化学机械平坦化材料对蓝宝石抛光速率与粗糙度的影响.pdf

文章编号: ( ) 化学机械平坦化材料对蓝宝石抛光速率与粗糙度的影响 贾少华, 刘玉岭, 王辰伟, 闫辰奇 ( 河北工业大学 微电子技术与材料研究所, 天津 ) 摘要:采用自主研制的新型碱性蓝宝石抛光液, 在 蓝宝石化学机械平坦化过程中加入F A/O型非离子表 面活性剂, 该活性剂能够减小蓝宝石表面粗糙度, 同 时, 在蓝宝石抛光速率下降不明显的情况下实现较高 的凹凸去除速率差, 有利于实现蓝宝石的全局平坦化. 通过实验得到了碱性条件下抛光速率较高、 粗糙度较 小的最佳 p H 值.研究了等质量分数等粒径条件下磨 料分散度以及抛光温度对抛光速率和蓝宝石表面粗糙 度的影响. 关键词:蓝宝石; CMP; 活性剂; 分散度; 温度 中图分类号:T N 文献标识码:A D O I: / j i s s n 引言 蓝宝石具有很多为人熟知的特性, 例如硬度高、 耐 磨损、 耐高温、 抗腐蚀、 良好的电气规范和光传输特性. 因为蓝宝石具有与族氮化物相同的六方密堆积结构 且晶向生长技术优良 , 所以, 蓝宝石主要用作第三代 半导体材料G a N的衬底, 在微电子工业以及光电技术 领域也有广泛的应用 .在光电子领域, 随着蓝宝石 光电技术的快速发展, 蓝宝石已经成为一种极为重要 的光电材料, 例如, 蓝宝石晶体是制造G a N发光二极 管(L E D) 、 光学窗口、 激光器以及反射器的首选衬底材 料 . 由于蓝宝石导热系数较低, 出于对制作薄膜发光 二极管以及表面质量温度传感的严格要求 , 在抛光 过程中蓝宝石衬底必须被去除.同时, 由于蓝宝石表 面缺陷对器件性能影响很大, 目前要求蓝宝石表面超 光滑、 无缺陷, 且表面粗糙度 n m, 因此, 如何找到 一种能够高速有效去除蓝宝石并获得良好蓝宝石表面 质量的方法至关重要. 陶瓷器件的性能和质量很大程度上依赖于衬底的 表面精密加工, 传统的纯机械抛光是用抛光粉不断地 研磨被抛光材料的表面, 通过不断减小磨料颗粒的大 小来减小划伤, 这种方法从根本上解决不了容易产生 较深划伤的问题 .结合化学与机械作用, 成本较低 的CMP是目前可以实现全局平坦化最有效的蓝宝石 抛光方法, 也是迄今为止在蓝宝石大规模生产中普遍 应用的抛光方法.但是由于蓝宝石抛光液成分以及抛 光工艺的不同, 在蓝宝石的CMP过程中存在两个主 要问题: ( )蓝宝石的抛光速率低, 生产效率无法满足 工业要求; ( )蓝宝石表面质量差, 存在划痕、 凹坑等 缺陷, 降低了成品率 . 本文使用了自主研发的蓝宝石抛光液, 选择分散 度较低的S i O作为磨料粒子, 大大增加了蓝宝石抛光 速率.同时, 加入非离子表面活性剂, 降低了蓝宝石表 面张力, 有利于S i O磨料粒子的分散, 不易凝胶, 从而 提高了抛光过程的一致性, 降低了蓝宝石表面粗糙度, 利于实现全局平坦化.同时, 通过精确的抛光过程, 实 现表面平滑无划伤的蓝宝石晶元. 实验 实验设备与材料 实验材料 河北工业大学微电子技术与材料研究所研制的新 型蓝宝石碱性抛光液( S i O作为磨料粒子) ; 自主研发 的F A/O 型非离子表面活性剂; p H 值调节剂( 助 剂) ; 使用前与D I W按比例稀释; 用于研究抛光 速率及表面粗糙度的直径 mm蓝宝石晶元. 实验设备 法国A l p s i t e c公司生产的E E型抛光机;X I C (TM)A P A DDH ”A C AOG 型抛 光垫; 原 子 力 显 微 镜,A FM L S,A g i l e n t, 美 国; X P 表面分析器分析天平, 精确度为m g,M e t t l eT o l e d oA B N;P H B 型手提式 p H 计, 上海 I N E S A科学仪器公司; 厚度测试仪, 结合测量膜厚与 称重 两 种 方 法 计 算 抛 光 去 除 速 率 以 减 小 误 差; N I C OMP Z L S激光粒度仪. 实验方法与分析测试 实验方法 蓝宝石抛光液配制: 磨料硅溶胶( S i O质量分数 ) , 加入不同浓度F A/O型非离子表面活性剂和 p H 值调节剂调节抛光液, 使用前按比例稀释 ( p H 值 , , , , , 和 ) , 配 成不同蓝宝石抛光液.抛光过程中抛光工艺如表所 示. 年第期( ) 卷 基金项目: 国家中长期科技发展规划 科技重大专项资助项目( Z X ) 收到初稿日期: 收到修改稿日期: 通讯作者: 刘玉岭,E m a i l: l i u y l j i n g l i n g c o mc n 作者简介: 贾少华( ) , 女, 河北沧州人, 在读硕士, 师承刘玉岭教授, 从事集成电路工程研究. 表蓝宝石CMP抛光工艺 T a b l eT h ep r o c e s sc o n d i t i o n so f s a p p h i r eCMP P r o c e s sp a r a m e t e r s W o r k i n gp r e s s u r e m d a/Nc m B a c ks i d ep r e s s u r e m d a/Nc m H e a ds p e e d/rm i n P l a t es p e e d/rm i n S l u r r yf l o wr a t e/ P o l i s h i n gt i m e/s 注:S l u r r yf l o wr a t e m L/m i n. 分析测试 每次使用前对抛光垫进行m i n的修正, 根据 的稀释比例将原液直接稀释成蓝宝石抛光液, 对 mm蓝宝石片进行为时 s的抛光, 通过称重 和测量膜厚的方法计算蓝宝石抛光速率.其中测量膜 厚时在蓝宝石片上均匀选取个点, 取点方式如图 所示, 使用测膜厚仪测量抛光前后个点处的膜厚, 个点速率的平均值即为蓝宝石的抛光速率.而称重 方法则按照下式计算 MR R m r t 其中,m为时间t内去除蓝宝石质量, 为蓝宝 石密度( g/c m ) , r为蓝宝石晶元半径,t为抛光时 间.使用T EM测量磨料粒径及其分散度.比较抛光 液 p H 值、 等质量分数等粒径条件下分散度、 表面活性 剂浓度以及温度对抛光速率和蓝宝石表面粗糙度的影 响. 图蓝宝石测量点的选取 F i gS e l e c t i o no fm e a s u r e m e n tp o i n t so f s a p p h i r e 结果与讨论 p H值对蓝宝石去除速率和表面粗糙度的影响 实验采用自主研制的碱性蓝宝石抛光液, 其中包 含 p H 值较高且含有多个螯合环的F A/O型螯合剂, 它能够迅速与氧化铝反应产生稳定产物, 结合CMP 过程中的机械作用, 使得产物被迅速带离蓝宝石表面, 实现蓝宝石表面的平坦化, 提高蓝宝石去除速率.同 时加入助剂调节抛光液 p H 值, 不同 p H值( , , , , , 和 ) 对蓝宝石去除速率的影 响如图所示. 图不同 p H 值对蓝宝石去除速率的影响 F i gE f f e c to fd i f f e r e n tp Hv a l u eo nr e m o v a l r a t eo f s a p p h i r e 从图可以看出, p H 值从 变化到 的过 程中, 抛光速率持续上升, 当 p H 值 时, 抛光速 率达到最大值, 为 m/h.继续添加 p H 值调节 剂, p H 值增大, 抛光速率逐渐下降, 当 p H 值到达 甚至更大时, 抛光速率较低在m/h左右, 且变化缓 慢.经分析可得: 在碱性条件下, 蓝宝石表面发生了反 应式( ) 、 () A lO OH A l O HO ( ) A l(OH)OHA l O HO ( ) 当 p H 值较低, 即OH含量较低时, 发生反应式 ( ) , 此时, 随着 p H 值的升高, 氧化铝被去除速率加 快, 即蓝宝石去除速率增大.然而, 当 p H值较高时, 反应式( ) 伴随发生, 从化学平衡角度来说, 阻挡反应 式( ) 进行, 因此反应速率有所下降. 不同 p H值( , , 和 ) 对蓝宝石表面 粗糙度的影响如图所示.从图可以看出, 蓝宝石 表面粗糙度在 p H 值为 时最小, 为 n m, 随着 p H 值的增大粗糙度有所增大.经分析得自主研制的 螯合剂羟基含量多, 能够降低抛光液表面张力, 增大抛 光液与反应界面间的接触角, 在增加去除速率的同时, 降低了蓝宝石表面粗糙度. 同质量分数等粒径条件磨料分散度对蓝宝石去 除速率和表面粗糙度的影响 磨料分散度对蓝宝石去除速率的影响 CMP过程中的磨料粒子具有机械研磨和质量传 递的作用, 磨料粒子通过抛光垫使反应物迅速到达反 应表面, 生成物被快速带离反应表面, 提供新的反应表 面使反应继续进行, 加快蓝宝石的去除速率 .如 图所示, 图(a) (d) 分别为种同质量分数相同粒 径不同分散度的蓝宝石抛光液, 四者横坐标集中度逐 渐升高, 表明磨料粒子分散度依次降低.如图所示, 图(a) (d) 为种不同磨料分散度抛光液对蓝宝石的 抛光速率. 从图可以看到, 抛光速率随磨料分散度的减小 而增大.在抛光过程中, 参与反应的粒子称为有效粒 子 , 磨料分散度影响最大的就是有效粒子数, 在反 应过程中, 粒径较大的磨料粒子参与反应, 而粒径较小 的不参与反应.同质量分数同粒径的情况下, 磨料分 贾少华 等: 化学机械平坦化材料对蓝宝石抛光速率与粗糙度的影响 散度越低, 粒径差别越小, 参与反应的有效粒子数越 多, 与蓝宝石表面所谓接触面积越大, 同时质量传递作 用也因有效粒子数的增多而增强, 从而提高了蓝宝石 的去除速率. 图不同 p H 值对蓝宝石表面粗糙度的影响 F i gE f f e c to fd i f f e r e n tp Hv a l u eo n s u r f a c er o u g h n e s so f s a p p h i r e 图同质量分数相同粒径不同磨料分散度蓝宝石抛光液 F i gS a p p h i r ep o l i s h i n gs l u r r yo fd i f f e r e n td i s p e r s i o nw i t hs a m em a s s f r a c t i o na n dp a r t i c l es i z e 磨料分散度对蓝宝石表面粗糙度的影响 如图所示, 为同质量分数相同粒径不同分散度 抛光液对蓝宝石表面状态的影响, 图(a) (d) 蓝宝石 表面粗糙度依次减小. 从图可以看出, 磨料分散度越低, 蓝宝石表面粗 糙度越低, 即表面质量越好.质量传递过程对CMP 后蓝宝石表面状态影响很大, 化学反应的均匀性与质 量传递息息相关, 这在很大程度上影响了蓝宝石表面 凹凸速率的选择性, 进而影响全局平坦化的实现.较 低磨料分散度伴随着更多有效粒子, 有利于质量传递, 因此低分散度能得到更好的蓝宝石表面状态, 即表面 粗糙度随分散度的降低而减小. 年第期( ) 卷 图不同磨料分散度对蓝宝石抛光速率的影响 F i gE f f e c to fd i f f e r e n ta b r a s i v ed i s p e r s i o no ns a p p h i r er e m o v a l r a t e 表面活性剂对表面粗糙度以及抛光速率的影响 如图(a) 、 (b) 分别为不加活性剂和添加一定量 活性剂的抛光液对蓝宝石粗糙度的影响, 从图可以 看出, 添加一定量的活性剂, 蓝宝石表面粗糙度明显下 降.自主研制的F A/O型非离子表面活性剂能够有效 降低表面张力, 由于活性剂中极性键的键合作用, 活性 剂与蓝宝石抛光表面接触角增大, 从而增加了凹凸速 率选择比, 减小了表面粗糙度.同时, 表面活性剂的加 入有利于加强质量传递过程以及抛光过程去除速率一 致性, 实现较低表面粗糙度 .因此, 表面活性剂的 加入使得表面粗糙度有所下降. 图不同磨料分散度对蓝宝石表面粗糙度的影响 F i gE f f e c to fd i f f e r e n t a b r a s i v ed i s p e r s i o no ns a p p h i r es u r f a c er o u g h n e s sa f t e rp o l i s h i n g 图不同活性剂浓度抛光液对蓝宝石表面粗糙度的影响 F i gE f f e c to fp o l i s h i n gs l u r r yw i t hd i f f e r e n t s u r f a c t a n t c o n t e n to ns a p p h i r es u r f a c er o u g h n e s s 活性剂不仅仅具有前面所说的正作用, 由于极性 键的存在, 活性剂的使用增加了蓝宝石抛光液的吸附 作用, 占用了反应表面反应面积, 减小了有效反应面 积, 影响反应的质量传递过程, 导致去除速率有所下 降, 但是影响不大, 下降趋势比较缓慢.表为不加活 性剂和添加活性剂两种情况下蓝宝石的抛光速率. 同时, 活性剂在蓝宝石表面凹处具有一定的钝化 作用, 能够保护凹处的蓝宝石不被去除, 阻止其进一步 反应.凸处蓝宝石由于CMP过程较大的动能被快速 去除, 实现了较高的凹凸速率差, 因此表面活性剂的加 入使得全局平坦化效果增强. 温度对蓝宝石去除速率和表面粗糙度的影响 如图所示为抛光温度对抛光速率的影响, 可以 看出, 随着抛光温度的升高, 蓝宝石去除速率不断增 加, 且抛光温度对去除速率的影响越来越明显.温度 主要影响抛光过程中的质量传递以及温度传递过程, 贾少华 等: 化学机械平坦化材料对蓝宝石抛光速率与粗糙度的影响 抛光温度越高, 质量传递越迅速, 反应产物能够迅速被 带离, 提供新的反应表面供给反应进行, 因此蓝宝石抛 光速率增加.同时, 由于质量传递的增强, 温度的升高 也使得表面粗糙度有所下降.表为抛光温度对表面 粗糙度的影响. 表不同活性剂浓度抛光液对蓝宝石抛光速率的影 响 T a b l eE f f e c to fp o l i s h i n gs l u r r yw i t hd i f f e r e n ts u r f a c t a n tc o n c e n t r a t i o n o n s a p p h i r e r e m o v a l r a t e S u r f a c t a n t c o n c e n t r a t i o n R e m o v a l r a t eo f s a p p h i r e / mh c e r t a i nc o n t e n t 图抛光温度对蓝宝石去除速率的影响 F i gE f f e c to fp o l i s h i n gt e m p e r a t u r eo ns a p p h i r er e m o v a l r a t e 表抛光温度对蓝宝石表面粗糙度的影响 T a b l eE f f e c to fp o l i s h i n gt e m p e r a t u r eo ns a p p h i r e s u r f a c er o u g h n e s s P o l i s h i n gt e m p e r a t u r e/R o u g h n e s s/n m 结论 在蓝宝石CMP过程中, 由于F A/O型非表面离 子活性剂的加入, 降低了抛光液表面张力, 减小了蓝宝 石表面粗糙度, 同时由于活性剂本身的吸附性和钝化 性, 在蓝宝石去除速率减小不明显的情况下实现了较 高的高低去除速率差, 利于实现蓝宝石全局平坦化. 当 p H 值 时,蓝宝石去除速率最大, 表面粗糙 度达到最佳值 n m.等质量分数等粒径情况下, 随着磨料分散度的降低, 质量传递过程增强, 蓝宝石去 除速率提高, 同时表面粗糙度减小.另外, 温度对质量 传递与过程影响较大, 升高温度能够在很大程度上加 快质量传递过程使得抛光速率迅速增加. 参考文献: Z h uZ h e n P r e p a r a t i o na n dc h a r a c t e r i s t i c so fe p i t a x i a l t i n o x i d ef i l m so nS i Ca n ds a p p h i r es u b s t r a t e sD J in a n: S h a n d o n gU n i v e r s i t y, 朱振碳化硅和蓝宝石衬底二氧化锡外延薄膜的制备 及特性研究D济南: 山东大学, A i d aH,D o iT,T a k e d aH,e t a l U l t r a p r e c i s i o nCMPf o r s a p p h i r e,G a N,a n dS i Cf o ra d v a n c e do p t o e l e c t r o n i c sm a t e r i a l sJ C u r r e n tA p p l i e dP h y s i c s, , :S S Z h o uS h e n g j u n,L i uS h e n g S t u d yo ns a p p h i r e r e m o v a l f o r t h i n f i l mL E D s f a b r i c a t i o nu s i n gCMPa n dd r ye t c h i n gJ A p p l i e dS u r f a c eS c i e n c e, , ( ) : A i d aH,T a k e d aH,A o t aN,e t a l S u r f a c e t r e a t m e n t f o r G a Ns u b s t r a t ec o m p a r i s o no fc h e m i c a lm e c h a n i c a lp o l i s h i n ga n d i n d u c t i v e l yc o u p l e dp l a s m ad r ye t c h i n gJ S e n s o r sa n dM a t e r i a l s, , () : H s i e hCY,L i nBW,C h e n gW H,e t a l S e m i p o l a rG a N f i l m so n p r i s m s t r i p e p a t t e r n e d a p l a n es a p p h i r es u b s t r a t e sJ E C SJ o u r n a lo fS o l i dS t a t eS c i e n c ea n dT e c h n o l o g y, ,() :R R L e u n gK K,F o n g W K,C h a nP K L,e ta l P h y s i c a l m e c h a n i s m sf o rh o t e l e c t r o nd e g r a d a t i o ni n G a Nl i g h t e m i t t i n gd i o d e sJ J o u r n a lo fA p p l i e dP h y s i c s, , () : W a n g H a i b o,Y uQ i n c o n g,L i u W e i l i,e ta l T h ei n f l u e n c eo fp r o c e s sc o n d i t i o n so nt h es a p p h i r ec h e m i c a lm e c h a n i c a l p o l i s h i n gJ J o u r n a l o fF u n c t i o n a lM a t e r i a l sa n d D e v i c e s, , () : 汪海波,俞沁聪,刘卫丽,等工艺条件对蓝宝石化学机 械抛光的影响 J功能材料与器件学报, , () : Z h a n gZ e f a n g,H o uL e i,Y a nW e i x i a,e t a l T h ep r e p a r a t i o no fn a n oS i Op o l i s h i n gl i q u i da n da p p l i c a t i o ni ns a p p h i r ep o l i s h i n gJ L u b r i c a t i o n E n g i n e e r i n g, , ( ) : 张泽芳,侯蕾,闫未霞,等纳米S i O抛光液的制备及 在蓝宝石抛光中的应用 J润滑与密封, , () : Z h o uY a n,P a nG u o s h u n,S h iX i a o l e i,e t a l E f f e c t so f u l t r a s m o o t hs u r f a c ea t o m i cs t e p m o r p h o l o g yo nc h e m i c a l m e c h a n i c a lp o l i s h i n g(CMP)p e r f o r m a n c e so fs a p p h i r e a n dS i C w a f e r sJ T r i b o l o g yI n t e r n a t i o n a l, , : M aZ h e n g u o,L i uY u l i n g,WuY a h o n g,e ta l R e s e a r c h o ns a p p h i r es u b s t r a t en a n o CMPJM i c r o n a n o e l e c t r o n i cT e c h n o l o g y, , () : 马振国,刘玉岭,武亚红,等蓝宝石衬底n m级CMP 技术研究 J微纳电子技术, , () : X uW e n h u,L uX i n c h u n,P a nG u o s h u n,e t a l E f f e c t so f t h eu l t r a s o n i cf l e x u r a lv i b r a t i o no nt h ei n t e r a c t i o nb e t w e e nt h ea b r a s i v ep a r t i c l e s;p a da n ds a p p h i r es u b s t r a t e d u r i n gc h e m i c a lm e c h a n i c a lp o l i s h i n g(CMP) J A p p l i e dS u r f a c eS c i e n c e, , () : L i uY u l i n g,T a nB a i m e i,N i uX i n h u a n,e ta l C o n t r o l t e c h n i q u eo fs a p p h i r er o u g h n e s s i nCMPp r o c e s s i n gJ J o u r n a l o fF u n c t i o n a lM a t e r i a l s, , : ( 下转第 页) 年第期( ) 卷 z a t i o no fT i O w a t e rn a n o f l u i d sa n dd e i o n i z e dw a t e rJ A p p l i e dE n e r g y, , : M a j i d i a nH,E b a d z a d e hT S a l a h iE S t a b i l i t ye v a l u a t i o n o fa q u e o u sa l u m i n a z i r c o n s i l i c o nc a r b i d es u s p e n s i o n sb y a p p l i c a t i o no fD L VOt h e o r yJ C e r a m i c sI n t e r n a t i o n a l, , () : H eP,M e j i aAF,C h e n gZ,e ta l H i n d r a n c ef u n c t i o n f o rs e d i m e n t a t i o na n dc r e a m i n go fc o l l o i d a ld i s k sJ P h y s i c a lR e v i e wE, , () : V l i e g e n t h a r tGA,L e k k e r k e r k e rHN W P h a s eb e h a v i o r o fc o l l o i d a lr o d s p h e r e m i x t u r e sJT h eJ o u r n a lo f C h e m i c a lP h y s i c s, , () : H e l d e nL,R o t hR,K o e n d e r i n kGH,e t a l D i r e c tm e a s u r e m e n to fe n t r o p i cf o r c e si n d u c e db yr i g i dr o d sJ P h y s i c a lR e v i e wL e t t e r s, , () : S t a b i l i t yo fT i O HOh y b r i dn a n o f l u i d S HAOX u e f e n g,CHE NY i n g,MOS o n g p i n g,CHE N GZ h e n g d o n g ,Y I NT a o,J I AL i s i ( S c h o o l o fM a t e r i a l sa n dE n e r g y,G u a n g d o n gU n i v e r s i t yo fT e c h n o l o g y, G u a n g d o n gP r o v i n c i a lK e yL a b o r a t o r yo nF u n c t i o n a lS o f tC o n d e n s e dM a t t e r,G u a n g z h o u ,C h i n a) A b s t r a c t:T i On a n o t u b e s(T i NT s)a n dT i On a n o s h e e t s(T i N S s)w e r es y n t h e s i z e db yh y d r o t h e r m a lm e t h o d T i NT sa n dT i N S sw e r ed i s p e r s e d i np u r ew a t e r t op r e p a r eh y b r i dn a n o f l u i d I n f l u e n c eo fT i Oc o n c e n t r a t i o na n d c o n c e n t r a t i o nr a t i oo fT i NT s t oT i N S so ns t a b i l i t yo f h y b r i dn a n o f l u i d sw e r e i n v e s t i g a t e d S e d i m e n t a t i o nv e l o c i t i e so fn a n o p a r t i c l e sw e r e c a l c u l a t e db ys e d i m e n t a t i o nh e i g h t v a r i a t i o nw i t ht i m e,a n ds t a b i l i t yw a s a p p r a i s e db y s e d i m e n t a t i o nv e l o c i t y T h er e s u l t s h o w e dt h a tn a n o f l u i d sk e p tm o r es t a b l ea th i g hc o n c e n t r a t i o n,a n ds t a b i l i t y o fh y b r i dn a n o f l u i d sa r em o r ee x c e l l e n tt h a ni n d i v i d u a lT i N S sa n dT i NT sn a n o f l u i d sa th i g hT i NT st oT i N S s c o n c e n t r a t i o nr a t i o s,b u th y b r i dn a n o f l u i d sk e p tu n s t a b l e a t l o wT i NT s t oT i N S s c o n c e n t r a t i o nr a t i o s V i s c o s i t y o fn a n o f l u i d sa td i f f e r e n t s h e a r r a t ew a sm e a s u r e dt o i n t e r p r e t t h e i n f l u e n c eo fc o n c e n t r a t i o na n dc o n c e n t r a t i o n r a t i oo fT i NT s t oT i N S so ns e d i m e n t a t i o no fn a n o p a r t i c l e s K e yw o r d s:T i O;n a n o t u b e;n a n o s h e e t;h y b r i dn a n o f l u i d s;s t a b i l i t y;v i s c o s i t y ( 上接第 页) E f f e c t o f c h e m i c a lm e c h a n i c a l p l a n a r i z a t i o nm a t e r i a l o ns a p p h i r ep o l i s h i n gr a t ea n dr o u g h n e s s J I AS h a o h u a,L I UY u l i n g,WAN GC h e n w e i,YANC h e n q i ( I n s t i t u t eo fM i c r o e l e c t r o n i c sT e c h n o l o g ya n dM a t e r i a l, H e b e iU n i v e r s i t yo fT e c h n o l o g y,T i a n j i n ,C h i n a) A b s t r a c t:T h ea r t i c l e a d o p t e dan e wt y p eo f a l k a l i n e s a p p h i r ep o l i s h i n gs l u r r ys e l f d e v e l o p e d F A/On o n i o n i c s u r f a c t a n t a d d e d i nt h ep r o c e s so fs a p p h i r eCMPc a nd e c r e a s es a p p h i r es u r f a c er o u g h n e s s M e a n w h i l e,i tr e a l i z e d h i g hr e m o v a l r a t ed i f f e r e n c eo f c o n v e xa n dc o n c a v e a r e ao n t h e c o n d i t i o n t h a t t h ed e c l i n e t r e n do f r e m o v a l r a t e i s n o t s oo b v i o u s,w h i c hi sb e n e f i tf o ra c h i e v i n gg l o b a lp l a n a r i z a t i o no fs a p p h i r e O b t a i nt h eo p t i m u mp Hv a l u e t h a t c a nr e a l i z er e l a t i v e l yh i g h e rr e m o v a l r a t ea n dl o w e rr o u g h n e s st h r o u g he x p e r i m e n t A l s oe f f e c to fp a r t i c l e d i s p e r s i o nw i t hs a m em a s s f r a c t i o na n dp a r t i c l e s i z e a n dp o l i s h i n g t e m p e r a t u r eo ns a p p h i r e r e m o v a l r a t e a n ds u r f a c er o u g h n e s sw a ss t u d i e d K e yw o r d s:s a p p h i r e;CMP;s u r f a c t a n t;d i s p e r s i o n;t e m p e r a t u r e 年第期( ) 卷