抛光液和抛光垫是最核心的材料

抛光液

抛光液一般包含磨粒、氧化剂、络合剂、表面活性剂、磨料、pH调节剂、腐蚀抑制剂等成分，各种添加剂的选择和含量对抛光效果都会产生很大的影响。抛光液具有技术含量高、保密性强、不可回收等特点，这使其成为CMP技术中成本最高的部分。上面我们提到，CMP材料是晶圆制造的核心耗材，占晶圆制造成本的7%，其中抛光液和抛光垫是最核心的材料，占比分别为49%和33%。抛光液是CMP技术中的决定性因素之一，其性能直接影响被加工工件表面的质量以及抛光加工的效率。

01单一磨粒抛光液

单一磨粒抛光液是指在抛光液中只含有纳米二氧化硅(VK-SP50F)、纳米氧化铝(VK-L200F)、纳米氧化沛(VK-CE30F)、纳米二氧化错(VK-R30F)、纳米金刚石等众多常用磨粒之一。其中纳米SiO2、纳米Alzo3、纳米Ceo2是应用最广泛的。

(1)纳米Sio2 (vK-SP5OF)

纳米SiO2 (VK-SP5OF）具有良好的稳定性和悬浮性、低黏度和低硬度(平均布氏硬度为7）等特点，被广泛应用为抛光液磨料。然而，针对S iO2表面、内部特性及其对抛光性能的影响机理尚不清楚。尽管使用siOz作为抛光液磨粒得到了广泛的研究和应用，但是，SiOz易团聚、不适合长期保存、硬度较低，导致抛光速率无法突破高效率瓶颈等问题还是没有从根本上解决。此外，抛光液中的强酸、强碱和强氧化剂等化学试剂不仅对设备存在严重的腐蚀，对实验人员的身体健康也存在着很大的威胁。

(2)纳米Alz03 (VK-L200F)

由于纳米Al2O3 (VK-L200F）的两性化学性质，Al2O3抛光液分为碱性抛光液和酸性抛光液，与碱性抛光液相比，酸性抛光液对设备的腐蚀更为严重，所以碱性抛光液比酸性抛光液应用更广泛。碱度对碱性抛光液性能起着非常重要的作用，经市场调研，pH值为12以上可以提高材料的去除率，但是过高的碱度同样会对设备造成严重腐蚀。因此，制备低碱性Al2O3抛光液已成为一个新的课题。

AlzO3磨粒在水溶液中由于静电力等作用容易团聚成大颗粒胶团，出现絮凝分层等现象，导致抛光液稳定性较差。因此，使用Al2O3作为抛光液磨粒，需要在抛光液中加入各种各样稳定剂和分散剂，使得对抛光机理的研究更加复杂，同时抛光液的成本也随之增大。

02混合磨粒抛光液
由于单一磨粒各方面性能的局限性，使用单一磨粒抛光液出现了很多难以解决的瓶颈问题。因此，很多研究人员转而研究混合磨粒抛光液和复合磨粒抛光液，致力于解决化学机械抛光过程中加工效率和加工质量的平衡问题。

如将Sio2 (VK-SP50F，平均粒径50nm）和Al2O3(VK-L20OF,平均粒径220nm)混合磨粒按照合适质量比制备抛光液，有效地提高了抛光的效率。也有研究人员将质量分数分别为4%和10%的SiOz和CeOz混合作为抛光液磨粒，在相同试验条件下，达到同等表面质量，混合磨粒的效率大约是传统单一磨粒的8倍。混合磨粒对于提高抛光效率有很大的促进作用，但对抛光质量的影响不是很明显。

除了选对抛光磨粒以外，合理的添加pH值调节剂、氧化剂以及分散剂等添加剂，使抛光过程中化学作用和机械作用动态一致时，才有可能获得高的材料去除率的同时获得好的抛光表面质量。因此，研究抛光液的组成原则对于合理配制不同材料的抛光液和优化选择抛光工艺参数，对于完善CMP抛光理论具有重要作用。