1965年Monsanto首次提出化学机械抛光技术,即在磨盘和研磨料的作用下,先通过抛光浆料的化学作用使材料表面薄层软化,随后在磨料、磨盘及抛光垫的机械作用下将其磨掉并带走,从而实现平坦化,目前主要应用于蓝宝石、集成电路、硬盘、光学玻璃等材料的表面精密加工。
除设备与工艺条件外,抛光浆料是影响CMP效果的重要因素,而研磨料则是它的重要组成部分,所起的主要作用包括:(1)机械作用的实施者,起机械磨削作用;(2)传输物料的功能,不仅将新鲜浆料传输至抛光垫与被抛材料之间,还将反应物带离材料表面,使得材料新生表面露出,进一步反应去除。
目前,CMP所使用的研磨料,主要有SiO2、CeO2、SiC、Al2O3等,并应用在不同领域。其中,二氧化硅溶胶其胶粒尺寸在1-100nm,其胶粒具有较大的比表面积,高度的分散性和渗透性,因此抛光工件表面的损伤层极微,而且由于二氧化硅的硬度和硅片的硬度相近,因此也常用于对半导体硅片的抛光。除此之外,精抛时通常为了减小表面粗糙度和损伤层深度,还会采用纳米级的二氧化硅。
总的来说二氧化硅溶胶因具备多种优势,因此广受抛光液下游市场认可。但抛光液的制备并不是选好磨料种类就万事大吉——因为研磨料的物理化学性质、粒径大小、粒径分散度及稳定性等同样都会对研磨效果造成影响,所以如果要制备出性能良好的硅溶胶抛光液,探讨纳米二氧化硅的生长机理及制备方法将具有重要意义。