氧化鈰拋光液在硅片拋光機(jī)拋光時(shí)運(yùn)用的非常廣泛，由于很多研磨操作者只會(huì)去用很少用心去研究它的拋光機(jī)理，所以在運(yùn)用過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)一些小偏差。本文中我們將重點(diǎn)講述納米級(jí)氧化鈰拋光液的制備和在硅片拋光機(jī)上的拋光機(jī)理。此文章僅提供給硅片表面處理的公司做下參考，希望你們能在此學(xué)到研磨拋光的知識(shí)。

　　納米氧化鈰對(duì)硅片進(jìn)行化學(xué)機(jī)械拋光，首先是源于拋光液的化學(xué)腐蝕作用,根據(jù)摩擦化學(xué)的相關(guān)理論,拋光過(guò)程中,磨粒與硅片局部接觸點(diǎn)處會(huì)產(chǎn)生高溫高壓,這會(huì)導(dǎo)致一系列復(fù)雜的摩擦化學(xué)反應(yīng)。與熱化學(xué)反應(yīng)相比,摩擦化學(xué)反應(yīng)所需要的自由能僅為熱化學(xué)反應(yīng)活化自由能的1% --10%,在某些的摩擦狀況下甚至可以觀察到熱化學(xué)反應(yīng)條件下所不能進(jìn)行的摩擦化學(xué)反應(yīng)。

納米氧化鈰拋光硅片的模型如圖6所示。

在圖6中的凸處及深度小于磨料直徑的凹處,會(huì)發(fā)生一系列復(fù)雜的摩擦化學(xué)反應(yīng)。納米氧化鈰與水發(fā)生水合反應(yīng),其產(chǎn)物及強(qiáng)堿KOH會(huì)與硅片表面發(fā)生氧化還原反應(yīng),生成SiO32。

水解產(chǎn)物H2SiO3能部分聚合成多硅酸,同時(shí)另一部分H2SiO3電離生成離子SiO32-,結(jié)果形成硅酸膠體 {[SiO2]m·nSiO32-·2(n-x)H+}2x-·2xH+覆蓋在硅片表面上,軟質(zhì)層厚度不會(huì)超過(guò)磨粒粒徑,一般可過(guò)磨料的機(jī)械磨削作用去除。同時(shí)氧化鈰也具有絡(luò)合作用,能迅速地將SiO32- 等轉(zhuǎn)化為絡(luò)合物[Ce(SiO)3]32-,可加速反應(yīng)去除。其絡(luò)合反應(yīng)式為:

　　而對(duì)于圖6中硅片表面的凹處,當(dāng)其深度大于磨料直徑時(shí),在拋光時(shí)磨料機(jī)械作用基本沒(méi)有影響,不會(huì)發(fā)生復(fù)雜的摩擦化學(xué)反應(yīng),只會(huì)發(fā)生熱化學(xué)反應(yīng),因此硅片表面的化學(xué)腐蝕作用有所降低,腐蝕層厚度較凸處小,成分也不同。根據(jù)修正后的Presto方程:Vr=KPαSβ(6)式中Vr為機(jī)械去除速率;K為 Preston常數(shù);P為壓力;S為拋光盤(pán)與硅片表面的相對(duì)線速率,α、β為大于0的系數(shù)。Vr隨壓力的增大而增大,當(dāng)P=0時(shí),Vr=0,拋光壓力一般通過(guò)磨粒作用于硅片表面,在劃痕深度遠(yuǎn)大于磨料直徑的凹處,磨粒是以隨意狀態(tài)分布在凹處的,壓力幾乎為0,此時(shí)磨粒不會(huì)對(duì)軟質(zhì)層產(chǎn)生機(jī)械去除作用,軟質(zhì)層對(duì)硅片表面還有保護(hù)作用,阻礙化學(xué)腐蝕作用繼續(xù)進(jìn)行。當(dāng)P>0時(shí),Vr>0,拋光液中的CeO2起機(jī)械磨削作用,它和拋光墊一起對(duì)硅片表面摩擦,磨去化學(xué)反應(yīng)生成物進(jìn)入拋光液中,隨拋光液流出硅片表面,使得新鮮的Si表面裸露,而繼續(xù)與堿反應(yīng),產(chǎn)物再?gòu)谋砻姹荒ハ飨聛?lái),周而復(fù)始,這樣,隨著拋光的繼續(xù)進(jìn)行,硅片表面逐漸趨于平整,硅片表面各點(diǎn)的拋光速率差異逐漸減小直至為0,當(dāng)dV=0時(shí),即可獲得拋光鏡面。

　　根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)結(jié)論得知：

　　1)納米氧化鈰可對(duì)硅片進(jìn)行超精密拋光,拋光后在面積172μm×128μm范圍內(nèi)硅片的表面粗糙度Ra為0. 689 nm。

　　2)納米氧化鈰磨料比納米SiO2磨料拋光硅片速率快的原因可能是:納米CeO2比納米SiO2更易腐蝕硅片表面,化學(xué)作用更勝;腐蝕層莫氏硬度更小也可能是一個(gè)影響因素。

　　3)納米氧化鈰拋光硅片是化學(xué)腐蝕和機(jī)械作用相結(jié)合的過(guò)程,在硅片表面不同高度的各點(diǎn)存在拋光速率梯度,該梯度會(huì)隨著拋光的進(jìn)行逐漸消失,當(dāng)dV=0時(shí),即可獲得拋光鏡面。

　　由此可見(jiàn)需要拋光到鏡面，在硅片拋光機(jī)上進(jìn)行拋光時(shí)選用的拋光液也非常重要。選用氧化鈰拋光液比二氧化硅拋光液一定程度上更容易達(dá)到效果。深圳海德不僅生產(chǎn)硅片拋光機(jī)還配置各種硅片拋光液，可免費(fèi)試樣，根據(jù)客戶的要求單獨(dú)配置，!