一,、團隊介紹
潘國順 博士
清華大學摩擦學國家重點實驗室 副研究員
摩擦學國家重點實驗室深圳微納工程研究室 常務(wù)副主任
深圳市微納制造重點實驗室 主任
深圳清華大學研究院微納工程重點實驗室 常務(wù)副主任
目前主要從事超精密拋光技術(shù),、摩擦學設(shè)計等方面的研究,。
科研骨干人員：
顧忠華 工程師 主研方向：半導體材料拋光
周 艷 工程師 主研方向：LED襯底,、硬盤盤基片拋光
鄒春莉 工程師 主研方向：化學機械拋光技術(shù)
徐 莉 工程師 主研方向：化學機械拋光技術(shù)
龔 樺 工程師 主研方向：化學機械拋光技術(shù)
二,、實驗室主要工作
1,、總體定位
科研方向主要集中在：
一,、集成電路制造中的化學機械拋光（CMP）技術(shù)
二、計算機硬盤盤基片表面超精拋光
三,、金屬材料拋光
四,、硅材料拋光
五、化合物材料拋光
六,、微納米材料研發(fā)
2,、研究方向、工作重點
※ 集成電路制造中的化學機械拋光（CMP）技術(shù):
集成電路(IC)尤其是超大規(guī)模集成電路(ULSI)是現(xiàn)代半導體工業(yè)的核心技術(shù),，是現(xiàn)代信息社會發(fā)展的基礎(chǔ)?，F(xiàn)代集成電路的設(shè)計多采用多層銅互連技術(shù)，以適應集成電路微型化對互連材料低電阻率,、高抗電子遷移特性的要求,。
研究內(nèi)容：主要研究集成電路制造過程中化學機械拋光（CMP）技術(shù)，開發(fā)CMP拋光液,，包括Cu層拋光液,、SiO2拋光液等
※ 計算機硬盤盤基片表面超精拋光:
隨著垂直磁記錄技術(shù)的運用，計算機硬盤存儲密度得以大幅度增加,，硬盤的存儲容量飛速擴大,。同時，硬盤磁頭的飛行高度進一步降低,，這就要求硬盤盤基片表面更加光滑,、無任何缺陷，表面粗糙度更小,。
本研究主要致力于計算機硬盤盤基片（鋁基片與玻璃基片）的超精密拋光。一直以來,，我們與國內(nèi)最大的硬盤制造商保持長期合作,。最新的研究成果表明，主要技術(shù)指標如硬盤盤基片的表面波紋度Wa,、表面粗糙度Ra等已經(jīng)達到或超過了日本,、美國等國際先進水平。前期成果已經(jīng)通過教育部科技成果鑒定,，專家鑒定意見為：磁頭,、磁盤表面納米級拋光總體達到目前國際先進水平,，其中磁盤表面拋光為目前國際領(lǐng)先。
具體研究內(nèi)容包括：
1)硬盤鋁基片粗拋液的研究與開發(fā)
2)硬盤鋁基片精拋液的研究與開發(fā)
3)硬盤玻璃基片拋光液的研究與開發(fā)
※ 金屬材料拋光:
主要從事金屬拋光蠟紫蠟,、綠蠟,、藍蠟以及小白蠟的研究。紫蠟主要是白剛玉與油性強的油脂混合而成,，要求拋光蠟油性大,，磨削力度強；綠蠟主要是用氧化鉻綠加上一定種類的油脂配制而成,，要求能夠達到快速上光,、無明顯劃痕；藍蠟主要是用超細氧化鋁,、顏料以及一定種類的油脂混合而成,，要求拋光鈦合金達到超鏡面、無劃痕,；小白蠟主要是用納米級的氧化鋁粉以及各種精制的油脂經(jīng)過蒸汽加熱法配制而成,，要求拋光高檔不銹鋼表帶達到無劃痕超鏡面效果。
1)紫蠟:多用于各種硬度較大金屬的粗中磨,，如不銹鋼,、鐵、鋼以及鈦合金等,。
2)綠蠟:常用于各種不銹鋼制品,、鋁合金以及鈦合金的精細拋光，
3)藍蠟:主要用于眼鏡架鈦合金的超鏡面拋光,，能使產(chǎn)品表面達到超鏡面的效果,。
4)小白蠟:主要用于高檔不銹鋼表帶以及鋁合金的超鏡面拋光。
※ 半導體材料拋光:
以硅材料為主的半導體專用材料已是電子信息產(chǎn)業(yè)最重要的基礎(chǔ)功能材料,，在國民經(jīng)濟和軍事工業(yè)中占有很重要的地位,。全世界的半導體器件中有95%以上是用硅材料制成，其中85%的集成電路也是由硅材料制成,。硅拋光片是制造IC芯片的基礎(chǔ)材料,，為滿足IC工藝技術(shù)要求，高品質(zhì)的硅單晶拋光片是基本條件,。
目前IC技術(shù)已邁進了線寬工藝小于0.1µm的納米電子時代,，對硅單晶拋光片的表面加工質(zhì)量要求愈來愈高，12寸硅片逐漸成為主流產(chǎn)品,。采用傳統(tǒng)拋光液及拋光工藝加工已不能滿足對硅單晶片的拋光要求,，為了確保硅拋光片的翹曲度、表面局部平整度,、表面粗糙度等具有更高的加工精度,，必需開發(fā)出新的拋光液及拋光工藝,；獲得表面加工精度更高的硅晶片是制造集成電路的重要環(huán)節(jié)，對硅片的拋光效果影響到集成電路線寬的大小,，直接關(guān)系到集成電路的合格率,。
1） 8-12寸硅晶片拋光液配方
本項目組成的團隊已經(jīng)進行了多年的集成電路硅晶片拋光液研究，在總厚度變化,、微粗糙度,、拋光液循環(huán)使用壽命等關(guān)鍵技術(shù)指標方面形成突破，達到甚至超過國際先進拋光液的技術(shù)水平,，相關(guān)拋光液在國內(nèi)6英寸硅片拋光生產(chǎn)線上獲得應用,，替代了國外進口拋光液。
本項目將在6英寸硅片拋光液研究與產(chǎn)業(yè)化的基礎(chǔ)上,，針對90－65nm集成電路技術(shù)的要求,，研發(fā)8~12英寸硅單晶拋光片用拋光液技術(shù)，形成從初粗拋光液,、細拋光液到精拋光液的系列關(guān)鍵技術(shù)和產(chǎn)品,。
2） 8-12寸硅晶片拋光液超純凈化控制技術(shù)
研發(fā)拋光液精制處理技術(shù)，精密,、高效地去除原材料和拋光液中大顆粒和雜質(zhì)顆粒,，獲得超精拋光所需的高純潔組分，避免由于大顆粒和雜質(zhì)顆粒的混入造成的表面劃傷等缺陷,；研究去除原材料和拋光液中有害離子的有效方法,，如特殊離子交換工藝等。
3）8-12寸硅晶片拋光液的中間試驗與大產(chǎn)業(yè)化
完善生產(chǎn)設(shè)備,、檢測設(shè)備和工藝手段,，放大原料處理能力、生產(chǎn)能力和質(zhì)量監(jiān)控能力,；有針對性地進行生產(chǎn)控制研究和生產(chǎn)工藝開發(fā),，為拋光液大批量生產(chǎn)創(chuàng)造條件；并進行大規(guī)模生產(chǎn)工藝試驗,，促進產(chǎn)品進入生產(chǎn)線試用,，實現(xiàn)高端拋光液的產(chǎn)業(yè)化。
※ 化合物拋光（氧化鋁,、碳化硅,、藍寶石等）:
以藍寶石（Al2O3）、碳化硅,、光學玻璃、鈮酸鋰及鉭酸鋰等為代表的襯底材料和光學材料在目前以光技術(shù)產(chǎn)業(yè)為中心的IT產(chǎn)業(yè)中獲得廣泛的應用,，具有良好的發(fā)展前景,。如藍寶石單晶材料（Al2O3）,、碳化硅襯底基片等由于其獨特的性能和優(yōu)勢，被廣泛運用于發(fā)光二極管（LED）襯底材料,；石英玻璃具有一系列優(yōu)良的物理化學性能如有極良好的透光性能,，在紫外、可見,、紅外全波段都有極高的透過率(90％以上),；鈮酸鋰和鉭酸鋰晶片具有優(yōu)良的鐵電、光電,、機械以及物理性能,從而作為非線性光學晶體,、電光晶體、壓電晶體,、聲光晶體和雙折射晶體,。采用傳統(tǒng)的拋光方法, 已很難達到晶片的高平整度、較好的表面完整性和超光滑無損傷層的要求,。因此這些襯底材料和光學材料全局平面化的主要超精密加工方法均是采用化學機械拋光(CMP)技術(shù)來完成,。
本研究方向主要針對藍寶石（Al2O3）、碳化硅,、光學玻璃,、鈮酸鋰及鉭酸鋰等化合物材料所面臨的表面超精拋光技術(shù)瓶頸及化學機械拋光液的產(chǎn)業(yè)化進行研究，開發(fā)出適用于此類襯底材料和光學材料的拋光技術(shù)及高端拋光液,，逐步替代進口拋光液,，提升我國材料的制造水平和加工技術(shù)。
一,、研究內(nèi)容
1） 氧化鋁及藍寶石晶片表面超精拋光工藝技術(shù)及其拋光液的研究與開發(fā),。 通過研究拋光液中納米粒子粒徑、粒度分布,、固含量與拋光性能的關(guān)系,，獲得合理的納米顆粒機械作用能力；通過研究拋光液中腐蝕劑,、pH值調(diào)節(jié)劑等添加劑的作用規(guī)律,，獲得理想的化學作用基礎(chǔ)；通過調(diào)整拋光液中潤滑劑,、絡(luò)合劑,、改性劑等添加劑的作用，實現(xiàn)拋光液在拋光過程中機械與化學作用的合理配伍性,，從而獲得能夠滿足拋光要求的化學機械拋光液,；
1.1 LED用藍寶石基片超精拋光液的研究與開發(fā)
經(jīng)過多年的藍寶石晶片拋光液的研究，分別針對單面拋光、雙面拋光等不同工藝以及各種不同晶型的藍寶石晶片（包括C型(0001),、R型(1-102),、A型(11-20)、M型(1-100)等晶型）的拋光在去除率,、表面粗糙度,、表面翹曲和平面度及拋光液循環(huán)使用壽命等關(guān)鍵技術(shù)指標方面形成突破，達到甚至超過國際先進拋光液的技術(shù)水平,。更是有針對性的提高拋光表面的潔凈度和平整度,。其相關(guān)藍寶石拋光液在國內(nèi)多個廠家已經(jīng)規(guī)模使用，替代了進口,。
1.2 窗口材料用藍寶石晶片拋光液的研究與開發(fā)
在襯底藍寶石拋光液的基礎(chǔ)上,，根據(jù)納米粒子的機械作用和化學作用的合理配伍性，針對國內(nèi)外廣泛用于窗口材料的藍寶石單晶的特點,，單獨進行研發(fā)突破,。所制拋光液針對不同的工藝條件和不同的藍寶石晶型（包括C型(0001)、R型(1-102),、A型(11-20),、M型(1-100)等晶型）的拋光在在去除率、表面粗糙度,、表面翹曲和平面度及拋光液循環(huán)使用壽命等關(guān)鍵技術(shù)指標方面形成突破,，在藍寶石拋光的去除率方面更是優(yōu)勢明顯，目前在深圳,、上海等多個廠家開始大量使用,，性能穩(wěn)定，同樣替代了進口,。
1.3 超精拋光技術(shù)工藝的建立
通過實驗室和現(xiàn)場拋光實驗,，研究拋光壓力、拋光上下盤轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)速比,、拋光液流速,、拋光時間、拋光墊性質(zhì)等拋光參量對化學機械拋光質(zhì)量的影響,，獲得合理的藍寶石襯底晶片超精拋光技術(shù)工藝,。
2） 光學玻璃（石英玻璃、微晶玻璃及硅酸鹽玻璃等）拋光液的研究與開發(fā)
通過研究各種玻璃如石英玻璃,、微晶玻璃及硅酸鹽玻璃等的成分和性質(zhì),，對其在化學機械拋光過程中的各種影響因素如pH值、納米粒子粒徑,、潤滑劑及各添加劑等的化學作用和機械作用的相互平衡,，獲得無損光滑表面,，從而得到各光學玻璃的拋光液。
3） 碳化硅基片表面加工,、精拋光工藝及其拋光液的研究與開發(fā)
通過研究碳化硅材料的性質(zhì),，及在化學機械拋光過程中的主要影響因素，提高納米粒子的磨削力,，增強化學腐蝕作用，從而增強其拋光效果,，提高其去除率,。
4） 各種光學材料（如鈮酸鋰、鉭酸鋰等）的表面加工,、精拋光工藝及其拋光液的研究與開發(fā)
通過對各不同光學材料的物理性質(zhì)和化學性質(zhì)的研究,，對其在化學機械拋光過程之中的拋光情況和影響因素進行研究，主要通過對拋光液中納米粒子,、粒度分布,、固含量及pH值、潤滑劑,、添加劑等的調(diào)節(jié),，獲得性能優(yōu)良的化學機械拋光液。
※ 微納米材料研發(fā):
納米粉末又稱為超微粉或超細粉,，一般指粒度在100納米以下的粉末或顆粒,，是一種介于原子、分子與宏觀物體之間處于中間物態(tài)的固體顆粒材料,?？捎糜冢焊呙芏却庞涗洸牧希晃[身材料,；磁流體材料,；防輻射材料；單晶硅和精密光學器件拋光材料,；微芯片導熱基片與布線材料,；微電子封裝材料；光電子材料,；先進的電池電極材料,；太陽能電池材料；高效催化劑,；高效助燃劑,；敏感元件；高韌性陶瓷材料（摔不裂的陶瓷,，用于陶瓷發(fā)動機等）,；人體修復材料,；抗癌制劑等。
本研究方向主要致力于磁性材料,、稀土氧化物,、金屬材料及電池材料等材料的微納米化加工工藝的研究與開發(fā)。
具體研究內(nèi)容:
1）超微細粉體加工工藝的研究與開發(fā),；
2）納米材料分散劑的研究與開發(fā),；
3）復合納米顆粒的合成研究與開發(fā)；
4）超高純納米二氧化硅生產(chǎn)工藝的研究與開發(fā)等
三,、聯(lián)系我們
電話：0755-2695 7638
