随着半导体电子器件、空间光学反射镜、汽车工业和航空航天的迅速发展,碳化硅材料因其良好的机械性能和化学稳定性,在各个领域得到了广泛的应用。然而,碳化硅材料硬度高,脆性大,加工时容易出现损伤。化学机械抛光(CMP)可以提高材料去除率和抛光后工件的表面质量。因此,对化学机械抛光(CMP)的研究具有重要的意义。化学机械抛光技术包括机械作用和化学作用,是两者共同作用的结果。本文分别研究机械作用及化学机械协同作用对碳化硅去除速率和抛光后表面质量的影响。本文主要研究工作如下:(1)抛光工艺参数的选择和优化。在抛光实验中,加工工艺参数会影响到材料的去除速率和表面质量。因此,为了分析抛光过程中各工艺参数对抛光过程的影响,进行抛光实验,研究分别改变压力、转速和磨粒等参数时的材料去除速率和表面质量,得到不同参数变化下的抛光规律,并进行工艺优化。(2)静电作用调控原理。抛光液中添加的电解质会影响到双电层结构,进而影响材料的去除速率。因此,根据胶体之间的相互作用力,以泊松-玻尔兹曼模型为基础推导不同表面之间的双电层力,建立DLVO作用下的受力模型,计算不同电解质条件下的德拜长度,获得改变电解质的浓度及组分对双电层力的影响。(3)化学机械作用协同实验。在材料的去除过程中,抛光液成分会影响材料的去除速率。改变抛光液中的化学成分,使得化学与机械作用协同配合。研究碳化硅表面改性机理,对碳化硅进行改性实验,研究分别改变时间时间和浓度等参数时的改性层厚度和硬度,从而分析改性过程对材料去除速率的影响;改变抛光液中的电解质的浓度及种类,研究其对去除速率的影响。通过观察材料去除速率的变化,验证化学作用与机械作用同时存在时的材料去除速率较高。(4)电解质对抛光液的影响。向抛光液中添加的电解质会对磨粒状态产生影响。在对胶体之间的相互作用力研究的基础上,研究不同电解质浓度和种类对抛光液中粒径和粒度分布,分析电解质对抛光液中粒径和粒度分布的影响;进行抛光去除实验,对抛光后表面质量进行分析,获得不同电解质条件下的抛光液对抛光后碳化硅表面的粗糙度的影响规律。