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氧化鈰拋光液在硅片拋光機上的運用
閱讀：953 發(fā)布時間：2021-11-20氧化鈰拋光液在硅片拋光機拋光時運用的非常廣泛，由于很多研磨操作者只會去用很少用心去研究它的拋光機理，所以在運用過程中會出現(xiàn)一些小偏差。本文中我們將重點講述納米級氧化鈰拋光液的制備和在硅片拋光機上的拋光機理。此文章僅提供給硅片表面處理的公司做下參考，希望你們能在此學(xué)到研磨拋光的知識。
納米氧化鈰對硅片進行化學(xué)機械拋光，首先是源于拋光液的化學(xué)腐蝕作用,根據(jù)摩擦化學(xué)的相關(guān)理論,拋光過程中,磨粒與硅片局部接觸點處會產(chǎn)生高溫高壓,這會導(dǎo)致一系列復(fù)雜的摩擦化學(xué)反應(yīng)。與熱化學(xué)反應(yīng)相比,摩擦化學(xué)反應(yīng)所需要的自由能僅為熱化學(xué)反應(yīng)活化自由能的1% --10%,在某些的摩擦狀況下甚至可以觀察到熱化學(xué)反應(yīng)條件下所不能進行的摩擦化學(xué)反應(yīng)。
納米氧化鈰拋光硅片的模型如圖6所示。
在圖6中的凸處及深度小于磨料直徑的凹處,會發(fā)生一系列復(fù)雜的摩擦化學(xué)反應(yīng)。納米氧化鈰與水發(fā)生水合反應(yīng),其產(chǎn)物及強堿KOH會與硅片表面發(fā)生氧化還原反應(yīng),生成SiO32。
水解產(chǎn)物H2SiO3能部分聚合成多硅酸,同時另一部分H2SiO3電離生成離子SiO32-,結(jié)果形成硅酸膠體 {[SiO2]m·nSiO32-·2(n-x)H+}2x-·2xH+覆蓋在硅片表面上,軟質(zhì)層厚度不會超過磨粒粒徑,一般可過磨料的機械磨削作用去除。同時氧化鈰也具有絡(luò)合作用,能迅速地將SiO32- 等轉(zhuǎn)化為絡(luò)合物[Ce(SiO)3]32-,可加速反應(yīng)去除。其絡(luò)合反應(yīng)式為:
而對于圖6中硅片表面的凹處,當(dāng)其深度大于磨料直徑時,在拋光時磨料機械作用基本沒有影響,不會發(fā)生復(fù)雜的摩擦化學(xué)反應(yīng),只會發(fā)生熱化學(xué)反應(yīng),因此硅片表面的化學(xué)腐蝕作用有所降低,腐蝕層厚度較凸處小,成分也不同。根據(jù)修正后的Presto方程:Vr=KPαSβ(6)式中Vr為機械去除速率;K為 Preston常數(shù);P為壓力;S為拋光盤與硅片表面的相對線速率,α、β為大于0的系數(shù)。Vr隨壓力的增大而增大,當(dāng)P=0時,Vr=0,拋光壓力一般通過磨粒作用于硅片表面,在劃痕深度遠大于磨料直徑的凹處,磨粒是以隨意狀態(tài)分布在凹處的,壓力幾乎為0,此時磨粒不會對軟質(zhì)層產(chǎn)生機械去除作用,軟質(zhì)層對硅片表面還有保護作用,阻礙化學(xué)腐蝕作用繼續(xù)進行。當(dāng)P>0時,Vr>0,拋光液中的CeO2起機械磨削作用,它和拋光墊一起對硅片表面摩擦,磨去化學(xué)反應(yīng)生成物進入拋光液中,隨拋光液流出硅片表面,使得新鮮的Si表面裸露,而繼續(xù)與堿反應(yīng),產(chǎn)物再從表面被磨削下來,周而復(fù)始,這樣,隨著拋光的繼續(xù)進行,硅片表面逐漸趨于平整,硅片表面各點的拋光速率差異逐漸減小直至為0,當(dāng)dV=0時,即可獲得拋光鏡面。
根據(jù)以上實驗結(jié)論得知：
1)納米氧化鈰可對硅片進行超精密拋光,拋光后在面積172μm×128μm范圍內(nèi)硅片的表面粗糙度Ra為0. 689 nm。
2)納米氧化鈰磨料比納米SiO2磨料拋光硅片速率快的原因可能是:納米CeO2比納米SiO2更易腐蝕硅片表面,化學(xué)作用更勝;腐蝕層莫氏硬度更小也可能是一個影響因素。
3)納米氧化鈰拋光硅片是化學(xué)腐蝕和機械作用相結(jié)合的過程,在硅片表面不同高度的各點存在拋光速率梯度,該梯度會隨著拋光的進行逐漸消失,當(dāng)dV=0時,即可獲得拋光鏡面。
由此可見需要拋光到鏡面，在硅片拋光機上進行拋光時選用的拋光液也非常重要。選用氧化鈰拋光液比二氧化硅拋光液一定程度上更容易達到效果。深圳海德不僅生產(chǎn)硅片拋光機還配置各種硅片拋光液，可免費試樣，根據(jù)客戶的要求單獨配置，!