Kimyoviy mexanik sayqallash (CMP) - bu gofret sirtini tekislashni amalga oshiradigan yagona asosiy texnologiya bo'lib, sirt pürüzlülüğünü sub-nanometr darajasiga tushirishga qodir. CMP ning asosiy printsipi shundan iboratki, atala gofret yuzasi bilan kimyoviy reaksiyaga kirishib, yumshatilgan qatlam hosil qiladi, keyinchalik u mexanik ishqalanish, materialni olib tashlash va gofret yuzasini tekislash orqali chiqariladi.
Polishing padining sirt strukturaviy xususiyatlari (pürüzlülük, truba naqshlari va boshqalar) va material xususiyatlari (qattiqlik, elastik modul va boshqalar) CMPga ta'sir qiluvchi muhim omillardir. Polishing pad gofretning abraziv natijalariga bevosita ta'sir qiladi.
01 Polishing padining sirt strukturaviy xususiyatlari
● Polishing padning sirt mikro-topografiyasi
Cilalash prokladkalari odatda sirtdagi mikroporlar bilan to'la bo'lib, ular shilimshiq va abraziv zarralarni saqlashi va tashishi, ataladan kimyoviy ta'sirga qarshi turishi va jilolovchi qo'shimcha mahsulotlarni tezda olib tashlashi mumkin, bu esa materialni olib tashlashga ta'sir qiladi.
Strukturaviy xususiyatlarga ko'ra, asosiy tijorat polishing prokladkalari uch turga bo'linadi: to'r turi (damping mato), tolali turdagi (sintetik teri) va mikrog'ovak turi (poliuretan). Boshqa ikkitasi bilan solishtirganda, to'r yostig'i yaxshi siqilish va atala tashish qobiliyatiga ega va uning past qattiqligi nozik abraziv paytida chizishlarga olib kelishi ehtimolini kamaytiradi. Elyaf va poliuretan turlari, o'ziga xos qattiqligi va tuzilishi tufayli, asosan, metall bo'lmagan materiallarni qo'pol silliqlash va parlatish uchun ishlatiladi.
Mikroporlarning geometriyasi va taqsimoti yostiqning sirt kuchi va zichligiga ta'sir qiladi. G'ovaklik va zichlik xarakteristikalari asosan Puasson nisbati (n) bilan aks ettiriladi. Yuzaki mustahkamlik g'ovaklikning oshishi bilan kamayadi. Kattaroq teshik diametrlari transport qobiliyatini yaxshilaydi, lekin haddan tashqari katta teshiklar yostiq zichligi va kuchini kamaytirishi mumkin.
Mikroporlarning o'lchami va tuzilishidagi o'zgarishlar ham abraziv ishiga ta'sir qiladi. Mikropor tuzilishini optimallashtirish yostiq va gofret o'rtasidagi aloqa holatini yaxshilashi mumkin. Interfeysdagi mexanik yuklash va atalaning kimyoviy reaktsiyalari o'rtasidagi sinergik munosabatni o'rganish CMP materiallarini olib tashlash tezligini yaxshiroq boshqarishi mumkin.
● Polishing padining sirt yivli teksturalari
Yostig'i yuzasida yiv ochish ikkita maqsadga xizmat qiladi: bir tomondan, bu yostiqning atalani saqlash va tashish qobiliyatini oshiradi, atala oqimini yaxshilaydi; boshqa tomondan, yostiq yuzasida ishqalanish koeffitsienti va kesish kuchlanishini o'zgartiradi. Quyidagi jadvalda yarimo'tkazgich sanoatida keng qo'llaniladigan Rohm Haas tomonidan ishlab chiqarilgan IC seriyali yostiqlarning odatiy yivlari ko'rsatilgan. IC1010 ni IC1000 bilan solishtirganda, IC1010 chuqurroq va zichroq oluklarga ega, bu esa pad asperities va abraziv zarrachalardan kuchli mexanik ta'sirga, shuningdek kuchli kimyoviy ta'sirga olib keladi, bu esa materiallarni olib tashlash qobiliyatini oshiradi.
Keng tarqalgan truba naqshlari radial, panjara, halqali va spiral logarifmik turlarni o'z ichiga oladi. Quyidagi rasmda (a)‑(d) bitta naqshli yostiqlarni, (e)‑(g) esa kompozit naqshli yostiqlarni ifodalaydi. Kompozit prokladkalar odatda bitta naqshli prokladkalarga qaraganda yaxshiroq ishlaydi va manfiy spiral-logarifmik yostiqlar silliqlash tezligini sezilarli darajada yaxshilaydi.
● Yostiqchalar nosozligi
Yostiqsimon yuzasidagi qo'pol o'simtalar elastik bo'lib, gofretda ortiqcha tuzatib bo'lmaydigan tirnash xususiyati keltirib chiqarmaydi. Yostig'ining mikroskopik sirt balandligi profili odatda Gauss yoki eksponensial taqsimotga mos keladi.
Asperitylarning o'rtacha balandligi (Rpk) materialni olib tashlash tezligiga (MRR) kuchli ta'sir qiladi. Yostig'ini konditsioner qilmasdan, MRR polishing vaqti bilan kamayadi; agar Rpk konditsioner orqali tiklansa, MRR dastlabki darajasiga qaytadi. Cilalanish va keyingi konditsionerlik paytida kiyinish padning haqiqiy pürüzlülüğünde doimiy o'zgarishlarga olib keladi. Pürüzlülük, asperlik diametri va pürüzlülük taqsimotidagi o'zgarishlar MRR ga bevosita ta'sir qiladi.
02 Polishing padining moddiy xususiyatlari
Yostiqsimon materialning fizik va kimyoviy xossalari silliqlash interfeysidagi (gofret-slurry-pad) aloqa holatiga va aloqa kuchiga ta'sir qiladi va shu bilan materialni olib tashlash tezligiga va gofret sirtining pürüzlülüğüne ta'sir qiladi.
● Mexanik xususiyat parametrlari
Qattiqlik va elastik modul ikkita muhim mexanik parametrdir. Qattiq prokladkalar yuqori olib tashlash tezligi talab qilinadigan qo'pol polishing bosqichlarida qo'llaniladi, lekin haddan tashqari qattiqlik sirt shikastlanishiga va bir xil bo'lmagan materialning olib tashlanishiga olib kelishi mumkin. Yumshoq prokladkalar odatda past pürüzlülük talablari bilan nozik polishing bosqichlarida qo'llaniladi. Qattiq tepa va yumshoq pastki qismga ega bo'lgan yostiq MRR bir xilligini yaxshilashi mumkin, lekin kengroq chekka istisno zonasiga ega; aksincha, yumshoq tepa va qattiq pastki qismga ega bo'lgan yostiq chekka istisno zonasini kamaytirishi va yaxshi sirt sifatiga erishishi mumkin.
● Kimyoviy xususiyatlari
Yostig'i yaxshi kimyoviy barqarorlikka va gidrofillikka ega bo'lishi kerak. Poliuretan shaklni eslab qolish effektini ko'rsatadi, shaklni tiklash tezligi harorat o'sishi bilan ortadi.
CMP pad ishlab chiqarishda kimyoviy reaktsiyalar asosan poliollar va izosiyanatlarni o'z ichiga oladi. Asosiy xom ashyolarga prepolimerlar, zanjir kengaytirgichlar/o'zaro bog'lovchilar, ko'pikli moddalar, katalizatorlar va boshqa funktsional qo'shimchalar kiradi. Reaktiv kontsentratsiyalari va nisbatlarini nazorat qilish orqali yostiqning turli xil moddiy xususiyatlarini yaxshilash mumkin. Yostiqchadagi gidroksil va amid guruhlari kabi faol guruhlar ham muhim rol o'ynaydi - ular abraziv materiallarning qayta joylashishini kuchaytiradi va mexanik aşınma natijasida yuzaga keladigan sirt sifati muammolarini yumshatadi. Bundan tashqari, ped materialining fizik va kimyoviy modifikatsiyasi uning ish faoliyatini yaxshilashi mumkin.
Bundan tashqari, CMP paytida yostiq yuzasi yuk va kesish kuchlarini boshdan kechiradi, bu esa pürüzlülüklerin plastik oqimdan o'tishi va planar holga kelishiga olib keladi - bu oynalanish deb ataladigan hodisa. Yostiqchani konditsionerlash sirtning porlashi va g'ovakligini yaxshilashi, barqaror abraziv ish faoliyatini saqlab turishi mumkin.
Polishing prokladkalari uchun konditsioner texnologiyalari
Hozirgi vaqtda an'anaviy konditsionerlik texnikasi ikki toifaga bo'linadi: o'z-o'zini konditsionersiz va o'z-o'zini konditsioner.
O'z-o'zidan konditsioner bo'lmagan texnologiyalar
O'z-o'zidan konditsionerlik - bu eskirgan abraziv moddalar, qoldiqlar va boshqa kirlarni yostiq yuzasidan olib tashlash, yangi abraziv moddalarni ochish va abraziv paytida kesish qobiliyatini saqlab qolish uchun tashqi kuchlardan foydalanishni anglatadi.
Olmos shkafi uchun konditsioner
Olmos shkafi asosan olmos abraziv moddalar, bog'lovchi va substratdan iborat. Olmosli abraziv moddalar substratga elektrokaplama, lehimlash, sinterlash yoki kimyoviy bug'larni joylashtirish orqali o'rnatiladi. Uning konditsionerlik ko'rsatkichi pad sirtining holati bilan chambarchas bog'liq va shuning uchun ishlov beriladigan qismning sifatiga ta'sir qiladi. Printsip shundaki, shkafdagi katta diametrli olmoslar bog'lovchidan zerikarli olmos zarralarini majburan chiqarib tashlaydi va sirlangan qatlamni va qoldiqlarni olib tashlaydi va yostiqdagi yangi kesish qirralarini ko'rsatadi.
Yuqori bosimli suv oqimi konditsioneri
Ushbu usul bo'shashgan yoki yomon bog'langan abraziv zarralarni yuvish uchun suv oqimining kesish kuchidan foydalanadi, shuningdek, sirlangan qatlamni buzadi, iflosliklarni olib tashlaydi va yostiq ish faoliyatini yaxshilaydi.
O'z-o'zini konditsioner texnologiyalari
O'z-o'zini konditsionerlik - bu sirt qatlamining tegishli tezlikda eskirishini ta'minlaydigan usullarni anglatadi, shuning uchun sirt osti qatlamidagi abraziv moddalar ishlov berish jarayonida doimiy ravishda chiqib ketish qobiliyatini saqlab qoladi. O'z-o'zini konditsionerning paydo bo'lishi padni konditsionerlashda yangi yondashuvlarni joriy etdi.
O'z-o'zini konditsionerlash konditsioner bosqichini yo'q qiladi, ko'ylakning yostig'iga ta'sirini oldini oladi va prokladkaning ishlash muddatini uzaytiradi. Masalan, organik asoslar, noorganik tuzlar yoki boshqa kimyoviy moddalar qo'shilishi o'z-o'zini tozalashni kuchaytirishi mumkin; hidrofobik guruhlarga ega bo'lgan prepolimerlardan foydalanish polishing paytida o'z-o'zini tartibga soluvchi ta'sirni ta'minlaydi, jarayonni barqarorlashtiradi va suvning shishishini oldini oladi.