进入展台在线留言

欢迎联系我

有什么可以帮您？在线咨询

在不同芯片制造工艺中，Nikkato 氧化锆球作为抛光磨料的研究

来源：秋山科技（东莞）有限公司 2025年06月02日 16:29

一、引言

芯片制造工艺的不断进步对抛光技术提出了更高要求，抛光磨料的性能直接影响芯片表面质量与加工效率。Nikkato 氧化锆球因其良好的机械性能，如硬度高、耐磨性好等，在芯片抛光领域具有应用潜力。然而，要实现其最佳抛光效果，需精确控制球形度和粒径范围。本研究旨在探究在不同芯片制造工艺中，Nikkato 氧化锆球作为抛光磨料的最佳球形度和粒径控制范围。

二、芯片制造工艺对抛光磨料的要求

（一）集成电路制造工艺

在集成电路制造中，芯片表面的平整度和光洁度至关重要。随着芯片集成度的提高，特征尺寸不断缩小，对抛光精度要求愈发严格。例如，在先进的 7nm 及以下制程中，芯片表面的微观起伏需控制在原子级尺度，这就要求抛光磨料能实现超精密的材料去除，避免表面划痕、凹坑等缺陷27。

（二）硅片加工工艺

硅片作为芯片制造的基础材料，其加工过程包括切割、研磨和抛光等步骤。在抛光阶段，需使硅片表面达到高的平整度和极低的粗糙度，以满足后续光刻、刻蚀等工艺要求。例如，对于大尺寸硅片（如 12 英寸），要保证整个硅片表面的厚度均匀性在极小范围内，抛光磨料的粒径一致性和球形度对实现均匀抛光起着关键作用。

三、Nikkato 氧化锆球的特性及对抛光的影响

（一）Nikkato 氧化锆球的基本特性

Nikkato 氧化锆球具有较高的硬度（仅次于金刚石等少数材料），能有效切削芯片表面的材料；同时具有良好的化学稳定性，在抛光液中不易发生化学反应，保证了抛光过程的稳定性。其密度较大，在抛光过程中能提供一定的压力，有助于提高材料去除率1。

（二）球形度对抛光的影响

材料去除均匀性
理想的球形度能使氧化锆球在抛光过程中与芯片表面均匀接触，实现材料的均匀去除。若球形度不佳，球体会出现局部突出或凹陷，导致在抛光时局部材料去除过快或过慢，造成芯片表面平整度下降。例如，在对硅片进行抛光时，非理想球形的氧化锆球可能会在硅片表面留下不均匀的划痕，影响后续光刻工艺的图形转移精度27。
抛光轨迹稳定性
球形度良好的氧化锆球在抛光垫上滚动时，其运动轨迹较为稳定，有利于维持抛光过程的一致性。而球形度偏差较大的球体会产生不规则运动，使抛光区域内的材料去除量难以预测，降低了抛光的重复性和可靠性。

（三）粒径对抛光的影响

材料去除率
一般来说，较大粒径的氧化锆球具有较高的切削能力，能在单位时间内去除更多的材料，提高材料去除率。但粒径过大，可能会导致切削深度过大，在芯片表面产生较深的划痕，影响表面质量。例如，在粗抛光阶段，可选用粒径相对较大的氧化锆球快速去除大部分余量材料；而在精抛光阶段，则需使用小粒径的氧化锆球进行精细抛光，以降低表面粗糙度21。
表面粗糙度
小粒径的氧化锆球能够更细致地修整芯片表面，使表面粗糙度降低。然而，过小的粒径可能导致材料去除效率过低，增加抛光时间和成本。因此，需要根据不同的芯片制造工艺阶段，选择合适粒径的氧化锆球来平衡材料去除率和表面粗糙度之间的关系。

四、不同芯片制造工艺中 Nikkato 氧化锆球最佳球形度和粒径控制范围的研究

（一）粗抛光阶段

球形度要求
在粗抛光阶段，主要目的是快速去除芯片表面的大部分余量材料，对球形度的要求相对精抛光阶段可稍低。但为保证材料去除的均匀性，球形度仍需控制在一定范围内。一般来说，球形度偏差应控制在 ±0.05mm 以内，以确保氧化锆球在抛光过程中能较为均匀地与芯片表面接触，实现高效的材料去除。
粒径范围
此阶段宜选用较大粒径的氧化锆球。对于硅片粗抛光，粒径范围可控制在 50 - 100μm。较大的粒径能提供足够的切削力，快速去除硅片表面的加工损伤层，提高材料去除效率。例如，在一些传统的芯片制造工艺中，使用粒径为 80μm 左右的氧化锆球进行粗抛光，可在较短时间内将硅片表面的粗糙度从较高水平降低到一定程度，为后续的精抛光做准备。

（二）半精抛光阶段

球形度要求
随着芯片表面余量材料的减少，对球形度的要求逐渐提高。在半精抛光阶段，球形度偏差应控制在 ±0.03mm 以内。更精确的球形度有助于保证氧化锆球在抛光过程中的运动稳定性，使材料去除更加均匀，进一步改善芯片表面的平整度。
粒径范围
粒径需适当减小，以兼顾材料去除效率和表面质量的提升。对于硅片半精抛光，粒径范围可控制在 20 - 50μm。此粒径既能继续保持一定的材料去除能力，又能使芯片表面的粗糙度进一步降低。例如，在一些中等精度要求的芯片制造工艺中，使用粒径为 30μm 左右的氧化锆球进行半精抛光，可使硅片表面粗糙度降低至较低水平，同时保持相对较高的加工效率。

（三）精抛光阶段

球形度要求
精抛光阶段旨在获得超光滑的芯片表面，对球形度要求高。球形度偏差应控制在 ±0.01mm 以内，以确保氧化锆球与芯片表面实现原子级别的均匀接触，避免因球形度偏差导致的表面微观缺陷。
粒径范围
需选用小粒径的氧化锆球，一般粒径范围控制在 1 - 10μm。小粒径的氧化锆球能对芯片表面进行精细修整，有效降低表面粗糙度，达到原子级别的表面平整度。例如，在先进的芯片制造工艺中，使用粒径为 5μm 左右的氧化锆球进行精抛光，可使芯片表面粗糙度降低至几纳米甚至更低，满足高精度光刻等工艺的要求。

五、结论

在不同芯片制造工艺中，Nikkato 氧化锆球作为抛光磨料，其最佳球形度和粒径控制范围需根据工艺阶段进行调整。粗抛光阶段可适当放宽球形度要求，选用较大粒径以提高材料去除率；半精抛光阶段对球形度和粒径的控制精度逐步提高；精抛光阶段则对球形度和粒径有高要求，以实现超光滑的芯片表面。精确控制 Nikkato 氧化锆球的球形度和粒径范围，有助于提高芯片制造的质量和效率，满足不断发展的芯片制造工艺需求。未来，随着芯片制造技术向更高精度方向发展，对 Nikkato 氧化锆球等抛光磨料的性能要求将进一步提高，相关研究也需不断深入，以推动芯片制造产业的持续进步。

免责声明

凡本网注明“来源：化工仪器网”的所有作品，均为浙江兴旺宝明通网络有限公司-化工仪器网合法拥有版权或有权使用的作品，未经本网授权不得转载、摘编或利用其它方式使用上述作品。已经本网授权使用作品的，应在授权范围内使用，并注明“来源：化工仪器网”。违反上述声明者，本网将追究其相关法律责任。
本网转载并注明自其他来源（非化工仪器网）的作品，目的在于传递更多信息，并不代表本网赞同其观点和对其真实性负责，不承担此类作品侵权行为的直接责任及连带责任。其他媒体、网站或个人从本网转载时，必须保留本网注明的作品第一来源，并自负版权等法律责任。
如涉及作品内容、版权等问题，请在作品发表之日起一周内与本网联系，否则视为放弃相关权利。