雾化施液CMP工艺及材料去除机制研究 被引量：9

1

作者 王陈 李庆忠 +1 位作者 朱仌 闫俊霞 《润滑与密封》 CAS CSCD 北大核心 2014年第2期56-60,共5页

介绍通过雾化供液方式进行化学机械抛光(CMP)的工作原理以及试验装置设计,通过雾化供液抛光工艺试验考察该方法的抛光效果,分析其材料去除机制。结果表明,雾化施液CMP方法的抛光浆料利用率高,在达到去除率为257.5 nm/min,表面粗糙度小于... 介绍通过雾化供液方式进行化学机械抛光(CMP)的工作原理以及试验装置设计,通过雾化供液抛光工艺试验考察该方法的抛光效果,分析其材料去除机制。结果表明,雾化施液CMP方法的抛光浆料利用率高,在达到去除率为257.5 nm/min,表面粗糙度小于3.8 nm的抛光效果时,雾化抛光液消耗量仅为350 mL。雾化抛光材料去除机制是表面材料分子级氧化磨损去除,即通过抛光液中氧化剂的化学作用使表面原子氧化并弱化其结合键能,通过磨粒的机械作用将能量传递给表面分子,使表面分子的能量大于其结合键能而被去除。 展开更多

关键词 雾化施液 CMP 工艺试验 材料去除机制

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雾化施液CMP工艺及实验设备 被引量：7

2

作者 朱仌 李庆忠 +2 位作者 王陈 刘晓鹏 钱善华 《江南大学学报（自然科学版）》 CAS 2013年第6期698-702,共5页

针对传统化学机械抛光的平坦化制程中抛光液使用量大和环保等问题,提出了一种利用超声波雾化抛光液进行抛光的工艺方法。介绍了试验台架搭建、工艺处理方法、工作原理和抛光工艺,并与传统化学机械抛光效果进行了比较。研究表明,在表面... 针对传统化学机械抛光的平坦化制程中抛光液使用量大和环保等问题,提出了一种利用超声波雾化抛光液进行抛光的工艺方法。介绍了试验台架搭建、工艺处理方法、工作原理和抛光工艺,并与传统化学机械抛光效果进行了比较。研究表明,在表面质量上,雾化工艺能够达到传统化学机械抛光的量级,其使用量是传统化学机械抛光的1/10。 展开更多

关键词 化学机械抛光 雾化施液 去除率 表面粗糙度

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磨料粒度对雾化施液CMP抛光速率的影响及机理研究 被引量：4

3

作者 王陈 李庆忠 朱仌 《人工晶体学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第7期1729-1733,1743,共6页

针对超声波雾化施液化学机械抛光过程中磨料的机械作用和化学特性从化学动力学及分子动力学两方面研究了抛光液磨料粒度对材料去除速率的影响和机理。采用不同粒度的磨料及组合进行了雾化施液CMP抛光实验。实验结果表明:磨料粒径在15 nm... 针对超声波雾化施液化学机械抛光过程中磨料的机械作用和化学特性从化学动力学及分子动力学两方面研究了抛光液磨料粒度对材料去除速率的影响和机理。采用不同粒度的磨料及组合进行了雾化施液CMP抛光实验。实验结果表明:磨料粒径在15 nm至30 nm范围内,粒度比较大的磨料能够传递更多的机械能,较小的磨料比较大的磨料具有更强的化学活性,对硅片表面材料的去除影响更为显著。向当前抛光液中加入5wt%的15 nm SiO2时,材料去除率增加至196.822 nm/min,而加入相同质量的30 nm SiO2时,材料去除率增加至191.828 nm/min。说明小尺寸的磨料在雾化施液CMP过程中不仅起着机械作用,还起着增强化学活性的作用。 展开更多

关键词 超声波 雾化施液 CMP 磨料粒径 材料去除率

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雾化施液CMP工艺优化 被引量：3

4

作者 朱仌 李庆忠 王陈 《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 2014年第9期684-688,共5页

通过改进抛光雾液供液系统,结合超声波雾化技术对原雾化施液CMP实验系统进行优化,并进行了工艺实验。通过单因素试验研究雾化参数对抛光结果的影响,利用正交试验得到最优工艺参数组合,并在相同条件下将雾化抛光与传统抛光进行比较。结... 通过改进抛光雾液供液系统,结合超声波雾化技术对原雾化施液CMP实验系统进行优化,并进行了工艺实验。通过单因素试验研究雾化参数对抛光结果的影响,利用正交试验得到最优工艺参数组合,并在相同条件下将雾化抛光与传统抛光进行比较。结果表明:该实验系统的最优参数组合为雾化器电压50 V、抛光压力8 psi(1 psi=6 895 Pa)、抛光盘转速为70 r/min,此时材料去除速率为171.853 nm/min,表面粗糙度为4.76 nm。与传统抛光相比材料去除速率稍低,但表面粗糙度要好,且抛光液消耗量(1.03 g/min)约为传统抛光(10 g/min)的1/10。由于雾化器将抛光液中分子结构打散形成大量雾液,从而减少抛光液中磨粒团聚,同时雾化液更能均匀分散吸附在抛光垫上,增加了参与抛光的有效磨粒数,有利于材料去除和形成高质量表面。 展开更多

关键词 化学机械抛光(CMP) 雾化施液 去除速率 表面粗糙度 工艺优化

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基于正交试验的雾化施液抛光工艺参数研究 被引量：3

5

作者 孙发青 李庆忠 《轻工机械》 CAS 2016年第5期7-11,共5页

为了研究雾化施液化学机械抛光工艺参数对抛光效果的影响,以抛光盘转速、抛光压力、雾化器电压、氧化剂质量分数为因素,以材料去除率和表面粗糙度为评价指标设计正交试验,再对试验结果进行直观分析和权矩阵分析,得到了各因素对试验结果... 为了研究雾化施液化学机械抛光工艺参数对抛光效果的影响,以抛光盘转速、抛光压力、雾化器电压、氧化剂质量分数为因素,以材料去除率和表面粗糙度为评价指标设计正交试验,再对试验结果进行直观分析和权矩阵分析,得到了各因素对试验结果的影响趋势和程度,并得到了最佳参数组合。结果表明:在雾化施液抛光过程中抛光效果随抛光盘转速的增大而增大;随抛光压力的增大呈先增大后减小的趋势;随雾化器电压的增大而增大;随氧化剂质量分数的增大而增大。且影响程度顺序由大到小为:氧化剂质量分数、抛光压力、雾化器电压、抛光盘转速。当抛光盘转速为60 r/min、抛光压力48 kPa、雾化器电压55 V、氧化剂质量分数为2.5%时,得到材料去除率和表面粗糙度均达到最佳,此时的抛光效果最好。 展开更多

关键词 化学机械抛光 正交试验 权矩阵 雾化施液

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采用超声雾化液化学机械抛光(CMP)氧化锆陶瓷的材料去除特性 被引量：3

6

作者 李庆忠 夏明光 施卫彬 《材料科学与工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第5期835-839,750,共6页

采用浸泡腐蚀法研究了雾化抛光液与钇稳定氧化锆陶瓷(Y-TZP)之间的化学反应对其表面硬度的影响,通过雾化施液CMP抛光工艺分别在纯机械、纯化学及化学机械作用下进行雾化CMP试验,分析讨论了雾化CMP过程中原子级的材料去除特性;最后,研究... 采用浸泡腐蚀法研究了雾化抛光液与钇稳定氧化锆陶瓷(Y-TZP)之间的化学反应对其表面硬度的影响,通过雾化施液CMP抛光工艺分别在纯机械、纯化学及化学机械作用下进行雾化CMP试验,分析讨论了雾化CMP过程中原子级的材料去除特性;最后,研究了化学腐蚀软化层对氧化锆陶瓷材料去除速率及表面质量的影响。试验结果表明,精细雾化液CMP过程中在基片表面形成一层硬度比基体材料小的软质层,材料去除主要是化学和机械共同作用的结果,其去除率超过材料总去除率的94%,且化学机械交互作用的动态平衡点与抛光过程中工艺参数的设置有关,选择适当的工艺参数是实现对材料的高效去除和获得高质量表面的关键。 展开更多

关键词 Y-TZP 材料去除特性 雾化施液 软质层 化学机械交互作用

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雾化施液抛光硅片位错的化学腐蚀形貌分析 被引量：2

7

作者 壮筱凯 李庆忠 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第5期129-135,共7页

目的研究硅片经雾化施液抛光技术加工后存在的位错缺陷。方法应用化学腐蚀法、光学方法分析硅片不同部位的位错腐蚀形貌、位错密度及其分布,通过单因素实验研究雾化参数对位错形貌和位错密度的影响规律。在相同的工艺参数下,和传统抛光... 目的研究硅片经雾化施液抛光技术加工后存在的位错缺陷。方法应用化学腐蚀法、光学方法分析硅片不同部位的位错腐蚀形貌、位错密度及其分布,通过单因素实验研究雾化参数对位错形貌和位错密度的影响规律。在相同的工艺参数下,和传统抛光进行对比实验。结果雾化抛光硅片的平均位错密度为1.2×104/cm2,边沿处的位错密度小于其他区域。在相同的工艺参数下,雾化施液CMP的抛光液消耗量约为传统CMP的1/10,但硅片的位错腐蚀形貌和位错密度明显好于传统抛光,且蚀坑分布均匀分散,没有出现位错排等严重缺陷。通过增大雾化器的出雾量能有效改善硅片表层的位错缺陷。结论相对于传统抛光,雾化施液抛光技术能更加高效地去除硅片的位错缺陷。 展开更多

关键词 雾化施液 硅片 位错腐蚀坑 传统抛光 雾化参数

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雾化施液抛光中化学作用和机械作用的试验研究 被引量：2

8

作者 孙发青 李庆忠 《机械制造与自动化》 2017年第6期17-19,24,共4页

研究了单独的化学作用和机械作用对材料去除率的影响,通过设计单因素试验来研究抛光压力、抛光盘转速、雾液流量、氧化剂浓度对材料去除率的影响,分析雾化试验抛光中化学作用和机械作用的机理。研究表明,雾化施液化学机械抛光是化学作... 研究了单独的化学作用和机械作用对材料去除率的影响,通过设计单因素试验来研究抛光压力、抛光盘转速、雾液流量、氧化剂浓度对材料去除率的影响,分析雾化试验抛光中化学作用和机械作用的机理。研究表明,雾化施液化学机械抛光是化学作用和机械作用共同作用的过程,无论单独增加抛光压力、抛光盘转速、雾液流量和氧化剂浓度等其中任一因素,都不能获得材料去除率的持续增加,说明化学作用与机械作用是相互协同的作用。 展开更多

关键词 雾化施液 化学作用 机械作用 化学机械抛光(CMP)

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磨料对硒化锌雾化施液化学机械抛光的影响 被引量：2

9

作者 李庆忠 施卫彬 夏明光 《半导体光电》 CAS 北大核心 2018年第6期815-818,共4页

采用雾化施液化学机械抛光(CMP)的方法,以材料去除速率和表面粗糙度为评价指标,选取最适合硒化锌抛光的磨料,通过单因素实验对比CeO_2、SiO_2和Al_2O_3三种磨料的抛光效果。结果显示:采用Al_2O_3抛光液可以获得最高的材料去除率,为615.1... 采用雾化施液化学机械抛光(CMP)的方法,以材料去除速率和表面粗糙度为评价指标,选取最适合硒化锌抛光的磨料,通过单因素实验对比CeO_2、SiO_2和Al_2O_3三种磨料的抛光效果。结果显示:采用Al_2O_3抛光液可以获得最高的材料去除率,为615.19nm/min,而CeO_2和SiO_2磨料的材料去除率分别只有184.92和78.56nm/min。进一步分析磨料粒径对实验结果的影响规律,表明100nm Al_2O_3抛光后的表面质量最佳,粗糙度Ra仅为2.51nm,300nm Al_2O_3的去除速率最大,达到1 256.5nm/min,但表面存在严重缺陷,出现明显划痕和蚀坑。在相同工况条件下,与传统化学机械抛光相比,精细雾化抛光的去除速率和表面粗糙度与传统抛光相近,但所用抛光液量约为传统抛光的1/8,大大提高了抛光液的利用率。 展开更多

关键词 硒化锌 雾化施液 化学机械抛光 磨料 去除速率 表面粗糙度

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雾化施液同质硬脆晶体互抛CMP工艺研究 被引量：1

10

作者 李庆忠 李强强 孙苏磊 《人工晶体学报》 EI CAS 北大核心 2019年第2期248-252,共5页

探究了雾化施液同质硬脆晶体互抛CMP工艺抛光单晶硅片的可行性,分析其材料去除机理。试验采用传统的化学机械抛光CMP和雾化施液同质硬脆晶体互抛CMP,使用三种含有不同成分的抛光液对硅片进行抛光,对抛光前后的硅片进行称重比较两种工艺... 探究了雾化施液同质硬脆晶体互抛CMP工艺抛光单晶硅片的可行性,分析其材料去除机理。试验采用传统的化学机械抛光CMP和雾化施液同质硬脆晶体互抛CMP,使用三种含有不同成分的抛光液对硅片进行抛光,对抛光前后的硅片进行称重比较两种工艺方法的材料去除率;通过扫面探针显微镜观察硅片的表面形貌,对其表面粗糙度进行分析。使用雾化施液同质硬脆晶体互抛CMP工艺对硅片进行抛光时,硅片表面材料去除率随着抛光压力的增大而增大,抛光压力为9 psi时达到最大为711 nm/min,高于传统化学机械抛光的630 nm/min;对两种工艺抛光后的硅片进行扫描分析得出雾化施液化学机械抛光工艺抛光后的硅片表面粗糙度为3. 8 nm,低于传统化学机械抛光工艺的6. 8 nm。雾化施液同质硬脆晶体互抛CMP工艺抛光硅片是可行的,优于传统化学机械抛光工艺,具有材料去除率高、抛光效果好、节约成本以及绿色环保的优点。 展开更多

关键词 雾化施液 硬脆晶体 表面粗糙度 相互促进

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雾化施液CMP抛光硅片的亚表层损伤研究 被引量：1

11

作者 壮筱凯 李庆忠 《硅酸盐通报》 CAS CSCD 北大核心 2015年第8期2291-2297,共7页

雾化施液CMP抛光后的硅片依然存在亚表层损伤,会严重影响硅片的使用性能。首先利用化学腐蚀法和光学显微镜分别观测了亚表层的微裂纹以及不同部位的位错蚀坑形貌和位错密度。然后利用显微共聚焦拉曼光谱仪分析了抛光前后硅片表面残余应... 雾化施液CMP抛光后的硅片依然存在亚表层损伤,会严重影响硅片的使用性能。首先利用化学腐蚀法和光学显微镜分别观测了亚表层的微裂纹以及不同部位的位错蚀坑形貌和位错密度。然后利用显微共聚焦拉曼光谱仪分析了抛光前后硅片表面残余应力的变化行为以及应力的分布情况。最后利用差动蚀刻速率法测取了亚表层的损伤深度并分析了抛光参数对损伤深度的影响规律。研究表明:随着表层到亚表层深度的增加,微裂纹损伤愈加严重,硅片边沿处的位错密度和形貌要明显好于中心区,位错平均密度为1.2×104/cm2;雾化抛光后的硅片表面被引入残余拉应力,应力沿硅片对角线方向呈对称分布;亚表层的损伤深度大约为0.99μm,随着雾化器电压的增大呈递减趋势,而抛光垫转速和抛光压力都存在一个最佳的参数使损伤深度达到最小。 展开更多

关键词 雾化施液 位错 微裂纹 残余应力 亚表层损伤深度

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酸碱性对雾化施液CMP氧化锆陶瓷的影响

12

作者 李庆忠 夏明光 施卫彬 《人工晶体学报》 CSCD 北大核心 2017年第12期2497-2502,2508,共7页

采用精细雾化施液CMP这一抛光工艺对氧化锆陶瓷进行抛光,实验研究了抛光液中具有代表性的酸碱调节剂对抛光氧化锆陶瓷材料去除率、表面形貌和表面粗糙度的影响及酸碱性对精细雾化施液分散稳定性的影响。结果表明:针对精细雾化液抛光工... 采用精细雾化施液CMP这一抛光工艺对氧化锆陶瓷进行抛光,实验研究了抛光液中具有代表性的酸碱调节剂对抛光氧化锆陶瓷材料去除率、表面形貌和表面粗糙度的影响及酸碱性对精细雾化施液分散稳定性的影响。结果表明:针对精细雾化液抛光工艺配制的二氧化硅抛光液在碱性环境中分散稳定性更好,虽然酸性抛光液对材料去除率更高,但酸对氧化锆陶瓷表面腐蚀性过大,不宜抛光氧化锆陶瓷;有机碱作为调节剂抛光后的表面质量明显优于无机碱及无机酸、有机酸;乙二胺配置的碱性抛光液精细雾化后抛光氧化锆陶瓷可获得优质超光滑低损伤表面及较高加工效率,表面粗糙度Rq为1.67 nm,材料去除率达182.23 nm/min。 展开更多

关键词 氧化锆陶瓷 酸碱性 雾化施液 超光滑表面 材料去除率

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