研磨粉體對二氧化矽薄膜之化學機械研磨特性研究

Abstract

在本研究中，我們發現有稜角的研磨粉體會比圓滑狀的研磨粉體有較高的磨除率。 由磨耗的觀點來看，粉體單位晶格內原子的堆疊越緊密，其硬度值愈大，而致使有 較高的磨除率。此外，磨除率與粉體表面積亦有密切的關係，當粉體的表面積愈大 ，其所擁有的化學活性基亦愈多，則其晶圓作用的範圍亦愈大，此可解釋其研磨速 率較快，同時易造成粉體彼此間容易集結在一起而導致較寬化的粒度分佈。 研磨漿料所虛的溶液pH值亦對研磨效率有顯著的影響，研磨粉體與晶圓所帶有的表 面電位亦會影響研磨結果。當研磨粉體與晶圓表面帶有相反電性而彼此之間呈現引 力關係時，會較彼此帶同電性而呈現斥力關係時，有較大的研磨速率。研磨粉體與 晶圓表面接近的程度與電雙層厚度有關，研磨漿料中所含的離子強度愈強，其所造 成的電雙層厚度會愈薄，因而粉體較易作用在晶圓表面，而有較高的磨除率。最後 我們提出了一個模擬晶圓表面與研磨粉體間，於不同pH值環境下相互靜電作用力大 小的模型，研磨速率與表面靜電作用力相吻合並驗證於ZrO2，AlO3及CeO2粉體研磨 二氧化矽薄膜的實驗上。