CMP浆料的快速稳定性研究

化学机械抛光，是半导体制造过程中最重要的环节之一。CMP抛光浆料（Chemical Mechanical Slurry），又称CMP浆料、抛光液、研磨液、研磨料，是CMP工艺的3大关键要素之一，其性能和相互匹配决定CMP能达到的表面平整水平。

按照磨粒的不同，CMP浆料主要分为二氧化硅浆料、氧化铈浆料、氧化铝浆料和纳米金刚石浆料等几大类。CMP浆料一般由超细固体粒子研磨剂、表面活性剂、稳定剂、氧化剂等组成，其中固体粒子提供研磨作用。CMP浆料需要良好的稳定性，放置长时间不分出清水，不淀底。由于芯片抛光浆料具有很高的技术要求，配方处于完全保密状态，我国只有少数企业掌握部分低端技术，且一直存在稳定性无法保证的难题，所以在芯片等高端领域CMP浆料则一直依赖进口。

本文利用LUM加速型稳定性/分散体分析仪对两款不同配方的金刚石CMP浆料进行快速稳定性研究。

• 样品：编号DiamondCMP 1，Diamond CMP 2

• 仪器和测试条件：

• 测试结果：

1-图谱描述：

1-TransmissionProfile of Diamond CMP 1

   上图1是CMP浆料1的透光率图谱。这是一个典型的多分散沉降的过程，即颗粒按照不同大小的速度分别沉降。

2-Transmission Profile of Diamond CMP 2

上图2是CMP浆料2的透光率图谱。这是一个典型的区域沉降的过程，即颗粒按照整体下沉的状态沉降。这种情况往往是由于颗粒聚集和相互作用，且形成一个封闭的网状结构。

结论：不同配方的CMP浆料，颗粒的相互作用以及沉降过程可能完全不一样。

2-沉降追踪：

3-界面位置随时间变化曲线

上图3是两组CMP浆料的界面沉降位置随时间的变化。可以发现CMP浆料1很快就沉降完，界面位置由样品管顶部106mm刻度左右位置沉降到126mm刻度左右位置;而CMP浆料2到实验结束，界面沉降到120mm刻度左右位置。

结论：CMP浆料2沉降更慢，稳定性更好。重复样曲线叠加良好，重复性结果佳。

总结：利用LUM加速性稳定性/分散体分析仪，在极短的时间内，可对CMP浆料的沉降行为进行定性和定量表征。在相同条件下分析多达8-12个样品。