利用复合磨粒抛光液的硅片化学机械抛光

为了提高硅片的抛光速率,利用复合磨粒抛光液对硅片进行化学机械抛光.分析了SiO2磨粒与聚苯乙烯粒子在溶液中的ζ电位及粒子间的相互作用机制,观察到SiO2磨粒吸附在聚苯乙烯及某种氨基树脂粒子表面的现象.通过向单一磨粒抛光液中加入聚合物粒子的方法获得了复合磨粒抛光液.对硅片传统化学机械抛光与利用复合磨粒抛光液的化学机械抛光进行了抛光性能研究,提出了利用复合磨粒抛光液的化学机械抛光技术的材料去除机理,并分析了抛光工艺参数对抛光速率的影响.实验结果显示,利用单一SiO2磨料抛光液对硅片进行抛光的抛光速率为180 nm/min;利用SiO2磨料与聚苯乙烯粒子或某氨基树脂粒子形成的复合磨粒抛光液对硅片进行抛光的抛光速率分别为273 nm/min和324 nm/min.结果表明,利用复合磨粒抛光液对硅片进行抛光提高了抛光速率,并可获得Ra为0.2 nm的光滑表面.     

无抛光垫化学机械抛光技术研究

应用双电层理论分析了SiO2磨粒与聚苯乙烯粒子在溶液中的ζ电位及粒子间的相互作用机制,观察到SiO2磨粒吸附在聚苯乙烯粒子表面的现象.分析了基于复合粒子抛光液的无抛光垫化学机械抛光技术特点及其材料去除机理.比较试验表明,基于复合粒子抛光液的硅片无抛光垫化学机械抛光具有与传统化学机械抛光相接近的材料去除率和硅片表面粗糙度值,并可避免工件塌边现象的产生.     

雾化施液CMP工艺及材料去除机制研究

介绍通过雾化供液方式进行化学机械抛光(CMP)的工作原理以及试验装置设计,通过雾化供液抛光工艺试验考察该方法的抛光效果,分析其材料去除机制。结果表明,雾化施液CMP方法的抛光浆料利用率高,在达到去除率为257.5 nm/min,表面粗糙度小于3.8 nm的抛光效果时,雾化抛光液消耗量仅为350 mL。雾化抛光材料去除机制是表面材料分子级氧化磨损去除,即通过抛光液中氧化剂的化学作用使表面原子氧化并弱化其结合键能,通过磨粒的机械作用将能量传递给表面分子,使表面分子的能量大于其结合键能而被去除。     

聚苯乙烯-二氧化硅复合颗粒对铜层的化学机械抛光性能

随着集成电路线宽变窄,要求铜互连表面具有更低的表面粗糙度,对化学机械抛光(CMP)技术提出更高的要求。采用聚苯乙烯(PS)-二氧化硅(SiO2)复合颗粒作为铜层CMP的抛光磨粒,研究出PS-SiO2核壳结构的形成条件,分析新型抛光液体系中各颗粒含量、pH值等因素对Cu抛光效果的影响,通过X射线光电子能谱(XPS)、扫描电镜(SEM)等手段探讨其中的抛光机制和颗粒残留等问题。结果表明:较之PS、SiO2颗粒抛光液,复合颗粒抛光液抛光Cu后,获得更大的去除和更好的表面质量,且与抛光过程中摩擦因数的关系相符合。     

纳米CeO2抛光料对硅晶片进行化学机械抛光的研究

通过自制纳米CeO2超细粉体,并配制成抛光液对硅片进行化学机械抛光,研究了纳米CeO2抛光料对硅片的抛光效果,解释了纳米级抛光料的化学机械抛光原理.实验结果表明:由于纳米抛光料粒径小,切削深度小,故材料去除采用塑性流动方式.使用纳米CeO2抛光料最终在1μm的范围内达到了微观表面粗糙度Ra为0.124nm的超光滑表面,满足了产品的要求.     

添加剂对微晶玻璃化学机械抛光的影响

利用自制抛光液对微晶玻璃进行化学机械抛光,研究络合剂、氧化剂、润滑剂种类及添加量对微晶玻璃化学机械抛光材料去除速率和表面粗糙度的影响。结果表明:抛光液中加入质量分数0.2%的EDTA络合剂后,能大幅降低材料表面粗糙度;加入质量分数2%的过硫酸铵氧化剂后能得到较光滑的材料表面和较高的材料去除速率;加入质量分数为0.2%的丙三醇润滑剂后能降低材料表面粗糙度。将EDTA络合剂、过硫酸铵氧化剂丙、三醇润滑剂加入SiO_2抛光液中对微晶玻璃进行化学机械抛光,利用原子力显微镜观察抛光微晶玻璃抛光前后的表面形貌。结果表明,抛光后微晶玻璃表面极为平整,达到了0.12 nm的纳米级光滑表面,且材料去除速率达到72.8 nm/min。     

硅片硬质抛光盘化学机械抛光工艺参数优化试验研究

在二氧化硅抛光液中加入聚合物微球,对硅片进行了复合粒子硬质抛光盘化学机械抛光试验.应用田口法对玻璃盘表面粗糙度、聚合物微球粒径、聚合物微球质量分数3个影响硅片材料去除率的因素进行了优化分析,得到以材料去除率为评价条件的最优抛光参数.对玻璃盘表面粗糙度和聚合物质量分数对硅片材料去除率的具体影响进行了实验分析,验证了上述结论.结果表明:玻璃盘的表面粗糙度与聚合物微球的粒径相适应和聚合物微球质量分数适中时,可以获得较高的抛光效率.     

雾化施液CMP工艺及材料去除机理研究

介绍通过雾化供液方式进行化学机械抛光（ＣＭＰ） 的工作原理以及试验装置设计,通过雾化供液抛光工艺 试验考察该方法的抛光效果,分析其材料去除机制。结果表明,雾化施液ＣＭＰ方法的抛光浆料利用率高,在达到去除 率为２５７５ｎｍ／ｍｉｎ,表面粗糙度小于３８ｎｍ的抛光效果时,雾化抛光液消耗量仅为３５０ｍＬ。雾化抛光材料去除机制是 表面材料分子级氧化磨损去除,即通过抛光液中氧化剂的化学作用使表面原子氧化并弱化其结合键能,通过磨粒的机械 作用将能量传递给表面分子,使表面分子的能量大于其结合键能而被去除。     

镁合金AZ91D化学机械抛光工艺研究

将化学机械抛光技术(Chemical Mechanical Polishing,CMP)引入到镁合金片的抛光中,以硅溶胶、表面活性剂、螯合剂及p H调节剂为原料,以涡流搅拌的方法制备镁合金(AZ91D)抛光液。采用单因素法分析抛光过程中压力、转速、抛光液流量及抛光时间等参数对抛光效果的影响。实验结果表明:在压力为0.06MPa,抛光盘上盘转速为10r/min、下盘转速为50r/min,抛光液流量为160m L/min,抛光时间为8min的条件下,镁合金表面形貌良好;在此工艺条件下经过化学机械抛光后,镁合金表面粗糙度Ra能达到10nm。     

氮化硅陶瓷回转曲面零件化学机械抛光工艺实验研究

在数控坐标磨床上应用化学机械抛光(Chemo-mechanical polishing,CMP)技术,对氮化硅陶瓷回转曲面零件进行超精密加工工艺实验研究.分析了氮化硅陶瓷化学机械抛光原理,并搭建化学机械抛光实验平台.通过实验研究了水基CeO2抛光液浓度、抛光液流量、抛光轮转速等主要工艺参数对氮化硅陶瓷零件抛光的表面质量的影响规律,根据实验结果对抛光工艺参数进行了优选.结果表明:在抛光液浓度为20%,抛光液流量为0.6 L/min,抛光轮转速为6 000 r/min的条件下,能获得较好的抛光表面质量,其表面粗糙度Rα达12 nm.     

TWO STEPS CHEMICAL-MECHANICAL POLISHING OF RIGID DISK SUBSTRATE TO GET ATOM-SCALE PLANARIZATION SURFACE

In order to get atomic smooth rigid disk substrate surface, ultra-fined alumina slurry and nanometer silica slurry are prepared, and two steps chemical-mechanical polishing (CMP) of rigid disk substrate in the two slurries are studied. The results show that, during the first step CMP in the alumina slurry, a high material removal rate is reached, and the average roughness (Ra) and the average waviness (Wa) of the polished surfaces can be decreased from previous 1.4 nm and 1.6 nm to about 0.6 nm and 0.7 nm, respectively. By using the nanometer silica slurry and optimized polishing process parameters in the second step CMP, the Ra and the Wa of the polished surfaces can be further reduced to 0.038 nm and 0.06 nm, respectively. Atom force microscopy (APM) analysis shows that the final polished surfaces are ultra-smooth without micro-defects.     

数字光盘玻璃基片的三步抛光技术

为得到超光滑的数字光盘母盘玻璃基片表面,研究玻璃基片的亚纳米级抛光技术。分别采用2 m、0.3 m超细氧化铈抛光液以及纳米氧化硅抛光液进行三步化学机械抛光(Chemical mechanical polishing, CMP),抛光后最终表面粗糙度Ra达到0.44 nm,为目前报道的数字光盘母盘玻璃基片抛光的最低值。原子力显微镜分析表明,抛光后的表面超光滑且无微观缺陷。通过对玻璃基片CMP中机械作用及化学作用进行分析,对抛光机理进行了探讨。     

Ta-W合金的化学机械抛光实验研究

针对Ta-W合金材料圆薄片零件化学机械抛光工艺，设计了Ta-W合金材料化学机械抛光抛光液，并探讨了抛光液各组分的含量及抛光工艺参数对抛光速率和抛光件表面质量的影响。结果表明，当抛光液中磨料SiO2溶胶质量分数为40％-65％时，抛光速率也达到较高值并在一定的硅溶胶含量范围内波动不大；当抛光液中有机碱的质量分数为4％-6％时，抛光速率达到最大值；随着氧化剂含量的增加，去除速率几乎成线性增加，但随氧化剂含量的增大表面状态变差，故应控制氧化剂的含量；随着抛光液流量的增加，抛光速率也增大，但在流量增加到200mL／min后，速率的增加变得缓慢。     

纳米SiO2粒子抛光液的制备及其抛光性能

随着计算机磁头与磁盘间间隙的不断减小，硬盘表面要求超光滑，制备了一种纳米SiO2抛光液，并研究了镍磷敷镀的硬盘基片在其中的抛光性能，Chapman MP2000^ 表面形貌仪测得抛光后表面的平均粗糙度（Rα)和波纹度（Wα)分别为0.052nm及0.063nm，为迄今报道的硬盘抛光的的最低值。原子力显微镜（AFM）发现获得的基片表面非常光滑平整，表面无划痕，凹坑，点蚀等表面缺陷。     

计算机硬磁盘CMP中抛光工艺参数对去除率的影响

对于计算机硬磁盘的生产,为了最大限度地提高盘片生产量,降低生产成本,要求化学机械抛光(chemieal mechanical polishing,简称CMP)中在保证优质表面质量情况下,实现最大去除量(Material Removal,简称MR)和去除率(Material Removal Rate,简称MRR)。本文讨论了硬盘片的化学机械抛光过程中的外加压力、转速和抛光时间对去除率的影响。实验采用含多种添加剂的纳米二氧化硅(SiO_2)胶体作为研磨液在双面抛光机上对镍磷敷镀铝镁合金基片进行精抛光。结果表明,不降低表面质量,MRR随着压力的增加而增大到一个最大值,随后随着压力继续增加而减小;增加抛光机下盘的转速将使MRR变大到一定值后再下降;增加抛光时间将使MR增大,而MRR变化是非线性的。     

阴离子表面活性剂及复配对阻挡层抛光液性能的影响

为提高铜互连化学机械抛光(CMP)后表面质量，在抛光液中需引入适当的表面活性剂以改善磨料的稳定性以及CMP后铜的表面粗糙度。研究了十二烷基硫酸铵(ADSA)、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸铵(AESA)、直链烷基苯磺酸(LABSA)3种不同阴离子表面活性剂，以及非离子表面活性剂脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO-9)和LABSA复配表面活性剂对钽阻挡层抛光液润湿性、分散性以及对材料去除速率的影响。通过接触角测量仪、纳米粒度仪、扫描电镜和原子力显微镜测试表面张力、接触角、大颗粒数、粒径分布以及CMP后铜的表面粗糙度，并分析复配表面活性剂的作用机制。结果表明：抛光液中加入LABSA后，因其具有直链型结构，抛光液的润湿性和分散性效果最好，抛光后铜表面的粗糙度最低；AEO-9和LABSA进行复配，相较于单一的LABSA,抛光液的润湿性、分散性、稳定性和抛光后铜表面粗糙度均有所改善，体积分数0.1%LABSA+0.1%AEO-9的复配表面活性剂性能最优，CMP后铜表面粗糙度降至0.7 nm。     

铜布线化学机械抛光技术分析

对用于甚大规模集成电路(ULSI)制造的关键平坦化工艺——铜化学机械抛光(CMP)技术进行了讨论。着重分析了铜化学机械抛光的抛光过程和相关的影响因素；根据现有的研究成果主要介绍了铜化学机械抛光的化学材料去除机理；在分析抛光液组成成分的基础上，总结了现有的以H2O2为氧化剂的抛光液和其他酸性、碱性抛光液以及抛光液中腐蚀抑制剂的研究情况；指出了铜化学机械抛光今后的研究重点。     

单晶硅同质互抛实验研究

以材料的去除率和表面粗糙度为评价指标设计对比实验,验证了硬脆材料互抛抛光的可行性,得到了抛光盘转速对硬脆材料互抛的影响趋势和大小。实验结果表明：当抛光压力为48 265 Pa（7 psi）、抛光盘转速为70 r/min时,自配抛光液互抛的材料去除率为672.1 nm/min,表面粗糙度为4.9 nm,与传统化学机械抛光方式的抛光效果相近,验证了硬脆材料同质互抛方式是完全可行的;互抛抛光液中可不添加磨料,这改进了传统抛光液的成分;采用抛光液互抛时,材料去除率随着抛光盘转速的增大呈现先增大后减小的趋势,硅片的表面粗糙度随着抛光盘转速的增大呈先减小后增大的趋势。     

抛光液pH值等对硬盘玻璃盘基片化学机械抛光的影响

随着硬盘存储密度的增大、转速的提高、磁头飞行高度的降低,对硬盘基板材料及基板表面质量提出了更高的要求。采用纳米SiO2作为抛光磨料,在不同抛光液条件下(pH值、表面活性剂、润滑剂等),对玻璃基片化学机械抛光去除速率和表面质量的变化规律进行了研究,并利用原子力显微镜(AFM)和光学显微镜观察了抛光表面的微观形貌。结果表明,玻璃基片去除速率在酸性、碱性条件下变化趋势相近,即随着pH值的升高,材料去除速率先增大后减小。加入一定量的表面活性剂和润滑剂使得去除速率有一定程度的下降,但是表面粗糙度明显降低,并且表面没有出现颗粒吸附现象。     

Experimental investigation of process parameters for roll-type linear chemical mechanical polishing (Roll-CMP) system

The fabrication processes for electronic components are now demanding a higher degree of planarity for integration and multistacking, with chemical mechanical polishing (CMP) processes replacing conventional etching or mechanical polishing owing to their ability to attain global planarization. As CMP has been applied to more and more fields, new types of CMP machines have been developed. This study introduces a novel roll-type linear CMP (Roll-CMP) process that uses a line-contact material removal mechanism to for the polish flexible substrates, and examines the effect of the process parameters on the material removal rate (MRR) and its nonuniformity (NU). The parameters affecting the Roll-CMP process include down force, roll speed, table feed rate, slurry flow rate, slurry temperature, and the table oscillation length. Increasing the down force, roll speed, slurry flow rate, and slurry temperature resulted in a high average MRR (MRR_avg). Further, the MRR_avg was found to decrease with an increase in the oscillation length because of the effect of the polishing area. A large down force, high roll speed, high table feed rate, and high slurry flow rate were effective for reducing the NU. These results will be helpful for understanding the newly developed Roll-CMP process.