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抛光液制作步骤与氧化铈分散剂改善抛光液的悬浮性

文章附图

依据机械加工原理、半导体材料工程学、物力化学多相反应多相催化理论、表面工程学、半导体化学基础理论等,对硅单晶片化学机械抛光(CMP)机理、动力学控制过程和影响因素研究标明,化学机械抛光液是一个复杂的多相反应,它存在着两个动力学过程:

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(1)抛光首先使吸附在抛光布上的抛光液中的氧化剂、催化剂等与衬底片表面的硅原子在表面进行氧化还原的动力学过程。这是化学反应的主体。


(2)抛光表面反应物脱离硅单晶表面,即解吸过程使未反应的硅单晶重新裸露出来的动力学过程。它是控制抛光速率的另一个重要过程。


硅片的化学机械抛光过程是以化学反应为主的机械抛光过程,要获得质量好的抛光片,必须使抛光过程中的化学腐蚀作用与机械磨削作用达到一种平衡。如果化学腐蚀作用大于机械抛光作用,则抛光片表面产生腐蚀坑、桔皮状波纹。如果机械磨削作用大于化学腐蚀作用,则表面产生高损伤层。


制备高浓度的氧化铈抛光液想要优异的抛光效果,必须要氧化铈粉在抛光液体系中,具备非常好的悬浮性、分散性,否则如果分散性不好,容易导致有大颗粒,或者悬浮性不好,都会影响抛光的效果,严重的话会损坏机器,因此做好氧化铈抛光液粉体的悬浮性和分散性需要加入特定的分散剂或者悬浮剂来解决这个难题。


那么氧化铈抛光液分散剂的种类与加入分散剂量是多少,悬浮性要保持多久,分散的效果如何去评定呢,跟以下几个因素相关:

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分散剂种类和用量对氧化铈抛光液的悬浮性和再分散性影响很大。在对分散剂筛选过程中,实验室自制的分散剂具有良好的使用效果,分散性好和无板结现象。


随着氧化铈分散剂添加量增加,氧化铈浆液的沉降行为表现为水层体积分数逐渐减小,分散层体积分数逐渐增大,沉淀层体积分数逐渐减小,吸光度不断变大,说明抛光液的悬浮性不断提高。


而分散剂离子会吸附在氧化铈颗粒表面而成一层包覆层,具有高分子长链的部分在外端起到空间位阻作用,因此分散剂加入量增加,吸附量也增加,颗粒表面电负性增大,改善抛光液的悬浮性,同时分散剂还可以产生一种嵌合吸附效应,将颗粒表面完全覆盖,因此不易出现局部桥联或絮凝现象,使得抛光液的再分散性变好。


另外悬浮的时间长度要根据粉体的比重来确定,氧化铈抛光液可以适当加入相应的悬浮剂来增加悬浮性能。


制备高浓度的氧化铈抛光液想要优异的抛光效果,必须要氧化铈粉在抛光液体系中,具备非常好的悬浮性、分散性,否则如果分散性不好,容易导致有大颗粒,或者悬浮性不好,都会影响抛光的效果,严重的话会损坏机器,因此做好氧化铈抛光液粉体的悬浮性和分散性需要加入特定的分散剂或者悬浮剂来解决这个难题。


制备高浓度的氧化铈抛光液想要优异的抛光效果,必须要氧化铈粉在抛光液体系中,具备非常好的悬浮性、分散性,否则如果分散性不好,容易导致有大颗粒,或者悬浮性不好,都会影响抛光的效果,严重的话会损坏机器,因此做好氧化铈抛光液粉体的悬浮性和分散性需要加入特定的分散剂或者悬浮剂来解决这个难题。


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