回到所有应用程序188金宝搏app安卓下载

CMP浆料添加剂及磨料与陶瓷表面相互作用的QSense分析

通过阿卡纳贾斯瓦尔，7分钟阅读
工业: 技术: 
关于QSense QCM-D如何用于分子-表面相互作用分析和优化cmp相关过程的概述，请参考我们的前面应用注释．

这个案例研究展示了QSense如何®QCM-D(石英晶体微天平耗散监测技术)可用于研究与电子工业相关的浆料添加剂和磨料与表面材料的相互作用。

该示例将带领您了解研究的总体目标、实验布局、测量执行和结果分析，演示了如何使用QSense分析在纳米级别提取样品-表面相互作用的信息，以支持浆液的开发。

图1所示。CMP工具的示意图

理解CMP的“C”

浆液的有效性很大程度上取决于其活性化学物质与需要抛光的表面材料的纳米级相互作用。了解表面分子间的相互作用对于定制高性能的浆料，如平面化和材料去除，以及开发高效的CMP协议至关重要。

QSense QCM-D可用于表征CMP过程中涉及的纳米尺度表面-分子相互作用，以及定制CMP浆料和协议。该技术通过两个参数(∆)实时监测表面-分子相互作用，具有纳米级灵敏度f)和能量耗散(∆D)在多次谐波。频率与表面质量变化有关，耗散与表面黏附层的柔软性或粘弹性有关。

案例

分析了CMP浆料添加剂与陶瓷表面磨料的相互作用

在本案例研究中，用户希望表征某种磨料的表面相互作用，并评估不同添加剂的存在对这种相互作用的影响。用户还想分析不同泥浆组分的混合物如何与感兴趣的表面材料相互作用，以及组分和混合物是否可以通过冲洗去除。

通过QSense QCM-D分析两种不同添加剂、磨料及其混合物的表面相互作用和去除，解决了这些问题。

实验的细节

在测量之前，先用一种感兴趣的材料(陶瓷)涂层传感器，在紫外线-臭氧暴露20分钟后，再用强力N进行测量2除尘。

本研究使用的样本如下:

  1. 加一个
  2. 添加剂B
  3. 磨料P (pH调至5.51)
  4. A + B混合物
  5. 混合物A + B + P (pH调至5.53)

图2。添加剂与陶瓷表面相互作用的QCM-D分析。时间分解质量的代表性图显示了添加剂A、添加剂B和混合物A + B的表面吸收情况，以及漂洗步骤中的去除情况。

5个QCM-D实验以三次重复的方式进行，每一次实验包括以下三个步骤(图2和图3所示的样品序列):

  1. 采集裸眼传感器在去离子水中的基线10min。
  2. 样品溶液在传感器表面飞行(20分钟)，通过记录频率(∆)监测实时表面交互作用f)和耗散(∆D)的变化。
  3. 用去离子水冲洗表面30分钟。

图3。QCM-D分析磨料和添加剂+磨料与陶瓷表面的相互作用。时间分解质量的代表性图显示磨料P和混合物A + B + P的表面吸收和去除。

实验温度为25℃，溶液流速为40 μLmin－1．

实验结果

收集的原始数据，∆f和∆D，用QSense软件进行分析，提取定量质量，图2和图3。

添加剂A, B和混合物A+B

看看添加剂A、B及其混合物的质量吸收图(图2)，可以注意到这些组分的相互作用表现出非常不同的行为。

添加添加剂A会产生整体位移的特征特征，即在冲洗时可逆的位移。这种可逆的变化表明，添加剂A与陶瓷表面的相互作用不显著，冲洗后没有添加剂留在陶瓷表面。

另一方面，添加剂B在与表面的相互作用中显示了大量的质量吸收，如图2。在冲洗步骤中，一些肿块被去除。

两种添加剂A+B的混合物也产生了不可逆的质量吸附，如图2所示，与添加剂B的行为相似。然而，漂洗前后，A+B混合物的吸量大于添加剂B的吸量。

磨料P和混合物A+B+P

从图3中量化的磨粒-表面相互作用质量可以看出，磨粒P与陶瓷表面的相互作用并不显著。

磨料混合物A+B+P在表面形成一层刚性层，如耗散值接近零(数据未显示)所示。然而，对表面的不可逆吸附并不显著，分子在去离子水冲洗时被去除，图3。

讨论和结论

这两种添加剂，A和B，暴露在陶瓷表面时表现出明显不同的行为。

添加剂A的引入主要表现为体积位移，漂洗后，没有添加剂留在分析表面。添加剂B在去离子水冲洗时具有典型的Langmuir吸附特征和快速解吸动力学特征。这种快速的解吸以及耗散值的行为(未显示)表明，添加剂B吸附并形成一层与表面强烈相互作用的层。在这个强粘附层的顶部，有一些松散结合的额外分子，在冲洗步骤中被去除，只留下大量强相互作用的分子在冲洗后。

当添加剂A和B混合在一起时，有趣的事情发生了。QSense分析表明，混合物的表面相互作用动力学与添加剂B相似，但更重要的是，分析还表明，如果这两种添加剂以与单独成分暴露在表面时相同的方式与表面相互作用，那么其质量吸收的幅度将远远大于预期，即，A+B混合物的吸质量大于添加剂A和添加剂B的单个吸质量之和。因此，分析表明，这两种组分在混合时相互作用，复合物的形成导致陶瓷表面比单独使用添加剂A或B更厚。

磨料与两种添加剂的混合物在陶瓷表面形成一层非常薄和刚性的层，然后在冲洗步骤中用去离子水去除。两种混合物，A+B和A+B+P，都进行了pH调整。

降低pH值，例如提高质子浓度，可以使所研究的化合物中的特定基团发生质子化。质子化或电荷再分布很可能会改变化合物与表面之间的静电相互作用。

结束语

在这项研究中，用户想要分析陶瓷表面与不同泥浆添加剂、磨料颗粒及其组合之间的相互作用，以及通过去离子水清洗将它们从表面去除的容易程度。在这里的例子中，QSense QCM-D被用于评估一组不同浆料组分和陶瓷表面之间的亲和性。QSense QCM-D分析揭示了不同的泥浆添加剂、添加剂成分及其混合物如何与目标表面相互作用。时间解析信息为表面分子相互作用提供了详细的见解。这一新的详细见解在探索和优化CMP泥浆、工艺和协议时可能具有价值。

确认

我们感谢我们的工业合作伙伴提供的泥浆样品、指导和对问题的反馈。

参考文献

Baidu