静电层层自组装复合磨粒及抛光液的抛光性能研究

中国机械工程 ›› 2013, Vol. 24 ›› Issue (6): 742-745,780.

静电层层自组装复合磨粒及抛光液的抛光性能研究

姚伟强;马国伟;金清波;黄亦申;赵彬善;许雪峰

浙江工业大学特种装备制造与先进加工技术教育部重点实验室,杭州,310014

出版日期:2013-03-25 发布日期:2013-04-08
基金资助:
浙江省自然科学基金资助重点项目（Z1080625）
Zhejiang Provincial Natural Science Foundation of China（No. Z1080625）

Study on Layer-by-layer Electrostatic Self-assembly Composite Abrasives Slurry and Its Silicon Wafer CMP Performance

Yao Weiqiang;Ma Guowei;Jin Qingbo;Huang Yishen;Zhao Binshan;Xu Xuefeng

Key Laboratory of Special Purpose Equipment and Advanced Manufacturing Technology,Ministry of Education,Zhejiang University of Technology,Hangzhou,310014

Online:2013-03-25 Published:2013-04-08
Supported by:
Zhejiang Provincial Natural Science Foundation of China（No. Z1080625）

摘要/Abstract

摘要：

利用静电层层自组装原理,通过PDADMAC在聚合物粒子表面改性和吸附不同层数的SiO2磨粒,制备n-SiO2/BGF复合磨粒及其抛光液。分析了交替吸附PDADMAC和SiO2磨粒的BGF微球表面Zeta电位的变化,利用TEM表征了不同层数的n-SiO2/BGF复合磨粒SiO2磨粒的吸附情况。分析了聚合物表面磨粒的吸附层数、游离磨粒浓度、聚合物粒径对复合磨粒抛光液抛光的影响。抛光实验表明:3-SiO2/BGF复合磨粒抛光液的材料去除率最高，为368.8nm/min;复合磨粒抛光液中的聚合物粒子为1~2μm、游离磨料SiO2的质量分数为5%时,材料去除率取得较大值。经3-SiO2/BGF复合磨粒抛光液抛光后的硅表面,在10μm×10μm范围内,表面粗糙度从0.3μm降至0.9nm,峰谷值小于10nm,表明复合磨粒抛光液对硅片具有良好的抛光效果。

关键词: 化学机械抛光, 抛光液, 复合磨粒, 聚电解质, 硅片

Abstract:

According to the principle of layer-by-layer electrostatic self-assembly technology,the cationic polyelectrolyte PDADMAC and SiO2 abrasives were adsorbed onto the surface of the Benzoguanamine formaldehyde(BGF) polymer microsphere alternatively,and the n-SiO2/BGF composite abrasives slurries were prepared.Zeta potential of BGF microsphere was investigated at different adsorption stages,and the adsorption situation between SiO2 abrasives and BGF microsphere was characterized by transmission electron microscope(TEM).The polishing mechanism of adsorption layers of SiO2 abrasive and free SiO2 abrasives in slurry was analyzed.The experiments show that the modified 3-SiO2/BGF composite abrasives slurry yieldes highest material removal rate (368.8nm/min) with 5wt% free silica abrasives in slurry.The surface roughness Ra of copper wafer (with 10μm×10μm district) are decreased from Ra 0.3μm to 1.5nm,and the surface peak-valley value Rpv are less than 10nm using the slurry.

Key words: chemical mechanical polishing(CMP), slurry, composite particle, polyelectrolyte, silicon

中图分类号:

TH117

姚伟强, 马国伟, 金清波, 黄亦申, 赵彬善, 许雪峰. 静电层层自组装复合磨粒及抛光液的抛光性能研究[J]. 中国机械工程, 2013, 24(6): 742-745,780.

TAO Wei-Jiang, MA Guo-Wei, JIN Qing-Bei, HUANG Yi-Shen, DIAO Ban-Shan, HU Xue-Feng. Study on Layer-by-layer Electrostatic Self-assembly Composite Abrasives Slurry and Its Silicon Wafer CMP Performance[J]. China Mechanical Engineering, 2013, 24(6): 742-745,780.

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