中国粉体网讯 化学机械抛光（chemical mechanical polishing，CMP）技术具有卓越的材料去除能力、高精度平坦化效果及良好的工艺兼容性，成为半导体制造领域的重要表面加工方法。
化学机械抛光液是影响抛光质量和抛光效率的关键因素之一。抛光液的组分一般包括磨粒、氧化剂和其它添加剂。添加剂一般包括络合剂、螯合剂、缓蚀剂、表面活性剂，以及pH调节剂等。通常根据被抛光材料的物理化学性质及对抛光性能的要求，来选择所需的成分配置抛光液。
但抛光液中常常会出现团聚的现象，对抛光液性能产生影响。
这是因为抛光液中的超细粉体，即纳米粉体（指颗粒直径约为1纳米到1微米之间的固体微小颗粒），它拥有着独特的物理化学特性。纳米颗粒之间存在着特殊的表面作用力，定义为纳米作用能（Fn），表示纳米颗粒表面的配位原子不足而具有很高的活性，这是导致纳米粉体易团聚的内因。同时，纳米颗粒之间存在的吸附作用，如纳米颗粒间的氢键、颗粒间的静电吸附、量子隧道效应、电荷转移和表面原子吸附，大比表面积带来的吸附作用，让纳米粉体极易产生团聚。
为保证抛光液中纳米粉体的分散性，可通过以下几种方式进行调节：
（1）超声分散。通过超声振动在溶液介质中形成微泡，后破碎释放出能量产生短暂的高能环境，大幅度地削弱了纳米作用能，阻碍了纳米颗粒的团聚.
（2）高能处理。主要是通过高能粒子，如紫外光、微波、等离子体射线等来增加颗粒表面的活性位点，从而让其他高分子链嫁接到表面，让纳米材料可以起到分散作用。
（3）悬浮分散剂
悬浮分散剂主要用来控制CeO2抛光液的悬浮分散性能，当其分散在水中时，产生的带电基团或者高分子长链吸附在CeO2粒子的表面，减少和阻碍CeO2粒子之间的吸引力及碰撞力，从而达到使CeO2粒子能稳定悬浮分散在抛光液中的目的。悬浮分散剂主要通过两种作用方式（静电排斥，空间位阻）吸附在粒子表面。悬浮分散剂的理论最佳用量应该是加入到CeO2抛光液中后，悬浮分散剂的基团或分子能完美覆盖粒子表面。但当悬浮分散剂过量时，分散在介质中的多余试剂分子会互相粘连，导致絮凝沉淀，底部结胶。
常用的悬浮分散剂包括无机类分散剂、有机高分子类分散剂和表面活性剂。
无机类分散剂是通过在浆料中电离出阴离子、阳离子，吸附在粒子表面，增大粒子间的排斥作用，起到静电排斥作用。
高分子类分散剂在浆料中主要以高分子长链形式存在，它可以包覆在粒子表面，使相邻的粒子不能被高表面能带来的引力所吸引，起到空间位阻作用。
表面活性剂一般分为阴离子型、阳离子型和非离子型表面活性剂。根据溶胶稳定性理论（DLVO）学说，体系内的胶团之间有斥力势能与引力势能，添加表面活性剂会改变体系里的斥力势能，选取合适的活性剂可以获得分散相对稳定的体系。当表面活性剂拥有高分子链时，在溶液中就会将颗粒包裹起来，产生空间位阻来阻碍颗粒间的靠近。有些表面活性剂还可以让颗粒吸附高分子电解质，改变颗粒表面双电层的斥力同时产生空间位阻。表面活性剂可以提高抛光液的分散稳定性、易清洗性能。
参考来源：
燕禾等. 化学机械抛光技术研究现状及发展趋势
刘海军. 电子产品制造过程中CMP材料的应用研究
孟凡宁等. 化学机械抛光液的研究进展
成曦. 高分散性二氧化铈抛光液的制备及抛光性能研究
陈亮亮. CeO2抛光液悬浮分散性能的研究与改进
（中国粉体网编辑整理/山林）
注：图片非商业用途，存在侵权告知删除！
