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。     

添加剂对电诱导GaN晶片化学机械抛光的影响

为研究添加剂对氮化镓(GaN)晶片化学机械抛光(CMP)材料去除率的影响,采用直流电源对n型GaN晶片进行电化学刻蚀,利用X射线光电子能谱(XPS)和原子力显微镜(AFM)研究电诱导辅助下GaN晶片CMP过程中,对苯二甲酸(PTA)和H₂O₂对其材料去除的影响。结果表明:在添加电流的条件下,随着H₂O₂体积分数增大,GaN材料去除率先升高后降低;随着PTA浓度的增加,GaN材料去除率先增加后减少;在H₂O₂体积分数为4%,PTA浓度为10 mmol/L条件下,GaN晶片的化学机械抛光材料去除率最高,为693. 77 nm/h,抛光后GaN晶片表面粗糙度为0. 674 nm;通过XPS分析,电诱导后GaN晶片表面的Ga₂O₃含量增加,表明电流作用促进了GaN材料表面的氧化腐蚀作用,进而提高了其CMP材料去除速率。     

抛光液化学成分对钨化学机械抛光效果的影响研究

化学机械抛光工艺(CMP)能够更好地满足光刻对平坦度的要求,因而被广泛应用于半导体制造工艺中。化学机械抛光液的不同成分将会直接影响到钨的抛光效果,从而影响到超大规模集成电路(ULSI)制备的成品率和可靠性。通过调配不同的氧化剂、蚀刻剂和配位剂组成的抛光液,进行抛光加工实验。当氧化剂和蚀刻剂含量比较低时,随着氧化剂和蚀刻剂的含量增加,抛光效果近似线性的提高,达到一定值以后,随着氧化剂的继续增加,抛光效果反而下降。当氧化剂H2O 2的含量为4%、Fe(N O 3)3浓度为0.05%时抛光效果最佳。使用浓度为20%的2μm的Al2O 3磨粒,抛光最后表面粗糙度Ra能达到0.198 nm。     

用于光学玻璃CMP的高效稀土抛光液研究

以纳米二氧化铈(CeO₂)为磨料,使用球磨与不同化学试剂(如pH值调节剂乙酸、丙酸、植酸和分散剂离子型表面活性剂、非离子型表面活性剂)的协同分散方法制备纳米CeO₂抛光液,研究酸性体系下不同抛光液的分散性能与抛光性能。研究表明,球磨时以乙酸为pH值调节剂,调节溶液pH值为3,料球比为1∶4,球磨时间为6 h,球磨后纳米CeO₂悬浮液分散效果较好。采用制备的纳米CeO₂抛光液对石英玻璃进行抛光实验。结果表明：在磨料质量分数为1%、pH为4的条件下,石英玻璃的材料去除速率最高为409 nm/min,粗糙度仅为0.03 nm;阳离子、非离子型表面活性剂均有助于提升酸性体系下CeO₂悬浮液的分散稳定性,而加入非离子表面活性剂AEO-9(脂肪醇聚氧乙烯醚)效果最佳,其能够在提高分散稳定性的基础上改善石英玻璃的表面质量。     

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。     

抛光介质对固结磨料化学机械抛光水晶的影响

在固结磨料化学机械抛光中,工件表面与抛光介质易发生水解反应,产生软化层,而软化层厚度直接影响材料去除速率及表面质量.本文采用显微硬度计测量了不同介质条件下水晶表面的变质层厚度,并基于CP-4研磨抛光平台研究了不同抛光介质及温度对材料去除速率的影响,进而在线测量了抛光过程中声发射信号及抛光垫与工件之间摩擦系数的变化.结果表明:六偏磷酸钠的加入可促进水晶玻璃表层网络结构断裂,软化表层,软化层厚度随着浸泡时间、温度升高而增加,进而提高了水晶玻璃的去除率;而且随着温度升高,水解作用更加明显.实验显示,声发射信号及摩擦系数实时测量对抛光工艺参数的优化具有指导意义.     

络合剂对蓝宝石晶片化学机械抛光的影响

利用自制的抛光液对蓝宝石晶片进行化学机械抛光,研究化学机械抛光过程中抛光压力、抛光液pH值、SiO2浓度、络合剂种类及其浓度等参数对抛光速率的影响,采用MicroNano D-5A扫描探针显微镜观察抛光前后蓝宝石晶片的表面形貌。结果表明:在抛光条件为压力7psi、转速为50 r/min、抛光液流量为60 mL/min,抛光液组成为pH值12、SiO2浓度5%、络合剂Ⅰ及其浓度为1.25%时,得到最大抛光速率为35.30 nm/min,蓝宝石晶片表面质量较好,表面粗糙度Ra达到0.1 nm。     

硅片边缘化学机械抛光的微小去除量测量

针对硅片化学机械抛光工艺的材料去除量非常微小并难以测量的问题,本文介绍一种采用表面粗糙度测量仪,对硅片边缘化学机械抛光的材料去除量进行一种简易、快速的测量方法,且该方法同时还可准确地测量硅片边缘抛光表面粗糙度值。检测结果表明,本方法较好地解决了硅片边缘化学机械抛光表面检测问题。     

ULSI化学机械抛光(CMP)材料去除机制模型

CMP已成为IC制造中的关键工艺之一,相关机制模型的研究是当前CMP的热点。综述了考虑抛光液的流动、抛光垫的弹性和硬度、研磨颗粒的大小和硬度等不同因素的机制模型,并对基于不同假设的模型作了分析和比较。最后对CMP模型未来的发展和研究方向提出了展望。     

磨料混合对硅通孔铜膜抛光效果的影响*

磨料的粒径分布严重影响铜膜抛光效果,单一粒径磨料在抛光过程中,部分较大或较小磨料的作用难以准确评估。针对这一问题,采用不同且粒径相近（40、60和80 nm）的磨料混合来表征反映粒径分散性对铜膜抛光的影响,研究单一磨料、2种和3种粒径磨料混合的抛光液对硅通孔铜膜抛光的影响。结果表明：在相同质量分数条件下,不同粒径磨料混合能提高铜膜抛光速率和改善表面质量;2种粒径磨料混合时,粒径差距越大,则抛光速率越快;3种粒径磨料混合时其抛光速率和抛光表面质量优于单一粒径和2种粒径混合,当40、60和80 nm 3种粒径磨料的比例为1∶3∶2时,抛光效果最好。建立铜片与抛光垫之间磨料分布的物理模型,揭示混合磨料提高铜膜去除速率的机制,计算出磨料与铜片的接触面积。     

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。     

颗粒等抛光液组分对硬盘盘基片抛光的影响

硬盘盘基片粗抛光必须在较高材料去除率的基础上获得高表面质量。分别用合成法和粉碎法制得的α-A l2O3颗粒做了抛光实验,并分析了抛光液中氧化剂、络合剂含量和抛光液pH值对材料去除率的影响机制。结果表明:用合成法制得的颗粒抛光后基片表面凹坑严重,降低抛光液配方中氧化剂的含量,虽可使表面粗糙度(Ra)和表面波纹度(Wa)大幅降低,但材料去除率也大幅下降,该颗粒不适合基片粗抛光;用粉碎法制得的颗粒抛光后基片表面划痕密集,加入一定量的减阻剂后基片Ra和Wa大幅降低,材料去除率有所降低但仍维持在较高的水平,因此减阻剂可平衡该颗粒的材料去除率和抛光表面质量;粉碎法制得的颗粒抛光液中,随氧化剂和络合剂的增加,材料去除率均呈先升后降趋势;pH值的升高会使材料去除率下降,但酸性太强会引起过腐蚀,适宜的pH在2.0~3.0之间。     

铜抛光液中缓蚀剂5-氨基四唑(ATA)的作用机制研究

采用静态腐蚀实验、接触角测试、XPS等手段,比较在不同pH值下抛光液中缓蚀剂(5-氨基四唑(ATA),苯并三唑(BTA))对铜表面化学机械抛光(CMP)的影响,并探讨ATA在铜表面的作用机制。结果表明,BTA和ATA是优良的铜缓蚀剂,当pH值为3～10时,两者可在铜表面成膜,保护铜表面不受腐蚀,从而降低铜片的静态腐蚀速率和去除率,其中当pH=4时,2种缓蚀剂表现出最佳的缓蚀性能。当pH值为3～5时,ATA的缓蚀性能优于BTA。ATA通过四唑环上的N原子和氨基上的N原子吸附在铜表面,形成保护膜,从而抑制了H2O2对铜表面的腐蚀,改善了表面质量,是一种优良的适用于酸性铜抛光液的缓蚀剂。     

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。     

脉冲磁场辅助磁性复合磨粒化学机械抛光技术及其加工试验研究

提出一种脉冲磁场辅助新型磁性复合磨粒化学机械抛光技术。该技术利用磁性聚合物微球与SiO2磨粒组成的复合磨粒抛光液,在脉冲磁场辅助作用下,实现磨粒尺寸对硬质抛光盘微观形貌依赖性小、磨粒易进入抛光区域、材料去除率较高的抛光。设计了“之”字形的对位式结构电磁铁,模拟计算表明其磁感应强度沿抛光平面分布均匀,磁性微球受到的磁力一致性好。磁性微球在抛光系统中的受力分析表明：磁性微球受磁力作用时有利于复合磨粒从近抛光区进入抛光区,以二体磨损的方式去除加工表面;磁性微球不受磁力作用时,复合磨粒随抛光液的流动而移动,避免大量聚集形成磁链。以表面粗糙度Ra=1.1μm的硬质抛光盘进行硅片抛光试验,施加不同频率和占空比的脉冲磁场前后,硅片的去除率从137nm/min提高到288nm/min,频率5Hz、占空比50%时获得最大值,硅片表面粗糙度由抛光前Ra=405nm减小到Ra=0.641nm。     

集群磁流变变间隙动压平坦化加工试验研究

为了提高光电晶片集群磁流变平坦化加工效果,提出集群磁流变变间隙动压平坦化加工方法,探究各工艺参数对加工效果的影响规律.以蓝宝石晶片为研究对象开展了集群磁流变变间隙动压平坦化加工和集群磁流变抛光对比试验,通过检测加工表面粗糙度、材料去除率,观测加工表面形貌、集群磁流变抛光垫中磁链串受动态挤压前后形态变化,研究挤压幅值、工...     

铜CMP中工艺参数对抛光速率的影响

为了提高铜布线化学机械抛光效果,对其抛光工艺进行了研究。采用二氧化硅胶体碱性抛光液对铜布线进行抛光,讨论了抛光压力、温度、氧化剂含量、 流量等对抛光速率的影响。结果表明。不降低表面质量,在抛光压力为0.15MPa时,抛光片的抛光效果和抛光速率达到最佳;在20—30℃时,能较好地平衡化学作用与机械作用;抛光液流量在200mL／min时,既节约了生产成本又能提高效率;当氧化剂体积分数在2％-3％时,抛光液既保持了较好的稳定性,又能保证氧化能力,从而提高抛光速率。     

光催化条件下钴基合金材料去除方法

针对应用于激光熔覆领域钴基合金材料难加工的问题,在分析钴元素及其化合物物化特性的基础上,结合紫外光催化和化学腐蚀作用,提出光催化条件下的钴基合金材料去除方法。建立了光催化条件下的材料去除模型,阐述了钴基合金在紫外光催化和化学腐蚀条件下的反应原理;设计了腐蚀液配置试验,试验确定采用碱性黄40+TiO2腐蚀液,并在此基础上设计基于气压砂轮平台的钴基合金加工试验。加工实例证明：结合紫外光催化和碱性黄40+TiO2化学腐蚀的预处理可显著提高钴基合金机械材料去除率,并减小表面粗糙度和减少表面缺陷;试验证明：30 min预处理后机械材料去除率可提高2～3倍,加工效率提升40%以上,并避免材料过度去除,从而验证了该方法的合理性和有效性。