非離子型活性劑在ULSl堿性Cu拋光液中的性能

拋光后表面質量用ZYGO測得的粗糙度(Ra)來衡量，通過實驗觀察添加烷基酚聚氧乙烯醚后，質量分數為0．25％時表面質量較好，與未添加前相比表面Ra值由原來的1．354 nm降到0．897 6 nm(圖2)。

當非離子活性劑烷基酚聚氧乙烯醚質量分數低于0．25％或大于0．5％時，試件表面Ra沒有降低，仍然為2 nm左右；當添加烷基醇酰胺后，在實驗限定的質量分數區(qū)間內，表面Ra都有所上升，且劃痕嚴重，Ra值約為4 nm。同時發(fā)現，脂肪醇聚氧乙烯醚和壬基酚聚氧乙烯醚兩種表面活性劑其表面Ra與未添加時相比變化不大。
對添加烷基酚聚氧乙烯醚的情況進行多次實驗驗證，質量分數為0．25％時表面質量穩(wěn)定，通過CP-4型CMP實驗臺的在線檢測法向載荷和摩擦力，發(fā)現拋光過程中拋光壓力與添加活性劑之前相比，波動幅度變小且呈周期性變化，摩擦力由未添加時的0．9 N左右下降到0．3 N左右，其波動的幅度也較小。未添加非離子活性劑烷基酚聚氧乙烯醚前拋光后表面產生的腐蝕點和劃痕較多(圖3(a))，由圖3(b)可見經過以烷基酚聚氧乙烯醚為活性劑(質量分數O．25％)的拋光液拋光后，此點的劃痕和腐蝕坑明顯減少。這是由于活性劑的滲透和潤濕作用，使拋光液中的雜質顆粒和較大的磨料顆粒更加容易被帶出拋光區(qū)域。加入活性劑后由于表面張力降低、滲透力增強，從而使拋光區(qū)域溫度均一性提高，有效地控制了因溫度不均產生的非均勻化腐蝕現象。烷基酚聚氧乙烯醚的親水基為聚氧乙烯鏈，其分子較大，親水基占到整個分子的2／3以上，聚氧乙烯鏈可以通過醚鍵與水分子形成氫鍵，因而在聚氧乙烯周圍形成一層溶劑化的水膜，形成較大的空間障礙，所以被吸附的表面會受到一定程度的保護，消弱了化學成分對被吸附表面的腐蝕反應。又由于凸處表面很容易受到機械磨除和拋光液流動的沖擊作用，新鮮的表面不斷露出，活性劑分子無法對此處形成保護作用。而低處和腐蝕坑的表面會在一定程度上受到這層水膜的保護，從而導致了低凹處的低去除率，腐蝕坑也不會被繼續(xù)腐蝕變大，因此隨著拋光的進行，表面會更加光亮平整。

3 結論
在Cu拋光液中加入合適的非離子活性劑，可以有效地減少腐蝕坑、劃痕等缺陷，拋光過程也較平穩(wěn)，能夠提高拋光表面質量。本實驗中，除烷基醇酰胺外，其他幾種非離子活性劑對材料去除率的影響不大。烷基酚聚氧乙烯醚的質量分數為0．25％時，拋光后表面微劃痕消失，腐蝕坑明顯減少，表面質量較好，拋光表面Ra值下降到0．897 6 nm，材料去除率為534 nm／min，原因是聚氧乙烯鏈可以通過醚鍵與水分子形成氫鍵，在聚氧乙烯周圍形成一層溶劑化的水膜保護了被吸附表面。