CMP漿料的快速穩(wěn)定性研究

化學(xué)機(jī)械拋光，是半導(dǎo)體制造過(guò)程中重要的環(huán)節(jié)之一。CMP拋光漿料（Chemical Mechanical Slurry），又稱(chēng)CMP漿料、拋光液、研磨液、研磨料，是CMP工藝的3大關(guān)鍵要素之一，其性能和相互匹配決定CMP能達(dá)到的表面平整水平。

按照磨粒的不同，CMP漿料主要分為二氧化硅漿料、氧化鈰漿料、氧化鋁漿料和納米金剛石漿料等幾大類(lèi)。CMP漿料一般由超細(xì)固體粒子研磨劑、表面活性劑、穩(wěn)定劑、氧化劑等組成，其中固體粒子提供研磨作用。CMP漿料需要良好的穩(wěn)定性，放置長(zhǎng)時(shí)間不分出清水，不淀底。由于芯片拋光漿料具有很高的技術(shù)要求，配方處于保密狀態(tài)，我國(guó)只有少數(shù)企業(yè)掌握部分低端技術(shù)，且一直存在穩(wěn)定性無(wú)法的難題，所以在芯片等高丨端領(lǐng)域CMP漿料則一直依賴(lài)進(jìn)口。

本文利用LUM加速型穩(wěn)定性/分散體分析儀對(duì)兩款不同配方的金剛石CMP漿料進(jìn)行快速穩(wěn)定性研究。

n  樣品：編號(hào)DiamondCMP 1，Diamond CMP 2

n  儀器和測(cè)試條件：

儀器型號(hào)：LUMiFuge®穩(wěn)定性分析儀（加速型，8通道）

測(cè)試條件：2300g,20℃,2h

n  測(cè)試結(jié)果：

1-圖譜描述：

1-TransmissionProfile of Diamond CMP 1

   上圖1是CMP漿料1的透光率圖譜。這是一個(gè)典型的多分散沉降的過(guò)程，即顆粒按照不同大小的速度分別沉降。

2-Transmission Profile of Diamond CMP 2

上圖2是CMP漿料2的透光率圖譜。這是一個(gè)典型的區(qū)域沉降的過(guò)程，即顆粒按照整體下沉的狀態(tài)沉降。這種情況往往是由于顆粒聚集和相互作用，且形成一個(gè)封閉的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。

結(jié)論：不同配方的CMP漿料，顆粒的相互左右以及沉降過(guò)程可能不一樣。

2-沉降追蹤：

3-界面位置隨時(shí)間變化曲線(xiàn)

上圖3是兩組CMP漿料的界面沉降位置隨時(shí)間的變化。可以發(fā)現(xiàn)CMP漿料1很快就沉降完，界面位置由樣品管頂部106mm刻度左右位置沉降到126mm刻度左右位置;而CMP漿料2到實(shí)驗(yàn)結(jié)束，界面沉降到120mm刻度左右位置。

結(jié)論：CMP漿料2沉降更慢，穩(wěn)定性更好。重復(fù)樣曲線(xiàn)疊加良好，重復(fù)性結(jié)果佳。

總結(jié)：利用LUM加速性穩(wěn)定性/分散體分析儀，在極短的時(shí)間內(nèi)，可對(duì)CMP漿料的沉降行為進(jìn)行定性和定量表征。在相同條件下分析多達(dá)8-12個(gè)樣品。