Volltext (PDF) - Qucosa

Einleitung
Alle drei Poliersuspensionen hatten einen Feststoffgehalt von 15 (w/w) %. Zur Ermittlung der
Abtragsrate wurden Si-Wafer mit einer 1000 nm dicken SiO 2 -Schicht auf der Oberfläche
poliert.
Beim Stöber-Sol (pH-Wert: 7) ist der Materialabtrag, wenn kein Elektrolyt anwesend ist,
vernachlässigbar gering. Er erhöht sich aber stark, sobald die Elektrolytkonzentration erhöht
wird, wobei sich ab Elektrolytkonzentrationen > 0,06 mol/l ein konstanter Materialabtrag
einstellte. Das Alkalisilikat-Sol (pH-Wert: 3) zeigte nur eine geringe Zunahme des
Materialabtrages mit zunehmender Elektrolytkonzentration. Da diese Slurry bereits
herstellungsbedingt Elektrolyte enthält, konnte nicht der Effekt wie beim Stöber-Sol
beobachtet werden. Im Unterschied dazu hängt die Abtragsrate der Fumed Silica-Dispersion
nicht von der Elektrolytkonzentration sondern nur vom pH-Wert ab: Beim pH-Wert von 4 war
die Abtragsrate sehr gering; beim pH-Wert von 9 war sie deutlich höher.
Abbildung 1.9 zeigt das von Estel et al. (2010a) gefundene Polierverhalten der getesteten
Slurries in Abhängigkeit vom pH-Wert bei einer konstanten Elektrolytkonzentration von
0,065 mol/l. Bei Verwendung des Stöber- sowie des Alkalisilikat-Sols wurden hohe
Abtragsraten im sauren und geringe Abtragsraten im basischen pH-Wert-Bereich erzielt. Im
Unterschied dazu zeigt die Fumed Silica-Dispersion mit pyrogenem Silica als disperse Phase
ein komplett gegensätzliches Verhalten: Mit steigendem pH-Wert nahm Abtragsrate zu. Dass
das Polierergebnis nicht nur von den mechanischen Kräften abhänt, zeigt die Betrachtung von
Materialabtrag und Reibkraft in Abhängigkeit von der verwendeten Slurry: Beim pH-Wert 10
wurde für das Stöber-Sol zwar eine höhere Reibkraft zwischen Wafer und Polierpad
gemessen als bei der Fumed Silica-Dispersion beim gleichen pH-Wert, jedoch war der
Materialabtrag bei Verwendung der Fumed Silica-Dispersion höher (Estel et al., 2010b).
120
110
100
90
Feststoffgehalt 15 (w/w) %:
Stöber-Sol
Alkalisilikat-Sol
Fumed Silica-Dispersion
Abtragsrate [nm/min]
80
70
60
50
40
30
20
10
0
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
pH-Wert [-]
Abbildung 1.9: Abtragsraten verschiedener Poliersuspensionen (Feststoffgehalt:
15 (w/w) %) bei der Politur von Oxidoberflächen in Abhängigkeit vom pH-Wert entnommen
mit freundlicher Genehmigung aus Estel et al. (2010a).
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