氧化铝/二氧化硅复合磨料的制备及其CMP性能研究
发布时间：2022-02-14 15:56
化学机械抛光是被广泛地应用于大规模集成电路、光学玻璃、蓝宝石、金刚石等表面的处理技术,是公认的唯一可以提供全局平坦化的技术。磨料是化学机械抛光过程中重要的组成部分,是决定抛光平坦化的重要影响因素,与单一的传统无机磨料相比,包覆型复合磨料具有硬度可调、形貌可控等优点。本文重点研究以较为廉价的、硬度较高的α-Al2O3为核,在其表面包覆硬度较软的SiO2和介孔SiO2形成“内硬外软”的包覆型复合磨料,研究其对K9光学玻璃表面的抛光,研究抛光工艺参数和抛光浆料配方对材料去除速率的影响,探讨材料去除速率变化规律和原因。采用非均匀成核法成功地制备出Al2O3/SiO2包覆型复合纳米粉体,通过TEM、XRD、FT-IR等手段对复合粉体进行表征,结果表明,Al2O3与SiO2是以化学键的形式连接的,且SiO2壳为无定形态。当固含量为5 wt%, PVP含量为0.6wt%,球磨分散2 h时,Al2O3/SiO2复合浆料悬浮分散性最好,并将其对K9光学玻璃进行,抛光后的划痕明显减少,表面粗糙度为1.875 nin。以AlO3/SiO2包覆型复合纳米粉体为核,通过模板自组装法制备出Al2O3/SiO2/介...
【文章来源】：合肥工业大学安徽省211工程院校教育部直属院校
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１?ＣＭＰ在１Ｃ工艺中的应用??
化学机械抛光工艺的要素包括抛光机、拋光垫、抛光浆料和被抛光工件。一??个完整的化学机械抛光系统可由承载抛光垫的旋转的抛光盘、持续供应的抛光浆??料和被抛光的工件等组成。如图１．２所示，ＣＭＰ过程是在一定外加压力的作用下，??使被抛光的工件与旋转的抛光垫接触，并做相对旋转运动，同时持续供应的拋光??浆料中含有的磨料、表面活性剂、分散剂、缓蚀剂、氧化剂等成分随抛光垫的旋??转传递到被抛光工件的表面，被抛光工件在磨料的机械摩擦和抛光浆料中酸性或??碱性的化学腐蚀的共同作用下，工件的坑注表面被去除，并达到平坦化。在ＣＭＰ??过程中，化学腐蚀所生成的反应层降低了被抛光工件的表面硬度，使得机械研磨??更容易进行；同时磨料与抛光垫的机械摩擦又将被抛光工件未被化学腐蚀的表面??不断显露出来，使得化学腐蚀的速率加快??Ｐ?）??盘＼?＼＾?Ｉ抛光浆??工件力?：＜７?????＼??ｎ￣?抛光盘??＾??图１．２化学机械抛光的工作原理示意图??Ｆｉｇ?１．２?Ｔｈｅ?ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?Ｃｈｅｍｉｃａｌ?ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ?ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ??ＣＭＰ技术的指标通常是指被抛光工件的材料去除速率和其表面的平坦化程度??又称表面粗趟度。ＣＭＰ技术的影响因素主要包括抛光浆料、抛光垫和基本工艺参??数。??抛光浆料一般包括单一磨料或混合磨料或复合磨料及ｐＨ调节剂、表面活性剂、??整合剂、缓蚀剂、氧化剂等多种调节剂其中磨料的种类、硬度、形貌、粒度??和抛光浆料的ｐＨ值、固含量、悬浮性等都会影响到抛光质量的好坏比如磨料??的硬度过大、形貌不规则会引起ＣＭＰ过程中机械作用的比重增大
礎表面的突出部位要比其他表面有较高的研磨压力，从普莱斯顿方程可看出，??突出部位的移除速率比其他表面的高，这可Ｗ帮助移除表面粗髓形貌而将表面平??坦化。从图１．３中可Ｗ看出，工件的突出部位有较高的研磨压力。??因为ＣＭＰ工艺不可能是纯机械作用，普莱斯顿方程一般无法将ＣＭＰ工艺描??述得十分精确。移除过程中，化学的交互作用产生着非常重要的影响，尤其对于??金属ＣＭＰ技术。现在一般通过测量ＣＭＰ过程前后的薄膜厚度除Ｗ?ＣＭＰ时间来确??定材料去除速率（Ｍａｔｅｒｉａｌ?Ｒｅｍｏｖａｌ?Ｒａｔｅ，?Ｍ民Ｒ），其公式可表示为：??Ａｈ??ＭＲＲ?＝—??Ａｔ??式中，／＾／１为工件抛光前后的厚度差，ｎｍ；?＾（为工件抛光所用的时间，ｍｉｎ；?Ｍ／＾／＾为??工件抛光的材料去除速率，ｎｍ／ｍｉｎ。??（２）平坦化??平坦化是一种工艺过程，可Ｗ改变表面形貌并使表面光滑和平坦。平坦化的??程度表示工件表面的平坦度与平滑度，特别是将电介质薄膜沉积到图形化晶圆表??面么后
【参考文献】：
期刊论文
[1]微米α-氧化铝粉体在水相介质中的分散性研究[J]. 夏保红,孙玉利,左敦稳,赵研,邵雳,吕程昶,刘恒俊,张超,危崇敏,郑锦坤. 中国粉体技术. 2015(01)
[2]硬盘微晶玻璃基板化学机械抛光研究[J]. 王金普,白林山,储向峰. 人工晶体学报. 2015(01)
[3]核壳型PS/CdS复合催化剂的制备及其光催化性能[J]. 王涵,许倩,郑星,韩文清,江波,孙冠华,钟彩霞,尹华承,郑经堂. 合成化学. 2014(06)
[4]球磨分散对纳米α-Al2O3悬浮液的性能影响[J]. 赵研,左敦稳,孙玉利. 精密制造与自动化. 2014(01)
[5]TiO2/SiO2核壳结构微粒的合成及超疏水防紫外线功能织物的制备[J]. 薛朝华,张平,姬鹏婷,贾顺田. 陕西科技大学学报(自然科学版). 2013(06)
[6]柠檬酸对氧化铝粉体分散性影响及机理研究[J]. 程磊. 陶瓷学报. 2013(03)
[7]微米级Al2O3颗粒水相分散特性的研究[J]. 王长智,胡志军. 中华纸业. 2013(08)
[8]CeO2包覆SiO2复合粉体的制备及其抛光性能研究[J]. 史运宝,吴秋芳,韩毅,高玮. 稀土. 2013(01)
[9]纳米级三氧化二铝对碱性钨抛光液的影响[J]. 夏显召,刘玉岭,王娟,魏文浩. 微纳电子技术. 2013(01)
[10]高能球磨法对水相介质中微米α-Al2O3分散性能的影响[J]. 孙玉利,左敦稳,祝晓亮,朱永伟,黎向锋. 功能材料. 2013(01)
博士论文
[1]微纳米结构氧化铝粉体合成与应用研究[D]. 李艳辉.华南理工大学 2014
[2]La2O2S、Gd2O3及Gd2O2S包覆CoFe2O4发光颗粒的合成与性能[D]. 刘志刚.东北大学 2009
本文编号：3624849
【文章来源】：合肥工业大学安徽省211工程院校教育部直属院校
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１?ＣＭＰ在１Ｃ工艺中的应用??
化学机械抛光工艺的要素包括抛光机、拋光垫、抛光浆料和被抛光工件。一??个完整的化学机械抛光系统可由承载抛光垫的旋转的抛光盘、持续供应的抛光浆??料和被抛光的工件等组成。如图１．２所示，ＣＭＰ过程是在一定外加压力的作用下，??使被抛光的工件与旋转的抛光垫接触，并做相对旋转运动，同时持续供应的拋光??浆料中含有的磨料、表面活性剂、分散剂、缓蚀剂、氧化剂等成分随抛光垫的旋??转传递到被抛光工件的表面，被抛光工件在磨料的机械摩擦和抛光浆料中酸性或??碱性的化学腐蚀的共同作用下，工件的坑注表面被去除，并达到平坦化。在ＣＭＰ??过程中，化学腐蚀所生成的反应层降低了被抛光工件的表面硬度，使得机械研磨??更容易进行；同时磨料与抛光垫的机械摩擦又将被抛光工件未被化学腐蚀的表面??不断显露出来，使得化学腐蚀的速率加快??Ｐ?）??盘＼?＼＾?Ｉ抛光浆??工件力?：＜７?????＼??ｎ￣?抛光盘??＾??图１．２化学机械抛光的工作原理示意图??Ｆｉｇ?１．２?Ｔｈｅ?ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?Ｃｈｅｍｉｃａｌ?ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ?ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ??ＣＭＰ技术的指标通常是指被抛光工件的材料去除速率和其表面的平坦化程度??又称表面粗趟度。ＣＭＰ技术的影响因素主要包括抛光浆料、抛光垫和基本工艺参??数。??抛光浆料一般包括单一磨料或混合磨料或复合磨料及ｐＨ调节剂、表面活性剂、??整合剂、缓蚀剂、氧化剂等多种调节剂其中磨料的种类、硬度、形貌、粒度??和抛光浆料的ｐＨ值、固含量、悬浮性等都会影响到抛光质量的好坏比如磨料??的硬度过大、形貌不规则会引起ＣＭＰ过程中机械作用的比重增大
礎表面的突出部位要比其他表面有较高的研磨压力，从普莱斯顿方程可看出，??突出部位的移除速率比其他表面的高，这可Ｗ帮助移除表面粗髓形貌而将表面平??坦化。从图１．３中可Ｗ看出，工件的突出部位有较高的研磨压力。??因为ＣＭＰ工艺不可能是纯机械作用，普莱斯顿方程一般无法将ＣＭＰ工艺描??述得十分精确。移除过程中，化学的交互作用产生着非常重要的影响，尤其对于??金属ＣＭＰ技术。现在一般通过测量ＣＭＰ过程前后的薄膜厚度除Ｗ?ＣＭＰ时间来确??定材料去除速率（Ｍａｔｅｒｉａｌ?Ｒｅｍｏｖａｌ?Ｒａｔｅ，?Ｍ民Ｒ），其公式可表示为：??Ａｈ??ＭＲＲ?＝—??Ａｔ??式中，／＾／１为工件抛光前后的厚度差，ｎｍ；?＾（为工件抛光所用的时间，ｍｉｎ；?Ｍ／＾／＾为??工件抛光的材料去除速率，ｎｍ／ｍｉｎ。??（２）平坦化??平坦化是一种工艺过程，可Ｗ改变表面形貌并使表面光滑和平坦。平坦化的??程度表示工件表面的平坦度与平滑度，特别是将电介质薄膜沉积到图形化晶圆表??面么后
【参考文献】：
期刊论文
[1]微米α-氧化铝粉体在水相介质中的分散性研究[J]. 夏保红,孙玉利,左敦稳,赵研,邵雳,吕程昶,刘恒俊,张超,危崇敏,郑锦坤. 中国粉体技术. 2015(01)
[2]硬盘微晶玻璃基板化学机械抛光研究[J]. 王金普,白林山,储向峰. 人工晶体学报. 2015(01)
[3]核壳型PS/CdS复合催化剂的制备及其光催化性能[J]. 王涵,许倩,郑星,韩文清,江波,孙冠华,钟彩霞,尹华承,郑经堂. 合成化学. 2014(06)
[4]球磨分散对纳米α-Al2O3悬浮液的性能影响[J]. 赵研,左敦稳,孙玉利. 精密制造与自动化. 2014(01)
[5]TiO2/SiO2核壳结构微粒的合成及超疏水防紫外线功能织物的制备[J]. 薛朝华,张平,姬鹏婷,贾顺田. 陕西科技大学学报(自然科学版). 2013(06)
[6]柠檬酸对氧化铝粉体分散性影响及机理研究[J]. 程磊. 陶瓷学报. 2013(03)
[7]微米级Al2O3颗粒水相分散特性的研究[J]. 王长智,胡志军. 中华纸业. 2013(08)
[8]CeO2包覆SiO2复合粉体的制备及其抛光性能研究[J]. 史运宝,吴秋芳,韩毅,高玮. 稀土. 2013(01)
[9]纳米级三氧化二铝对碱性钨抛光液的影响[J]. 夏显召,刘玉岭,王娟,魏文浩. 微纳电子技术. 2013(01)
[10]高能球磨法对水相介质中微米α-Al2O3分散性能的影响[J]. 孙玉利,左敦稳,祝晓亮,朱永伟,黎向锋. 功能材料. 2013(01)
博士论文
[1]微纳米结构氧化铝粉体合成与应用研究[D]. 李艳辉.华南理工大学 2014
[2]La2O2S、Gd2O3及Gd2O2S包覆CoFe2O4发光颗粒的合成与性能[D]. 刘志刚.东北大学 2009
本文编号：3624849
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