氧化铝颗粒的表面改性及其在C平面(0001)蓝宝石衬底上的化学机械抛光(CMP)性质

为了提高氧化铝颗粒的CMP性能, 本工作探索了一种合适的改性方法。同时, 为了改善其化学机械性能, 通过与其表面羟基的硅烷化化学反应和与Al和仲胺的络合两种作用, 用N-(2-氨基乙基)-3-氨基丙基三甲氧基硅烷表面改性氧化铝颗粒。本工作给出了化学反应机理, 即N-(2-氨基乙基)-3-氨基丙基三甲氧基硅烷接枝到氧化铝表面。通过傅里叶变换红外光谱(FTIR)和X射线光电子能谱(XPS)表征了改性氧化铝颗粒的组成和结构。结果表明: N-(2-氨基乙基)-3-氨基丙基三甲氧基硅烷已被成功地接枝到氧化铝颗粒的表面, 导致改性比未改性的氧化铝颗粒具有更好的化学和机械性能。测试了未改性和改性的氧化铝颗粒在蓝宝石基底上的CMP性能。结果显示: 改性氧化铝颗粒比未改性氧化铝颗粒有更高的材料去除速率和更好的表面质量。即, 改性氧化铝颗粒在pH=10时比未改性氧化铝颗粒在pH=13.00时表现出更高的材料去除率, 这将为减少设备腐蚀提供新思路。     

化学机械抛光工艺参数对氧化锆陶瓷抛光速率的影响

目的探究SiO_2磨料固含量、抛光垫和下压力等工艺参数对氧化锆陶瓷化学机械抛光速率的影响和作用机理。方法采用粒径为80 nm的钠型稳定型硅溶胶,氢氧化钠溶液作为pH调节剂,将硅溶胶pH调至为10。通过CP-4抛光设备进行氧化锆陶瓷抛光实验及摩擦系数采集,采用黏度测试仪测试不同固含量硅溶胶的黏度,采用扫描电子显微镜分析了SUBA系列两种抛光垫的微观结构。结果硅溶胶固含量为37%时,抛光速率最快,达到54.3 nm/min,此时摩擦系数最小,为0.1501。随着固含量的增加,摩擦系数小幅增加,并稳定在0.1540附近。硅溶胶固含量高于37%的抛光机制是流体力学作用的结果,固含量低于37%的抛光机制是流体力学和机械力共同作用的结果。扫描电镜下观察发现,SUBA800抛光垫的孔隙尺寸比SUBA600抛光垫的孔隙尺寸小,使用前者的抛光速率快于后者,抛光速率相差10 nm/min。因为孔隙多改变了硅溶胶和抛光垫的接触机制,增大了切应力和摩擦系数,机械作用力加强,从而加快了抛光速率。摩擦系数与下压力没有关系,下压力小于3.5 psi时,抛光速率符合Preston方程。结论对氧化锆陶瓷进行化学机械抛光处理,固含量在37%时,抛光速率最快。SUBA800抛光垫相比SUBA600抛光垫,更适合氧化锆陶瓷抛光。下压力小于3.5 psi时,抛光速率符合Preston方程行为,且摩擦系数和下压力没有关系。