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抛光液是由化学添加剂和磨粒组成,化学添加剂一般包括氧化剂、分散剂、表面活性剂、pH调节剂等,各种化学添加剂相互影响,直接关系着工件的CMP性能。氧化剂可以与工件(例如金属)发生氧化还原反应,在工件表面生成较软的物质,然后在磨粒的机械作用下更加容易去除,从而得到表面质量较好的工件。
在CMP期间,磨粒肩负着机械研磨和材料去除的作用,它的种类、形貌、粒径、分散度等影响着工件的表面质量和抛光速率。当前使用广泛的磨粒包括金刚石、氧化铝、二氧化铈、二氧化硅等。纳米金刚石磨粒硬度较大、具有较高的表面活性并且可以分散于极性介质,因此可以用于制备抛光液,但是纳米金刚石磨粒分散性较差,可能划伤工件表面;氧化铝的硬度较高,可以对多种材料进行抛光,但是氧化铝颗粒易团聚,且机械作用较强,易在工件表面产生损伤、划痕等缺陷,因此常常通过有机物对其进行表面改性;二氧化铈粘度较大、易沉淀、不易清洗、价格高、不适用于半导体精细工件抛光,常被用于玻璃抛光中。
二氧化硅硬度较低、具有良好的分散性和稳定性,因此,常被用于工件超精密抛光过程,可以最大限度地减少CMP中工件表面的划痕和损伤。更重要的是,CMP后的氧化硅磨粒容易清洗,因此,许多研究人员在CMP过程中使用氧化硅作为磨粒。
当然,一些工艺参数(如抛光时间、抛光温度、压力、转速)也是非常重要的因素,直接影响着工件的抛光性能。