如何选择和使用氧化物终抛液（上）

最 终抛光液是为了去除金刚石抛光步骤后留下的最 后一层表面变形/划痕。虽然这种变形/划痕通常是肉眼看不到的，但在高精度显微镜或者电子显微镜下进行观察分析时，必须去除这种变形。针对不同的材料类型和制备分析要求，标乐有多种氧化物抛光介质可供选择。

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常见Q&A

氧化铝和氧化硅的区别？

氧化铝通常作为磨料颗粒用于材料的最 终抛光。不同生产方式可以获得不同尺寸的氧化铝微粒，适用于不同的抛光步骤。氧化铝也可以通过煅烧工艺生产，这样可以更好地控制颗粒大小，提供更精细的氧化铝微粒，但煅烧工艺会产生α氧化铝和γ氧化铝的混合物。这些混合物在使用中容易结块，但在使用中也会破裂碎。使用溶胶工艺来制造悬浮液可避免结块，其额外的优势是能够生产出更小的颗粒尺寸，最 细可达同等破碎氧化铝颗粒的1/10。

另一方面，二氧化硅以无定形非晶态形式出现在胶体分散剂中。这种分散剂包含在甘油基溶液中的亚微米级的二氧化硅颗粒，其中还添加了羧基聚甲胺聚合物。由此产生的混合物的pH值通常为10左右，二氧化硅颗粒呈现出约0.01至0.09微米的球形，与氧化铝颗粒上观察到的多方面的表面结构不同。在二氧化硅悬浮液中加入聚合物可以稳定分散剂，延缓蒸发并降低其冻结结晶温度。如果不添加聚合物，二氧化硅会结晶而失效。

材料去除的机制？

MasterPrep - 氧化铝

氧化铝通过机械研磨过程去除材料，具有像金刚石研磨颗粒一样的多面性颗粒结构。

MasterMet – 二氧化硅

二氧化硅与金刚石或氧化铝不同，呈现为球形颗粒，材料去除有两个过程，一个过程是通过其高pH值对样品表面进行微溶解，另一个过程是通过滚动作用来清理表面。

MasterPolish

该悬浮液兼具氧化铝的机械材料去除性能和二氧化硅的化学机械性能，并为水敏感材料提供了精心配比的混合物。

小贴士

对于混合材料，以及某些黑色金属和有色金属材料，50%的MasterPrep和50%的MasterMet混合，可以更有效地进行抛光，兼具氧化铝和二氧化硅的机械和化学机械效应。

不同抛光介质表面处理效果？

显微镜下获得的微观结构照片显示了对电子元件焊接区域进行抛光后的表面结构。

图(a)焊料两侧的铜互连，没有划痕的氧化铝抛光表面，图(b)二氧化硅抛光后的焊料区域显示出更多的微观结构细节。如图(a)所示，如果要调查缺陷，如孔隙、焊料区域内的空隙，建议选用MasterPrep（氧化铝）。如图(b)所示，如果分析需要观察焊料和铜互连之间的互渗区域（IMC）或焊料冷却后的树枝状结构，推荐选用MasterMet（二氧化硅）。

颗粒大小对表面处理的影响？

悬浮液的磨料颗粒大小会影响去除样品上所有残余划痕或变形所需的时间。图3(a)和(b)显示了同种材料使用两种不同粒度的MasterMet硅胶悬浮液的抛光结果。在相同的抛光参数（力、速度和抛光布）条件下，图(a)和图(b)分别使用60nm和20nm粒度的MasterMet二氧化硅悬浮液抛光90秒。结果表明，图(b)的划痕更为明显，因此使用较大的颗粒尺寸确实加快了材料去除过程。

在实践中，我们倾向于配合使用这两种不同粒度的悬浮液来满足不同的表面处理要求。如果要进行高倍显微镜分析，如电子背散射衍射分析，可先使用MasterMet对样品进行2至3分钟的抛光，然后在振动抛光机上使用MasterMet 2进行更长时间的抛光，以去除样品表面上剩余的全部变形层。

什么时候选择氧化铝粉？

当现有的氧化物悬浮液不适合所制备的样品时，可以选择氧化铝粉。MicroPolish I和II是由坚硬的α氧化铝制成，可提供高效的材料去除和卓 越的表面处理。粉末还可进一步分类为团聚粉和非团聚粉。由于氧化铝粉末之间的静电吸引，团聚粉末容易形成块状物（结块），在抛光过程中可被分解，与非团聚粉末相比，通常具有更高的材料去除率。然而，非团聚粉是软/韧性材料的理想选择，因为它在使用过程中不会形成结块，对于同等粒度的团聚粉来说，会造成更深的表面变形。

由于氧化铝的惰性，这些粉末是使用非水载体介质制造悬浮液，使其成为抛光水敏感样品的理想选择。MasterPolish悬浮液适用于水敏感样品，可用于大多数情况。对于不含水的悬浮液，氧化铝粉可与非水载体介质混合，如丙二醇或轻烃基抛光油。还要注意的是，使用油可能会大大降低抛光效率。