硬盘盘片结构特点及NiP基板CMP研究

分析了硬盘盘片的结构特点及硬盘基板的作用。在超净实验室中,通过调节氧化剂的含量,对硬盘基板进行了化学机械抛光。分析了不同氧化剂的含量对硬盘基板抛光速率的影响。对抛光后的硬盘基板进行了检测。抛光后的硬盘基板的粗糙度基本达到厂家的要求。对有可能造成硬盘基板划伤的原因进行了分析研究,为下一步解决划伤问题的实验提供了理论依据。     

计算机硬盘基板及其CMP技术分析研究

随着计算机硬盘容量的增大、转速的提高、磁头与盘片间距离的降低,对硬盘基板材料选择及改善基板表面平整度提出了更高的要求.综述了硬盘基板材料的发展状况,指出了基板化学机械抛光(CMP)中亟待解决的问题和解决的途径,分析研究了影响硬盘基板CMP技术的因素及如何控制基板抛光后的表面质量.     

碱性条件下硬盘NiP基板抛光速率正交试验分析

利用单面抛光机和SiO2碱性抛光液进行了以硬盘NiP基板CMP去除速率为考核指标的工艺试验.针对抛光速率是受各个工艺因素共同影响这一特性,应用正交试验方法分析了CMP中5个重要工艺参数(抛光压力、抛光液流量、抛光盘转速、抛光液浓度,氧化剂质量分数)对硬盘NiP基板抛光去除速率的影响规律,并结合抛光机理对其进行了分析.试验分析表明,抛光压力为0.2 MPa,抛光液流量为500 mL/min,抛光盘转速为50 r/min,磨料质量分数为20%,氧化剂体积分数为0.3%时,可以得到较高的抛光速率,为740 nm/min.     

用于硬盘NiP基片CMP的一种碱性SiO_2抛光液

在NiP基片的化学机械抛光中,针对现有酸性抛光液存在的易腐蚀、易污染和以Al2O3为磨料造成易划伤表面的质量问题,尝试使用SiO2水溶胶作为抛光磨料,通过加入非离子表面活性剂和螯合剂等,配制成一种碱性环境下的硬盘基片抛光液。通过化学机械抛光试验,发现这种碱性SiO2抛光液在硬盘NiP基片抛光中具有250nm/min的抛光速率,抛光后的表面粗糙度为0.8nm,表面光滑,几乎观察不到划痕及其他微观缺陷。     

计算机硬盘微晶玻璃基板抛光研究

计算机硬盘微晶玻璃基板的微观结构性能与化学成分都不连续,显微硬度非常高(900 kg/mm2～1 000 kg/mm2),难以获得亚纳米级光滑表面.讨论了微晶玻璃基板结构性能、抛光机理、抛光工艺条件等因素对抛光效果的影响.结果表明,硬盘微晶玻璃基板的结晶相颗粒大小、玻璃相与结晶相的比例都会影响抛光表面质量;化学机械抛光引起玻璃相的优先抛除,该作用机理不适宜于微晶玻璃基板抛光.工艺条件中压力对微晶玻璃基板的表面粗糙度影响最大,抛光中需要维持合适的压力.选取合适的抛光条件,最终获得了粗糙度为0.208 nm(AFM:5 μm×5 μm)的光滑表面.     

硬盘基板化学机械粗抛光的实验研究

针对硬盘NiP/Al基板粗抛光,采用SiO2作为抛光磨料的碱性抛光液,在不同压力、转速、pH值、磨料浓度和活性剂体积浓度下,对硬盘基板粗抛光的去除速率和表面粗糙度的变化规律进行研究,用原子力显微镜观察抛光表面的微观形貌。最后对5个关键参数进行了优化。结果表明:当压力为0.10 MPa,转速为80 rad/min,pH值为11.2,磨料与去离子水体积比为1∶0.5,表面活性剂体积浓度为9 mL/L时,硬盘基板的去除速率为27 mg/min,粗抛后表面粗糙度为0.281 nm,获得了高的去除速率和较好的表面粗糙度,这样会大大降低精抛的时间,有利于抛光效率的提高。     

碱性抛光液对硬盘基板抛光中表面状况的影响

阐述了化学机械抛光(CMP)技术在硬盘基板加工中发挥的重要作用,介绍了SiO2碱性抛光液的化学机械抛光机理以及抛光液在化学机械抛光中发挥的重要作用。使用河北工业大学研制的SiO2碱性抛光液对硬盘基板表面抛光,分析研究了抛光液中的浓度、表面活性剂以及去除量对抛光后硬盘基板表面状况的影响机理。总结了硬盘基板表面粗糙度随抛光液中的浓度、表面活性剂及去除量的变化规律以及抛光液的这些参数如何影响到硬盘基板的表面状况。在总结和分析这些规律的基础上,对抛光结果进行了检测。经检测得出,改善抛光后的硬盘基板表面质量(Ra=0.3926nm,Rrms=0.4953nm)取得了显著效果。     

W-Mo合金表面超精密加工的CMP技术研究

阐述了金属化学机械抛光的机理。将半导体制造工艺中的nm级平坦化技术、化学机械抛光技术拓展并应用到W-Mo合金工艺中,在实现精密物理材料表面高平坦度、低粗糙度的前提下,提高W-Mo合金去除速率。采用碱性抛光液进行实验,确定了抛光液的成分;分析了W-Mo合金化学机械抛光中压力、流量、转速、pH值、活性剂等参数对W-Mo合金的影响。实验表明,实现W-Mo合金表面超精密抛光的最佳条件为:压力0.06MPa,流速160mL/min,转速60r/min,pH值10.1~10.3。     

不同抛光参数对蓝宝石衬底CMP质量的影响

蓝宝石衬底化学机械抛光(CMP)质量直接影响器件的成品率和可靠性。抛光液和抛光工艺参数是影响CMP质量的决定性因素。为了得到更优的抛光液利用率以及更好的抛光效果,系统研究了自主研制的抛光液pH值、抛光压力、转速和流量等抛光参数对c面蓝宝石衬底化学机械抛光去除速率和表面粗糙度的影响。结果表明,去除速率随pH值、抛光压力、转速和流量的升高先增加后减小;表面粗糙度随pH值、抛光压力、转速的升高先减小后增加,随流量升高而慢慢降低。通过实验进行优化,当pH值为10.5、抛光压力为27.6 kPa、抛光头转速为40 r/min、抛光盘转速为45 r/min、流量为160 mL/min时,去除速率能稳定在2.69 μm/h,表面粗糙度为0.184 nm。此规律对指导工业生产具有重要的意义。     

硅片CMP抛光工艺技术研究

介绍了硅片机械-化学抛光技术,重点分析了10.16 cm硅片抛光加工过程中抛光液的pH值、抛光压力和抛光垫等因素对硅片抛光去除速率及表面质量的影响.通过试验确定了硅片抛光过程中合适的工艺参数,同时对抛光过程中出现的各种缺陷进行了分析总结,并提出了相应的解决方案.     

碱性条件下铝CMP的机理分析及实验优化

依据铝的电化学腐蚀特性,阐明了碱性条件下铝化学机械抛光(CMP)的机理。由于铝的硬度较低,在抛光过程中容易产生微划伤等缺陷,因此首先探索出适宜铝化学机械抛光的低压条件(4 psi,1 psi=6.895 kPa)。此外,提出两步抛光的方法,在抛光初期采用压力4 psi,抛光液由质量分数为40%的纳米级硅溶胶与去离子水(DIW)以体积比1∶1配制,氧化剂(H2O2)体积分数为1.5%,FA/O I型表面活性剂体积分数为1%,调节FA/OⅡ型螯合剂pH值为11.0,获得了较高的铝去除速率(341 nm/min)。在抛光后期采用低压1.45 psi,抛光液主要成分为体积分数5%的FA/O表面活性剂,并在较大体积流量(300 mL/min)的条件下进行抛光,充分利用表面活性剂的作用,对实验方案进行优化。采用优化后的实验方案,铝表面的划伤和缺陷显著减少。     

抛光液中各组分对Co CMP性能的影响

钴(Co)的化学机械抛光(CMP)要求有较高的去除速率(大于100 nm/min)和洁净平整的表面。采用新型弱碱性抛光液,研究不同成分(如过氧化氢(H₂O₂)、1,2,4-三氮唑(TAZ)、异辛醇聚氧乙烯醚(JFCE))对Co CMP性能的影响。结果表明,抛光液中H₂O₂体积分数为0.4%、pH值为8、甘氨酸(GLY)浓度为0.266 mol/L时,Co的去除速率最大,为763.53 nm/min。为了缓解Co表面的化学腐蚀,加入0.022 mol/L的TAZ作为抑制剂和体积分数为1.3%的JFCE作为表面活性剂后,Co的去除速率得到有效抑制,为489.74 nm/min。对抛光前后的Co表面进行原子力显微镜(AFM)测试,结果表明,Co表面湿润性增加,表面粗糙度明显下降。研究结果对Co布线的工业应用具有一定的指导意义。     

计算机硬盘基片的化学机械清洗技术研究

目前,CMP技术对计算机硬盘基片(盘片)进行抛光,盘片表面粗糙度达到原子级平整,抛光后表面的清洗质量直接关系到CMP最终技术水平的高低.采用静态浸泡实验以及浸泡、擦洗、超声清洗实验,结合一系列的表面微观分析,研究了盘片CMP后清洗过程中的化学作用、机械作用以及清洗剂、清洗方式等物理化学要素对CMP后清洗效果的影响.结果表明,CMP后清洗是一种机械作用、化学作用等综合作用的过程.采用优化的清洗工艺及清洗剂,得到了低腐蚀、高洁净、平整的硬盘基片表面.     

蓝宝石衬底材料CMP去除速率的影响因素

阐述了蓝宝石衬底应用的发展前景及加工中存在的问题,分析了蓝宝石衬底化学机械抛光过程中pH值、压力、温度、流量、抛光布等参数对去除速率的影响。提出了采用小流量快启动的方法迅速提高CMP温度,在化学作用和机械作用相匹配时(即高pH值、大流量或低pH值,小流量)可得到较高去除速率,且前者速率高于后者。实验采用nm级SiO2溶胶为磨料的碱性抛光液,使用强碱KOH作为pH调节剂,并加入了适当的表面活性剂及螯合剂等。工艺参数为压力0.18MPa、温度45℃、转速60r/min,采用Rodel-suba 600抛光布,在保证表面质量的同时得到的最大去除速率为11.35μm/h。     

抛光液各组分在SiO_2介质CMP中的作用机理分析

介绍了超大规模集成电路中SiO2介质的化学机械抛光机理及抛光液在化学机械抛光中扮演的重要角色。通过单因素实验法,在低压力的实验环境下,着重分析了抛光液中表面活性剂、pH值调节剂、纳米磨料等成分在SiO2介质化学机械抛光中的具体作用及影响机理。最终得出,最优化的实验配比,即当表面活性剂的浓度为30mol/L,pH值为11.30,硅溶胶与去离子水的体积比为2:1时,在保证较低表面粗糙度的同时得到了较高的抛光速率476nm/min。     

新型碱性抛光液对300mm TaN镀膜片CMP效果评估

TaN由于其良好的性能广泛用于布线铜与介质之间的阻挡层和黏附层.在对直径为300 mm的TaN镀膜片进行化学机械抛光(CMP)后,对比并分析了两种碱性抛光液对TaN去除速率、片内非均匀性、去除速率选择性和表面粗糙度的影响.结果表明,经过自主研发且不合氧化剂的碱性阻挡层抛光液抛光后,TaN的去除速率为40.1 nm/min,片内非均匀性为3.04％,介质、TaN与Cu的去除速率之比为1.69∶1.26∶1,中心、中间以及边缘的表面粗糙度分别为0.371,0.358和0.366 nm.与商用抛光液抛光结果相比,虽然采用自主研发的抛光液抛光的去除速率低,但片内非均匀性以及选择性均满足商用要求,且抛光后TaN表面粗糙度小,易清洗,无颗粒沾污.综合实验结果表明,自主研发的高性能碱性抛光液对TaN镀膜片具有良好的抛光效果,适合工业生产.     

碱性Cu化学机械抛光液性能研究

在分析碱性Cu化学机械抛光液作用机理的基础上,考察了抛光液对铜晶圆电化学、表面形态、化学机械抛光去除速率等性能。结果发现:选用新研制的络合剂R(NH2)n,将Cu的氧化物、氢氧化物转化为可溶性络合Cu,实现了碱性抛光液中Cu的去除。同时发现,随着碱性抛光液质量分数的增加,淀积Cu层不仅易被腐蚀,腐蚀速率也有所增加,并且当抛光液质量分数达到63.7%(Cu3),会对Cu的腐蚀起到抑制作用。抛光后表面形态分析说明此碱性化学机械抛光液能有效改善晶圆表面粗糙度,且对Cu层平均去除速率是酸性商用抛光液的4～5倍。