【正文】 9年， Larsen— Basse和 Liang指出化學(xué)機(jī)械拋光的主要磨損機(jī)理是由于拋光液中的顆粒所產(chǎn)生的磨損；同年， Tseng等基于彈性接觸理論建立了一種理論模型，模擬了拋光墊和晶片界面間由于晶片曲率引起的壓力分布，解釋了晶片拋光的不均勻性問題；2022年 Borucki基于 Greenwood— Williamson接觸理論提出了晶片 CMP加工拋光速率衰減的數(shù)學(xué)模型，預(yù)測結(jié)果與實(shí)驗(yàn)吻合較好。 ? 第四種方法則是建立于接觸力學(xué)和流體力學(xué)理論上。 1994年， Y． Yu等結(jié)合拋光墊的 Ra及拋光液流體動力學(xué)壓力的影響，提出一種物理 CMP模型； 1997年， Srinivasa—Murthy模擬了化學(xué)機(jī)械拋光的應(yīng)力分布，指出化學(xué)機(jī)械拋光晶片的不平度與晶片表面的應(yīng)力分布相關(guān)； 1999年Tichy等提出了一種一維模型來預(yù)測 CMP加工中流體動力學(xué)壓力的大小以及載荷、轉(zhuǎn)速、粗糙度的影響； 2022～2022年 Cho和 Park等人建立了化學(xué)機(jī)械拋光加工時(shí)整個硅片范圍的三維流體力學(xué)模型，分析了拋光液厚度和壓力分布及接觸剪應(yīng)力分布。 ? （ 2）電化學(xué)拋光的機(jī)理研究及進(jìn)展 ? ① 降低表面粗糙度的宏觀整平機(jī)制及進(jìn)展 ? 陽極表面電拋光的概念應(yīng)細(xì)分為宏觀整平和微觀整平兩個過程。其中前者是指表面粗糙度． R 1 μm的表面整平；后者是指表面粗糙度 R 1μm的表面整平 。目前，仍有人將此二者混為一談，這對深入研究其拋光機(jī)制是不利的，因?yàn)閮烧叩恼綑C(jī)理、工藝實(shí)施條件是截然不同的。 ? Edwards 認(rèn)為，宏觀整平是陽極表面幾何形狀均勻化的過程，主要是陽極表面生成的特性薄膜提高了陽極表面電阻引起的。因而可推知粘性薄膜的產(chǎn)生存在一臨界電位值。此后叉存在一粘性薄膜穩(wěn)定存在區(qū)。 ? 早期 Jacguet提出了一個粘膜理論：當(dāng)電流通過電解液時(shí) ,在陽極表面生成一層由陽極溶解產(chǎn)物組成的液膜，它有較高的粘度和大的電阻，而這層粘液膜的厚度在粗糙表面的各個部分是不相等的，在凹處大些，在凸起處小些。由于陽極表面的“絕緣”程度不同，因而其上面的電流分布也就不均勻，在凸起處的電流密度較凹處的電流密度大些。所以，凸起處的溶解就快些，結(jié)果便導(dǎo)致粗糙表面被宏觀整平。這一最早闡明電拋光機(jī)理的理論已為部分研究者所接受 。但該理論的主要不足在于，當(dāng)粗糙表面逐漸被摧平后，凸凹之處差距極微時(shí)，被極薄的粘性薄膜所保護(hù)的金屬表面何以能被進(jìn)一步拋光？實(shí)際中甚至在陽極上并投有粘性薄膜時(shí)，為什么電化學(xué)拋光仍能正常進(jìn)行？用此理論仍不能解釋電拋光過程中所特有的陽極極化曲線。 ? 有文獻(xiàn)指出：電拋光時(shí)粗糙表面的宏觀整平是由于凹起處在拋光過程中產(chǎn)生的氣體絕緣層比凸起處更厚，因而使凸起處溶解速度較快所致。然而，氣體絕緣層的存在與否仍有待進(jìn)一步研究。還有文獻(xiàn)認(rèn)為，是陽極表面不同晶面的電位及溶解速度存在區(qū)別所致。顯然，按此理論不能解釋表面整平和出現(xiàn)光澤的事實(shí)。因?yàn)榇死碚摰慕Y(jié)果將導(dǎo)致表面顯露組織或侵蝕。 ? Elmore認(rèn)為，陽極溶解產(chǎn)物向電解液中的擴(kuò)散在宏觀整平過程中起主導(dǎo)作用。這是由于凸起處溶解產(chǎn)物濃度梯度比在凹處高。因而．凸起處溶解速度大，表面被整平。此理論對宏觀整平現(xiàn)象進(jìn)行了較好解釋。目前，普遍為人們所接受。 ? ② 增加表面光亮度的微觀整平機(jī)制及進(jìn)展 ? 宏觀整平機(jī)制沒有考慮陽極的極化行為，因而也就無法進(jìn)一步解釋表面光亮度的提高和金屬光澤的產(chǎn)生。而大量實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，微觀整平過程中表面光亮度的提高主要來自陽極極化而產(chǎn)生的鈍化膜。 ? Hoar研究了不同陰離子 (Cx一 ／ H2O)電解液及陽極電位對金屬活 — 鈍化 — 去鈍化（增亮）三者之問相互轉(zhuǎn)化關(guān)系的影響，隨著陽極電位或陰離子濃度的不斷增加，陽極表面將由活化區(qū)過渡到增亮區(qū)或由活化區(qū)過渡到鈍化區(qū)，再過渡到增亮區(qū)。但不管怎洋，增亮區(qū)的陽極表面必有一層致密的鈍化膜 ，而且，只有這層鈍化膜才能抑制表面的結(jié)晶學(xué)腐蝕(活化區(qū) )，且當(dāng)金屬離子進(jìn)入鈍化膜的速度與從鈍化膜中溶解到溶液中的速度基本相同時(shí)。表面亮度可達(dá)到極值。 ? 因此，微觀整平增亮機(jī)制的合理解釋應(yīng)是陽極的極化行為機(jī)制：由于陽極表面上凸起和凹部位的鈍化程度不同，其中凸起部位的化學(xué)活性較大，且開始形成的鈍化膜往往不完整呈多孔性，而凹部位處于更為穩(wěn)定的鈍化狀態(tài)．結(jié)果凸起部位鈍化膜溶解破壞程度比凹處大，如此反復(fù)，直至獲得穩(wěn)定致密的鈍化膜層，這時(shí)微觀整平增亮可達(dá)極限值。所以，微觀整平應(yīng)同時(shí)滿足兩個條件： (1)陽極處于極化狀態(tài)， (2)陽極表面有一致密、完整的鈍化膜。 ? 結(jié)論： ? 綜上所述，電化學(xué)拋光全過程的不同階段，具有不同的拋光機(jī)制：①宏觀整平階段，主要發(fā)生表面幾何粗糙度下降，陽極溶解產(chǎn)物向電解液中的擴(kuò)散能力是其合理的拋光機(jī)制；②微觀整平階段：主要發(fā)生表面光亮度的提高和金屬光澤的產(chǎn)生，陽極極化行為是其合理控制機(jī)制，包括陽極處于極化狀態(tài)和致密、完整的鈍化膜形成。 ? （ 3）激光拋光技術(shù) ? ① 激光拋光技術(shù)的發(fā)展 ? 近年來，隨著材料科學(xué)，特別是材料表面科學(xué)的發(fā)展，激光器在材料科學(xué)中的應(yīng)用得到進(jìn)一部的拓寬；更由于工業(yè)應(yīng)用中對材料表面的光潔度的要求越來越高，人們不斷探索新的拋光技術(shù)，由于激光獨(dú)特的性質(zhì) ,激光拋光技術(shù)出現(xiàn)了?，F(xiàn)在研究人員把重點(diǎn)放在短波長準(zhǔn)分子激光器和短脈沖的飛秒脈沖激光器上，利用它們拋光不易產(chǎn)生裂紋，拋光的效果更好。從上世紀(jì) 90 年代中期以來，在美國、俄羅斯、德國和日本等國家，廣泛開展了金剛石薄膜的激光拋光研究，已經(jīng)得到了納米級的表面粗糙度。激光拋光已經(jīng)在金剛石薄膜、高分子聚合物、陶瓷、半導(dǎo)體、光學(xué)元件、金屬、絕緣體等得到廣泛的應(yīng)用。 ? ② 激光拋光的機(jī)理 ? 激光拋光本質(zhì)上就是激光與材料表面相互作用 , 主要有兩種效果：熱作用和光化學(xué)作用。根據(jù)激光與材料的作用機(jī)理 ,可把激光拋光簡單分為兩類 :一類為熱拋光 ,另一類為冷拋光。 ? 熱拋光一般用連續(xù)長波長激光 , 作用機(jī)理是激光與材料相互作用的熱效應(yīng) ,通過熔化、蒸發(fā)等過程來去除材料表面的成分。 ? 冷拋光一般用短脈沖短波長激光 ,作用機(jī)理是“單光子吸收”或“多光子吸收” ,材料吸收光子后 ,材料中的化學(xué)鍵被打斷或晶格結(jié)構(gòu)被破壞 ,材料中成分被剝離。在拋光過程中 ,熱效應(yīng)可以忽略 ,熱應(yīng)力很小 ,不產(chǎn)生裂紋 ,不影響周圍材料 ,材料去除量易控制 ,所以 ,特別適合精密拋光 ,尤其適合硬脆材料。冷拋光能完成激光熱拋光不能完成的一些工作 ,因此 ,在微細(xì)拋光、硬脆性材料和高分子材料拋光等方面具有無法比擬的優(yōu)越性。 ? ③ 存在的問題及發(fā)展 ? 激光拋光技術(shù)作為一項(xiàng)新技術(shù) ,目前還處于發(fā)展階段 , 也存在一些問題。首先，設(shè)備的成本高、拋光的費(fèi)用較貴，一定程度上限制了該技術(shù)的發(fā)展；其次，拋光過程中的檢測技術(shù)和精密控制技術(shù)要求相當(dāng)高，且因技術(shù)保密，為進(jìn)一步發(fā)展增加了難度。再其次，如果利用激光對超硬材料表面進(jìn)行拋光時(shí)，應(yīng)為材料粗拋光后的精拋光，如直接對樣品進(jìn)行激光拋光，則材料的剝離量小，效率較低，一般是綜合使用多種拋光方法。若是對其它的非超硬材料進(jìn)行拋光時(shí)，則它既可以對材料進(jìn)行粗拋光也可以進(jìn)行精拋光?？傊す鈷伖饧夹g(shù)的發(fā)展會推動激光精密加工技術(shù)和激光微細(xì)加工技術(shù)的更快發(fā)展。 ?（ 4）超聲波拋光 ? 超聲波拋光是超聲波加工的一種特殊應(yīng)用 , 它是一種微量磨削加工 ,最終目的是為了提高光潔度 , 乃至使光亮度可以達(dá)到鏡面。 ? 超聲波拋光適用于加工各種硬脆材料，特別是不導(dǎo)電的非金屬材料，如玻璃、陶瓷、石英、金剛石等。其設(shè)備簡單，使用和維修方便，可用比工件軟的材料做成形狀復(fù)雜的拋光工具，且加工時(shí)工具和工件間不需作復(fù)雜的相對運(yùn)動即可對復(fù)雜型面、型腔進(jìn)行拋光。超聲波加工宏觀力小，不會引起工件變形，可以拋光薄壁、薄片、窄縫及低剛度零件。 ? 超聲波加工可以與化學(xué)或電化學(xué)方法結(jié)合。在溶液腐蝕、電解的基礎(chǔ)上，再施加超聲波振動攪拌溶液，使工件表面溶解產(chǎn)物脫離 , 表面附近的腐蝕或電解質(zhì)均勻；超聲波在液體中的空化作用還能夠抑制腐蝕過程，利于表面光亮化。 ? （ 5）流體拋光 ? 依靠高速流動的液體及其攜帶的磨粒沖刷工件表面達(dá)到拋光的目的。 ? ① 磨料噴射加工 以壓縮氣體作介質(zhì) , 將數(shù) mm至數(shù) μ m直徑的磨粒噴射或投射到被加工工件的表面上。 ? ② 液體噴射加工 將直徑約 每秒數(shù)百米的速度噴射到待加工表面上，液體中可含也可不含磨粒。 ? ③ 流體動力研磨 由液壓驅(qū)動 , 使攜帶磨粒的液體介質(zhì)高速往復(fù)流過工件表面。介質(zhì)采用在較低壓力下流動性好的特殊化合物 (聚合物狀物質(zhì) ) 并摻上磨料制成的，磨料可采用碳化硅粉末。 ? （ 6）磁研磨拋光 ? 磁研磨法就是通過磁場中磁力的作用，將磁性研磨粒子吸壓在工件表面，工件表面與磁極之間可以有數(shù)毫米間隙，磁性研磨粒子在加工間隙中沿磁力線整齊排列，形成磁性刷，并由于磁力的作用壓附在工件表面。旋轉(zhuǎn)磁場或旋轉(zhuǎn)工件使磁性刷與工件表面產(chǎn)生相對運(yùn)動，從而完成對工件表面的研磨加工?？梢院愣ù艌觯\(yùn)動工件；也可以工件不動，改變磁場。這種方法加工效率高 , 質(zhì)量好 , 加工條件容易控制。 ? 磁研磨加工法的特點(diǎn)是： ? 加工間隙中的研磨粒子組成磁性刷，隨著工件形狀的變化而變化，在工件表面仿形壓附、翻滾、分離，不受表面形狀的限制，有很好的加工柔性，可以對任意形狀的表面進(jìn)行拋光處理。另一個特點(diǎn)就是：由于磁力線象 x射線一樣能夠穿過物體，所以，磁性研磨粒子可以進(jìn)入普通刀具無法介入的任意形狀的內(nèi)部表面，如模具型腔、彎管內(nèi)部、小瓶頸容器等。通過變化外部的磁鐵改變磁力線的方向即可控制磁性研磨粒子按照規(guī)定的軌跡研磨內(nèi)表面，完成過去所無法加工的領(lǐng)域。 ? 珩磨與超精加工 ? 珩磨與超精加工均是利用油石在一定壓力下對旋轉(zhuǎn)工件表面進(jìn)行微量切削，以獲得高精度和高光潔度的表面光飾加工方法，所不同的是超精加工所用的油石的磨粒粒度細(xì)，且加工過程中油石作微幅振動。 粗糙化處理 ? 制備粗糙的表面以提高噴涂層或涂料涂裝層的結(jié)合強(qiáng)度。 ? 機(jī)械粗化：噴砂、車螺紋法、滾花法、電火花拉毛法等； ? 化學(xué)粗化：采用鉻酐進(jìn)行化學(xué)粗化。 鋼材預(yù)處理成套設(shè)備示意圖 鋼板玻璃鋼前處理池 鋼材預(yù)處理線 全自動前期處理生產(chǎn)線 超聲波除油設(shè)備 超聲波除油清洗機(jī) 電解超聲波清洗機(jī) 全自動超聲波清洗機(jī) 拋丸處理線 鋼板拋丸清理機(jī) 鋼丸 噴砂除銹 多功能自動拋光機(jī) SSM05雙頭砂帶機(jī)（拋光機(jī)） 拋光機(jī) 六角滾桶研磨機(jī) 珩磨機(jī)