лежит достижение более низкой себестоимости их получения по сравнению с себестоимостью синтетических микроалмазов и увеличение объемов выпуска до нескольких тонн в год.

Список литературы [1] Т.М. Губаревич, В.Ю. Долматов. ЖПХ 66, 8, 1878 (1993).

[2] В.Ю. Долматов. Успехи химии 70, 7, 687 (2001).

[3] Т.М. Губаревич, В.Ю. Долматов. Патент № 2082 738 БИ, 18, 141 (1997).

[4] А.А. Захаров, В.А. Юзова, Н.В. Эристова. Ультрадисперсные материалы. Получение и свойства. (Межвуз. сб.).

Красноярск (1990).

[5] Л.С. Цеснек, Ю.И. Коган, Е.М. Фетисова, Л.А. Бибикова.

ОМП 12, 32 (1982).

[6] J. Jda. Сеймицу кикай 29, 6, 444 (1963).

[7] R. Stickler, Y.R. Booker. Phil. Mag. 8, 89, 859 (1963).

[8] R. Stickler, Y.R. Booker. J. Electrochem. Soc. 111, 4, (1964).

[9] А.С. Артемов, С.И. Булычев, В.П. Алехин, М.Х. Шоршоров. V Всесоюзный симпозиум по механоэмиссии и механохимии твердых тел. Таллин (1975). 201 с.

[10] Ю.И. Головин, А.И. Тюрин. Письма в ЖЭТФ 60, 10, (1994).

Физика твердого тела, 2004, том 46, вып.

Pages:     | 1 ||



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.