CN 41-1243/TG ISSN 1006-852X

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铜化学机械抛光的弱缓蚀剂研究

徐浩 宋恩敏 卞达 赵永武

徐浩, 宋恩敏, 卞达, 赵永武. 铜化学机械抛光的弱缓蚀剂研究[J]. 金刚石与磨料磨具工程, 2021, 41(5): 32-39. doi: 10.13394/j.cnki.jgszz.2021.5.0006
引用本文: 徐浩, 宋恩敏, 卞达, 赵永武. 铜化学机械抛光的弱缓蚀剂研究[J]. 金刚石与磨料磨具工程, 2021, 41(5): 32-39. doi: 10.13394/j.cnki.jgszz.2021.5.0006
XU Hao, SONG Enmin, BIAN Da, ZHAO Yongwu. Investigation of weak corrosion inhibitor for copper chemical mechanical polishing[J]. Diamond & Abrasives Engineering, 2021, 41(5): 32-39. doi: 10.13394/j.cnki.jgszz.2021.5.0006
Citation: XU Hao, SONG Enmin, BIAN Da, ZHAO Yongwu. Investigation of weak corrosion inhibitor for copper chemical mechanical polishing[J]. Diamond & Abrasives Engineering, 2021, 41(5): 32-39. doi: 10.13394/j.cnki.jgszz.2021.5.0006

铜化学机械抛光的弱缓蚀剂研究

doi: 10.13394/j.cnki.jgszz.2021.5.0006
基金项目: 

江苏省自然科学基金(BK20190611)。

国家自然科学基金(51675232)

详细信息
    作者简介:

    徐浩,男,1997年生,硕士研究生。主要研究方向:化学机械抛光。E-mail: 1824617657@qq.com

    通讯作者:

    赵永武,男,1962年生,博士、教授。主要研究方向:先进表面技术,超精密加工。E-mail: zhaoyw@jiangnan.edu.cn

  • 中图分类号: TG58;TG73

Investigation of weak corrosion inhibitor for copper chemical mechanical polishing

  • 摘要: 利用电化学、接触角、化学机械抛光等试验研究一种新型环保的铜缓蚀剂聚乙烯吡咯烷酮(polyvinyl pyrrolidone,PVP)的效果。结果表明:PVP在铜化学机械抛光中具有一剂多用的效果,将其与另一种环保弱缓蚀剂1, 2, 4-三氮唑(1, 2, 4-triazole,TAZ)混合使用,既能保证平坦化效果,又能实现工业生产所需的低压高去除率抛光,在粗糙度为2.28 nm时, 去除率达到1 291 nm/min。

     

  • 图  1  BTA b TAZ c PVP图1 BTA、TAZ、PVP的结构式Fig.1StructuralformulaofBTA TAZ PVP

    图  2  不同缓蚀剂溶液下的静态腐蚀速率Staticcorrosionunderdifferentcorrosioninhibitor b 不同缓蚀剂溶液下的静态腐蚀效率Staticcorrosionefficiencyunderdifferentcorrosioninhibitor c TAZ溶液腐蚀后的表面形貌SurfacemorphologyaftercorrosionbyTAZ d PVP溶液腐蚀后的表面形貌SurfacemorphologyaftercorrosionbyPVP e BTA溶液腐蚀后的表面形貌SurfacemorphologyaftercorrosionbyBTA图2 静态腐蚀的速率及腐蚀后的形貌Fig.2Rateofstaticcorrosionandthemorphologyaftercorrosion

    图  3  不同缓蚀剂溶液的接触角柱状图

    Figure  3.  Contact angle histogram of different corrosion inhibitors solution

    图  4  不同缓蚀剂的极化曲线

    Figure  4.  Polarization curves of different corrosion inhibitors

    图  5  TAZ溶液TAZsolution b PVP溶液PVPsolution图5 含过氧化氢的不同缓蚀剂溶液的极化曲线Fig.5Polarizationcurvesofdifferentcorrosioninhibitorsolutionscontaininghydrogenperoxide

    图  6  BTA的Nyquist图NyquistdiagramofBTA b TAZ、PVP及其混合缓蚀剂的Nyquist图NyquistdiagramofTAZ PVPandtheirmixedcorrosion c 不同缓蚀剂的等效电路Equivalentcircuitofdifferentcorrosioninhibitors d BTA的阻抗图ImpedancediagramofBTA e TAZ、PVP及混合缓蚀剂的阻抗图ImpedancediagramofTAZ PVPandmixedcorrosion f 4种缓蚀剂组分的相角图Phaseanglediagramoffourcorrosioninhibitorcomponents图6 不同缓蚀剂的拟合后的阻抗图Fig.6Fittedimpedancediagramsofdifferentcorrosioninhibitors

    图  7  不同缓蚀剂添加量对应的表面粗糙度及去除率Surfaceroughnessandremovalrateofdifferentcorrosioninhibitorcontent b 更高缓蚀剂添加量对应的表面粗糙度及去除率Surfaceroughnessandremovalrateofhighercorrosioninhibitorcontent c 0.4gTAZ混合不同添加量的PVP对应的表面粗糙度及去除率Surfaceroughnessandremovalrateof0.4gTAZmixedwithdifferentcontentofPVP图7 不同缓蚀剂组分的去除率及表面粗糙度Fig.7Theremovalrateandsurfaceroughnessofdifferentcorrosioninhibitorcomponents

    图  8  无缓蚀剂Nocorrosioninhibitor b 0.4gBTA c 0.4gTAZ d 0.4gPVP e 0.4gTAZ+0.2gPVP图8 含不同缓蚀剂抛光液抛光后的铜表面形貌Fig.8Coppersurfacemorphologyafterpolishingwithdifferentcorrosioninhibitorpolishingsolutions

    表  1  不同缓蚀剂的极化曲线电化学参数

    Table  1.   Polarization curve electrochemical parameters of different corrosion inhibitors

    表  2  2种缓蚀剂的极化曲线电化学参数

    Table  2.   Electrochemical parameters of the polarization curves of the two corrosion inhibitors

    表  3  电化学阻抗拟合的不同缓蚀剂的主要参数

    Table  3.   Main parameters of different corrosion inhibitors fitted by electrochemical impedance

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  • 修回日期:  2021-04-25
  • 刊出日期:  2021-10-28

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