拋光液和拋光墊是最核心的材料

拋光液

拋光液一般包含磨粒、氧化劑、絡合劑、表面活性劑、磨料、pH調節劑、腐蝕抑制劑等成分，各種添加劑的選擇和含量對拋光效果都會產生很大的影響。拋光液具有技術含量高、保密性強、不可回收等特點，這使其成為CMP技術中成本最高的部分。上面我們提到，CMP材料是晶圓制造的核心耗材，占晶圓制造成本的7%，其中拋光液和拋光墊是最核心的材料，占比分別為49%和33%。拋光液是CMP技術中的決定性因素之一，其性能直接影響被加工工件表面的質量以及拋光加工的效率。

01單一磨粒拋光液

單一磨粒拋光液是指在拋光液中只含有納米二氧化硅(VK-SP50F)、納米氧化鋁(VK-L200F)、納米氧化沛(VK-CE30F)、納米二氧化錯(VK-R30F)、納米金剛石等眾多常用磨粒之一。其中納米SiO2、納米Alzo3、納米Ceo2是應用最廣泛的。

(1)納米Sio2 (vK-SP5OF)

納米SiO2 (VK-SP5OF）具有良好的穩定性和懸浮性、低黏度和低硬度(平均布氏硬度為7）等特點，被廣泛應用為拋光液磨料。然而，針對S iO2表面、內部特性及其對拋光性能的影響機理尚不清楚。盡管使用siOz作為拋光液磨粒得到了廣泛的研究和應用，但是，SiOz易團聚、不適合長期保存、硬度較低，導致拋光速率無法突破高效率瓶頸等問題還是沒有從根本上解決。此外，拋光液中的強酸、強堿和強氧化劑等化學試劑不僅對設備存在嚴重的腐蝕，對實驗人員的身體健康也存在著很大的威脅。

(2)納米Alz03 (VK-L200F)

由于納米Al2O3 (VK-L200F）的兩性化學性質，Al2O3拋光液分為堿性拋光液和酸性拋光液，與堿性拋光液相比，酸性拋光液對設備的腐蝕更為嚴重，所以堿性拋光液比酸性拋光液應用更廣泛。堿度對堿性拋光液性能起著非常重要的作用，經市場調研，pH值為12以上可以提高材料的去除率，但是過高的堿度同樣會對設備造成嚴重腐蝕。因此，制備低堿性Al2O3拋光液已成為一個新的課題。

AlzO3磨粒在水溶液中由于靜電力等作用容易團聚成大顆粒膠團，出現絮凝分層等現象，導致拋光液穩定性較差。因此，使用Al2O3作為拋光液磨粒，需要在拋光液中加入各種各樣穩定劑和分散劑，使得對拋光機理的研究更加復雜，同時拋光液的成本也隨之增大。

02混合磨粒拋光液
由于單一磨粒各方面性能的局限性，使用單一磨粒拋光液出現了很多難以解決的瓶頸問題。因此，很多研究人員轉而研究混合磨粒拋光液和復合磨粒拋光液，致力于解決化學機械拋光過程中加工效率和加工質量的平衡問題。

如將Sio2 (VK-SP50F，平均粒徑50nm）和Al2O3(VK-L20OF,平均粒徑220nm)混合磨粒按照合適質量比制備拋光液，有效地提高了拋光的效率。也有研究人員將質量分數分別為4%和10%的SiOz和CeOz混合作為拋光液磨粒，在相同試驗條件下，達到同等表面質量，混合磨粒的效率大約是傳統單一磨粒的8倍?；旌夏チτ谔岣邟伖庑视泻艽蟮拇龠M作用，但對拋光質量的影響不是很明顯。

除了選對拋光磨粒以外，合理的添加pH值調節劑、氧化劑以及分散劑等添加劑，使拋光過程中化學作用和機械作用動態一致時，才有可能獲得高的材料去除率的同時獲得好的拋光表面質量。因此，研究拋光液的組成原則對于合理配制不同材料的拋光液和優化選擇拋光工藝參數，對于完善CMP拋光理論具有重要作用。