读取关于CMP浆料添加剂的QSense分析和陶瓷表面磨料相互作用的深度案例研究，点击H之前。
化学机械平面化(Chemical Mechanical Planarization, CMP)，有时也称为化学机械抛光(Chemical Mechanical Polishing)，依赖于多个纳米尺度的表面相互作用过程，成功的CMP结果也是如此。无论您的目标是开发和定制高性能泥浆，改进污染控制，还是实现可靠的CMP协议，都要从理解和控制涉及的表面-分子相互作用开始。
在本文中，我们将介绍如何QSense®QCM-D技术可用于分子-表面相互作用分析和cmp相关过程的优化。我们还演示了QSense度量提供的信息。
本文概述了以下方面的分析:
描述和优化CMP过程的化学部分
CMP的化学部分代表该方法的关键方面。因此，重要的是，这对最终使用进行了优化。在新的浆料和协议的发展中，以及在现有的改进方面，重要的是要了解化学和所涉及的表面相互作用。通过QSense技术，您可以研究与例如浆料添加剂相关的表面过程及其与表面的相互作用。一些问题QSense可以帮助您回答：
- 这种泥浆添加剂如何与目标表面相互作用?
- 添加剂的效果如何随浓度变化?哪个浓度是最佳的?
- 浆料如何蚀刻这种表面材料？
- 添加剂去除率是多少?
- 如何有效地后CMP清洁剂清除残留物?
| 你的问题 | 信息由QSense QCM-D提供 |
|---|---|
| 会发生互动吗? | 是/否 |
| 多快？ | 变动率 |
| 多少？ | 质量、厚度、粘弹性性质(结构) |
| 我看的是什么过程? | 质量，厚度和粘弹性的实时变化 |
| 分子的排列是怎样的? | 厚度和粘弹性性能，刚性或软层 |
分析材料摄取和拆卸以获得表面相互作用的完整图像
QSense是一种表面敏感技术，在表面交互过程研究中为您提供了一套新的眼睛。它基于具有耗散监测技术（QCM-D）的石英晶体微稳定，其允许您研究表面材料或涂层的纳米级质量，厚度和粘弹性变化。QCM-D方法是时间分辨，这意味着您可以实时遵循交互过程。可以分析的相互作用和事件例如：吸附，解吸，分子结合和结构变化，例如溶胀和交联。
图层结构提供了独特的见解
QSense QCM-D检测水合质量，即粘附在表面的分子质量和耦合溶剂的质量。这使得它成为分析地层构象(即结构)和水化程度随测量条件变化的系统的优秀技术。
准确模拟CMP工艺条件
表面相互作用过程高度依赖于它们发生的条件。因此，在使用真实寿命系统时，在实验组中模仿这些条件非常重要。QSense允许您在进程中改变所有关键参数。在相关条件下运行QSense分析，可以表征和优化添加剂，添加剂混合物或浆料的表面相互作用行为。
你可以分析的事件:
- 吸附/解吸
- 层结构及其变化
- 除渣
- 蚀刻
改变浆料和CMP工艺参数，例如:
- 表面材料/化学
- 溶液pH值
- 温度
- 化学添加剂
- 添加剂浓度
QSense分析CMP过程的样子是什么样的？
下面我们展示了不同情况下典型数据的示例。我们还讨论了您可以从各自的度量中提取哪些信息，以及您通常可以回答哪些问题。
1.一个一般的例子-监测质量摄取和质量损失
分析方法的概念很简单。简而言之，QCM-D技术将质量变化监测为时间的函数，即，当这是暴露于各种样品和化学物质时，它都归结为监测表面的质量吸收或质量损失。例如，典型的分析可以是分子吸附和解吸速率以及吸附量。
QCM-D测量是基于对两个参数Δ的监控F和δD.，图。1，其中δF反映质量变化和δD.反映层的粘弹性。综合起来，获取的原始数据可以用于量化层质量(图1)，以及层厚度和粘弹性特性(未显示)。
图1。图(上)(A)分子吸附(B)解吸，特征为QSense QCM-D(中)。
Δ的F和δD.数据分别反映质量变化和层柔软度。如示意图中的灰度箭头所示，时间分辨的数据使得可以遵循吸附和解吸过程，它们有多快，以及从表面中添加多少材料并丢失。
通过定量分析时间分辨层质量(底板)或层厚度以及粘弹性特性(未显示)，表面吸附和解吸的量也可以进行分析。
由于所有关键条件都可以变化，因此从这个看似简单的分析中可以提取的信息量是巨大的。
使用qsense qcm-d到：
- 评估感兴趣的分子在相关条件下是否吸附在特定的表面材料上
- 探索分子吸附动力学
- 定量吸附速率和总吸附量
- 表征表面的分子布置
- 确定防止吸附的条件
- 优化表面或溶剂条件，最大限度地减少或提高吸附
改变实验条件，如:
- 表面材料
- 样品浓度
- 温度
- 溶剂
- pH值
- 离子强度
2.表征加性-表面相互作用
通过时间解析QSense测量，可以监测添加剂、添加剂混合物和磨料与感兴趣表面的相互作用。吸附和解吸过程可以评估如何快速，以及多少物质吸附，或解吸，从表面作为一个功能的化学物质，表面和溶剂条件，图2。由于QSense技术还能感知表面黏附层的力学性能，因此可以通过定量层厚和粘弹性特性来分析吸附分子的排列。
图2。如何使用QSense分析比较不同添加剂的性能和行为的示意图（不规模）。该示例显示了四种不同的测量值，其中在蓝色文本中的参数设置相对于（a）中的测量条件而变化。在（b）中，减少添加剂浓度，在（c）中，表面材料改变，并且在（d）中使用不同的添加剂。分辨的质量曲线揭示了附加表面相互作用率和相应测量中的添加剂净群体吸收。
使用qsense qcm-d到：
- 评估不同的浆料添加剂或添加剂组分如何与目标表面相互作用
- 比较不同添加剂的效果
- 比较不同添加剂浓度的效果
- 探索添加剂在各种pH下的影响
- 量化添加剂对不同表面化学物质的吸附率
变化表面材料，例如：
- 金属:Cu, Co, W, Al, Sn
- 非金属:Si、SiO2,如果3.N.4.， SiC, TEOS, polySi, Al2O.3.,措,SnO2,夹
- 有机物:聚四氟乙烯，聚酰亚胺
- 可根据要求定制传感器
3.分析CMP后清洗和浆料残留物去除
QSense技术可以用来探索如何最好地去除cmp后残留。在这种情况下，通过观察质量损失，即质量去除率和总去除量来分析清洗效率和除渣效果。要进行这样的分析，首先要加入待分析的化学物质，在表面形成一层，如图2所示。接下来，将表面粘附层暴露在感兴趣的清洗剂中，并监测大块去除情况。
图3。使用QSense QCM-D分析CMP后清洗和残渣清除的示意图(非比例)。感兴趣的表面暴露于浆料或浆料添加剂，以在表面建立一层。在此基础上，引入了清洗剂，并监测了去除率和去除率随时间的变化规律。通过对去除率和净质量损失的比较，可以比较不同清洗剂的效率。例如，在这里显示的原理图中，清洗剂I将比清洗剂II更快更有效
使用qsense qcm-d到：
- 调查清除残留物后CMP清洁剂
- 量化拆除率
- 量化洗涤步骤后从表面中取出或剩余的量
- 比较不同清洁剂的效率
- 确定清洁剂的最佳浓度
4.不同泥浆配方的表面蚀刻性能评估
在前一节中，我们讨论了通过监测表面质量损失来去除残留物的QSense分析。另一个表现为表面质量损失的过程是蚀刻。将传感器表面暴露于料浆或感兴趣的蚀刻溶液中，可以监测蚀刻过程作为时间的函数，如图4。在示意图示例中，比较了两种不同泥浆A和B的蚀刻行为。料浆A的蚀刻速度比料浆B快，实验结束时料浆A的净材料损失更高。
图4。QSense蚀刻测量两种不同泥浆的示意图(不按比例)。测量从非蚀刻溶液中的裸露表面开始，以建立稳定的基线。然后，引入要研究的浆液或蚀刻溶液，并监测传感器材料损耗作为时间的函数。最后，测量结束时进行冲洗以去除泥浆，净材料损失可以量化和比较。
使用QCM-D例如:
- 分析浆料如何蚀刻不同的材料
- 研究添加剂浓度对蚀刻行为的影响
- 探索蚀刻过程是否复杂，即是否浆液组分首先吸附然后蚀刻
- 评估当浆液被去除时蚀刻停止的速度
结束言论
QSense分析可以用来理解CMP过程中的化学部分。例如，它可以用于:
- 通过改变CMP过程的表面材料来测量选择性
- CMP清洗后测量-确定是否需要额外步骤来清除残留物
- 使用添加剂的测量点及其对蚀刻或钝化的影响
- 分析泥浆的化学去除或腐蚀速率