شرایط محیطی

شرایط محیطی

700
5/5
01/5
Y2O3
225
5/3
32/6
CuO
5/1
69/4
Mo2O3
این ذرات به دو گروه کاری پولیش‌کاری مکانیکی به طور مثال MFP و دیگری مکانیکی-شیمیایی CMP تقسیم‌بندی می‌شوند. این تقسیم‌بندی بر اساس میزان سختی‌ها نسبت به قطعه‌کار و قابلیت برقراری واکنش شیمیایی با قطعه‌کار در شرایط محیطی خاص می‌باشد.
ذرات ساینده‌ای همچون الماس، کاربید بور و کاربید سیلیکون که سختی بالاتری نسبت به Si3N4 دارند برای پولیش‌کاری مکانیکی(MFP) با قابلیت براده برداری زیاد به کار می‌روند. به وسیله چنین مکانیسمی قطر و هندسه قطعه‌کار به ابعاد نهایی و مورد نظر نزدیک می‌شود. ما بقی ذرات که از لحاظ سختی نرمتر هستند می‌توانند در CMP مورد استفاده قرار گیرند. طبق تحقیقات ]8[ CeO2 نسبت به سایر ذرات ساینده عملکرد بهتری در روش CMP از خود نشان داده است. دو عمل مهم در CMP به کمک ذرات ساینده CeO2 اتفاق می‌افتد:
الف) ذرات ساینده مستقیما وارد واکنش شیمیایی با قطعه‌کار (Si3N4) می‌شود که منجر به تشکیل لایه SiO2 روی قطعه‌کار می‌شود.
ب) سختی CeO2 به سختی لایه SiO2 تشکیل یافته نزدیک است ولی از سختی Si3N4 خیلی کمتر است(در حدود 3/1 سختی Si3N4). بنابراین Si3N4 به سختی توسط CeO2 می‌تواند خراش پیدا کند ولی لایه SiO2 توسط رفتار مکانیکی CeO2 می‌تواند از روی قطعه‌کار جدا گردد.
نمودار (1-3) تاثیر انواع ذرات ساینده را روی صافی سطح حاصله را در روش CMP نشان میدهد.
نمودار(1-3): تاثیر انواع ذرات ساینده را روی صافی سطح حاصله را در روش CMP. ]6[
واکنش بین ذرات ساینده و قطعه‌کار
CMP یک روش پولیش‌کاری است که از اصل واکنش جامد-جامد پیروی می‌کند. اگر انرژی مکانیکی به محل تماس دو شئ یا ابزار و قطعه‌کار اعمال شود بیشتر انرژی به انرژی حرارتی تبدیل می‌شود و یک حالت دما و فشار بالا در محل تماس به وجود می‌آورد. در چنین شرایطی تعادل اولیه از بین رفته و منجر به تغییر و تبدیل عناصر به علت تغییرات فازی و تجزیه مواد می‌شود. سرعت واکنش خیلی بالا است. یکی از علت‌های این امر هم تاثیر فزاینده فعال شدن فعالیت شیمیایی به واسطه حرارت و صدمات سطحی که به وسیله تنش و کرنش به وجود آمدند می‌باشد. در منطقه تماس قطعه‌کار و ذرات ساینده حتی اگر بار اعمالی کم باشد ولی فشار در نقطه تماس از استحکام مواد در همان چند نقطه تماس بیشتر است و چنین فشار بالایی برای شروع واکنش کافی خواهد بود. شکل(3-3) شماتیکی از منطقه تماس را در CMP نشان می‌دهد.
شکل(3-3): شماتیکی از منطقه تماس را در CMP
واکنش جامد-جامد در اندک زمانی در نقطه تماس تحت فشار بالا و حرارت تولید شده توسط اصطکاک اتفاق می‌افتد که منجر به جدا شدن ذره‌ای در مقیاس بسیار کوچک از روی قطعه‌کار می‌شود. نکته اصلی روش CMP استفاده از ذرات نرمتری است که بتواند در واکنش جامد-جامد با قطعه‌کار شرکت نماید. واکنش بین ذرات ساینده و قطعه‌کار (CeO2 و Si3N4) را می‌توان به صورت خلاصه به شرح ذیل نشان داد]5[:
Si3N4 + CeO2 SiO2+CeO1.72 +CeO1.83 + Ce2O3 + N2 (g) (1-3)
همان طور که در معادله فوق آمده است امکان تشکیل انواع اکسیدهای سریم در محصولات وجود دارد. مهمترین محصول واکنش که مورد نظر می‌باشد SiO2 می‌باشد. کل مراحل واکنش‌های شیمیایی را می‌توان به دو دسته ذیل تقسیم‌بندی نمود:
واکنش اکسایش به کاهش

Share