内核尺寸对核/壳结构PS/SiO₂复合磨料抛光特性的影响

陈杨^1,2，李志娜²，宋志棠^1,3，闵国全¹

1. 上海市纳米科技与产业发展促进中心2. 常州大学材料科学与工程学院3. 中科院上海微系统与信息技术研究所

摘 要：核/壳结构有机/无机复合微球作为一种新型抛光介质,在实现高效无损伤抛光方面具有重要的应用价值。以无皂乳液聚合法制备的聚苯乙烯（PS）为内核,通过溶胶-凝胶法合成了一系列具有不同内核尺寸的PS/SiO2复合微球。利用FT-IR、FESEM和TEM等手段对样品进行表征,并借助AFM考察了复合磨料内核尺寸对SiO2介质层抛光质量的影响规律。结果表明,所制备单分散PS微球尺寸在200⁶00 nm,复合微球的壳层由SiO2纳米颗粒（5¹0nm）所组成,壳厚在10¹5 nm。材料去除率（MRR）随复合磨料内核尺寸的减小而降低,而抛光后晶片表面粗糙度（RMS）的变化则不明显。当复合磨料内核尺寸为210 nm时,抛光后RMS和MRR分别为0.217 nm和126.2 nm/min。提出将核壳结构有机/无机复合磨料理解成一种表面布满无机纳米颗粒的微型"抛光垫",尝试用有效磨料数量以及壳层中单个SiO2颗粒的压入深度对CMP实验结果进行解释,并进一步讨论了有机内核在抛光过程中的作用。

关键词：聚苯乙烯;氧化硅;包覆结构;复合磨料;化学机械抛光;