针对6061铝合金难以在化学机械抛光中获得高表面质量的问题，研究了抛光液中氧化剂（H₂O₂）、缓蚀剂（BTA）的质量分数和pH值对表面粗糙度的影响。基于响应曲面法设计实验，采用方差分析（ANOVA）检验各参数对表面粗糙度影响的显著性，分析参数的交互影响，得出抛光液的最佳组分配比。结果表明，6061铝合金的表面粗糙度随着pH值的增大先增大后减小再增大，随着H₂O₂和BTA质量分数的增加先减小后增大。在优选的抛光液参数组合（pH值为9.7，H₂O₂的质量分数为0.57%，BTA的质量分数为1.16%）下，实现最低表面粗糙度S_a 为0.31 nm，获得了近原子尺度的超光滑表面。

钴(Co)具有较低的电阻率、良好的热稳定性、与铜(Cu)粘附性好等优点, 可以替代钽(Ta)成为14 nm以下技术节点集成电路(IC) Cu互连结构的新型阻挡层材料。化学机械抛光(CMP)是唯一可以实现Cu互连局部和全局平坦化的方法, 也是决定Co基Cu互连IC可靠性的关键技术。柠檬酸含有羟基, 在电离后对金属离子有较强的络合作用, 成为Co基Cu互连CMP及后清洗中的主要络合剂。文章评述了柠檬酸在Cu互连CMP及后清洗中的应用和研究进展, 包括柠檬酸对Cu/Co去除速率选择比、Co的表面形貌以及Co CMP后清洗中Co表面残留去除等方面的影响, 并展望了络合剂及Cu互连阻挡层CMP的发展趋势。

光学元件化学机械抛光（CMP）过程中元件与抛光垫之间接触压力分布是影响元件抛光去除效率和抛光效果的关键因素，但因元件、磨料、抛光垫之间的接触状态较复杂、且不停变化，难以通过仿真计算获得。为了研究确定性抛光去除机理，设计了一套CMP面压力分布在位实时检测装置，将薄膜压阻传感器阵列式布置于抛光垫下，对元件与抛光垫接触面的压力分布展开实时检测，并通过仿真分析抛光垫与元件表面接触压力分布理论模型，与实测结果进行对比。基于自主搭建的实验平台，模拟工况进行研磨实验，并使用基恩士CL-3000激光位移传感器测量抛光垫面形。实验结果表明：随着研磨时间增加，抛光垫面形逐渐平整并接近当前研磨条件下的极限，其标准差由0.2079 mm降低为0.1839 mm，使用压力分布检测装置测得区域压力值标准差第一阶段下降8.2%，第二阶段下降0.2%，工件与抛光垫接触面压力分布逐渐均匀，与抛光垫面形逐渐平整的趋势相对应，证明该装置可以有效检测抛光过程中的压力分布及实时变化。

作为碲锌镉衬底表面加工的重要工序, 化学机械抛光(Chemical Mechanical Polishing, CMP)的加工效果决定了碲锌镉衬底的表面质量和生产效率。抛光液是CMP的关键影响因素之一, 直接影响衬底抛光后的表面质量。对碲锌镉衬底CMP工艺使用的抛光液进行了研究, 探究了以二氧化硅溶胶和过氧化氢为主体的抛光液体系在不同pH值、不同磨料浓度下对衬底抛光表面质量和去除速率的影响。结果表明, 使用改进后的抛光液体系对碲锌镉衬底进行CMP, 能够在获得超光滑表面的同时实现高效率加工, 为批量化制备高表面质量的碲锌镉衬底奠定了良好基础。

Atomic and close-to-atomic scale manufacturing (ACSM) aims to provide techniques for manufacturing in various fields, such as circuit manufacturing, high energy physics equipment, and medical devices and materials. The realization of atomic scale material manipulation depending on the theoretical system of classical mechanics faces great challenges. Understanding and using intermolecular and surface forces are the basis for better designing of ACSM. Transformation of atoms based on scanning tunneling microscopy or atomic force microscopy (AFM) is an essential process to regulate intermolecular interactions. Self-assemble process is a thermodynamic process involving complex intermolecular forces. The competition of these interaction determines structure assembly and packing geometry. For typical nanomachining processes including AFM nanomachining and chemical mechanical polishing, the coupling of chemistry and stress (tribochemistry) assists in the removal of surface atoms. Furthermore, based on the principle of triboelectrochemistry, we expect a further reduction of the potential barrier, and a potential application in high-efficiency atoms removal and fabricating functional coating. Future fundamental research is proposed for achieving high-efficiency and high-accuracy manufacturing with the aiding of external field. This review highlights the significant contribution of intermolecular and surface forces to ACSM, and may accelerate its progress in the in-depth investigation of fundamentals.

化学机械抛光法是制作超光滑单晶硅镜片的常用工艺,抛光过程中的各类杂质粒子经常会导致加工表面产生划痕,降低镜片的表面质量。为系统研究不同晶向单晶硅表面塑性划痕与抛光液中杂质的关系,设计了金刚石微粉掺杂抛光Si(111)、Si(110)和Si(100)晶面的实验。利用轮廓仪测量了不同晶向、不同掺杂浓度下的划痕形貌,并通过计算载荷归一化后的划痕宽度分布、划痕深度分布、粗糙度和二维功率谱密度来评估划痕形貌。结果显示,抛光液中杂质粒子粒径、硅片表面的划痕宽度均服从正态分布。随着杂质粒子浓度的增加,划痕形貌从非周期性特征转变为周期性波动,粗糙度出现突跃点。此外,在同浓度金刚石微粉掺杂情况下,Si(110)面在划痕产生初期有更好的杂质粒子容忍度。

本文利用单因素及正交试验探究磨粒种类、抛光液pH值、表面活性剂种类、磨粒粒径对C面蓝宝石化学机械抛光材料去除率的影响, 试验结果表明: 采用二氧化硅作为磨粒能得到较高的材料去除率及较好的表面形貌; 材料去除率随抛光液pH值的增大呈现先增大再减小的趋势, 其中pH值在9附近能得到较好的去除率; 材料去除率还随着磨粒粒径的增大而增大; 使用三乙醇胺(TEA)、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)作表面活性剂能得到较高的材料去除率; 各试验因素对蓝宝石晶片材料去除率的主次顺序为磨粒粒径、表面活性剂、抛光液pH值; 其中当磨粒粒径为50 nm, 表面活性剂选CTAB, 抛光液pH值为9既能得到较高的材料去除率又能获得较好的表面质量。

Fine finishing of tungsten alloy is required to improve the surface quality of molds and precision instruments. Nevertheless, it is difficult to obtain high-quality surfaces as a result of grain boundary steps attributed to differences in properties of two-phase microstructures. This paper presents a theoretical and experimental investigation on chemical mechanical polishing of W–Ni–Fe alloy. The mechanism of the boundary step generation is illustrated and a model of grain boundary step formation is proposed. The mechanism reveals the effects of mechanical and chemical actions in both surface roughness and material removal. The model was verified by the experiments and the results show that appropriately balancing the mechanical and chemical effects restrains the generation of boundary steps and leads to a fine surface quality with a high removal rate by citric acid-based slurry.

铌酸锂晶体集电光、声光和非线性光学等物理特性于一身，且透光范围宽，作为一种重要的光学材料被广泛应用于通信、传感等领域。通过离子注入与直接键合的方式制备出的铌酸锂单晶薄膜材料，保留了铌酸锂体材料的优秀物理特性，并且具有高折射率对比度的优点，使光子器件在集成度和性能上都得到了很大程度的提升。本文介绍了铌酸锂薄膜的制备及应用，展示了直径6英寸(1英寸=2.54 cm)的铌酸锂单晶薄膜。将硅单晶薄膜覆盖在铌酸锂单晶薄膜上面，形成一种新型的复合薄膜材料，结合了铌酸锂出色的光学性能和硅出色的电学性能，本文报道了直径3英寸的复合薄膜材料，X射线证明硅薄膜是单晶结构，这种复合薄膜在未来的集成光电芯片中具有应用潜力。